呂留根 羅義英

摘 要 “熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”是建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)的一門專業(yè)平臺課程。結(jié)合教學體會，論述“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”理論教學中的知識體系樹，并討論增強教學效果的措施。

關(guān)鍵詞 熱質(zhì)交換原理與設(shè)備；建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)；實驗教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）12-0104-03

1 前言

“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”是連接建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)（以下簡稱建環(huán)專業(yè)）基礎(chǔ)理論課和專業(yè)課的一門專業(yè)平臺課程[1]。它以動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞共同作用的三傳理論及分析計算方法為基礎(chǔ)，研究建筑環(huán)境中空氣的熱濕處理、吸附及吸收處理的原理與方法，最終將上述理論與方法應用于建筑環(huán)境營造中的相關(guān)熱質(zhì)交換設(shè)備的設(shè)計計算之中，為建環(huán)專業(yè)學生后續(xù)專業(yè)課的學習打下堅實的理論基礎(chǔ)。

但是，在該門課程教學中，任課教師和學生普遍反映存在下面幾個問題。

1）理論公式復雜，符號表達繁多。傳質(zhì)過程原理本身就相對抽象，其數(shù)學描述又建立在大量偏微分方程組推導之上，學生容易產(chǎn)生畏難情緒。

2）后續(xù)專業(yè)課“冷熱源工程”“空調(diào)工程”等尚未學習，學生對各種熱質(zhì)交換設(shè)備結(jié)構(gòu)和特性認識不足，導致對熱質(zhì)交換原理和分析一知半解。

3）教學方法和考核方式有待改進，但目前教學設(shè)計、考核方式可參考的素材相對較少。

2 “熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”教材及教學研究現(xiàn)狀

我國高校的“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程是在1997年國家學科目錄調(diào)整、建設(shè)部高等教育教學內(nèi)容和課程體系改革的背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來的。在本學科專業(yè)指導委員會的堅強領(lǐng)導與支持下，國內(nèi)第一部教材《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》由連之偉教授主編，中國建筑工業(yè)出版社于2001年出版。該教材經(jīng)過逐步調(diào)整和改進，先后經(jīng)歷2006年第二版和2011年第三版，受到大多數(shù)高校建環(huán)專業(yè)教學使用。

各個高校在講授“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程中，結(jié)合各自情況展開教學改革研究，目前檢索到相關(guān)教學研究論文23篇（詳見圖1）。眾多“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程一線教師結(jié)合自己的教學體驗，從教學體會、教學內(nèi)容修改建議、教學方法改革與實踐、如何上好第一節(jié)課、實驗教學、教學團隊建設(shè)等方面開展研究，為該課程的教學和發(fā)展提供了有益參考[2-6]。

3 “熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”課程體系

《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》教材共有九章，根據(jù)教材各章節(jié)之間的邏輯關(guān)系，結(jié)合自己教學體會，除去第1章緒論之外，其余八章可分為四個模塊畫成“知識體系樹”的形式（如圖2所示），讓學生對本課程的知識體系有個宏觀認識[1]。

第一模塊為熱質(zhì)交換理論與分析計算，建立在流體力學和傳熱學之上，包含傳質(zhì)的理論基礎(chǔ)、傳熱傳質(zhì)問題的分析和計算兩部分內(nèi)容；

第二模塊為兩種情況熱質(zhì)交換處理方法，即空氣的熱濕處理、吸附和吸收處理空氣的原理和方法；

第三模塊為典型熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計算，包含間壁式、混合式和復合式等三種熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計算；

第四模塊為熱質(zhì)交換設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計及性能評價。

在宏觀認識體系樹的指導下，學生對本門課程的知識體系和章節(jié)邏輯結(jié)構(gòu)更加明了。

4 “熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”增強教學效果的措施

“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”作為溝通建環(huán)專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁，是一門應用性極強的專業(yè)基礎(chǔ)課。建環(huán)專業(yè)的蓬勃發(fā)展給該門課程教學帶來新的挑戰(zhàn)，結(jié)合自身體會，思考并總結(jié)一系列增強教學效果的措施[2-6]。

