传热学（共12篇）
传热学 篇1
教育部《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2020年) 》中关于高校高等教育的文中明确提出:“高等教育改革要提高人才培养质量、提升科学研究水平以及增强学生的社会服务能力。”教育部、财政部关于“十二五”期间《高等学校本科教学质量与教学改革工程》的意见中也提出:“高等教育的必须始终坚持育人为本, 紧绕优化结构布局、改革培养模式、创新体制机制、健全质量保障体系等全面深化教育教学改革。”课程考试改革是高等教育改革中重要的一环, 它在学生学习过程中起到非常重要的作用。传统的考试制度存在一系列的弊端:考试形式单一、考试过程学生参与度不够、忽视学生的创新能力, 重视结果性考试等。这就说明高等教育课程考试改革势在必行。研究热能的传递、转换与控制的传热学是一门应用性较广的基础课程, 该课程内容多且不系统、缺乏连贯性, 图表和微分方程、经验公式、半经验公式多。这就导致传热学这门专业基础课采用传统的闭卷考试存在一定的弊端。但作者认为, 开卷和闭卷可以分开来进行, 按一定的比例进行成绩的综合评定可能更合理些。作者通过多年的教学实践、同资深教师的教学经验交流, 以及问卷调查学生的反映, 近几年对传热学课程考试进行了改革实践, 采用了“1+1+3+5”的考试方式。这里的数字是传热学课程考试总评成绩所占的比例。
一、“1+1”
前两部分是平时成绩和程序成绩。平时成绩占期末总评的10%, 其中主要包括学生到课情况、回答问题情况以及作业情况。考核方式采用扣分制, 即开学时每个同学有10分。每个学期点名次数在3~4次, 缺席扣3分, 请假和迟到扣1分;课堂提问随即, 作为附加奖励, 问答完全正确加2分, 回答基本点到位加1分;作业每个学期5~6次, 为了避免抄袭作业情况发生, 不统计作业做的好坏, 对于相同作业者都扣3分, 少交一次扣1分。平时成绩的总体考核统计原则是扣完为止, 不溢出。问卷调查显示, 有个别同学认为请假不应扣分, 这也是传热学课程考试改革需要不断创新和完善的地方之一。程序成绩也占期末总评的10%。程序成绩是传热学课程的特点, 主要针对“导热问题数值算法”一章进行考核。通过对实际问题进行物理数学建模, 编写程序进行数值计算, 将前导课程C语言与传热学及工程应用联系在一起, 使学生学以致用。问卷调查表明, 84.5%的同学认为以前学C语言都不知道有什么用, 现在用来解决实际问题才明白计算机语言的重要性。程序成绩的评定遵循以下原则:解不能收敛扣5分, 程序没有优化扣1-3分, 没交程序自然没有本部分成绩。
二、“3”
第三部分是团队合作考核法, 占总评成绩的30%。团队精神是任何个人单位和集体取得事业和科研成功的主要因素之一。目前用人单位对高校毕业生提出的问题表现在:拼搏精神不足;创新能力明显不够;解决实际问题的能力差;团队协作意识弱。这也是由于高校长期传统的教学方式和考核制度造成的。西安科技大学安全类传热学课程考试改革通过团队合作考核对以上问题进行了改善。通过布置一些与传热学课程有关的工程问题 (学生也可自选与本课程相关题目) , 将学生按四到六人分为一个小组, 每个小组一个题目, 最后完成一篇科技论文。学生分工合作, 互相讨论, 通过查阅文献, 分析总结, 最后提出自己的想法来完成论文, 这样既提高了学生查阅文献的能力, 还培养了团队合作精神, 也易于培养学生成为研究型工程人才。即, 通过此部分的考核, 能达到《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2020年) 》文中对于人才培养的要求。既然是团队合作考核法, 最终某篇论文的成绩是该小组所有成员的共同成绩。论文成绩的评定按照论文规范性、文献综述能力、论文创新性或实用性、论据论点充分性、综合评判等5个部分进行评分, 每部分占该部分30分中的6分。论文规范性按照西安科技大学学报自然科学版格式进行评判, 其中也包括符号、图标的规范性等;文献综述能力主要看学生是否对论文研究方向上国内外的研究现状进行归纳分析;论文创新性或实用性主要看论文有没有亮点;论据充分性考核学生的书面表达能力;综合评判是对论文进行综合评价, 也包括能否按时完成论文。团队合作考核法问卷调查突出三个特点:78.6%的学生已经完全知道该如何处理工程问题及撰写科技论文;86.3%的同学深深体会到团队合作的重要性;有同学反映, 该组有同学没有参与科技论文写作的任务。第三个特点也是考试改革中需要改进的地方之一, 需要在考试改革实践中进行完善或修正。
三、“5”
第四部分采用闭卷考试进行, 占总评成绩的50%。该部分考试是传统的闭卷考试, 但又与传统的方式不同, 其是在考虑了传热学这门课程自身特点的基础上进行了改革修正。西安科技大学安全类传热学课程考试改革实践分三类内容对学生进行考核。
1. 基本概念及基本理论的记忆考核, 占闭卷考试的30%。
该部分通过名词解释、填空、简答说明、证明等形式展开。主要考核学生对传热学课程基本知识点及常识性问题的记忆掌握。这部分不牵涉复杂公式 (尤其是经验公式) 的记忆。
2. 基本知识点引申的应用掌握考核, 占闭卷考试的20%。
这部分考核内容在授课时没有特别强调, 以判断题的形式出现, 用来考查学生对本课程相关知识点的扩展应用。有些知识点教材里有提示, 比如“冷凝器一般采用水平的布置方式”;有些教材里没有提示, 例如“冬天晒过的棉被感觉更暖和是因为棉被里存了更多的空气的缘故”。
3. 工程问题的应用及计算, 占闭卷考试的50%。
此部分包括两种形式:计算题和物理数学建模, 一般是5道大题, 每题10分。所有计算题所用公式及系数在题干里以“提示”的形式给出, 比如在计算对流换热系数及换热量时, 给出层流和湍流两套公式, 学生在答卷时首先计算雷诺数的大小, 然后确定该用哪一个公式进行计算。物理数学建模通过给定的实际问题, 要求学生通过对问题的假设简化, 确定微分方程及时间边界条件, 不需要计算。闭卷考试成绩的确定有学校标准的评分标准, 工程问题的应用计算评分时重过程而非重结果。通过近两年的对传热学闭卷考试的改革实践发现, 学生闭卷考试成绩拉得很开, 平时不学习的同学基本对第三类考试内容无从下手。闭卷考试问卷调查显示, 89.4%的同学认为该方式能体现学生对本课程所学知识的真实掌握水平。
西安科技大学安全类专业传热学考试改革是在不断的教学过程中进行的, 该考试改革方案是针对目前教育制度而制定的。而改革是一个需要不断研究不断创新的课题, 及时发现问题、解决问题, 才能创造出以现代化教育科学理论为指导的, 行之有效的高等教育课程考试改革, 为培养一代新人做出更大贡献。
参考文献
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[6]张卫会, 徐志明, 胡思科.《传热学》考试方式的改革与实践[J].中国电力教育, 2002, (4) :98-99.
传热学 篇2
内燃1301赵坤
摘要：地球自有人类出现至今，已为人类的生存提供了维持生命所必须的条件,但人类社会的发展和对地球的开发利用，使得地球正遭受着毁灭性破坏。工业化革命以来，人类的活动增加了大气中的温室气体，导致了地球升温，全球气候不断恶化„„
关键词：全球变暖 温室效应 二氧化碳 对策
何为温室效应
温室效应，是指“大气中的温室气体通过对长波辐射的吸收而阻止地表热能耗散，从而导致地表温度增高的现象”。温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系，吸收地球释放出来的红外线辐射，就像“温室”一样，促使地球气温升高的气体称为“温室气体”。
温室效应的一般机理
温室效应是由太阳——大气——地球系的物理学相互作用造成的,包含以下关键因素。
（1）太阳的温度大约为5800K它外发射光线,产生许多波长的光,波谱范围从紫外线到红外线,在550μm左右的可见光部分最大。
（2）这些光线的大部分通过大气传到地面,其中一部分被陆地或海洋表面吸收。
（3）地球表面也发射辐射,地球辐射的波长范围从接近红外线区域到远离红外线区域,峰值大约为10μm,比太阳光的波长长得多。如果没有大气存在,这个通量将与太阳入射通量平衡。
（4）无云的大气层对太阳光是相当透明的,但对于地球的红外辐射的透明程度则小得多,因此,大气被加热了,随后地球表面也显著增暖。
（5）大气中含有吸收红外辐射的所谓“温室气体”,包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化氮、臭氧和一些浓度更低但仍强烈吸引红外辐射的气体,如氯氟烃类。所有这些温室气体都在一个或多个狭窄的波长范围内吸收红外辐射,形成红外吸收带。由于含有自然吸收红外辐射气体的大气造成了大气的整个较低部分变暖,升温幅度超过30K,这一现象常常被称为自然温室效应。这种增温还可以被认为是由于发射红外辐射的有效高度增加而产生的。大气低层对于红外辐射不再是透明的,所以地球向外辐射就从更高的高度上发射,结果使得地球表面变得更暖。
温室效应加剧的原因
人类活动使温室气体含量增加
大气中的温室气体,主要有六种,包括:二氧化碳、一氧化二氟烃类物质。关于每种温室气体含量增加的原因,具体分析如下:（1）二氧化碳(CO2)。在对大气释放CO2方面,最重要的人类活动是交通、电力等部门对化石燃料的消耗,全球每年因此接受到的碳量19世纪中期为1亿吨左右,到本世纪80年代已达57亿吨。CO2增加的另一个原因是地球陆地植物系统的破坏,近几十年来,森林的砍伐和破坏日益严重,导致大气中CO2浓度增加。
（2）一氧化二氮(N2O)。海洋是一氧化二氮的一个重要来源。无机氮肥的大量使用和石化燃料及生物体的燃烧也能释放出一定量的一氧化二氮。工业革命前一氧化二氮的浓度为288cm3·m-3,目前已增加到310cm3·m-3。据以往的观测结果进行推断,大气中一氧化二氮的年增加率仍将保持在0.25%左右。
（3）甲烷最重要的来源是沼泽、稻田和反刍动物,这三项占总排放量的60%左右。天然气、煤的采掘和有机废弃物的燃烧等人类活动也产生甲烷。
（4）臭氧(O3)臭氧在大气层的上部浓度最高,并且形成我们所熟悉的臭氧层，其可以吸收大气中过量的紫外辐射,使生物的免疫系统免受损害。然而,近年来,在大气层的下部,一定数量的人造物质聚集起来,生成了低空臭氧,并且还在不断生成。
（5）氯氟烃(CFCS)氯氟烃完全是人工合成物质,因其无毒、有惰性,而被广泛应用于灭火剂、制冷剂等化工产品的制造。从上个世纪来,人工合成的卤素碳化物不断大量排入大气,使其在大气中的浓度迅速上升, 它们不仅浓度高,保留时间也很长,因而其对环境的影响也是长期的。
人类活动导致温室气体被吸收量的减少
大气中任何气体的含量,都是由其排放量与被吸收量之间的平衡来决定的。但是,人类活动破坏了这种平衡,导致温室气体含量增加。如对CO2气体,自然界主要是通过植物的光合作用进行吸收的。而人类对森林的大规模砍伐,却降低了自然界对CO2的吸收能力,破坏了CO2的排放量与被吸收量之间的平衡,导致CO2大气含量增加。
温室效应带来的后果
自然灾害
温室效应加速，地球升温，大气恶化，必然气候带迁移，冰川消融，海面上涨，自然灾害频频发生。一系列变化，人类和地球面临严峻的威胁。温室效应带来的自然灾害现总结为以下几点：
(一)海平面上升今后50或100年内，全球温度升高几摄氏度，海洋发生膨胀，山地冰川融化，和格林兰冰原南缘可能后退，海平面会升高0.2一1.5米。海平面升高，严重危及沿海地区的居住条件和生态系统。
(二)飓风和大风暴频繁 海洋升温，使其逐渐增多的水蒸气在大气中产生更强烈的对流，其结果咫风和大风暴更为频繁。已知太平洋周围易受台风袭击的地区在过去20年间大约增加了1/6。
（三）干旱地区增加 地球升温加速水份蒸发而减少河流流量，也就是说大气中水蒸气增多，意味着某些地区干早概率增加，预计2030年，低纬地区酷暑季节干早的概率增加到每3年一次，而50年代仅20年一次。
（四）地震 环境因子太阳活动和气象与地震之间存在某些联系，对地震的发生常常起有调制和触发的作用。温度效应的加速，地温升高大气变化，以及太阳表面剧烈活动释放的能量，无疑影响到地震发生的频度和强度。
对生态的影响
