应用型本科高校传热学课程教学改革研究

李雪珂　贾明正　孙悦

摘 要：作为能源与动力专业重要的基础课程，传热学课程与工程领域联系密切，对应用型人才的培养起到重要作用。本文根据应用型本科高校传热学的教学现状，指出其存在的问题，提出有效的改革方法：包括实施混合式教学模式、丰富教学手段、改变评价方式、引入计算机仿真和融入课程思政教学等方面。

关键词：应用型 传热学 教学改革

应用型本科是将理论应用到实践的应用型大学[1]，培养的是将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践人才，目前我国经济正处于转型发展阶段，急需拥有足够的理论基础和专业素养，能够将知识应用于实际的人才。传热学是高等学校能源动力类、建筑类和化工制药类等专业的主要专业基础课，它与“工程热力学”和“流体力学”被称为能源与动力专业的三大支柱[2]。能源与动力类应用型人才的培养， 不仅应使学生掌握传热学理论基础，更应具备综合运用传热学知识来解决实际问题的能力。

1 传热学课程教学现状

1.1 学生基础较为薄弱

对于应用型本科院校而言，学生的基础知识普遍较弱，在日常的学习中，也没有养成良好的学习习惯，课前只有少数学生会进行预习，上课时也不能紧跟老师思维，玩手机和睡觉现象较为普遍，遇到较难的知识点，不愿意深入思考，容易产生畏难心理，缺乏刻苦钻研的精神。尤其传热学这门课程，涉及到较多高等数学知识，需要学生具备一定的计算能力，而有很多学生高等数学掌握的不够，一看到微积分计算就本能的退缩。课后也不愿意复习，作业抄袭较多，往往上完一学期，有一部分学生的教材都还是干干净净，没有任何批注。

1.2 课程内容较多，课程难度较高

传热学课程的理论内容较多，也比较抽象，概念定义繁杂，例如：第八章热辐射基本定律和辐射特性，辐射力、光谱辐射力、定向辐射强度、实际物体的辐射力、实际物体的光谱辐射力和实际物体的定向辐射强度。学生在学习这一部分时，很容易混淆。公式复杂，推导过程对数学要求较高，例如对流换热这一部分，很多实验关联式，学生们不知该从何下手，公式推导也力不从心，最后往往只能套用公式，但对公式的含义和公式相互之间的区分却不清不楚，无法达到较好的教学效果。传热学课程与生产实践联系紧密，例如：肋片的导热、大空间的对流换热、内部强制对流传热和换热器设计等，而有很多学生对肋片、换热器这类工程设备并不熟悉，甚至没有见过，所以在讲解的时候学生往往想象不出来他们的结构，难度较大。另外传热学课程需要运用抽象思维解决工程应用领域中的实际换热问题，而这一部分正式学生的弱项，往往讲课的时候学生反映较好，但是一到做题，学生就不知道怎么做了。传热学课程内容知识是紧密相接的，前面课程如果没有掌握好，可能导致接下来的课程也难以掌握，所以有一部分学生前面聽不懂，后面就直接放弃了，再加上由于后期专业课的增加，传热学的学时被缩减，要达到较好的教学效果的难度较高。

1.3 教学手段单一，评价方法不够合理

目前《传热学》课程的教学手段主要是ppt，与传统的黑板板书教学相比，多媒体教学有很多优点，比如：ppt可以通过动画、图片等丰富教学内容，使其更加生动、形象和直观，对提高学生的积极性和学习兴趣都比较有利，还可以减轻教师的板书内容和备课工作量，同时能够及时更新传热学新技术知识，传播传热学最新研究成果，弥补教材的不足[3]。

尽管如此，多媒体教学也有很多不足，比如，因为传热学课程公式较多，还有繁杂的公式推导过程，如果过度依赖ppt，非常容易造成公式推导过程泛泛而过，学生的接受效果不好。而且，由于后续专业课程的增加，造成《传热学》课时有所减少，但是教学内容并没有随着课时减少而大幅度变化，这就造成教师为了在有限的时间内讲完内容，授课速度较快，学生对某一知识点还未来得及消化，便转到下一页 ppt，容易泛泛而谈，特别是对于难度较大的内容，学生往往因为理解难选择放弃，不但影响学生对知识的掌握，也影响教学质量[4]。

传热学课程的评价方式不尽合理，目前的评价方式主要有：期末测试和平时成绩（包含考勤、平时作业和实验），其中期末测试占总成绩的60%，平时成绩占总成绩的40%。由于期末测验成绩占比较高，这就造成了一些问题，比如有一些学生在平时上课并没有认真学习，而是考试前采取临时抱佛脚的措施去应对考试，造成虚假的教学效果，既不利于调动学生的学习积极性，也不利于教师对学生成绩的把握。