明確教學目標和課程體系，上好第一節(jié)課 目前，大多數(shù)高?！盁豳|(zhì)交換原理與設(shè)備”是在大三上學期開課，很多學生反映，經(jīng)過兩年大學學習，尚不清楚本專業(yè)主要學習方向，畢業(yè)后能從事哪方面的工作，故對本專業(yè)的前景及興趣有所動搖。作為建環(huán)專業(yè)溝通專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁，有必要在該課程中進行必要的專業(yè)宣傳和教育。第一次課的設(shè)計和安排顯得非常重要，可以從暖通專業(yè)最初設(shè)置背景、發(fā)展經(jīng)過及專業(yè)調(diào)整的歷程等方面向?qū)W生介紹，也可穿插一些暖通專業(yè)的趣聞軼事，提升學生的專業(yè)興趣。同時，可以從生活中學生熟悉的房間空調(diào)器、空氣加濕器等方面逐漸引入其中的流體力學、傳熱學方面的知識，進而引入并介紹其中的熱質(zhì)交換現(xiàn)象及相關(guān)知識。再介紹本課程在建環(huán)專業(yè)的設(shè)置目的，介紹圖2所示的課程體系樹，讓學生明白本課程主要講授內(nèi)容，以及對后續(xù)的專業(yè)課學習的支撐作用。

根據(jù)實際合理刪減教學內(nèi)容，優(yōu)化教學組織設(shè)計 《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》自第一版出版以來，不斷進行調(diào)整，已越來越貼合教學的實際需要；但書中公式仍然較多，符號繁雜，大量基于微分方程組的推導對學生學習理解造成一定困難。針對以培養(yǎng)應用型人才為主的普通高校的學生的實際情況，適當刪減部分內(nèi)容，化繁為簡，“講清原理、淡化過程、突出應用”的處理方式是必要的。在課堂教學中，靈活使用多種教學方式，充分利用現(xiàn)代化多媒體教學手段，搜集熱質(zhì)交換設(shè)備的實例圖片及相關(guān)動畫，既能引起學生興趣，又能讓學生了解所學知識的所用之處。

加強實驗和實踐教學，做到學有所用 實驗教學對于鍛煉學生的動手能力和啟發(fā)學生思維起著重要作用。以往的實驗教學以驗證性和演示型實驗為主，主要滿足學生對實驗內(nèi)容的感性認識。結(jié)合本門課程內(nèi)容和特點，布置綜合作業(yè)：校園宿舍空調(diào)的熱質(zhì)交換過程及分析。將學生分為若干組，根據(jù)自身在宿舍空調(diào)使用過程中的體驗和認識，積極在網(wǎng)上查找相關(guān)知識和圖片，并完成作業(yè)PPT。在教師的引導下，各組介紹自己整理分析的結(jié)果，并接受教師和其他學生的提問。這對加強學生對相關(guān)知識的理解和掌握，鍛煉學生的綜合能力，起到很好的作用。

改革考核方式，引導學生查閱專業(yè)資料 本課程可采用多元考核方式，如期末考試側(cè)重基本知識及應用，課堂提問側(cè)重引導學生理解和思考，課后作業(yè)側(cè)重對基本知識和計算方法的掌握，而專題討論側(cè)重資料查閱和綜合分析能力。結(jié)合討論專題（如房間空調(diào)器、冷卻塔等），引導學生查閱一定量的專業(yè)期刊論文及網(wǎng)絡資料，分析整理后以PPT方式在課堂進行講述和討論，既提升了學生的能力，又不會使學生因淹沒在大量抽象而復雜的公式中而感到厭煩，有助于學生理解本門課程的重點知識。多元化考核既能檢驗學生理論知識的理解和掌握，又能不斷提升學生的專業(yè)綜合素養(yǎng)。

5 結(jié)語

“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”是建環(huán)專業(yè)溝通基礎(chǔ)課與專業(yè)課的橋梁，其教學效果直接關(guān)系著后續(xù)專業(yè)課的教學，如何教好這門課程，對每個授課教師都是一種挑戰(zhàn)。結(jié)合自身教學體會，筆者對“熱質(zhì)交換原理與設(shè)備”的理論課程體系、增強教學效果的措施進行論述，對提高教學質(zhì)量和完善課程建設(shè)具有一定的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]連之偉，陳寶明.熱質(zhì)交換原理與設(shè)備[M].3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

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[3]周繼軍，施偉.淺談《熱質(zhì)交換原理和設(shè)備》的教學[J].制冷與空調(diào)：四川，2007，21（4）：127-129.

[4]張杰，劉澤華，寧勇飛，等.熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的第一次課設(shè)計[J].中國教育技術(shù)裝備，2016，5（10）：76-77.

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