关于提高《冶金传输原理》课程学习兴趣的教学改革探讨

何飞（安徽工业大学　冶金工程学院，安徽　马鞍山　243002）

关于提高《冶金传输原理》课程学习兴趣的教学改革探讨

何飞
（安徽工业大学冶金工程学院，安徽马鞍山243002）

摘要：针对《冶金传输原理》课程的特点，结合教学实践，详细剖析了学生学习兴趣不高的主要原因，并进一步探讨提出了提高本课程学习兴趣的教改措施，需要注重课程绪论的介绍、加强教学和科研的结合、精心设计课堂教学过程，提高学生学习的积极性和主动性，不断改善教学质量。研究结果具有较强的实践意义和较高的借鉴价值。

关键词：冶金传输原理；学习兴趣；教学改革

Abstract:Based on the characteristics of the course of metallurgy transport principle and the practice of teach-ing，this paper analyzes explicitly the reason why students do not show interest in this course, further proposed the methods of teaching reform for improving learning interest in this course. Teachers should put emphasis on the course introduction，strengthen the combination of teaching and scientific research，and design elaborately the classroom teaching process，so as to constantly improve students' motivations and initiatives and the teaching quality of this course. The results of this study have strong practical significance and high reference value.

Keywords:metallurgy transport principle; learning interest; teaching reform

引言

在国内各大高校的冶金工程等相关专业，均开设了《冶金传输原理》这门重要的专业基础必修课程，它是研究冶金过程传输现象的规律及其在冶金工艺中的应用，其教学目的是使学生掌握冶金过程三传的基本概念、基本理论和基本解析方法，掌握三传之间的类比关系，培养学生运用三传原理去分析、研究和解决冶金过程复杂的工程问题的能力，为后续《钢铁冶金学》等专业课程的学习以及为学生将来从事相关冶金生产、科研等工作奠定坚实的基础。所以该课程在本科生和研究生教学中具有举足轻重的地位，但是长期以来在教学过程中不断有学生反映对该课程学习兴趣不高或没有学习兴趣，导致学生学习积极性不高，教学效果不太理想，这种现象的出现值得深思，亟待改善。俗话说，兴趣是最好的教师，是学习的动力，所以笔者认为如何提高学生学习该课程的兴趣是改善教学质量和提高学习效果的关键。为此本文结合课程自身特点和教学实践，详细分析了学生对《冶金传输原理》课程学习兴趣不高的原因，并探讨了提高该课程学习兴趣的教学改革措施。

一、《冶金传输原理》课程学习兴趣不高的原因分析

《冶金传输原理》课程主要内容是动量传输、热量传输和质量传输三大部分，实际上是介绍用数学物理方法定量研究相关冶金过程实际问题。关于传输原理中定量研究冶金问题的一般步骤是：首先要对实际复杂的冶金过程进行观察、实验和分析，建立简化的物理模型，然后应用相关的数学语言描述出来，建立对应的数学模型，确立初始条件和边界条件，求得解析解或数值解，通过数学解析法、相似原理-模型实验法、数值计算等合适方法定量研究冶金问题。该课程内容决定了其具有以下特点：

（1）理论性非常强，涉及到流体动力学、传热学和成熟的传质理论、衡算方程式的推导，同时又要应用三传理论来解决实际冶金问题，改进和优化各种冶金工艺过程和设备设计、操作、控制水平，所以该课程实践性也非常强，而很多学生的冶金专业知识仍较薄弱，对冶金过程尚不清楚，更何况将复杂冶金问题数学化并求解分析，难免导致理论与实际冶金过程的应用脱节。

（2）涉及的数理解析繁多枯燥，物理概念和规律、数学模型、公式多且抽象难懂，并且很多物理量都是随时间和空间变化的函数，导致很多数学模型都是偏微分方程，推导和求解过程繁琐，实际应用计算过程比较复杂，比如流体流动的连续性方程、黏性流体动量平衡方程、热量传输微分方程等。由于该课程具有多学科交叉的特点，所以在学习过程中需要数学和物理等基础知识的支撑和综合运用，如果学生对高等数学、大学物理、物理化学等课程掌握不扎实，再加上初次接触理解困难，那么做到融会贯通更是不易，所以学习过程难免感到很吃力，久而久之将严重降低学生的学习积极性。

