摘 要：課程教學(xué)改革在新工科背景下被教育界廣泛關(guān)注。研究基于傳熱學(xué)課程在教學(xué)過(guò)程中存在的針對(duì)性教學(xué)資源欠缺、教學(xué)方式陳舊、教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性和邏輯性不強(qiáng)以及考核形式缺乏科學(xué)性等問(wèn)題，探索建立以“完善教學(xué)資源與條件為核心、改革教學(xué)方式方法為保障、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)、優(yōu)化考核為引導(dǎo)”的“四位一體”教學(xué)模式，以實(shí)現(xiàn)新工科背景下培養(yǎng)學(xué)生復(fù)合型能力的有效路徑。

關(guān)鍵詞：傳熱學(xué) 新工科 教學(xué)

2017年，“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”先后提出促進(jìn)了新工科的建設(shè)與實(shí)踐，開(kāi)啟了中國(guó)特色社會(huì)主義的探索工程教育改革的新模式[1-3]。新工科建設(shè)是我國(guó)高等教育在面對(duì)未來(lái)發(fā)展、科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新形勢(shì)下的積極回應(yīng)，從而培養(yǎng)出社會(huì)需要的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

貴州理工學(xué)院作為地方應(yīng)用型高校，正積極開(kāi)展新工科建設(shè)，基于此，《傳熱學(xué)》課程面臨更高的要求和挑戰(zhàn)。《傳熱學(xué)》是新能源科學(xué)與工程專業(yè)重要的學(xué)科專業(yè)平臺(tái)課程。該課程對(duì)學(xué)生工程知識(shí)、問(wèn)題分析和應(yīng)用能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，是新工科建設(shè)中亟須加強(qiáng)建設(shè)的核心課程。文章結(jié)合新工科建設(shè)和發(fā)展需要，對(duì)傳熱學(xué)課程的教學(xué)資源、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和考核評(píng)價(jià)體系進(jìn)行重構(gòu)，在課程教學(xué)中踐行探索的“四位一體”的教學(xué)模式，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、增強(qiáng)課程教學(xué)效果，助推新工科背景下對(duì)新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才的培養(yǎng)。

1 傳熱學(xué)課程現(xiàn)狀

1.1 針對(duì)性和合適的教學(xué)資源建設(shè)不足

傳熱學(xué)注重工程應(yīng)用，與時(shí)代發(fā)展密切，新工科背景下傳熱技術(shù)在諸多領(lǐng)域都取得了新的發(fā)展，這些變化都要求傳熱學(xué)推出新形勢(shì)發(fā)展的教材[4]。由于貴州理工學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)狀況和課程時(shí)長(zhǎng)原因，難以找出與其情況高度適應(yīng)的教材或輔助教材。同時(shí)，由于該課程建設(shè)過(guò)程中，題庫(kù)、工程案例資源、跨學(xué)科融合教學(xué)資源和虛擬仿真資源及智能輔助工具資源等方面也存在不足，這也使得學(xué)生難以在有限時(shí)間內(nèi)掌握傳熱學(xué)的內(nèi)容。

1.2 當(dāng)前教學(xué)方式存在可優(yōu)化空間

傳熱學(xué)涉及導(dǎo)熱、對(duì)流傳熱和輻射傳熱三種熱量傳遞方式的概念、特點(diǎn)和基本規(guī)律及傳熱過(guò)程與換熱器的熱計(jì)算，其內(nèi)容與工程實(shí)際聯(lián)系密切[5]。這要求掌握這些內(nèi)容需要有扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)、數(shù)值分析、物理、流體力學(xué)和化工等多學(xué)科的知識(shí)[6]，但由于貴州理工學(xué)院學(xué)生基礎(chǔ)課程知識(shí)不牢固，如高等數(shù)學(xué)的泰勒展開(kāi)式、偏微分方程和常微分方程或流體力學(xué)N-S方程等計(jì)算困難的問(wèn)題，教學(xué)中只有通過(guò)占用較大比重的課時(shí)進(jìn)行講解才能降低學(xué)習(xí)的難度。但這樣一來(lái)，有限的教學(xué)時(shí)間就會(huì)十分緊張，這造成知識(shí)應(yīng)用講授時(shí)間的相對(duì)不足，學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用練習(xí)的機(jī)會(huì)也較為有限，導(dǎo)致學(xué)生很難將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題相結(jié)合。

