王 健 于磊鑫

（沈陽城市建設(shè)學(xué)院市政與環(huán)境工程系，遼寧 沈陽 110167）

0 引言

熱質(zhì)交換原理與設(shè)備是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)在工程領(lǐng)域的一門重要課程，重點研究物質(zhì)間動、熱及質(zhì)之間的傳播現(xiàn)象，通過從傳遞規(guī)律的探討中獲得理論知識，以指導(dǎo)其在實際工程中的使用和實踐。本課程特點是涉及范圍廣、理論知識強(qiáng)，公式量多且符號表示雜亂，因此學(xué)生剛開始接觸和學(xué)習(xí)時，極容易感到枯燥乏味，課程學(xué)習(xí)效果較差。教師對課程內(nèi)容進(jìn)行授課時，通常列舉發(fā)生在實際生活中的相關(guān)現(xiàn)象，并針對現(xiàn)象背后的理論知識進(jìn)行剖析、歸納和總結(jié)。但是受傳統(tǒng)教學(xué)手段限制，板書結(jié)合PPT形式無法使學(xué)生對相關(guān)設(shè)計及原理進(jìn)行深入理解，不能夠使學(xué)生實現(xiàn)舉一反三的學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，對于“線上”和“線下”相結(jié)合的混合式教學(xué)模式的提出及應(yīng)用尤為重要。

1 教學(xué)手段現(xiàn)狀及改革思路

1.1 教學(xué)現(xiàn)狀

沈陽城市建設(shè)學(xué)院熱質(zhì)交換原理與設(shè)備的培養(yǎng)方案共設(shè)置四十八學(xué)時課程，其中包括實驗兩學(xué)時，理論學(xué)時四十六學(xué)時。授課對象為我校建環(huán)專業(yè)大三學(xué)生。熱質(zhì)交換原理的教學(xué)內(nèi)容主要包括：傳質(zhì)現(xiàn)象簡述、采用類比手法研究物質(zhì)間動、熱及質(zhì)之間的傳播現(xiàn)象、明確空氣的熱濕處理過程和方法、探討吸附和吸收材料進(jìn)行空氣處理的理論方法；熱質(zhì)交換設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容主要包括幾類主要熱工計算，如間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備、混合式熱質(zhì)交換設(shè)備、復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備等，實驗教學(xué)內(nèi)容為空氣的熱濕處理，主要強(qiáng)化學(xué)生的動手實踐能力的培養(yǎng)。

以往授課以課堂教學(xué)為主，授課教師采用了板書+多媒體的教學(xué)手段，成績考核由出勤、課堂筆記、課后作業(yè)、隨堂測驗、參考閱讀課外書目情況等組成。平時成績占20%、期末試卷考試占70%和實驗成績占10%共同組成。

目前存在的主要問題有：

（1）教學(xué)內(nèi)容連續(xù)性較差。在教授熱質(zhì)交換原理部分過程中，課程中涉及的傳質(zhì)過程，與傳熱學(xué)和流體力學(xué)中的動量、熱量傳輸過程類似，同時還存在著密切聯(lián)系。因此學(xué)生對于傳熱學(xué)和流體力學(xué)的理解程度，直接影響對質(zhì)量傳遞過程機(jī)理的理解。但是受疫情影響，我校18級同學(xué)們的專業(yè)前序課程傳熱學(xué)、流體力學(xué)課程在2020年春季完全是線上授課，使得同學(xué)們對知識的理解存在欠缺。因此，授課教師在2020年秋季的熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程的各種教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)展不連續(xù)，需要領(lǐng)著學(xué)生復(fù)習(xí)一下前續(xù)傳熱學(xué)以及流體力學(xué)課程內(nèi)容，保證教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性，否則，同學(xué)們對于傳熱學(xué)和流體力學(xué)的內(nèi)容不懂，使得對于傳質(zhì)的內(nèi)容也是一頭霧水。

（2）考核方式單一。以往的考核方式從本質(zhì)上看還是應(yīng)試教育，考察的是學(xué)生對教材內(nèi)容的掌握程度，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

