大学《热学》课程教学

大学《热学》课程教学（精选5篇）

大学《热学》课程教学 第1篇

《热学》是物理学中研究物质热运动及其有关性质和规律的一门分支学科, 是物理学专业本、专科学生必修的专业基础课。《热学》课程在实验基础上, 通过物理学的基本概念、基本原理、基本知识、基本思想和方法的引导, 培养学生进一步学好物理学的兴趣, 提高学生的自学能力、分析和解决问题的能力。其主要内容包括:分子动理学理论的平衡态理论、输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论、热力学第一定律、热力学第二定律与熵、液态与固态、相变等方面的基本概念、基本理论和基本运算技能。通过本课程的学习, 既要帮助学生迅速掌握大学的学习特点和规律, 建立正确的学习方法, 努力养成刻苦踏实、勤于思考的良好学风, 又要为后继课程的学习作好业务、思想和心理上的准备, 还要为学生毕业后从事有关科学研究、应用开发、教学工作等打下良好的基础。在目前《热学》课程的教学中, 课程论文扮演着越来越重要的角色, 探讨课程论文教学的相关研究课题也逐渐开始得到重视。课程论文要求学生在掌握物理学基本概念和基本规律的基础上, 通过调查研究, 适当了解这些基本概念与规律以及它们在生产技术、特别是高技术领域中的应用, 注意培养学生理论联系实际的能力, 培养学生对实际问题特别是当代物理学前沿以及当前高技术领域中物理问题的兴趣, 引导和激励他们解决实际问题的愿望和责任感。教学方法的改进是课程教学改革的重要方面, 在课程论文的实施过程中重视学生能力素质的培养, 把课程建设的目标定位于造就新世纪人才, 使学生终生受益。

二、课程论文的基础

课程论文实际上是对学生提出了更高的要求, 因此, 《热学》课程的教学应当把重点放在打好基础上。如果学生掌握的基础知识雄厚, 基本功扎实, 再加上广泛涉猎与深入钻研, 专业课就能学得好, 理解得深, 在将来从事高新科技领域的创新工作时就上手快, 回旋的余地也比较大。况且, “热学”课程在传授系统物理学知识的同时, 还要培养学生掌握物理学中的思维方法与工作语言。这样, 尽管有些基础物理知识从表面上看似乎并没被直接应用, 但这却会影响到学生的工作方法、思维方式以至世界观, 当他们以后从事科研与教学工作时会在潜意识深处起重要作用。总而言之, 《热学》课程的基础还是基本概念、基本原理、方法, 离开这些基础去谈课程论文就是无源之水、无本之木。

三、课程论文的形式

课程论文的形式灵活, 不仅包括论文、调查报告, 还包含有实验研究、实物制作等多种形式。在教学过程中, 教师可以通过告知、提问等多种提示方式引导同学自行深入研究, 常见的课程论文形式主要有以下几种。一是解题方法的探究, 通过对一个例题或习题的多种方法求解, 使得学生对相关概念、原理、方法掌握得更透彻;二是实验探究, 例如, 当讲解到气体玻一马定律与盖·吕定律知识点时, 可以让学生自行设计相关实验来验证上述定律;三是调研报告, 例如在讲解卡诺循环这一知识点时, 可让学生调研、总结目前市场上热机的工作原理与工作流程等;四是理论模拟与分析, 例如讲到相变这一知识点时, 可以通过理论分析各种相的稳定性。五是合理的估算, 例如气体动理学理论里输运现象中的气体黏度公式, 查普曼和恩斯库格曾用不同的高深理论得到相同结果, 它是个级数, 由前几项可得系数约为0.499, 而如果充分考虑速度住留的简便方法, 很容易就得到此系数等于1/2, 又如通过对小无极分子估算分子间力的有效作用距离与平衡距离的半经验公式, 再如可以用标准大气模型中数以千计的数据, 考虑地面凹凸不平的影响, 可求出精度较高的大气粒子总数, 然后与用均质大气模型、等温大气模型或者地面大气压强所得到的结果进行对比, 从而总结出估算行星大气粒子总数的简便方法;目前“热学”课程中有一些概念和提法在学术界实际并未完全统一, 有的甚至还是有争议的, 例如:任意逆循环的制冷系数的定义, 等热容过程与多方过程的差异, 卡诺循环的概念以及回热式循环与非回热式循环, 等等。遇到这些内容时, 就在课程讲授中把各家的观点都原原本本地告诉学生, 同时也介绍自己的看法, 然后让学生独立进行研究, 自由思考, 自己做出合理的判断。