（3）涉及的课程内容多，系统性很难把握，知识点分散，重点和难点较多，但教学课时又在不断减少，由以前的120学时逐步减少到目前的80学时，而教学内容并未减少，必然导致很多内容无法深入讲解。并且在教学方法上如果仍停留在传统的借助于反复强调概念和大量板书，很容易使学生对繁琐、枯燥的教学过程产生乏味的感觉。

这些课程特点是导致学生学习兴趣不高和教师教学效果不理想的主要原因，所以普遍认为该课程教师难教、学生难学[1-4]。此外，学生对《冶金传输原理》课程的认识也有误区，不知道为什么学和学了有什么用，没有体会到传输原理在基础工程科学发展中的重要性，没有体会到《冶金传输原理》课程培养分析问题和解决问题的能力，没有体会到该课程对培养观察能力、思维能力和创新能力的重要性，也没有体会到用传输原理解决实际冶金问题的价值和重要性。学生的这些认识误区也导致了对本课程不够重视，学习积极性不高。

二、提高《冶金传输原理》课程学习兴趣的教学改革措施

（一）注重课程绪论的介绍，提高学习兴趣

绪论是本课程的第一次课，学生一般注意力较集中，对本课程会充满好奇或期待，为了有个良好的开端，应特别注重绪论的介绍。《冶金传输原理》课程的绪论，主要包括课程的性质、主要内容和特点、教学目的、研究对象、研究方法、教材和参考资料、学习方法和经验、考核方式等。在介绍绪论时，教师可以使学生了解课程发展的历史、与课程有关的科学家故事、生活中的三传现象或问题、传输原理在冶金过程中的应用实例、本学科发展前沿动态等，激发学习兴趣。比如动量传输发展为流体力学，经历了静力学、理想流体力学、流体动力学和计算流体力学四个阶段，通过简要介绍动量传输发展简史和热点问题（如紊流流动等），激发学生学习动量传输的兴趣；还有热量传输发展，其发展简史按照三种传热方式：传导、对流和热辐射，分别经历了各自独特的历程，到上世纪70年代又形成了一个新兴分支——数值传热学，通过介绍传热学发展史的一些历史故事以及传热学发展中存在的一些困境，如传热学中的线性理论和概念与非线性问题的矛盾、极端条件下的传热现象与常规传热理论的矛盾等[5]，激发学生学习热量传输的兴趣。通过绪论的介绍，应该让学生初步较全面的认识本课程，知道为什么学和学它有什么用。

（二）加强理论与实践的结合，提高学习兴趣

第一，增强与日常生活和专业关系密切的教学内容，这就需要教师掌握教学大纲和本课程教材，收集和积累涉及传输现象的趣味性强的生活事例和应用性强的冶金工程案例，将其作为教学素材，在介绍枯燥的传输理论、定律和公式推导时，就可以结合传输原理在日常生活和冶金过程中的应用，不仅可以改变学生对这门课重要性的认识和激发学习兴趣，也加深了学生对专业知识的理解。第二，加强教学和科研的结合，这就需要教师进行科研工作，掌握所授学科的前沿信息，将其转化到教学中，在向学生传授知识时，有意识地把科研心得体会和科研成果融入课堂教学，丰富并补充教学内容，真正做到深入浅出，使课程内容具有前沿性、启发性，并可激发学生学习热情，逐渐提高教学质量。比如根据相似原理设计水模型实验优化工业现场转炉、电炉、钢包、中间包和结晶器冶金过程钢液流场、温度场和浓度场，这个科研实例可以加深学生对相似原理的认识，以及了解运用相似理论解决实际问题的具体方法和过程。第三，注重实验教学，在课堂教学的课时外，安排有8个课时的实验内容，包括流体流速及流量测定实验、边界层特性实验、空气纵掠平板时局部换热系数的测定实验、空气纵掠平板时流动边界层和热边界层的测量。通过这四个重要实验，帮助学生理解一些抽象的传输现象、理论和概念，提高其学习兴趣。第四，加强计算机在解决冶传问题的实践教学。在课堂教学和实验教学课时外，安排4个课时的上机内容，包括平板二维稳态导热的数值计算、平板一维非稳态的数值计算等。很多复杂的冶金问题，运用传输原理建立数学模型后，很难求得解析解，必须借助计算机技术（如自编程序或CFD软件）求得数值解才能分析，所以通过上机实践使学生初步了解数值计算方法及在冶金过程中应用的重要性。

