《高等传热学》教学改革刍议

姜未汀 任洪波 刘方 翁建华 朱群志

摘要：《高等传热学》是为动力工程及工程热物理专业研究生开设的专业学位课程。由于该课程的传统教学内容是以经典的传热理论为基础的，内容庞杂，推导繁复，学生在学习课程知识后，往往无法解决实际工程传热问题。作者结合改革方案的实施，提出了调整教学内容、增加课程思政内容、增加实验仪器介绍等教育教学方法，并取得了一定的教学效果。

关键词：高等传热学;研究生课程;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）51-0091-02

《高等传热学》是动力工程及工程热物理等相关专业研究生的专业学位课程。由于学好本课程是学生今后从事相关科研工作和解决工程应用问题的基础，因此受到广大师生的高度重视。但是在《高等传热学》教学过程中，往往会遇到各种困难。鉴于此，笔者对各类教学困难进行了分析，结合相关教改项目，提出了自己的教改方案，供广大相关专业的师生参考。

一、存在问题

笔者从事《高等传热学》教学工作已接近十年，综合最近几年的教学经验，并与本校及其他兄弟高校的教师、本校研究生等进行交流后，总结出目前教学工作中的一些问题：

1.教学内容涉及大量的数学推导，但是实用性不强。例如《高等传热学》中，对于导热问题介绍了分离变量法、拉普拉斯法、近似积分法等方法，不可为不完备，但是当学生遇到实际问题时，发现这些方法都只能解决最简单的几何形状下的导热问题，无法用其解答实际工程问题，从而产生学了有什么用的疑惑。

2.目前《高等传热学》教学过程中，课程思政相关内容依然是空白，以传授专业知识为主，对学生的思想不够重视，部分教师对其关注度亦不够，存在课程思政是本科生教育的事情，研究生不必涉及等误区。

3.学生反映在学习《高等传热学》后，依然无法使用学院已有的相关实验设备，甚至不清楚学院有什么与传热学相关的实验设备，造成学与用分离的情况。

二、指导思想

在《高等传热学》教学改革中，我们认为课程不仅要承前，即传授传热学的经典方法与案例，还要继后，即要充分反映现代传热技术的最新发展，要能解决实际工程技术问题。此外，除了重视学生实际能力的培养，还要关注学生的思想动态。因此我们在教学改革过程中遵循了以下原则：

1.教学中原有的基本传热学知识与数学基础依然保留，增加新的传热学分析手段的介绍，并通过大作业等手段加以巩固。

2.高度重视研究生的课程思政内容，充分发挥课堂教学在育人中的主渠道作用，着力将思想政治教育贯穿于《高等传热学》教育教学的全过程。

3.在教学过程中强化实用性，增加对学院已有的各种实验设备的介绍。

三、教改内容

1.调整教学内容。在日常教学内容中，我们有意识加快经典理论知识的传授，尤其是与本科传热学相关的内容的传授，以此来节省出时间，进行新的传热学分析手段的介绍。

例如，在教改前，经典的稳态传热的主要教学内容为：一维稳态导热，主要介绍稳态导热的概念与基本方程;准一维问题，主要介绍肋片的导热问题;二维稳态导热，主要介绍分离变量法、虚拟热源法以及变物性问题，其中分离变量法为教学重点。

在上述内容中，一维稳态导热与准一维问题在本科传热学中已经有一定内容的介绍，我们有意缩减其教学内容，将其缩短了1学时，转而将空出来的时间来介绍如何用CFD软件Fluent来计算简单的稳态导热问题。同时保持分离变量法、虚拟热源法等内容的教学时间不变。

在教改之初，曾经担心学生无法迅速接受CFD软件，更多深入的介绍又会耗费过多教学时间。在实际过程中，发现学生接受并学会CFD软件的速度比我们预计的要快得多。主要原因是：首先，目前的Fluent软件入门相对容易，相关教学資料也非常多;其次，学生课题组中通常都有学长已经熟练掌握相关软件，可以充分发挥传帮带的作用，减轻教师工作量;第三，很多学生在本科毕业设计阶段已经接触了Fluent软件，对此并不陌生。当然也有部分学生确实无法在短期内掌握相关内容，因此也允许学生采用经典的分离变量法进行解题。

2.增加课程思政。经典的传热学教学内容的知识点主要形成于18世纪至20世纪上半叶，正是中国科技水平全面落后于西方的时代，相关的理论、模型、方法基本都是由欧美科学家提出的，鲜有关于中国的内容，容易给学生造成中国在该领域始终落后于人的不良印象，不利于学生达到全国高校思想政治工作会议中提出的“正确认识中国特色和国际比较，全面客观认识当代中国、看待外部世界”的要求。

鉴于此，在教授《高等传热学》的过程中，我们增加了相关课程思政内容，其内容分为两方面。首先是关于传热学领域的中国杰出科学家的相关介绍，例如陶文铨院士与他的强化传热研究，过增元院士与他的场协同理论等。其次是近年来中国在传热学领域的突破，例如在介绍辐射换热时，介绍中国的高超音速飞行器DF-ZF在重返大气层时的散热原理等，通过此类介绍，增强学生的民族自豪感与自信心，达到专业知识与思想政治教育的融合。

3.介绍实验设备与原理。近年来我院在科研领域上有了较大发展，添置了一部分先进的实验设备，例如热常数分析仪、量热仪、热重仪等。尤其是瑞典Hot Disk公司生产的热常数分析仪，可以测量各种几何形状与尺寸的样品，其测量原理与《高等传热学》的教学内容关系密切。

通过调研发现，出于种种原因，研究生往往不清楚本学院有哪些先进的仪器，更谈不上了解其测量原理并进行测量。鉴于此，我们在《高等传热学》的教学过程中，特意增加了科研仪器的原理与使用内容，其主要包括：学院已有的传热领域科研仪器的原理、仪器的测量范围与方法、测量实验等内容。首先通过课堂教学讲授仪器原理与测量范围，除了介绍已有设备的知识外，还重点分析市场上同类型仪器的情况，分析采购该仪器的原因，为将来学生自主采购仪器提供帮助与参考。最后组织学生参观仪器，并进行样本的实测，达到加深印象的目的。

四、小结

经过最近几年的实践，作者进行的教改尝试取得了一定的成效。主要特点为突出实用性、思想性，促进师生之间的交流与反馈，增加学生兴趣，提高学生创新能力，增强爱国情怀。

需要指出的是，我们的教学改革还有很多局限之处，例如目前的教改，对于活泼外向、愿意多与教师交流、多尝试新事物的学生而言比较有效。如何发动全体学生，尤其是比较内向，习惯课堂学习、书面作业为主的学生参与其中，依然有待探讨，也有待方家指正。

参考文献：

[1]唐爱坤，潘剑锋，邵霞，张彭岗，张墨.卓越工程师背景下“传热学”课程教学的思考[J].中国电力教育，2013，（29）：62-63.

[2]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[J].土木建筑教育改革理论与实践，2010，（12）：365-367.

[3]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）：95-97.

[4]王福，周凌九，严海军.计算流体力学课程教学改革与实践[J].高等农业教育，2005，（11）：63-64.

[5]赵斌，钟晓晖，张磊.高等传热学研究型实验教学探析[J].中国冶金教育，2013，（6）：48-49.

[6]孙晶.深化研究生课程与教学改革的几点思考[J].淮北师范大学学报：哲学社会科学版，2013，（10）：164-166.

[7]张辉，陈振乾.“高等传热学”教学的改革实践[A]//制冷空调学科教学研究进展——第四届全国高等院校制冷空调学科发展与教学研讨会[C].2006.