《换热器原理与设计》课程网站的建设

崔晓钰，孙慎德，王 妍

（上海理工大学 能源与动力工程学院，上海200093）

一、前言

换热器是进行热量交换的通用工艺设备，广泛应用于化工、炼油、动力、冶金、原子能、造船、食品、制冷、建筑、电子、航空等工业部门中，是生产与生活中不可缺少的热利用设备，其性能的优劣对能源的有效利用产生重大的影响。[1-3]《换热器原理与设计》是能源与动力工程专业的主干专业课。通过本课程的学习，使学生掌握各种换热器的基本原理、设计要点与方法，掌握各种工程应用中的散热设计及热控制技术、换热器的传热强化途径和手段等，达到培养和训练学生实践应用与解决实际问题能力的目的。

在计算机技术和信息技术高速发展的今天，如何将网络技术应用于课程教学，改进传统的教学方法和手段，提供丰富的学习资源和构建立体的学习平台，建设课程网站，提高学习和教学效率，已成为各高等院校教学改革的重要内容。[4][5]《换热器原理与设计》为上海理工大学热能专业的重点专业课程,具有一支常年从事换热器科研和教学工作的高水平的教学师资队伍，教学资源比较丰富，具有专业培养特色的教学内容以及从课堂延展到课外的不同层次、不同要求的实验实训实践教学手段，总体教学水平已达到国内先进水平，被评为上海市精品课程。受到教学学时限制，大量的优质教学资源不可能在课堂上充分展示和阐述清楚，尤其是实践类、拓展类内容。经过几年的实践和探索，教学团队建成和完善了《换热器原理与设计》课程网站，开设了工程实验、课程设计、上机实践、创新实践、知识拓展等板块，将课堂教学内容继续延伸，基本形成了课堂教学、实践教学和网络教学的立体互动教学平台，在教学中发挥了较好的作用。同时也响应了国家“卓越工程师教育培养计划”，在课程教学中实践培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的工程技术人才的宗旨，为国家走新型工业化发展道路，建设创新型国家和人才强国战略服务。

二、课程网站内容概述

课程网站其是一个基于教学层次的服务型、综合性教学网站，主要使用者是学生和教师，目的是使师生通过网站提供的资源获取资料、自主学习、协作学习和互动交流,提高《换热器原理与设计》的教师教学和学生学习效率。

网站内容全面、功能齐备是实现精品课程网站服务教学的先决条件。教学网站的界面设计应当力求简洁生动、方便使用、避免繁复和华而不实，为学生提供良好的学习环境，为教学提供帮助，为师生提供顺畅的互动交流平台。因此，在教学实践中，我们根据精品课程教学目标和网络课程构建原则，主页面及其内容设置如下图所示，主要有十个栏目：首页、教师梯队、课程介绍、教学大纲、实践环节、课程课件、多媒体教学、创新实践、课程指导、课程互动。这样的栏目设计内容简练，一目了然，教师和学生使用比较方便。

网站按照内容大致可分为基础和特色教学内容两个部分。基础教学内容是课程设置和基于教材的教学所必需的基本教学内容，主要包括：教师梯队介绍、课程内容介绍、教学大纲、课程教学课件、多媒体教学录像等。特色教学内容采集了教材以外的教学内容，主要是实践类教学内容，包括课程设计、计算机实习、实验指导、创新实践、课程拓展、换热器仿真实验和课外教学基地等内容。

另外，网站首页有信息发布滚动条，实时发布有关《换热器原理与设计》的课程进度、教学动态、作业布置和创新活动信息等内容，使学生能够及时了解课程动态，保证学生学习和老师教学的步调一致。

课程网站与课堂教学、实验教学一起构成了一个整体，三者共同为学生和老师营造了一个全方位的教学和学习交流的环境。

图 《换热器原理与设计》课程网站内容设计示意图

三、课程网站的使用

多媒体网络教学作为现代信息技术与教学实践相结合的一种新的教学形态，不仅从手段和形式上改变了传统教学，更要从观念、环境、方法以及师生角色等方面寻找教与学共同进步和交流的渠道和平台。无论网站的资源如何丰富，如果学生和教师都不去利用或不善于利用，就无法发挥课程网站的作用和优势。在计算机技术和信息技术飞速发展的今天，很多课程都建有相应的网站。如何利用课程网站，提高教学的效率，是课程网站建设的主要目标。

