第二学位课程“传热学”教学初探

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  现在许多高校都开设了双学位课程,以便一部分优秀学生在完成主学位课程的基础上选修第二学位。传热学、工程热力学和流体力学是动力、化工、能源、航天等有关学科的必修专业基础课,因而是制冷第二学位的必修课。为帮助攻读第二学位的同学学好这一课程, 本文结合教学过程中第二学位课程的特点进行了一些思考与探索。
  
  1.教师要端正认识,全力投入
  由于修读第二学位的学生来自不同系,他们在学习这门课程所必需的知识基础上差异很大,因此要使他们一起学好这门课程,教师应投入更多的精力准备教案,使基础较好的同学学有所获,原基础较薄弱的才能跟上。例如,航海类专业的学生已学过热工基础,其部分内容与传热学有交叉,而学食品的学生觉得传热学几乎完全是新的一门学科。为了使航海类的学生不感到重复,又使食品的学生能学好,要在照顾到教材的连贯性及知识渐进性的原则下对这部分内容作了简化,并补充于一些有针对性的例子,以启发同学思考,使那些已有初步概念的同学觉得内容有深入,而原来没基础的同学也觉得能听懂,各部分学生各得其所,取得较好的教学效果。
  
  2.教学内容必须削枝强干,突出主线
  传热学的主线是热量传递和传递过程中其能量守恒而温度发生变化。通过学习,使同学们树立起在各种不同的实际传热机理或过程中应强调从常见传热方式去分析热能传递的思想。因此,我把较多的学时放在导热、对流换热等章节上,通过大量例子从各个侧面突出不同类型的传热过程中温度变化情况,引导同学得出热量传递温度变化的原因。对于换热器的讲述,也把重点放如何对实际过程进行科学抽象及如何进行传热分析等问题上,以指导学生提高分析问题的能力为目标。当然,在突出主线的同时,对与第二学位专业有关的内容也作适当的延伸,讲课中引入冰箱、空调电器换热部分等内容,为他们今后进一步学习打好基础。
  
  3.增加一些工程数学方面的基础知识
  较多的学生来自食品等专业,他们缺乏工程数学等方面的一些知识,我在讲课中适时加入一些有关基本知识,譬如在非稳态导热前,介绍了关于数学物理方程偏导函数、求解定解方程的基本知识,使没学过这些课程的同学能自如地理解计算公式的推导,为讲解导热问题的数值解法提供了条件。又如对流换热讲述中,补充一些流体力学的内容,使同学对边界层微分方程组及其求解过程能够深刻理解。这样,在学习新知识的同时结合了原来学过的知识,使得本专业的所有课程成为一个有机整体。
  
  4.注意调动同学积极思考,提高课堂教学效率
  由于不可能要求大部分同学花费大量时间在第二学位的课程上,因此充分提高课堂的教学效率是很突出的问题。考虑到这一点,在讲课内容组织上避免平铺直叙,避免只重数学推导,注重从物理意义上讲清问题,从日常生活的现象中分析问题。如用铝制水壶烧开水,炉火很旺,但水壶仍安然无恙,但水一旦烧干,水壶很快就被烧坏;一杯热水与一杯冷水,同时放入冰箱,哪杯表面更容易结冰,等等。这些问题常常激发起同学们思考的欲望,大大提高了课堂效率。通过对教学工作的回顾,可以认为在第二学位课程的教学中,下面几个问题值得教学行政部门及教师重视。
  首先,应适当调整课程安排。以制冷第二学位课程安排为例,传热学和工程热力学是两门“重头课”,同时放在一个学期内,对选修制冷第二学位的同学负担太重。在上述提及的调查中,几乎所有同学都认为这样既不利于学好这两门课程,也有害于同学的健康,也有可能一部分本来愿选修制冷第二学位的同学畏难而止步。建议把这两门课分布在两个学期内,每学期另加一门其他学时较少的专业课,以减轻同学负担。第二,应考虑增设10学时左右的数学物理方程方面知识概论,内容可包括偏导函数、求定解方程等。作为过渡,在讲解对流换热的时候,应当补充相关流体力学边界层方面的知识。第三,组织编写适用教材及增加可视化教学手段。修读第二学位课程的同学,他们的前期课程基础相对较薄弱,许多概念对读第一学位课程的学生来讲是前期课程中知识的自然延伸,而对修读第二学位的同学却常常觉得很突然,不易理解。同时修读第二学位的同学与教师接触的机会也较少,他们更依赖于通过研读教材而掌握该课程。因此,第二学位课程用的教材应有别于第一学位的教材。
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