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摘要：进行“传热学”课堂教学环节改革对提高学生实际应用水平和培养创新能力具有积极意义。结合目前许多高校按机械大类专业招生的情况，指出了当前机械大类专业中“传热学”教学中存在的一些问题，从多方面探讨和提出了适合创新型人才培养的课堂教学途径和方法，阐述了机械大类专业“传热学”教学实践的思路与具体实施方法，并给出了解决这些问题的建议。这些建议对当前机械大类专业“传热学”课程的教学有着重要的参考意义。
关键词：传热学；教学改革；教学方法
作者简介：齐晓霓（1974-），女，山东淄博人，山东理工大学交通与车辆工程学院，讲师。（山东 淄博 255049）魏丽霞（1976-），女，山东潍坊人，中国石油大学（华东）理学院，助理实验师。（山东 青岛 266555）
基金项目：本文系山东理工大学教学项目基金《传热学教学方法的研究与探索》（项目编号：112024）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0123-02
热工基础课程是一门专门研究探讨如何提高功热转换效率、热能转换及传递基本规律的工科课程。在工科领域，热工基础课程占有举足轻重的地位，为培养专业化综合型人才起到了重要作用。在前几年，高等院校为了适应社会需要和时代发展，许多院校提出了要培养具有跨学科知识、渊博学识、基础扎实、专业技能过硬的高级人才目标。在这样的目标指引下，众多高等院校在工科类以机械大类进行招生，[1]在大类下面进行专业细分，比如清华大学、哈尔滨理工大学、西北工业大学、上海交通大学、东南大学等国内知名高校。在西方国家的高等工程教育中，对热工基础课程很重视，基本都开设了“热力学”与“传热学”。陶文铨与何雅玲教授为了探索热工基础课程教学方案，对开设了热工基础课程的国外二十多所大学进行了调查研究。[2，3]笔者从调查结果中发现，材料学院、核能工程系、化工学院以及机械学院等工科类院系都开设了热工基础课程。还有不少大学将“传热传质学”和“热力学”设置为机械类学院的重要课程，比如普渡大学、麻省理工大学等世界知名大学。也有些大学将热工基础课程设置为工科学院的公共课程，比如美国依阿华州立大学工学院将“传热学”、“热力学I”、“热力学II”和“热流系统设计”这四门热学设置为他们的公共课程。山东理工大学（以下简称“我校”）机械学院在2006年时进行了专业设置改革，开始实行机械大类招生，但作为热工基础的核心课程——传热学仅在机械创新实验班被设置为专业基础课（44教学学时+4实验学时），而没在机械大类全部专业中进行开设。笔者基于考虑“传热学”课程的重要性以及机械大类综合型人才的培养目标，有必要对传热学的教学范围、内容、方法、教材选用和实验进行深入研究和改善。
一、机械大类所有专业设置热工基础课程的必要性
在我国高等教育中，主要将热力学与传热学归类为热工基础，也有不少学校将流体力学的基础部分添加了进来。热工基础课程是工程学科的基础学科，其主要研究的内容是能量传递与转换的基本规律、提高能量利用率。机械大类中的热能工程专业、制冷与空调、内燃机方向将热工基础课程设为基础课程，其中主要包括了传热学与热力学，同时都设置了较多的教学学时。不过随着我校开始实行机械大类招生后，大部分机械类专业都开始了热工基础课程，不过学时量不大。机械大类设置热工课程的有其时代背景，即机械工程专业人才所从事的工作内容基本都会遇到能量传递与转换问题，具有扎实热工基础知识才能良好应对。比如动力机械设备、家庭供暖、家用电器、汽车等各种机械产品的研究设计阶段，以及生产运输等各领域环节都需要热工基础知识来解决相关热能问题。
二、机械大类专业热工基础课程教学现状
在课程教学规划中，机械大类尚未以学科平台课的方式设置热工基础课程，仅有机械创新实验班开设了短学时的热工基础课，课程安排在大三上学期。由于学院领导和学科骨干在进行编写教学大纲、制订教学计划与教学实践上有不少分歧和不同见解，导致该校遭遇了不少新问题和障碍。
1.课程教学时数设置