四、总结

《热学》课程论文的目的是使得学生通过热力学宏观定理与微观模型的学习, 建立把宏观现象与微观模型进行联系的物理思想方法, 掌握对事物的实验———理论———实践的认知规律, 在此基础上, 采用问题探讨与课程讲授、主题讨论与实践相结合的教学方式, 以教学论文为载体, 实现《热学》课程的互动研究型教学, 重视学生能力素质培养, 通过精心设计方案, 全面加强各个环节, 合理运用各种方法手段, 形成视野开阔、理论联系实际的特色风格。用搞科研的态度对待教学, 积极开展教学论文的教学, 从教学有关领域挖掘课题开展科研, 再把科研成果引入教学丰富教学内容, 使教学与科研两者有机地相结合。教师在课程教学中引入了这些从教学有关领域挖掘课题开展科研所取得的成果, 身教言传, 课程里就会充满了研究与探索的特色和风格, 使学生在学习课程的过程中逐渐受到熏陶, 养成勤于思考研究、勇于提出自己独立见解的良好习惯, 并为学生发展其科学研究能力和科学创新能力创造了良好的学术环境, 使得学生发现问题、分析问题、解决问题的能力都能够得到进一步的提升。

摘要：对河海大学应用物理专业开设的《热学》课程论文基础、形式、作用等进行了阐述, 在传授基础知识的基础上, 以教学论文为载体, 可实现《热学》课程的互动研究型教学, 使得学生发现问题、分析问题、解决问题的能力都能够得到进一步的提升。

关键词：热学,课程论文,教学,形式与作用

参考文献

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大学《热学》课程教学 第2篇

（A)导热、对流和辐射；（B）导热、对流换热和辐射；

（C）导热、对流和辐射换热；（D）导热、对流换热和辐射换热。2.按照导热机理，水的三种状态下(C)的导热系数最小。（A）冰；（B）液态水；（C）水蒸汽；（D）不确定。

3.当外径为d2的管道采取保温措施时，应当选用临界热绝缘直径dc（C）的材料。（A）大于d2；（B）dc没有要求；（C）小于d2；（D）不确定。4.通过有内热源的大平壁的导热，其内的温度分布为(D)，热流密度()。（A）直线，常量；（B）曲线，常量；（C）直线，变量；（D）曲线，变量。5.热力管道外用导热系数大和小两层保温材料保温, 下列说法正确的是（A）。

（A）将导热系数小的材料放在内测，则保温效果好；（B）将导热系数大的材料放在内测，则保温效果好；（C）无论保温材料怎么放置，保温效果一样；（D）无法确定。

6.凡平均温度不高于350℃，导热系数不大于(B)W／m·℃的材料称为保温材料。（A）0.2；（B）0.12；（C）0.02；（D）0.18 7.一维常物性稳态导热物体中，温度分布与导热系数无关的条件是（A）。（A）无内热源；（B）内热源为定值；（C）负内热源；（D）正内热源。

8.物性参数为常数的一圆柱导线，通过的电流均匀发热，导线与空气间的表面传热系数恒定，建立导线的导热微分方程采用（C）。

（A）直角坐标下一维有内热源的稳态导热微分方程；（B）直角坐标下一维有内热源的不稳态导热微分热方程；（C）柱坐标下一维有内热源的稳态导热微分热方程；（D）柱坐标下一维有内热源的不稳态导热微分热方程。

9.冬天时节，被子经过白天晾晒，晚上人盖着感觉暖和，是因为（C）。（A）被子中蓄存了热量，晚上释放出来了；（B）被子变厚了；（C）被子的导热系数变小了；（D）被子外表面的对流换热减小了。

1．下列那种情况内燃机汽缸温度场不会随时间发生变化？ D A.内燃机启动过程 B.内燃机停机 C.内燃机变工况运 D.内燃机定速运行

2．冬天用手分别触摸置于同一环境中的木块和铁块，感到铁块很凉，这是什么原因? D A.因为铁块的温度比木块低 B.因为铁块摸上去比木块硬 C.因为铁块的导热系数比木块大 D.因为铁块的导温系数比木块大 3．忽略物体内部导热热阻的分析方法称为(D)。

A.正规状况法 B.数学分析法 C.数值解法 D.集总参数法 4．下列哪个是非稳态导热的表达式？ B A.t=f（x，y，z）B.t=f（y，τ）C.t=f（x，y）D.t=f（z，x）5．下列那个表示非稳态导热过程的无因次时间？B A.Bi B.Fo C.Ｒe D.Ｐr