1.3 教學(xué)內(nèi)容難度較大且教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性和邏輯性不強(qiáng)

《傳熱學(xué)》是一門理論概念多、理論深度大、公式繁雜，知識(shí)抽象且難理解的課程[7]。同時(shí)，傳熱學(xué)是高等數(shù)學(xué)、物理、流體力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課后學(xué)習(xí)的課程。但是由于前置課程與相關(guān)聯(lián)課程之間的邏輯聯(lián)系不夠明確，教學(xué)內(nèi)容較為分散或碎片化，導(dǎo)致部分內(nèi)容銜接不當(dāng)。例如傳熱學(xué)中的傅里葉熱傳導(dǎo)方程推導(dǎo)需要結(jié)合偏微分方程和能量守恒定律，雖然學(xué)生在高等數(shù)學(xué)中學(xué)習(xí)了偏微分方程解法，但是未學(xué)習(xí)其在數(shù)學(xué)建模中的物理意義，這使得在學(xué)生學(xué)習(xí)傅里葉定律時(shí)無(wú)法迅速將數(shù)學(xué)內(nèi)容與實(shí)際導(dǎo)熱問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，難以學(xué)以致用。

1.4 考核引導(dǎo)不夠，欠缺科學(xué)性

貴州理工學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)傳熱學(xué)課程設(shè)置40學(xué)時(shí)，較短的課時(shí)學(xué)生較難掌握傳熱學(xué)的基本理論知識(shí)和培養(yǎng)其應(yīng)用分析能力[8]。同時(shí)，大部分學(xué)生為了應(yīng)付考試，并未認(rèn)真學(xué)習(xí)，對(duì)于傳熱學(xué)基本理論原理一知半解，在涉及其應(yīng)用方面很難應(yīng)用起來(lái)[9]。另外，該課程最終成績(jī)由課程大綱中的考核方式?jīng)Q定：期末成績(jī)占60%和平時(shí)成績(jī)占40%。其中，平時(shí)成績(jī)的考核主要包括考勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)。雖然最終成績(jī)構(gòu)成考查了學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)，但是其考核仍強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和理解，缺乏對(duì)學(xué)生應(yīng)用分析能力的考核，學(xué)生的綜合素質(zhì)提高受限[6]。

2 傳熱學(xué)課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐

2.1 教學(xué)條件資源的優(yōu)化與完善

首先，著力建設(shè)多課程融合的知識(shí)圖譜。深入梳理《傳熱學(xué)》與《高等數(shù)學(xué)》《流體力學(xué)》《物理學(xué)》等關(guān)聯(lián)課程之間的知識(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)以及邏輯關(guān)系，構(gòu)建起系統(tǒng)化、邏輯化且相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。這將有助于彌補(bǔ)學(xué)生在前置課程學(xué)習(xí)中的不足，使他們能夠更高效地理解和掌握傳熱學(xué)知識(shí)體系，為后續(xù)的深入學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

其次，精心打造豐富且具針對(duì)性的教學(xué)案例庫(kù)。廣泛收集傳熱學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)與典型工程實(shí)施案例，將抽象的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合。這些案例將涵蓋工業(yè)生產(chǎn)、科研創(chuàng)新以及日常生活中的各類傳熱現(xiàn)象與問(wèn)題，為課堂教學(xué)提供生動(dòng)且極具說(shuō)服力的素材，助力學(xué)生更好地理解傳熱學(xué)原理在不同場(chǎng)景下的應(yīng)用，培養(yǎng)其分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

接著，搭建功能完備的課外輔導(dǎo)平臺(tái)。借助線上AI助教工作臺(tái)以及其他先進(jìn)的AI軟件，整合豐富的相關(guān)資料，構(gòu)建一個(gè)能夠迅速且精準(zhǔn)解答學(xué)生問(wèn)題的課外輔導(dǎo)體系。該平臺(tái)將打破時(shí)間與空間的限制，為學(xué)生提供全天候的學(xué)習(xí)支持，有效彌補(bǔ)當(dāng)前課外輔導(dǎo)在及時(shí)性與有效性方面的不足，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。

