传热学课程
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传热学课程范文第1篇
根据传热学课程知识点多，内容抽象，应用性强的特点，本文从四方面对传热学内容进行讲解，对每一块内容的重要知识点进行了归纳总结及讨论了学习时的方法。
【关键词】
热传导；对流换热；辐射换热；换热器
0引言
传热学是安全工程专业的一门必修课程，讲述的是与热量传递相关的自然现象及研究热量传递规律的一门学科，对于与热相关的自然现象有很多，例如我们知道人的身体为恒温体，在夏天和冬天，人们在相同室温（比如25摄氏度）的房间里穿着衣服能一样吗?热天人们为什么喜欢在游泳馆里的水里而不喜欢在相同温度的空气里?这都是在日常生活中常见的现象，对于这些现象的解释就需要学习传热学的知识，需要知道热量传递的规律。并且随着经济的发展，与热量传递相关的企业、公司越来越多，与热量传递相关技术的发展也越来越快，基本上可以分为三种类型的技术[1]，即强化传热技术，削弱传热技术，温度控制技术，上面的三种类型的技术代表着传热技术的三个方向，在相应的领域有着重要的应用，比如强化传热技术，现在的家用空调或者车载空调体积越来越小，所需的能量消耗也越来越低，同时制冷效果也明显提高，这要得益于强化传热技术的发展与应用。传热学是和生活息息相关的一门学科，对于传热学课程的学习无论是对自然界热现象的认识还是热量传递技术的学习都是有必要的。
1内容讲解和学习方法
对于传热学课程的研究有很多的文献，分别从传热学的教学方法[2]，课程教学改革[3]，实践教学体系的构建[4]等方面进行了研究，本论文从以下二个方面探讨传热学课程，分别是课程内容的讲解和学习方法。根据传热的三种方式及传热技术的应用可以把传热学内容分为四大块内容，每一块内容又可以分类，下面分四方面对传热学的内容进行讲解。
1．1热传导
在教授过程中，首先求得物体内的温度分布，再利用傅里叶定律可以求得传递的热流量，求解物体内的温度分布是关键。明确解决物体内温度分布的完整的数学描写是导热微分方程及定解条件，导热微分方程是一个二阶的微分方程，通过能量守恒和傅里叶定律推导而来，是解决导热问题的基础。定解条件分为初始条件和边界条件，边界条件分三类对应着高等数学上解二阶微分方程时三类边界条件，所以学生可以把前面学习解二阶微分方程的方法用到这里，能更好地理解热传导问题。对于稳态热传导的几种常见的情形是通过平壁的导热，又分单层平壁和多层平壁。通过圆筒壁的导热，可分为单层圆筒壁和多层圆筒壁，前面的导热满足共同的特点即已知边界上的温度值，这些都属于第一边界条件的热传导问题。对于第二类及第三类边界条件的导热问题，可以通过举电熨斗底面的导热问题为例进行讲解。对于稳态导热的一个特例-肋片导热，在学习过程中，要注意对于复杂的工程传热问题的处理方法，即忽略影响问题的次要因素，经过适当的简化建立合理的物理与数学模型，从而运用已有的数学和传热学知识进行求解。对于非稳态导热的内容讲述首先明确非稳态导热的基本概念，理解非正规状况阶段和正规状况阶段及Bi数对平板中温度分布的影响。然后理解常见的几类非稳态导热。对于零维问题的解决方法－集中参数法，其适用范围是针对特征数Bi的大小来确定的。热电偶是讲述零维问题的特例，对于理解零维问题和集中参数法有着很大的帮助。对于一维物体非稳态导热分三种情形，分别为平板，圆柱，球，这三种情况下的解很复杂，从而有必要对结果进行简化，简化的依据是特征数FO＞0．2后，略去第二项及后面的项所得结果与不忽略时的完整结果偏差小于0．1％[5]，从而对结果进行了简化。在工程上对于非稳态导热正规状况阶段的解决方法是图线法（海斯勒图）及近似拟合公式法。热传导内容多，公式多，在学习过程中可以用类比法更好地识记各种情形下的公式。达到对公式的理解和应用。
1．2对流换热
对流传热的内容在教授过程中，首先明确要得到各种对流情形下的换热量，可以利用牛顿冷却公式，公式中的表面传热系数是未知量，故求解各种情况下的表面传热系数是关键。影响表面传热系数的因素有很多，有必要按照主要的影响因素进行分类.求解对流传热问题需要解定解条件下的对流传热微分方程。对流传热微分方程包括质量守恒，动量守恒和能量守恒的数学表达式，共四个非线性偏微分方程，解析解很难获得，进展一直很小，直到20世纪初由普朗特和波尔豪森提出的边界层概念对上述方程组进行了简化，使得在理论上求解较为简单的对流传热成为可能，层流外掠平板就是典型的一例。应该明确的是即使对方程进行了简化，但影响对流传热的因素很多，在理论上无法得出解析解，在现阶段，对流传热规律的研究主要是通过实验法来进行。在实验上通过相似原理或者量纲分析法得到相似特征数方程，使得在实验上研究对流换热成为可能。对于对流传热分类树上常用的实验关联式，要明确实验验证范围，热边界条件明确，定性温度，特征长度怎样规定的。对于相变对流传热主要是掌握凝结与沸腾传热，其基本特点，计算关联式的使用及强化相变传热的主要实现技术是主要内容。这一块内容的微观物理图像很难想象，在讲述过程中，为了增加学生的兴趣，可以举相关的例子，讲述沸腾换热时，可提到“响水不开，开水不响”，引发学生的思考，再讲述沸腾换热的原理，使得同学们对沸腾换热有更深的理解。对流换热的情形多，在讲述过程可以通过案例分析法对某一些对流换热进行讲解，到达举一反三，更好的理解对流换热。
