油气储运工程专业《传热学》课程教学模式改革

陈媛媛 崔艳雨 丁清苗

文章提出了《传热学》课程存在的两大主要问题：学生觉得课程本身难学以及学生将传热学理论知识与工程实践问题结合起来、去分析并解决复杂工程问题的综合能力较弱。针对存在的问题，提出“问题式课前预习、思维导图式课后总结、行业特色式专题研讨”三步走的教学改革模式。拟通过“问题式课前预习”和“思维导图式课后总结”两个模块，再加上教师课堂讲授，保证学生对理论知识的深入理解和掌握;再结合“行业特色式专题研讨”，促进理论学习和工程实践的紧密结合，从而真正解决目前课程存在的主要问题。

研究热能传递、转换与控制的《传热学》，是一门来源于生活、应用性极强的课程，在能源动力、航空航天、建筑节能、交通运输、生物工程等各个工程领域均有广泛的应用。在本校油气储运工程专业本科教学计划中，传热学安排在大三上学期，在整个专业课程体系中起到承上启下的作用，是以后专业课程学习的理论基石。对本专业毕业生来说，不论将来是进行输油管道、油库等的设计与管理、燃气输运、油气集输处理还是热能的合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计开发等相关方向的工作或研究，都需要应用传热学的相关理论知识。因此，传热学对于油气储运工程专业来说是非常重要的一门专业基础课程。

1 课程建设现状

1.1 课程内容

《传热学》课程总学时46学时，均为理论教学。导热、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器是其四大核心内容，其中，导热、对流换热和辐射换热这三部分具有相对的独立性，而传热过程与换热器则是导热、对流换热和辐射换热的综合应用。

1.2 实践教学

实践教学是课程新增环节。以实现学生“在学习中研究、在研究中学习”为目标，通过学生分组、以项目形式协同合作、发现问题并解决问题、再将项目的实施过程通过PPT的形式展现出来，充分应用了CDIO理念下的构思、设计、实现、运作的思想完成整个实践环节的操作过程，激发了学生学习兴趣，提高了学生动手能力、独立思考能力和分析解决实际工程问题的能力，实现了理论联系实际。

2 存在的问题

虽然课程组成员不断努力，对课程进行积极建设，也取得了一定的效果，但从目前的实践中发现，传热学课堂教学仍存在以下两方面主要问题：

一是，学生普遍反映传热学抽象、难懂、难学。究其原因，首先，课程理论性非常强，包含有大量的偏微分方程推导，用到的数理基础知识深而广，且与其他课程联系紧密，这就要求学生具有较为扎实的高等数学、流体力学和工程热力学基础。其次，课程体系复杂而庞大，不同的换热方式存在不同的研究方法，计算公式也不相同。结果除了分析解以外，还有数值解及很多经验关系式。整门课程概念多且易混淆、重点散、理解难，学习较为抽象、枯燥乏味，学习难度大。

二是，虽然传热学是研究热量传递规律的一门工程应用性科学，但学生在学习过程中，对很多传热学知识、概念和公式只是停留在机械记忆上，缺乏对其物理意义的真正理解，将传热学理论知识和工程实践问题结合起来、去分析、理解和解决复杂工程问题的综合能力仍较弱。这主要是因为，传热学的课堂学时在不断减少。这样，在课时有限的情况下，教师更多关注的是能否完成课堂上基础理论教学任务，虽然在讲授过程中，会穿插一些工程领域以及跟专业相关的实际工程问题所涉及的传热知识，但受学时所限，只是简单列举，无法深入分析和探讨。同时，就本专业而言，传热学安排在第5学期，学生刚进入大三，很多涉及传热理论的专业课还未开始讲授，因此，大部分学生对很多基本的专业概念、名词和现象都还处于懵懂和未知的状态，即使教师将传热学知识和专业现象与理论联系起来，学生听起来也似懂非懂，无法深入理解。学生以后再学习这些专业课时，其课程教师主要讲述的也是专业的内容，一般不会着重强调传热的知识。因此，造成学生专业基础知识和专业知识的脱节，较难达到课程预期的效果。

3 课程改进方法和措施

针对以上存在的两方面问题，拟从以下三个方面对传热学课程进行改革。

3.1借鉴“翻转课堂”思想，采取问题式“课下预习+课上再预（复）习”