1.2 教學(xué)改革思路

綜上所述，為提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)主動性、學(xué)習(xí)自覺性，并就學(xué)生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)，同時有效提升教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生真正具備創(chuàng)新的意識、理論與實踐相結(jié)合的能力，需要從以下幾個方面進(jìn)行改革。

1.2.1 教學(xué)手段的改變

最近兩年，由于疫情原因，及結(jié)合專業(yè)定位和學(xué)生的實際情況，教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變要緊緊圍繞著應(yīng)用型人才培養(yǎng)的方向和目標(biāo)。為了改變傳統(tǒng)教學(xué)過程中灌輸式的教學(xué)方式，要讓課堂活躍起來，各教師同行進(jìn)行了大量的研究與實踐，提出了很多新的教學(xué)手段和教學(xué)方法。針對本課程具有理論基礎(chǔ)和工程應(yīng)用密切結(jié)合的特點，在疫情期間本門課程教學(xué)模式提出了“線上”和“線下”相結(jié)合的教學(xué)，混合式教學(xué)將課堂教學(xué)的核心由課堂知識講述轉(zhuǎn)為學(xué)生自主學(xué)習(xí)，將以教師為教學(xué)的主體轉(zhuǎn)換為學(xué)生。本模式既能展示教師的輔導(dǎo)作用，又能體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性。

1.2.2 教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

本課程所用的教材是連之偉主編第四版的《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》。教材主要分為熱質(zhì)交換原理和熱質(zhì)交換設(shè)備兩部分。第一部分包括傳質(zhì)現(xiàn)象簡述、采用類比手法研究物質(zhì)間動、熱及質(zhì)之間的傳播現(xiàn)象、明確空氣的熱濕處理過程和方法、探討吸附和吸收材料進(jìn)行空氣處理的理論方法；第二部分主要包括幾類主要熱工計算，如間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備、混合式熱質(zhì)交換設(shè)備、復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備等。以第四章空氣的熱濕處理為例，焓濕圖的實踐應(yīng)用與濕空氣物理性質(zhì)與工程熱力學(xué)中內(nèi)容重復(fù)，主要由工程熱力學(xué)課程細(xì)致講述，需要帶領(lǐng)同學(xué)們鞏固復(fù)習(xí)前序課程；熱質(zhì)交換原理與設(shè)備中各類熱交換設(shè)備的熱工計算在本課程會主要講解，為日后學(xué)習(xí)空調(diào)工程課程打下堅實的基礎(chǔ)。本人在授課過程中結(jié)合學(xué)生的實際情況將教材的授課順序進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。首先對傳質(zhì)理論基礎(chǔ)、傳熱傳質(zhì)中分析計算問題的原理部分進(jìn)行講解；其次分開講授空氣熱濕處理過程及應(yīng)用，本部分中空氣與固體表面之間熱濕交換的熱工計算以及間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計算進(jìn)行聯(lián)合講解?？諝馀c水直接接觸時的熱濕交換熱工計算、混合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計算進(jìn)行聯(lián)合講解；最后對吸附和吸收處理空氣的原理與方法進(jìn)行講解。這樣的劃分主要是遵循了理論基礎(chǔ)和工程應(yīng)用的先后連續(xù)性，例如，把發(fā)生在空氣與固體表面之間的熱濕交換當(dāng)作問題講述和分析模型，從中得出的結(jié)論，可以在間壁式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計算中進(jìn)行實際教學(xué)應(yīng)用。同樣熱濕交換發(fā)生在空氣與水直接接觸過程中，如常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中冷卻水系統(tǒng)，就是熱質(zhì)交換設(shè)備冷卻塔熱工計算的實際應(yīng)用。在講述上述熱質(zhì)交換設(shè)備時，為了讓同學(xué)帶著真實的技術(shù)練習(xí)，選取實際工程如沈陽市某辦公樓項目作為教學(xué)內(nèi)容，將該辦公樓內(nèi)各類空調(diào)設(shè)備的選型應(yīng)用進(jìn)行講解，加強(qiáng)同學(xué)們對課程的理解。

