基于应用技术型人才培养的传热学课程建设探索

张俊霞 赵红星

摘要：传热学是热能与动力工程专业一门重要的专业基础课程，它是研究物体内部或物体之间由温差引起的热量传递规律的学科，其应用涉及工程领域与热能转换和有效利用相关环节。传热学也是一门理论和实践密切联系的实验学科，在培养高等院校应用型人才环节有着至关重要的作用。传热学运用了较多的抽象思维来解决工程应用领域中的实际换热问题，存在概念多、公式多、重点散、理解难等问题。学好传热学不仅要求学生掌握基本概念和理论知识，建立知识框架和结构体系，更重要的是提高学生将理论知识应用于生产和生活中的能力，培养学生的创新思维。为了提高教学效果，分别在教学方法、教学内容和教学手段等方面进行了相关探索和实践，取得了良好的应用效果。

关键词：传热学;应用型人才;创新思维

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0105-02

培养大批应用型人才是我国高等教育的重要职责，这与我国正处于工业化时代的社会背景密不可分。中国现已成为世界制造中心，社会经济发展需要大量的高级应用型人才作为人力支撑。[1]特别是，随着我国经济社会的快速发展和工业化进程的不断深入，地方经济和行业经济快速发展，对应用型人才的需求大量增加，高校大量毕业生都去了生产一线从事技术开发、技术应用和生产管理工作。

“传热学”是高等学校能源动力类、化工制药类、机械类、环境与安全类等专业的主要专业基础课，它与“工程热力学”和“流体力学”一起被称为热工类专业的三大支柱。[1]“传热学”也是榆林学院热能与动力工程本科学生和城市热能专科学生的一门重要专业基础课，是一门以研究物体内部和物体与物体之间能量转换规律为主要内容的课程，应用领域非常广泛，如航空航天领域、海洋资源勘测、冶金、电力、化工、动力等，而且人们越来越关注的生命科学也将离不开传热学。[2]因此，传热学课程在促进热能与动力工程本科生专业素养的提升、培养应用型人才方面有着至关重要的作用。

榆林作为国家级能源化工基地，拥有国家级高新技术产业开发区，形成了以能源化工、装备制造和新能源為主的特色化产业体系。榆林学院是榆林市唯一的高等院校，为了发挥地方高校优势，主动参与区域社会管理[3]，榆林学院能源工程学院的热能动力专业传热学课程不仅要充分考虑课程自身的特点，更要考虑榆林在建设国家级能源化工基地方面所涉及的传热问题，积极采用多种教学方法和教学手段促进传热学与地方工业发展的融合，承担为地方经济发展输送应用型人才，参与地方经济建设的重任。

一、采用多种教学方式，激发学生的学习兴趣，解决传热学教学重点和难点

“传热学”运用了较多的抽象思维解决工程应用领域中的实际换热问题，存在概念多、公式多、重点散、理解难等问题。

“传热学”教材中的理论内容较为抽象，包括导热、对流换热、辐射换热和换热器。所涉及的教学难点有导热微分方程及单值性条件、肋片导热、非稳态导热、边界层分析、边界层对流换热微分方程组、典型对流换热实例、角系数、灰体表面间的辐射换热和传热-单元数的换热器计算。课程中包含许多用数学语言推导热物理规律的内容，要求学生具有较为扎实的数学物理基础。另外，“传热学”区别于其他学科的显著特点是将影响换热系数的因素采用相似原理构建准则数，通过确定准则数之间的关系来展开换热研究。典型的准则数有普朗特准则、努谢尔特准则、毕渥准则、傅里叶准则、格拉晓夫准则等等。学生普遍反映传热学概念和准则数理解起来较为困难，数学推导复杂难懂。

基于这样的教学现状，通过激发学生的学习兴趣和实例教学来解决传热学课程中的难点。众所周知，兴趣是学生主动学习的源动力，学习的兴趣包括学生对授课内容的兴趣，也包括对授课教师的兴趣。教师需要亲切和蔼，多在课下与学生交流，增进感情，缩短彼此之间的距离，这样学生就会“爱乌及屋”。此外，教育心理学的研究表明：当学习内容与学生已有知识和生活经验相联系时，才能激发学习和解决问题的兴趣。因此，在传热学教学过程中，教学内容始终和生活实际密切联系，多采用生活中熟知的传热现象加以引导，创造逼真的教学情境，使学生感受到传热现象和自己的实际生活息息相关来增强学生对传热学的学习兴趣。这样不仅可以促使学生多观察生活中出现的换热问题，还会培养他们采用传热思想分析换热现象的能力。这主要是因为学生的学习兴趣不够。不仅如此，许多重点内容仍然需要在课堂上反复强调和提问，课下多做相应的习题，才能够牢固掌握。

传热学课程有着完整的知识结构体系，整本书采用总分总的结构组织内容，通过建立如图1所示的结构示意图可以帮助学生建构知识框架，更好地理解全书的内容。

二、改革教学内容和教学方式，紧随榆林工业发展，培养应用技术型人才

传统的本科人才培养体系偏重于基础知识教学和理论体系的完整，采用从上而下的教学方式，目的是为未来培养具有竞争意识而且独立自主的个体，往往忽视应用能力的构建。应用型人才培养的重要特征就是应用能力，而应用能力的关键要素就是学生的实践能力和职业素养。应用型人才培养体系应围绕对应用型人才知识、能力、素质协调发展的要求，以应用能力培养为主线，构建实践教学体系，做到理论与实践并重。