1．3辐射换热
热辐射的物理机制与导热和对流截然不同，后者是物体的宏观运动和微观粒子的热运动引发的能量转移，而前者是物质的电磁运动引起的能量传递，与前面的研究方法截然不同，用到更多物理学上的知识。热辐射引入了很多新的概念与定律，比如黑体、辐射力、光谱辐射力、吸收比，穿透比、辐射四次方定律、普朗克定律、维恩位移定律等等，理解这些概念和定律是学好热辐射的基础。
1．4换热器
换热器的传热过程传递的热量由传热方程确定，对于换热器需要理解它的稳态工况的热设计，包括设计计算（确定传热面积）或者校核计算（承担的热负荷），基本依据是能量守恒定律和对数平均温差的四个假定。设计计算时应采用对数平均温差方法，根据实际的传热过程选择合适的换热形式，进而计算出传热系数。对于校核计算，采用迭代法计算对数平均温差，初始值的选取对于计算的结果有较大的影响。需要确定传热器的多少传热面积作为计算面积，不同的传热面积可以导致传热系数相差很多。辐射换热和换热器内容抽象，理解困难，在讲授过程中，可以通过设定一个问题，让同学讨论，即通过讨论法来加深对内容的理解。
2结论
传热学课程涉及的知识点多，数学表达式多，在讲述过程中要避免一味地推导公式和罗列结论，而是简化推导过程，重点放在每一个公式在工程上有什么用，怎样用，有什么注意事项，力求能理解每个公式在工程上的应用，为以后的就业打好基础。或者将每一个公式，知识点与考研，学科竞赛相联系，让学生从思想上意识到现在学习的知识的重要性。传热学课程的内容虽然多，但具有连贯性，可以学习完每一部分后做一个表格或者思维导图，总结知识点和公式,加深理解。通过对传热学课程四大块内容的归纳总结和学习方法的探讨，相信在学习传热学课程时目的性更强，能更好地理解内容，达到教学目标。
作者：逯田力 高德营 单位：聊城大学东昌学院
【参考文献】
［1］杨世铭,陶文铨.传热学[M].4版.北京:高等教育出版社,2006.
［2］阮芳,龙激波,等.传热学课程教学方法的研究与实践[J].高等建筑教育,2015,24(6):93-96.
［3］李友荣,杨晨,等.“传热学”课程教学改革研究与思考[J].中国电力教育,2010,32:66-67.
传热学课程范文第2篇
关键词：传热学；任务教学法；课程设计
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0044-02
传热学是一门研究由温差引起的热量传递规律的科学，是现代科学技术中最重要的基础学科之一，它不仅是能源动力、交通运输、石油化工等专业本科生的一门重要专业基础课，而且在机械、电子、土木、航天航空和轻纺食品等工程技术领域里的应用也十分广泛。目前大连海洋大学（以下简称“我校”）该课程体系是由理论、实验、实习和课程设计四个环节所组成。其中传热学课程设计这个教学环节是紧接在传热学课程理论教学之后进行的一个综合性实践教学环节，也是学生综合运用传热学、换热器设计以及相关先修课程知识，联系实际生产和日常生活，以完成以某一特定设计任务为主的一次工程设计实践环节（包括自行完成主体设备的选型计算、材料选择及内部结构设计、工艺计算及主要尺寸设计，主要附属设备的选型设计，主体设备总图的绘制等，同时还要综合考虑制造成本、加工工艺难度、维护保养等因素）。因此，该课程设计在整个课程体系教学改革中的地位十分重要。[1-3]
一、传热学课程设计的现状与改革方向
目前高校的课程设计大多数是依附于理论课程而开设的，与理论教学同步并在授课计划范围内完成，通常课程设计的过程往往是学生仿照教师的设计过程和设计指导书上的步骤来进行。因此课程设计的核心主要是指导教师，学生按教师预先给定好的设计流程进行，被动地接受设计方案，丧失了主动参与课程设计的积极性和热情，而且在设计中发生问题也不能及时反馈。这样的结果，将大大降低学生的动手能力、分析和解决问题的能力，更谈不上对学生工程素质的培养了。
随着对培养工程素质人才的需求和对传统课程设计教学模式改革的呼声越来越高，一种“以学生为中心”的教学理念即“任务学习法”越来越受到教育工作者的重视。这种教学模式主要是体现“任务导向”和“学生主体、教师主导”的教学原则，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，甚至于交流合作的能力，这同样也是当前培养知识、能力、素质综合发展的工程型人才的改革方向。[4，5]
二、基于任务型教学法的课程设计改革原则
