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摘要：本文介绍了热质交换原理与设备课程课堂教学和实验教学改革的思路及具体做法，阐述了在培养创新型高等专业人才的过程中，课堂教学与实践相结合的重要性，着重提出了综合性实验教学在学生创新能力培养中的重要地位。
关键词：热质交换原理与设备；课堂教学；实验教学
作者简介：王雨（1983-），女，安徽亳州人，河南科技大学规划与建筑工程学院，助教，主要研究方向：制冷与低温工程、传热传质强化；
周西文（1980-），男，安徽安庆人，河南科技大学规划与建筑工程学院，讲师，工学硕士，主要研究方向：建筑节能。（河南 洛阳 471003）
1998年教育部本着“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的原则对高校专业设置中部分专业进行了调整，把原来的“供热通风与空调工程”专业和“燃气工程”专业合并为“建筑环境与设备工程”专业。为适应新的专业规划，该专业新增了三门专业基础和专业理论课，“热质交换原理与设备”是其中之一。热质交换原理与设备是将原专业中的传热学、流体力学、工程热力学、供暖工程、空气调节、空调用制冷技术、锅炉及锅炉房设备等课程中牵涉到流体热质交换原理及相应设备的内容抽出，经过综合、整理并进一步充实、加工而形成的课程。
该课程是一门专业理论课，主要包括原理和设备两大部分内容，起着连接专业基础课和专业课的桥梁作用，[1]但其涉及面较广、理论性强、难度较大，容易使学生感到理论知识较枯燥、连贯性不强，从而影响了教学效果。
授课教师必须在深入掌握课程内容的基础上，积极研究教学方法，不断改进授课方式。
笔者根据教授热质交换原理与设备课程的实践与体会，采用了课堂教学与课外实践相结合的教学方式，一方面结合本门课程的特点，在授课方式上进行了改进；另一方面，更加强调实践环节尤其是实验在课程学习中的重要性，将所开设实验内容设计成综合性实验，通过课外实践巩固课堂所授知识并激发学生学习的主观能动性。
一、“热质交换原理与设备”课程课堂教学改革
1.合理组织教学内容
“热质交换原理与设备”课程内容主要分为原理和设备两部分，原理部分包括基本传输理论和专业中热质交换的基本理论两部分内容。
基本传输理论是学好该门课程的基础，要求学生对于传质的基本概念和基本定律要熟练掌握。但此部分内容复杂，公式推导较多，也是课程的难点。
笔者在讲授时首先对流体力学、传热学中动量传递、热量传递的相关概念和基本定律进行了回顾，使学生很容易将三种传递现象联系起来，带着类比的思路学习质量传递的相关理论，有利于学生对知识点的理解。
对于热质交换基本理论的固液相变原理和应用，笔者认为固液相变原理部分内容对于本科生而言难度偏大且需要参考较多文献，故仅向学生介绍求解相变问题的基本方法和思路，而着重讲授固液相变应用即冰蓄冷空调。鉴于冰蓄冷空调在建筑节能、削峰填谷等方面的发展潜力和工程实践价值，特别对其工程设计进行了系统的介绍。
在讲授空气热质处理途径内容时，若学生对焓湿图相关内容掌握不够扎实，就很难跟上教师的讲课进度，所以需对焓湿图的构成及空气各状态参数进行回顾，再介绍空气热质处理的各种途径和设备。
此外，热质交换设备的热工计算既是重点，也是难点，可选取典型的设备作详细地计算，在每一步骤中贯穿其原则和公式，并提出存在的问题或局限性，引导学生做优化思考。
2.采用多种教学手段
学生在学习“热质交换原理与设备”课程时，大多数专业课还未开始接触，对于课程中所介绍的相关专业设备都不了解。尤其本课程介绍的热质交换设备种类繁多、构造复杂，很难用粉笔在黑板上画清楚，采用多媒体教学后可使学生非常直观地了解各种热质交换设备及其内部构造。[2]
通过多媒体演示的同时，教师还可以利用课余时间带领学生到实验室参观设备实物，使学生对于相关热质交换设备形成更直接的认知，感到能够把所学知识学以致用。
对于课程中一些理论性较强的内容，如扩散传质中相关公式的推导，浓度边界层的引入和传质微分方程的推导等，采用板书方式可以让学生一步步跟着教师思考，从而更好地掌握这些内容。
因此，在授课过程中应依据不同内容的特点采用多种教学手段，把传统授课形式与多媒体教学等现代化教学手段结合起来，课堂教学与课外参观有机地结合起来，既保证了充足的课堂信息量又达到了使学生对于基础知识的深入理解的目的。