为了培养应用型人才，本文分别从教学方式和教学内容两方面进行了改革。在传热学教学方式上，应以学生为中心，了解他们的兴趣点和知识面，积极地将他们的兴趣点与传热学实践相结合，激发他们将传热学理论知识应用于实验装置构建中，并提供各种资源渠道帮助他们解决实践设计和实施过程中遇到的问题，提高他们的应用能力。此外，应积极推动能力培养与素质教育相结合、第一课堂与第二课堂相结合、校内与校外实践应用相结合、产学研相结合，扩大学生的知识视野，使学生有机会接触实际的工程应用领域，将传热学中涉及的理论知识和工程实际应用结合起来，提高他们的职业素养。在教学内容上，多增加与榆林工业相关的知识背景，比如太阳能辐射换热、煤低温热解和气化过程中的辐射换热、火力发电厂主辅助受热面中的换热计算等等，使学生尽快熟悉相关工业设备的换热原理，以便以后工作中更好的对这些工业设备进行设计、维护和维修。

三、改革课堂教学，鼓励大学生科技创新，促进创新思维的培养

“传热学”是培养学生分析和解决工程实际问题能力的关键课程，是一门实验研究和理论分析密切结合的学科[4]，设置有传热学实验教学，以便于将理论和实际紧密联系起来。传热学实验不仅起着验证理论，巩固和扩大所学课程内容的作用，更重要的是可以培养学生的动手能力、实践精神、创新思维和创新能力。

在传热学教学中，开展一些专题讨论可以让学生拓展思维、增强课堂教学效果、活跃课堂气氛。更重要的是，学生通过课下查阅相关资料，认真仔细思考，会更深入的理解传热学知识。在课堂教学中，曾先后展开过热管换热器的讨论、强化换热方式等的讨论，均收到了良好的教学效果。

培养大量的一线创新人才，是当代中国高等教育最重要的历史使命。在全球经济一体化、文化多元化的21世纪，开拓创新和科学发展是当代中国发展的主旋律，构建以学生为中心，注重学生综合素质培养，强调学生创新能力、实践能力的创新型人才培养模式成为高等教育的必然选择。

为了培养创新型人才，传热学课程的教学采取了如下措施：

传授给学生学习传热学的方法，比如把握重点章节、学习思路、求解微分方程的技巧等。同时，引入火力发电厂中主辅助受热面的对流换热和炉内辐射换热来激发学生学习传热学的兴趣。通过习题课和课堂提问，培养学生的严谨、求实、探索和创新的学术风格。

采用以问题为主线的教学，注重在教学中引導学生思考问题、提出问题、研究问题和解决问题。比如肋片导热问题的求解就可以先思考问题：肋片通过增加表面积来强化换热的，其换热热流该如何计算？接着可引导学生提出问题：是否可建立肋片的导热微分方程来获得肋片内的温度分布？然后研究采用哪些假设可以使得微分方程既符合物理现象又能够方便求解，最后将列出的肋片导热数学模型进行求解，获得温度分布和热流量。在整个教学过程中可通过引发思考、启迪智慧、激发灵感来促进学风。

引导学生将多学科的多种知识综合在一起，解决实际问题，在解决过程中把握事物的本质，将知识转化为能力。比如传热过程往往会涉及三种传热方法，即导热、对流换热和辐射换热，热流量通常是温差除以总热阻，总热阻由导热热阻、对流换热热阻和辐射换热热阻构成，通过分析那个热阻是主要热阻，可以寻找到强化或抑制换热的关键环节。这就需要把传热学的所有知识融合在一起，在这个过程中需要抓住主要因素，忽略次要因素，简化解决问题的方法。

鼓励学生勇于突破，不断超越自己，超越老师，这样自己才可以不断进步。在课堂知识的讲解过程中可以启发学生多角度、正反两方面来思考问题，通过转换思维将事物的缺点变为优势，往往能够带给学生一种峰回路转的欣喜。同时，也要让学生多提问，多判断，不断提升自己的评判能力。

目前，实验教学多为验证性实验，往往是老师先讲，学生根据实验指导书和预先安装好的实验装置及仪器，对实验现象进行观察记录数据，然后根据实验报告指导书上给定的步骤进行验算，最后得出结论。这种预先设计好的实验特别容易让学生产生依赖性，丧失主动参与性，学生们会感到枯燥无味，难以激发他们的学习兴趣和创新欲望，也无法提高实验设计能力和问题分析能力，甚至连仪器都不会使用。

为了提高学生的实验设计能力，针对城市热能专科学生的实际情况，激发学生自行设计小型实验装置，提高他们的参与能力，激发他们的创作欲望。为了进一步提高他们的积极性，鼓励他们将设计作品作为大学生科技创新题目来获得学校资助加以研究。通过这一措施，有一部分动手能力强、思维活跃的学生积极创作小型实验装置，取得了可喜的成绩。

参考文献：

[1]蔡敬民，魏朱宝.应用型本科人才培养的战略思考[J].中国高等教育，2008，（12）：58-60.

[2]柴立和，蒙毅，彭晓峰.传热学研究及其未来发展的新视角探索[J].自然杂志，1999，（1）：12-15.

[3]何根海，谭甲文.发挥地方高校优势——主动参与区域社会管理创新[J].中国高等教育，2014，（2）：13-16.

[4]宋小勇，权玲.“传热学”课程教学方法研究与探讨[J].中国电力教育，2013，（2）：100-101.

（责任编辑：王祝萍）