翻转课堂教学模式在传热学教学过程中的应用

史玉凤+郭彦+宋正昶

【摘 要】 翻转课堂教学模式是一种将知识的学习与提升环节相颠倒的教学方式。将这一新型的教学模式应用于传热学的教学过程中，研究了对传热学的不同内容——绪论、导热、对流换热、辐射换热及换热器等部分，如何使用翻转课堂教学模式。研究表明此教学模式可使学生根据自己的情况安排学习，这一教学模式的应用能使课堂上的宝贵时间得到更充分的利用，极大限度的调动学生的学习积极性、能动性、自主性，能更紧密的与工程实际相联系。

【关键词】 翻转课堂；传热学；积极性

【Abstract】 The flipped classroom teaching mode is a kind of teaching method that will reverse the learning and improving of knowledge. Application of flipped classroom teaching in heat transfer has been studied. How to use the flipped classroom teaching mode into introduction， heat conduction， convection heat transfer， radiation heat transfer and heat exchanger has been studied. The research results show that students could arrange studying time according to their own situation. Flipped classroom teaching mode could make full use of class time. The research results show that flipped classroom teaching mode arouses the student's initiative， activity and creativity.

【Key Words】 Flipped Classroom Mode； Heat transfer； positivity

【中圖分类号】 G64.23 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2017）17-00-02

一、引言

传热学是研究热量传递规律及其应用的工程技术学科，是能源与动力工程专业的专业主干课。传热学现有的教学方法包括CDIO模式[1]、PBL教学法[2]、研究型教学模式[3]、任务教学法[4]。这些教学模式在传热学的教学过程中起到了积极的作用。翻转课堂＼是一种新兴起来的教学模式，重新分配了课上与课后时间，将知识内容的学习放在课前，课堂上不再详细的讲解知识，而是通过解决学生在课前学习知识点时遇到的问题来内化教学信息。这一教学模式能最大限度的调动学生的学习积极性、能动性和自主性。

二、传热学课程的特点及教学现状

传热学中基本概念较多，课程中公式较多，公式的适用范围有限定，课程理论性较强，涉及到的数学、物理等理科知识较多，前面先修课程学生的掌握情况直接影响到传热学内容的学习。由于传热学课程有以上的特点，传统的教学方法就会使得教师觉得像是“对牛弹琴”，学生觉得云里雾里。为了强化传热学课程的教学，笔者将翻转课堂教学模式引入了传热学课程的教学过程中。

三、翻转课堂教学模式

早在本世纪初，美国迈阿密大学的教授[5]在教学过程中就采用过翻转教学的模式。2007年，美国科罗拉多州落基山的林地公园高中的教师为了帮助有困难不能按时到校学习的学生进行更好的学习，将知识点录制成微视频，并上传到网上[6]。

四、翻转课堂教学模式应用于传热学的新知识学习中

翻转课堂教学模式的实施如图1所示。

1.绪论中应用翻转课堂

准备绪论翻转课堂视频时，设置回忆先修课程内容环节——热力学第一定律及热力学第二定律、连续介质假设等。介绍传热学研究内容时，从日常生活和工业生产两个方面介绍。日常生活从衣、食、住、行四个方面介绍。热能传递的三种基本方式，这部分与电学知识相对照学习，先带领学生回忆以前所学电学内容，再与傅立叶定律相对照，将类比法应用于传热学的教学与学习过程中。其间布置几道判断题，并提示学生观看时，暂停视频并自主思考，不要直接观看结论。提供的电子学档中给出总结好的各传热方式的特点。

2.导热中应用翻转课堂

导热这部分提供的视频中，用身边的例子来引出肋片的概念，如此引出能达到水到渠成的效果。从冰箱冷冻鲜肉的过程来提出非稳态导热问题。准备的教学材料中简单介绍工程常见的几种典型的非稳态导热过程，通过这些工程实例的介绍使学生更形象的掌握非稳态导热的概念。在课堂上，教师应重点带领学生学习集中参数法，引导学生注意时间常数的概念，以判断题形式使学生明确时间常数的特点。

3.对流部分中应用翻转课堂

介绍对流传热的影响因素时，所选材料关注与学生的体会相联系。对流传热问题的数学描写介绍中注重与先修课程流体力学间的关联。相变换热这部分教学材料还要与科研内容相联系，如超疏水表面、海水淡化中的横管与纵管方式、核态沸腾的监测等。这部分的教学设置，重点在于开阔学生的眼界，利于学生进一步深造，为学生学习最新的传热学知识打下基础。

4.辐射部分中应用翻转课堂

教学材料中介绍完黑体概念后，给学生提出问题——人造黑体模型中小孔面积如何要求。介绍辐射换热的基本定律时，通过介绍维恩位移定律与普朗克定律发现的先后，使学生明确辐射研究的发展历程。介绍灰体模型时，教学材料中要说明太阳能集热器能不能简化为灰体，并说明原因，加深灰体的概念介绍。介绍实际物体的吸收具有选择性时，要与实际相联系——温室效应、铁被加热过程中呈现的颜色等。endprint

5.換热器部分中应用翻转课堂

换热器这部分教学材料中与学生刚进行完的认识实习及下学期要进行的专业课学习相联系，多展示一些换热器的图片，图片包括实际换热器的外观图，也包括内部结构的示意图，还包括内部冷热流体流动的动画。针对专业课中的制冷原理，简单介绍蒸发器、冷凝器等的工作；针对锅炉原理，简单介绍汽包内的传热，汽轮机中的冷凝器等。

五、翻转课堂模式用于传热学的错误集锦

学生在进行传热学的学习过程中，会有一些误区和错误，将这些制成错误集锦供学生在课下进行查阅和观看。错误集锦中还加入了学生进行课后习题练习过程中出现的错误（有的是历届学生的误区），使学生针对自己的错误，寻找原因，自我反思，达到提升的目的。

六、翻转课堂模式用于传热学的复习

通过知识点学习，学生对重难点及知识点的应用未必能掌握的很深刻。通过参考习题集、各高校的考研试题等，利用典型的习题制成习题库供学生进行知识的加深。习题库分两类，一类是阶段性的，这类是各部分内容结束后，供学生进行自查加深的；另一类是综合性的，这类是针对传热学整门课程的，供学生在考试前进行知识点的总结和梳理。

七、总结

翻转课堂教学模式应用于传热学教学过程后，将知识点的学习安排在了课前，使得课堂上的宝贵时间得到了更充分的利用。学生可根据自己的基础、时间等自行安排学习时间，以及快进、后退、暂停、重播等。此教学模式还极大的调动了学生的学习积极性，学生主动的进行网上搜索、去图书馆检索，吸收最新的知识，达到了良好的教学效果。

参考文献：

[1]杨会，庄光亮，朱辉.基于CDIO模式的传热学课程教学改革与探究.教育教学论坛.2016，43

[2]刘春慧、李松、李锦生.PBL教学法在“传热学”教学中的应用.农业网络信息，2015.

[3]于娟.研究型学习在传热学实践教学中的应用.大学教育.2016，9

[4]于靖博，赵兰英，董丽娜.任务教学法在传热学课程设计教学中的改革探索.中国电力教育，2014

[5] Lage M J， Platt G J， Treglia M. Inverting the Classroom： A Gateway to Creating an Inclusive Learning Environment[J]. The Journal of Economic Education， 2000， 31（1）：30-43.

[6] Bergmann， J. & A. Sams. Flipping the Classroom [M].San Bruno： Tech & Learning.2012.endprint