我校能源动力类方向的专业对热工基础课程的设置比较合适，课时安排了不少。例如，热力学有60课时，传热学50课时以及流体力学的40课时。目前，机械大类的机械创新实验班开设了48课时的传热学，对于教学实践环节，课时稍微过多。如果将传热学、热力学和流体力学三门热工基础课结合为一门课程，即整合成学科平台课，机械大类的全部专业都需要学习，这将会是机械大类知识面的极大拓宽。当然这个学科整合，不是单纯的将这三门课程所有课时进行叠加，整合后的学科平台应该设置多少个课时比较科学？是否应该根据各个方向的不同需求而进行个性化课时设置？这些都是需要进一步思考和研究的问题。
2.教学内容方面
传热学的主要内容是研究热量宏观传递规律和现象。传热学主要研究了导热传热、对流传热以及辐射传热三种传热方式，这三种传热方式由受制于不同的物理原理，所以到目前还没有统一的理论将此三种传热方式整合，所以对传热现象研究的方式一般采用单个研究，而后进行综合。导热传热、对流传热以及辐射传热三种传热方式相互独立，各自构成一个知识体系。[4]非能源动力类的机械大类学生由于热工基础的知识并未系统化，学习起来比较吃力，教师授课要讲透彻也不是那么简单，所以，可以基于热工课程在他们将来知识需求上的低层次，将比较难的内容讲表面化即可，或适当略过。但是对于能源动力类的学生，热工基础课程知识的掌握要求要高很多，必须熟练甚至精通，在教学课程规划时，怎么进行内容的增减、知识点的侧重，这些问题均还需要笔者更深刻的研讨。
所以，在进行“传热学”教学的起始阶段，首先应该本书的基本内容进行串联，注重知识的系统性，让学生能够在一开始就能清楚学科轮廓，能理解这三种传热方式。
3.实验教学方面 当前，我校传热学的教学实践上过于注重知识的灌输，而很少关注学生的实践创新能力的锻炼。而有效锻炼学生这方面能力的实验教学方面又存在较多欠合理之处，主要表现在如下几方面：第一，课时安排较少，实验教学内容不够丰富，大部分内容依然是基于课堂所讲知识而进行的验证。第二，实验教学是课堂教学的重要补充，但是对于实验教学质量的考评，尚未有可靠的考核标准，导致实验教学比较散漫。第三，学校可用的实验教学设备和仪器数量不多，且机械大类的每期学生都较多，只能多人一机，不少想体验实验过程提高动手能力的同学最终也未能实现想法。
4.教学方法和教学手段方面
热工基础课程也是实行双语教学的工程技术类课程，[5]但是受学生专业外语水平的限制，并未实现双语教学。因为即使采用了，双语教学也无法受到实际教学效果。
三、机械大类专业热工基础课程教学改革建议
笔者针对上文给出的几个问题，提出了如下几个解决方案。
1.科学设置教学学时数
由于以大类专业的方式进行的招生，导致大类教学的课程较大，但所有课程的总学时是一定的，所以考虑了诸如教学内容、大纲、教学对象等因素后，设计了AB两套“传热学”课程设置方案，不同专业根据需要可以对其进行分类选修。
2.进行实验教学改革
传统的热工教学模式采用填鸭式教学，注重知识的灌输，在进行实验教学改革上，有必要摆脱传统教学模式，以培养实用型科技人才为教学目标。加快完善现代化实验室建设，提高学生实践创新能力，锻炼学生在实际问题中应用理论知识的能力。
（1）科学设置实验项目。在规划实验教学大纲时，对实验项目的安排上进行了科学分配，降低验证性实验与演示性实验比重，其比重分别为30%与10%，提高综合性实验项目比重，使其达到总项目的60%。演示性与验证性实验是属于传统实验教学项目，是教学任务的基础，通过它有益于学生更好的理解抽象概念，帮助他们更好解释热工现象，证实热工基本规律与理论，并强化课堂所学知识，同时熟练掌握实验流程及相关仪器设备。而通过大量的综合性实验，可以提高学生解决热工基础问题的综合能力，培养学生思维的深度和广度，激发他们的创造性。这种递进式的实验教学过程，可以有效的实现实验教学任务，并培养学生应用基本技能的能力。
（2）合理组织实验。根据实验项目的不同，实验教学也应该有针对性，有些实验应让学生进行预习，然后在实验快开始时考察学生预习程度，并给出相关预习成绩。有些实验不能通过一人完成，需要团队的配合，则进行实验分组，让他们根据实验要求和目的以及设备说明书，通过合作完成实验台的组装和实验任务，完成后进行统一评比，公开评比优劣，并当场给予成绩评定。而在综合性实验中则应该避开固化的实验指导书，让学生通过实验任务和要求以及实验仪器说明书为指导，自行拟定实验方案，锻炼学生解决问题的能力，并锻炼其创新能力。