有人曾经说过,环境的污染和生态的破坏比战争给人类带来的威胁更大,而由温室效应引起的地球表面温度上升正在破坏着地球上的生态平衡,这主要表现在植物、动物和昆虫出现迁移现象,以适应气候变化;一些动植物因不适应环境而被毁灭，严重的影响着生物多样性。另外，一些农作物的产量由于气温上升而下降,甚至无收;沙漠地区由此不断扩大;森林面积不断减小;干旱连年发生。这种生态平衡的破坏对人类社会的发展势必产生不良影响。
促进疾病的蔓延
温室效应造成的气温升高和臭氧层变薄而引起的紫外线辐射加强会使某些疾病蔓延,同时也会损害人体自身对疾病的预防能力。紫外线的辐射不仅会导致癌症,而且还会改变或消除免疫系统,加剧了一些与皮肤有关的疾病的产生,如麻疯病、天花、皮肤溃疡和疱疹等。例如，由于气温升高,在南美洲和中美洲由吸血蝙蝠传染的狂犬病、登莱热和黄热病有可能传播到北美洲。例外据证实,臭氧层的臭氧量减少1%,放射到地面的紫外线则增多2%,皮肤癌的发病率相应增多4%—6%,过量的紫外线还可以加速艾滋病的发病率,甚至引起天然电磁场的变化,影响人类的整个健康。
温室效应的应对策略
温室效应已引起全世界的密切关注并就此展开了热烈讨论。近年来各有关专家已相继展开了一系列的地区性和国际性会议，共同商讨具体措施和对策。现总结如下：
（1）减少CO2的排放量 此是最有生命力的预防，能措施、替代能源(太阳能如光电池、生物质能)，或从煤、石油改为天然气和其他含碳量低的然料，停止焚烧和砍伐森林并大面植树造林。提出并制定“空气法”，即向每个国家规定污染权，使二氧化碳等的排放量保持在一个全球标准之下。
（2）改变交通工具,完善机动车辆 汽车尾气是大气中CO2的主要来源,因而改变交通工具由机械代替机动对控制温室效应将起重大作用；另外加速研究新的装置安装在各种机动车辆上来吸收、净化其所排放的废气也是控制温室效应的重要措施。
（3）限制氯氟烃的生产,研制新的制冷剂,代替传统的气雾剂,是缓解温室效应的途径之一。另外，面对着如此严重的挑战，仅仅是某一个个人或国家的努力是不可能取得成功的，它需要我们全世界全人类的共同努力，通力合作。温室效应和臭氧层的破坏是全球性的“灾难”,因此,各国有关的专家、学者应通力合作,共同研究,并制定出科学的方法,缓解现存问题,控制未来新的温室效应的再形成。（4）保护森林的对策方案
今日以热带雨林为生的全球森林，正在遭到人为持续不断的急剧破坏。有效的因应对策，便是赶快停止这种毫无节制的森林破坏，另一方面实施大规模的造林工作，努力促进森林再生。目前由於森林破坏而被释放到大气中的二氧化碳，根据估计每年约在1～2gt.碳量左右。倘若各国认真推动节制砍伐与森林再生计划，到了二○五○年，可能会使整个生物圈每年吸收相当於0.7gt.碳量的二氧化碳。具结果得以降低七%左右的温室效应。
（5）改善其他各种场合的能源使用效率 是要改善其他各种场合的能源使用效率。今日人类生活，到处都在大量使用能源，其中尤以住宅和办公室的冷暖气设备为最。因此，对於提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，这对二○五○年为止的地球温暖化，预计可以达到八%左右的抑制效果。
（6）鼓励使用天然瓦斯作为当前的主要能源 因为天然瓦斯较少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案则是希望更进一步推广这种运动。惟其抑制温暖化的效果并不太大，顶多只有一%的程度左右。（7）鼓励使用太阳能
譬如推动所谓「阳光计划」之类。这方面的努力能使化石燃料用量相对减少，因此对於降低温室效应具备直接效果。不过，就算积极推动此项方案，对於二○五○年为止的温暖化，只具四%左右的抑制效果。其效果似乎未如人们的期待。
（8）开发替代能源
利用生物能源(Biomass Energy)作为新的乾净能源。亦即利用植物经由光合作用制造出来的有机物充当燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。燃烧生物能源也会产生二氧化碳，这点固然是和化石燃料相同，不过生物能源系从大自然中不断吸取二氧化碳作为原料，故可成为重覆循环的再生能源，达到抑制二氧化碳浓度增长的效果。
结论
伴随着人类社会文明进步而来的温室效应已在无声无息地危及着人类的生存环境，因此加速对其形成原因及后果的研究对实施合理的对策来缓和清除由此而产生的后果具有重要的实际意义。控制温室气体排放,保护大气环境,不仅与我国经济可持续发展的战略目标是一致，同时也是全世界人民的共同愿望。我们每个人的手里都紧握着珍贵的资源、能源,掌握着一份民族生息发展的“命脉”。已有52位诺贝尔奖获得者和700多名美国权威科学家签名上书政府，力促联合各国通力合作，采取对策，以“稳定”全球的气候，“遏住”地球的危机。成之毁之、爱损之在于我们的一举一动。为了我们的今天更为了我们后代的明天，为了地球的长久，全世界人民更应该团结起来，共同应对日益严重的温室效应。
参考文献：
传热学 篇3
摘要：以国家精品资源共享课建设为契机，打造鲁东大学《传热学》优质课程，以厚基础、重能力为原则，从课程建设思路和具体实施方面规划与实践传热学课程教学改革，旨在提高教学质量，培养热工领域创新、应用型人才。
关键词：传热学、优质课、鲁东大学
【中图分类号】TP18-4
项目来源：高等学校本科教学质量与教学改革工程项目 412-20130340
2012年，高教部颁发《教育部办公厅关于印发<精品资源共享课建设工作实施办法>的通知》以来，各高校纷纷加强优质课建设与共享。计划全国高校建设5000门资源共享课[1]，鲁东大学积极加入山东省高等学校优质课程共享联盟，2年时间相继启动了200门优质课建设，传热学被列入其中。传热学课程建设以“厚基础、宽口径、重能力、与科技前沿同步、因材施教”为指导思想，历经两年多的建设，到目前建设基本完成，3轮次的教学实践证明，传热学优质课深受广大师生的喜爱，学生大多能积极地投入课堂，课堂形式由传统的被动填鸭式教学成功转型为主动探讨式教学，真正做到以学生为主体。
1教学目标
要做好优质课，课程建设势必先行，且尤为重要。鲁东大学能源与动力类《传热学》课程的教学目标是以兴趣为导向，密切结合课程本质与特色，调整教学内容、改进教学方法，培养高素质、创新型、应用型现代化人才。通过传热学的学习，学生掌握热量传递规律，懂得热工领域工程传热问题的解决方法，既有扎实的理论基础，又有独立探究、自我创新能力，能够理论联系实际，真正成为热工行业的栋梁之才。
2 实施办法
《传热学》优质课建设，以“质量第一”为准绳，遵循教育部及学校关于优质课建设要求，考虑传热学课程特色具体实施。
2.1师资团队
成立专门的优质课建设小组，由学院教学委员会成员5人、课程负责人1人、相关任课老师4名及4-5名学生组成。教学委员会成员主要负责监督、检查工作，负责整个课程的设计把关，如理论与实践课学时分配、教学形式是否得当、课堂规模与内容形式是否合理等，课程负责人及任课老师主要负责具体的课程规划包括专题选题、内容组织、课堂内、外教学，课程网站建设等。学生负责对传热学授课班级进行适时的问卷调查，倾听学生心声，不断发现不足，改进教学。
2.2 教学方法改革
爱因斯坦说“兴趣是最好的老师，老师是点燃学生学习兴趣的火炬。”传热学教学以“乐在其中”为原则，采取线上线下相结合的混合式教学模式，课上由任课教师主持，每堂课一个专题，以主题讲解、问题引导探究、专题讨论等多元方式进行，教的比例60%，学生自主学习翻转课堂比例40%。课后为学生提供丰富的视频、讲座、电子书等，方便学生根据个人爱好自主规划学习和拓展。充分利用现代科技，通过卓越课程中心、qq、微信、邮箱等多种方式与学生进行沟通与讨论，多方位激发学生学习兴趣，让他们参与到课堂中来，真正以学生为主体，让学生发自内心的热爱传热学，颠覆传统的填鸭式教学，彻底改变学生上课玩手机活在自己小世界的状态。
2.3网站建设
借助卓越课程中心平台，课程小组的师生积极进行网站建设，建设内容丰富完整，包括课程简介、课程大纲、教学短视频、电子课件、自测题、互动栏、拓展资料、考研辅导、意见反馈等，学生可以通过网站对所学内容进行巩固、排忧解难，更可以在互动栏目与各任课老师及学长进行讨论，掌握传热学的精髓，为后续专业课学习及考研奠定基础。
2.4实践环节
实践教学主要在鲁东大学能源与动力工程实验中心进行，实践学时大副增加，由原来的6学时提高到30学时，实践教学是理论教学的延伸，是教学设计的重要环节。教学内容包括基础实验、科研项目辅助教学、企业见习、兴趣拓展教学等。
（1）基礎实验项目。组织学生对换热器性能、自然对流换热系数、水沸腾换热、辐射换热测定等进行基本的理论验证，要求每位同学能独立完成各项实验项目，完成知识点的巩固，培养学生动手能力。
（2）科研项目。安排有实力的同学进入课题组参与教师的科研项目，指导同学承担大学生科技创新项目，鼓励同学们多参与挑战杯、全国大学生科技竞赛等。
（3）企业见习。每年安排学生进入顿汉布什、荏原空调、凝新制冷、维京空调等企业见习，认识传热学等在工程实践中的应用。
（4）兴趣拓展教学。将所学植根于生活实例、工程实例、科学前沿探究，做到运用其中，服务其中。拓展资料中设置诸多如树叶结霜、晒被子暖和等生活实例，制冷蒸发器、冷凝器，热电锅炉中省煤器、过热器[2]、水冷壁等换热设备的工程设计与数学建模。结合现代计算机仿真技术采用商业软件Fluent、Matlab等设计一些数值模拟实验如多维稳态、非稳态导热，管内对流换热问题等[3]。
通过实践教学，学生掌握热工测试方法、实验技能，加深理论理解，提升分析问题、解决问题的能力，培养基本的科学探究素质。考虑鲁大传热学实践教学环节的特殊性，课程组根据实际授课需要自主编写实践教学补充资料1份。
2.5 课程学时分配
好课堂源自于好的课程规划，具体的课堂规划见表1。鲁东大学《传热学》理论课54学时，实践课（内、外）30学时。
2.6考核改革
考核是对学生学习成果检验行之有效的途径，考核改革也是课程改革的最后环节。传热学考核侧重于能力考查，考核成绩由课上表现、课后作业、期末成绩、实践操作、小测验等多元要素构成，做到考核全面、合理、公平公正。课堂表现、实操由各任课老师从课堂积极性、动手操作能力、出勤率等多方面随堂打分，并且有详细的评价记录表；课后作业、小测验主要督促同学及时巩固已学内容，避免学生采取临考抱佛脚的方式应付传热学考试，教师根据认真程度、准确率打分；期末考试主要对一个学期的内容进行综合考核，包括理论知识的掌握，举一反三利用所学解决传热问题等，期末考试采用闭卷形式。各项评价比例见表2。endprint
《传热学》优质课的建设，虽然取得了显著成效，但改革过程中也发现很多不足：
（1）教师精力投入过大。课程建设任务重，教师的工作量较日常教学大幅增加。教师必须精心录制短视频、反复敲定教学内容、多样化课堂形式、准备业余资料、建设网站等。优质课要成功建设，需要老师有一定的智慧、思想、见地，更需要老师的创新思维，大胆尝试，积极实践。
（2）学生课下任务重、业余时间占用严重。为做好探究讨论式课堂，学生须在课下做大量的自主学习工作，一部分一般性理论知识需放在课后自学。对于学生压力较大。对于当下，各高校力推科研而又高喊提高教学质量、向课堂要效率，減轻学生负担的呼声下，要完成完美的优质课建设还有一段路要走。
（3）课上若采用视频教学，教学效果不佳。学生学习视频时间，课堂气氛呆板，老师无所事事，并且学生不能快速的转入讨论环节。
（4）学生习惯了讲授式教学，要他们积极发言、提出问题、主动参与到课堂中，需要较长时间的适应期。
（5）学习不够系统化。教学讲解采用专题式，将内容分割成许多主题，主题与主题的连贯相对不够紧密，同时翻转课堂比例大，一定程度上影响传热学的系统化教学。
4总结
对于鲁东大学，优质课建设是一种尝试，课程系列化改革一定程度上引起学生的好奇心，激发了他们的学习兴趣。两年的传热学优质课建设，传热学教学更加完美，质量更优，学生从理论到实践都得到了充分的掌握与训练，为后续其它课程的学习打下了坚实的基础，为考研增添自信心，对本学科的学习起到了很大的促进作用。传热学优质课师生满意度达81.7%。为实现这一改变，课程建设者们付出了很多努力与艰辛。优质课的长远建设须依赖教育管理者对教学重要性的认识与支撑，优质课的建设意义深远。
参考文献：
[1]教育部办公厅关于印发<精品资源共享课建设工作实施办法>的通知[OL].