1.影响强制对流换热的主要因素有、、、。

2.温度边界层越 对流换热系数越大，流体刚流入管道作层流换热，其局部对流换热系数沿管长逐渐。这是由于。

3.减小管内湍流对流传热热阻的方法有、、、。4.反映对流换热强度的准则为。其数学表达式为。二.选择题：

1.流体在管内流动进行对流换热，当进入充分发展段时，沿程表面传热系数hx将（）。A．增大； B.不变； C.减大； D.不确定。

2.一种流体以相同的速度在相同的温度及边界条件下沿管内作受迫紊流换热，两个管子的直径分别是d1和d2，其中d1

A.Nu=f(Re,Pr)； B.Nu=f(Re)； C.Nu=f(Gr,Pr)； D.Nu=f(Gr)5.无限空间自然对流，在常壁温或常热流边界条件下，当流态达到旺盛紊流时，沿程对流换热系数hx将（）。

A.增大； B.不变； C.减小； D.不确定

6.什么条件下，热边界层厚度与流动边界层厚度是相等的（）。A.Pr<1； B.Pr=1； C.Pr>1； D.不确定。

7.无限空间自然对流，在常壁温或常热流边界条件下，当流态达到旺盛紊流时，沿程对流换热系数hx将（）。

（A）增大；（B）不变；（C）减小；（D）不确定。

8.由于蒸汽中存在空气，会使水蒸汽凝结时换热系数()。（A）增大；（B）不变；（C）减小；（D）不确定。

9.什么条件下，热边界层厚度与流动边界层厚度是相等的（）。（A）Pr<1；（B）Pr>1；（C）Pr=1；（D）不确定。

（一、1 液体有无相变 流体的流动状态 换热表面的几何因素 流体的物理性质 2 薄 减小 边界层厚度沿管长逐渐增厚 3 增加流速 使用短管 改变流体物性 增加换热面积 4努赛尔准则 Nu=hl/λ

二、1B 2D 3A 4C 5B 6B 7.B 8.C 9.C）

0.10.20.21.纯净饱和蒸汽膜状凝结的主要热阻是。2.大容器饱和沸腾曲线可分为、、、四个区域，其中 具有温差小，热流大的传热特点。

3.在蒸汽凝结过程中，凝结的传热系数大于 凝结。

二、名词解释

1.黑体 2.辐射力 3.灰体 4.有效辐射 5.定向辐射力 6.重辐射面

1.液膜的导热热阻

2.自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、膜态沸腾 核态沸腾 3.珠状 膜状

1.黑体：吸收比a=1的物体。

2.辐射力：单位时间内物体的单位辐射面积向外界发射的全部波长的辐射能。3.灰体：光谱吸收比与波长无关的理想物体。

4.有效辐射：单位时间内从单位面积离开的总辐射能，包括发射辐射和反射辐射。5.定向辐射力：单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p的单位立体角内所发出的总辐射能。

6.重辐射面：辐射传热系统中表面温度未定而净辐射传热量为0的表面。

一.选择题: 1.面积为A2的空腔2与面积为A1的内包小凸物1之间的角系数X2,1为（）。

（A）1；（B）A1/A2；（C）A2/A1；（D）A1×A2。

2.两表面发射率均为ε的无限大平行平板，若在其间加入两个表面发射率也为ε的遮热板，则传热量减少为原来的（）。

（A）1/5；（B）1/4；（C）1/3；（D）1/2。

3.北方深秋季节的清晨，树叶常常结霜。问树叶结霜的表面是()。（A）上表面；（B）下表面；（C）上、下表面；（D）不确定。4.等边三角形无限长柱孔，任意两表面之间的角系数为（）。（A）1／3；（B）1／4；（C）1／8；（D）1／2。

5.黑体的有效辐射 其本身辐射，而灰体的有效辐射 其本身辐射。（）A.等于 等于 B.等于 大于 C.大于 大于 D.大于 等于 6.下列哪种气体可以看作热辐射透明体?()（A）二氧化碳；（B）空气；（C）水蒸气；（D）二氧化硫。7.黑体的绝对温度之比为2,则其辐射力之比为()（A）2；（B）4；（C）8；（D）16。

8.描述黑体表面的辐射能量按空间方向的分布规律为()（A）普朗克定律；（B）兰贝特定律；（C）斯蒂芬-玻尔兹曼定律；（D）基尔霍夫定律。二。问答题：

为什么一般不能将气体当作灰体处理？

B C A D B B D B 因为气体辐射对波长具有选择性，只有辐射与波长无关的物体才可以称为灰体,所以一般不能将气体当成灰体来处理。

单选第一章

1．下列哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动?(A)导热(B)对流(C)辐射(D)复合传热

