張京兆+吳奉亮+李莉+馬礪

摘要：針對《傳熱學(xué)》課程教學(xué)的基本情況，通過教學(xué)效果調(diào)查分析，結(jié)合消防工程專業(yè)的特點，對該課程的教學(xué)方法進行改革。通過合理利用多媒體教學(xué)手段，加強學(xué)生的參與力度，輔助于類比教學(xué)法、團隊協(xié)作教學(xué)法等，是教學(xué)改革的主要手段。只有教師和學(xué)生共同努力，才是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的教學(xué)方法改革之路。

關(guān)鍵詞：傳熱學(xué);教學(xué)改革;消防工程;團隊合作學(xué)習法

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）07-0087-02

一、引言

西安科技大學(xué)消防工程專業(yè)的前身源于1984年成立的西安礦業(yè)學(xué)院礦井通風與安全學(xué)科，該學(xué)科于1999年獲批陜西省重點學(xué)科，2002年被評為國家重點學(xué)科，2011年被調(diào)整為一級學(xué)科。2009年，依托安全科學(xué)與工程國家重點學(xué)科，由陜西省公安廳、陜西省消防武警總隊和陜西省教育廳批準，報請教育部審批后設(shè)立消防工程專業(yè)，并于當年招收第一屆本科生。西安科技大學(xué)消防工程系是西北地區(qū)唯一的消防工程專業(yè)培養(yǎng)單位。

研究熱能傳遞、轉(zhuǎn)換與控制的《傳熱學(xué)》，是消防工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課之一，以微分方程、熱力學(xué)、流體力學(xué)等為基礎(chǔ)發(fā)展起來，但發(fā)展過程又與現(xiàn)代實驗科學(xué)緊密相連。該課程自身學(xué)科發(fā)展的特征具有以下特點：內(nèi)容多且不系統(tǒng)，缺乏連貫性，圖表和微分方程、經(jīng)驗公式、半經(jīng)驗公式多。

隨著教學(xué)改革的不斷深化，《傳熱學(xué)》教學(xué)課時越來越少。按照傳統(tǒng)的教學(xué)方式方法，學(xué)生容易失去學(xué)習興趣，教學(xué)效果不佳。為了滿足消防工程專業(yè)《傳熱學(xué)》教學(xué)大綱的要求，根據(jù)多年的教學(xué)情況總結(jié)，結(jié)合消防工程專業(yè)自身特點，本文對其教學(xué)方式方法進行分析和改革。

二、《傳熱學(xué)》教學(xué)基本情況

西安科技大學(xué)消防工程專業(yè)選用由楊世銘和陶文銓主編的第四版《傳熱學(xué)》教材（以下簡稱教材）。該教材榮獲國家級教學(xué)成果二等獎、中國高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎一等獎，是目前國內(nèi)大多數(shù)熱能類相關(guān)專業(yè)教學(xué)的首選教材。教材從學(xué)習研究方法的角度，導(dǎo)熱部分主要介紹分析解法以及數(shù)值解法，對流換熱部分以介紹在相似原理指導(dǎo)下的實驗研究內(nèi)容為主，輻射部分則以介紹分析解法為主;從工程應(yīng)用的角度，全部教學(xué)內(nèi)容緊緊圍繞三個基本主題，即傳熱的強化、傳熱的削弱及溫度場的控制。

在西安科技大學(xué)消防工程專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)計劃的不斷改革中，教學(xué)內(nèi)容增加與授課學(xué)時減少間的矛盾，致使教師和學(xué)生在授課與學(xué)習的過程中都感覺吃力。而且，《傳熱學(xué)》教材拓展的知識面與不同專業(yè)需求之間的矛盾，[2]使得教學(xué)改革勢在必行。

為了更好地完成消防工程專業(yè)《傳熱學(xué)》課程教學(xué)改革，筆者對西安科技大學(xué)消防工程專業(yè)的畢業(yè)生和在校生進行問卷調(diào)查，有效問卷206份。經(jīng)分析歸納后，總結(jié)如下：（1）理論性偏強，應(yīng)增加工程應(yīng)用;（2）多媒體教學(xué)課堂信息量大，難以有效吸收;（3）團隊協(xié)作教學(xué)法部分學(xué)生未參與工作。綜合調(diào)查結(jié)果及西安科技大學(xué)消防工程專業(yè)《傳熱學(xué)》課程多位任課教師的教學(xué)經(jīng)驗，本文對該課程教學(xué)進行改革。

三、《傳熱學(xué)》教學(xué)方法改革

傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)常采用和最習慣的方法是課堂灌輸法，這種方法對學(xué)生掌握科學(xué)文化知識是必要的。但如果只有這種方法，課堂教學(xué)顯得非常單調(diào)，學(xué)生也會感到枯燥乏味，調(diào)動不起學(xué)習的主觀能動性，教學(xué)效果也不會太好。要想讓學(xué)生成為學(xué)習的真正主人，應(yīng)注意各種方法的綜合運用。

西安科技大學(xué)消防工程專業(yè)《傳熱學(xué)》課程教學(xué)改革采用的主要教學(xué)方式方法包括以下五部分。

1.合理利用多媒體教學(xué)。據(jù)消防工程專業(yè)《傳熱學(xué)》授課調(diào)查結(jié)果可知，多媒體教學(xué)存在課堂信息量多、學(xué)生接受吃力的缺點，完全采用板書教學(xué)又存在課時緊張的問題，因此，采用板書和多媒體相結(jié)合的方式，是比較好的選擇。