本门课程网站集中了教学团队大部分教师的教学资源，在教学中明确要求教师有意识地利用课前预习、课堂教学、习题布置、在线讨论和答疑等各个教学环节，积极引导学生利用课程网站。课前，教师会提前将下次课预习的内容、要求等布置在网站上，明确要求学生按照教学目标浏览课程网站上的相关内容。课堂上，教师根据知识特点，利用课程网站上的动画、视频、课件等资源，让学生获得形象的感性认识，然后在此基础上进行分析讲解。课后，教师通过课程网站实现作业发布，并且将课程上没时间详细讲解的知识发布在网站上，明确要求学生通过课程网站的资源学习，并通过课程网站进行课程指导和互动，使学生养成通过课程网站学习的习惯，培养学生的自主学习能力。

课程网站开发了信息公告、作业布置、动态习题库、在线讨论等功能模块，为师生提供了在线交流平台。学生可以就课堂疑点进行练习和答疑讨论，加深对知识点的理解；教师可了解学生的学习动态，总结教学经验，改进教学不足，提高课堂教学效果。

总之，教师在教学中通过各个教学环节强调网站作用，培养学生利用课程网站学习的习惯和兴趣，达到了提高学生自主学习能力和充分发挥课程网站功能的效果。

四、特色教学内容

1.形象教学

在课程网站建设中，利用多媒体技术尽力实现教学资源形象生动。在课程介绍中增添了换热器运行原理的多个动画演示，简洁生动地展示了换热器内工作介质的运动，使网站使用者对换热器建立了更加感性的认识。在课程课件和多媒体教学栏目下，有《换热器原理与设计》课程的所有课程课件和教学录像，通过课件和教学视频更直观地提供学习资料，这些资料既可在线使用也可下载后使用。另外还有很多示意和实物图片、仿真实验、仿真设计、设计样图、软件效果图等等。形象生动的网站更加深了学生对知识的理解和认知，让他们更有兴趣在网络课堂上学习。

2.课程设计

《换热器原理与设计》本身是实践性、工程性很强的课程。在课程设计中设置了管壳式、板式和板翅式换热器和机箱散热四个课程设计大作业，题材取自工程实例，设计说明书和图表除参考教材外，更重要的是必须符合标准和工程规范。换热器设计在工业应用中有分门别类相应的规范，在传热、阻力、结构强度等方面要求具体，内容很多很繁琐。在教材及课堂教学中虽然举例讲解了设计过程，强调国家、行业标准，但也只能是窥见一斑，不可能将涉及到的所有国家、行业设计标准讲解到，也没有时间详尽讲解不同类型及结构换热器的设计细节。因此，在网站上提供了管壳式、板式和板翅式的国家与行业标准，教师自编的设计指导手册，设计参考资料以及工程设计样图，为学生树立工程意识、完成课程设计提供了设计帮助。

3.计算机应用能力实践

应用计算机能力在信息化社会背景下成为能力的一项重要考量。除了在课程设计中要求设计完成计算机设计图外，网站上还提供了计算机绘图设计样图供学生参考。在教学还中增加了计算机实践内容，提供相应的指导书和参考例子，将课程设计中能够借助计算机计算部分内容布置为上机作业，将电子设备热分析部分机箱热设计分为热阻网络法上机设计计算和借助热分析软件辅助设计及优化两部分。这样就将计算机求解和辅助设计手段、热分析软件运用融入教学中，利用了计算机工具可完成制图、计算和进行相关软件应用的优势，使学生计算机应用能力得到提升。

4.教学实验和实践

教学实验部分包括稳态法测量换热器性能、瞬变小型风洞测量紧凑式换热器性能，是依靠教师科研试验台开发的本科生课程试验，改变了原来《换热器原理与设计》没有课程试验的缺陷，而且这部分试验有许多科研资料，包括试验台设计、搭建、调试和实验都是教师亲自完成的，长期以来完成了很多的科学研究和企业委托项目，积累了大量不同结构换热器实验资料，培养了多名研究生，发表了大量研究文献。这一部分有很丰富的资源供学生参考，是一个可以多层次培养学生实践和创新能力的实验基地。学校还在课程网站上发布了教师自编的相关实验指导书及参考资料，指导学生完成基本要求实验，有兴趣的同学还可以借助教师的帮助进行进一步的换热器创新探究。