为了将任务教学法成功而高效地运用于传热学课程设计这一实践教学环节，在改革之前必须制订某些行之有效的原则作为指导，以便使其更好地发挥功用。考虑到任务型教学法是一种以任务为核心单位计划和组织教学的途径，它强调在“做中学”，不仅吸收了以往多种教学方法的优点，而且和其他的教学方法并不排斥。因此，笔者在教学改革实施过程中根据此教学方法的特点提出了以下的课程设计原则。[6]
1.将较难的任务前置
大量的研究结果表明，学生在整个学习过程中的精力是有限的。根据笔者多年指导课程设计的教学经验，发现学生往往在学习过程的前半阶段思想最为活跃，精力也最为充沛。因此，在给定课程设计任务后，教师应有意识地把那些理论性强、需要花费大量精力才能掌握的较难的任务环节放在课程设计的前半阶段，例如对换热器的选型计算部分。这不仅仅是因为这些较难的学习任务往往更具有冒险性和创新性，而且这样的设置可以极大地激发学生的学习兴趣和好奇心，从实际教学反馈效果来看教学效果良好，也更有利于教师灵活地推动整个课程设计教学流程的进行。
2.将安静的教学任务前置
激烈的教学活动能让学生的大脑兴奋，特别是在课程设计的后半阶段，学生往往会感觉到疲惫，这个时候如果再进行安静的教学活动，学生的大脑就会处于一种抑制状态，从而影响整个课程设计的教学效果。因此，为了保证学生处于科学、合理的学习状态，指导教师应当把相对较为安静的教学任务安排在课程设计的前半阶段。
3.将整个课程设计连贯化
根据任务型教学法的指导思想，任务的设计是实施任务型教学法的关键和前提。因此，在课程设计正式开始之前，教师应指导每名学生根据分配的相关参数独立构建设计项目，每一项目均设计任务若干，在任务设计的过程中考虑行业发展、企业需求的实际情况，同时把传热学作为基础技能贯穿于任务环中，让学生提前对任务环的大体框架有一个较为清晰的了解。同时以任务为核心单位计划和组织教学，在“教中做”，在“做中学”，通过一系列的集体活动或个人活动来开展课程设计，最后对所涉及的全部教学内容进行整合并总结。总之，每一个教学环节都应该紧密相连，从教学设计角度保证课程设计的连贯性，并让学生能够获得最佳的学习效果。
三、课程设计的具体改革步骤
1.改革课程设计的教学大纲
课程设计中的教学目标和任务都是依据教学大纲提出的，而教学大纲中所提出的相关教学要求和教学任务就是开展课程设计的指挥棒，其作用不言而喻。显然，大纲中的这些目标和要求应该能够体现任务教学法的任务设计思想。
通过传热学课程设计这一实践环节，应该让学生掌握换热器设备设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准的途径，正确地选用公式和数据，加强工程计算和CAD绘图能力，初步形成工程优化意识，并能运用简洁的文字和工程语言正确表述设计思想和结果，从而培养学生的工程能力和创新能力。笔者在总结以往教改经验的基础上，将教学大纲作为前任务阶段进行改革，根据行业的发展趋势以及学生日后就业的企业需求，为每名学生都构建了不同的设计项目，引导学生自主地参与到任务设计环节中来。当学生对自身任务有了较为明确的认知后，就可以进入任务环阶段了。
2.课程设计题目的设定
在任务环阶段需要学生采用各种方法和手段去完成任务要求。如何能让学生从课程设计中既学到有用的知识和技能，同时又符合传热学课程设计的教学要求，这是课程设计题目设定的最根本原则。考虑到传热学课程设计最多一般也就两周的时间，同时受各种条件的限制，学生到现场测量考察换热器实物的可能性很小。如果设置的课程设计题目过大过深，学生可能会没有时间深入研究任务而只是忙于完成形式上的设计报告。因此，在设计题目的设定上，指导书中会尽量选取学生在学校和日常生活中能接触到的常见换热器类型，同时做到每名学生的初始设计参数都不一样，从而培养学生自主设计的独立工作意识。[7]
3.教学环境的改革
传统的课程设计教学环境已经不能很好地适应新形势下的课程设计教学要求。任务教学法就是要以学生为中心，创新教学模式和教学方法，建立以学生为主体、教师为主导的教学模式，通过组建课程设计小组，激发学生学习兴趣，引导学生通过组内分工、信息资源共享、技术难题攻关、组内讨论、组外交流等多种方式参与到教师的各个教学环节中去，鼓励每一名学生发挥自身特点，积极参与到设计团队的任务中，充分利用学生主观能动性，师生共同营造一个轻松热烈的教学环境。
基于以往的课程设计教学经验，采用灵活的情景式教学比较有利于任务教学法的开展，同时适当结合CDIO（构思、设计、实现、运作）模式等先进教学方法，展开对设计任务的团队讨论及研究模式，注重原理和应用相结合，强化以工程实例为载体的案例教学，将课程设计与工程体系有机结合，强化综合设计和工程实践训练。同时开展专题讨论，强化能力的培养。教学中增加一些专题讨论、工程案例、工程项目研究报告，有助于培养学生分析、解决问题的能力，创新意识和创新能力。
4.评价与考核方式的改革
