傳熱學課程范文

導語：如何才能寫好一篇傳熱學課程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：傳熱學；多媒體教學；啟發式教學

中圖分類號：G642.0?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）19-0038-01

教學改革是高等學校本科教學中一項重要的工作，對于提高教學水平和教學質量具有深遠的意義。“傳熱學”是能源機械類及其相關專業的專業基礎課，是一門理論性強、基礎性強、應用性強的課程。[1，2]開展“傳熱學”課程教學改革，對提高專業型人才培養質量有著重要的意義。[3，4]

“傳熱學”課程是上海電力學院（以下簡稱“我校”）為熱能與動力工程專業以及其他相關專業開設的重要的專業基礎課，主要面向本科教育。課程的教學目標是培養學生運用傳熱學的基本理論和研究方法進行分析、解決實際工程中熱量傳遞問題的能力，為學生學習后續課程和以后從事熱能的合理利用、熱工設備效能的提高及換熱器的設計等方面的工作打下必要的基礎。該課程的教學質量對本專業學生專業素質的提高有著重要的影響。但是，“傳熱學”課程組成員在近幾年的教學過程中發現，教學方法死板、教學手段陳舊等問題往往會導致學生聽課興趣不高，在一定程度上影響了課程的教學質量。為此，課程組針對在教學中發現的問題，進行教學方法、教學手段的改革，激發了學生的學習興趣，提高了教學質量。

一、“傳熱學”課程教學中存在的一些問題

“傳熱學”是一門理論性強、基礎性強、應用性強的課程，學生反映學習難度較大，具體表現在：學生對本課程的學習和理解感覺比較困難；課堂內容學完后，學生很難將知識貫通使用。與此同時，教師在教學中也體會到存在的一些問題。一是學生對先修課程（如高等數學、流體力學等）的知識有所忘記，而“傳熱學”是一門承上啟下的專業基礎課，對先修基礎課程的要求較高，因此導致學生學習起來就有些吃力；二是傳統的教學方法較為死板，教師講，學生聽，“一言堂”式的上課模式讓學生覺得上課枯燥無味，學生上課興致不高；三是教學手段落后，教師難以在黑板上表達工程中復雜的傳熱問題，單憑“粉筆+黑板”和教師的口述，學生很難想象和理解復雜的傳熱關系。

二、教學改革的思考與實踐

上述問題的存在促使課程組不斷思考，尋求解決問題的方法。經過思考、討論以及教學中的實際實踐，在以下幾方面進行了教學改革的嘗試。

1.脫節知識的彌補

在長期的教學實踐中，課程組體會“傳熱學”是一門專業基礎課，在基礎課、專業基礎課、專業課整個課程體系中處于承前啟后的地位，教學中應該注重該課程與前、后課程的關系，注意彌補學生知識的脫節。盡管課程中涉及的高等數學、流體力學等知識已經學過，但是多數同學已有所忘記，因此在教學中有必要進行適當的復習，喚起學生對這部分知識的深層記憶。同時，在教學中還要注意加強基礎理論與工程實踐結合，適時地引出傳熱學知識在鍋爐、空調、制冷、通風等專業方向中的用途和重要性，激發學生的學習興趣。

2.啟發式教學方法的使用

盡管“傳熱學”課程還是以課堂講授的教學方式為主，但要避免“填鴨式”的講授方式。課程組對課堂教學方法進行了研討和交流，為了提高學生的聽課興趣，對任課老師提出了以啟發式講授為主的建議。“啟發式”教學方法在教學過程中要做到以下幾個注重：

（1）注重按照先易后難、循序漸進的原則展開。譬如：先將傳熱過程與電路相類比，由熱流=驅動力/熱阻，引出導熱熱阻、對流換熱熱阻以及輻射換熱空間熱阻和表面熱阻的概念，使學生一下子掌握了傳熱的計算。

（2）注重教思路，教方法。課堂教學中對于教學內容中理論、定律、公式不是簡單地列出，滿足于講授某些具體的內容，而是在理論、定律、公式的引出、物理意義及應用的整個過程中啟發學生思考，鍛煉學生的思維能力，學會舉一反三、活學活用。

（3）注重引導學生圍繞課程內容，提出傳熱問題。如：身邊的哪些物理現象屬于傳熱現象？本專業領域哪些地方用到傳熱學的知識？是如何應用的？哪些學科領域涉及傳熱的強化、削弱問題？哪些學科領域涉及對溫度場的控制？如何解決？

3.多媒體教學手段的引入

“傳熱學”是一門重要的專業基礎課，基本概念和基礎理論部分內容較多，涉及的公式、圖表和復雜的傳熱現象也比較多，傳統的“黑板板書”的教學手段對教學信息的處理和呈現都比較單一，造成學生對于傳熱學內容的理解和掌握有一定的難度。隨著計算機輔助教學技術的發展，課程組覺得將具有生動性、直觀性和簡明性等特點的多媒體教學手段引入課堂能夠使教學更加生動，諸如煩瑣的公式推導、難以描述的傳熱問題等教學問題通過多媒體手段的展現可以得到較好地解決。為此，課程組以教材為藍本進行了多媒體電子課件的制作。制作完成的電子課件具有以下特點：教學內容詳盡，對需要學生重點理解的內容，增加公式推導的細節和步驟，并輔助圖片說明，有利于學生對內容的深入理解；圖片穿插于電子課件中，加強學生對傳熱現象的感性認識；電子課件顯示具有節奏感，教師講到哪里，內容顯示到哪里，有利于學生緊跟教師的講課思路；文字的字體大小適中，使每位學生都能清晰地觀看屏幕內容；畫面整體布局合理，整齊有序，避免分散學生注意力。制作完成的多媒體電子課件已供任課老師引入到課堂教學中，并且已上傳至教學網頁上供學生課后參考使用。

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傳熱學是研究由溫差引起的熱量傳遞規律的一門學科。由于傳熱學在科學技術領域的廣泛應用，它已成為許多工科專業的一門基礎技術課程。在華北電力大學（以下簡稱“我校”），傳熱學作為能源與動力工程（原熱能與動力工程）及建筑環境與設備工程專業的核心專業基礎課，其學時數為72學時，它不僅要為今后學習有關的后續課程打下理論基礎，而且課程本身涉及的一些基本概念、原理和基本分析方法對于培養學生分析問題和解決問題的能力也十分重要。

像目前許多的大學課程一樣，傳統的傳熱學教學中存在著如下的問題：（1）教學目標過于重知識的傳授，而忽視學生能力的培養。一般制定的教學大綱都是對課程知識點的要求，而沒有明確課程在學生能力培養方面的要求。因此，教師在選擇教學內容和教學方法上，也就主要圍繞課程知識的傳授而進行，特別是在教學學時限制的情況下，問題尤為突出；（2）教學內容多以學科體系為線索，內容過于理論化，很難與工程實際緊密結合；（3）教學方法多以教師為中心的講授式，忽視學生在教學中的主體作用。課堂教學中基本上是教師的獨自教授，學生在教學中基本處于被動和從屬的位置。這種由教師主導的單向傳播的方式使學生只能被動地學習知識，而難以發揮其學習的主動性，成了知識的“容器”。這種簡單機械的學習無法培養學生的求知欲，反而消磨了他們原本的好奇心和求知欲。[1]

自2012年開始，我校傳熱學教學組的4位教師在傳熱學課程的教學上采用了研究性教學模式，學生主要是熱能與動力工程專業的學生，含我校“卓越工程師教育培養”試點班的學生，每個教學班級的學生人數在30-50人之間，課程安排在學生的第五學期。現以2013-2014第一學期的傳熱學為例，介紹本課程的實踐情況。

一、“傳熱學”課程的教學目標

按照研究性教學的理念，課程的教學目標是：課程教學不單是使學生更好的掌握系統的學科知識，而更重要的是使學生綜合運用知識去發現、分析和解決問題，得到思維訓練，學會知識的遷移或應用，真正學會學習，同時在以小組合作的研究中，學會與他人溝通交流的技能，形成健全的人格和豐富的思想[3]。它體現了教學目標從單一的知識傳授到知識和能力并重的轉變。

為此，本課程按照研究性教學的理念重新制定了本課程的教學目標。使學生：（1）系統了解傳熱學的基本概念、基本定律和知識框架；（2）能夠正確判斷一些實際問題中所存在的熱量傳遞模式；（3）能夠利用能量守恒的方法確定傳熱問題中各種熱量傳遞之間的關系；（4）能夠選擇合適的計算方法或公式，對工程中典型的傳熱問題進行計算，并定性分析判斷計算結果的合理性；（5）對一般的導熱問題，能夠建立其數學模型，并了解分析求解和數值求解的基本思路；（6）初步掌握有關傳熱的工程設計方法；（7）在計算機技能、合作能力、交流表達、學習能力等方面有所鍛煉。

二、課程內容的整合

研究性教學的形式是多種多樣的，教學內容的“問題性”是其研究性教學最突出特點。教學的過程是以圍繞問題展開的教學過程，注重從問題開始而不是從結論開始，以探索學科知識的產生和發展規律為路徑，以剖析工程原理的形成過程為載體，以分析、研究和解決工程實際和工程學科問題的過程為平臺，以師生互動和同學合作為形式，將學習知識與研究問題相結合，使學生在學習學科知識、工程原理和思考、分析、探究問題的過程中獲取、應用和更新知識，在解決問題的過程中培養和訓練發現、研究和解決問題的能力，在合作學習和團隊交流過程中形成和提高綜合素質。

按照研究性教學的要求，對原有的教學內容調整為如下兩部分。

1.基礎傳熱學

將傳熱學中最基本的概念、理論和方法等提煉出來，形成傳熱學的主干知識，稱之為基礎傳熱學。主要內容包括：熱量傳遞的機理和模式、能量守恒定律在分析傳熱現象中的應用、導熱問題分類和導熱基本定律、一維穩態導熱分析解、非穩態導熱的集總參數模型、對流傳熱的分類、邊界層概念及其對流傳熱的研究方法、對流傳熱的特征數關聯式、輻射的基本概念、兩表面間的輻射傳熱計算、綜合傳熱問題的分析等。[2]