3.以启发式教学为主
教师是教学活动中的主导力量，教师不仅仅要教学生知识，还要培养学生独立思考和解决问题的能力。在授课过程中采用“问答”模式的启发式教学方法，不仅可以提高课堂教学的质量，还能培养学生分析问题的能力。
类比法是学习该门课程最直接、最有效的方法，也是贯穿于课程始末的主要研究方法。采用问答的方式带领学生回顾之前所学动量传递和热量传递的知识，启发他们主动发现三种传递现象之间的联系，即可以达到对以前所学知识的融会贯通，又有助于学生自身发散思维的养成，同时也有利于学生对传质理论的理解。
例如在讲授浓度边界层概念时，笔者首先提问学生速度边界层和温度边界层概念，然后让学生总结出浓度边界层的概念和引入意义。在上课过程中，让学生带着问题听课、思考的方式，激发了学生主动学习的积极性，实现了教与学的完美结合。
二、“热质交换原理与设备”课程实验教学改革
现代社会需要的是面向应用层面的具有实践能力和创新精神的专门人才，这也是高等教育教学过程中培养人才的目标。教育家陶行知先生说过：“教育是依据生活、为了生活的‘生活教育’，培养有行动能力、思考能力和创造力的人。”
实验教学是实践性教学的一个重要环节，对于培养学生的创新能力和实践能力有着不可替代的作用。而传统的实验教学以验证型和演示型实验为主，实验目的仅仅是验证或演示已有的结论，虽能加深学生对理论的理解，但对学生思维能力和创新能力的培养欠缺。
笔者所在教研室对一些课程的实验教学模式进行了改革，提出了将验证性实验改为设计性或综合性实验的思路，采取学生参与实验台制作、改造和实验步骤设计的综合性实验教学方式。
笔者在教授“热质交换原理与设备”课程的同时，指导学生完成了表冷器热工性能实验台的搭建和实验步骤的设计，收到了良好的教学效果。表冷器热工性能实验台是在原有空气处理过程实验台的基础上改造完成的，原实验台无冷冻水系统，且缺乏温度测点和部分测试装置，由教师下达实验目的和改造目标，学生分组讨论提出改造方案，并画出流程图，然后集中讨论并确定最终方案。在教师的指导下确定具体的实施步骤，学生利用课余时间完成实验台搭建，改造后的实验台流程如图1所示。在实验台搭建过程中，遇到理论问题学生就主动翻阅课本查阅文献，遇到实践操作问题就积极讨论、集思广益，直至问题被解决。学生能够带着问题主动学习、积极思考，经过讨论找出了自己的差距，激发了他们的学习积极性，同时锻炼了他们实际动手能力和团队协作精神。[3]
完成实验台的搭建后，要求学生完成实验步骤的设计。由于实验课时有限，学生在做实验时往往不能获得充足的数据，无法对实验数据进行系统和深入的分析。可将学生分组，学生依据兴趣选择风量、水流量、水温、空气参数、干湿工况等不同因素之一对表冷器性能的影响进行研究。
选择好实验题目后，每组学生要自己写出实验步骤，待老师确定可行后方可进行实验。
教师要认真组织完成每一个实验环节，在保证安全的前提下，鼓励学生独立完成实验，让学生体会到解决问题并取得成功的喜悦，激发他们对实验的兴趣。完成实验后由各组将所得数据、分析及结论制作成PPT并进行讲解，供本班学生集中学习和讨论。
通过参与实验台的搭建和进行实验步骤的设计，学生参与实验的积极性被极大地调动起来，同时激发了学生对课程的学习兴趣，让学生感到课堂知识不再空洞，可以学以致用。与课堂教学起到了相辅相成的作用，同时充分发挥学生的主观能动性和创新精神，达到了较好的课堂教学效果。
三、结语
笔者结合自己在“热质交换原理与设备课程”教学过程中的具体做法，提出了“热质交换原理与服务”课程课堂教学和实验教学的一些思路，对于该门课程教学方法的研究具有一定的参考价值。
笔者认为应尽可能多地组织学生参与教师的课题及实验台的搭建和改造工作，坚持实验室开放制度，引导和鼓励学生主动走进实验室，进行一定的科学研究，在学生中营造科研氛围，将课堂教学与课外实践结合起来，才能充分调动学生的学习积极性，培养出具有实践能力和创新精神的高等专业人才。
参考文献：
[1]连之伟,张寅平,陈宝明,等.热质交换原理与设备(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]于文艳.热质交换原理与设备课程教学研究[J].高等建筑教育,2008,17(6):80-81.