从学生的长远发展来看，对学生的评价与考核不过是激励他们不断学习和进步的一种手段。既然实践环节的教学目的是侧重提高学生的动手实践能力，那么其评价考核方式就应与传统的理论教学有所区别，针对任务教学法更应如此。
由于任务教学法是以任务作为教学的主线，以学生实践作为中心，以老师作为辅导。因此，在考核方式上也应以学生为主体，以设计任务完成的质量作为考核依据，而不再以最终的课程设计报告作为终结性评价指标。每个学生作为个体既是自己任务的设计者，也是其他同学的“同行”，可以对其他同学的设计进行评价打分，因为学生在一起共同完成课程设计任务的同时，对彼此平时的表现也是最为了解的，这样可以提升评价考核的公平性与透明度，有效促进学生们的学习积极性。
四、结束语
总而言之，任务教学法有效地打破了传统的教学模式，最大限度地发挥了学生学习的积极性和主动性，不仅符合新形势下对高素质工程技术人才培养的需要，同时在教学实践中也取得了良好的教学效果。在教学中，教师要不断地总结实际经验，运用任务教学法，实现传热学课程设计教学效果的不断提高。
参考文献：
[1]杨世铭，陶文铨.传热学[M].第四版.北京：高等教育处出版社，
2006.
[2]于靖博，董丽娜， 赵兰英.《工程热力学与传热学》课程教学改革与实践[J].广州化工，2013，（11）.
[3]顾丽莉，张登峰， 赵文波，等.关于化工原理课程设计的几点思考[A].2013年创新教育学术会议（CCE2013）论文集[C].2013.
[4]金华.运用任务驱动教学法的思考和实践[J].新课程（教研），
2010，（11）.
[5]李广华，李华彦， 于靖博，等.“传热学”课程实践性教学环节的探索[J].中国电力教育，2010，（13）.
传热学课程范文第3篇
关键词：传热学；多媒体教学；实验教学；英文教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-06-000-02
传热学是一门研究热量传递规律的科学，它所涉及的领域非常广泛。特别是在能源动力、航空航天、建筑节能、材料冶金、机械制造、交通运输、化工制药、生物工程等领域更是蕴藏着大量的传热问题，形成了如相变与多相流传热、微尺度传热、生物传热、超常传热等传热学的多个学科分支[1-3]。
传热学课程是我校飞行器动力工程专业设置的专业基础课程，飞行器动力工程是动力工程与航空院校的结合，通过专业课程的学习，该专业学生要求可以对发动机的总体性能分析、总体与部件设计、故障分析等。传热学本身也是一门与各工程领域关系密切、应用性极强的专业课程。它植根于大量的工程实际之中，也必须服务于工程实际。本论文结合该专业工程实际情况，结合在传热学的教学过程中的几点讲课体会，把传热学比较枯燥的理论与学生的已有知识和感兴趣的实践联系起来，在实际教学中取得了令人满意的效果。
一、精心授课，提高教学质量
当前科技发展的速度日新月异，传热学方面的理论更加如此。但是我们的教学内容与这些新理论严重脱节，这在传热学实验方面尤为严重。同时部分同学认为传热学的实用性不强，对掌握专业技术帮助不大。因此导致大学传热学教学的受重视程度大大降低。这就需要把传热学知识与学生具体的专业应用及日常生活应用结合起来，提高同学们对该专业课程的学习兴趣。
在讲课时，我们要做到以下几点：第一，重点突出。根据教学要求，结合学生的专业需要，抓住重点，讲透概念，不断深化；第二，理论联系实际。在理论学习的同时，列举实际生活与生产中的应用实例，加深学生的印象，提高学生的学习兴趣。积极地引导学生对传热学、传热现象进行深人的思考。进行现代传热学的重要实验，大提高学生学习的积极性。
充分利用网络资源，结合飞行器动力工程专业，详细讲解传热学在飞行器发动机方面的应用。例如，在讲到三种换热方式及计算方式的环节，加入目前飞机发动机用到的几种冷却方式：辐射冷却，烧蚀冷却，膜冷却，再生冷却及发汗冷却等。同时着重讲解目前研究的前沿领域：再生冷却技术[4]。该过程同时涵盖了三种换热方式，如图1，包括燃油与壁面的对流换热，壁面的热传导，由于发动机温度较高，换热方式同时还包括辐射换热。收集相关实物图片，如图2所示，让同学对其冷却过程及相关的计算方法有直观而深刻的认识和掌握。
把日常生活中的应用实例代入的传热学的教学课堂里，让同学们了解到传热学应用的广泛性。例如，引入CPU芯片中的散热过程[5]，图3是一典型的台式计算机中的CPU散热器的图。在芯片内核内，电能转换成热能，发热升温，热量通过内核与金属外壳接触导热，传到金属外壳，热量通过金属外壳与散热器上的导热板的接触导热传到导热板，在导热板内热量以导热方式扩散传播到导热板上的肋片根处，在肋片内，热量以导热方式传播到肋片表面，风扇驱动空气流经肋片表面，热量最后以对流传热方式从肋片表面传到空气中。整个过程包括有：导热过程（其中多数是接触导热），空气对流传热过程。
图4所示的是采用有热管的笔记本计算机中CPU散热器，热量从导热板传到肋片，是通过热管传输，中间还有两处接触导热，在热管内，有蒸发传热和冷凝传热过程。