2.主要的研究課題或項目

以工程實際問題為線索，整合部分教學內容，作為學生研究性學習的課題或項目。目前主要有如下幾個問題：（1）平板式太陽能集熱器的傳熱分析和計算；（2）套管式和管殼式換熱器的熱設計；（3）等截面直肋散熱特性的研究，包括對其一維和二維模型的分析解和數值解；（4）高溫金屬件冷卻過程溫度場的研究，研究對象有大平板、長圓柱、球等典型一維幾何形狀的物體，研究方法包括集總參數模型、一維模型的分析解和數值解；（5）冬季房間熱負荷計算的研究；（6）不可壓流體外掠平板對流傳熱的研究，包括分析解、實驗解。

三、具體的教學實踐

1.教學安排

首先用20-24學時的時間進行基礎傳熱學的教學，這一部分內容仍以教師教授式為主，這樣可以讓學生在較短的時間內對傳熱學的最基本的概念、理論和方法形成認知，這些內容也為學生開展研究性學習提供了必要的理論基礎。

接下來32-36學時的時間，主要是以研究課題或項目為主線開展教學，教師給出每個課題的研究內容和時間計劃，并對必要的方法給予講解，學生以2-3人小組的形式自主開展學習研究。教師及時了解學生的進展和困難，適時進行反饋和指導，學生最終提交研究論文或項目報告，教師選擇性地進行交流展示。表1給出了其中4個課題的具體教學安排。

2.課程的考核模式

由于課程的教學與以往發生了巨大的改變，因此課程的考核方式也必須進行調整，以起到激勵學生的學習積極性，確保教學改革的成功。學生的成績由期中考試、課題或項目的研究評價和期末考試三部分組成。在第一階段學習完成后進行期中考試，其成績占總成績20%；課題或項目的研究評價包括學生學習的態度、課題的整體質量、個人在小組中的貢獻等，這一部分占總成績的20%；期末考試采用開卷的形式，其成績占總成績的60%。

四、取得的成效

經過2年多的教學改革實踐，基本達到了預期效果，取得的成效主要體現在：

1.極大調動了學生的學習積極性，激發了學生的學習興趣

在原來的教學中，總會有部分學生逃課，即使學生到課堂也不一定認真聽講，現在每個教師課堂的到課率都能達到96%以上，同學對課程的大作業（課題或項目）也表現了很大的熱情。下面是部分同學的體會：“尤其是大作業，讓我感覺很新鮮，很愿意去完成它。能夠實實在在地去求解一個實際問題讓我感覺很有成就感，這就叫學以致用吧。”“感覺是一種新的學習模式，從自己做的過程中思考，發現問題，解決問題，我覺得，這個過程是一種更大的收獲。這種教學很容易引起我們學習的興趣。”“我想之所以完成這種研究性學習的作業的感覺這么好，大概是因為我們從中感受到，用所學知識解決身邊問題的驚喜，以及克服困難后的這種成就感。”

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關鍵詞：CDIO;傳熱學;教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）43-0118-02

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO代表構思、設計、實現和運作，將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面，大綱要求以綜合的培養方式使學生在這四個層面達到預定目標。傳熱學課程是能源類專業一門重要的專業基礎課程，是學習后續相關專業課程的核心基礎。該課程內容知識點多、具有較強的理論性且實際工程應用面廣，這對學生應用理論知識分析和解決實際問題的能力提出了很高的要求。本文結合我校近年來基于CDIO工程教育模式的傳熱學課程教學改革與實踐成果，就如何提高傳熱學實際教學效果提出一些經驗。

一、傳熱學課程特點及教學現狀

（一）課程特點與地位

作為能源與動力工程專業一門主要的專業基礎課程，傳熱學課程是學習后續相關專業課程核心基礎。本課程是研究不同溫度的物體或同一物體的不同部分之間熱量傳遞規律的學科，在科學技術各個領域中都有十分廣泛的應用，如強化傳熱、削弱傳熱（熱絕緣）和溫度控。在制冷空調領域，通過強化傳熱可縮小制冷空調設備的尺寸，降低系統運行能耗。在能源輸送和利用環節中通過削弱傳熱則可減少散熱損失或降低冷量損失，對我國能源可持續發展有著重要意義。此外，在溫度控制方面，與傳熱直接相關的是電子元器件的冷卻問題。

（二）教學現狀

1.教學內容與工程實際脫節。傳熱學是一門應用性很強的專業基礎課程，在學習過程需要高等數學微積分知識，且內容廣泛，圖表、經驗公式多，學生掌握起來比較困難。現行的教材，雖包含20世紀后半葉的研究成果，但很大程度上仍保留了上世紀傳統的課程內容體系，內容變化不大，靈活性不足，學生缺乏自主研究性學習和訓練，未體現出CDIO模式培養計劃中的基本要求，與生產實際要求的能力培訓仍存在一定的差距。

2.教學方法及手段單一。近年來，隨著多媒體技術的發展，很多教師采用多媒體授課，積極引入圖片、視頻等教學素材豐富教學內容。相比傳熱的黑板教學方式，多媒體教學手段確實表現出良好的教學效果。但教學過程仍表現為教師講、學生聽的老模式，教學過程與工程實景聯系不夠緊密。學生主動性、創新性仍達不到CDIO模式培養學生工程能力的要求。

3.實踐教學環節脫離實際，缺乏創新性。傳熱學課程實驗教學多為驗證性實驗和演示性實驗，教師講解相關實驗原理、操作方法，學生不需要動腦，只需按照教師的講解及要求按圖索驥進行實驗并完成實驗報告。這種按部就班的實驗教學過程，難以達到啟發學生思維，培養其動手設計和獨立完成實驗能力的目的。

4.成績評價方式單一。傳熱學課程多采用的是期末閉卷考試的考核方式，最終成績給定綜合平時成績和期末考試成績，以學生掌握基本理論知識的程度作為唯一評價指標，缺乏知識綜合應用和工程實踐能力的考核，未體現出學生應用理論知識分析解決工程實際問題的能力。傳熱學課程重理論、輕應用的考核方式，與CDIO模式培養工程型、應用型人才的理念不符。

二、傳熱學課程教學改革建議

1.建立豐富的工程項目教學資源庫。課堂教學要注重可視化教學素材的使用，在PPT中多插入動態圖片、實景拍攝圖片及傳熱過程Flash視頻。在實驗教學環節，采用虛擬實驗與現場實驗相關結合的方式，實驗前學生通過網絡虛擬實驗平臺觀看實驗內容，熟悉實驗操作流程及注意事項。如換熱器換熱系數測定、穩態法測量材料的導熱系數等，將傳統的課堂教學形象化，增加趣味性和啟迪性，以培養符合CDIO工程教育理念的創新性、工程型、應用型人才。此外，通過Fluent開發虛擬實驗平臺也是一種有效的教學資源開發途徑，通過數值計算對傳統的導熱問題進行求解，如平板導熱、外掠平板換熱、多排管束換熱器流場及溫度場分布、狹小腔室自然對流、換熱器強化傳熱等。對于簡單的傳熱問題，可讓學生操作Fluent進行傳熱仿真，有利于激發學生的學習興趣。而對于一些復雜傳熱問題，教師通過Fluent仿真可實現傳熱過程的可視化，可彌補三維仿真動畫信息不足的問題。

2.以項目案例導入教學內容。在傳熱學課程教學中，不僅要求學生系統地學習傳熱學基本理論知識，更重要的是培養學生靈活應用課堂所學傳熱理論知識去分析和解決實際工程中具體復雜的傳熱問題，這是CDIO理念所倡導的構思設計實現和運作的人才培養的核心思想。因此，建議教學過程宜采用“問題導入”、“問題分析”、“解決途徑”、“所需知識”和“內容學習”等的教學組織流程。因此，教師應善于利用項目教學資源庫中傳熱案例，由淺而深地剖析其中涉及的傳熱問題，不斷提出解決問題所需掌握的知識。如能在課堂上實現的傳熱過程，教師應積極創造實際的傳熱情景讓學生親身感受，如讓學生赤腳踩在木質地板和地板磚上感受冷熱程度，然后提出問題進行互動討論。這樣就順其自然地將傳熱學中熱傳導、熱對流和熱輻射課程內容引出來，從而有效加深學生對熱量傳遞的三本基本方式的理解和實際工程問題的解決能力，符合CDIO理念倡導工程情景教育。

目前，傳熱學研究發展日新月異，授課時教師應注重將書本基礎知識與傳熱學前沿科技相結合，如超極速傳熱、微納米傳熱、微尺度熱運輸等，以拓寬學生的視野，提高學生的興趣。此外，在傳熱學的教學中引入“先基礎，后綜合，再創新”的CDIO教育培養理念，教學中增加工程案例，鼓勵學生主動學習、主動創新，注意培養學生分析能力、創新思維、合作意識，如可對學生進行分組，每組分配不同的實際工程案例，組內進行協調分工共同完成一個工程，最后匯總做成PPT匯報，并由教師和其他小組共同打分。這種以學生為主的課堂教學方式，不僅提升了學生獨立思考、創新和團隊合作的素質，還提高了學生運用課本基礎知識分析和解決實際工程難題的能力。

3.采用知識與能力相結合的考核方式。課程考核是測試學生學習知識與培養能力的基本手段，是教學過程的重要環節。合理的考核方式有利于學生培養正確的學習方法，達到課程教學的理想效果。傳統的期末考試不管是閉卷考試還是開卷考試，考試時學生依賴于課本和教師考前復習，因而達不到較好教學目的。根據21世紀對創新應用型工程人才的要求，傳熱學課程考核應包括自主學習能力、實踐創新能力、綜合能力。因此，傳熱學考核必須摒棄傳統的“一考定終身”的期末卷面考核方式，采用持續整個學期的多指標綜合考核方式，傳熱學課程總評成績包含：平時成績、實驗實踐、模擬工程和期末考試等四部分構成。各部分可按一定比例來分配，其中平時成績包含課堂出勤、課后作業;實驗實踐包含實驗實訓時的表現及實驗報告;模擬工程以小組為單位分工合作，課堂匯報PPT，綜合評定成績;期末考試采取閉卷考試，考察課程基本理論、基本方法。這種綜合考核方式可充分發展學生個性，培養創新素養，提升團隊合作能力，從而提高學生的綜合素質。

