《传热学》课程建设规划及措施
《传热学》是新能源科学与工程专业的必修课,是研究热量传递规律的一门科学,广泛应用于能源、动力、化工、电工、机械能领域;是现代技术科学的主要技术基础学科之一。
课程目的是通过该门课程的学习,使学生基本掌握典型结构的导热、对流换热,辐射换热的计算方法,热交换器选型和设计方法。
因此,建设好这门课是非常有必要的。
一、课程建设目标
重点课程建设是我院进一步推动教学改革,全面提高教育教学质量的一项重大举措。
为保证我院重点课程建设的顺利开展,结合我院实际,我们要将《传热学》建设成具有一流教师队伍、一流教学容、一流教学方法、一流教学管理等特点的示性课程,体现我院的教学优势和特色,为校级重点课程和精品课程建设奠定基础。
二、课程建设容
1、师资队伍建设通过重点课程的建设,逐步形成一支结构合理、人员稳定、教学水平和科研水平都较高、富有团队合作精神的师资队伍,并按一定比例配备实验教师和辅导教师。
2、教学容和课程体系改革教学容既要反映教学容的基础性、应用性和前沿性,又要实现教学与科研的有效结合;突出基础理论的运用实例,调整学生的知识能力和素质结构,加强人才培养的应用性、针对性、可塑性。
并准确定位《传热学》这门课程在
人才培养过程中的地位和作用,正确处理单门课程建设与系列课程改革的关系。
3、使用先进的教学方法和手段根据课程特点恰当运用现代
教育技术,改革传统的教学思想观念、教学方法、教学手段和教学管理。
进一步充实和完善现有的教学资源,鼓励将上述教学资源上网开放,实现优质教学资源共享。
4、理论教学与实践教学并重高度重视实验教学环节,使实
验开出率能满足教学大纲的要求,提高实验教学的效果。
三、课程建设实施的方法
具体实施方案从以下几方面进行:
1、师资队伍建设本课程由学术造诣较高、教学经验丰富
的教授主讲。
教师队伍中吸纳相当比例的高学历的青年教师,为了尽快提高课程组的整体教学质量和水平,充分发挥其高学历、高素质、充满朝气和活力的优势,通过规教学管理、以科研促教学、鼓励开展教学研究来加强对青年教师的培养。
通过学习和研讨,让青年教师具备坚实的传热学基础;具有专业全局观念,了解专业人才培养模式与规格要求,清楚专业课程体系及各门课程、各实践环节在人才培养方面的作用,掌握所承担的课程与其他课程或教学环节的衔接关系;具有丰富的工程实践经验,理解实践对人才能力的需求;了解学科前沿和发展动态,具有新技术研发能力。
逐步形成一支结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的教师梯队。
2、教学容和课程体系改革教学容与课程体系改革是《传热学》课程建设的重要组成部分。
其实施包括:
首先,整合教学容,调整教学容组织形式,反映课程特点和当前热力学传递的新需求、新技术和发展动态。
对于冶金工程专业来说,本课程主要讲授导热理论基础、稳态导热、非稳态导热、有限差分法、稳态及非稳态问题的数值计算、换热微积分方程的求解与相似理论基础、单相对流传热的实验关联式、相变对流传热、基本概念及热辐射的基本定律、角系数定义及确定,固体间辐射换热计算及传热和换热器等知识。
一方面可以满足当前对金属材料基础与热处理的需要,另一方面,这些容可以让学生了解传热学与冶金工程的关联性。
从而使学生学到的知识是适应社会现实需要的。
其次,优化课程体系。
本课程是整个专业课程体系中的一个环节。
在前有工程热力学、能源系统工程、流体力学等专业基础课程。
在这些课程基础上介绍典型结构的导热、对流换热,辐射换热的计算方法,热交换器选型和设计方法。
后续专业课程有《轻金属冶金》、《冶金传输原理》等,开好本课程,为后续课程奠定了基础。
因此,通过课程建设,整合教学容,处理好本课程与前置、后继课程之间的相互衔接,可以保证整个课程体系的高效性、系统性和完整性,优化课程体系。
从而达到优化学生的知识结构和提高综合素质的作用。
3、使用先进的教学方法和手段
由于本课程涉及到的理论非常多,概念性强、知识点纷杂、容抽象,因此在教学中,不仅需要注意教学容的组织安排,更需要引入新的教学方法和手段,努力做到化纷杂为系统,化抽象为直观。
可采用下列先进的教学方法和手段:
● 1.采用形象生动的多媒体课件授课。
本课程教学容中有大量仪器、部件的照片,数据曲线和形貌照片,这些都是黑板板书所无法表达的。
而对这些图片的展示和讲解,一方面可加强学生对相应知识的理解和掌握;另一方面,丰富了教学容,使授课容直观、形象,活跃课堂气氛。
因此,将实际的稳态及非稳态问题的数值计算、换热微积分方程的求解与相似理论基础、单相对流传热的实验关联式、角系数定义及确定等嵌入PowerPoint中,图文并茂,激发学生的学习兴趣。