1.3 教學(xué)方法改變及建立客觀合理的考核方式

師生間勤交流常溝通，可以知曉學(xué)生對所講內(nèi)容的掌握情況，注意與學(xué)生建立融洽的師生關(guān)系，立足人才培養(yǎng)目標(biāo)，從學(xué)生需求出發(fā)，遵循教育規(guī)律，以輕松和諧為宗旨，使學(xué)生對該門課程產(chǎn)生興趣。針對部分學(xué)生存在學(xué)習(xí)主動性比較差的問題，要注重和他們的交流，培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)的興趣并及時在線上階段完成相應(yīng)的任務(wù)點。在考核方式上，將傳統(tǒng)的平時成績+期末成績進(jìn)行調(diào)整，除了在線下課堂教學(xué)中，將課堂討論環(huán)節(jié)增加進(jìn)來外，在課下，學(xué)生還可利用現(xiàn)代檢索工具搜集資料，課上進(jìn)行匯報，教師根據(jù)匯報情況進(jìn)行打分并計入學(xué)生過程性成績中，并將線上各位同學(xué)成績、學(xué)習(xí)內(nèi)容完成度及測驗完成度進(jìn)行測評，學(xué)生自主學(xué)習(xí)成績占比增大。

2 課程設(shè)計實踐

2.1 線上教學(xué)

通過對我校18級同學(xué)在2020年秋季學(xué)期對該門課程最后的成績來看，學(xué)生的期末成績并不理想，以此，在2021年秋季學(xué)期中對我校19級同學(xué)進(jìn)行了教學(xué)手段及教學(xué)方法的改革。學(xué)生線上教學(xué)分兩部分內(nèi)容，一部分是學(xué)習(xí)通中任務(wù)點、隨堂測驗的完成，另一部分為課后作業(yè)及小結(jié)。此環(huán)節(jié)引入學(xué)習(xí)通上南京工業(yè)大學(xué)教師的教學(xué)示范包。為了保證學(xué)習(xí)通上的預(yù)習(xí)的質(zhì)量，學(xué)習(xí)通中的視頻任務(wù)點設(shè)置了闖關(guān)環(huán)節(jié)，以此監(jiān)督學(xué)生們的學(xué)習(xí)動態(tài)；線上學(xué)習(xí)通內(nèi)容主要包括基本概念及相關(guān)理論基礎(chǔ)知識等。例如，在講述傳質(zhì)的理論基礎(chǔ)內(nèi)容時，課前需要進(jìn)行預(yù)習(xí)內(nèi)容包括質(zhì)量濃度、傳質(zhì)速率、傳質(zhì)通量等概念，并將該內(nèi)容與前序課程化學(xué)進(jìn)行對比論述等；講解斐克定律的時候，課前預(yù)習(xí)內(nèi)容包括流體力學(xué)中牛頓黏性定律、傳熱學(xué)中傅里葉導(dǎo)熱定律等。課后作業(yè)主要以簡答題的形式論述，比如水的蒸發(fā)凝結(jié)的質(zhì)量擴(kuò)散率，更加強(qiáng)調(diào)理論知識在實際問題中的應(yīng)用。在講述空氣的熱濕處理內(nèi)容時，課前預(yù)習(xí)內(nèi)容為處理空氣的設(shè)備的復(fù)習(xí)以及焓濕圖的復(fù)習(xí)，焓濕圖是空氣熱濕處理途徑的表現(xiàn)方式，對于焓濕圖中每個點、每條線都需要熟練掌握。講述三大類熱質(zhì)交換設(shè)備時，課前預(yù)習(xí)內(nèi)容包括空氣與固體表面之間、空氣與水直接接觸時的熱濕交換過程等。此外，為了讓學(xué)生對熱質(zhì)交換設(shè)備所在應(yīng)用系統(tǒng)中的作用有所了解，課后作業(yè)主要以主觀題的形式出現(xiàn)，更加強(qiáng)調(diào)理論知識在解決實際問題中對空調(diào)系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)的應(yīng)用。

2.2 線下教學(xué)