對于熱量傳遞過程的物理機理、基本規(guī)律和主要的計算方法，采用板書教學(xué)，尤其是導(dǎo)熱及對流換熱微分方程的推導(dǎo)。微分方程的推導(dǎo)及簡化是《傳熱學(xué)》課程的教學(xué)難點，采用多媒體教學(xué)的結(jié)果顯示，大部分學(xué)生跟不上教師的節(jié)奏，來不及消化，效果較差。

而導(dǎo)熱、對流換熱、熱輻射這三大塊的總結(jié)及工程應(yīng)用，可以采用多媒體教學(xué)。以導(dǎo)熱問題為例。通過對教材第二、第三和第四章的板書學(xué)習，學(xué)生基本可以了解導(dǎo)熱問題主要用于解決什么樣的問題及采用什么樣的方法。用一個學(xué)時的多媒體教學(xué)，將這三章的內(nèi)容串起來進行總結(jié)，幫助學(xué)生回顧剛學(xué)過的知識，不會讓他們覺得信息量太大。另外，用一個課時的多媒體教學(xué)，進行諾模圖的工程應(yīng)用學(xué)習，學(xué)生不僅可以掌握傅里葉數(shù)和畢渥數(shù)對非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的影響，同時也能避免圖表難以板書的問題。

2.教與學(xué)并進的教學(xué)方法。在所有的教學(xué)過程中，教師都在不斷探索怎樣提高學(xué)生學(xué)習主觀能動性的方式和方法。比如，如何提高學(xué)生的聽課興趣，教師可通過提高自己授課的音量、授課的趣味性和課堂提問等方式引起學(xué)生注意。筆者有時也會采用趣味教學(xué)來提高學(xué)生的聽課興趣，但即使學(xué)生在課上集中注意力，聽懂教師授課內(nèi)容，可是課后呢？大部分學(xué)生又將剛剛學(xué)習的知識返還給了課堂。

所以，教師應(yīng)采用教師講與學(xué)生練相結(jié)合的教學(xué)方法，以教材第二章第三和第五節(jié)為例。教師用15分鐘的時間講授第三節(jié)的一維無限大平壁分析解的簡化處理及求解過程，然后給學(xué)生10分鐘的時間練習第五節(jié)的具有內(nèi)熱源的一維導(dǎo)熱問題，這既節(jié)省時間，又能使學(xué)生更深層次地了解簡單導(dǎo)熱工程問題的處理方法。

3.類比教學(xué)法。由于《傳熱學(xué)》課程中有些概念比較抽象，采用比擬法能使學(xué)生把對已知對象的明晰性和可理解性轉(zhuǎn)移到被研究對象身上去，化抽象為形象，從而有利于認識新事物的本質(zhì)規(guī)律。在介紹導(dǎo)熱、對流換熱及熱輻射的基本定律時，采用導(dǎo)熱和導(dǎo)電比擬法教學(xué)，三個定律都可寫成歐姆定律形式，引入“熱阻”概念。對照熱阻與電阻，根據(jù)物理學(xué)相關(guān)電學(xué)知識，學(xué)生容易理解掌握傳熱的基本機理及如何強化換熱。多表面封閉系統(tǒng)輻射換熱求解的網(wǎng)絡(luò)法，是該對比教學(xué)法的具體應(yīng)用。

4.綜合能力培養(yǎng)教學(xué)法。教材第四章的導(dǎo)熱問題數(shù)值解法是新版本教材新加進來的內(nèi)容，部分教師在講授《傳熱學(xué)》課程時跳過該部分內(nèi)容，筆者認為不妥。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，越來越多的工程問題選擇商用軟件進行處理，所以掌握工程問題數(shù)值解法的基本原理對學(xué)生來說是必要的。筆者在講授消防工程專業(yè)《傳熱學(xué)》課程時，用一課時講授數(shù)值解法的基本原理和方法步驟，結(jié)合簡單工程實例安排一次課的上機實踐。學(xué)生通過自行編寫程序、調(diào)試和計算，真正掌握數(shù)值解法的基本思路，同時將《傳熱學(xué)》課程與計算機語言課程聯(lián)系起來。

5.團隊協(xié)作教學(xué)法。團隊精神是任何個人單位和集體取得事業(yè)和科研成功的主要因素之一。通過布置一些與本課程有關(guān)的工程問題，將學(xué)生按四到六人分為一個小組，每個小組一個問題，最后完成一篇小論文，作為整個小組期末考核的一部分。學(xué)生分工合作，互相討論，通過查閱文獻，分析總結(jié)，提出自己的想法來完成這篇論文。這既能提高學(xué)生查閱文獻的能力，還能培養(yǎng)團隊合作精神，易于培養(yǎng)學(xué)生成為研究型工程人才。但在問卷調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，對于這種方法，一些學(xué)生在完成整個小論文的過程中，沒有參與任何工作，仍在改進完善中。

《傳熱學(xué)》是消防工程專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課，教學(xué)改革是一個需要不斷研究、不斷創(chuàng)新的課題。教學(xué)的關(guān)鍵是在教師，只有教師能被調(diào)動起來，學(xué)生才能有興趣聽，教學(xué)改革才能成功。因此，必須不斷探索，創(chuàng)造以現(xiàn)代化教育科學(xué)理論為指導(dǎo)的、符合消防工程專業(yè)實際情況的、具有特色的、行之有效的教學(xué)方法，為培養(yǎng)一代新人做出更大貢獻。

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