1.4 课程思政重视程度不够

习近平总书记全国高校思想政治工作会议上强调，高校思想政治要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。专业基础课程不仅是传授理论知识的途径，更是课程思政建设的基本载体，同时也是启发思想和培养专业素养的平台。然而目前大部分传热学的授课主要局限在知识点的讲授，较少涉及思政教育，不重视对学生的思想教育和专业素质的培养。造成学生对社会主义核心价值观认知不足、信念不坚定等问题[5]。还有学生对本专业的了解不够，对待专业课敷衍了事，甚至对自身未来迷茫，不清楚，混日子的现象。

造成这种现象的原因有很多，一方面由于本课程难度较大，课时也有压缩，教师的主要精力都放在怎么把课程内容按时完成，怎么让学生更容易理解课程内容方面，从而忽略了课程思政的引导，对这方面重视不够；另一方面在于思政元素不易挖掘，以及如何巧妙地融入专业知识讲授中。若生硬地将家国情怀、民族复兴的理想和责任等思政元素引入课堂，不但会削弱专业知识的地位，还会引起学生的反感。因此如何结合课程特点、思维方法和价值理念，挖掘课程思政元素，有机融入课程教学，达到润物无声的育人效果，对专业课教师而言是一个不小的挑战。这对教师自身专业知识的完整性及师风师德均提出了更高的要求。

2 课程教学方法和手段改革

2.1 改革教学模式，施行混合式教学

在原有教学模式的基础上，融汇信息技术，利用互联网，引入手机，施行线上线下混合式教学模式。借助“超星学习通”平台，建设传热学课程网络学习资源。教师可以提前将传热学课程资源上传至网络学习系统，包括：教学大纲、ppt、课后习题、课前预习题目、教学日历、教学视频、习题库等。在课前给学生发布预习的学习任务，完成练习题，使学生提前了解学习内容，有利于提高学习效果。在课上可以利用 “学习通”的交互功能，例如：签到、提问、抢答、主题讨论、测验和布置任务等，有利于调动学生的学习兴趣和活跃课堂气氛。课后教师可以在该平台发布教学信息、作业和答疑解惑等，有利于课后的及时复习，检验学习效果促进师生交流[6]。

此外，教师还可以利用网络，建立微信群、qq群和钉钉群等，将本课程和本专业最新研究成果和课外知识进行补充，使学生了解到最新的科技前沿知识，拓展学生知识面，发挥学生的主观能动性，利用碎片时间，弥补教学环境不好、教学资源不足等缺点[7]。通过将网络教学、板书教学及电子ppt教学结合起来，发挥这三种教学手段各自的优点，有效提高教学效果。

2.2 丰富教学手段，改革考核方式。

“传热学”课程理论性较强，涉及到较多的公式推导，公式的推导一方面可以培养了学生的科学研究逻辑思维，同时培养学生在工程领域的工程应用能力。另一方面学生通过推导公式，能透彻的理解公式的内涵和意义，所以一定的公式推导是必要的[8]。当讲解难点重点内容和进行公式的推导时，以黑板板书为主，ppt展示为辅的教学手段，增加学生的思考时间，有利于学生的理解和消化，提高课堂学习的效果。对实验性较强的章节，如管内流动、蒸发与沸腾和辐射换热，应以多媒体课件为主。通过借助先进的现代化教学手段，多媒体形象地演示动态实验，增强课堂的实效性，提高教学质量。对涉及到工程设备的章节，比如换热器和肋片，可以配备教学模型，让学生能够直观的看到实物，提高学生空间思维能力和对知识的理解能力。

改革考核方式，增加考核内容，调整成绩占比。由原来平时成绩占30%，考试成绩占70%，变为平时成绩占40%，考试成绩占60%。平时成绩包括：课前预习、课后作业、实验成绩、小测验。课前预习主要是指完成教师在网络平台布置的预习任务，并回答相关问题，根据问题的正确率来评定成绩。在完成相应课程后布置课后作业，根据学生自主完成的次数和质量来评定成绩。小测验是指在完成热传导、热对流和热辐射的教学内容后，分别进行一次测验，考察学生学习情况。