三、總結

本文對能源類專業傳熱學課程教學特點和教學實踐中學生反饋的問題做了探討，從教學資源庫、教學理念及方法改革、改進考核等方面提出一些可供參考的教學經驗。然而，CDIO教育理念是一個復雜的系統工程，具體教學方案需結合課程內容特點和專業人才培養目標來組織實施，且需在教學實踐中不斷修正和加以完善。

參考文獻：

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Curriculum Teaching Reform Based on CDIO Mode of Heat Transfer and Explored

YANG Hui，ZHUANG Guang-liang，ZHU Hui

（Guilin Aerospace Industry College School of Energy and Building Environment， Guilin，guangxi 541004，China）

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關鍵詞：教學改革；高等傳熱學；小學時

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2017）01-0138-02

一、引言

高等傳熱學是一門學位專業課，涉及到工程熱物理、動力工程、供熱、通風及空調等專業，通常會被各個學校作為精品課程來建設。高等傳熱學是一門理論基礎課，課程內容涉及的工程領域廣，數學理論推導多，講不好就會脫離傳熱學課程的本質，而變成一門數學課。傳統的高等傳熱學課程教學都以一本教材為主，以教師講學生聽的方式開展教學活動，最終以期末考試成績來評定學生掌握的程度。這種情況下，學生學習積極性不高，很難用學到的知識去解決一個實際的問題。隨著教學改革的深入，以及對研究生培養提出的創新能力強、實踐能力強、國際交流能力強、綜合素質高的培養目標，[1]高等傳熱學的課程教學也面臨著新的挑戰，對授課教師也提出了更高的要求。

二、小學時的必然趨勢

筆者從網上查閱了幾所高校研究生培養方案中高等傳熱學課程的學時，發現對于工程熱物理專業的研究生教學來說，高等傳熱學最大的學時是60學時，最少學時是32學時。造成各校高等傳熱學課程學時不同的原因，主要在于研究生培養方向的不同。西安交通大學的熱工全國著名，擁有工程熱物理專業博士后站點和國家級重點實驗室，師資力量更是全國一流，因此其高等傳熱學教學學時最長。有些學校學時少，是因為同時還開設有對流換熱、輻射換熱、相變傳熱、傳質和熱物性等課程，也就是說把傳熱學中有些內容單獨拿出來進行教學，為避免重復而減少了高等傳熱學的課程學時。而有些學校則是由于專業培養方向的原因，高等傳熱學僅僅是作為專業基礎課開出，并不要求學生做深入的了解和掌握。除了一些一流學校，其他普通的理工類學校，小學時課程將成為主流。這些學校在考慮高等傳熱學課程學時設置時，更多的是要兼顧相近的專業，以及不同的專業方向普遍適用的問題，并不需要學生在高等傳熱學方面掌握太深的理論知識。因此高等傳熱學的教學內容壓縮和精簡成為必然。

三、小學時下教學內容的選取

以32學時為例，全面鋪展開講解高等傳熱學課本涉及到的理論已成為不可能。如果以熱傳導，對流換熱和輻射換熱三部分作為主要講解內容，平均下來，每部分的學時大概在10個學時左右。因此如何取舍教學內容變成重中之重。不同的學校會根據自己學校的專業特色，重點講解某些內容，三部分的學時比例也可能各有側重。但是作為學位基礎課，每一部分必要的基礎理論肯定是都要涉及的。

針對我校研究生專業設置的特色，對于高等傳熱學的內容進行了取舍，以四個學時為一個教學單元，選取了八個主要教學內容，如表2所示。從表2可以看出，我們在導熱部分和輻射換熱部分的學時較少，偏重于對流換熱。其中教師精講部分偏重于理論分析，而課堂討論部分重點是將研究生課題所涉及到的傳熱內容都提煉出來，提前使研究生接觸到將要研究課題的最基本原理和理論。

四、教學方法選取

教學方法的多樣化已成為高等傳熱學教學的新趨勢。如國內一些學校教師采用的“娛導式”、“開放互動式”、“Seminar教學法”、“參與式”、“研究性”等教學方法。[4，5]不管采用哪種教學方法，其目的就是改變過去單一輸入型的教學模式，增強學生在教學過程中的積極性和參與性，從而提高學生獨立思考和解決問題的能力。

引進參與式的教學，對于學生和教師都提出更高的要求，老師在上課前要對整個課程教學有整體宏觀的把握，學生在上課前必須具備相關的知識儲備，這時課堂才能有條不紊地活躍起來，不然難以達到預期的目標。我們在每次課前都會給學生留自學作業，其內容與表2中課堂討論內容一一對應。為了避免部分學生偷懶不自學，我們將自學作業分成3-4個題目，同時將學生也分成3-4個小組，每組學生大約是4-5個人，將每個題目又細化成4-5個方向，保證每個學生都有一個小題目，而每個小題目都是一個自學題目的一部分。這樣既保證了每個同學都要參與其中，又要相互協調為同一個題目從不同的方向上說明。

如第一次討論題目“一維穩態導熱的理論求解”，將其分為“大平壁、圓筒壁、球壁、肋壁”四個方向，在“大平壁一維穩態導熱”題目下，又分為“第一類邊界條件、第三類邊界條件、第二類邊界條件的探討、附加內熱源求解的探討”四個小問題。由于是第一次上課，所以題目比較簡單，學生通過查找本科的教學內容就可得到。這樣本科的傳熱學內容學生通過自學可以獲得，課堂上教師就不需再花費時間去重新回顧本科知識，可以更加側重新知識的講解上。

五、成績評定方法的選取

高等傳熱學教學的目標實質上是要求學生掌握高等傳熱學的基本理論知識和能夠應用所學知識解決傳熱問題。現在大部分學校不再以期末考試作為唯一的教學效果檢查方式，通常以期末考試和課程大作業的方式來考查學生對于高等傳熱學課程的掌握程度。[5-7]

針對我校高等傳熱學的教學特點，將高等傳熱學的課程成績取為期末試卷成績占總成績的40%，平時自學作業成績占總成績的50%，實驗占總成績的10%。加大平時作業成績，可以使學生更加注重學習的過程，而不是只為了最后應付考試。

實際上無論是教學方式和考核方式的改革，都會對教師提出更高的要求。為了使平時作業成績能夠充分地體現出學生自學的能力和自學的深度，教師必然要對每一個平時自學的題目精心準備，同時對作業成績的評定要有明確的標準。

六、小結

在建成世界一流大學和一流學科建設戰略的指導下，各高校的學科建設必會百花齊放。高等傳熱學作為能源動力類研究生的學位課，在學時不斷減少的情況下，如何有針對性地進行高等傳熱學課程的建設成為每個學校和授課教師面臨的艱巨任務。

在小學時下，精簡教學內容成為必然趨勢，在保證整個高等傳熱學教學體系完整的情況下，教學內容的選取與學校專業特色緊密相關，甚至一部分教學內容會具體到每個學生將來的專業方向上去。教學方法和教學手段會越來越多樣化，其目的就是使學生更多的參與到高等傳熱學的教學過程中，從而在整個教學過程中實現培養學生思考問題、解決問題的能力。

參考文獻：

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Reform Practice on Advanced Heat Transfer Teaching under Reduced Course Hours

GAO Hong，YANG Xiao-hong，TIAN Rui

（College of Energy and Power Engineering，Inner Mongolia University of Technology，Huhhot，Inner Mongolia 010051，China）

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論文摘要：“傳熱學”是熱能與動力工程專業的一門重要基礎課，在民族大學生能力培養和知識結構體系中起著承前啟后的作用。針對民族大學生基礎薄弱特點，結合近幾年來民族大學生的教學情況，提出課堂教學應以知識傳授為載體，樹立獨立學習能力、分析問題能力和創新能力的教學指導思想，對民族大學生“傳熱學”的課堂教學進行了探討與研究。

論文關鍵詞：傳熱學；民族大學生；案例教學

“傳熱學”是研究由溫差所引起的熱量傳遞規律的科學，是熱動專業學生的一門重要的專業基礎課，是聯系基礎課和專業課的橋梁和紐帶。傳熱學在生產技術領域的應用十分廣泛，在能源動力、化工、材料、機械、電氣、建筑、交通以及航空航天等領域中存在大量的熱量傳遞問題。傳熱學的理論體系日臻完善，內容不斷得到充實及改進，已成為現代科技中充滿活力的主要基礎學科之一。本課程在民族大學生能力培養和知識結構體系中起著承前啟后的作用。因此，如何完善這門課程的課堂教學，使民族大學生成為有用人才是一個嚴肅的問題。筆者將結合近幾年在“傳熱學”教研中的經驗，談談在“傳熱學”在民族大學生教學中的一些認識。

一、民族大學生的學習情況

從學習的主體——民族大學生入手考慮問題，具體包括如下幾個方面：

1.民族大學生基礎薄弱

根據新疆大學新生入學成績統計，2009級到2011級入學的熱動民族大學生高考平均分為450分左右。學生基礎不好，學習起來難度就很大，也就沒有信心，要在熱動行業有所作為就要多努力。

2.民族大學生學習習慣

民族大學生語言能力很強，有一名維族女學生會八種語言。但是，一名合格的工科大學生不僅僅要會語言，更重要的是要懂工程技術。然而，他們的學習習慣非常不好，比如上課不注意聽講、不做筆記、課下很少看書、不認真做作業、實驗課上不專心、考前背課本、很少做題等。作為工科學生，不做題很難取得好成績，因此就導致基礎課尤其是數學課、流體力學也包括傳熱學不及格率很高。老師時刻提醒他們如何聽課、如何學習，以改變不良的習慣及作風，使其養成良好的學習習慣。

3.民族大學生學習興趣

民族大學生愛歌舞，但是，一提到學習就無精打采，這就是問題關鍵所在：沒有學習興趣。因此，這就需要老師多去鼓勵他們，給他們自信心，讓民族大學生對學習感興趣，真正成為學習的主角。

對民族大學生學習情況有所了解之后，如何讓民族大學生在薄弱基礎上，養成良好的學習習慣，讓他們真正成為學習的主角，那么就需要結合“傳熱學”提出具體教學指導思想，進一步探討民族大學生“傳熱學”的教學方法。

