传热学课程的研究型教学

摘要：研究型教学法是一种训练学生研究能力和提升教师研究水平的综合性教学方法。以传热学课程为例，从对教师和学生这两个教与学的行为主体的要求出发，阐明了要有效实施这种教学方法，需要从教学原则、教学观念、教学模式、课后作业、对学生的评价、学生的研究性学习等方面进行改进。

关键词：传热学；研究型教学；研究能力

所谓研究性教学，就是将课内讲授与课外实践、教师引导与学生自学、教材与阅读有机结合并达到完整、和谐、统一的教学。研究性教学既能发挥教师的主导作用，又能发挥学生的主体作用；既能培养学生的学习兴趣，激发学生思维，又能培养学生分析解决问题的能力；既能使学生掌握系统扎实的基础知识，又能培养学生的实际操作能力，克服了接受性教学的缺陷[1]。所谓研究，并不是要脱离教师指导、脱离课堂教学、脱离教材，而是教师根据教学内容和学生的认识水平，激发学生主动参与教学过程，启发学生积极思考，引导学生运用所学的知识去积极探索新知识，培养学生创造性地分析解决问题的能力。研究型教学是一个理念，或者说是教学的一种互动形式。这种互动，不局限于课堂内，可以延伸到课堂外，是课堂内外的互动。这种理念拓展了教学方法手段的外延，从更高层次或角度深化了教学改革的思路。研究型教学使传授知识与能力培养并行。

传热学课程是能源与动力类专业本科生的一门重要的专业基础课[2-3]。学生通过本门课程的学习，能分析解决与热量传递相关的问题，为后续专业课程的学习奠定坚实的基础。传热学是一门应用型专业基础课，它的显著特征是：理论与实践的紧密结合。传热学在生产技术领域中的应用十分广泛。如：热能动力学、环境技术、材料学、微电子技术、航空航天技术存在着大量的传热学问题，而且起关键性作用。传热学的发展和生产技术的进步具有相互依赖和相互促进的作用。传热学在生产技术发展中已成为一门理论体系初具完善、内容不断充实、充满活力的主要基础科学。高参数大容量发电机组的发展，原子、太阳、地热能的利用，航天技术、微电子技术、生物工程的发展，推动传热学的发展，而传热学的发展又促进生产技术的进步发展。同时，随着生产技术及新兴科学技术的发展，又向传热学提出了新的挑战和新的研究课题。因此，传热学课程教学内容的组织和表达方面从以往单纯地为后续专业课学习服务转变到重点培养学生综合素质和能力方面，这是传热学课程理论联系实际的核心。从实际工程问题中、科学研究中提炼出综合分析题，对培养学生解决分析综合问题的能力能起到积极的作用。在教学过程中重视学生在学习过程中的主体地位，启迪学生学习的积极性，在时间上给学生留有一定的思维空间，从而进一步培养创新的思维能力。对综合性、应用性强的传热问题进行详细的分析讨论，同时介绍传热学的发展动态和前景，从而给学生开辟广阔且纵深的思考空间。因此，改传统的传热学教学方式为研究型教学已势在必行。

一、研究型教学对教师的要求

研究型教学不是教学研究，更不是科学研究，但是作为教师不能只教学，要积极开展科学研究和教学研究工作，只有积极投入于这些工作当中，才能不断提高自身的素质和研究工作的能力，积累更多的教学素材，把研究成果应用到教学工作中，使教学内容更丰富多彩，使研究型教学更加生动、具体，从而激发学生的求知欲望。下面具体从四个方面来说明对教师的要求。1.教学原则。（1）教师首先要按照学生的实际情况进行教学。传热学课程理论性强，涉及到的数学知识和数学公式比较多，而学生对数学知识的掌握和应用能力参差不齐。以对流换热过程的数学描写为例，教师讲授时把用到的数学知识点提出来，基础差的学生可以课后查阅数学课本，没有必要在数学细节上浪费时间。讲授时重点提出各方程得出所依据的物理定律，如能量方程的得出首先依据能量守恒定律，以此为线索，把研究对象的能量得失一一分析出来，然后加以整理就很清楚地得出能量方程。通过这样的讲述，学生明确了方程中各项的物理意义，并且可以做到举一反三。课后教师可以结合自己的科研工作，给学生布置一个任务，比如让学生建立不可压缩流体在封闭空腔内热毛细对流的数学描写。学生既可以巩固所学的知识，同时也通过查阅资料，了解了热毛细对流的本质及其工程问题，开拓了学生视野。（2）为学生主动发展而教学。传热学课程的教学可以为学生提供很多的思考空间，从而提升学生的创新能力。课程主要有四大模块：导热、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器。每一模块讲述结束后，都需要把基本理论和影响因素进行归纳总结，然后提出问题，让学生广泛查阅资料，开动脑筋，回答强化或削弱热量传递的措施，甚至提出一些创新性设备让学生去构思，如暖手炉、保温杯、新型换热器等。（3）在交流和沟通中教学。大学教育不同于中小学教育，教师与学生面对面交流的时间少，为此，我们设置了一个课程网站，在网站中专门开辟了讨论空间，学生有问题可以通过该网站与教师交流，也可以同学之间相互交流。从而提升学生的学习兴趣，通过交流，让学生广开思路，提高其创新能力的目的。（4）把学生的经验作为资源。每学期上传热学课，我们都要定期开师生座谈会，让学生谈谈学习体会、学习过程中有什么困难、需要教师在教学过程中做哪些改进等。教师根据学生谈论的话题或问题进行相应改进。每年课程结束后，大部分学生都会由衷地说：传热学课虽然难，但是我们学得很好。