[2]黄金.“传热学”教学改革探讨.广东工业大学学报（社会科学版）[J].2007（6）：.72-73.
[3]钟晓辉，赵斌..《传热学》精品课建设的探索与实践.河北理工大学学报（社会科学版）[J].2009（5）：108-111.
《传热学》课程的教学探讨 篇4
一、绪论部分
这方面的教学内容除了介绍某些最主要的基本概念外, 主要应该是加强内容的连贯性和系统性, 使学生对学科结构和三种常见的传热方式建立起较完整的轮廓。这部分着重讲述两个问题: (l) 传热的三种基本方式; (2) 传热过程与传热系数。此外, 向学生介绍一些参考书, 培养他们的自学能力。为了激发学生的学习热情, 我举了日常生活中经常碰到的两个例子:①为什么热水瓶中的水在相当长的时间内不会冷?②我们吃烫的食物时, 舌头、嘴巴都有哪些习惯动作?这两个问题一个是常见的事物, 另一个是学生的亲身体验。让学生带着这两个问题, 我把传热的三种基本方式讲了一遍, 并简要地介绍了热阻的概念。这样在课程一开始就吸引学生的兴趣, 让他们带着问题进行下面的学习。
二、导热部分
由于现在的高等教育从“精英教育”向“大众教育”转变, 学生的培养目标是以应用型的工程技术人员为主, 所以除了推导导热微分方程外, 更注重对一个具体问题微分方程的建立, 边界条件从已知条件的抽象, 以及对所得结果的物理意义的分析, 在物理概念上多花功夫, 使之对传热学的基本概念加深印象。对于稳态问题, 一般采用导热微分方程 (或傅立叶定理) 加边界条件便可求解。热阻法在稳态求解中简便和直观, 并且用类比法与电阻联系起来, 使学生能理解一维稳态下热流处处相等 (串连) 。在教学方法上, 采用由浅入深的教学方法。例如:在讲变导热系数的导热问题时, 先讲定导热系数的求解方法, 然后通过数学推导, 得出只要求出变导热系数的平均值, 可把变导热系数的问题转化为定导热系数问题的结论。在肋片导热的教学过程中, 先讲装肋片的必要条件, 然后建立数学模型, 并给出精确解、近似解、修正解。让学生掌握对具体对象的数学建模, 明白精确解和近似解之间的差别, 懂得工程上对某些问题进行近似的合理性。这样处理, 思路清楚, 由简到繁, 步步深入, 加强了各内容之间的联系。对于非稳态问题, 首先要向学生讲解什么是非稳态, 它和稳态传热有什么区别?一般非稳态的问题都要查图表, 学生只要认真做几道习题一般都能掌握图表的查阅方法。这部分的重点是集总参数法, 用毕渥数来判断能否使用集总参数法, 毕渥数的物理意义是表征内部导热热阻与外部对流热阻的比值, 当然毕渥数要小到一定程度才能用集总参数法。这时物体内部的导热热阻远小于其表面的换热热阻, 物体内部的温度趋于一致, 以致可以认为整个物体在同一瞬间均处于同一温度下。这些物理意义既可以使学生更深刻理解计算公式的推导基础, 也可以使学生灵洁运用所学公式解决工程计算问题, 此外它更是学生对新问题进行简化分析的理论依据。
三、对流换热部分
影响对流换热的因素有五个方面: (1) 流体流动的因素; (2) 流体有无相变; (3) 流体的流动状态; (4) 换热表面的几何因素; (5) 流体的物理性质。在这一部分我们最关心的是对流换热系数, 通过分析知道粘性流体在壁面上流动时, 由于粘性的作用, 在靠近壁面的地方流速逐渐减小, 而在贴壁处流体将被滞止。贴壁处这一极薄的流体层相对于壁面是不流动的, 壁面与流体间的热量传递必须穿过这个流体层, 而热量传递方式只能是导热。因此将傅立叶定律应用于贴壁流体层, 就把对流换热系数和流体的温度场联系起来。为了求解有关未知数, 需用质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程, 这就使学生对对流换热系数的求解过程有总体的概念。对“对流换热的数学描写”、“层流边界层微分方程组”等内容, 注重对建立方程的简化, 假设条件的讲解, 以及有关准则数物理意义的分析, 即把时间花在重点和难点的讲解。这部分的实验关联式较多, 主要讲解特征长度的选取, 定性温度的选择, 局部换热系数和平均换热系数的区别。对某一具体问题如何选择恰当的关联式以及在允许的误差范围内对同一问题用不同公式计算的合理性, 培养学生工程应用能力。对于特征数方程和实验数据存在误差的问题, 要引导学生用辨证和发展的眼光来看待, 一个复杂的物理现象往往要经历长时间的探索, 而目前的误差反映了现有的认识水平。
四、热辐射部分
我们把这部分的主要概念分成四组: (1) 吸收率、反射率、透射率以及对应的黑体、镜体、透明体; (2) 黑体辐射力、黑体单色辐射力及黑体辐射基本定律; (3) 黑度、单色黑度及定向黑度; (4) 投入辐射、光谱吸收比、灰体及基尔霍夫定律。每一组的概念存在数量关系和交叉关系。通过这种有意识地划类比较, 更能清楚地揭示概念之间的内在联系, “信息”特征鲜明, 从而有利提高学生的理解性、记忆力。角系数是这一部分的重点和难点, 为了让学生理解角系数是与几何相对位置有关, 我举了大量的例子, 让学生在解题过程中灵活应用角系数的各项性质, 加深理解。在多表面系统辐射换热的计算中, 采用换热等效网络图, 重点讲解了有一个表面为黑体和有一个表面绝热的区别, 这样学生就明白为什么一个能采用并联热阻的求解法而另一个却不能的原因。
传热学是一门工程应用性很强的学科, 需要考虑综合经济问题, 像如何正确处理增强传热和流动阻力增大的矛盾。能量守恒是热传递现象所遵循的一个基本规律, 《传热学》的形成、发展与它的运用息息相关。能否通过课程教学深刻理解热传递过程与能量守恒的关系, 并基本掌握建立能量方程的方法与技巧, 就成为提高学生解决问题能力的关键之一。随着计算机的迅速发展及应用的普及, 热物理问题的数值模拟方法已越来越显示出其重要的作用, 向学生介绍一些大型的商业计算软件, 如:Fluent、ANSYS等, 同时使学生了解传热学在现代生物医学、高新技术中的重要作用, 这能够启发学生善于发现和解决工程问题, 调动学生的学习积极性以及学习的创新热情, 进一步巩固所学理论知识, 提高工程实践能力和学习兴趣, 培养应用型高级技术人才。
摘要：《传热学》是热能工程专业的一门主干课程, 也是发展石油化工科技的支柱学科之一。本文对传热学课程的教学作了分析, 得出应提高学生解决具体问题的能力, 培养应用型人才的目的。
关键词：传热学,教学探讨,基本概念
参考文献
[1]杨世铭, 陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社.1998.