二、“傳熱學”的教學指導思想

“傳熱學”課程的內容主要包括：導熱、對流傳熱、輻射傳熱以及傳熱過程和換熱。該課程連貫性和系統性較差，表現為基本概念繁多、公式紊亂、重點分散等，不利于學生的理解和記憶。那么，如何學好“傳熱學”，其教學指導思想又是什么呢？中國古語說：“授人以魚，三餐之需；授人以漁，終生之用。”因此，課堂教學的指導思想應是以知識傳授為載體，通過本課程的教學，民族大學生全面掌握傳熱學的基本規律，深刻理解導熱、對流傳熱、輻射傳熱、傳熱過程和換熱器以及傳質學等知識體系，并關注在工程實際中的應用，努力培養民族大學生應用傳熱學理論，發現、分析并解決實際問題的能力。

要想使民族大學生學好傳熱學，首先應了解他們是怎么想的，知道他們的優點和缺點，區別于漢族同學，最重要的還是提高他們的學習興趣，將課堂教學的主體由教師轉移到學生，讓他們成為學習的主角，這就需要授課老師做好教學的“互動”。課堂教學師生互動的過程，教師要多觀察學生的課堂表現，不要急于講知識，要讓學生參與進來，真正讓學生變被動學習為主動。目前，國內外的教育工作者提出了很多的教學方法，總結起來這些教學方法應該說都從某些方面體現教學“互動”讓學生成為學習的主角的思想。

三、“傳熱學”教學方法

“傳熱學”是熱動專業重要的專業基礎課，也是重要的技術課。其主要任務是通過多種教學環節，運用各種教學手段和方法，使學生理解掌握傳熱學的基本概念、基本原理及基本計算方法；培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，以及實驗動手技能，為后繼課程的學習、從事工程技術工作、科學研究以及開拓新技術領域，打下堅實的理論基礎。

傳統的教學方式仍然是“填鴨式”，德國教育家第斯多惠說過“教育的藝術不在于傳授本領，而在于激勵喚醒”。“填鴨式”教學如果灌輸得好，學生受益，但是大部分時候，學生只能消極被動地適應課程和適應老師。這種以大綱、教材、教參為主線的傳統教學觀念及做法，嚴重束縛了學生的全面發展。因此，現代教育理念是把學生、教師、教材、教育為四大要素加以合理地結合，對舊的教育體系重新調整，將“填鴨”轉變為“問題解決及能力培養”，強調師生的合作精神，注重學生的個性培養以及個人能力的全面發展。

下面筆者將結合新疆大學熱動專業的民族大學生談談傳熱學的課堂教學的一些方法。

1.做好筆記，加強學習效果

要求學生在上課時做好學習筆記，將解決問題的思路、方法、重點、學習心得及存在的問題等認真做好記錄，以加強學習效果，便于檢查復習，并且要硬性要求，與最后成績考評直接掛鉤。實踐表明做一些硬性要求是必要的，有助于民族大學生的教學。

2.提問啟發式教學

“啟發”源于孔子的“不憤不啟，不悱不發”。朱熹解釋：啟，謂開其意；發，謂達其辭。對于民族大學生，如果采用純理論數學公式授課，多數學生會聽不懂，因此就需要有針對性，多講一些實例，比如冬天室內的空氣是如何流動換熱呢？學生們就會積極回答，因為暖氣附近的空氣熱密度小，而離暖氣遠的地方空氣冷密度大，這樣就產生了密度差壓力差，空氣就流動，熱量隨之發生了交換。在此基礎上教師可以引出對流換熱。再比如，太陽是維吾爾族的象征圖騰，那么在講授輻射換熱時，可以提問太陽是怎樣將熱量傳播到地球，從而使地球有了陽光和生命。學生就很自然地聽講，學習主動性就會大大提高。

因此，在課堂授課時，教師應盡量多講生活中的實例，少講公式推導，公式能認識、會用，達到工程應用的目的就可以了；多提一些實際工程中的簡單問題，尤其是舉一些與維族、哈族及烏茲別克族等民族有關的實例，從而讓他們對學習具有很大的積極性。總之，啟發式教學拉近了老師與民族大學生之間的距離，從而有助于“傳熱學”的課堂教學。

3.學習運用參考資料

作為一名合格的當代大學生，善于從圖書館和網絡中搜集有用的資料，培養自學能力是學好課程知識、豐富個人才能的重要途徑。比如教師可以布置作業“誰提出了邊界層理論”，下次課讓學生自己講解，學生就會通過網絡查到是德國科學家普朗特，他在邊界層理論、風洞實驗技術、機翼理論、紊流理論等方面都作出了重要的貢獻，被稱作“空氣動力學之父”，是近代力學奠基人之一。學生通過查資料的方式了解傳熱學名人，激發學習的熱情和積極主動性。

4.實驗課教學

新疆大學熱動實驗室隨時為學生敞開，為其學習提供了便捷的途徑，同時熱動實驗室還配備多媒體，使實驗教學質量達到一個新臺階。

要培養民族大學生的動手能力，這就需要引導他們進實驗室，做傳熱學的基本實驗，開發傳熱學綜合實訓臺，參觀相關的鍋爐和汽輪機設備模型，為后備課程學習打下基礎。

使學生參與教師的研究課題。新疆大學熱動專業教師幾乎人手一個國家自治區自然科學基金項目課題，讓民族大學生協助教師進行科研開發，實驗研究，在實踐中提高他們自身的科研能力。學生從中也學到了很多專業知識，在他們就業時就會受到很多用人單位的歡迎，在一定程度上解決民族大學生的就業問題。

實驗課上教師要對民族大學生因勢利導，鼓勵學生創新，哪怕想法不是很完善的，甚至看似荒唐，都要給予鼓勵表揚。培養學生創新能力，樹立科學實驗第一的觀念，讓他們養成嚴謹求實的良好作風。

5.多媒體教學與實例教學相結合

“傳熱學”有很多教學難點：如，導熱微分方程式的求解、非穩態導熱問題的求解、對流換熱的邊界層微分方程組、邊界層積分方程組的求解及比擬理論、膜狀凝結的分析解、膜狀凝結影響因素和大容器飽和沸騰曲線和蘭貝特定律及立體角的概念等。多媒體教學可以有效突破這些難點，例如非穩態導熱過程，讓學生建立起物體內溫度分布空間的概念，就可以用多幅不同工況下的溫度分布圖來生動清晰地講授，達到良好的授課效果。

但是，多媒體技術出現了許多亟待解決的問題，特別是如何將傳統教學模式及教學手段合理結合。因此，在運用多媒體給民族大學生授課時應做到以下幾點。第一，精心設計多媒體教課件，善于聽取督導組老教師的意見、征求其他老師及同學的合理建議，做到課件既具有針對性又實用性。第二，優化多媒體教學與板書錄像的組合，教學方式要根據學生和課堂內容而定，比如有以下幾種組合：黑板+幻燈、黑板+幻燈+實物、黑板+幻燈+錄像。對于民族大學生，黑板還是不可缺少的，當然他們最喜歡的還是錄像講授，實踐證明教學手段太單一是不科學不合理的。第三，合理控制速度，語速要緩要慢，多次反復強調重點。

6.注意學生反映，講究策略

有些民族大學生很有想法，教師要隨時關注他們的反應，觀察他們的聽課效果，多和他們交流，他們喜歡課上說話，那就盡量多讓他們發言，談自己的想法，談自己的認識，充分發揮他們主人翁的態度，讓他們通過上課自由發言討論的方式增強自信心。例如在講授無限大平壁冷卻過程中，要將數學依據交代清楚，并配合一些圖表和多媒體教學，力求做到淺顯易懂，讓民族大學生談自己的體會認識，使其體會到學習的樂趣。

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“傳熱學”是一門研究由溫度差引起的熱能傳遞規律的學科，[1]根據熱力學第二定律，只要是有溫差存在，就有熱能自發地從高溫物體傳遞給低溫物體。[2]而無論是自然環境里，還是在人類生產技術領域里，到處都存在著溫差，所以熱能傳遞現象在我們生存的世界中廣泛存在。因此，作為一門研究熱量傳遞規律的科學，傳熱學所涉及的范圍極其廣泛，成為了人類認識世界、改造世界的重要工具。

隨著科技的進步，新能源、化工制藥、航天航空等領域都在蓬勃發展，而它們都離不開大量的或簡單、或復雜的傳熱過程。所以，在當代的高等教育中，“傳熱學”課程不僅是能源動力類專業主要的專業基礎課，同樣也是建筑環境、化學工程、機械制造等專業學科的重要課程。[3]

一、傳熱學課程存在的問題及CFD技術簡介

1.傳熱學教學中存在的問題

傳熱學的教學內容豐富，因專業所需不同、所用教材版本不同，所以側重點也不盡相同，但通常都包括穩態和非穩態的熱傳導及其數值解法、對流傳熱相關理論和計算、熱輻射相關理論和計算，以及傳熱過程分析等內容。我國開設傳熱學的歷史已頗悠久，廣大教育工作者在長期的教學實踐中總結出了很多有效、實用的教學方法。但由于熱量的傳遞過程比較抽象，而且通常伴隨著流體的流動現象，過程復雜多變，學生理解起來往往很吃力。

實驗教學無疑是幫助學生理解傳熱現象的好途徑，但成本甚高、操作復雜，如果實驗設備昂貴笨重則更是根本無法帶到課堂上來。而且流動傳熱過程往往瞬息萬變，稍縱即逝的實驗現象不易捕捉、顯示，這也為實驗教學帶來了一定困難。傳統的粉筆黑板式教學模式經濟、簡便，但相對古板、靜態，難以將熱量傳遞現象描述得流暢生動。新興的多媒體教學是很適合講解傳熱學的教學方式，但如果沒有專門的配圖、動畫等資源來輔助，也很難將復雜的流動、傳熱過程表達清楚。所以，急需尋找一種能針對具體物理過程的演示方法，為課堂教學提供支持，以便學生更好地觀摩、理解傳熱過程。

2.CFD技術簡介

CFD是Computational Fluid Dynamics（計算流體力學）的簡稱，特指通過計算機的數值計算和數據匯總處理、圖像顯示等功能，是對包含有流體流動和傳熱等相關物理現象進行求解分析的技術。通過CFD技術，我們可以利用計算機來計算、分析并顯示流動與傳熱現象，在較短的時間內解決流體力學、傳熱學問題。CFD的基本思想可以歸結為：把原來在時間域及空間域上連續的物理場（如速度場和壓力場），用有限個離散點上的變量的集合來代替，通過一定的方式建立起關于這些離散點上場變量之間的代數方程組，然后通過對代數方程組的迭代求解，來獲得場變量的近似值。[4]