2.教学观念。传统的教学方式是以教师选定的某本书为教材，整个教学过程围绕这本教材展开，教师以讲述这本教材的主要内容为教学任务。这种教学观念，无疑很大程度上制约了学生主动学习的意识。研究型教学除了讲述教材的基本知识外，更重要的是把教材素材化、综合化，形成主题性学习氛围。传热学教材很多，教师可以根据学校各学科的特点，选定一本作为主要的教材，然后再推荐其他有价值的中英文教材作为主要的参考书。众多传热学教材中都有很多专题性的内容，我们在授课过程中，可以将这些专题适当地加以利用，让学生分组查阅资料，小组讨论，然后形成小论文，教师根据小论文的质量核定成绩作为平时成绩。

3.教学模式。传热学是专业基础课，有教学大纲所规定的学习内容。它的研究性教学不同于专业课，教师必须在基本理论讲述清楚的前提下提供研究性学习的空间。因此，我们的教学模式主要由两部分构成：（1）模块化教学研究。以核心教学内容组成专业模块，以基础知识、基本技能组成基础模块。本课程包括三种基本热量传递形式的基本理论和基本知识，以及热量复合传递的热工分析和计算。质量守衡、动量守衡与能量守衡这三大守衡定律贯穿整个课程。《传热学》的各模块单元内容既相对独立，自成体系，又相互联系。学生在完成某一块内容的学习后，可以形成解决分析某一类传热问题的能力。因此，按照教材内容的完整性和独立性原则，可划分出在内容上相互独立的知识模块，再根据不同需求组成不同的知识链，满足不同学时、不同专业层次的需要。（2）问题引导式和案例式教学研究。创设情境，提出若干与传热问题相关的问题。情境的创设需要结合科研与现代科技发展趋势进行收集与整合。

4.课后作业。研究型教学法以提升学生和教师的研究能力为导向布置作业。整个学期除了布置课后有代表性的作业外，还可以布置一个作业——撰写一篇综述性的研究论文。论文题目在学期初由学生根据兴趣选择，即从“传热学”所规定的4个单元的题目中选择一个。要求参阅用英文与中文发表的有影响力和具有标志意义的成果；需要介绍数据资料的来源和收集过程，以及归纳后的资料，对资料中获得的可以借鉴的地方和不足之处进行交流，展开学术对话。

5.对学生的评价。对学生的成绩评定可以采用期末考试与研究论文相结合的办法，期末考试成绩是基本线，如果没有过基本线，教师就不考虑研究论文。对研究论文的评定严格按照学术研究的路径和标准进行。

史密斯、凡·多文曾经指出，尽管主动的、实践导向的方法有很雄厚的教育学理论基础，但是直到目前它仍然没有很好地改变大学教师传统的教学方法[4]。我们可以预计，尽管研究型教学实施的结果可以提升教师和学生的研究能力，但是全方位地被大学教师所接受并采纳还需要一段较长时间。

二、研究型教学对学生的要求

学生的发展是课程实施的出发点和归宿。课程实施应当着眼于学生全面素质的提高，为学生健全人格的形成以及能力、知识诸方面的学习与发展创造条件。研究性学习教学要特别重视对学生综合能力的培养，它除了对教师提出更高的要求之外，要求学生在学习过程培养和具备以下能力：（1）要有敏锐的观察与思考能力；（2）要有搜集与积累资料的能力；（3）要有综合运用各科知识解决实际问题的能力；（4）要有一定的人际交往能力和合作精神。而这几种能力的具备，正是高等教育的目标所在。因此，研究性学习教学中，学生从各种活动中获得的不仅仅是知识，更是一种学习品质、能力，从而为他们的终身学习、长远发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]刘秀伦，等.实施研究型教学，促进创新人才培养[J].教育探索，2007，（3）：22-23.

[2]杨世铭，陶文铨.传热学[M].北京：高等教育出版社，2006：1-8.

[3]赵镇南.传热学[M].北京：高等教育出版社，2002：4-10.

[4]Smith，L.W.andVanDoren，D.C.，Thereality-basedlearning method：a simple method for keeping teaching activities relevant and effective[J].Journal of Marketing Education，2004，Vol.26No.1：66-75.

作者简介：杨启容（1970-），女，青岛大学教授，长期从事传热学和高等工程热力学的教学，博士，研究方向为能源开发与利用。

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