另外还有水冷式CPU散热器，热量从导热板传输到肋片，经由两处管内液体强迫对流传热，还有肋片与水管之间的接触传热。将CPU散热过程分解成若干个传热过程，分别分析研究每个传热过程的机理，目的是将传热学知识与实际日常生活及工程应用相结合，使同学们认识到传热学的实际应用，提高同学们学习传热学的兴趣，加深对传热学知识的掌握。
此外，利用多媒体教学时，为避免产生视觉疲劳，可以增加幻灯片的生动活泼性，适当设置一些动画效果。在放映多媒体课件时，要注意恰当控制好教学节奏，使得课件播放进程与学生的思维节奏同步合拍。
二、增加英文教学内容
培养具有全球化视野和国际交流能力的高素质专业人才是我国经济社会发展融入世界的需要。而传热学的基本概念很多来源于一些英文原著的翻译，在教学过程中，适当添加一些英文原文，一方面加深同学们对概念的理解，调节学生学习的紧张氛围，另一方面，增加同学们对专业词汇的掌握。同时，有利于学生在课外查找一些相关的外文文献，拓宽学生学习思路。对于提高教学质量、培养高素质的复合型人才具有很重要的意义。例如，引入传热的概念的英文介绍：Heat transfer：Thermal energy (heat): refers to the energy transported from one system to another as a result of difference temperature (%=T)。引入对流换热英文：Convective heat transfer。层流和湍流边界层：Laminar and turbulent boundary layers等。
三、注重课内教学与课外教学的有机结合
（一）建立教学信息中心。在教学信息中心，介绍传热学的历史与发展前景、最新理论的跟踪以及传热学的科普知识，让学生对传热学有充分的认识。
（二）采取设立选修课的手段，开辟“传热象探索园地”，让有兴趣的学生进行传热现象的深入探讨和研究。
（三）开设课外专题讲座。课外专题讲座也是提高学生兴趣的有效途径。它不仅让学生有机会接触传热学的前沿，更深人地了解传热学的发展动向，激发他们的兴趣及投身传热学研究的志向。
（四）要求学生通过各种方式收集信息，撰写传热学原理的应用论文，作为平时作业。通过这个途径拓宽学生的知识面。
四、理论与实验相结合，构建先进的传热学实验教学体系
传热学是一门实验学科，传热学的一切原理和定律都是从生产的实践和科学实验中总结出来的，反之又经受生产的检验并推动其发展。因此，必须注重传热教学中理论学习与实验探索的结合。在传热实验教学方面，在预备性实验、基础性实验、设计性实验和综合性实验的基础上可以引入模拟演示实验。
通过预备性实验为理论的学习打好基础，通过基础性实验来验证一些传热规律，从而使学生对这些传热学原理和规律有一个感性的认识。但由行器换热实验设备价格及操作条件的限制，发动机换热实验作为动手实验实行比较困难，考虑到该专业的性质要求，可以在课堂上增加演示实验，例如，模拟涡轮旋转叶片冷却通道换热实验，模拟气流平行于旋转轴方向的流动和气流垂直于旋转轴方向向外流及向内流等三种情况，基本概括冷却系统的全貌。通过演示实验，让学生直观认识到发动机涡轮叶片冷却过程。
此外，实验室应该建设成为自主型、开放式的实验室，让学生能够根据自己的兴趣爱好去进行传热现象的探索，充分培养学生对传热学的兴趣。
五、加强中青年教师实践锻炼
目前大批高学历的青年教师正在成为各高校讲台上的主力军，他们正在成为我国高教战线的栋梁。但也不可否认，长期的学校学习，严重缺乏工程实践。同时，青年教师工作后，忙于应付各种日常工作，实践环节进修的机会非常少，因而也不可能向学生传播工程实践知识。部分教师、特别是面临职称评聘的中青年教师对上课采取应付的态度，课余不钻研教学法，上课时拿本教科书照本宣科，不能激发学生的学习热情，使教学质量下降[6]。
为改变这种状况，可以采用青年教师下工程现场或实验室工作半年到一年、青年教师与老教师结对、定期进行教学法研究活动等。同时对教师的考核制度应作相应的变动，使青年教师愿在提高教学质量和增加实践经历上花费较多的精力。
六、结论
综上所述，随着传热学学科的不断发展，教学内容的不断增多，“传热学”教学改革势在必行。只有全方位的教学改革，教师综合素质的不断提高，教材和教学方法的不断创新，才能巩固大学传热学的基础地位，使学生学完大学传热学之后，思维能力和解决实际问题的能力有显著的提高，为今后的专业课程和社会实践活动奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]杨世铭,陶文铨.传热学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]戴锅生.传热学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1999.