一個完整的CFD模擬過程通常包含如下幾個主要環節：根據實際情況建立數學模型；將計算區域離散化；選擇合適的數值算法求解；計算結果的顯示與后處理。

簡單地說，CFD相當于“虛擬”地在計算機里做實驗，用以模擬實際的流體流動與傳熱情況。由于其不用搭建實體的試驗臺，不用購買、制作真實的工程儀器，僅僅把計算機作為工具和場所，所以相對于傳統實驗研究具有速度快、成本低、操作性強等優勢。

隨著計算機技術的蓬勃發展，越來越多的科研工作者和工程技術人員把實驗室搬到了電腦里，用數值模擬方式代替傳統實驗，取得了理想的結果。如今，CFD在各行各業都有廣泛應用，大到飛機的外部流場和電站鍋爐內部燃燒、傳熱過程的仿真，小到燃料電池內的化學反應、人體血管血液流動過程的模擬，都有CFD參與其中。

目前全世界已有幾十種求解流動與傳熱問題的商用CFD軟件，比較著名的有FLUENT、CFX、PHOENICS、Icepak等，而FLUENT是其中較為成熟、使用較為廣泛的一款。FLUENT內置了多種算法（包括非耦合隱式算法、耦合顯式算法、耦合隱式算法），包含豐富而先進的物理模型，能夠勝任對各種流體的對流換熱、固體或流體間的熱傳導、熱輻射等復雜傳熱現象的模擬。而且其操作界面友好、迭代過程迅速準確、計算結果顯示美觀清晰，無疑是傳熱學多媒體教學的好幫手。

作者基于多年傳熱學教學經驗，希望通過用fluent軟件模擬傳熱過程的方式，在課堂上簡潔、生動地展示傳熱現象，為學生對流動傳熱過程的理解提供幫助。

二、CFD軟件在課堂教學中的應用

1.CFD教學模式的優勢

與常規的多媒體課件模式（以下簡稱為“傳統模式”）相比，直接用CFD軟件在課堂教學中進行演示（以下簡稱為“CFD模式”）有如下優勢：

（1）CFD模式使學生產生強烈的“參與感”。在傳統模式教學中，多媒體課件往往是教師根據教材和教學大綱在課下制作的，包括思路的整理、教學內容的展示、素材的選取等，都是由教師一手操辦，再到課堂上宣講。在這種傳統模式下的教學，學生沒有看到知識點的組織和梳理過程，更沒有親身去參與到其中，這樣他們往往是在被動地接受知識，缺少參與感。而CFD模式則不然，它可以直接針對具體的傳熱過程實例，教師在課下先畫好模型，在課堂上用fluent軟件一步步地設置邊界條件、物性參數、求解方法。這樣，例子的求解全過程同學們都能參與到，該過程是對流還是輻射、是層流還是紊流、是可壓縮還是不可壓縮、是定常還是非定常，同學們都能親眼看到。可見，CFD模式可以把知識概念的灌輸，變成知識脈絡的整理，這對鞏固學生們的知識、加深同學們對傳熱流動現象的理解都有巨大幫助。

（2）CFD模式能極好地活躍課堂氛圍。在傳統模式教學中，盡管多媒體課件中有較為豐富的圖片、動畫等元素，比粉筆黑板式教學要多元化得多，但教師在依靠其授課的過程中，本質仍是在照本宣科，只不過“本”換成了“課件”。除去教師個人能力因素來看，只依靠多媒體課件，課堂氣氛難以活躍。在CFD模式中，對多媒體課件的“依靠”變成了對CFD軟件的“操作”，教師把參數的設置過程、求解的迭代過程、后處理的顯示過程全部展現在了同學們的面前。設置參數時的周密思考，求解時的緊張興奮，結果顯示時的成就感，甚至計算失誤時的小失落，都會使課堂氣氛變得活躍、熱烈。

（3）CFD模式能有效激發學生對傳熱學的興趣。在傳統模式教學中，復雜的公式和抽象的邊界條件只能借助一些相對活潑新鮮的圖片或簡單動畫來顯示，無法在學生腦中形成感性認識，更難以把傳熱問題復雜的求解過程“平易化”，很難激發學生的興趣。我們知道，對于當代大學生來說，生活中最熟悉的東西莫過于電腦了，計算機技術的飛速發展使電腦普及到學生身邊，新鮮的、功能強大的軟件是大多數年輕人關注的熱點，也是強烈的興趣點。而CFD模式則正是利用fluent等商業軟件，使相對枯燥的數學模型變得生動，把抽象的傳熱現象通過眼前新鮮的軟件展示出來。這樣能使學生對軟件產生濃厚的興趣，甚至會把興趣帶到課下，在摸索、學習軟件的過程中自覺地加強對傳熱學、流體力學等基礎課程的學習，把被動接受知識變成主動汲取知識。

2.CFD教學模式過程中需要注意的問題

作者通過在課堂上對CFD模式的摸索實踐，深切感受到其優勢，同時也發現了一些需要注意的問題。

（1）CFD模式對教師的軟件操作能力要求較高。傳統模式教學中，課件是事先做好的，課堂上只要按照預先的準備來放映即可，節奏與內容都很容易掌握。但在CFD模式中，由于教師要在課堂上當場用fluent演示全部求解過程，甚至即興根據所講的知識點進行建模和求解，所以需要教師對CFD軟件有深刻的理解和高超的操作水平。

（2）CFD模式需要教師具備一定的臨場應變能力。而且課堂上同學們可能會希望看到更多工況下的模擬結果，對于這些工況教師在課前未必會準備得很充分，不可避免會使教學過程出現小波折，比如出現求解不收斂、結果偽收斂等情況，這就需要教師有相應的應變能力，將這些小瑕疵轉化成活躍課堂氣氛的興趣點。

（3）CFD模式對電腦有一定要求。CFD軟件的求解過程需要電腦的CPU和內存共同高速運轉，如果電腦狀況很差，處理的模型比較大、網格比較多，就可能會出現死機現象。這種情況在課堂教學中真的很掃興，應該盡量避免出現。所以需要教室內配備有相應配置的電腦，或是由教師自帶性能足夠的筆記本電腦，以便順利完成教學。

三、教學實例

根據《傳熱學》中外部強制對流傳熱部分，[1]模擬流體橫掠管束的傳熱過程。外掠管束換熱在各種換熱設備中極為常見，通常管束的排列有叉排和順排兩種方式。為幫助同學們理解，現假設了如下兩個模型（見圖1）：

溫度為T1=300K的空氣以u=1m/s的速度分別沖刷叉排和順排的兩組管束，管束的溫度均為T2=700K。d=100mm，s1=s2=150mm。

網格事先畫好，在課堂上利用fluent軟件對此二維模型進行模擬，展示相應的參數設置（見圖2）。湍流模型選用k-ε模型，氣體的粘度等參數按照相應溫度下的物性設置，松弛因子用軟件默認的即可（若希望加快收斂，可以將相應方程的松弛因子調低些）。

計算收斂后可以清晰地得到流場的速度云圖（見圖3，圖5）、溫度云圖（見圖4，圖6）、局部放大速度矢量圖（見圖7），非常直觀地展示了兩種排列方式流動、換熱過程的異同。

通過觀看、參與參數的設置過程，使同學們明確了解決傳熱學問題的步驟和條件；而通過計算后得到的這些物理場圖，可以加深同學們對空氣流沖刷管束時強制對流傳熱的感性認識。

為進一步幫助學生對傳熱過程的理解，可以將穩態問題轉化成非穩態問題，逐時進行求解。即在求解器中將Steady改成Transient（見圖8），并設置時間步長（見圖9），模擬出傳熱過程定時刻的狀態。

圖10-圖13分別顯示了叉排橫掠管束內t=0.03s、t=0.1s、t=0.5s和t=1s時的溫度云圖。從這幾張圖中可清晰地看到叉排橫掠管束強制對流的換熱過程：換熱器內原本溫度較高，當空氣流入時，由于管子與空氣間存在溫差，二者間發生了熱的傳遞。流入的空氣逐漸被高溫管子加熱，而內部原本溫度很高的流場則被流入的空氣冷卻。整個過程最終會趨于穩態，漸漸與圖4的穩態溫度云圖相吻合。

最后，用fluent進行簡單的后處理，生成兩種排列方式出口處的溫度曲線圖（見圖14），疊在一起后便可以看出兩種方式的換熱差別。

可見，通過對傳熱過程的穩態模擬和逐時模擬，可以把原本難以捕捉的傳熱過程生動地展現出來，把抽象問題具體化、形象化，大大加深學生對傳熱過程的理解，激發大家對傳熱學的興趣。

四、結論

綜上所述，將CFD軟件引入傳熱學課堂教學的教學方式能使學生更清晰地觀察到流動傳熱現象，彌補現有多媒體教學中存在的缺陷。教師可以根據教學計劃，在課堂上實時地模擬穩態和非穩態的傳熱過程，加深學生對傳熱過程的理解。

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關鍵詞：實驗教學；傳熱學；創新性；因材施教

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）12-0245-02

《傳熱學》是現代科學中最重要的基礎學科之一，是一門實驗研究和理論分析密切結合的學科，實驗教學在整個《傳熱學》教學中占有重要的地位。中國石油大學（華東）能源與動力工程系承擔全校《傳熱學》理論和實驗教學任務，目前該課程已日臻完善，2013年已通過省級精品課的驗收。但最薄弱的就是實驗教學，以訓練學生創新性思維、培養研究型人才為出發點[1]，調整實驗課程內容，從根本上提高實驗教學質量，已成為能動系的一個重要課題。

一、《傳熱學》實驗課存在的問題

目前，《傳熱學》實驗開設兩項共4學時，均為綜合性試驗，雖能滿足基本實驗學時，但長期形成的實驗教學模式、教學觀念和方式沒有與時俱進，多以理論驗證為主，實驗沒有體現出設計性和創新性。學生被動接受教師安排，實驗過程按部就班地完成規定程序，其學習自主性和個性發展被埋沒。《傳熱學》實驗項目較少，實驗教學改革滯后于理論教學改革的進程，實驗教學體系落后于專業培養目標，沒有形成分門別類、因材施教的實驗教學體系；實驗過程中測試數據的準確性亟待提高，否則對定理的驗證及參數的測定具有影響。