传热学课程设计题目 篇5
1、设计题目:煤油冷却器的设计
工程背景：在石油化工生产过程中，常常需要将各种石油产最（如汽抽、煤油、柴油
等）进行冷却，本设计以某炼油厂冷却煤油产品为例，让学生熟悉列管式换热器的设计过程。
设计的目的：通过对煤油产品冷却的列管式换热器设计，达到让学生了解该换热器的结构特点，并能根据工艺要求选择适当的类型，同时还能根据传热的基本原理，选择流程，确定换热器的基本尺寸，计算传热面积以及计算流体阻力。
2、设计任务及操作条件
（l）处理能力：
（x）× 104t/a煤油
（2）设备型式
列管式换热器。
（3）操作条件
①煤油：入口温度：140；出口温度：40℃。
②冷却介质：自来水，人口温度：30℃，出口温度：50℃。
③允许压强降：不大于105Pa。
④每年按330天计，每天24h连续运行。
（4）设计项目
①设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
②换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。
③换热器的主要结构尺寸设计。
④主要辅助设备选型。
⑤绘制换热器总装配图。
3、设计说明书的内容
①目录；
②设计题目及原始数据（任务书）；
③论述换热器总体结构（换热器型式、主要结构）的选择；
④换热器加热过程有关计算（物料衡算、热量衡算；传热面积、换热管型号、壳体直径等）；
⑤设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）；
⑥主体设备设计计算及说明；
⑦主要零件的强度计算（选做）；
⑧附属设备的选择（选做）；
⑨参考文献；
⑩后记及其他。
4、设计图纸要求
附工艺流程图及冷凝器装配图一张。乙醇一水精馏塔项产品冷凝器的设计任务书
1、设计题目
乙醇一水精馏塔顶产品全凝器的设计。
设计一冷凝器，冷凝乙醇一水系统精馏塔顶部的馏出产品。产品中乙醇的浓度为95%，处理量为（x）× 104t/a，要求全部冷凝。冷凝器操作压力为常压，冷却介质为水，其压力为0.3MPa，进口温度为30℃，出口温度为40℃。
工程背景：采用薯类与谷类原料进行发酵。发酵法制乙醇是一个很复杂的生化过程，发酵在密封的发酵罐中进行产生的CO2的纯度达99%-99.5%以上，其余为气态杂质，组分（以C O2质量为基准）为：乙醇0.4%-0.8%，脂类：0.03%-04%，酸类：8.08%-0.09%。成熟发酵醪中的乙醇必须经过初馏、精馏和除杂才能得到合格的乙醉。本课程设计即为粗乙醇（初馏塔出来的乙醇一水溶液），在进行精馏获得合格产品的过程中，精馏塔顶冷凝器的设计。发酵法制乙醇的工艺也可以参考有关书籍或文献资料。
设计的目的：通过对乙醇一水系统精馏塔顶产品全凝器的设计，使学生了解和掌握化工单元操作设备设计的步骤、方法及基本技能，熟悉文献资料及物性参数的查阅和收集方法，懂得如何论证优化设计方案，合理科学地应用公式及数据。在设计中提高学生的分析能力和解决问题的能力。
2、设计任务及操作条件
①处理量：（x)× 104t/a ②产品浓度：含乙醇95%；
③冷却介质：P为0.3 MPa，入口温度30℃，出口温度40℃；
④操作压力：常压；
⑤允许压降：不大于l05 Pa；
⑥每年按330天计，每天24h连续运行。
⑦设计项目：
a.设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述。
b.换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积。
c.换热器的主要结构尺寸设计。
d.主要辅助设备选型。
e.绘制换热器总装配图。
3、设计说明书的内容
①目录；
②设计题目及原始数据（任务书）；
③论述换热器总体结构（换热器型式、主要结构）的选择；
④换热器加热过程有关计算（物料衡算、热量衡算、传热面积、换热管型号、壳体直径等）；
⑤设计结果概要（主要设备尺寸、衡算结果等）； ⑥主体设备设计计算及说明； ⑦主要零件的强度计算（选做）； ⑧附属设备的选择（选做）； ⑨参考文献；
⑩后记及其他。
4、设计图纸要求
附工艺流程图及冷凝器装配图一张。
5、设计思考题
①换热器及工作原理？
②影响传热的主要因素有哪些？
③何为冷凝器，冷凝器的主要型式及结构？
④选择走管程或壳程的介质应考虑什么原则？ ⑤循环冷却水的进出口温度确定原则？
⑥设计冷凝器的主要步骤。
⑦对冷凝器的设计你进行了哪些优化？
6、部分设计问题指导
学生在接受设计任务后，首先应明确设计的步骤、方向、如何查阅有关数据和收集资料，并确定设计方案。本设计应在以下几个方面的加以指导。
（l）物性数据的查阅
在设计中涉及水，乙醇等的多种物理参数，如密度、豁度、比热容、汽化潜热、导热系 数等等，如何正确查阅数据是化工技术人员的基本功，因此在这方面应加以指导。
（2）经验公式的正确应用
在设计中要用到某些经验公式，如果选择不当的则会使设计发生误差。如壳程换热系数计算时，如果采用单管公式显然不对。因为工业换热器的气体冷凝比单管要复杂的多，从上排管外流下的冷凝液在下排管会产生一定的撞击和飞溅，从而使下一排管外的冷凝膜并不像单管叠加时那么厚，同时附加的扰动又会加速传热，在缺乏可靠数据可采用经验公式估算。
（3）初选冷凝器
根据计算出的传热面积A。，从国家颁布的换热器标准系列中初选冷凝器，既不能选得 太大浪费，又要满足传热需要。此外，标准设备的管数与计算值不一致时如何考虑等，都需 要加以引导。
（4）结构设计
指导学生对关键部位进行设计并提出优化设想，如提高传热效果、降低成本等。正戊烷冷凝器的设计任务书
1、设计题目
正戊烷冷凝器的设计。
设计课题工程背景：炼油厂精馏塔塔顶冷凝器蒸气主要是正戊烷，以此为原料设计一正戊烷冷凝器。
2、设计任务及操作条件
①处理量：（x）×104t/a；
②正戊烷冷凝温度为51.7℃，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器；
③冷却介质：地下水，流量为7000kg/h，人口温度：20℃、25℃、30℃；
④允许压强降：不大于105Pa；
⑤每年按330天计，每天24h连续运行；
⑥设备型式：立式列管冷凝器；
⑦设计项目：
a.设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述；
b.换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积；
c.选择合适的立式列管冷凝器并进行较核计算； d.对冷凝器的附件进行设计，包括结构设计； e.绘制换热器总装配图； ⑧设计要求：
a.说明书采用统一封面和纸张； b.方案和流程的选择要阐明理由； c.设计过程思路清晰，内容完全；
d.设计、计算中，所采用的公式、数据、图表等注明出处，有些需说明理由； e.一律用钢笔或打印填写，要排列整齐，字体端正，书面整洁； f.计算过程均应写出；
g.设备图以制图要求为准； h.集中做设计，独立完成。
3、设计说明书的内容
①课程名称、首页、目录及页码； ②前言；
③简述设计内容，自己设计的特点，引用的标准等； ④热量衡算及初步估算换热面积； ⑤冷凝器的选型及流动空间的选择； ⑥工艺流程图；
⑦冷凝器的校核计算； ⑧结构及附件设计计算； ⑨冷凝器的主要数据一览表； ⑩设计结果评价； ⑧附立式列管冷凝器总装图。
4、设计图要求
附工艺流程图及冷凝器装配图一张。
5、设计答辩指导
①弄清整个设计过程脉络，关键步骤；
②基本概念正确，各计算方法有依据，准确；
③选型的依据，选择管程、壳程流体，流向或某一值的考虑；
④如何改进设计?-i有何可修改的地方？如何修改？
⑤分析、评荆所做设计是否可操作，经济性如何？
⑥图面布里是否符合制图标准？
⑦各部分结构在图上是否正确体现？
⑧设计说明是否清晰，文字有何错误？
4、甲醇冷凝器的设计
1、设计题目
甲醇冷凝器的设计。
2、设计任务及操作条件
①处理量：（x）×104t/a；
②甲醇进口温度为58℃，冷凝液于饱和液体下离开冷凝器；
③冷却介质：地下水，流量为7000kg/h，入口温度： 30℃；
④允许压强降：不大于105Pa；
⑤每年按330天计，每天24h连续运行；
⑥设备型式：列管冷凝器；
⑦设计项目：
a.设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述；
b.换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积；
c.选择合适的立式列管冷凝器并进行较核计算； d.对冷凝器的附件进行设计，包括结构设计； e.绘制换热器总装配图； ⑧设计要求：
a.说明书采用统一封面和纸张； b.方案和流程的选择要阐明理由； c.设计过程思路清晰，内容完全；
d.设计、计算中，所采用的公式、数据、图表等注明出处，有些需说明理由； e.一律用钢笔或打印填写，要排列整齐，字体端正，书面整洁； f.计算过程均应写出；
g.设备图以制图要求为准； h.集中做设计，独立完成。
3、设计说明书的内容
①课程名称、首页、目录及页码； ②前言；
③简述设计内容，自己设计的特点，引用的标准等； ④热量衡算及初步估算换热面积； ⑤冷凝器的选型及流动空间的选择； ⑥工艺流程图；
⑦冷凝器的校核计算； ⑧结构及附件设计计算； ⑨冷凝器的主要数据一览表； ⑩设计结果评价；
⑧附立式列管冷凝器总装图。
4、设计图要求
附工艺流程图及冷凝器装配图一张。
5、设计答辩指导
①弄清整个设计过程脉络，关键步骤；
②基本概念正确，各计算方法有依据，准确；
③选型的依据，选择管程、壳程流体，流向或某一值的考虑；
④如何改进设计?-i有何可修改的地方？如何修改？
⑤分析、评荆所做设计是否可操作，经济性如何？
⑥图面布里是否符合制图标准？
⑦各部分结构在图上是否正确体现？
⑧设计说明是否清晰，文字有何错误？
5、柴油加热器的设计
1、设计题目
柴油加热器的设计。
2、设计任务及操作条件
①处理量：（x）×104t/a；
②柴油进口温度为35℃，出口温度73℃；
③加热介质：饱和水蒸气，流量为5000kg/h，入口温度： 100℃；
④允许压强降：不大于105Pa；
⑤每年按330天计，每天24h连续运行；
⑥设备型式：列管换热器；
⑦设计项目：
a.设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述；
b.换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积；