[3]王厚华.传热学[M].重庆:重庆大学出版社,2006.
[4]蒋劲.超燃冲压发动机燃烧室再生冷却研究[D].西北工业大学,2006,(6).
传热学课程范文第4篇
三本院校是以独立的办学和管理模式创建起来的普通本科高校，由于其生源与一本、二本有着明显的差距，使得在机械专业的教学上更趋于学生动手能力及应用技术能力的培养。因此培养计划中并没有相关的“传热学”的教学安排。但是作为机械行业，传热学的重要性不言而喻。不管是简单的轴承设计、还是复杂的机器设计都需要对温度进行一定的分析。因此，在没有开设传热学基础课程的前提下，通过课堂引导、毕业设计及学术报告使得学生对传热学产生一定的兴趣，并教会其操作简单的温度流场分析软件icepak。
一、传热学在机械专业的重要性和教学目的
“传热学”是一门研究由温度差引起的热能传递规律的学科，根据热力学第二定律，只要有温差，就一定有热能从高温物体传到低温物体。然而不管是在自然环境，还是在人类生产的各项领域，温差是必然存在的，所以，热能传递现象存在于世界的每一个角落。因此，作为一门研究热量传递规律的科学，传热学在各行各业中都应用广泛，尤其是在机械工业中。
通过对传热学的推广教学，使得机械专业学生了解温度分析的基本原理、知道温度分析在机械工业生产中的重要性。并帮助部分感兴趣的同学掌握简单常用的温度分析软件icepak的使用方法、会根据结果分析产品结构的合理性及优化方法。最终目的是增加机械系学生就业的资本，帮助同学更好地就业及以后的工作。
二、“传热学”在校内推广的难点
三本院校属于应用型本科，在生源及师资上都明显不如“一本”“二本”。将“传热学的基本理论及简单软件应用推广开来，具有以下难点：
1.学生的基础知识薄弱；就目前机械专业课程的设置对大部分学生来说已经足够吃力，大家忙于应付。而且除了在大学物理中，有部分传热学知识以外，并没有相关课程再涉及传热学。
2.缺少实验室；一门理工科课程需要相关实验的支持，实验可以使学生直观地观察到一些现象，并对该课程产生一定的兴趣。而学校仅有一些机械制造相关的实验室，这一缺失会对学习传热学带来一定的影响。
3.教师资源不足；本校从事传热学数值模拟研究的人员缺少，仅有一两名老师有相关知识。这就使得每一名老师的工作比较繁多，不仅要上课、科研，还要调整时间来进行这项工作。
三、温度分析推广的措施及成果
针对三本院校的特殊情况，制定并实施了下列三项措施，对大家了解熟悉传热学有很大的帮助，效果都很明显。
1.上课时在不影响教学任务的情况下，通过一些视频资料对学生提及温度的重要性，针对感兴趣的同学，通过教他们icepak等简单温度分析软件的操作让他们对温度分析有更深地了解，并降低畏惧心理。在讲授理论力学及材料力学的课堂上，给学生灌输温度对机械材料的影响，比如温升过高会导致材料蠕变，会导致电子零部件的不能正常工作。学生对此也颇感兴趣，有部分学生会课下来拷贝软件，自学并进行简单的温度分析。
2.通过讲座的形式向机械系的学生讲解目前工业生产中温度分析的重要性，温度分析的一些基本原理以及介绍一些简单的温度分析软件。目前各种行业，对于温升分析报告的需求越来越急迫，很多公司都面临着这个问题。比如：电机行业，电机的温升严重影响着电机的性能，转子、定子、线圈以及控制器的温度都有着严格的控制。作为机械专业的学生，如果能熟练地应用icepak等传热学数值模拟分析软件，将极大地提高自己的就业的优势。而且由于温度分析软件均可以做到动态演示，所以这个过程对于提高学生的兴趣有很大的帮助。感兴趣的同学自学软件，也可以培养自己的自学能力，为以后工作做好铺垫。
3.通过毕业设计的宣讲，增加选择温度分析这方面的学生人数，参与的人多了，整个氛围就会建立起来。学生对于传热学温度分析方面还是有一定的抵触，觉得难度大，不愿意多花时间，但是经过一次毕业设计的学习，学生普遍对温度有了一定的了解，热传递的方式及主要计算公式都能大致地记住，对传热分析软件能做到熟悉建模、画网格、网格优化、计算、结果分析等基础过程。总的来说，基本达到了毕业设计的要求。
传热学课程范文第5篇