二、《傳熱學》創新性實驗教學體系的設計和構想

（一）基礎性實驗

基礎性實驗是做好綜合性和設計性實驗的前提，重點是讓學生掌握基本的熱物理量的測量方法、熱工基礎實驗設備的使用以及實驗數據的處理[2]。在利用實驗室現有設備的基礎上，設置“探針法測泡沫的導熱系數”和“熱電偶測溫”等實驗，在驗證《傳熱學》基礎理論的前提下，使學生具備基本的實驗操作技能，在實驗中掌握電位差計的原理與使用、熱電偶的焊接、熱電偶測溫線路和電路的連接方法，為綜合設計性試驗打下基礎。

（二）綜合設計性實驗

1.優化“Bi

2.完善原“橫管自然對流傳熱規律”實驗。原實驗項目只包含“傳導”和“對流”的實驗項目，“輻射”涉及的部分如加熱管的黑度直接給出，學生操作部分也過于機械和程序化。完善“傳導”、“對流”和“輻射”等綜合實驗項目，增加“輻射時物體黑度測試”的實驗環節，使整節實驗課更加飽滿和充分[4]。教師給出實驗目的，實驗裝置的連接和實驗方案的制訂由學生分成實驗小組，通過課外查閱資料完成。

3.增設“空氣強迫對流平均換熱系數測定”綜合設計性實驗，通過使空氣在橫掠單管、橫掠圓柱、橫掠平板時比較三種情況的強迫對流換熱系數、邊界層內速度分布和邊界層溫度的不同變化規律，整理出準則方程式。增設“等截面伸展體內穩態導熱溫度分布的測定”的綜合實驗，掌握等截面穩態導熱規律，鼓勵學生自由靈活應用熱電偶、電位差計、畢托管、分壓箱、熱線風速儀、微壓計等實驗器材，從實驗方案的擬訂到實行，從實驗儀器的組裝到調試，包括測實驗數據的整理全部由學生自主完成。

（三）開放研究性實驗

把科研引入教學，建設熱工開放實驗室，將課外科研活動與競賽相結合，鼓勵學生參與科學研究試驗。依托實驗室的條件積極參加國內各類科技競賽，如“全國節能減排大賽”、“大學生科技競賽”及各種創造發明。實驗室根據科研項目情況開放研究型實驗題目，吸收優秀學生進入實驗室參加實驗。本著以興趣出發的原則，根據自己的專業背景和興趣選作實驗項目。在實驗過程中，教師融入到學生中，與學生進行雙向的交流，采用提示和設疑的方法讓學生運用專業知識去尋找問題和答案[5]。為了將課外科研活動經常化、制度化和常規化，將學生參加開放研究性實驗的經歷和成果與推優保研相掛鉤，提高學生的參與意識。

三、《傳熱學》實驗準確性的提高

在傳熱學實驗過程中，熱電偶測溫貫穿始終。在實驗課中發現，熱電偶測溫誤差的產生影響了理論驗證的契合度和測試結果的準確性。綜合分析實驗中包括系統誤差、粗大誤差和隨機誤差在內的各種誤差的影響，其中由熱電偶低溫點帶來的誤差影響最大，因此對熱電偶測溫冷端補償十分關鍵。

1.0℃恒溫法（冰浴法）。在實驗課中，采用冰點參考端，即將水制成的冰用錘子制成冰塊，與水混合后裝入保溫瓶，再將熱電偶的參考端插入即可。但在實際應用中發現，此方法不佳。實驗環境因為多組燒杯中熱水的沸騰，使環境溫度較高，冰瓶雖然有保溫瓶的隔熱作用也不能保證冰在實驗過程中不融化。《傳熱學》實驗課作為全校專業的基礎課，上課班級多，冰屑需求量大，因不能及時向保溫瓶里添加新冰，導致冷端溫度很難保證一直為0℃。終上所述，冰浴法并不能很好的解決冷端補償問題。

2.補償導線法。熱電偶補償導線是在一定溫度范圍內（包括常溫）具有與所匹配熱電偶熱電勢相同標稱值的一對帶有絕緣層的導線，這些導線代替原有熱電極將熱電偶的自由端延伸出來，延伸到溫度穩定的空間以保證冷端溫度恒定。每一種熱電偶都有與其相配的補償導線，選擇補償導線時一定要根據熱電偶的型號來選擇。否則不但起不到補償作用，可能還會加大誤差。如原來的熱電偶線為貴金屬線，延長導線可選用便宜金屬來降低成本。因為我系熱工實驗中所使用的熱電偶為廉價的鎳鉻考銅熱電偶，所以補償導線和熱電偶的材料相同。使用補償導線時，補償導線的正、負極必須與熱電偶的正、負極同名端對應相接，正、負兩極的接點溫度t0應保持相同。通過實驗驗證，在相同實驗條件下，可使相對誤差降低0.9%。

3.熱電勢計算修正法。熱電偶補償導線的作用只是起延伸電極的作用，補償導線冷端溫度依然不為0℃，儀表接點也不為0℃，沒有從根本消除冷端溫度變化對測溫的影響，因此還需要采取其他修正方法來補償冷端溫度T0≠0℃時對測量的影響。根據中間溫度定律，熱電偶回路兩接點（溫度為T、T0）間的熱電勢等于熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電勢與在Tn、T0時的熱電勢的代數和，Tn稱為中間溫度。即：

E（T，T0）=E（T，Tn）+E（Tn，T0） （1）

式中：E（T，T0）――冷端溫度在0℃時的條件下熱電偶的熱電勢；E（T，Tn）――熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電勢；E（Tn，T0）――熱電偶在溫度為Tn、T0時的熱電勢。

以《Bi

四、結語

此次《傳熱學》實驗改革在2012級各專業進行了實踐，在重新構建的實驗體系下，突出了實驗過程的綜合性和設計性，培養了學生獨立分析和解決問題的能力，促進了學生創新性思維的發展。因材施教的授課模式，使學生由被動變主動，個人興趣、目標和發展方向有的放矢。通過對熱電偶冷端補償，實驗結果的準確率得到了大大提高。這次《傳熱學》實驗課改革，大大提高了實驗教學的質量，也更好地踐行了我校“實施精英型本科教育、打造特色型本科教育、推進研究型本科教育”的辦學宗旨。

參考文獻：

[1]李穎，畢豫，崔巍.以綜合性設計性實驗建設為契機促進專業實驗教學體系的改革[J].河南工業大學學報（社會科學版），2010，6（4）：145-147.

[2]G愛輝，馮妍卉，張欣欣.傳熱學多層次、創新性實驗教學模式的研究[J].中國現代教育裝備，2011，（7）：115-117.

[3]張寧，解東來，王衛星.能源工程及自動化專業實驗教學改革的探索與實踐[J].化工高等教育，2010，（2）：54-56.

篇8

關鍵詞:農林高校;熱工基礎及流體力學;課程教學;實踐創新

當前，在“綠色發展理念”深入人心的時代背景下，農林類高校迎來了很好的歷史發展機遇;同時社會和企業對農林類專業人才的需求更加重視質量，對人才的知識深度、廣度和對專業基礎課、專業特色課核心知識的實踐運用能力，均提出了更高要求。提高機械設計制造及其自動化專業學生林業裝備系統總體及其子系統技術的掌握程度，拓展學生在林業裝備系統上運用專業基礎課、專業特色課中核心知識的科研能力，是農林類高教工作者面臨的共同課題［4］。

1課程教學剖析

1．1課程內容

“熱工基礎及流體力學”這門課程是機械設計制造及其自動化專業的一門綜合性專業基礎課，是后續液壓與氣體傳動、泵與風機、林業機械等專業及特色專業課的重要基礎。課程目標包括:掌握工質的熱力學性質、熱力學第一定律、第二定律、熱工轉換的規律和理想氣體的熱力學過程，學會基本的理論分析與計算方法;通過對熱量傳遞的三種基本方式、導熱基本理論、對流換熱基本規律、黑體輻射基本定律等內容的學習，使學生具備對基本的傳熱學問題進行分析和總結的能力;掌握流體的主要物理性質和流體靜力學的基本理論知識，學會流體上的作用力分析，能夠推導流體動力學方程的連續性方程和伯努利方程，針對黏性流體，能對管內流動狀態進行判斷;能夠對“傳熱學”“工程流體力學”的實驗結果進行分析和解釋，通過實驗數據綜合分析工程中的現象及問題，并得到合理有效的結論。總體來看，本課程講授內容包括工程熱力學、傳熱學以及工程流體力學三大板塊的內容，是在高等數學、大學物理、理論力學、材料力學的基礎上進行深化學習，拓展到實際的工程問題，所以本課程不僅理論性強，而且工程應用性也很強;與機械設計制造及其自動化專業其他課程相比，該課程涵蓋了本應三門獨立開設的課程內容，知識難點聚集、微積分公式眾多、三大知識板塊思維跨度大、學生融會貫通掌握難。但是，學生對課程內容的掌握程度直接影響后續專業特色課程的學習情況。