（3）装配现代化实验设备，及时更新实验内容。当代科技正处于日新月异的快速发展中，陈旧的实验仪器已无法满足当代热工实验教学的要求，而内容上也显得过于保守，缺乏新意。但是，由于我校机械类人力、物力资源有限，实现完全现代化设备的更新换代是不现实的，所以该校热工教师团队通过自行研究，将旧设备进行改造，并开发新的实验台。例如，该校教师将“水平管空气自然对流传热实验”中所用的人工手调测温的实验装置改造成计算机自动测温系统；再比如，改良了“准稳态法测定材料的导热系数实验”所用双热电偶测温度与温差环节，实验中将热工测量技术知识与传热学知识相结合，提升了实验项目的综合性价值。而且，该校在教学实验中引入了计算机技术，比如在“流体沿程与局部阻力实验”这一基础实验中，使用计算机进行实验数据的采集和处理。
3.提高中青年热工课程教师学术水平
提升热工教师队伍自身专业素质，强化与一流学校的学术交流与项目合作。充分利用各种渠道，加强学校之间的学术交流，让教师队伍在专业知识上相互学习，相互提高，定期开展学术研讨会，以强化学校之间的联系。国外高等工程学校具有丰富的热工基础教学理念，可以尽可能多地利用各种机会与他们建立联系，并形成学术互访机制，随时了解国外教学改革动态，学习他们科学的教学模式。
四、结语
传热学作为机械大类专业的一门重要学科课程，必须对各个专业方向设置合适的教学课时，科学规划教学内容，全面改进课堂教学模式、优化实验教学方法，并着力改善热工教师队伍的专业水平，并重新选用合适的热工基础教材。笔者对于机械大类设置热工基础课程也仅是一次积极的探讨，还需要实践来检验，需要教师们的共同努力，将热工课程更科学地进行施教。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部高等教育司.中国普通高等学校专业设置大全[M].北京：高等教育出版社，2003.
[2]何雅玲，陶文铨.对我国热工基础课程发展的一些思考[J].中国大学教学，2007，（3）.
[3]陶文铨，何雅玲，王秋旺.境外大学工科热工类课程的设置[J].高等工程教育，2000，（S1）.
[4]涂虬.热平衡法在传热学教学中的应用[J].武钢职工大学学报，2000，（1）.
[5]周东一，石楚平，袁文华，等.机械大类专业热工基础教学改革的研究与实践[J].制冷与空调，2009，23（1）.
（责任编辑：王意琴）
关键词：传热学；教学改革；教学方法
作者简介：齐晓霓（1974-），女，山东淄博人，山东理工大学交通与车辆工程学院，讲师。（山东 淄博 255049）魏丽霞（1976-），女，山东潍坊人，中国石油大学（华东）理学院，助理实验师。（山东 青岛 266555）
基金项目：本文系山东理工大学教学项目基金《传热学教学方法的研究与探索》（项目编号：112024）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0123-02
热工基础课程是一门专门研究探讨如何提高功热转换效率、热能转换及传递基本规律的工科课程。在工科领域，热工基础课程占有举足轻重的地位，为培养专业化综合型人才起到了重要作用。在前几年，高等院校为了适应社会需要和时代发展，许多院校提出了要培养具有跨学科知识、渊博学识、基础扎实、专业技能过硬的高级人才目标。在这样的目标指引下，众多高等院校在工科类以机械大类进行招生，[1]在大类下面进行专业细分，比如清华大学、哈尔滨理工大学、西北工业大学、上海交通大学、东南大学等国内知名高校。在西方国家的高等工程教育中，对热工基础课程很重视，基本都开设了“热力学”与“传热学”。陶文铨与何雅玲教授为了探索热工基础课程教学方案，对开设了热工基础课程的国外二十多所大学进行了调查研究。[2，3]笔者从调查结果中发现，材料学院、核能工程系、化工学院以及机械学院等工科类院系都开设了热工基础课程。还有不少大学将“传热传质学”和“热力学”设置为机械类学院的重要课程，比如普渡大学、麻省理工大学等世界知名大学。也有些大学将热工基础课程设置为工科学院的公共课程，比如美国依阿华州立大学工学院将“传热学”、“热力学I”、“热力学II”和“热流系统设计”这四门热学设置为他们的公共课程。山东理工大学（以下简称“我校”）机械学院在2006年时进行了专业设置改革，开始实行机械大类招生，但作为热工基础的核心课程——传热学仅在机械创新实验班被设置为专业基础课（44教学学时+4实验学时），而没在机械大类全部专业中进行开设。笔者基于考虑“传热学”课程的重要性以及机械大类综合型人才的培养目标，有必要对传热学的教学范围、内容、方法、教材选用和实验进行深入研究和改善。
