“热质交换原理与设备”课程教学效果探究

摘要：“热质交换原理与设备”是建筑环境与设备工程专业的重要专业基础课程之一，具有知识点多并相对独立、内在规律性知识融合力度不够的特点。结合普通高等工科院校学生的实际情况，从提高教师的教学水平和学生的学习效果两个方面，从激发学生学习兴趣、提高该课程的教学效果等方面进行了探讨。

关键词：热质交换原理与设备；教学方法；教学效果

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0147-02

“热质交换原理与设备”是建筑环境与设备工程专业的专业基础课程之一，[1，2]是将“空气调节”、“供热工程”、“制冷技术”、“工业通风”等专业课程中牵涉到流体热质交换原理及相应设备的内容抽出，经过整理、充实而形成的一门课程。整个课程不仅覆盖面广，且各章内容相互比较独立，整体逻辑性较差，这就形成了这门课程如下特点：知识点多并相对独立，内在规律性知识融合力度不够。这样一门课程，对于授课教师的知识面及授课技能与方法是一种挑战，对于学生的学习归纳及演绎能力也有较高的要求。

本文针对“热质交换原理与设备”课程的这些特点，结合普通高等工科院校学生的实际情况，从提高教师的教学水平和学生的学习效果两个方面，对激发学生学习兴趣，提高“热质交换原理与设备”教学效果进行了探讨。

一、提高教师素质

教师是学生知识增长和思想进步的导师，教师的一言一行，都会对学生产生影响。当今社会对当代大学教师应具备的素质提出了更高的要求，除了教师爱岗敬业、良好的师德等传统要求，还要求教师具有新的教学理念和教学方法。作为一名当代大学教师，不仅要具有广博的专业知识，掌握所授学科教学的系统设计，还要深入了解当代大学生的生理、心理和行为特点。特别地，也要研究不同个人的具体情况，采用灵活的教学方式方法，因材施教，实现教学目标。

如今，青年教师占全国高校教师总数比例高达62%。对于广大青年教师而言，研究和掌握教学艺术，逐步形成个人的教学风格，这对于教师自身的成长以及提高教学质量都非常必要。青年教师应当发挥本身与大学生年龄相近的优势，在学生中间树立教师的人格魅力和建立“自己人”效应，学生一旦对教师产生“自己人”感觉，就会逐步对课程产生兴趣。[3]这就要求青年教师了解教学规律并掌握专业教学方法，了解并掌握教育学、心理学的理论和方法，并将这些理论和方法灵活运用到日常教学工作中，不断提高教学质量与教学水平。

二、组织活跃的课堂氛围

大学课程教学主要包括课堂教学、试验教学和实践教学，其中，课堂教学是教学的基本形式，也是试验和实践教学的基础，在大学生的整个学习生活中占有重要的地位。但是，现在的课堂教学仍然普遍存在以教师为中心的思想，整个课堂教学以教师“灌输式”教学为主，教师只管“教”，不管“学”。相较于这种消极的课堂氛围，教师应当努力营造一种积极的教学氛围，笔者认为可以从以下几个方面考虑：一是通过课前的时间积极与学生交流，了解学生的状态和想法，以便在后面的课堂中有效地将课堂内容与学生感兴趣的东西相联系；或者在课堂中穿插学生关心的问题，以便迅速抓住其注意力。二是借鉴欧美课堂教学方法，注意课堂多样化，加强教师与学生之间真正平等的互动。在互动过程中，教师改变传统教学中的“高高在上”的审判者态度，做到从学生出发，以学生为中心，培养学生的自信，鼓励并引导学生展现自己的理解，允许学生犯错，不以标准答案或简单的对错给学生最终结论。比如说，给定一个热量交换要求，让学生选择热量交换设备，调动学生积极发言。在这个过程中，首先，让同学们从第一直觉给出自己的方案；然后，让同学们结合热质交换原理这门课给出较深入的方案；最后，让同学们相互分析所提出的方案的可行性和经济性等。在整个过程中，学生处于一种轻松活泼的氛围中，更有利于理解并应用专业知识，有利于知识的传播和培养学生的主观能动性和创新精神。

