石油工程专业 《传热学与传质学》教学探讨

文/贾敏 杨兆中 李小刚

“传热、传质、传动量”在工程中统称为“三传”。《传热学与传质学》是石油工程专业的专业基础课，在《工程流体力学》之后进行学习。这门课程可以说是以前所学《大学物理》、《大学化学》、《流体力学》等课程的一门综合运用课。该门课程的特点是:概念多、公式多、内容多。笔者根据自己多年的教学实践，分享自己的一些心得体会。

一、课堂讲解，激发学生学习热情

(一)紧密结合专业背景

传热传质现象不仅在生活中非常普遍，传热传质知识在石油工程中应用也很广泛。在课堂教学中应突出这一特点，并加以应用。

在授课过程中，将传热传质的内容跟生活常识以及石油工业中相关应用实例结合起来，激发学生学习的积极性，加深学生对传热传质知识的理解。比如，在讲传热学绪论部分时，首先跟学生探讨生活中的一些常识:为什么水烧干了之后水壶容易烧坏，为什么下雪不冷化雪冷等，然后给学生介绍石油行业中传热传质的运用实例:油的加热输送、煤油汽油等石油产品的生产过程、稠油热采等;在介绍圆筒壁温度场计算的时候，可以结合井筒温度场的计算;在介绍传质现象时，可以给学生介绍页岩气中气体的扩散、二元聚合物驱扩散现象等。

另外，在课堂教学的过程中还可以给学生介绍石油工业中跟传热传质知识相关的一些前沿技术。比如微波在油气开采中的运用，酸蚀蚓孔计算中传质规律的运用等。

通过跟生活中常见的现象和石油工业中相关运用实例的结合，让学生明白这门课程的重要性，激发学生的学习热情与求知欲望。

(二)运用类比法

类比法是传热学、传质学发展过程中重要的研究手段。在课堂教学中合理运用类比法可以让学生更容易理解、接受新的知识，并且能让学生把所学的知识跟新的知识结合起来。比如在介绍传热过程和导热过程计算时，可以先复习电学中的欧姆定律，找出电量传递与热量传递相类似的规律“传递速率=推动力/阻力”，进而类比引入“热阻”的概念，再介绍计算方法“热阻分析法”。在介绍传质学时，也可以运用类比法将传质学和传热学、流体力学中相关的公式规律进行类比得到新的传质规律公式，比如传质膜系数的类比求取法。

(三)多媒体课件与传统板书结合

随着现代科学技术的发展，多媒体设备在课堂教学中得到了广泛的运用。多媒体课件可以实现声音、文字、图像、动画等的展示，跟传统的板书相比，它具有图文并茂的特点，可以使课堂教学更加生动具体，吸引学生的注意力，提高学生对传热传质过程的认知，提高课堂效率。

但是多媒体教学也有其不足之处。如果仅仅结合多媒体讲解，学生可能会抓不住这堂课的重点，对课堂教学的内容印象不深刻，思路不清晰。老师在课堂教学中还应该在黑板上总结出这堂课的内容、要点，供学生复习参考。另外，在讲解一些重要公式的推导和应用时，如果只是通过多媒体课件进行展示的话，学生很容易“坐飞机”，对公式的推导和应用过程听不懂。因此，在进行重要公式推导时，应采用在黑板上进行推导讲解的方法，帮助学生理解，加深印象。

传统的板书和现代的多媒体教学各有长处。在课堂教学中，应该将两者有机结合，既要做到课堂教学生动具体，又要使学生能够真正掌握所学的知识。

二、课外作业，发挥学生主观能动性

在完成课堂教学之外，结合石油工程专业的特点，布置科研小论文，激发学生的求知欲，充分发挥学生的主动学习性。让学生充分利用图书馆和网络资源，查取相关文献。学生一般分成10人一组，根据自己的兴趣，结合专业特点，选取传热传质知识在石油工程中某一相关领域的应用来完成小论文。比如，有的小组选取的是《注蒸汽过程中井筒温度的分布》，有的小组选取的是《酸化压裂过程中传质现象的研究》等。

另外，笔者还结合所在科研团队的实际，让学生根据自己的专业知识和兴趣爱好参与了一些科研实验，比如《前置液酸压酸液指进实验》等。

通过让学生将所学的传热传质学知识真正应用于石油工程的具体实例中，不仅能够巩固所学的知识，还能加深学生对石油工程专业的了解，激发学生“学石油、爱石油”的热情。

三、实验设置，提高学生动手能力

实验一直是科学研究的重要手段。通过开设实验教学课，不仅可以提高学生的动手能力和实践能力，还可以培养学生在专业领域的创新意识和探索能力。

我们开设了2个必修实验，分别是《自然对流换热实验》与《换热器实验》，共4个学时。在此基础上，我们还开设了《强迫对流换热实验》、《二维温度场电模拟实验》、《喷管实验》、《理想气体比热比测定》等4个开放性实验。学生可以根据自己的兴趣与时间安排，与实验教学中心预约进行开放实验。

在实验教学中，加大了学生对预习实验的要求。在进行实验之前，学生必须首先掌握实验目的、原理等内容。比如在自然对流换热实验进行之前，学生必须了解实验测定自然对流换热系数的方法和原理、实验数据的处理方法、实验中可能存在的误差以及预期的结果等，在进行该实验课时，老师会提一些跟实验相关的问题以考察学生预习情况，并将学生的预习情况跟实验操作、实验报告一起作为实验成绩的组成部分。

四、结束语

教师是课堂教学的组织者和实施者。教师通过合理的教学方法和手段有效地组织课堂教学，能够使学生掌握传热传质学的基础知识;结合专业特色，通过课外科研小论文的撰写与实验，使学生得到了进一步的训练，提高了教学效果，充分发挥了学生的主观能动性，还提高了学生的科学研究能力。