热质交换原理与设备教学总结和教学方法探讨

张琳邡 姚丽

[摘 要] 热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业基础理论课和专业技术课的桥梁，结合教学体会，总结课程现状及存在的问题，并整理课程知识体系，从教学设计和教学方法两方面探讨增强教学效果的措施，进而激发学生学习、思考和参与教学活动的热情。

[关键词] 热质交换原理与设备;教学设计;教学方法

[基金项目] 江苏省高等教育教改研究立项课题（2019JSJG559）

[作者简介] 张琳邡（1986—），女，山西太原人，硕士，中国矿业大学徐海学院建筑工程系，职称：讲师，研究方向：建筑节能、能源管理;姚 丽（1987—），女，河南信阳人，硕士，中国矿业大学徐海学院建筑工程系，讲师，研究方向：建筑节能。

[中图分类号] G642.4    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）31-0275-02    [收稿日期] 2020-02-05

一、热质交换原理与设备课程教学存在的问题

热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业的一门专业理论课，重点研究发生在建筑环境与设备工程领域里的动量、热量和质量的传递现象，探讨动量、热量和质量的传递规律，以指导其在实际工程中的应用。本课程将本专业中的专业基础课（工程热力学、传热学、流体力学）与专业技术课（供热工程、暖通空调、制冷技术、锅炉与锅炉房设备）有机联系起来，涉及内容广、综合性高、理论性强、难度大，知识体系表面上系统性不强、逻辑性较差;因此，在该门课程教学中存在着一些问题。

1.在学习该课程前，学生仅学习了工程热力学、传热学等专业基础课，尚未学习暖通空调、供热工程等专业技术课，进而对本专业相关设备的结构和特性不熟悉，导致在学习热质交换原理与设备课程时感到迷茫和困惑。

2.传质理论比较抽象，知识点零碎，公式、符号和微风方程组的推导繁多且复杂，增加了该课程的学习难度，学生很难理解。

3.学生在上课时处于被动学习状态，缺乏主动思考，使得大量知识理解不够透彻。

4.专业课的课时被不断压缩，学生感觉讲得快，不易理解，教学效果不佳。

二、课程体系

热质交换原理与设备教材共九章，除去第一章绪论和第九章热质交换设备的优化设计及性能评价，剩下的章节分为两部分（表1所示），第一部分是原理及其应用部分，包括传质的理论基础、传热传质问题的分析和计算、空气热湿处理途径、吸收和吸附处理空气的原理与方法;第二部分是设备部分，包括间壁式热质交换设备的热工计算、混合式热质交换设备的热工计算及复合式热质交换设备的热工计算。

三、教学设计

第一次课的设计对激发学生学习该门课的兴趣起着至关重要的作用。学生初次接触热质交换原理与设备，不知道这门课是研究什么的，有什么用。这时可以围绕“热质交换”字面含义，从生活中存在的热质交换现象出发，让热质交换现象以最直观的形式展现出来。复习已学过的流体力学、工程热力学、传热学、制冷技术等基础课中的重点知识点，为后续讲解热质交换原理做铺垫。

在后续课程设计中，根据课程体系中的重点与难点，要合理组织教学内容。

第一部分：针对课程体系中传质的理论基础、传热传质问题的分析和计算部分。由于学生已经学过流体力学、传热学等课程，对相关的定律、边界层、公式等都非常熟悉，在学习传质理论时，可以通过类比的方法，找出新知识点与旧知识点的异同，复杂问题简单化，进而缩短该部分教学的所耗课时。

第二部分：课程体系中空气热湿处理途径、吸收和吸附处理空气的原理与方法，是后续专业技术课的理论基础，由于学生们还未学习专业技术课，为了让学生们对热质交换设备所在系统有所了解，增加对空调系统、供热系统的简要介绍。此外，空气热湿处理途径是在焓湿图上呈现的，对于焓湿图也需要进行详细的讲解。

第三部分：热湿处理设备热工计算部分。首先要让学生了解不同设备的结构和工作原理，在此基础上进行设备热工计算方法的讲解，且着重对表冷器、喷淋室和冷却塔三种常用设备进行讲解。

四、教学方法

传统灌输式授课模式使得学生处于被动学习状态，缺乏主动思考，教学效果较差，课程结束后，即便是学习认真的同学也存在大量知识点理解不透徹的现象。而在课程考试前，同学们主动进行短时间的复习后，对课程的理解就会有较大程度的提高。

1.课前准备。根据普通高校学生的实际情况，教师认真设计下节课授课内容，回顾、板书、多媒体、讨论、互动等环节合理安排在教案中，PPT教学内容实时更新，涉及结构复杂的热质交换设备，查找或制作设备工作原理及流程的三维动画，充分利用多媒体教学手段提高教学效果。

2.课堂教学。教师需要形成自身的人格魅力，治学严谨的同时不失幽默风趣。在课堂教学中，遵循“讲清原理、淡化过程、突出应用”的原则，板书和多媒体相结合，对理论性较强的内容，采用板书推导，加强学生的理解。在授课过程中，热质交换理论需结合工程实践，相关的案例通过多媒体进行分析，通过观察现象引出问题，让学生们思考解决方法，师生一起探讨总结解决方案，培养学生学以致用的能力，提高学生工程实践能力。

3.课后提高。教师在课后及时与学生交流，了解学生知识掌握情况，总结课程讲授的优缺点，进而对课程的编排顺序、知识点之间衔接及表达方式等方面进行优化，也为下节课的课堂设计做准备。通过每堂课的反思总结，修改教案和PPT，在有准备的情况下制作下节课的教学计划，教师的教学水平一定会提高。

4.考核方式。该课程考核方式主要由考试成绩（60%）和平时成绩（40%）组成。平时成绩主要包括课堂互动、习题作业、课后查阅资料自学作业。期末考试主要检验学生对课程基本理论和原理的应用能力，所以试题中，概念型题目所占比重较低，应用型题目所占比重较高，如通过画出焓湿图来描述表冷器在冬季和夏季处理空气的过程;通过麦凯尔方程描述热质交换的驱动力;描述空气与不同温度的水接触的变化过程;冷却塔是否能冷却高于当前环境温度的水;等等。

五、结语

热质交换原理与设备的理论性和实践性都很强，围绕这两个特点，笔者结合自己的教学体会，从知识体系、教学设计和教学方法三个方面进行了探讨。在教学过程中，努力调动学生学习的主动积极性，激发学生的热情，培养具有实践能力的应用型人才。随着社会的发展、技术的进步，教师还需不断探索研究，教学内容和教学方法还需不断改革创新。

参考文献

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