然后，創(chuàng)建虛擬實(shí)踐應(yīng)用條件資源。引入Matlab、Fluent、Aspen Plus等專業(yè)軟件，精心設(shè)計(jì)一系列傳熱學(xué)實(shí)踐問(wèn)題的應(yīng)用案例與虛擬應(yīng)用項(xiàng)目。這些虛擬實(shí)踐資源將為學(xué)生提供逼真的實(shí)踐環(huán)境，讓他們?cè)谡n堂學(xué)習(xí)中就能進(jìn)行知識(shí)的應(yīng)用練習(xí)，熟悉傳熱學(xué)在工程實(shí)踐中的模擬分析與解決方案制定過(guò)程，從而有效提升其實(shí)踐操作能力與創(chuàng)新思維能力。

最后，構(gòu)建完善的在線課程學(xué)習(xí)資源。全面收集國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)的傳熱學(xué)MOOC教學(xué)資源，并結(jié)合自制的課件、學(xué)習(xí)任務(wù)清單、題庫(kù)、拓展學(xué)習(xí)材料以及深入的工程案例分析等內(nèi)容，建立起一個(gè)內(nèi)容豐富、形式多樣的在線課程學(xué)習(xí)平臺(tái)。該平臺(tái)將為學(xué)生提供便捷的課外學(xué)習(xí)渠道，滿足他們個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)其自主學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，進(jìn)一步拓展傳熱學(xué)課程的學(xué)習(xí)時(shí)空維度。

2.2 教學(xué)方式方法改革

首先，案例式教學(xué)會(huì)讓課堂內(nèi)容更加豐富且有趣，可有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，降低課程學(xué)習(xí)的枯燥性，增強(qiáng)課程內(nèi)容的易理解性。該教學(xué)模式以解決問(wèn)題為導(dǎo)向，通過(guò)凝練需要課程知識(shí)解決的案例或?qū)嶋H問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，如傳熱學(xué)熱傳導(dǎo)部分（見(jiàn)圖1）。同時(shí)，項(xiàng)目式教學(xué)能夠極大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和獨(dú)立思考能錄。如熱輻射基本定律和物體的輻射特性，在課前可以給出特定的項(xiàng)目，要求學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，并主要以小組為單位完成相應(yīng)任務(wù)，在過(guò)程中，學(xué)生相互討論交流，最后展示結(jié)果，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和解答。最后，利用Fluent、Matlab、Aspen Plus等工具模擬軟件建立的虛擬實(shí)踐應(yīng)用條件資源強(qiáng)化應(yīng)用與練習(xí)。在課堂上展示并講解知識(shí)的應(yīng)用以及解決問(wèn)題或案例的過(guò)程和方法，同時(shí)給予學(xué)生課堂的虛擬練習(xí)，以提高學(xué)生應(yīng)用能力。

2.3 教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與優(yōu)化

首先，提升內(nèi)容的系統(tǒng)性、邏輯性和支撐度。根據(jù)該課程支撐的畢業(yè)要求中的課程目標(biāo)，梳理整個(gè)課程的主要內(nèi)容和重點(diǎn)內(nèi)容模塊，整合各模塊內(nèi)容，建立對(duì)課程目標(biāo)的系統(tǒng)性支撐，提升對(duì)課程目標(biāo)的支撐度；并按照知識(shí)邏輯和學(xué)生的認(rèn)知邏輯調(diào)整各模塊內(nèi)容的前后順序。同時(shí)，強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容中的應(yīng)用性：一方面更新部分教學(xué)內(nèi)容，特別是專業(yè)中應(yīng)用較多的內(nèi)容，以體現(xiàn)社會(huì)產(chǎn)業(yè)的最新的內(nèi)容；另一方面刪除部分理論性過(guò)強(qiáng)但應(yīng)用較少且不影響后續(xù)學(xué)習(xí)的知識(shí)。最后，加強(qiáng)課程之間的關(guān)聯(lián)性：加強(qiáng)與相關(guān)課程、前置課程和后置課程的聯(lián)系，充分梳理這些課程內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)，針對(duì)難點(diǎn)部分適當(dāng)重復(fù)，針對(duì)重點(diǎn)部分的基礎(chǔ)知識(shí)（如高等數(shù)學(xué)知識(shí)）適當(dāng)補(bǔ)充，以體現(xiàn)前后銜接性；但根據(jù)各課程支撐的畢業(yè)要求，各課程整體內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)差異性，以確定整體重點(diǎn)。