2．热流密度q与热流量的关系为（以下式子A为传热面积，λ为导热系数，h为对流传热系数）：

(A)q＝φA(B)q＝φ/A(C)q=λφ(D)q＝hφ

3．如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将：(A)不变(B)提高(C)降低(D)随机改变 4．下列哪一种表达式是错误的?()(A)q＝λΔt/δ(B)q＝hΔt(C)q＝kΔt(D)q＝rtΔt 5．导热系数的单位是：()(A)W/(m2.K)(B)W/m2(C)W/(m·K)(D)m2.K/W 6．在传热过程中，系统传热量与下列哪一个参数成反比?()(A)传热面积(B)流体温差(C)传热系数(D)传热热阻

7.在稳态传热过程中，传热温差一定，如果希望系统传热量增大，则不能采用下述哪种手段?()(A)增大系统热阻(B)增大传热面积(C)增大传热系数(D)增大对流传热系数 8.试判断下述几种传热过程中哪一种的传热系数最小?

(A)从气体到气体传热(B)从气体到水传热(C)从油到水传热(D)从凝结水蒸气到水传热

大学《热学》课程教学 第3篇

关键词：电子封装,传热学,创新思维

电子封装技术是随着集成电路技术、元器件技术以及制造技术发展而形成的一门基础制造技术,是通过电子封装单元的结构设计、工艺设计、电路设计等,实现电子产品的芯片级、器件级以及整机级互联,是一门涉及设计、环境、测试、材料、制造和可靠性等多领域的新兴学科。电子封装专业的培养目标是培养学生掌握电子封装制造领域的基础理论知识及其应用能力,掌握电子制造科学与技术、电子封装、电子组装、电子元件制造、集成电路制造等方面的专业知识和技能。随着电子产品的集成封装密度的急剧飞升,其热耗功率也在急速增加,对电子产品的有效热控制直接关系到电子产品的可靠性,由此可见传热学及其相关课程在电子封装专业的重要性。电子封装专业“传热学”“热设计”“热工测试技术”等理论和实践课程的教学有着与热工类其他专业课程不同的问题,迫切需要摸索和探讨可有效提高教学效果的措施。

一、电子封装专业传热学相关课程存在问题分析

1. 传热学相关课程教学缺乏系统性

目前电子封装技术基本上是以材料科学为基础、以材料加工与微纳制造为手段、以微小化、高密度、集成化为特征,以电子产品制造为研究目标的综合交叉学科。理论教学上突出“电子封装材料”“电子封 装结构设 计与工艺”“电子封装与组装设备” “电子制造系统设计”“电子组装基础”和“电子制造可靠性工程”等课程,而缺乏对传热学相关课程的重视,而“传热学”“热设计”和“热工测试技术” 等传热学相关课程一般作为专业限选课和任选课来设置的,在专业基础课“电子封装材料”的第十章热管理材料及系统教学时会涉及传热学相关知识时很难进行,缺乏系统性; 而在实验实践教学环节要么很少涉及热工测试技术,学生在毕业时都不清楚怎样进行温度传感器的使用和校准,要么实践教学缺乏多元化、综合性,其目标要求不具体、不明确,体现不出实验实践教学自身的完整性。

2. 实验实践课教学方法机械化且缺乏科学的考核标准

现有的一点热工技术实验实践教学中,通常老师都是将详细的实验原理、实验步骤、仪器使用规范、实验测试方法,在实验开始前已经全部告知学生,学生只需要按已定的步骤一步一步去执行,而用不着再去查阅文献、进行思考。这种机械化实验教学模式使得学生产生很强的依赖性,学生不会问为什么,遇到一点小问题学生不会解决,没有学过的东西学生一点不会。导致学生既不会设计实验,也不会在实验中观察现象、总结规律、分析问题。而实验实践教学的主要目的是为学生提供一种条件,启发他们具有创新思维、查资料、掌握新知识,让他们通过自身的动手实践来提高能力,提高素质。在学生的校外实习中,形式过于单一,内容过于单调。学生的校外实习一般是由学工老师组织学生一批批地去联系企业进行走马观花式的参观,或从事类似拧螺钉、去毛刺类的简单实践,使得学生在实习中缺乏深入细致地观察问题和分析问题的机会,实习后对技术问题、整个技术流程、为什么这样实施都还是感到茫然,实习效果非常不好。其次,实验实践教学也缺乏考核标准,科学的实践教学考核标准对引导学生重视实践教学,正确处理理论知识、实践能力和素质的关系有很强的导向作用。但目前,桂林电子科技大学电子封装专业还没有一套能体现实践教学特点、科学反映实践教学水平和学生实践能力与素质的评估指标体系和方法。