1．2教學思路

目前，本課程總學時為48學時，理論授課42學時，實驗授課6學時。三大板塊的教學內容多，理論授課課時較少，矛盾突出:(1)學生由固體學科切換到流體學科的學習需要較長適應期;(2)課程中較多章節內容抽象，且涉及大量公式推導及專業的概念鋪墊，加之為了跟上教學進度教學內容更新較快，學生普遍反映課程難度較大;(3)教學內容和后續專業及特色專業課內容銜接性不夠緊密;(4)從內容的充實性和課程的結構上來看，“熱工基礎及流體力學”這門課程的教學內容已經滿足要求，但是對接林業機械領域最新技術，強化學生創新思維方面，當前的課程建構仍無能為力;(5)由于本課程的學習不涉及具體的機械裝備系統，使得同學們對本課程在專業中的地位認知不足，學習積極性欠佳，這些現狀使得提升教學效果難度較大。針對上述課程特點及教學現狀，結合農林類高校“機械設計制造及其自動化”專業的實際情況，制定了如下教學思路:(1)授課時，使學生從機電系統、固體力學等學科的思維中切換出來，將空間觀測法跟同學們探討透徹，基于空間觀測法開展“熱工基礎及流體力學”的課程教學。(2)在教學大綱中刪除過于抽象、應用面較窄的教學內容，深入講解與后續“液壓與氣體傳動”“泵與風機”“林業機械”等課程關聯度較深的內容，為專業及特色專業課的學習做好扎實鋪墊。(3)結合在林業機械領域與“熱工基礎及流體力學”緊密關聯的科研經歷，探索寓教學于科研、科研反哺教學的授課模式，強化同學們對“熱工基礎及流體力學”在“機械設計制造及其自動化”專業里占有重要地位的基礎認知，顯著提升同門們自愿學習、自主學習的熱情。(4)注重思維方式、終身學習意識的培養。教學過程中注重切入問題角度的講解，使得同學們在明白問題的同時更養成學習思考問題方法的習慣;從固體學科到流體學科是一個較大的跨越，在跨越的過程中，使同學們樹立終身學習意識，為以后培養同學們提出、解決林業機械領域學科前沿性、熱點性問題的能力打下堅實基礎。

2課程構建探討

在“碳達峰、碳中和”的硬性發展要求及“綠水青山就是金山銀山”的發展理念加速推進的浪潮之下，農林高校“機械設計制造及其自動化”專業的畢業生在高等教育系統中的地位不斷提升，所以基礎專業課程構建更需獲得與之地位匹配的重視。一方面，基礎專業課課程構建要體現基礎知識的深度和廣度;另一方面，內容要很好銜接并服務于核心專業課、特色專業課，為學生后期畢業設計、研究生科研深造做好鋪墊。

2．1課程內容深度銜接核心專業課

“林業機械”是南京林業大學“機械設計制造及其自動化”專業的核心專業課，內容涵蓋林業動力、整地、清理、苗圃、造林、撫育、保護、防火、采伐、采摘、智能化等機械。其中，和“熱工基礎及流體力學”專業基礎課相關的包括動力、清理、保護、采摘等板塊。林業動力機械(包括泵、風機)涉及“工程熱力學”中熱能和機械能之間的轉化問題，同時也涉及“工程流體力學中”可壓縮混合氣體壓強、溫度變化和裝置的動力匹配問題;林業清理機械涉及“工程流體力學中”不可壓液態水在管道內部的流動，在霧化器內的流態分布、出口后霧化粒徑分布等復雜多相流問題，如圖1所示;林業保護機械中噴霧射程、噴霧穿透涉及“工程流體力學中”可壓縮流體空氣的外部流動及耦合風場、霧滴的多相流動問題，如圖2所示;林業采摘機械中，基于負壓的采摘系統涉及可壓縮流體空氣的管內流動問題。從銜接核心專業課的角度來看，一方面，農林類高校“熱工基礎及流體力學”這門專業基礎課程應該深耕“工程熱力學”和“工程流體力學”，而“工程流體力學”應該是重點中的重點;另一方面，也好兼顧課程內容的完整性，“傳熱學”也要適度調整。

2．2匹配三大板塊關系，優化課程結構

建議協調、平衡三大板塊的課時占比，同時明晰課程內容的內在邏輯關系，在此基礎上進一步優化課程結構。在“工程熱力學”(熱能的間接應用)板塊中，我們將實現熱力學能向機械能轉化的媒介稱之為“工質”，媒介一般是“單一氣體”或者“混合氣體”，熱力學第一定律、熱力學第二定律、工質熱力學性質及理想氣體的熱力過程等課程內容和專業核心課程林業機械吻合度較好。“工程流體力學”中，對流體的終結性定義是“抓不起來的物體”，一般性的定義是“氣體和液體”的總稱，但課程內容中流體基本概念的鋪墊、流體靜力學、流體運動學、流體動力學及黏性流體等課程內容都是基于不可壓的液體，同為流體，但氣體和液體的性質及研究重點相差甚遠，“氣體”這種流體相關課程內容的缺失為后續專業核心課程的學習帶來很大知識結構缺陷。“傳熱學”(熱能的直接應用)中，對導熱、對流傳熱(混合傳熱，主要是流體和固體之間)、輻射傳熱的基本原理、工程應用等課程內容做了比較詳細的講解，但是后續專業核心課程對傳熱學中的知識需求很少，僅僅在脈動燃燒技術這一研究領域有所涉及。總體來看，不管是“工程熱力學”中的“工質”，還是“工程流體力學”中的“氣體”，再或者“對流換熱”中的“流體”，其中“氣體”是課程的“最大公約數”，也是和林業機械這一專業核心課程相關的“最大公約數”。鑒于此，“工程熱力學”教學內容總體上可以維持不變，部分章節可以簡化，不重要的知識點減少不必要的推導，側重理論、公式概念的理解和應用，這樣可省出一部分課時。總課時不變的情況下可以合理縮減“傳熱學”的課時，對輻射傳熱只做一般性介紹;考慮到相似原理在流體力學的試驗研究中也有重要應用，可以在這里對相似準則進行深入講解，省出較多課時。將“工程流體力學”放在最突出的位置，省出來的課時分配給這一部分;增加可壓縮流體“漩渦勢流理論”“相似理論中的量綱分析法”、包括氣體動力學中“擾動在外空間流場中的傳播”及“管內氣體的流動”等內容，以匹配林業機械核心專業課。

2．3樹立自主學習、終身學習意識

目前，流體力學板塊中關于可壓縮流體的課程內容匱乏，教學中會鼓勵同學們在MOOC上尋找優秀資源進行線上學習，使同學們樹立自主學習意識。通過工程流體力學板塊，我們在體力學的范疇內將研究運動的方法由拉格朗日法提升到歐拉法，這是一個顯著的改變，也是重要的進步，通過這一步，有助于培養同學們的終身學習意識。

結語

篇9

關鍵詞：熱工基礎；傳熱學與傳質學；教學方法；教書育人

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）14-0122-02

《熱工理論基礎》包括工程熱力學與傳熱學兩門課程，它和流體力學并稱為能源動力類專業的三大支柱。這三門課程同時也是石油、化工、機械、電子、土木等學科的主干技術基礎課。工程熱力學和傳熱學構成了在熱能工程這門綜合性的技術學科中如何有效利用熱能的熱工理論基礎。我校近幾年根據石油工程學科的特點和發展需要，又將石油工程的課程改設為《傳熱學與傳質學》。這兩門課程的主要特點是概念性強、公式多、理論抽象，既有嚴格的理論證明，又具有很強的工程應用背景。對還沒有接觸到專業課和工程實際的學生來說，本課程聽起來容易枯燥無味，做題又無從下手。因此，筆者結合自己在這兩門課程中多年的教學實踐，分享幾點教學的實施方法和認識。

一、根據課程特點實施教學方法

這兩門課程的特點是概念多、公式多、內容多。教師在教學設計時應以應用為目的，以必需夠用為度，不要盲目追求基礎理論的系統性和完整性，而要突出應用性和實踐性。在講緒論課時，強調學習本課程對解決工程問題所具有的意義及其在人才培養中所處的地位和作用，介紹我國的能源現狀及與發達國家的差距，激發學生建立起強烈的責任感和強烈的求知欲望。

在授課過程中，教師還要注意不斷滲透和強調知識的承上啟下和儲備性，以及和各個專業的聯系。承上啟下性是指本課程作為專業基礎課，承擔著與基礎課和專業課的橋梁作用，因此在授課時，既要對所學基礎課進行復習對比，便于學生進行知識的遷移，又要密切結合工程實踐，為今后專業課的學習，奠定理論基礎。比如講溫度的定義時，先引出傳統意義上溫度的定義，指出這種定義的狹隘性，再引出熱力學中溫度的定義。儲備性是指現代化社會要求學生具備扎實的基礎、知識面寬、能力強、素質高。因此授課過程中，除本門課程所牽涉的應用知識外，應盡可能地介紹本門課程在其他領域的應用，使學生在學習過程中不斷受到舉一反三的訓練，培養學生的綜合素質和嚴謹的科學態度。比如在講對流換熱時以燒開水為例分析對流換熱的具體過程，然后讓學生思考：假設在太空中提供燃燒現象，能否燒開一壺水？水傳熱的機理和在地球上是否一樣？從而引出微重力傳熱專題，讓同學們課下在網上積極搜索微重力傳熱現象和理論。這樣既拓展和豐富了學生的知識面，又激發了學生的學習興趣，還巧妙地利用了學生的課余時間和網絡資源。

二、課堂互動教學的有效實施

課堂互動教學模式是一種非常理想的教學模式，也是很多老師所追求和向往的一種教學模式。但是它的有效開展和實施卻并非宜事。我們可能在剛開始授課時尤其是講緒論時可以很好地實施課堂互動，但是在隨后的課堂教學中迫于學時壓縮的壓力和知識信息量大的原因，慢慢就開始變成滿堂灌的授課方式，對于“互動”心有余而力不足。其實根據學時安排教師應有效把握教學內容和合理安排教學重點。即要摒棄全面講、滿堂灌的授課方式，把精講與指導相結合；系統講解與問答式講解相結合。教師在每一次課的教學設計時，多挖掘現實中的實例，我們可以把教學活動分為三個層次：由教師誘導、學生回答、教師分析和評價的三部曲所構成的互動程序；由若干個互動程序構成較大的單元或階段；由若干個階段積累為課。比如講授圓筒壁的傳熱過程，先舉些例子，例子可以從淺到深，從小到大，從日常生活到工程應用。可以先舉裝滿熱水的杯子放在空氣中的傳熱現象，再舉換熱器中換熱管的傳熱過程。然后引發問題：如何分析計算圓筒壁的傳熱過程。讓同學們通過類比平壁的傳熱過程然后思考并大膽試寫圓筒壁計算熱流量的公式，然后老師進行點評。在講到難懂之處時，要有意識地留給學生思考的余地，并提倡學生提出異議和不懂之處。這樣就把課堂教學變為教師和學生共唱一臺戲，使學生在課堂上積極思考，不容易分散注意力，使課堂氣氛活躍，更有效地利用了課堂時間，提高了課堂效率。

