传热学课程中实验与理论教学高效结合的探索

高虹 包道日娜

[摘 要] 针对目前传热学课程教学过程中实验和理论教学中存在的问题，对如何使实验教学与理论教学高效配合进行了探索。首先是教学时间上，理论教学与实验教学紧密结合，其次从理论教学上，以综合实验为研究内容，贯彻到理论教学的每个部分，从始至终形成体系;最后在评价体系上加大实验与理论的结合。

[关键词] 理论教学;实验教学;传热学

[作者简介] 高 虹（1972—），女，内蒙古呼和浩特人，工学博士，内蒙古工业大学能源与动力工程学院副教授，主要从事热利用及传热      传质强化技术的研究;包道日娜（1976—），女（蒙古族），内蒙古兴安盟人，工学博士，内蒙古工业大学能源与动力工程学院      教授，主要从事风力机技术的研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）34-0205-02    [收稿日期] 2019-11-24

一、引言

从国家教育部发出“关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见”以来，各个高校在教学上都开展了相关的探索和研究。面对新形势下的教学需求，如何提供符合时代需要的课程体系和教学内容，将理论教学与实践性教学高效的结合，培养适应社会发展需求，具有更高的綜合能力的学生是每个学校和老师面临的问题。

传热学是一门专业技术基础课，通常包括理论教学和相应的实验教学。以我校传热学课为例，在第5学期开课，总学时64个，其中理论教学58个学时，实验教学6个学时。传热学课程的基本内容大致可以分为导热、对流换热、辐射换热和传热综合分析四部分，传质过程分析在学时减少的情况下，都删去不讲。因此对应着导热、对流和辐射换热分别开出了三个2个学时的实验。这三个实验基本属于演示性实验，实验系统搭建完善，实验老师教给学生如何操作后，只需学生记录仪表的数据和对实验数据处理，完成实验报告即可。在实验过程中学生主动思考，动手的机会少，更别提针对一些具体的传热问题来设计实验方案。这样即使将来学生遇到实际问题，也没有系统的解决问题的理论能力和动手能力。当今社会的发展需要的是全面发展、动手能力强的学生，只会做题的学生是不受欢迎的。为了适应社会发展需求，各学校都对本科传热学课程从理论教学和实验教学上进行相关内容的改革[1-3]，从而提升学生素质和能力。

二、课程教学中存在问题

传热学课程教学中存在的问题是普遍的，相关的学者对此都做了深入的研究和改革[2，3]。从这些文献来看，对于理论教学的改进和实验教学改革进行了深入的探讨，但从教学安排、教学内容上如何将两者协调的研究还较少见报道。因此针对我校的实际情况，对传热学的理论和教学进行了初步的改革和探索。目前在我校传热学教学中存在的主要问题有以下几点。

（一）理论教学与实验教学脱节

由于学校组织机构的原因，我校理论教学老师是不带实验教学部分的，有专门的实验老师开设实验教学。因此实验的开设通常与理论教学的进度不一致。为此，学生在做实验前，实验老师得重新将理论讲一遍，再讲解实验原理和具体操作方式。同时实验开设时，可能有些实验的相关理论内容已经讲完，而有些实验的基础理论还没有讲。造成实验进度与理论教学进度的脱节。

（二）实验内容简单

目前我校开设的传热学实验分别是：“圆球导热仪测定黄砂导热系数实验、强制对流管外换热实验、角系数测定实验和铂丝表面发射率测定实验”，分别对应着热传导、对流换热和辐射换热的理论教学部分。从实验内容上看都比较简单，作为初学者是合适的。因为实验台架已调试安装好，所以导致在实验过程中学生并不需要很多动手过程，可能只要看测试仪表就可。学生做实验是被动的，自己思考、自己动手的机会很少。另外当传热学基本理论学完后，缺乏对应于传热综合应用的综合性实验。

（三）理论考试与实验内容无关

目前我校的传热学理论考试试卷主要由填空题、选择题、简答题和计算题部分组成，比较偏重于基本理论、概念和最简单的计算过程。基本都是客观性试题，主观性试题很少。所做的实验内容基本不会出现在考试试卷中。实验过程中所培养的能力只能通过实验报告来检验，比较单一。

三、理论教学与实验教学相辅相成

（一）适时开设实验课程

针对理论教学与实验教学脱节的问题，修改理论教学日历和实验教学日历，将两者在时间上匹配。同时与实验室老师沟通，实验理论部分在课堂上都以问题的形式开展教学和讨论，让学生做出初步的实验方案。学生带着自己的实验方案进实验室，与实验老师的完善方案对比分析，然后再进行实验操作与测试。这样学生的主动性调动起来了，同时对于实验与理论之间的区别认识得也更加深刻。

（二）增加综合性传热实验

学校现有的传热学实验比较单一，缺乏综合能力的培养。针对实际传热现象的复杂性，有些学校也改变了相关的实验内容取得了很好的教学效果[4]。为此我校也对于实验内容进行了改革。因为学校里研究太阳能光热利用的老师较多，所以测试太阳能光热系统的实验仪器和实验系统完善。基于此，将太阳能集热系统热效率实验引入本科传热实验教学。在理论教学中，从导热部分计算平板集热器吸热板最高温度，到集热管内水的流动换热和集热板外表面与空气的自然对流散热计算和分析，再到集热器吸收太阳能辐射能的计算，一步步将平板集热器的传热过程深入分析，建立平板集热器传热数学理论模型。最后引入平板集热器热效率实验，这时在完整的理论基础上，让学生考虑如何利用实验设备去实现相关的测试，做出实验方案。此时让学生进实验室认识实验设备和系统，学生对整个系统从理论到实验都有了清晰的认识，并且也激发了学生探索的兴趣。

（三）评价体系的改革

传热学课程最终成绩以80分卷面考试成绩、10分实验成绩和10分平时作业成绩组成。改革后将实验成绩提高到15分，平时实验方案的制定作业算在平时作业成绩中，理论卷面考试中适当加入主观实验题，这类题没有标准答案，只要学生提出的想法，有理有据就给满分。评价体系的改革使得学生更加注重平时传热学整体系统的学习和思考，而不是以前的死记硬背概念和计算题。

四、结语

通过理论教学与实验教学的高效结合，首先使得理论教学老师的教学更加体系化，以太阳能集热器为主线将传热学分散的理论部分最终结合起来，教会了学生如何从基础理论上整体考虑实际问题，建立数学模型。其次理论课堂与实验理论部分的有效结合，使得学生进入实验室时对于所做实验是明确的，并形成了自己的看法，通过实验操作验证自己的理论正确性，提升了学生综合应用知识解决实际问题的能力。

参考文献

[1]李广华，李华彦，于静博，等.“传热学”课程实践性教学环节的探索[J].中国电力教育，2010（13）：139-140.

[2]张俊霞，赵红星.基于应用技术型人才培养的传热学课程建设探索[J].中国电力教育，2014（34）：105-106.

[3]赵金秀.提高传热学课程教学效果的方法研究与实践[J].高等建筑教育，2017，26（4）：90-93.

[4]许亚敏.传热学实践教学改革[J].实验室研究与探索，2017，36（5）：196-198.