摘要：《工程热力学》和《传热学》是为新能源科学与工程专业学生开设的两门专业必修课，也是该专业大学生所必须掌握的热工类课程。该课程具有知识丰富、专业性强、课时多等特点。在《工程热力学》和《传热学》课程教学中，大学生创新能力的培养是很重要的一环。本文对该课程的教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了探讨，并对大学生创新精神与创新思维的培养进行了研究。
关键词：工程热力学；传热学；新能源；教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）52-0176-02
能源是现代社会赖以生存和发展的物质基础，是国民经济和社会发展的先决条件。新能源专业的毕业生，肩负着为国家能源发展贡献力量的重要责任。为达到培养专业知识面广、基本功扎实和创新能力强的本科人才的目标，作为新能源专业非常重要的必修课――《工程热力学》和《传热学》的课程设计和教学方法探索就显得尤为重要[1，2]。此前的相关文献中报道了《工程热力学》和《传热学》教学的优秀经验[3-6]。本文在此教学经验的基础上，对热工课程的教学内容和教学方法进行优化和探索，以更好地提高学生的创新精神和创新思维。
一、教学内容的优化
教学内容的优化和精选是教学改革的关键。作为专业必修课，在学时有限的情况下，如何最大程度地讲授最有价值的知识点成为教学的关键。
热工类课程由《工程热力学》和《传热学》两门课组成。《工程热力学》按热力学基本概念、热力学第一定律、理想气体的性质与过程、热力学第二定律与熵、气体动力循环、水蒸气、蒸汽动力循环、制冷循环、理想混合气体和湿空气、实际气体的性质等内容分为若干章节；《传热学》按照传热基本概念、稳态热传导、非稳态热传导、对流换热、热辐射及辐射换热、传热过程与换热器等分为若干章节。由于新能源科学与工程专业属于新兴产业专业，学科领域广泛，涉及能源类（如生物质能、太阳能、风能）、化工类（如基础化学、物理化学、新能源材料）、力学类（如工程力学、流体力学）等多门课程和领域。
在实际的教学过程中，教学内容必须有所侧重，应充分考虑到不与新能源科学与工程专业开设的其他相关课程的知识点产生重复。另外由于《工程热力学》和《传热学》课程难度较大，在教学过程中要讲清课程中的要点和基础知识。可以以“基本原理―公式推导―影响因素―实际应用”为主线介绍该课的有关知识，建立每章知识结构图，让学生清楚该门课程的知识体系结构。对重点的热力学第一和第二定律进行原理介绍，仔细推导相关公式，让学生夯实基础，使学生在进一步的学习中不会混淆概念，相对轻松地应对课程。此外，注重理论与实践相结合，例如介绍空调在夏天与冬天的工作原理、冰箱开门对室内的影响，积极引导学生利用热力学定律进行分析，增加课程的趣味性以提高学生的创新能力。通过优选教学内容，使教学内容始终能反映本学科的专业特点和学术水平，加强学生对后续专业方向的把握。
二、教学方法的探索
（一）以创新性地教带动创新性地学
科学技术是第一生产力。要想发展经济，需要加大科研力度、提高科技含量。这已被证明是一种行之有效的道路。与此对应的是，要促进教学质量、提高教学效率，必须加大教学与科研的力度、提高教学与科研互动水平。在当今大力发展科学技术的大背景下，如何提高身为未来科学技术发展主力军的大学生的学习热情和创新能力，成为目前高校教学的难题和重点。传统的直白讲课和搜集各种习题以供学生练习只会让课程变得生硬和枯燥，导致学生的学习效率和学习热情越来越低，甚至出现了普遍的抄袭作业和迟到早退等不良现象。为了改变这些不良现象，就需要在教学手段上进行创新。教师通过对平时科研工作成果的再学习，并结合对教材的研究，创造性地运用某些方法，使学生对重要问题达到本质上的领悟。在这种途径中，教师的创新思维方式以及从中体现的一言一行，让学生耳濡目染、潜移默化，对带动学生进行创新学习、开发创新思维起到积极的作用。