2.3 引入模拟仿真教学，提高学生计算机仿真水平

目前很多行业都在应用计算机模拟仿真软件，学生掌握热模拟计算软件，能够将抽象理论形象化，例如：在导热问题的教学过程中，结合仿真软件，可以对获得平壁温度分布，还能进行对比，非稳态导热问题中，可以直观获得导热模型的温度分布的动画，提高学生学习兴趣。

引入模拟仿真教学，教授学生学习模拟仿真软件，例如；网格划分软件、数值模拟软件和数据处理软件等，根据学生掌握程度，组织学生组成团队参与各类竞赛，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，同时还可以提高就业率。

2.4 融入课程思政，培养学生专业素养

传热学知识体系丰富、历史底蕴深厚和密切联系实际工程，为传热学课程提供了丰富的思政教学资源。教师应结合本校教学实际，确定各章节课程思政的融入点、教学方法以及途径，进而优化顶层设计，修订教学大纲，编写各章节教案，融入思政元素。专业任课教师要善于挖掘、利用学科发展历史中有担当、有作为的典型人物。通过课堂讲授、音视资料播放、实地参观访问等形式，将其有机融入专业课程的教学过程[9]。比如：在绪论这一部分中，主要是对课程的介绍，在这一部分，可以融入我们国家的节能减排政策，“碳达峰”、“碳中和”等，培养学生的节能意识，养成节能减排、低碳出行、绿色生活的良好习惯。在讲授第二部分导热基本定律—傅里叶定律时，可以学生们介绍法国物理学家、数学家傅里叶伟大、坎坷的一生，告诉学生生活总会遇到磨难和挫折，关键是怎么对待它们，应该像傅里叶一样，坚守自己的信念，坚持自己的理想，并为之不懈奋斗。在对流换热这一部分中，可以给学生播放电影《泰坦尼克号》最后一部分，女主人公在漂浮的甲板上得以生存，而男主人公海水里却没有生还。为什么在同样温度的环境中，结果却截然不同？引导学生从传热学角度分析其中的原因，培养学生透过现象看到本质，理论联系实际。又如现在很多家庭都在用空气炸锅，学生肯定也用过。对学生提出问题，空气炸锅的原理是是什么？有一些说法空气炸锅是“致癌工具”对吗？这与学生平时生活息息相关，可以有效激发学习兴趣，同时告诉学生不能人云亦云，要有科学的探索求真精神。还可以穿插介绍我国著名科学家钱学森、钱伟长、陶文铨等故事，号召学生学习他们的爱国精神。在辐射换热这一部分中，通过讲解温室效应，引出全球变暖对地球来的危害，引导学生保护环境、节约能源。此外，专业课教师要积极参加课程思政的培训，不断增强教学能力，改进教学方法；同时，同一课程教师团队可以定期组织教研活动，探讨思政切入点，合理地融入课堂教学过程，并及时总结好方法和好案例，录制带有思政元素的精品课程教学视频，完善线上教学资源。

3 结语

传热学作为能源与动力专业一门重要的专业基础课程，应根据应用型本科院校实际，针对学生的特点，对课程教学内容、教学手段、评价方式和课程思政等方面进行不断改革，才能培养出既具有专业知识，又具备专业能力和创新精神，符合社会和经济发展需求的应用型人才。

基金项目：黄河交通学院线下一流课程—《传热学》，编号：HHJTXY-2021ylkc24；黄河交通学院教学资源库—《传热学教学资源库》，编号：HHJTXY-2021kczyk069。

参考文献：

[1]潘懋元.什么是应用型本科？[J].高教探索，2010（1）：10-11.

[2]莫松平.“工程熱力学”课程教学改革探讨[J].广东工业大学学报 （社会科学版），2010 （7） ：147-149.

[3]刘长青，杨继涛.基于应用型人才培养的传热学课程教学改革研究[J] .教育现代化，2019（8）：75-76.

[4]雷洪，赵岩，张红伟等.工程传热课程教学方法研究[J].中国冶金教育，2018（4）： 1-2.

[5]王遂敏.新时代大学生社会主义核心价值观的认同度问题及对策分析[J]，高教学刊，2020（5）：191-1.

[6]杨新桦，冯仁华.“传热学”课堂教学方法研究[J].科教导刊，2017 （32）：131-132.

[7]施其权，高拥军，张莹.课程教学形成性评价实践探索[J]．安徽工业大学学报（社会科学版），2018， 35（2）：103-104．

[8]廖爱群，饶国燃.独立学院“传热学”课程教学方法探讨与实践[J].现代企业教育，2014（10）：442-443.

[9]吴锡平.理工类课程思政元素的挖掘与融入[N].江苏教育报，2020-01-03（4）.