[3]张旭涛.建筑环境与设备工程专业本科生综合性实验教学实践[J].中国科教创新导刊,2008,(14):170-171.
（责任编辑：沈清）
关键词：热质交换原理与设备；课堂教学；实验教学
作者简介：王雨（1983-），女，安徽亳州人，河南科技大学规划与建筑工程学院，助教，主要研究方向：制冷与低温工程、传热传质强化；
周西文（1980-），男，安徽安庆人，河南科技大学规划与建筑工程学院，讲师，工学硕士，主要研究方向：建筑节能。（河南 洛阳 471003）
1998年教育部本着“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的原则对高校专业设置中部分专业进行了调整，把原来的“供热通风与空调工程”专业和“燃气工程”专业合并为“建筑环境与设备工程”专业。为适应新的专业规划，该专业新增了三门专业基础和专业理论课，“热质交换原理与设备”是其中之一。热质交换原理与设备是将原专业中的传热学、流体力学、工程热力学、供暖工程、空气调节、空调用制冷技术、锅炉及锅炉房设备等课程中牵涉到流体热质交换原理及相应设备的内容抽出，经过综合、整理并进一步充实、加工而形成的课程。
该课程是一门专业理论课，主要包括原理和设备两大部分内容，起着连接专业基础课和专业课的桥梁作用，[1]但其涉及面较广、理论性强、难度较大，容易使学生感到理论知识较枯燥、连贯性不强，从而影响了教学效果。
授课教师必须在深入掌握课程内容的基础上，积极研究教学方法，不断改进授课方式。
笔者根据教授热质交换原理与设备课程的实践与体会，采用了课堂教学与课外实践相结合的教学方式，一方面结合本门课程的特点，在授课方式上进行了改进；另一方面，更加强调实践环节尤其是实验在课程学习中的重要性，将所开设实验内容设计成综合性实验，通过课外实践巩固课堂所授知识并激发学生学习的主观能动性。
一、“热质交换原理与设备”课程课堂教学改革
1.合理组织教学内容
“热质交换原理与设备”课程内容主要分为原理和设备两部分，原理部分包括基本传输理论和专业中热质交换的基本理论两部分内容。
基本传输理论是学好该门课程的基础，要求学生对于传质的基本概念和基本定律要熟练掌握。但此部分内容复杂，公式推导较多，也是课程的难点。
笔者在讲授时首先对流体力学、传热学中动量传递、热量传递的相关概念和基本定律进行了回顾，使学生很容易将三种传递现象联系起来，带着类比的思路学习质量传递的相关理论，有利于学生对知识点的理解。
对于热质交换基本理论的固液相变原理和应用，笔者认为固液相变原理部分内容对于本科生而言难度偏大且需要参考较多文献，故仅向学生介绍求解相变问题的基本方法和思路，而着重讲授固液相变应用即冰蓄冷空调。鉴于冰蓄冷空调在建筑节能、削峰填谷等方面的发展潜力和工程实践价值，特别对其工程设计进行了系统的介绍。
在讲授空气热质处理途径内容时，若学生对焓湿图相关内容掌握不够扎实，就很难跟上教师的讲课进度，所以需对焓湿图的构成及空气各状态参数进行回顾，再介绍空气热质处理的各种途径和设备。
此外，热质交换设备的热工计算既是重点，也是难点，可选取典型的设备作详细地计算，在每一步骤中贯穿其原则和公式，并提出存在的问题或局限性，引导学生做优化思考。
2.采用多种教学手段
学生在学习“热质交换原理与设备”课程时，大多数专业课还未开始接触，对于课程中所介绍的相关专业设备都不了解。尤其本课程介绍的热质交换设备种类繁多、构造复杂，很难用粉笔在黑板上画清楚，采用多媒体教学后可使学生非常直观地了解各种热质交换设备及其内部构造。[2]
通过多媒体演示的同时，教师还可以利用课余时间带领学生到实验室参观设备实物，使学生对于相关热质交换设备形成更直接的认知，感到能够把所学知识学以致用。
对于课程中一些理论性较强的内容，如扩散传质中相关公式的推导，浓度边界层的引入和传质微分方程的推导等，采用板书方式可以让学生一步步跟着教师思考，从而更好地掌握这些内容。
因此，在授课过程中应依据不同内容的特点采用多种教学手段，把传统授课形式与多媒体教学等现代化教学手段结合起来，课堂教学与课外参观有机地结合起来，既保证了充足的课堂信息量又达到了使学生对于基础知识的深入理解的目的。
3.以启发式教学为主