2.4 考核評(píng)價(jià)機(jī)制改革優(yōu)化

考核評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)具有重要的督促和引領(lǐng)作用。通過(guò)課程考核不僅能夠評(píng)價(jià)學(xué)生掌握課程的程度，而且還能引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中有重點(diǎn)難點(diǎn)的突破?？己藘?nèi)容不僅考慮學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶和理解，同時(shí)應(yīng)考慮加強(qiáng)學(xué)生對(duì)應(yīng)用問(wèn)題的解決能力的培養(yǎng)。在本課程考核過(guò)程加強(qiáng)對(duì)過(guò)程的考查，降低期末考試成績(jī)權(quán)重?？己私M成包括平時(shí)成績(jī)（40%，即課程討論10%、學(xué)習(xí)清單10%、大作業(yè)10%和階段性測(cè)試10%）和期末考試（60%）。其中，討論包括線上和線下討論，注重學(xué)生對(duì)于易混淆概念、重要公式推導(dǎo)以及關(guān)鍵問(wèn)題疑難點(diǎn)的討論；學(xué)習(xí)清單注重對(duì)課堂學(xué)習(xí)的及時(shí)反饋和工程問(wèn)題的解決，強(qiáng)化和熟練學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用；大作業(yè)注重學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)知識(shí)的拓展，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，即用Fluent、Matlab和Aspen Plus 軟件來(lái)求解題目，培養(yǎng)學(xué)生使用工具軟件的能力；階段性測(cè)試注重對(duì)學(xué)生階段性知識(shí)和應(yīng)用能力的考查，及時(shí)檢測(cè)反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況并及時(shí)調(diào)整教學(xué)思路；期末考試不僅注重學(xué)生對(duì)重點(diǎn)理論知識(shí)和公式推導(dǎo)的記憶和理解，同時(shí)突出對(duì)基本公式、圖表的應(yīng)用以及傳熱學(xué)工程問(wèn)題的解決。

3 結(jié)語(yǔ)

在新工科建設(shè)和發(fā)展的背景下，以傳熱學(xué)課程現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)從教學(xué)條件資源的優(yōu)化與完善、教學(xué)方式方法的改革、教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)和優(yōu)化考核評(píng)價(jià)機(jī)制的改革等方面不斷研究探索，使得學(xué)生易于學(xué)習(xí)和掌握傳熱學(xué)基本知識(shí)、公式推導(dǎo)和工程應(yīng)用的解決，從而推動(dòng)新工科建設(shè)和發(fā)展背景下的新能源科學(xué)與工程專業(yè)復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

基金項(xiàng)目：2022年貴州省教育科學(xué)規(guī)劃課題一般課題（課題編號(hào)：2022B030）；貴州理工學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JGYB202439）。

參考文獻(xiàn)：

[1] Xu X.Research on Teaching Reform of \"EDA\" Course for New Engineering [J].OALib，2022，09（12）：1–8.

[2]任亞濤，何明鍵，高包海，等.傳熱學(xué)反問(wèn)題課程體系本研貫通式一體化建設(shè)[J].高教學(xué)刊，2025，11（02）：44-47.

[3] Zhang Y，Dai S，Wang G， et al. Exploration on the Construction of Digital Content Security Course under the Background of \"New Engineering Disciplines\"[J].International Journal for Innovation Education and Research，2019，7（4）：123–129.

[4]陶文銓.傳熱學(xué)教材60年的主要變遷及《傳熱學(xué)》（第5版）簡(jiǎn)介——紀(jì)念楊世銘、陳大燮編《傳熱學(xué)》出版60周年[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2020（01）：92-96.

[5]任秀宏，郭思宇，談瑩瑩，等.《傳熱學(xué)》課程線上教學(xué)思考與實(shí)踐[J].制冷與空調(diào)（四川），2021，35（01）：140-142.

[6]李增耀，曾敏，王秋旺，等.傳熱學(xué)MOOC的實(shí)踐與思考[J].高等工程教育研究，2019（S1）：150-152+158.

[7]張敬奎，張佳凱，范毅，等.案例教學(xué)法在工科院校專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].教育理論與實(shí)踐，2024，44（36）：57-60.

[8]李印實(shí)，楊衛(wèi)衛(wèi)，李明佳，等.多元考核模式在工科基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索——以熱工基礎(chǔ)課程為例[J].高等工程教育研究，2023（S1）：135-137+140.

[9]黃曉明，許國(guó)良，王曉墨，等.工程熱力學(xué)課程改革如何適應(yīng)“新工科”建設(shè)[J].高等工程教育研究，2019（S1）：99-101+107.