三、將教書育人有效的融入課堂教學

第一次真正認識到教書育人這個詞的含義是在教師崗前培訓時一位老師說的一句話：教書是傳道授業解惑，育人是培育每一個孩子的心靈。如果你只會教書而不會育人，那只能稱為“教書匠”，而不能稱為真正的教師。大學教育的終極目標不應該是讓學生拿到學位證或者找到一份好工作，而是把學生培養成為一個幸福的人。“培育每一個孩子的心靈”和“把學生培養成為一個幸福的人”這兩句話就一直縈繞在我的腦海里，讓我經歷了“感動”、“困惑”和“逐漸領悟”的過程。規范的教師崗前培訓是一個非常重要的過程，也可以說是一個必要環節。大學教師大多數都是研究生或者博士畢業，雖然有扎實的專業知識理論，但是由于不是師范院校畢業，沒有接受過專業的教師培訓，崗前培訓可以使高校教師具備一定的教育理論，同時要具備較強的教育專業素養和技能。在接受崗前培訓之前，我常常慶幸自己找到了一份穩定的工作，崗培之后，我才意識到自己是一位太陽底下最光輝的職業的擁有者，知道了自己肩負的責任和使命。在之后的授課過程中，我常常困惑如何在這門枯燥的課程中“培育每一個孩子的心靈”呢？我在和學生教學互動中，能感受到當你非常認真地對待這門課程和真誠的對待每一位學生時，他們也會認真地學習和尊敬你。所以，教師強烈的責任心和認真備課的精神是十分重要的。每一次的授課都會有更深的教學體會。雖然這兩門課程尤其是傳質學，理論抽象，公式多，但再復雜的公式都是邏輯思維語言，而邏輯思維語言又來源于社會科學語言，所以在講授異常抽象和復雜的理論和公式時，一定要深刻挖掘與之相關的物理現象，通過學生較容易接受的物理現象來分析與之對應的數學符號即公式。我在講授傳質學時學習了清華大學張寅平教授的“熱質交換原理及應用”的教學視頻，從中受益匪淺。張寅平教授通過舉數學家希爾伯特的例子，告訴學生推導公式的重要性，使學生從怕推導公式到愿意主動推導公式；通過舉愛因斯坦的例子，使學生明白人們在剛開始探索真理的時候是一個艱辛但卻有意義的事情。要勇于探索、勇于創新、做科研要具備大膽的懷疑和猜想精神。

綜上所述，在熱工基礎和傳熱傳質學的教學過程中，教師作為教學的指導者，其教學理念和情感素養將直接影響到學生的學習效果甚至人生觀價值觀。教師在實施教學的過程中不僅教授了專業知識，更展示了自我的綜合素養和人格魅力。將二者更完美地結合在一起，使學生有效而愉快地學習這門課程，是我們教師一直要為之努力和奮斗的目標。

參考文獻：

篇10

關鍵詞：暖通空調 綠色建筑 設計 可持續發展

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號：

引言

隨著人們對可持續發展認識的進一步加深，對于環保問題的重視度不斷提高，建設可持續發展的綠色建筑已經成為了當前最熱門的話題。暖通空調在建筑整體功能中占有重要地位，它是能源與環境相結合的產物，作為暖通空調設計人員必須充分的思考我們的專業在可持續發展建筑中，怎樣根據社會發展步伐，不斷推動空調行業和社會、資源以及環境這三者間和諧一致的發展。

1．暖通空調與綠色建筑

回顧人類建筑發展歷史，從遠古時代到工業革命之前，人類的建筑僅是遮風避雨的掩蔽場所，工業革命之后，新材料、新設備不斷進入建筑。照明、電梯、空調等標志現代文明的設施使西方國家富裕起來的人們有條件去追求建筑的舒適性，進入所謂 “舒適建筑”階段，并進而出現了全封閉的、完全靠空調和人工照明來維持室內環境而與自然界隔絕的人造生物圈式的所謂“現代化”建筑。上世紀70年代中東石油戰爭，轉瞬之間使賴以維系這種人工環境的能源供應產生了危機。于是，西方國家不得不降低供暖設定溫度，減少新風量。上世紀8 O年代出現的智能化大樓又將 “白領”工人的勞動生產率與室內環境品質聯系起來，西方國家又開始研究 “健康建筑”，研究室內空氣品質。在這階段，盡管建筑能耗有所反彈，但更多的研究還是集中在如何提高能源利用率。而信息技術的介入又使得提高效率、降低能耗有了可靠的保證。

實現“綠色建筑”，暖通空調業的參與和努力是不可或缺的。中國大部分地區的氣候與歐洲不同，夏季的高溫或高濕氣候僅靠自然通風是無法應對的。而如何提高空調系統整體的能效比則是擺在我們面前的課題。從能源來說，有燃料電池技術、光電池技術、太陽能供暖和熱水器、高效電機；從冷熱源來說，有蒸發冷卻技術、區域供冷供熱.. (DHC；尤其是居住小區的區城供冷供熱供熱水 )技術、蓄冰空調技術、地源熱泵、太陽能熱泵、高COP的超級熱泵、三效和四效的吸收式制冷機、蒸發冷卻技求、去濕空調技術；從系統來說，有輻射供冷系統、下送風和置換通風系統、閉環路熱回收熱泵系統、變風量 (VAV)系統、變水量 (www)系統、波動風空調以及空調系統的直接數字控制 (DDC)等，它們都是各國正在著力研究和開發的技術。

2．現階段，暖通空調可持續發展建筑提出的新要求

2．1樹立起可持續發展建筑觀

可持續發展的建筑觀所提出的具體要求是，建筑與建成過程中的可持續性必須具備較高的功能，建筑物的空間必須具備良好的包容性、開放性以及使用過程的靈活性。總而言之，就是要將建筑物的多樣化及建筑空間的可改造性進一步加大。所以，暖通空調設計人員實際設計過程中，應緊隨建筑消費觀的不斷變化，將可持續發展作為設計基本理念，以此提高建筑的舒適度、靈活度以及地域度等。在制定設計方案時，應對未來使用功能可能發生變化方面的因素進行充分的考慮。

2．2樹立新的設計理念

實際設計時，必須將環保節能作為重要內容，結合建筑方案，保持與自動控制專業間的融合暢通。同時，設計人員還應不斷的提升自身的設計水平，全面掌握新知識，摒棄傳統的設計理念，創建與當前社會發展相適應的新理念，將以往的靜態設計轉變為動態設計。之前的設計通常都是以靜態設計為主，而現階段，隨著技術的迅猛發展，智能化的自動控制模式迅速崛起，使得靜態設計逐漸的演變為了動態設計。現在，如果能源與環境的管理沒有智能化自動控制模式的支持，那么，是很難取得較好效果的。所以，設計人員要對自動控制系統與自動檢測系統等各方面的先進知識進行全面的掌握和了解，并且還要對新涌現的設計方法與設計手段進行細致的分析與研究。此外，設計人員還須具備系統工程設計理念；在諸多的工程實際設計過程中，純技術設計一直沿用到現在，它是一項立體式的靜態設計，已經無法與現階段可持續發展的內涵及開放性設計理念相適應。所以，必須將以往的靜態理念轉換為動態理念，設計過程中應對其使用時的靈活性與功能具有的持久性進行充分的考慮，切實樹立起系統工程設計理念，為業主進行良好的服務，將暖通空調使用過程中遇到的問題有效的解決，以確保業主安心的使用。設計人員要時刻關注最新的科研成果，同時合理的使用先進的技術，與制造設備單位形成良好的合作關系，將新的科研成果介紹給業主，以獲取他們對新技術的認可，將能源與開發有機的結合，重視能源節約的重要性，這是國家強調節約環保過程中最基本的一項政策。

3．對暖通空調與可持續發展建筑的幾點建議

3．1將建筑熱力學及傳熱學融入到建筑設計中

在建筑類院校中，建筑熱力學與傳熱學屬于技術類專業課的范疇，學生在學習建筑專業時必須對這兩項知識進行全面的掌握，然而，由于某種原因，建筑專業學生對這兩方面的知識并沒有過多的重視。同時，由于建筑課程體系的設置，嚴重制約了建筑熱工學與傳熱學知識的推廣，最終導致建筑工程師在建筑熱力學與傳熱學設計方面的應用能力不夠高。在專業的建筑設計中涵蓋了建筑熱力學與傳熱學知識，主要強調要具備材料與構造方面的知識。因此，實際中，設計人員應積極的與建筑學人員共同完成建筑熱力學與傳熱學的設計，并形成良好的溝通交流機制，從初步方案設計階段開始就要介入到工程設計中去，以確保建筑節能目標的實現。

3．2積極探索分戶計量

由于集中供熱與中央舒適性空調的快速發展，使得開發商與物業管理部門面臨著收費難的問題，所以，應進行單戶對供熱（冷）計費。而要想確保單戶計費的真正實施，就必須根據可動態調節的具體要求，將當前所采用的系統形式進行轉變，以此實現計量與調節的目標。

當前，有部分廠家已經開發出了單戶供熱計量裝置，并且在工程中進行了試驗，效果良好。不過，目前還處于探索階段，比較工作做的還不夠好，只有縱向的，期望相關人員積極的參與到這項工作中，集中智慧，發表自己的看法與意見，力爭制定出完善的、切實可行的系統形式。

3．3暖通空調節能是當前迫切需要解決的事項

最近幾年時間里，空調的實際用電量在不斷的攀升，導致和城市的用電設施及設備間發生了極為嚴重的矛盾，進一步加大了能源實際消耗量。此外，由于居住建筑中所使用的空調是分散式的，因此，能夠明顯的感覺到城市中的氣溫要與郊區的氣溫高很多，城市環境受到了嚴重的損害，與可持續發展目標背道而行。所以，必須將這些矛盾進行全面的緩解，采用節能效果高的中央空調，這是當前急需要解決的事項。

因此，我們應當從現在起就為“綠色建筑”作政策上和技術上的準備。綠色建筑為暖通空調業的技術進步和發展提供了前所未有的機遇。

4.結語

我們國家資源是有限的，我們的環境承載能力已經達到極限，在這種情況下，我們必要考慮換臺空調的綠色建筑，以此實現中國暖通空調的可持續發展，是非常有意義的。

參考文獻：

[1] 龍惟定;試論我國暖通空調業的可持續發展[J];暖通空調

[2] 肖蘭生;住宅分戶計量式供暖系統的設計要點[J];暖通空調