● 2.启发式教学。
改变传统专业基础课面面俱到的灌输式教学方法,转向适合学生认知过程的启发式教学方法。
从基本概念到原理运用再到技术分析,层层递进,由教师引导学生一起去思考、分析和讨论问题,让学生在主动思考中掌握新知识,同时锻炼运用知识的能力。
下面以传热学中“导热微分方程”一讲为例进行分析。
该讲包含大量的偏微分有程,容抽象,教师在讲授时将重点放在分析导热微分方程及其各项的物理意义、推导的理论基础、如何简化与应用等方面。
结合本专业典型的墙体导热过程,提出工程应用问题,即“如何计算在温差作用下由分子热运动产生的热
量传递”;引出解决方法,即“物理模型一数学模型一求解”求解数学物理问题的一般方法和应用“能量守恒定律与傅里叶导热定律”的基本原理;阐述导热微分方程推导过程,剖析各项物理意义,例如“为热扩散项,表征的是单位时间从x方向导入与导出微元体的净热量”;导热微分方程的应用,设定不同的墙体导热工程情景与学生讨论方程的简化条件,例如“导热系数是定值、无热源、稳态”等等,启发学生建立导热微分方程的简化形式与高等数学中Poisson方程、Fourier方程、Laplace方程等的联系。
用这样一种启发式教学方法,使学生不仅理解了教材中理论性极强的推导过程,还能够使学生清楚为什么导热微分方程会有非稳态项、扩散项、源项以及什么时候可以省略,同时引导学生利用高等数学中的相关知识求解简单的导热微分方程。
这样,教学过程不只是简单地教材重现,而是教材的导读与深化。
教材
是从抽象的概念和原理入门,再落实到实际应用;而敦学要从
实际问题出发,引出解决问题的方法,逐步掌握正确的概念和原理,进而形成普适性的抽象理念,二者的思路方向是相反的。
3.案例教学。
传热学是一门与工程实践紧密联系的科学,有许多从生产实际中抽象简化出来的案例。
案例教学可以从两个角度进行,一方面以案例为切入点,引出相关的概念、原理、技术等,可使教学容更容易被学生接受,例如在“非稳态导热”一讲中可选择高温铁锭退火的案例;另一方面以根据实际案例分析讲解例题,展示给学生如何利用概念、原理、技术等解决实际问题,
做到“授人以渔”。
例如在“多层平壁导热”一讲中可选择外墙外保温系统传热系数计算及优化为案例。
通过案例教学帮助学生举一反三、触类旁通,在有限的学时达到较好的教学效果。
4.课堂教学以课堂讲授为主,辅以课堂提问、讨论等多种形式。
通过课堂提问的方式,即吸引了学生的注意力,又可反馈其对知识点的理解和掌握的情况。
此外,还可为学生指定需要阅读的扩充文献资料和图书,充分利用广泛的教学资源,扩展学生的视野。
鼓励教师组织学生以课堂讨论的形式,实现师生之间、学生之间的互动,有效地调动学习积极性,激发学生的学习潜能。
另外,鼓励将课程的教学大纲、教案、电子课件、习题、实验指导、参考文献目录等教学资源上网开放,实现优质教学资源共享。
4、理论教学与实践教学并重
本课程的另一个重要教学环节是实验教学。
两个教学环节相互促进,通过实验教学,培养学生在冶金工程中利用实验手段分析问题、解决问题的能力。
教学与实践活动相结合,鼓励自主实践、自主探索。
利用实验室的实验设备、实验场地等优质硬件条件,带动和组织学生参加职业技能培训等多项实践活动。
通过科技实践活动,给更多学生提供自主实践、自主研究、自主探索的机会,有效激发他们的专业兴趣,充分调动他们的学习积极性,培养他们追求卓越的竞争意识和团队合作精神。
以切实提高人才培养质量。
;另一方面,仍然需要调整和改进实验教学的形式和方法,继续修订和完善现有
的实验大纲和指导书,加强现有仪器的功能开发,以进一步提高实验教学的效果。
5、利用科研平台、做好教改课题研究在做好现有科研和教
改项目的基础上,争取更高层次的、新的课题立项。
四、课程建设预期目标
经过重点课程建设,具体教学成果体现如下:
①、修订和完善课程和实验教学大纲、教案、讲稿、实验指导书。
②、进一步充实和完善自制的PowerPoint版多媒体课件、实例
分析及参考文献目录。
③、完成习题集、试卷库建设。
《传热学》是新能源科学与工程专业专业基础课的一枚基
石,是学生解决工程实际问题的知识源泉。
综合考虑学校的具体教学情况和学生的自身条件,积极开展该课程建设和实践改革。
只有在课程建设与教学方法改革的实践中不断摸索、研究和总结,才能使教学体系更科学、结构更合理,不断提高学生的基础知识储备水平,增强学生解决专业实践问题的能力。
这样也体现我院的教学优势和特色,为校级重点课程和精品课程建设奠定基础。
《传热学》课程组
2016年10月。