二、电子封装专业传热学相关课程教学提高措施

1. 拓宽学生知识基础,将学科前沿热点研究成果引入教学

电子封装专业是一门快速发展的交叉学科,不仅涉及材料、电学、通信、数学、电磁、机械等领域,也离不开传热学。为了培养学生具有广泛的知识面,使他们以后能够适应学科领域的创造性工作或研究,在课程上做到: 一是课程现代化,及时吸收新的研究成果,反映科技发展动态; 二是课程综合化,相关课程结成一个相互渗透的网络系统; 三是课程系统化,注重课程配套、知识结构和层次结构的完整性。积极激发学生对传热学相关课程的兴趣,认识其重要性。在创新思维培养上,提倡学生积极参加名师讲堂、知名学者专家学术报告,高水平的名师在教学中或讲座中,不仅仅是传授知识,重要的是把自己进行研究工作的经验以及发现问题、提出问题和解决问题的观念、意识与方法渗透在教学中,可以较快地把学生带入科学研究的大门。比如,在“传热学”“热设计”课程中和“微电子研究态势专题讲座”给学生引入学科前沿的研究进展和研究成果,调动学生的学习兴趣,增加学生的知识面。

2. 在教学中坚持以培养训练学生的科研能力为主

在“传热学”“强化传热技术”“热工综合实验”“热物理量测技术”等课程教学中,突出培养学生的科研创新能力,提倡讨论式、研究式和启发式的教学方法,启迪学生求异思维,敢于提问,重视培养学生勇于探索的精神,对学生进行创造性思维的训练、让学生直接参与科研实践,与导师共同探求未知世界; 多进行调动学生的学习主动性及创造性思维的训练,培养学生自学能力,学会独立研究问题、解决问题、博采众长,养成发现问题、分析问题、解决问题的良好科研习惯。

3. 借科研和科技竞赛营造有利于创造性人才成长的氛围

教学与科研的水平共同决定了学科的水平,教学和科研工作是相辅相成的。把教学工作与科研和科技竞赛进行有机结合,以科技大赛获奖情况、科研成果来作为实验实践教学的考核标准,调动学生的学习热情、培养学生的学习兴趣,如让学生积极参加每年一次的全国节能减排大赛、“爱立信”杯热创新设计大赛等科技竞赛、申报专利和发表学术论文,可以推动学生对传热学相关课程的学习积极性,提高教学质量。另外,积极引导学生利用课外科技活动、毕业设计、本科生创新计划、开放选修实验等教学活动,让学生参与到竞赛的团队中以及教师的科学研究小组中,积极引导学生尽早参加科研等活动,提高学生学习主动性,培养学生的创新意识,激励学生创新热情,锻炼学生研究和独立创新能力,使学生运用基础理论知识,解决实际应用问题,发挥想象力、创造力,培养学生的合作精神,为培养学生的工程意识和创新能力创造条件。

三、结束语

大学《热学》课程教学 第4篇

关键词：工程热力学,传热学,教学,改革,实践

“工程热力学与传热学”主要针对自然界和工业生产中随处可见的能量传递和转换现象进行理论研究,它所涉及的范围非常广泛,特别是与化工设备、能源动力、空调制冷、交通运输、机械制造、建筑节能等领域更是结合紧密。因此,“工程热力学与传热学”这门课程不仅是热能与动力工程专业的一门经典必修课程,而且也是世界各高校工科类的一门重要的专业基础课。

但随着科学技术和工业生产水平的不断发展,作为一门教学历史悠久的课程,该课程的理论抽象、公式繁多、难于理解的特点不但没有减弱,反而随着课程体系的不断完善,应用领域的不断扩展,教学内容的深度和厚度有了更高的要求[1]。 因此笔者在该课程的教学过程中,对教学重点的选择、内容体系的融会等方面进行了一系列的教学改革与实践。

1 理论教学内容的优化

无论是“工程热力学”还是“传热学”部分,其知识内容涉及面都非常宽泛。热力学主要包括热力学三大定律的表达与应用,理想气体和实际气体性质的研究以及热工设备内部热力过程计算等;传热学主要包括热量传递的三种基本方式,传热基本规律及应用及传热过程分析等。这些内容不仅多而且散,各部分相对独立,连贯性差,图表和经验公式较多[2]。为此,该课程应结合所讲授专业特点,对教学内容进行优化。本文结合大连海洋大学热能与动力工程专业多年的教学特点,对该课程的两大部分教学内容进行了优化。