c.选择合适的列管换热器并进行较核计算； d.对换热器的附件进行设计，包括结构设计； e.绘制换热器总装配图； ⑧设计要求：
a.说明书采用统一封面和纸张； b.方案和流程的选择要阐明理由； c.设计过程思路清晰，内容完全；
d.设计、计算中，所采用的公式、数据、图表等注明出处，有些需说明理由； e.一律用钢笔或打印填写，要排列整齐，字体端正，书面整洁； f.计算过程均应写出；
g.设备图以制图要求为准； h.集中做设计，独立完成。
3、设计说明书的内容
①课程名称、首页、目录及页码； ②前言；
③简述设计内容，自己设计的特点，引用的标准等； ④热量衡算及初步估算换热面积； ⑤换热器的选型及流动空间的选择； ⑥工艺流程图；
⑦换热器的校核计算； ⑧结构及附件设计计算； ⑨换热器的主要数据一览表； ⑩设计结果评价；
⑧附列管冷凝器总装图。
4、设计图要求
附工艺流程图及冷凝器装配图一张。
5、设计答辩指导
①弄清整个设计过程脉络，关键步骤；
②基本概念正确，各计算方法有依据，准确；
③选型的依据，选择管程、壳程流体，流向或某一值的考虑；
④如何改进设计?-i有何可修改的地方？如何修改？
⑤分析、评荆所做设计是否可操作，经济性如何？
⑥图面布里是否符合制图标准？
⑦各部分结构在图上是否正确体现？
⑧设计说明是否清晰，文字有何错误？
6、套管式加热器的设计
1、设计题目
柴油套管式换热器的设计。
2、设计任务及操作条件
①处理量：（x）×104t/a；
②柴油进口温度为35℃，出口温度73℃；
③加热介质：饱和水蒸气，流量为5000kg/h，入口温度： 100℃；
④允许压强降：不大于105Pa；
⑤每年按330天计，每天24h连续运行；
⑥设备型式：列管换热器；
⑦设计项目：
a.设计方案简介：对确定的工艺流程及换热器型式进行简要论述；
b.换热器的工艺计算：确定换热器的传热面积；
c.选择合适的列管换热器并进行较核计算； d.对换热器的附件进行设计，包括结构设计； e.绘制换热器总装配图； ⑧设计要求：
a.说明书采用统一封面和纸张； b.方案和流程的选择要阐明理由； c.设计过程思路清晰，内容完全；
d.设计、计算中，所采用的公式、数据、图表等注明出处，有些需说明理由； e.一律用钢笔或打印填写，要排列整齐，字体端正，书面整洁； f.计算过程均应写出；
g.设备图以制图要求为准； h.集中做设计，独立完成。
3、设计说明书的内容
①课程名称、首页、目录及页码； ②前言；
③简述设计内容，自己设计的特点，引用的标准等； ④热量衡算及初步估算换热面积； ⑤换热器的选型及流动空间的选择； ⑥工艺流程图；
⑦换热器的校核计算； ⑧结构及附件设计计算； ⑨换热器的主要数据一览表； ⑩设计结果评价；
⑧附列管冷凝器总装图。
4、设计图要求
附工艺流程图及冷凝器装配图一张。
5、设计答辩指导
①弄清整个设计过程脉络，关键步骤；
②基本概念正确，各计算方法有依据，准确；
③选型的依据，选择管程、壳程流体，流向或某一值的考虑；
④如何改进设计?-i有何可修改的地方？如何修改？
⑤分析、评荆所做设计是否可操作，经济性如何？
⑥图面布里是否符合制图标准？
⑦各部分结构在图上是否正确体现？
传热学 篇6
关键词：应用技术型大学；传热学；教学改革
一、问题驱动模式
传热学是研究热能在不同物体间或物体自身内部进行传递的规律的一门学科，在工程实践中具有广泛的应用，尤其在能源与动力类的相关专业中具有举足轻重的专业基础地位。传热学所研究的内容主要包括三种基本传热方式，即热传导、热对流和热辐射以及其在实际工程中的综合运用。该课程内涵丰富，概念抽象，公式数量多，并且由于三种传热方式的机理和研究方法各不相同，自成体系。因此，与流体力学和热力学等专业基础课相比，传热学的知识结构体系连贯性不强，知识重点较多且散，学生学习困难较大，容易形成厌学心理，教学效果不理想。尤其在笔者所在学校确定建设应用技术型高校的发展目标后，实践教学环节比重将会增加，而课堂教学学时和内容都无疑将被压缩。如何在这种局面下提升学生学习传热学的热情、改善教学效果是值得思考的问题。
在传热学的教学过程中，由于概念抽象，公式繁多，如果采用平铺直叙的方式进行讲解，学生容易感到课程枯燥无味，甚至产生厌学情绪。为解决学生对传热学兴趣不足的问题，笔者认为应以问题为驱动，在讲授中将大量的生活和工业实例贯穿到授课过程当中，并提出与授课内容相关的问题，让学生带着问题参与到授课过程中。
例如：在讲授导热概念，尤其是翅片导热问题的时候，可以将计算机中CPU散热铜柱的散热原理引入进来；而在讲授辐射传热时，可提出人眼所看到的颜色是如何形成的，在夏天为什么穿白色衣服比黑色衣服凉快等问题，从这些问题出发讲解辐射的光谱特性等。再比如提出为什么同样温度的金属和木头和皮肤接触起来会感觉不同，从而讲解热流密度的概念等。这种讲授模式可有效地吸引学生的注意力，让学生带着问题参与到教学实践中，从而提升教学效果。
二、实验带动模式
在应用技术型大学中，由于实验课比例的增加，理论课课时被压缩，对传热学这种难度较大的课程来讲，是具有一定挑战的。如果学生理论知识不熟，势必会影响实验课的效果。笔者认为，一种行之有效的方法就是采用连排理论课和实验课的方式，即利用两节课讲解与实验课相关的理论知识，并提出实际问题，然后趁热打铁，让学生带着问题和刚学的理论知识马上参与实验。这种四节连排理论课与实验课的方式，能驱使学生带着问题和好奇心参与到课程学习中，之后再以实验课为突破口铺开讲解整个知识体系，加深学生印象，提高学习效果。由于在导热、对流传热和辐射传热三类传热方式中均设置了一个或多个相关实验，因此以实验为突破点带动整个传热学课程体系的学习是可行的。而在学生完成某个体系的课程后，再通过开放实验的方式让其主动进入实验室进一步巩固所学知识，会取得意想不到的好效果。
三、课堂教学
除了通过问题驱动提升学生的学习兴趣，通过实验课带动理論课程的学习外，课堂教学作为传热学教学的重要环节，教师的授课方式对教学效果的影响也是非常大的。在有限的理论课时间里，教师应将更多的讲授重点放在课程本身的体系构成和重要概念、逻辑分析和解题方法以及学生通过自学难以理解之处。而在授课方法上，则应灵活多变，既可以采用以教师为主的传统讲授方法，也可以分小组就一个特定问题进行学习讨论，还可以综合交互教学法、情境教学法、自学辅导法等多种教学方法。总而言之，要最大程度地提升学生对该课程的兴趣和热情，吸引学生注意力，让学生积极主动地投入到传热学的学习中。
应用技术型大学的建设已经是我国高等教育的大势所趋。作为培养高级专业应用型人才的学府，如何将理论与实践相结合是教学成功的关键所在。对于传热学这样一门结构复杂、内容抽象的课程，若仍然沿用传统的课堂教学方式，会造成学生厌学、理论结合不了实践等困局。因此，以问题为驱动，靠实践带动学生的主观能动性，以行带知，以点带面，才能获得更好的教学效果。而对于课堂教学这一不可或缺的环节，组织起积极热烈的课堂氛围，采用灵活有效的方式实现教师与学生的教学互动，是专业课教师需要认真思考和努力的方向。
参考文献：
[1]衣秋杰.“传热学”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2012（3）：88-89.
[2]宋小勇，权玲.“传热学”课程教学方法研究与探讨[J].中国电力教育，2013（2）：100-101.
传热学课程的教学改革与实践 篇7
关键词：传热学,教学改革,建设
传热学课程是上海海洋大学热能与动力工程专业和建筑环境与设备工程专业本科生的一门重要的专业基础课[1,2], 也是我校申请的上海市2007年重点建设课程。随着我校教学改革的不断深化, 各门专业基础课程的课时都相对减少, 传热学课程也不例外[3,4]。这在某种程度上体现了“压缩课时, 提高效率”的教改思想, 但在教学过程中也遇到了一些矛盾, 主要问题是教材内容多, 教学课时少, 教学质量要求高。教师如何通过有限学时的教学, 使学生真正掌握专业所需要的传热学基础知识, 为后续专业课程的学习奠定坚实的基础, 是当前我校传热学教学改革与建设面临的主要问题。因此, 对传热学的课程改革进行认真的探索, 对现行传热学课程的教学内容、教学方法和教学手段等内容进行改革势在必行。
一、明确建设目标
传热学课程改革与建设, 应当重视培养学生的自学能力、创新精神和合作态度, 使其能够迅速适应专业课的学习, 并能够将传热学知识应用于解决工程实际问题[5,6]。因此, 总体目标是将本课程建设成为一门课堂教学和实验教学紧密结合, 综合采用双语教学和多媒体教学手段, 使学生既掌握基本概念、基本理论, 又具有解决实际问题的基本技能, 能够不断拓宽学生知识面的高层次本科生专业基础课, 建设成为上海市高校重点课程。
传热学目前已经纳入我校精品课程建设规划, 为此我们专门成立了课程建设小组。课程组由长期从事传热学专业教学和研究, 具有深厚传热学功底和丰富教学经验的教师组成, 对课程建设的进度、质量、效果进行具体把关与考核。目前课程组有教授1人, 副教授1人, 讲师3人, 其中2人具有博士学位, 2人具有硕士学位。
要把传热学课程建设好, 更需要有一支责任心强、业务水平较高的教师队伍, 这支队伍既要有一定教学经验, 热爱教学事业, 又能从事科学研究, 并能把教学和科研很好的结合起来, 及时掌握科技发展动态, 注意本学科发展中出现的新理论、新方法、新名词, 随时注意发现、收集、整理与教学内容有关的资料, 并尽快应用到课程教学中去。因此, 课程组积极支持相关教师参加有关学术会议, 开展科学研究, 保证教学内容的先进性、前沿性和实用性。通过传热学的课程建设, 任课教师的敬业精神大大加强, 业务水平大大提高。
二、教学内容和方法的改革
1. 教材建设
根据我国目前的专业设置情况, 传热学教材按内容特点主要分为机械类、动力类和建筑类三大类。由于我校本课程主要服务于热能与动力工程专业和建筑环境与设备工程专业, 因此教材一直采用由杨世铭和陶文铨编著的高等教育出版社出版的全国高等学校教材《传热学》。该教材为面向21世纪课程教材。现在使用的第四版教材, 其教学起点有较大提高, 内容深入浅出, 能适应科技发展的新形势, 具有较好的教学适应性和工程实用性, 充分体现了以学生为本、重视素质教育的思想。在内容编选上以教育部颁布的《高等工业学校传热学课程的基本要求》为依据, 除满足基本原则和要求外, 在保证学科系统性与完整性的基础上, 突出了我校的专业特点。同时也介绍了一些传热学领域的最新研究进展[3,5]。
2. 教学方法改革
与教材内容体系的整改相适应, 为提高教学效果, 传热学课堂教学方法的改革也势在必行。注重与其它相关课程的衔接, 开发学生潜力