三、合理安排教学内容

“热质交换原理与设备”课程主要由两大部分组成，即原理和相应设备。由于本课程是将原专业中的供暖工程、区域供热、工业通风、空气调节、空调用制冷技术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整合而成的一门课程，所以，课程涉及面广，知识点比较零碎，容易给学生造成系统性不强、逻辑性较差的印象，这就要求教师在把握本课程的体系结构方面作出努力。

首先，要讲好绪论中的内容，以便使学生建立起对本门课程的整体的系统印象，[4，5]并且在后面的理论和设备学习中，不断加深学生从整体扩展到具体知识点的理念。

其次，对于理论部分，笔者认为要做到以下两点：第一，虽然课程原理部分公式繁多，内容复杂，但是与先导课程中的“工程热力学”、“传热学”和“流体力学”有很好的衔接性和类比性。如果学生对上述课程掌握不好的话，教师需对工程热力学中焓湿图的构成和空气各状态参数以及流体力学、传热学中动量传递、热量传递的相关概念和基本定律进行回顾，并且在教学过程中不断强化学生自己通过类比的方式理解知识点。第二，提倡基本公式的推导，要求学生掌握重点公式的物理意义及各项参数的物理含义。通过推导公式可以使学生理解基本公式的来龙去脉，进而引导学生对基本公式进行拓展，得到更多的相关公式。另外，通过公式推导也让学生学会一种处理问题的方法，通过这些方法的介绍来说明公式的产生及适用条件，从而加深对其的理解和记忆。在推导过程中，始终强化学生对“取微元体”方法的理解和应用。

最后，对于设备部分，这是热工计算的重点也是难点，可以从以下三步展开教学：第一步，建立学生对设备组成及结构的直观印象；第二步，通过选取典型设备介绍详细计算过程；第三步，通过对所有设备的横向比较和与理论部分的纵向联系，回顾和应用本课程原理部分的知识，解决实际传热传质问题，引导学生做优化思考。

四、与工程实际和科研相结合

我国现在高校毕业生的去向主要是就业和继续深造，对于大三的学生来讲，他们已经基本明确了自己的毕业去向，多数人是进入专业相关行业，解决与专业相关的问题。那么，如果教学内容与将来学生可能从事的工程实际相结合，必然会大大提高学生的兴趣。将书本知识与实际工程应用相联系一直是工科学生的弱项。因此，在“热质交换原理与设备”的教学过程中，教师应通过具有工程背景的案例将教学内容与工程实际紧密联系起来，努力激发学生兴趣。比如，在讲授热质传递的理论时，可以对健身中心的游泳池进行举例，说明游泳池中水的蒸发问题，解决向游泳池补水时间及水量的实际问题。通过该例子，使学生感受到热质传递现象就在自己身边，并且对他们的就业有切实的帮助，树立知识是有用的这样一种概念，从而增强他们对本课程的学习兴趣。

另外，需要注意教学与科研之间的结合，使二者相辅相成，相得益彰。这不仅有利于知识的传播，还对学生未来从事科研以及教师本身的科研活动有帮助。大学生处于一种对新鲜事物的有着强烈好奇的阶段，如果将最新的科研成果、科研动向和具体的科研问题融入到教学中，同样会引起学生极大的兴趣，学生不再认为这些知识是一直存在的、旧的，而是新鲜的、不断更新的。比如，在讲授空气中水分子迁移的问题时，涉及到传质速率问题，可以引导学生向室内甲醛等污染物的挥发和转移进行思考，引入国际该领域的研究前沿和研究热点，深化学生对基本理论的理解、掌握和应用。

五、丰富教学手段

鉴于“热质交换原理与设备”这门课程的特点，丰富的教学手段也是激发学生学好该课程的关键。目前主要的教学手段有板书教学和多媒体教学，笔者认为在本课程中将二者相结合更有利于学生的学习。

板书是一种课堂艺术，是教师口语的书面表达形式，是课堂上教师常用的教学辅助手段。而在时兴多媒体教学的今天，板书在教学中越来越被老师忽略，尤其是当代大学青年教师，一方面没有受到系统的师范教育，在板书方面没有经验；另一方面，大多数青年教师来自高校，多年的科研报告生涯使他们过度依赖多媒体。笔者认为，板书能够发挥对课堂知识的规划性、整体，仍然应该是课堂教学的重要组成部分。