一、机械大类所有专业设置热工基础课程的必要性
在我国高等教育中，主要将热力学与传热学归类为热工基础，也有不少学校将流体力学的基础部分添加了进来。热工基础课程是工程学科的基础学科，其主要研究的内容是能量传递与转换的基本规律、提高能量利用率。机械大类中的热能工程专业、制冷与空调、内燃机方向将热工基础课程设为基础课程，其中主要包括了传热学与热力学，同时都设置了较多的教学学时。不过随着我校开始实行机械大类招生后，大部分机械类专业都开始了热工基础课程，不过学时量不大。机械大类设置热工课程的有其时代背景，即机械工程专业人才所从事的工作内容基本都会遇到能量传递与转换问题，具有扎实热工基础知识才能良好应对。比如动力机械设备、家庭供暖、家用电器、汽车等各种机械产品的研究设计阶段，以及生产运输等各领域环节都需要热工基础知识来解决相关热能问题。
二、机械大类专业热工基础课程教学现状
在课程教学规划中，机械大类尚未以学科平台课的方式设置热工基础课程，仅有机械创新实验班开设了短学时的热工基础课，课程安排在大三上学期。由于学院领导和学科骨干在进行编写教学大纲、制订教学计划与教学实践上有不少分歧和不同见解，导致该校遭遇了不少新问题和障碍。
1.课程教学时数设置
我校能源动力类方向的专业对热工基础课程的设置比较合适，课时安排了不少。例如，热力学有60课时，传热学50课时以及流体力学的40课时。目前，机械大类的机械创新实验班开设了48课时的传热学，对于教学实践环节，课时稍微过多。如果将传热学、热力学和流体力学三门热工基础课结合为一门课程，即整合成学科平台课，机械大类的全部专业都需要学习，这将会是机械大类知识面的极大拓宽。当然这个学科整合，不是单纯的将这三门课程所有课时进行叠加，整合后的学科平台应该设置多少个课时比较科学？是否应该根据各个方向的不同需求而进行个性化课时设置？这些都是需要进一步思考和研究的问题。
2.教学内容方面
传热学的主要内容是研究热量宏观传递规律和现象。传热学主要研究了导热传热、对流传热以及辐射传热三种传热方式，这三种传热方式由受制于不同的物理原理，所以到目前还没有统一的理论将此三种传热方式整合，所以对传热现象研究的方式一般采用单个研究，而后进行综合。导热传热、对流传热以及辐射传热三种传热方式相互独立，各自构成一个知识体系。[4]非能源动力类的机械大类学生由于热工基础的知识并未系统化，学习起来比较吃力，教师授课要讲透彻也不是那么简单，所以，可以基于热工课程在他们将来知识需求上的低层次，将比较难的内容讲表面化即可，或适当略过。但是对于能源动力类的学生，热工基础课程知识的掌握要求要高很多，必须熟练甚至精通，在教学课程规划时，怎么进行内容的增减、知识点的侧重，这些问题均还需要笔者更深刻的研讨。
所以，在进行“传热学”教学的起始阶段，首先应该本书的基本内容进行串联，注重知识的系统性，让学生能够在一开始就能清楚学科轮廓，能理解这三种传热方式。
3.实验教学方面 当前，我校传热学的教学实践上过于注重知识的灌输，而很少关注学生的实践创新能力的锻炼。而有效锻炼学生这方面能力的实验教学方面又存在较多欠合理之处，主要表现在如下几方面：第一，课时安排较少，实验教学内容不够丰富，大部分内容依然是基于课堂所讲知识而进行的验证。第二，实验教学是课堂教学的重要补充，但是对于实验教学质量的考评，尚未有可靠的考核标准，导致实验教学比较散漫。第三，学校可用的实验教学设备和仪器数量不多，且机械大类的每期学生都较多，只能多人一机，不少想体验实验过程提高动手能力的同学最终也未能实现想法。
4.教学方法和教学手段方面
热工基础课程也是实行双语教学的工程技术类课程，[5]但是受学生专业外语水平的限制，并未实现双语教学。因为即使采用了，双语教学也无法受到实际教学效果。
三、机械大类专业热工基础课程教学改革建议
笔者针对上文给出的几个问题，提出了如下几个解决方案。