通过3年的授课经验发现，传热学课程虽然概念多、公式多，但有些较为简单的概念和公式等完全可以由学生自学完成，而不必要通过教师课堂上花费较多时间去详细讲解。因此，在后续的课堂授课中，拟借鉴“翻转课堂”的思想，课前先将下节课可能会涉及到的可以通过自学掌握的一些传热学简单概念、公式、方法等，以问题的形式，提前布置给学生，让学生课下提前对旧知识进行复习，并对新知识进行预习和自学。同时，下节课开始上课时，还会预留部分时间对这些问题进行再复习和回顾，这样，对于提前预习的学生而言，相当于第二次学习，印象会更深。然后教师根据问题将各个知识点快速串起来，简单的概念和公式等将花费较少的时间一带而过，着重讲解重难点知识点，而不再像以前，所有知识点都花费时间详细讲解。对学生而言，同一个知识点，至少学习了两遍，学习效果进一步增強。

3.2弱化“课后作业”单一练习方式，增加应用“思维导图”自行总结，强调理解性记忆

目前，课程每章课后都布置了难度不一的典型习题作为学生课后作业，旨在让学生进一步熟悉知识点的应用并加深理解和应用。但通过教师批改作业的情况来看，抄袭情况仍然比较严重，学生错误的原因跟网上标准答案中的错误如出一辙。因此，未来，拟打算弱化“课后作业”单一练习方式，对课后作业的考核，重点考察其是否交作业，而不再过多关注作业答案是否正确，目的在于鼓励学生开阔思维，不要局限于答案本身。同时，将批改过程中学生出现的解题方法、错误思路等进行整理归类，不再由教师主动在课上讲解，而是让学生自己分析讨论对错，这样教师能更好地了解学生的学习误区，帮助学生知其然的同时也能知其所以然，做到对知识点的深入理解和真正掌握。

弱化“课后作业”的考核方式后，将增加“思维导图”总结模块。传热学知识点多而杂，如果不及时总结，则很容易抓不住课程主线，造成思维发散。未来，拟打算教师在讲完各章节及各模块内容（导热、对流、辐射）后，要求学生课下应用“思维导图”的形式对课程内容进行分析和总结，逐步整理出各章节、各模块甚至整个课程的知识框图，以电子版和纸质版的形式提交给任课教师，计入平时成绩中。让学生自己画知识思维导图，可以帮助他们在总结知识点的同时进一步加深理解，提高理解性记忆，避免机械性记忆。

3.3开设“专题研讨”模块，促进理论知识和工程实践的紧密结合

传热学是一门工程应用性极强的课程，但目前受课时所限，课上只能蜻蜓点水式的列举一些工程应用的例子，对于刚上大三的学生来说，很多工程应用和实际生活离得较远，学生很难真正理解并做到融会贯通。因此，未来拟打算专门开设以工程应用为主题的“专题研讨”模块，集中、重点讲述理论知识是如何在工程实践具体应用的。

1）油储传热学专题。突出传热学在所学专业中的应用。介绍蜡沉积、水合物、原油流动特性、停输再启动等热点问题中所涉及的传热学问题及最新研究成果。由于学生刚上大三，很多专业课还未学习，通过该专题，一方面帮助学生真正打开认知专业的大门，了解专业领域目前正在进行的主要研究及急需解决的工程问题;另一方面，通过这些专题的介绍，也有助于后续各种专业课的学习。

2）民航传热学专题。突出传热学在所在学校中的应用。将所学课程与学校的行业特色紧密结合，进一步提升学生对学校的认同感。

3）其他工业领域传热学专题。突出传热学在其他工业领域中的应用。例如，微电子、军事、生物医学、新能源等领域涉及的传热学问题。这部分专题的研讨主要是为了适应更宽广的就业面的需要。

4）日常生活传热学专题。突出传热学在日常生活中的应用。选取生活中常见的一些现象，引导学生从专业的角度，用所学的传热学知识进行解释和分析。

以上四个专题中，1）和2）是重点，3）和4）主要是为了调动学生的学习兴趣和拓宽知识面。从人才培养的长远角度看，这样的教学方法可以拓展学生的视野，提高学生的创新意识。同时，该教学方法对教师也是一个巨大的挑战，需要教师时刻关注各行业发展动态，时刻走在专业和行业的前沿，对教师是一个很大的促进和提高，不断更新教学内容，以教促学。

综上，通过以上的“问题式课前预习”和“思维导图式课后总结”两个模块，再加上课中教师课堂详细讲授，可保证学生对传热学重点理论知识的理解和掌握，为后续实际应用环节做好铺垫。最后结合以工程应用为主题的“行业特色式专题研讨”模块，可让学生真正理解理论知识是如何在实际工程中应用的，从而促进理论学习和工程实践的紧密结合，最终真正解决目前课程存在的两大主要问题。

（作者单位：中国民航大学机场学院）