（三）精心设计课堂教学过程，提高学习兴趣

课程教学过程的设计包括教学内容和目标设计、教学语言的组织和教学手段选择等。关于《冶金传输原理》课程，对一堂课的教学过程进行了优化设计。首先，回顾上一节课主要内容，适当提问并结合课后作业情况掌握学生对教学内容的掌握程度。其次，介绍新课时应向学生说明这节课学习的知识点和目的以及知识背景，可以巧设一些相关的疑问，启发式教学，比如，在准备介绍辐射换热时，可以问学生：在冬季的晴天，白天和晚上空气温度相同，为什么白天感觉暖和，晚上却感觉冷？因为白天和晚上人体向空气传递的热量相同，且均要向温度很低的太空辐射热量。但白天和晚上的差别在于：白天可以吸收来自太阳的辐射能量，而晚上却不能，所以晚上感觉会更冷一些。这个问题不仅贴近生活，而且引起学生兴趣，为引入新内容做铺垫。学生的好奇心非常强，一个好的问题能引导他们积极主动地探索知识的奥秘。然后，采用多媒体和板书结合的方式，循序渐进地介绍新课知识点，每个知识点和例题一对一讲解，在一些难且重要的知识点时，可以结合该知识点先讲解一个例题，再要求学生自己做一个例题，加深理解记忆。同时，在讲授新课的过程中可以不断向学生提出疑问或介绍一些与新课内容相关的科学家趣事，时时使所讲授的内容增加些神秘色彩，使学生始终保持学习的兴趣始终不衰，主动积极地思考并回答老师提出的问题，可得到满意的收获。最后，课堂小结，要回顾概括本节课内容，并按照由易到难、由浅入深的层次设计课后作业。精心设计好每一堂课，可以提高学生的学习兴趣。此外，生动风趣的教学语言能激发学生的学习主动性，要将很多传输过程中难懂的物理概念变抽象为具体，结合生活中的例子用通俗易懂的语言表述出来。

三、结束语

《冶金传输原理》作为冶金工程等相关专业的基础课程，在教学过程中存在学生学习兴趣不高的问题，亟待改善。本文结合教学实践，从课程自身特点详细分析了本课程学习兴趣不高的主要原因，并从教学内容和教学方法等方面进行了改革，提出了提高本课程学习兴趣的教改措施，包括注重课程绪论的介绍、加强教学和科研的结合、精心设计课堂教学过程。研究结果对改善本课程教学质量具有较强的实践意义和较高的借鉴价值。

参考文献

[1]周俐.冶金传输原理[M].化学工业出版社，2009.

[2]王超，袁守谦，杨双平，等.冶金传输原理课程过程教学方法的实践[J].陕西教育（高教版），2012（12）：61-62.

[3]郁青春，施哲，徐宝强，等.冶金传输原理课程的“教”与“学”[J].中国冶金教育，2012（2）：23-25.

[4]成泽伟，程树森.基于自组织理论的冶金传输原理教学[J].中国冶金教育，2011（1）：23-26.

[5]柴立和，蒙毅，彭晓峰.传热学研究及其未来发展的新视角探索[J].自然杂志，1999，21（1）：4-7.

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）03-0070-02

作者简介：何飞（1986-），男，博士，讲师，主要从事钢铁冶金专业教学和科研工作。