“工程热力学”是热力学的一个分支,是热力学理论在工程上的应用。该课程主要研究热能和机械能及其它形式能量之间的转换规律。因为热能与其它能量之间的相互转换是通过工质在热力设备中的循环状态变化过程来实现的,所以这些能量形式必须遵循热力学的基本定律,同时工质的热力学性质也与能量转换有一定的关系[3]。由此我们可以看出,“工程热力学”的核心知识点应集中在分析热力设备内部工质热力过程时的热力学基本定律以及工质性质研究上,其它教学内容都应以此为主线展开,如图1所示。

“传热学”主要包括热传导、对流换热、辐射换热以及换热器设计四大部分。三种基本换热方式中都包含基础理论和具体计算类型两部分,例如导热问题的数值解和对流问题的实验解。在实际的教学过程中,导热部分应强调导热微分方程的应用,对流部分要以对流换热系数为主线展开,而辐射部分则要重点讲解网络热阻方法的具体应用。“传热学”课程整体知识体系如图2所示[4]。

2 教学思路和方法的改革

2.1 关注欧美最新教材的发展与变化

我国的现代科学起源于欧美发达国家,欧美国家的高校教材经过不断完善和更新,具有较强的系统性和实用性。很多优秀教材不仅习题丰富多样、讲解清晰、章节安排灵活、插图生动,能反映当前工程实践的最新进展;而且在章节编排顺序、基本内容讲解、解析方法介绍和内容选取等方面,也有很多值得借鉴之处[5]。有选择地吸取其中的营养,取长补短,对于我国高等工科院校的“工程热力学与传热学”教学可产生一定积极的意义。

2.2 坚持工程实用的原则

作为一门核心专业基础课程,“工程热力学与传热学”更应该强调理论联系实际、工程实用的原则。该课程以强烈的工程特色区别于一般理论基础课,只有突出工程实际应用组织教学内容,才能使学生充分了解基本理论的具体应用,并掌握一定的应用方法和手段。例如在讲解理想气体性质问题时,一般的现有教材基本沿袭热力学教材体系,采用从两个实验定律的描述引出克拉贝隆方程式,然后再讨论其能量参数和热量计算的方法。作者在教学实践中多次尝试直接引出基本状态参数P、V、T三者同时变化的克拉贝隆方程式,并把重点放在克拉贝隆方程式的应用范围以及讲解热功转换基本理论中的地位和作用方面,而不必过多地介绍分子运动论的理论,以及波义耳—马略特和盖·吕萨克定律联立求解克拉贝隆方程式的详细过程[6]。

2.3 重视第二课堂的开发

在常规的课堂教学中,教师可以采取加强师生互动、情景式教学、启发提问、多媒体与板书相结合等一系列教学改革手段,但是开发第二课堂,不仅可以拓展学生思维,提高学习积极性和创新意识,而且在很多情况下,是对常规课堂教学的有力补充和提高[7]。在学校相关部门和学院的大力支持下,积极组织学生利用业余时间,结合课堂教学开展科技创新活动。部分教师被聘为本科生科技创新活动的指导教师,很多学生提出的科技创新项目在全国及省市级科技比赛中获奖。

结合课程内容和教师的科研方向,指导学生利用课余时间申请专利或撰写有一定难度和深度的科研小论文,强化学生分析问题、解决问题能力的培养和训练。在开学初期即将课题布置给学生,教师仅做提示,要求学生自己到图书馆或利用网络资源查阅资料,遇到困难时再联系教师提供指导帮助,让学生有充分发挥其才能的余地并给予加分奖励,同时也能对学生进行因材施教。这一作法收效很好,有的学生还申请到了发明专利或实用新型专利。同时通过开展讲座,介绍大量工程热力学和传热学相关科研论文和教师科研成果,甚至包括本科学生的科研小论文,旨在使学生接触学科前沿,对学生进行全方位的科技创新能力的教育。

3 实践环节的不断完善

作者现在所在学校的“工程热力学与传热学”课程开设了四个实验:空气定压比热测定实验;气流横掠管面实验;准稳态导热实验;二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系实验,今后还将逐步开展综合性和设计性的实验项目,以进一步引导学生通过动手参与实践环节,加深对理论知识的理解,提高分析问题、解决问题的综合能力[8]。同时我校在国内较早地开设了“工程热力学与传热学”这一课程设计,安排学生在学习完课程理论知识后,每人按照指导教师给定的一组参数设计换热器。为了培养学生独立分析问题、解决问题的能力,每组参数都是唯一的。学生在仅有参数的基础上,自行选择换热器形式、材料以及内部结构,通过查手册、公式试算等步骤得到相关设计数据,综合考虑制造成本、加工工艺、维护保养等因素,最后完成计算说明书、设计方案及相关设计图纸[8]。