課堂教學(xué)中教師主要是以討論、提問、解答為主，師生之間以互動的方式進(jìn)行教學(xué)。需要教師根據(jù)學(xué)生課前在學(xué)習(xí)通上預(yù)習(xí)的內(nèi)容，設(shè)置必要的隨堂測驗環(huán)節(jié)，進(jìn)而保證課堂環(huán)節(jié)的正常進(jìn)行。本課程在課堂教學(xué)中以學(xué)生常見的物理相態(tài)變化為主，通過物理變化和空氣熱濕處理設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)行工程問題的分析討論，積極的找到使問題簡化的途徑從而讓學(xué)生更好地理解課程的內(nèi)容。

傳統(tǒng)灌輸式授課模式學(xué)生上課缺乏主動思考，教學(xué)效果較差，本次教學(xué)最大的改變是課前積極預(yù)習(xí)并將教師學(xué)習(xí)通里布置的任務(wù)完成的同學(xué)，課堂上學(xué)生的活躍度高了，課堂上學(xué)生精神面貌大為改觀，參與課堂教學(xué)的意識大幅提高，同時通過提前預(yù)習(xí)發(fā)現(xiàn)的問題也會在課上與教師進(jìn)行積極溝通，提高了學(xué)生對聽課率和記筆記率。這些狀態(tài)的改變要求同學(xué)們具有較高的自學(xué)積極性并且必須要有自學(xué)能力，課堂上授課的流暢性取決于課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的效果，反過來，對授課教師的要求也越來越高。

3 課程思政建設(shè)

在2016年全國高校思政工作會議上，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”。作為教師要在課堂中讓學(xué)生提高思想政治方面理論，需要把思想政治教育與課程教學(xué)緊密聯(lián)系在一起。熱質(zhì)交換原理與設(shè)備作為建環(huán)專業(yè)在工程領(lǐng)域中一門實踐性極強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，把授課內(nèi)容與課程思政進(jìn)行有序高效結(jié)合，值得任課教師進(jìn)行好好思考。建環(huán)專業(yè)著重于培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用型人才，主要學(xué)習(xí)工業(yè)與民用建筑的供暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都圍繞能源展開，建筑能耗中空調(diào)的能耗約占總能耗的一半，為了建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，節(jié)約能耗受到國家相關(guān)主管部門的高度重視，成為我國目前改善經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、調(diào)整發(fā)展方式的重要突破口。隨著節(jié)能工作循序漸進(jìn)的推進(jìn)，在建筑的整個生命周期，從規(guī)劃、設(shè)計、建造和最終使用，不僅執(zhí)行建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，還要注重建筑內(nèi)部各空調(diào)系統(tǒng)采用設(shè)備的精確選型，并加強(qiáng)建筑內(nèi)用能設(shè)備的管理，提高暖通設(shè)備的運行效率，并且要積極使用可再生能源，通過本課程的講解，給同學(xué)們建立積極選取利用可再生能源為燃料的高效率設(shè)備，確保在不影響建筑物使用功能和室內(nèi)熱濕環(huán)境的情況下，有效降低建筑能耗。踐行習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)的人與自然和諧共生的理念，實現(xiàn)中國夢第二個百年目標(biāo)，即生態(tài)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。

課程思政才剛剛起步，需要教師找到與本課程的相關(guān)聯(lián)結(jié)合點最為關(guān)鍵。通過改變本課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段等，提高同學(xué)們的綜合素養(yǎng)，滿足對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

4 結(jié)語

針對熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程涉及范圍面廣、理論知識強(qiáng)、內(nèi)容抽象、學(xué)生學(xué)習(xí)理解困難等現(xiàn)狀，本文從課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行全面分析，提出了熱質(zhì)交換原理與設(shè)備課程的教學(xué)改革手段和方法，并在課程教學(xué)中進(jìn)行了有效應(yīng)用。經(jīng)過一個學(xué)期的實踐證明：“線上”+“線下”混合式教學(xué)方式可以有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對學(xué)生的參與和理解能力提升效果顯著。新型教學(xué)模式對培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展，具備分析解決問題能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力的應(yīng)用型人才意義重大。