在课堂教学中, 充分应用学生已经掌握的数学工具, 如利用数学分析、微分方程求解等剖析传热学问题, 既可使课程讲解严谨深刻, 又能帮助学生复习巩固、灵活运用学过的数学知识。注意妥善处理传热学与工程热力学的衔接。对工程热力学中已基本讲情的内容采用直接应用或作总结性的复习, 力求避免简单重复;对工程热力学中已初步建立概念但尚未深入展开研究的内容, 可根据传热学的要求作进一步深入讲述或补充讲解, 并注意与工程实际相结合。
为了充分发挥学生的潜力, 让学生学习具有一定难度的内容。一方面紧密结合学生的专业方向增加新的教学内容, 如射流冲击传热的实验关系式、热管简介等, 开拓学生的眼界, 提高学生的学习兴趣;另一方面则在例题和习题中保留一部分难度较大的典型题目, 通过例题的讲解和习题的练习使学生能够总结出带有规律性的结论, 以培养学生运用知识分析和解决问题的能力。
课堂教学突出重点, 加强分析紧扣教学大纲, 在课堂教学中突出教学重点。如稳态热传导问题, 针对几个典型的一维导热问题进行分析求解, 获得物体中的温度分布和热流计算式, 掌握稳态导热问题温度的求解方法以及导热量的计算方法。
在教学中加强对传热学问题的分析, 强调精讲多练。要求学生从基本概念、基本理论和基本方法出发对具体问题作具体分析, 再在分析过程中不断加深对传热学基本感念、基本理论和基本方法的理解。传热学问题的解决绝不是简单的“代公式、对答案”。
三、教学手段的改进
1. 多媒体教学改革
积极推行多媒体教学, 购置了部分多媒体课件, 结合我校教学实际对部分内容进行了修订。“传热学”多媒体教学的实施使得教学方式多样化, 给学生营造一种立体的、全面的、动态的学习情景, 使一些抽象的概念、理论变得直观明了, 激发了学生的学习兴趣和积极性, 便于实施启发式教学, 使课堂教学更具灵活性和多样性。我校在多媒体教学中采用的手段有:
(1) 利用多媒体的视频、音频技术可以对有关教学内容进行分层显示, 引导学生深入浅出, 从而提纲挈领、融会贯通, 系统地掌握有关知识。如对于热能传递的几种方式、对流传热现象的分类、对流传热的影响因素等内容, 都可编制带有提问和引导解答相结合的课件, 引导学生系统学习。
(2) 运用多媒体技术模拟热流的传递采用多媒体技术中图形的移动、定格、闪烁、同步解说与色彩变化等手段表达教学内容, 借助多媒体技术将教学内容生动的再现出来, 融合在课堂教学中, 让学生获得接近真实的直观经验和体会。
多媒体教学并不是指单一的多媒体教学课件, 也包括黑板加粉笔的传统教学形式以及实体模型等。各种教学手段各有所长, 不能相互完全替代, 在教学过程中应根据需要综合应用多种教学形式。多媒体软件不可完全取代黑板加粉笔, 对课程中一些重要术语、结果和公式以及重要例题和习题的分析等, 仍采用黑板和粉笔的教学模式。
2. 双语教学建设
我校传热学课程双语教材选用的是《H e a t Transfer》 (J.P.Holman著) , 该书在美国乃至全世界的传热学教学中都具有特殊的地位[7]。该教材在章节顺序上基本与中文教材一致, 便于学生在课堂教学或课后自学中与中文教材对照使用。在课堂授课过程中, 采取英文板书, 英文讲授概念和例题, 中文解释的形式。实践结果发现, 如果在课堂教学中片面强调英文的应用, 将主要精力放在文字解释上, 会对学生透彻理解基本概念、原理有一定的负面作用。同时完成同样的教学内容, 一般采用双语教学的时间要多于中文教学。上述问题可以通过在双语教学中加入多媒体教学手段予以解决。
在双语教学中增加多媒体教学, 一方面可有效地节省英文单词、语句翻译所需时间, 使教师将主要精力、时间放在对课程基本概念、原理的讲述上;另一方面也能够在保证教学进程的前提下让学生同时接触汉语和英语的讲解思路, 两者对比更易于其对传热学基本概念、理论、计算的理解和掌握, 提高教学效果。
四、实验教学环节的改革与建设
传热学实验是教学中的一个重要组成部分。充分利用实验教学环节培养学生的工程意识和创新能力, 是教学改革的一项重要任务。
加强实验装置建设, 积极引入较新、较好的实验手段和实验方法, 为学生进行创新性研究提供必要的环境条件。同时加强实验指导讲义的建设, 对传热学实验指导讲义进行修改和整理。该讲义分为课程内实验、开放性与研究性实验指导书和实验报告三大部分。其中对实验要求、实验目的、实验流程等作了较为详细的阐述和规定, 另外对实验设备的工作原理, 操作规程也作了详细介绍。经过两年试用, 证明效果良好。目前我校一般可在稳态法测定绝热材料导热系数、液体导热系数的测定、用对比法测定物体的发射率和蒸汽冷凝换热的实验四个实验中选做三个实验
在实验教学中采取的基本步骤为:
1. 结合实验指导书, 要求学生在实验前进行预习, 了解实验目的, 熟悉实验操作;
2. 由教师对实验的目的、原理、方法以及实验所用
仪器设备作简单介绍, 并交代实验的注意事项和实验现象, 提出实验后要讨论的问题;
3. 由教师演示各种仪器、设备的使用情况, 然后由学生进行实际的操作练习, 直至能够正确使用为止;
4. 由学生在教师的指导下分组进行实验。实验中每个学生都有明确的分工, 教师只起到组织和协调作用;
5. 由学生根据各组的实验情况, 将实验结果如实填写在报告纸上。其中的计算工作由各组成员协作完成;
6. 在教师组织下, 由全班同学共同对实验中出现的各种现象进行讨论;
通过应用上述步骤, 既能够保证实验的效率和质量, 又能真正培养学生的求实精神和独立实验技能, 提高学生的观察能力及分析和解决问题的能力。
五、展望
我校的传热学上海市高校重点课程建设, 今后的工作设想主要有如下几点:
1. 教学内容的改革。
进一步加强实验教学环节, 完善开放实验室制度, 优化实验室资源, 争取2009年实现传热学实验室全校开放。
2. 教学方法的改革。
逐步开展启发式、研讨式的课堂教学, 提高多媒体教学演示软件的制作水平, 培养学生的学习兴趣, 提高教学效果。
3. 在双语教学方面加强对教师的培养, 逐步适应传热学教学的双语化和多媒体化。
参考文献
[1]杨世铭, 陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社, 2006:1-8
[2]赵镇南.传热学[M].北京:高等教育出版社, 2002:4-10
[3]教育部面向21世纪热工课程改革项目组.热工课程在工科各专业人才培养中的地位及设置建议[J].高等工程教育, 2000, 增刊.6-11.
[4]陶文铨, 何雅玲.境外大学工科专业热工类课程的设置[J].高等工程教育, 2000, 增刊:93-97
[5]国家教育委员会高等教育司.工科本科基础课程教学基本要求[M].1995年修订版, 北京:高等教育出版社, 1996:190-191
[6]教育部高等教育司.国家精品课程2005[M].北京:高等教育出版社, 2005:13-20
数学建模在传热学中的应用 篇8
能量转换利用过程中, 热能利用非常普遍, 只有注重科学利用热能, 才能真正解决当前能源短缺等一系列问题, 并真正推动社会不断发展。
一、传热学简介
1. 传热过程概述
在工程建设开展过程中, 在固体壁面两侧通常会出现流体热交换现象。比如说, 热量如果位于蒸汽管道, 高温蒸汽容易扩散, 借助管壁等途径实现热量传递, 并使周边空气吸收热量。对于暖气片来说, 热水中含有一部分热量, 热量只有送达室内, 才能给室内带来温暖。又如, 电冰箱运行过程中, 散热片热量也在进行传递。从传热学角度讲, 热量经由固体壁侧逐渐将流体传递至另一区域。
2. 导热基本概念
温度场主要是指借助温差为热量传递过程提供动力。无论是哪种传热方法, 都与物体温度具有一定关联。针对任意时刻T, 在物体内部, 不同点温度分布呈现不同, 我们一般称其为此时温度场。
从同一时刻来说, 在温度场范围内, 如果将温度相同点进行连接, 最终构成一条线, 则称其为等温线。对于等温面来说, 其中随便一条线可以称之为等温线。
二、平壁稳态导热的数学模型和有关应用
1. 平壁稳态方面导热数学模型概述
在平时生活及工程方面, 无论是平壁还是圆筒壁, 都是一维导热范畴。
在平壁导热方面, 数学模型构建过程中, 应明晰稳态导热概念。在稳态导热情况下, 尽管时间逐渐发生变化, 但温度场始终不变。对于平壁两表面来说, 如果始终保持温度不变, 此时平壁导热过程从性质上讲是一维稳态导热, 此时应对平壁表面积予以假定, 并假设一定厚度, 而其中的热导率本身属于常数, 并没有内热源。通过选取相应坐标轴, 使坐标轴X同壁面之间保持垂直。根据相关导热微分方程, 最终确定边界条件。按照傅里叶定律, 最后得出热流密度仅仅是常数, 同坐标X之间并没有关系。
2. 双层玻璃窗的导热模型建立
(1) 模型准备。对于诸多建筑物来说, 其窗户常见为双层结构。在窗户上安装双层玻璃, 玻璃之间预留相关空隙。通常双层厚度玻璃中, 其中又存在一层空气, 其通常目的是保暖, 有助于降低室内外之间热量交换。通过科学构建数学模型, 使热量传导得到有效描述。
(2) 模型假设。通常对模型做出以下假设:第一, 热量传递阶段, 通常在传导过程中并不进行对流;第二, 在此过程中, 无论是室内温度T1, 还是室外温度T2, 我们都假设维持恒定, 因而整个热传导过程中, 从性质上属于稳态传热;第三, 玻璃材料保持恒定及均匀, 热传导系数一般假设不变。
(3) 模型构成。基于上述假设条件, 热传导被当成平壁传热过程, 因而需按照傅里叶定律展开计算。
(4) 模型求解及其应用。对于此模型而言, 本身存在相应价值。尽管制作双层玻璃过程中的工艺较为复杂, 同时会使费用增加, 却能大大降低热量损失。
本文主要通过数学建模, 并根据相关传热学定律, 按照傅里叶计算方法, 对热传导过程进行数学研究。该方法不仅能切实实现能源科学利用, 同时也有助于经济节约。只有实现热能科学利用, 才能真正改观能源短缺现状, 有助于社会不断发展。
摘要：从物理学角度讲, 热量传递无处不在。人类从事各项生产及生活过程中, 热量传递起到十分重要的作用。本文通过数学建模相关理论, 以传热学定律作为依据, 按照相关傅里叶定律概念, 并根据热传导过程科学组建模型。按照有关统计分析的方式方法, 注重演绎推理科学运用;同时采取一定假设, 着力于平壁导热模型。
关键词：数学建模,传热学,应用
参考文献
[1]孙国祥.将数学建模思想融入线性代数课程教学[J].职教论坛, 2013, (5) :43-44.
[2]张四保.融数学建模思想于高等代数课堂教学之探索[J].首都师范大学学报 (自然科学版) , 2015, 36 (4) :8-11.
[3]郭智群, 果霖, 韩继光, 等.《传热学》课程教学方法改革探索[J].时代教育, 2015, (9) :211.
[4]姜文彪.将数学建模思想融入大学本科数学基础课程[J].价值工程, 2013, (23) :245-246.
