高等传热学学习体会及案例库课堂教学

毛前军

[摘 要] 高等传热学作为建筑环境与能源应用工程、能源与动力工程、制冷技术等相关专业研究生的一门重要课程，其课堂教学质量直接影响研究生培养质量与后续科学研究。基于多年的教学经验，结合新工科建设的需求与行业发展的变化，通过课程教学现场调查学生学习体会，探讨高等传热学案例库模式课堂教学，为不同专业该门课程的教学提供借鉴和参考。

[关键词] 高等传热学;课程教学;提问式教学;案例库

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）41-0285-02    [收稿日期] 2020-03-30

一、前言

高等传热学是基础学科的一门重要课程，不仅在交通、建筑、能源、冶金等行业广泛应用，对于基础学科的也有一定的促进作用。高等传热学是本科传热学课程的提升与延续，其主要内容也是热传导、热对流、热辐射。高等传热学涉及专业基础知识（传热学、工程热力学以及流体力学等），也涉及计算机、物理方程等学科的应用;因此，如何学习高等传热学尤为重要，其中提高高等传热学的授课质量是重中之重。

高等传热学的教学改革一直是本领域众多学者的研究热点之一。黄光勤[1]等指出，可利用四种案例式教学法形成“案例链”进行传热学教学，结合工程实例增加课程的趣味性。张辉[2]等通过具体教学案例对高等传热学课程的教学进行全新定位以及大胆尝试，以研究方法為主导思想，最终达到培养学生能力的目的。张莉[3]等对案例教学在传热学中的实践过程进行多方面阐述，结合教学效果对此教学方法表示了肯定。王学仁[4]结合自身教学经验，对高等传热学课程中的案例式教学的案例准备与课堂授课两方面进行深入剖析。王富强[5]结合传热学网络平台的开展进度，对课程建设的具体步骤与后期建设目标提出了一些思考。李俊梅[6]立足于高校暖通专业高等传热学的教学现状，提出高等传热学应该讲什么、如何讲的相关思考，认为教学中应该注重学生分析与解决问题的能力。邱林[7]从教育学原理出发，对开放互动式教学模式的意义与作用、设计与应用以及实践效果进行深入探讨，通过实践证明此教学方法具有可操作性。朱群志[8]结合高等传热学课程的教学改革，对教学改革的指导思想以及方式内容进行细致分析，经过作者两年实践与尝试，教学改革初见成效。

从上述文献的研究看来，尽管目前关于高等传热学的一些教学方案、教学模式、教学改革取得了丰硕成果，但是由于目前国内尚未统一的教学大纲、教材等，在实际的教学过程中仁者见仁智者见智。本文结合作者的教学经验，基于专业背景和行业特色，提出高等传热学课程教学中的案例库教学法并进行相关探讨，研究思想和结论供同行参考。

二、高等传热学课程教学的研究生学习体会

高等传热学主要包括热传导、对流换热和辐射换热三部分，系统介绍了传热问题的基本原理、数学模型以及各种分析求解方法，强调物理概念与换热机理，突出分析问题、解决问题的思路与方法。

学习体会1：高等传热学相对于本科学习中的传热学来说，更加偏向于数学理论以及解析，公式繁杂并且冗长，在学习过程中需要有传热学理论支撑以及高等数学的基础知识。在本科传热学学习过程中，对于公式的理解仅仅停留在计算运用的层面，没有进行具体推导与演绎。虽然传统的解析方法已经逐渐被计算传热学所替代，但是在学习的过程中，我们仍然需要追根溯源，尽管计算机的解法使得结果的获得更加容易，但是会使我们忽略对于过程的理解。

学习体会2：在大学学习期间曾学习过传热学，我们主要学习了不同传热方式的计算方法与结论，可以直接与相应工程结合进行计算，解决实际问题。而研究生期间学习的高等传热学则偏重于利用高等数学方法研究传热问题，比如，高等传热学对于热传导讲了很多解析解的求解方法;对于对流，高等传热学对一些能取得近似解或者数值解的问题进行了详细描述，湍流换热也一样;而辐射换热是就物体自身和传输介质本身之间建立能量与空间关系函数进行推导研究。当然，学习高等传热学不仅学到了传热方面的内容，更了解了研究客观规律的基本方法，清楚地知道科学研究需要有强大的数学能力作为基础，对于相关领域内的商业软件的学习也很重要，受益匪浅。

三、高等传热学案例库课程教学范例

案例1：在寒冷的北方地区建房，越来越多的人开始采用多孔的空心砖替代传统的实心砖，如何从传热学的角度去分析空心砖相对于实心砖的优势（建筑领域的应用）。

案例分析：从传热的方式去分析。传热的方式有热传导、热对流和热辐射。对空心砖和实心砖，其内外表面的传热方式均为对流换热，故差别不大，但二者内部结构差异很明显，空心砖内部为中空，里面充满空气，这些空气在不流动时，热量只能通过导热的方式进行传递。而空气仅进行导热时，相对于实心砖是一种很好的绝热材料。因此，采用空心砖替代实心砖可以有效降低热量的散失，大大提高房间的保温效果。

案例2：冰箱在使用一段时间后，内表面就会结一层冰霜，这时候必须及时处理，否则会增加冰箱的耗电量，如何解释这个现象（生活中的应用）。

案例分析：在未结霜之前，冰箱制冷的过程中只是制冷剂与空气之间的热传递。结霜之后，相当于在冷流体与冰箱内空气的传热过程中串联增加了一个热阻，使得整个制冷过程的总热阻增大。为达到原先的制冷效果，制冷剂的蒸发温度必然要降低，为实现这一目的，只能增加压缩机的功耗，从而导致冰箱的耗电量的增加。因此，在使用冰箱一定时间后，必须要及时清理冰箱内的冰霜。

四、结论

高等传热学是研究热量传递及其规律的一门学科，它的许多理论在生活中被广泛应用，是一门重要的基础学科。但是经过近一个世纪的发展，它所涉及的理论、公式、概念较多，不易被学生所掌握。采用案例教学法的方法教授学生传热学，不仅可以激发学生的学习兴趣，加深对相关知识的理解，也有利于锻炼学生对问题的思考能力和分析能力，将所学的知识运用到生产生活中，提升所学知识的实用性。

参考文献

[1]黄光勤，杨小凤，戴通涌.“案例链”教学方法——以《传热学》为例[J].教育现代化，2017，v.4（50）：160-162.

[2]张辉，陈振乾.“高等传热学”教学的改革实践[C].全国高等院校制冷空调学科发展与教学研讨会，2006.

[3]张莉，姜未汀，任洪波.案例教学在行业类高校“传热学”中的实践[J].教育教学论坛，2015（45）：139-140.

[4]王学仁，艾春安，宁超.高等院校“传热学”案例式教学法探讨[J].中国电力教育，2010（12）：74-76.

[5]王富强.对《传热学》课程网络教学平台建设的几点思考[J].教育教学论坛，2013（28）：93-94.

[6]李俊梅，李炎锋，毕月虹.关于暖通专业“高等传热学”教学的几点思考[C].土木建筑教育改革理论与实践（第12卷），2010.

[7]邱林.开放互动式教学方式在高等传热学研究生课程教学中的实践[J].高等建筑教育，2008，17（4）：95-97.

[8]朱群志，姜未汀，张莉.研究生课程“高等传热学”教学改革初探[J].中国电力教育，2014（30）：49-50.