本课程的重要特点是内容相互比较独立，整体逻辑性较差，那么，教师在课堂板书过程中就可以以一个点展开建立知识内在的逻辑顺序，使学生一步步跟着教师的思路建立部分与部分之间，部分与整体之间的关系。这些都可以从板书上清晰地反映出来，学生只要把握了板书，实际上也就把握了教材的整体框架，这对于学生理解和把握教材内容来说都是十分有益的。

比如，对于第二章传热传质原理部分，教师可以通过板书给学生建立从基本概念到基本过程，从基本过程再到基本原理，然后，基本原理部分再分别包括扩散传质中的传质微分方程和斯蒂芬定律以及对流传质中的传质边界层微分方程等。如果这些仅仅在多媒体课件中展示，则很容易给学生造成一闪而过的印象，学生对整体框架不清楚，就会认为学习内容多而乱，从而失去学习兴趣，反之，则能够激发他们的学习兴趣。对于后面几章的教学也是同样的道理。因此可以看出，板书能够大大激发学生的学习兴趣。

多媒体教学作为现代化的教学手段已被高校教师广泛使用，主要是借助多媒体课件来完成教学活动。在“热质交换原理与设备”课程教学中，可以通过多媒体工具建立抽象的原理知识与直观的设备之间的联系，发挥多媒体的图文声像的优势，培养学生浓厚的学习兴趣，提高学生的思维能力。但是，教师应当注意掌握好多媒体使用的“度”，避免将大段的文字、公式、计算过程直接打在屏幕上，讲课时照“屏”宣科，以致教学对象对所学内容难以消化。

多媒体教学与传统板书教学各有优势和不足，应当彼此取长补短，相辅相成，既发挥教师的主导作用，又充分体现学生的认知主体作用。只有两者互为兼容，才能把教学工作做得更好。

六、改进考核方式

传统的课程考核方式一般采用闭卷考试的形式，结合平时成绩，按一定比例最终评定课程成绩。这样的考试内容和形式趋于定向化，只能考查学生对已有专业知识的记忆水平，体现不出学生的应用知识的能力和解决问题的能力，不利于发挥学生的想象力和创造力，因此，必须对现行考核方式进行全面改进。

鉴于“热质交换原理与设备”是一门联系基础课程和专业课程的平台课，考核时应该既注重考查学生对专业知识的掌握，又注重检验学生应用这些知识解决实际工程问题的能力。基于以上考虑，笔者认为将本课程的考核分为以下三个部分比较合理。第一部分为卷面考试，占总成绩的50%。考试内容包括基础知识点和具有工程背景的综合性试题，重点考查学生的基本概念、基本解题能力和推导运算能力，同时考查学生分析实际工程问题，将书本理论知识与实际应用联系起来的能力。第二部分为论文加课堂PPT介绍，占总成绩的30%，这一部分的考核通过给学生提供一些研究课题，要求学生自己收集资料，完成对问题的分析、研究和解决，最终形成研究报告，并以PPT的形式在课堂上做汇报。通过这一过程，以学生感兴趣的方式锻炼学生运用本门课程的能力，激发学生的兴趣。第三部分为课后习题、课堂提问和考勤。通过这些方式将一次考试的“一锤定音”改为多阶段的考核，这样一方面有利于激发学生的学习积极性，也便于教师及时发现教学中的不足并及时加以改进。

七、结语

笔者作为一个青年教师，结合自己在“热质交换原理与设备”中的教学体验，对激发学生学习兴趣，提高“热质交换原理与设备”的教学效果进行了一些思考，对本课程以及教学方法的认识也在不断深化。其他老师的一些教学经验和教学方法也对笔者的教学有所启发和帮助。总之，在教学中应该通过学习和借鉴，不断总结，不断完善，促进教学水平的提高。

参考文献：

[1]连之伟，张寅平，陈宝明，等.热质交换原理与设备[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[2]魏琪，吴玺，戴苏鹏.热质交换原理与设备[M].重庆：重庆大学出版社，2007.

[3]汪敏.21世纪高校教师应具备的素质[J].船海工程，2008，37（4）：199-202.

[4]孔凡红.讲好“热质交换原理与设备”的第一课[J].科技创新导报，2009，（31）.

[5]高月芬，魏兵，谢英柏，等.“热质交换原理与设备”教学内容的修改建议[J].中国电力教育，2005，（S1）.