最后,通过建立校企实习基地,为学生提供尽可能多的实习实践机会。让学生通过到企业中亲身体验获取知识,这样不仅是对传统理论课堂教学的一个有力的补充,也为专业的发展和学生就业打下了良好的基础。

4 结 论

“工程热力学与传热学”的课程特点决定了该课程的教学改革必定是一个漫长而不断完善的过程,通过优化教学内容、改进教学思路与手段、提高实验教学效果、完善实践教学条件等等,将知识教育与素质教育结合起来,将课堂教学与课外学习结合起来,不断探索适应该课程特点的教学改革方法,必将使该课程的教学效果达到一个崭新的水平,为我国培养高素质工程人才奠定坚实的基础。

参考文献

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大学《热学》课程教学 第5篇

一、工程认证背景下机械类专业“传热学”教学中存在的主要问题

1.课时设置与课程特点、教学目标的矛盾。我校机械专业的“传热学”课程总学时仅为30学时,其中实验为4个学时,考试为2个学时,真正用于教学的只有24个学时。“传热学”是一门发展中的应用性极强的专业基础课程,首先热传递现象的理论分析又涉及到许多数学理论与方法,经验公式较多,难于理解和记忆;其次“传热学”分成导热、对流和辐射三部分内容,这三部分内容有各自相对独立的定律和解决方法,系统性较差,基本概念和公式繁多,重点分散,在短时间内学生学习有一定的困难[4]。而工程认证要求培养目标多样性,以传热学为例,其支撑的毕业要求指标点为:指标点1,具有解决机械工程问题所需的数学与传热问题及其应用能力;指标点2,能够将数学、传热学基本原理运用于机械工程问题的表述;指标点3,能够对于传热学模型的正确性进行论证并求解。

2.学生基础知识与“传热学”课程特点的矛盾。“传热学”是学习“工程热力学”、“流体力学”等专业基础课后学习的课程。而机械专业的学生却没有这方面的基础训练,上课时一些必备的基础知识的缺乏导致上课难以接受。比如热力学第一定律是推导导热微分方程的理论基础、伯努利方程在对流换热微分方程组的应用等,学生在学习这些方程时,不能深刻理解与工程实际问题之间的必然联系,造成学习动力不足,学习兴趣降低等问题。

3.课堂教学及实验教学与工程能力培养的矛盾。传统“传热学”教学以教师讲解、学生照本操作的模式进行,而工程认证核心理念是以学生为中心和目标。工程认证“传热学”教学方法的改进必须和工程实践环节如实验室操作、企业实践等相结合,其目的是训练学生的工程意识和思维,培养学生理论结合工程实际的能力。同时,使学生能够接触机械行业的生产实际并了解其前沿发展趋势。但现实情况是,我校和有关换热器的企业合作不多,另外我校的实验教学仪器多年来没有进行更新,有部分实验设备相对比较陈旧,实验室仪器设备明显不足。

二、教学改革的措施与方法

1.对照《工程教育认证标准》,全面修订“传热学”培养计划。此认证标准给高校带来的变化就是要以学生为本,不断为工程教育改革而持续改进。工程认证所要求的OBE教育模式,一是要求教师在教育活动之前对学生达到的发展水平有清晰的认识,要用精细的“教学大纲”控制教学开展;二是要选择与教学目标类型一致的教学方法[2]。因此,我校传热学课题组重新修订了培养计划和教学大纲,教学中注重讲解定理基本假设和应用范围;求解习题强调参数的获取及多种计算方法的比较;最后增加了部分与工程实际相关的课后习题。教学改革核心的问题是教学内容的改革。针对毕业后我校机械专业学生具备机械设计制造基础知识与应用能力,从事机械制造领域内的设计制造这一目标,在讲清“传热学”物理概念的基础上,简化或省略与今后工作联系不大的理论和公式的推导过程。如稳态导热中,不详细推导导热微分方程的普适形式,只要求学生能对实际导热问题建立微分方程即可。针对肋片导热问题,重点放在让学生熟练掌握工程上不同形状肋片效率的查法。在非稳态导热中,简化诺谟图的理论推导过程,重点放在如何应用诺谟图来求解内阻不可忽略的非稳态导热问题。在对流换热中,只介绍对流换热微分方程组的建立思路,重点讲述各种实验关联式的具体应用和使用条件。在辐射换热中,增加了火焰辐射的内容,强化了机械专业学生工作后有可能接触的加热炉、锻造炉等加工工艺中涉及的辐射换热问题。