传热学 篇9
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
浅谈素质教育与传热学教学改革 篇10
一、教学中存在的问题
1. 课程结构
《传热学》作为一门应用性很强的基础课程, 在引导出三种传热方式时涉及到了很多高等数学知识, 同时由于这门学科的发展历史较长, 内容多且散, 各部分相对独立, 连贯性差;图表和经验公式、半经验公式多, 比较难于理解, 学生掌握起来有比较大的困难。目前, 我校热能与动力工程专业此课程的学时安排为56学时, 其中授课48学时, 实验8学时。应用传统的教学方法的效果是:教师对内容讲得很细, 学习好的学生感觉许多的推导没必要, 学习一般和差一些的学生感觉内容太多, 学生普遍不知道该如何利用所学知识解决实际问题。这些都说明学生对整个课程的体系结构缺乏了解, 只是“为考而学”而非“为用而学”, 其结果就是学生缺乏分析和解决实际问题的能力。
2. 教学模式
传统的以教师为中心的教学模式重视知识的传授, 在很大程度上不要求学生的主动参与, 教师与学生之间的互动是单向的, 仅仅是教师问学生答。
在传统的教学质量观念中, 需要教师能够按照教学大纲对所要求的内容进行系统的讲解, 使学生接受知识的思路比较清晰、完整, 学生不用过多地看书就可以获得完整的课程知识体系, 一本记录详尽的学生课堂笔记本身就像一本教科书的纲要, 学生接受这些知识的过程显得相对轻松、容易理解。无论是管理者还是学生, 一般都认为这样的教师就是一名优秀的教师。但是, 这种教学方法仍然属于“灌输式”教学, 学生接受的信息只是来源于教师的灌输, 而非自己对知识的探求。这样的教学方法显然难以满足在传授知识的过程中培养学生的独立分析、解决问题的能力这一课堂教学的目的, 更难以达到高等教育培养高素质人才的宗旨。
3. 多媒体应用
多媒体教学是将文字、图形、动画、视频、声音等多种信息加工组成在一起来向学生呈现信息的一种教学手段, 是教学改革的主流, 它具有信息量大, 传播速度快、直观效果强等特点, 可以大大提高单位时间内学生掌握知识的效率。教育部[2001]4号文件中要求:“国家重点建设的高等学校所开设的必修课程使用多媒体授课的课时比例应达到以上其它高等学校应达到15%以上。”
近年来, 随着高校教学条件的改善, 多媒体教学 (多数是PPT课件) 在大学课堂教学中得到了广泛应用。但是在应用多媒体方式授课的过程中也出现了多种错误形式和问题, 如“照屏宣科”、“人幕分离”、“对屏讲解”、“快速浏览”等。也有人把部分PPT教学形象地比喻为“骗骗他”。其实, 正确采用多媒体教学方法可能带来的好处是不言而喻的, 但是部分教师的教育思想 (理念) 没有得到根本的转变, 认识不到培养学生能力的重要性, 没有把多媒体教学的优势真正用于自身的课堂教学当中, 而仍然是围绕知识的传授来用新的工具实施传统教学。而且在实际教学过程中仅用多媒体教学, 也会令学生往往只注重于多媒体上表达的信息, 却忽略授课人口头表述的有用信息。
4. 考核模式
这门课程在考试方面同样存在着相当大的问题。如果采用传统的闭卷考试方式, 固然能引起学生的高度重视, 复习时会认真推导公式, 熟练掌握解题方法, 但对《传热学》这类课程来说, 经验公式多, 准则多, 学生经常问哪些需要背, 哪个不用背, 令老师很难处理, 考核时不得不删除一些无法记忆的内容, 这使考试的命题范围受到了很大限制。我们也曾经尝试过开卷考试方式, 效果却是本应熟练掌握的基本概念和公式学生也不去记, 都依赖考试时看书, 进而影响学生在考试时的独立思考, 遇到稍难问题便急于翻书寻找答案, 每做一题都要花费大量时间。这样会进一步挫伤考生的自信心, 从而形成恶性循环, 使得开卷考试的结果令教师、学生都不满意。
以上所有问题, 都与高校培养高素质人才的宗旨相违背。
二、教学改革中的实践
由于《传热学》传统教学方式中存在诸多问题, 对《传热学》的教学改革也就不能仅仅针对这些弊病的其中之一, 因此, 在近几年的教学中, 我校《传热学》课程组在优化课程结构、互动式教学模式、有限权限考试模式及网络模式下的多媒体应用等方面做了大量工作。
1. 优化课程结构, 增加自学项目
重视研究性学习、探究性学习、协作学习等现代教育理念在教学中的应用;根据课程内容和学生特征, 对教学方法、教学手段和教学评价进行设计。
从课程内容的角度, 将传热学涉及的三种不同的热量传递方式融合到一起, 先简单介绍三种传热方式及传热过程, 在绪论中通过生活实例引出导热、对流、辐射换热以及传热过程的基本概念, 使学生对传热学有基本的了解然后分不同传热机理深入介绍讨论三种传热方式各自的基本规律到课程教学的后半阶段再以换热器以及复合换热为对象, 综合不同的传热方式对传热过程进行深入的探讨。这种在结构上对课程的优化, 使学生能在更高的认知层面上进一步综合、灵活应用传热学的知识去解决问题。
适时地安排部分教学内容让学生自学, 重视学生在学习过程中的主体地位。不是把他们单纯看作传授知识的对象, 而是启发他们学习的自主性, 给他们留下思维的空间, 从而进一步培养其创造性思维能力。安排自主学习的内容通常为传热学的发展前沿内容, 如微尺度传热, 导热问题中的非傅立叶效应等。在教学过程中也穿插传热学在各个工程与技术领域中应用的概况及当前存在的问题等。鼓励学生立志钻研, 对有争议的看法要作补充说明, 从而引导学生不要“唯书唯上”, 要敢于怀疑, 敢于提出某些独创的见解, 从而提高学生的创造思维能力, 激发学生的学习主动性和进取精神。通过自学指导法, 引导学生学会科学的学习方法, 并在自学的过程中抓住重点内容, 培养学生获取信息的能力。
2. 互动式教学模式
依据教育学理论, 开放互动式教学模式是一种开放与参与的教学模式。从心理学的角度, 开放互动式教学模式遵循了内在激励的理论。它可使学习变得有欲望、有兴趣、有意义和有挑战性。
要进行互动式教学, 教师进行课堂教学就不应该只顾自己唱“独角戏”。教师应导演好每一堂课, 让学生也能直接参与到课堂教学活动中, 使学生与老师共演“一出戏”, 把课堂当作师生互动的舞台或平台。
以开放互动的方式开设专题讨论, 是一种调动学生学习积极性和主动性的教学方式。它可以增进学生对所学知识的掌握与运用, 及时补充、更新本领域的前沿动态和最新成果。专题讨论通常可由教师与学生共同设计和提出研究题目, 学生自行分组组合成研究小组, 根据各自的兴趣或研究方向自行设计和选择题目围绕相关主题, 布置和开展专题讨论, 增进师生之间讨论和互动, 增强学术气氛, 挖掘学生创新潜力和创新素质。
将互动的方式贯穿于教学的全过程, 根据学生不愿自主发言、提问等现实情况, 结合传热学课程的特点, 我们在教学过程中拟定4个专题:材料导热系数的测量, 对流传热的强化, 换热器型式及其工程应用与太阳能的综合利用等, 应用讨论式、研究式教学方法, 使学生开展分组讨论, 鼓励每组派代表以PPT的形式在全班汇报, 并接受同学的提问。另外, 对导热问题的数值计算部分, 安排学生自行编程并上机计算, 使学生所学的C语言等计算工具得以应用, 锻炼学生的动手计算能力。这样, 通过学生参与课堂教学比重的增加, 使学生真正成为课程学习的主体。
3. 多媒体教学手段的应用
人们在谈到多媒体教学时, 普遍认为多媒体教学图文并茂、教学内容形象具体, 可以大大激发学生的学习热情。但也应注意到, 制作再好的多媒体课件毕竟也是虚拟的。实际上, 多媒体并不仅仅意味着PPT和投影仪, 它是借助多种辅助手段向学生讲述教学内容的一种方式, 这种辅助手段所指的范围非常广泛, 例如, 能够应用实践手段来讲解的内容, 就可以可采用实例教学。笔者在教学过程中, 将一些常见的温度测量元件 (热电偶、辐射测温仪等) 带入教室让学生看;在介绍肋片导热时, 将平时收集的一些带肋片的电子元件散热器给学生看;在讲到大容器沸腾时, 在课堂上给学生演示壶中沸腾的过程, 等等。
在课堂教学环节, 针对本课程特点, 大部分内容采用多媒体教学、传统板书教学和录像教学相结合的方式。导热微分方程的推导、对流换热问题的数学描述等涉及数学力学的有关理论推导知识, 主要采用传统板书教学;肋片的导热、对流换热实验关联式、凝结与沸腾等内容采用PPT课件结合教具教学此外采用录像教学方式讲述太阳能利用热管的应用等内容, 加深学生对传热学在科技领域中应用的认识。
在课外, 我们利用网络资源作为教学手段, 开发了自己的《传热学》专题学习网站, 将教学大纲、教案、上课录像、课后习题答案与解析、历年考研试题等链接在页面上, 作为网站的最基本资源;设了一个师生论坛的栏目, 所有学生都可以在论坛上发言, 说出他们搞不清楚的问题, 学生之间可以相互解答, 同时请有经验的老师作为版主, 对于大家讨论仍然没有结果的问题, 版主会及时给予回答。无论是应届学习《传热学》的同学还是需要考研的往届同学都可以留言, 我们一样给予答复。在论坛上我们针对不同的问题设置了不同的板块, 例如疑难交流、学习心得、作业上传、老师点评、效果评价等等。通过这些不同的栏目来实现教师和学生在课堂教学以外的交流。
此外, 我们还设置了在线测试系统, 将各章的重点以检测题的形式放入所开发的试题库中。学生可以通过网页登陆进行随机选题, 完成自己选中的题目, 最终系统会给出成绩, 判断学生对知识掌握的程度, 以促进其更好的学习。
4. 考核模式的变革
针对传热学的课程特点, 我们开发了一种“有限权限”的考核模式。即在考试前一两天统一发一张盖有系办公章的32K草纸, 允许学生在上面记录自己认为对答卷有帮助的任何内容, 如公式、解题方法、重要结论等。在考试时, 学生可携带这张纸进入考场。
这种考核办法促使学生在考前对课程内容进行认真总结、归纳和筛选, 提取重点和难点。这样实际上就是最好的复习总结, 学生能在深刻理解课程内容基础上, 抽象出基本的、主要的东西记录在这页纸上, 或是记录某些不必背的经验公式和经验系数, 避免花费更多时间去背那些不应该背的东西, 将更多的精力放在理解和运用所学的知识方法上, 这样就克服了闭卷考试的弊病。由于允许携带的草纸只有32K, 能写的内容有限, 在考试时这一页草纸上没有的内容学生会开动脑筋独立思考, 就不会像开卷考试那样依赖书本而耽误考试时间, 所以这种方式又保留了闭卷考试的优点。
有几次考试后, 我们还把学生总结的草纸收上来研究, 从中看出大多数学生能够认真复习, 总结归纳所学内容。通过这种考核方式, 使学生们提高了自己总结归纳能力, 学会了如何把书学“薄”。有的学生还在考试后说, 记在纸上的内容在考试中用上的并不多, 但消除了考前害怕自己记不住的心理压力。
在最终成绩的评定时, 采用平时成绩加考试成绩的形式。平时的作业、表现占总成绩的20%, 考试成绩占总成绩的80%, 这又克服了学生考前突击的顽症。
三、结束语
《传热学》按上述方法改革后, 教学过程更加完善合理。学生掌握了基本理论、基本计算方法, 又满足了后续课程对传热学理论的基本要求, 同时, 学生在所学知识的实践、计算机应用等诸多方面都得到了综合锻炼, 满足当前教育发展和人才培养的需要
参考文献
[1]杨世铭.传热学 (第四版) [M].高等教育出版社, 2006.
[2]刘彦丰.《传热学》课程课堂教学方法研究与探索[J].中国电力教育, 2008, (118) .
生活中的热学趣谈 篇11
做菜时，常常不小心将水滴人滚热的油锅中，这时总会产生产劈里啪啦”的爆炸声，而油溅入沸水中遇不会有类似妁现象。这是因为相同体积的水比油重些，水滴入热油中会迅速沉入油锅底部，这时水滴在高温下令急剧汽化变成水蒸气泡，水蒸气在热油中体积膨胀上升，由于气泡内压力较大导致气泡在油面爆破裂开，溅起油花，所以会听到爆裂的声音。
2多油的菜汤为何更难冷
由于油的密度比水，均密度小，油一般都浮，在菜汤液面，由于较薄的油层堵住了汤汁中的水分蒸发的逋道，因此减少了水分蒸发散热。同时，油又是热的不良导体，更导致宁菜荡上下对流不畅。另外油不易蒸发。所以汤中的热量散发很慢，在相同的环境下多油的菜汤自然更难冷些。
3为什么海滨城市中午的风多由大海吹向陆地，夜晚多由陆地吹向大海？
这是因为海滨多水，而陆地多砂石、干泥土，在同样受热或受冷的情况下，由于水的比热比砂石、泥土的大?若在中午同样日光照射下，水的温度升高比泥土砂石小，陆地上的热空气上升，海面上的空气流向陆地，形成了中午的风由大海吹向陆地。反之，到了傍晚在同样受冷的情况下，水的温度降低比泥土砂石小，大海表面的热空气上升，此时陆地上的空气就流向大海，形成了傍晚的风就由陆地吹向大海。
4将保温瓶中的热水灌满，为什么其保温效果并不是最好？
有些同学喜欢将保温瓶中的水灌满，以为这样保温效果最好，事实并非如此，因为水的传热速度是水蒸气(或空气)的四倍，保温瓶中的水太满，热量就以水作为传播介质传到瓶外，若保温瓶中的水不是灌得太满，热量散失的速度就慢得多，其保温的时间也就会相应的得到延长，这时保温效果是最好的。
5为什么“开水不响，响水不开？”
同学们都知道正在加热的水，如果听到水发出“呼呼”的声音说明水还没有沸腾，若响声消失(减小)，这时水就煮开了。为什么水在沸腾前后有这两种不同的现象发生呢?