教师是教学活动中的主导力量，教师不仅仅要教学生知识，还要培养学生独立思考和解决问题的能力。在授课过程中采用“问答”模式的启发式教学方法，不仅可以提高课堂教学的质量，还能培养学生分析问题的能力。
类比法是学习该门课程最直接、最有效的方法，也是贯穿于课程始末的主要研究方法。采用问答的方式带领学生回顾之前所学动量传递和热量传递的知识，启发他们主动发现三种传递现象之间的联系，即可以达到对以前所学知识的融会贯通，又有助于学生自身发散思维的养成，同时也有利于学生对传质理论的理解。
例如在讲授浓度边界层概念时，笔者首先提问学生速度边界层和温度边界层概念，然后让学生总结出浓度边界层的概念和引入意义。在上课过程中，让学生带着问题听课、思考的方式，激发了学生主动学习的积极性，实现了教与学的完美结合。
二、“热质交换原理与设备”课程实验教学改革
现代社会需要的是面向应用层面的具有实践能力和创新精神的专门人才，这也是高等教育教学过程中培养人才的目标。教育家陶行知先生说过：“教育是依据生活、为了生活的‘生活教育’，培养有行动能力、思考能力和创造力的人。”
实验教学是实践性教学的一个重要环节，对于培养学生的创新能力和实践能力有着不可替代的作用。而传统的实验教学以验证型和演示型实验为主，实验目的仅仅是验证或演示已有的结论，虽能加深学生对理论的理解，但对学生思维能力和创新能力的培养欠缺。
笔者所在教研室对一些课程的实验教学模式进行了改革，提出了将验证性实验改为设计性或综合性实验的思路，采取学生参与实验台制作、改造和实验步骤设计的综合性实验教学方式。
笔者在教授“热质交换原理与设备”课程的同时，指导学生完成了表冷器热工性能实验台的搭建和实验步骤的设计，收到了良好的教学效果。表冷器热工性能实验台是在原有空气处理过程实验台的基础上改造完成的，原实验台无冷冻水系统，且缺乏温度测点和部分测试装置，由教师下达实验目的和改造目标，学生分组讨论提出改造方案，并画出流程图，然后集中讨论并确定最终方案。在教师的指导下确定具体的实施步骤，学生利用课余时间完成实验台搭建，改造后的实验台流程如图1所示。在实验台搭建过程中，遇到理论问题学生就主动翻阅课本查阅文献，遇到实践操作问题就积极讨论、集思广益，直至问题被解决。学生能够带着问题主动学习、积极思考，经过讨论找出了自己的差距，激发了他们的学习积极性，同时锻炼了他们实际动手能力和团队协作精神。[3]
完成实验台的搭建后，要求学生完成实验步骤的设计。由于实验课时有限，学生在做实验时往往不能获得充足的数据，无法对实验数据进行系统和深入的分析。可将学生分组，学生依据兴趣选择风量、水流量、水温、空气参数、干湿工况等不同因素之一对表冷器性能的影响进行研究。
选择好实验题目后，每组学生要自己写出实验步骤，待老师确定可行后方可进行实验。
教师要认真组织完成每一个实验环节，在保证安全的前提下，鼓励学生独立完成实验，让学生体会到解决问题并取得成功的喜悦，激发他们对实验的兴趣。完成实验后由各组将所得数据、分析及结论制作成PPT并进行讲解，供本班学生集中学习和讨论。
通过参与实验台的搭建和进行实验步骤的设计，学生参与实验的积极性被极大地调动起来，同时激发了学生对课程的学习兴趣，让学生感到课堂知识不再空洞，可以学以致用。与课堂教学起到了相辅相成的作用，同时充分发挥学生的主观能动性和创新精神，达到了较好的课堂教学效果。
三、结语
笔者结合自己在“热质交换原理与设备课程”教学过程中的具体做法，提出了“热质交换原理与服务”课程课堂教学和实验教学的一些思路，对于该门课程教学方法的研究具有一定的参考价值。
笔者认为应尽可能多地组织学生参与教师的课题及实验台的搭建和改造工作，坚持实验室开放制度，引导和鼓励学生主动走进实验室，进行一定的科学研究，在学生中营造科研氛围，将课堂教学与课外实践结合起来，才能充分调动学生的学习积极性，培养出具有实践能力和创新精神的高等专业人才。
参考文献：
[1]连之伟,张寅平,陈宝明,等.热质交换原理与设备(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[2]于文艳.热质交换原理与设备课程教学研究[J].高等建筑教育,2008,17(6):80-81.
[3]张旭涛.建筑环境与设备工程专业本科生综合性实验教学实践[J].中国科教创新导刊,2008,(14):170-171.
（责任编辑：沈清）