1.科学设置教学学时数
由于以大类专业的方式进行的招生，导致大类教学的课程较大，但所有课程的总学时是一定的，所以考虑了诸如教学内容、大纲、教学对象等因素后，设计了AB两套“传热学”课程设置方案，不同专业根据需要可以对其进行分类选修。
2.进行实验教学改革
传统的热工教学模式采用填鸭式教学，注重知识的灌输，在进行实验教学改革上，有必要摆脱传统教学模式，以培养实用型科技人才为教学目标。加快完善现代化实验室建设，提高学生实践创新能力，锻炼学生在实际问题中应用理论知识的能力。
（1）科学设置实验项目。在规划实验教学大纲时，对实验项目的安排上进行了科学分配，降低验证性实验与演示性实验比重，其比重分别为30%与10%，提高综合性实验项目比重，使其达到总项目的60%。演示性与验证性实验是属于传统实验教学项目，是教学任务的基础，通过它有益于学生更好的理解抽象概念，帮助他们更好解释热工现象，证实热工基本规律与理论，并强化课堂所学知识，同时熟练掌握实验流程及相关仪器设备。而通过大量的综合性实验，可以提高学生解决热工基础问题的综合能力，培养学生思维的深度和广度，激发他们的创造性。这种递进式的实验教学过程，可以有效的实现实验教学任务，并培养学生应用基本技能的能力。
（2）合理组织实验。根据实验项目的不同，实验教学也应该有针对性，有些实验应让学生进行预习，然后在实验快开始时考察学生预习程度，并给出相关预习成绩。有些实验不能通过一人完成，需要团队的配合，则进行实验分组，让他们根据实验要求和目的以及设备说明书，通过合作完成实验台的组装和实验任务，完成后进行统一评比，公开评比优劣，并当场给予成绩评定。而在综合性实验中则应该避开固化的实验指导书，让学生通过实验任务和要求以及实验仪器说明书为指导，自行拟定实验方案，锻炼学生解决问题的能力，并锻炼其创新能力。
（3）装配现代化实验设备，及时更新实验内容。当代科技正处于日新月异的快速发展中，陈旧的实验仪器已无法满足当代热工实验教学的要求，而内容上也显得过于保守，缺乏新意。但是，由于我校机械类人力、物力资源有限，实现完全现代化设备的更新换代是不现实的，所以该校热工教师团队通过自行研究，将旧设备进行改造，并开发新的实验台。例如，该校教师将“水平管空气自然对流传热实验”中所用的人工手调测温的实验装置改造成计算机自动测温系统；再比如，改良了“准稳态法测定材料的导热系数实验”所用双热电偶测温度与温差环节，实验中将热工测量技术知识与传热学知识相结合，提升了实验项目的综合性价值。而且，该校在教学实验中引入了计算机技术，比如在“流体沿程与局部阻力实验”这一基础实验中，使用计算机进行实验数据的采集和处理。
3.提高中青年热工课程教师学术水平
提升热工教师队伍自身专业素质，强化与一流学校的学术交流与项目合作。充分利用各种渠道，加强学校之间的学术交流，让教师队伍在专业知识上相互学习，相互提高，定期开展学术研讨会，以强化学校之间的联系。国外高等工程学校具有丰富的热工基础教学理念，可以尽可能多地利用各种机会与他们建立联系，并形成学术互访机制，随时了解国外教学改革动态，学习他们科学的教学模式。
四、结语
传热学作为机械大类专业的一门重要学科课程，必须对各个专业方向设置合适的教学课时，科学规划教学内容，全面改进课堂教学模式、优化实验教学方法，并着力改善热工教师队伍的专业水平，并重新选用合适的热工基础教材。笔者对于机械大类设置热工基础课程也仅是一次积极的探讨，还需要实践来检验，需要教师们的共同努力，将热工课程更科学地进行施教。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部高等教育司.中国普通高等学校专业设置大全[M].北京：高等教育出版社，2003.
[2]何雅玲，陶文铨.对我国热工基础课程发展的一些思考[J].中国大学教学，2007，（3）.
[3]陶文铨，何雅玲，王秋旺.境外大学工科热工类课程的设置[J].高等工程教育，2000，（S1）.
[4]涂虬.热平衡法在传热学教学中的应用[J].武钢职工大学学报，2000，（1）.
[5]周东一，石楚平，袁文华，等.机械大类专业热工基础教学改革的研究与实践[J].制冷与空调，2009，23（1）.
（责任编辑：王意琴）