另外学校还有条件地开放教师科研项目在校搭建的相关试验台，例如：多股流换热器网络的综合和优化试验台、振荡热管传热性能试验台、冷却塔、制冷蒸发器和冷凝器等。为学生进行课程的深入学习和实践提供了实验基础。

在长期为企业提供技术服务的过程中，由公司出资，团队教师与企业合作成立了产学研结合的研究中心和学生实习实验基地。这些基地可以接纳本科生实习，提供锻炼机会。我们在网站上发布相关的企业介绍和实习信息供学生参考和选择。

5.大学生创新活动专区

大学生创新实践活动对学生活学活用知识，培养创新能力有着重要的积极的作用。《换热器原理与设计》教师团队在这项活动中承担了多项指导任务，我们利用课程网站进行创新活动公告、招募学生、公布立项项目、介绍指导教师、展示创新项目成果、简介教师课题、进行师生互动交流等，为学生提供了一个大学生创新实践活动交流帮助平台，架起了教师和学生沟通的桥梁。学生提出的相关创新课题可以在网站上寻找到能够提供指导的教学团队教师。同时教师也提供课题，吸纳本科生加入教师科研团队，参与进行课题讨论和实验过程，为学生创造了课外学习机会。这样师生可以通过网站平台结对子，更有利于创新活动的开展，从而加强学生的专业知识技能、实践能力和创新能力培养。

6.知识拓展

换热器的学问远不是一本教材就可以讲述全面的，而课堂教学由于授课学时的限制，不可能介绍过多。有一些知识在工业应用中很有用但在教材中没有介绍，还有很多内容教师在科研活动中取得的成就在行业内很有影响，但是学生在课堂上根本没有机会了解。我们的学科特色、学术专长在本科生层面似乎没有影响力，如果不接受更多的信息，他们的眼界和思想就仅限于书本，能力就局限在读懂教材。为此，我们除了选择优秀的有丰富科研和实践经验的教师授课外，网站还提供了教材之外的比较详细的拓展内容，包括换热器瞬态性能、换热器网络、换热器优化设计与仿真、计算机辅助热分析、目前国内外在换热器方面的研究前沿介绍等专题内容，延伸了课程的内容，做到课堂教学、课堂简要专题讲座、网络资料学习相配合。另外，每个教师的研究课题、特长特色和相关知识介绍以及和换热器相关的网络资源链接都可以供学生参考。通过将换热器和工程热分析工程研究实践、专题、新发展动向引进课堂，激发了学生的学习和探索兴趣，对学生工程观点和创新意识的培养有积极影响。

五、结论

《换热器原理与设计》课程网站的建设旨在充分发挥课程网站的优势，改进传统的教学方法和教学手段，对于提高教学质量，培养学生的自主学习能力起到一定的作用。课程网站不仅注重内容建设，还关注网站的使用，积极引导和培养学生利用课程网站学习的良好习惯。网站内容除了一般课程网站都具备的基本教学内容外，更加入了教学团队师生多年积累的特色教学资源，采集了大量教材以外的实践与研究类教学内容，为学生提供了多层次学习实践资源。课程网站的建设探索了教学中课堂讲解、实验实践与课程网站自主学习的三位一体教学模式，实现了优势互补，为学生和老师营造了一个全方位的教学和学习交流环境。

[1]朱聘冠.换热器原理及计算[M].北京:清华大学出版社,1985.

[2]钱颂文.换热器设计手册[M].北京:化学工业出版社,2002.

[3]杨世铭,陶文铨.传热学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1998.

[4]吕纯洁.课程学习网站在教学改革中的应用[J].洛阳理工学院学报:自然科学版,2009,19(3):90-92.

[5]何克抗.现代教育技术和优质网络课程的设计与开发[J].中国电化教育,2004(6):5-11.

[6]孙晓娟.精品课程网站建设存在的问题分析及改进[J].中国科教创新导刊,2010(5):136.