基于激发学习兴趣的传热学绪论教学研究

张丽娜　马宁

摘 要 进行“传热学”绪论课教学研究对提高学生学习该课程的积极性和兴趣具有十分重要的意义。结合学生专业设置特点，从多方面探讨和提出了传热学绪论课堂教学方法，对当前“传热学”课程的教学有着一定的参考意义。

关键词 传热学 绪论 教学研究

“传热学”是研究热量传递规律的工科技术学科，是连接基础课和专业课学习不可缺少的重要纽带，也是培养学生分析和解决工程实际问题能力的一门关键课程，在专业课程体系中具有承上启下的作用。绪论课是教学的第一课，也是课程建设中的重要一环。尤其是刚接触该课程时，不易入门，对学生学好这门课程的热情和信心有很大影响。上好绪论课对于“传热学”课程而言极其重要。此课程内容和公式较多且应用条件复杂，所以通过绪论这节课激发学生学习的热情和积极性就显得尤为重要。本文对传热学绪论教学进行深入研究，主要从以下几个方面来进行绪论课的讲授。

1明确课程重要性，努力激发兴趣，解决为什么要学的问题

通过此部分希望学生了解传热学的研究对象及其应用，从而在了解传热学广泛应用的基础上，明白为什么要学该课程，提高对传热学的学习兴趣。有很多课程讲下来，好多学生的反应是没什么用，越学越没有兴趣，所以明白传热学解决问题是非常重要的。

该部分计划从从同学们最常见的应用实例切入传热学的研究，例如，列举传热学在计算机发展中的作用。传热学的发展直接影响计算机的发展，从20世纪70年代集成电路芯片仅仅能完成10w/cm2的散热量，发展到20世纪90年代，散热量已经提高到100w/cm2，使得计算机的计算速度大大提高，同时计算机也变得越来越小，越来越便携。图1直观的显示了台式机CPU散热示意图。

作为航空类院校，针对我校飞行器动力工程和材料工程专业，重点引入传热学在航空航天领域的应用，为以后的专业课做下铺垫。例如，引入美国首次发射航空飞机比原定时间推迟的例子，主要原因在于没有解决好航天飞机在大气层中高速飞行时较大摩擦时的良好散热问题。同时给出冷却技术失效时的图片，如图2所示，使同学们有一个直观的认识。这些例子都说明了传热学的重要性，使学生引起高度重视。

2建立课程主线，明确各内容间相互关系，解决学什么的问题

因为传热学的基础是工程热力学，所以从热力学和传热学的关系开始讲传热学解决的问题。这样学生比较好理解和接受。例如，由热力学第二定律知道， 如果物体内部或物体之间存在温差，则必有热量发生传递， 直到温差消失后， 热量就停止传递。传热学研究的一个主要问题是确定物体内部的温度分布。在两个最初存在温差的物体达到热平衡后， 由热力学可以确定物体间传递了多少热量， 但不能确定传递这些热量需要多少时间。传热学不仅要解决这个问题， 还要解决从热量开始传递到任意一个指定时间， 传递了多少热量。上述已指出， 存在温差的物体间有热量传递， 但是否有可能在相同的温差下加快或削弱热量传递速率呢？如果能，途径是什么？这些问题是热力学不能解决的， 必须由传热学来完成。

比如从传热学的几个传热方式的定义拓展开来让学生认识整个传热学研究的内容。同时，这几种传热方式在高中物理里有学到，单讲到的概念比较笼统，且传热原理也没有讲，所以，在大学阶段，从简单概念开始引入，逐渐深入分析其原理，同时引入相关应用。例如，通过生活实例引出导热、对流、辐射换热以及传热过程的基本概念。使學生对传热学有基本的了解；再对不同传热机理深入介绍，讨论三种传热方式各自的基本规律。然后以换热器以及复合换热为对象，综合不同的传热方式对传热过程进行深入的探讨。这种在结构上对课程的优化，使学生能在更高的认知层面上进一步综合、灵活应用传热学的知识去解决问题。

绪论部分其中重要的一部分是传热过程的综合分析，因为实际传热过程中好多不是单种传热方式进行的，而是几种传热过程的综合作用的结果。该部分要充分联系实际，比如引入日常生活中的热水器的换热过程进行分析其传热过程，再引入发动机涡轮叶片的冷却过程，因为该课程针对飞行器动力工程专业学生，与专业相关问题的引入，可以激发学生对该课程的关注度。在该部分内容中，涉及到热阻的分析方法，该方法是将电学中的电阻的串并联理论应用于传热学热量传递现象的研究，在后续传热学教学过程和以后的研究中将有较多应用，在传热学的工程应用中，为了满足生产工艺的要求，有时通过减小热阻以加强传热，而有时则通过增大热阻以抑制热量的传递。在分析传热时使得热量流动的计算思路简单、易于理解。这部分也要加强讲解，举例说明，引起学生重视。

3明确传热学的研究方法，解决如何学的问题

传热学的研究方法分为解析法，实验法和数值法。在讲到三种方法时，引入相关的方法应用，传热学课程好多是经验关系式，和流体力学相比，传热的定律基本上都是实验性的定律，包括傅里叶导热定律、牛顿冷却定律。为了提高学生的学习兴趣，给学生看一些相关的实验设备，同时引出相应的传热过程，让学生对实际的传热学应用有所感知。再例如学生比较感兴趣的数值法，给学生看一些发动机的冷却图，讲解相关的传热学应用知识，即与专业相关，又用到相关的传热学知识，提高学生对传热学的认识和学习的趣味性。

总之，绪论课在《传热学》教学中是非常重要的一个环节，能够让学生清晰的认识到该课程的教学地位和重要意义，清楚在未来学习、生活和工作的作用，激发学生对该课程的学习积极性和兴趣，所以需要加强对绪论课的讲解，充实课程内容，改革教学方法，从而使教学能够顺利开展并达到预期的效果。

参考文献

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[2] 张文慧，吴学红.利用绪论课激发学习工程热力学的兴趣[J].科技信息，2009，29：215.

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