水达到沸点前，正在加热的水是以蒸发的方式汽化的。用容器给水加热，当水温达到90℃左右时，在容器的底部和侧壁会看到许多小气泡，这些小气泡是溶于水中的空气被分离出来而形成的。当水温升高后，气泡受热膨胀使气泡变大，随着气泡的变大，其受到的浮力也增大，在浮力的作用下，气泡脱离容器底和侧壁上升，在乒升的过程中达到温度较低的上层时，气泡由小变大，又由大变小交替运行，便发出“呼呼”的声音，所以“响水”是没有被煮开(沸腾)的。
当水温达到沸点后继续加热时，水就要沸腾，沸腾的水各部分温度相同并保持不变，这时容器底部和侧壁产生的气泡在上升的过程中，体积一直变大的，到水面时气泡破裂，释放出水蒸气，这时气泡的破裂声比沸腾前的声音小得多，因此可以认为开水(正在沸腾的水)是没有声音的。
6在冬季，人们很喜欢将雪捏成球打雪仗，可是在气温很低时，为什么不能将雪捏成雪球？
这是因为冰是晶体，当加大压强时，融点降低，在低于0℃时冰也可融化，因此当人们捏雪球时，通过手的压力，就可使雪片表面的雪融化，而融化的雪重新凝固，从而使雪球粘成一团。但当气温太低时，手的压力不足以使雪融化，这样，就不能将雪捏成雪球了。
7打在窗玻璃上的雨滴干了以后，玻璃为什么变脏了？
天上落下的雨滴是由水蒸气液化成的小水珠或融化的小冰晶汇集形成的。在雨形成之前蒸气液化或凝华的时候，它们都需要一个小物体做核，悬浮在空中的大量尘埃就是充当了这样的角色，因此雨滴中就有了许许多多这种雨核，当打在窗玻璃上的雨滴的表面水分变干时，这些灰尘露出本来面目之后，物体表面即变得斑斑驳驳脏兮兮的了。
8我国南方有一种凉水壶，夏天将开水放入后很快冷却，且一般都比气温低，这是为什么？
由于这种凉水壶是用陶土做成的，水可以渗透出来，渗透到容器外壁的水会很快蒸发，而水蒸发时要从容器和其里面的水里吸收大量的热量，因而使水温很快降低。当水温降低到和容器外的水温相同时，水还会渗透、蒸发，还要从水中吸热，使水温继续降低。但因为水温低于气温后，水又会从周围空气吸收热量，使水温不会降得过低。
9当水烧开后，在壶盖或壶嘴上方一定高度下能看到“白气”，吸烟者什么紧靠壶盖或壶嘴的寺方却看不到？
这是由于紧靠壶盖或壶嘴地方温度较高，水蒸气不能液化，而离壶盖或壶嘴较远的地方温度较低，水蒸气发生液化，形成细小的“水珠”，即出现“白气”。
10夏天，在地面上洒些水，有时会觉得更闷，这是什么缘故？
传热学 篇12
在热能动力、机械制造、航空航天、化工、材料加工、冶金、电子与电气、建筑工程等生产技术领域中存在大量的传热问题。传热学是研究温差驱动下热量传递规律的一门科学, 主要内容包括:导热基本定律, 稳态导热, 非稳态导热, 导热问题数值解法, 单相对流换热理论, 对流换热的实验关联式, 沸腾与凝结换热, 热辐射基本定律, 物体辐射特性, 表面辐射换热, 火焰辐射换热, 传热过程及换热器, 传质学等[1]。
通过本门课程的学习, 能够使学生对热量传递这一普遍存在的现象有深入理性的认识, 掌握传热学的基本理论、基本定律及基本计算, 并初步具有解决实际传热问题的能力, 为以后解决课程学习或工作中涉及的热问题, 打下坚实的理论基础。传热学是热能动力、机械制造、航空航天、材料加工、电子电气、建筑工程等相关专业的一门技术基础课[2]。中国石油大学 (华东) 储运与建筑工程学院的《传热学》素有重视教学、优质育人的光荣传统, 注重教学与科研的结合, 并及时将科研成果反映到教学中。教研组凝聚教学力量, 坚持可持续发展的建设观, 分层次, 有目标, 有步骤地开展教学基础条件建设及教学改革研究, 确立了“以培养高素质创新型人才为目标, 以山东省精品课程建设为主线, 以教学基础条件建设及教学改革研究为基础, 以多层次教学模式的相互促进为特色”的教学改革方针。将研究生层次的高等传热学教学、优秀本科生的创新研修课教学与本科生传热学教学结合起来;将最新科研成果融入教学内容之中, 形成科研与教学的有效互动。为了配合和促进学生的主动学习, 特别是促进学生结合专业进行学习, 近年来我们编写了系列配套教材, 并指定了大量与专业结合的参考教材, 还编写了适用于不同层次学生的实验教材和讲义, 能够按照大纲开出所有实验[3]。我们开发建设了传热学网站, 教学资料全部上网, 网站还具有在线答疑、网上实验预约等功能。通过多年的教学实践和探索, 课程组在课程体系、教学方法与手段等方面形成了自己的特色, 即: (1) 建立了内容丰富、层次分明的课程体系; (2) 强化课堂讲授、注重教学方法和手段的多样性; (3) 紧密结合专业, 注重学生工程概念和意识的培养。虽然存在着专业多、专业需求差异大、教师人数少、教学任务繁重等诸多困难, 但经过教研室几代人的共同努力, 1997年本课程在学校组织的第三次优质课程评估中被确定为校级优质课, 于2001年和2004年的第四、五次校优质课评估中被再次确定为校优质课。2006年列入山东省精品课程建设。
二、课程建设总结
1. 注重师资队伍建设。
教学组又是科研组, 成员们经常在一起对教学中遇到的疑点难点、授课方式及科研方向等进行讨论, 相互学习提高。我们注重教学与科研的结合, 并及时将科研成果反映到教学中。教研组主讲教师均具有博士学位。优秀的教师团队成为培养高素质创新型人才的人员基础。
2. 选用优秀教材与教材建设。
本课程历史悠久, 至今已有五十多年的历史。无论是北京石油学院建校初期开设的《热工学》, 还是后来的《热工基础》, 以及目前的《传热学》, 开课对象均为我校的石油骨干专业, 作为这些专业的技术基础课, 它在石油类专业的人才培养体系中具有非常重要的地位和作用。1986年以来, 随着我校热能与动力工程、建筑环境与设备工程等专业的招生, 它自然地又成为这些专业的主干技术基础课。目前我校有十个专业、每年近40个班约1100名本科生学习本课程。教学组针对不同专业的本科生, 选用不同版本的国内外优秀教材, 有区别地制定教学计划与教学模块。同时撰写了四本参考教材, 既可作为创新研修课及研究生教材也可作为本科生学习的课外参考书。我们完成了《传热学》教学网站建设 (http://121.251.254.2:8000/) 。丰富的教学资源成为培养高素质创新型人才的有利工具。
3. 探索适应创新型人才培养的多层次教学模式。
将传热学教学分为本科生的传热学、优秀本科生创新研修课和研究生阶段的高等传热学三个不同层次。对于本科生传热学教学, 采取启发性教学, 注重基本知识传授与创新思维能力培养。针对学有余力的优秀本科生, 开设创新研修课, 开拓学生的视野。而研究生层次传热学知识的详细揣摩, 又丰富了本科生传热学的教学内容。适宜的、多层次的教学方法成为培养高素质创新型人才的有力手段。
4. 提高学生科研实践能力。
在学校大学生自主创新基金的支持下, 引导优秀的本科生积极参与到与本专业相关的创新型实验与设计中去。组织引导学生申请创新实验立项, 利用教师的科研实验台作为创新研修课的实验平台, 使学生尽早接触科研课题。多方位的实践教学手段为培养高素质创新型人才的“动手”能力提供了广阔的空间。学校的优秀本科生在全国节能减排大赛、全国挑战杯大赛等竞赛中屡创佳绩。
三、课程建设特色
教学与科研相结合, 以高水平的科研工作促进教师自身素质的提高与成长, 将教师在科学研究方面的深厚底蕴, 变为教学内容更新与优化的丰富源泉, 带动影响教学质量的课程要素建设, 建设适应研究型教学的高水平多、层次课程体系, 完成高素质创新型人才培养所需的高水平教学工作。注重基本知识传授与创新思维能力培养两层次目标的的有机结合, 课堂教学过程中, 将科研内容深入浅出地引入, 针对学有余力的优秀本科生, 开设创新研修课, 实施精英教育, 培养学生的科技创新能力。研究生层次的高等传热学教学、优秀本科生的创新研修课教学与本科生传热学教学相互促进, 培养具有扎实传热基础知识的优秀学生。成立热能与动力工程系实验教学中心, 建立依托动力工程及工程热物理一级学科知识体系的一体化管理, 多层次开课的实验教学体系。组织引导学生申请创新实验立项, 参加老师的科研项目, 利用科研实验台进行本科生创新研修课实验等。
四、《传热学》课程网络教学平台建设步骤
结合课程自身教学建设的推进速度, 从资源共享与立体化教学相融合的角度出发, 制定精品课程网络资源建设的总体规划, 分阶段安排任务并实施。
1. 完善、修订、更新基本的教学文件建设, 如教学大纲、实验大纲、课件、考试大纲等。
2. 选择高质量的课外教材和参考书。
结合现有的教材, 引进国内、国际上经典的教辅材料, 拓宽学生的知识面, 完成相应的辅助教学资源的建设。在网上开展新技术、新知识专题讲座。
3. 探讨建设在线实验室。
在现有的常规实验室的基础上探讨增建网络实验室, 结合教学内容, 为补充常规实验测量技术不容易实现的实验, 建设若干个网络数值试验平台, 进一步培养学生动脑、动手的能力, 提高学生的学习兴趣和科技创新能力。
4. 加强基于网络的教学资源建设。
利用网络优势, 构建基于网络的学习平台, 在资源的共享性, 学习的自主性和师生的交互性方面建出特色。
五、《传热学》课程网络拓展资源建设目标
依托现有的网络平台, 建设成一个既可供学生课外学习, 又可供教师在课堂教学中辅助教学的网络课程, 包括建设以本课程各知识点为单元的开放式网络课件库;建设若干既能为开展案例课程教学提供必需的教学资源, 同时也为网络课程建设提供丰富的优秀教学素材的案例库;建设一个既能满足网上测试需要, 又能够用于校内教学诊断的试题库, 最终建设成一个立体化多模式教学平台。
1. 完善平台自有的教学管理功能, 为课程的教学管理提供方便。
比如, 用户可以分级为学生、教师、管理员、访客等, 给各级用户赋予不同的权限。
2. 增加网络教学平台的辅助教学功能, 教师可以通过
网络及时发布与更新教学资源信息, 进行发布作业、批改作业、测试等教学活动;通过答疑信箱、师生园地 (BBS) 等互动交流空间, 课程老师定期与学生进行在线交流, 为学生答疑解惑, 使得精品课程真正用于教学, 克服课程建设与教学应用脱节、与人才培养目标脱节的弊端, 使精品课程收到更加显著的教学效果。
3. 增设网络教学平台的备课功能, 教师可以随时自主修改、调整与更新课程内容, 控制课程内容的发布;
建设课程相关的案例库、专题讲座库、素材资源库、试题库系统、作业系统。
4. 改善课程教学网站的可扩展性, 使得所规划与设计
的网站能更加灵活地适应因课程建设发展所带来的资源扩充需求。通过网络教学平台, 教师、技术人员、管理人员、学生用户可以协同工作, 发挥各方面的能动性和参与机制。
参考文献
[1]杨世铭, 陶文铨.传热学[M].北京:高等教育出版社, 2006.
[2]傅秦生.热工基础与应用[M].北京:机械出版社, 2007.