新工科背景下建筑环境与能源应用工程专业传热学课程教学研究.docxVIP

PAGE2 / NUMPAGES2 新工科背景下建筑环境与能源应用工程专业传热学课程教学研究 当前，世界范围内新一轮科技革命和产业变革加速进行，以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展，迫切需要培养造就一大批多样化、创新型卓越工程科技人才。高校要主动服务国家战略需求，主动服务行业企业需要，加快建设发展新工科，打造“卓越工程师教育培养计划”的升级版，探索形成中国特色、世界水平的工程教育体系，促进中国从工程教育大国走向工程教育强国。 2012年，教育部颁布了《普通高等学校本科专业目录》和《普通高等学校本科专业设置管理规定》，将建筑节能技术与工程、建筑设施智能技术和建筑环境与设备工程合并为建筑环境与能源应用工程专业。该专业目标是培养适应现代建筑发展的高级工程技术复合型人才，且专业内容是制冷、传热、控制和节能等多领域的耦合，符合新工科特征。因此有必要针对建筑科技的安全化、智能化、节能化和环保化发展培养具备创新思维的专业人才，通过人才的输送培养促进专业的进步。 传热学是研究热量传递规律的学科，环能专业中遇到的大部分技术问题都和热量传递问题有关。2013年出版的《高等学校建筑环境与能源应用工程本科指导性专业规范》中明确提出，传热学属于专业基础核心知识，在课程体系和学生的认知体系中均占据重要地位。因此，新工科这一概念的提出，对传热学教学提出了新的任务和挑战。传热学课程教学过程中，必须紧密结合新工科特征，与时俱进，积极吸收新的教学理念，探索新的教学方法，从而促进该专业人才培养体系的转型与提高。作为江苏省最早通过建设部专业评估的院校，南京工业大学环能专业已在培养模式和专业方向上开展大胆改革[2-4]。以作者的教学实践为例，在调研学生反馈数据的基础上探讨传热学的教学内容与教学方式，为新时期下传热学教学改革与探索提供参考。 一、传热学的教学内容与目标 环能专业使用中国建筑工业出版社第六版教材（章熙民等编著），该教材较之高校常用的高等教育出版社第四版教材（杨世铭、陶文铨编著），深度有所降低，但更贴合环能专业的实际，如关于计算建筑热负荷常用的周期性非稳态导热，在高教版教材中并未涉及，在本版教材中则阐述详尽。传热学课程的教学目标是为环能专业学生完成暖通空调设计打基础。传热学教学内容包括三大块，导热、对流与辐射换热。导热部分包含稳态导热与非稳态导热两大知识点；对流换热部分包含换热微分方程及理论基础、单相流体对流换热和相变流体对流换热三部分知识点；辐射换热部分包含热辐射基本定律及表面间辐射计算两部分知识点。另外，传热过程与换热器部分作为传热学的实际应用介绍放在课程最后进行教学。 二、传热学教学现状及效果——以南京工业大学为例 近年，为了更好地给学生创造课外实践与创新机会，学校对环能系培养计划进行了变更，传热学教学学时数由80学时减少为64学时。然而，课本教学内容并未缩减，这就对教师教学方法提出了新的挑战。如何在有限的时间内高效地将知识传授给学生是亟需解决的关键问题。作者在授课过程中，通过问卷调查的形式获得学生对课程教学的反馈，如表1所示。同时调研了学生对课程的期望收获，如图1所示。调研对象为作者授课的环能专业15级学生，共84人。 三、传热学教学方法和教学内容的创新 针对上述反馈，对传热学教学提出一系列创新想法，主要分为教学方法、教学内容、考核方式以及互联网载体作用四个方面，具体组成可参见图2。 （一）传热学教学方法的改进 由表1可知，传统的授课式教学方法仍然是学生最容易接受的教学方法。究其原因，是这种方法传授知识较为直观，通过教师的细致讲解能够降低学生的理解难度。现阶段较为流行的以学生自行讨论和完成习题为主、教师为辅的教学方法接受度不高，至少在基础课教学领域不是特别适用。故教师的精力仍然应该集中在传统授课上，授课时可以添加新技术和新手段，以促进学生对知识的掌握和理解。如讲授辐射换热时，由于其传热原理与导热和对流差别较大，学生接受度较差。此时，使用案例和CFD结合的教学方法较之传统的直接开讲效果较好。如向学生提问“为什么冬天和夏天室内温度同样保持25℃，冬天需要穿棉衣，而夏天不用”，并引入相关模拟视频，这样学生便会意识到辐射换热的重要性，从而顺利完成导热和对流向辐射的过渡。 在授课过程中，随着时间的推移，学生的专注度逐渐下降。引入案例教学，理论联系实际是提升学生专注度的有效方法，但是传热学是环能专业的基础，一味使用案例将会导致课程科普化，学生兴趣提高了，心理重视程度却变差了。案例需要和理论紧密结合，不能就着案例讲案例，讲完案例后理论需要及时跟上，可引入讨论或习题，一方面促进学生形成实际问题理论化解释的思维，另一方面也能更让学生理解传热学在整个学科中