2.优化整合,发挥课题组整体优势。我校能源与动力工程学院工程热物理系成立了传热学课题组,组员7人,以多年教授“传热学”的退休老教师为顾问和指导,由课程负责人具体负责“传热学”的教学组织、课程的建设与管理工作,充分调动所有课题组的教师参与课程建设和教材建设的积极性。明确责任,将“传热学”的教学任务分解并落实到个人。每隔1~2个月的时间,课题组的人员进行教学研讨,交流教学体会。同时向学院建议加大支持力度,提高“传热学”课程在考核、个人定级及津贴等方面的分量,形成良性循环的激励机制。

3.加强实验室建设,培养学生自我提升能力。经过传热学课题组的申请和建议,我校能源与动力工程学院在经费有限的情况下,购置了新的实验设备,修缮了一批传统的实验设备,目前传热学实验室具有足够的实验器材能够给学生提供自主动手的机会,以前平均7~8人一组的实验现在减少到每组2~3人,可以保证每个学生有机会进行实际动手操作,提高了实际动手能力。另外,笔者可以就机械专业学生在今后工作中可能涉及的实际问题进行正确引导。比如测量型砂导热系数问题,在实际的教学过程中,笔者注重引导学生自己去思考,修改并改善圆球法测量型砂导热系数的实验方案。当学生提出其他的实验方案后,及时进行评价和讲评,提高了学生处理工程实际问题的能力。

4.注重引导,拓宽校外实习基地。机械设计及其自动化作为实践能力很强的专业,其实践教学的作用在于引导学生进行正确的专业实践认知。我校能源与动力工程学院与驻镇的有关企业建立了良好的合作关系,如江苏唯益换热器有限公司、镇江天鸿新能源有限公司等。我们定期带学生过去参观和实习,重点了解这些企业的换热器和散热器等产品设计、生产和组装过程,培养学生思考与动手能力。经过我校和企业之间的积极合作,为机械等专业的学生提供实习机会,提高了学生的工程实践能力。

5.充分发挥网络多媒体教学的优势。多媒体教学能够增加课堂教学的信息量,容易激发学生的主动性和积极性。针对机械专业,我校传热学课题组首先收集整理了大量的工程图片和工程录像,将这些资料和课本上的相关内容进行链接,提高了学生的兴趣和多媒体教学的授课质量。其次,我校传热学课题组目前正在建立传热学教学网站,每位老师负责一项内容,进行传热学网上教学视频的录制,充分满足了学生个性化学习的需要。下一步我们将及时更新网上教学资源,建立传热学网上辅导答疑系统,采用课堂教学与网络教学并举的方式,进一步提高传热学的教学质量。

6.构造合理的“传热学”质量考核标准。实践教学的质量是反应学生“工程实践能力水平”的关键,而传统的“传热学”质量考核体系很难真实反映学生的工程实践能力。笔者设置机械专业“传热学”课程的总评成绩=平时考核成绩×10%+实验成绩×10%+期末考试成绩×80%。平时考核主要以课堂表现和作业为主,实验成绩以实验报告和学生具体的动手能力为准,期末考试的题型包括填空题、简答分析题和计算题等,其中考核三种传热方式基础知识型题目占60%,考核针对三种传热方式在工程应用基础问题综合分析与验证的能力题目占40%。提交总评成绩后,针对工程认证的标准,针对每个毕业要求指标点,分项求各指标点对应的平均分,计算“传热学”对各指标点的评价值,从而获得“传热学”课程的达成度评价报告。从近两年的“传热学”教学结果分析来看,基本上达到了工程认证对机械专业学生学习“传热学”的要求和目标。

本文分析了我校机械类专业“传热学”教学的不足和现状,提出了教学改革的措施。笔者认为要实现工程认证对学生的培养要求和目标,必须对“传热学”设置合适的学时,调整教学内容与学生的工程实践能力相匹配,注重培养学生分析问题和解决问题的能力[5],重新选用合适的热工基础教材,科学施教,不断推动机械类专业“传热学”教学的改革和发展。

参考文献

[1]晋浩天.工程教育认证对我们意味着什么?[N].光明日报,2013-11-27.

[2]胡文龙.工程专业认证背景下的高校教师教学发展[J].高等工程教育研究,2015,(1):73-78.

[3]刘爱萍.浅谈传热学课程的教学改革[J].中国电力教育,2002,(4):73-76.

[4]齐晓霓,魏丽霞.机械大类专业“传热学”教学改革探讨[J].中国电力教育,2014,(2):123-124.