例如，在进行《传热学》教学时，学生往往对传热的基本概念，尤其是二维与三维的导热理论及方程很难理解。一般地教学方式是，教师在黑板上进行微观导热原理推导，得出一维傅里叶导热定律和二维三维傅里叶导热定律，并给出几个常用的导热方程。这种教学方式中，推导过程比较晦涩，给出的方程也较为难懂，学生们很可能只会死记硬背，不能灵活运用。针对以上问题，笔者建议将导热理论与生活问题相结合，或者采取数学建模的方法，将导热方程与实践相结合，选取最适合该问题的模型，以达到课程有趣生动、富有创新性，激发学生们的创新思维。以创新性地“教”带动创新性地“学”，学生收获的不仅仅是知识点，更是如何去发现问题、解决问题的实际能力，为以后在新能源科学与工程专业领域的探索中打下良好基础。
（二）板书教学与多媒体辅助教学相结合
多媒体技术以其图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的呈现使课堂教学达到了全新的境界。在《传热学》的讲授中，一维的传热理论和公式很好理解和应用，但二维与三维牵扯到微观传热理论，以至于推导过程较为复杂，传热方程较为抽象难懂。因此需要教师精心准备多媒体课件，通过动态描绘各向同性材料的微观传热过程，让学生理解不同形状材料在具有不同位置的热源时如何进行热传导。通过绘制动态的卡诺循环过程，使学生深入理解热力学第二定律，并理解第二类永动机无法制成的原因。同时需要注意的是，对于工程热力学和传热学，由于信息量大、内容广，过多地依赖多媒体教学可能会让学生在短时间内难以消化，因此在教学中对于难度较大的基础理论部分和原理的学习，板书不可缺少，使学生能够有充分时间紧跟老师的思维去理解每一个知识点。
（三）课程教学与科研活动相结合
教师可以将全班学生分为若干调研小组，每五个人为一组，选择新能源与热工基础理论相结合的课题，通过查找国内外科技文献，调研总结新能源专业前沿知识，形成调研报告，锻炼学生阅读科技文献的能力，提前为毕业设计的开展奠定基础。各小组也可以参与指导教师的科研项目，在实验室做一些力所能及的科研活动，并通过文献调研，形成工程热力学和传热学知识系统。课程结束时，各小组以PPT形式向全班同学作汇报，授课老师根据报告提出问题，该组同学进行即时答辩，考查学生对相关知识点的掌握情况。
三、课程考核方式的探索
工程热力学和传热学覆盖面广、知识点多，应该采取灵活多样的考核办法。在成绩的评定方式上，可以设定了四项考核内容，第一部分是学生考勤、课堂互动表现和课堂笔记，通过此部分的考核，提高学生的听课注意力，锻炼学生提炼课程重点内容的能力；第二部分是根据每个小组的调研报告、PPT展示、答辩情况打分，锻炼学生的团队合作能力、口头表达能力和应变能力；第三部分是每节课结束前的思考题，采取加分方式，鼓励学生积极思考；第四部分是传统的期末考试，考试内容为课程讲授的基本内容，专业性强的理论部分强调定性了解，让学生对热工基础有个整体的认识。
随着新能源科学领域的不断发展，热工基础理论散发出强大的活力。根据新能源科学与工程专业特点，教师还需要在教学过程中，不断探索教学方法和考核方式，不断优化课程内容，提升教学质量，使课程教学体系更加科学合理，更好地适应社会对新能源科学与工程专业人才的需求。
参考文献：
[1]陈登宇.新能源科学与工程专业人才培养模式研究[J].科教文汇（下旬刊），2015，（1）：61-62.
[2]登宇.新能源科学与工程专业（生物质能方向）人才培养探索[J].课程教育研究，2015，（1）：236-237.
[3]武和全，姚永腾.对“工程热力学及传热学”课程教学的几点思考[J].科教导刊（下旬），2015，（4）：90-91.
[4]武和全，吴云强.提高“工程热力学及传热学”课程教学质量的改革探讨[J].教育教学论坛，2015，（23）：267-268.
传热学课程范文第6篇
关键词：行业高校;传热学;案例教学;探讨与实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）45-0139-02
传热学是工程科学的重要领域之一，是理论与实践结合十分密切的专业基础课，课程修完后要求学生能够运用传热学理论分析计算实际的热量传递过程，在大机械类专业本科生的培养中占有重要的地位。
上海电力学院是一所电力行业类高校，培养的“能源与动力工程”专业学生主要面对发电企业，而电力产生过程中的传热现象可以说无处不在，这就要求所培养的学生不仅要掌握传热学的基础知识，而且要能将传热学知识电厂的实际现象相结合。
但是，作者在多年的实际教学过程中发现，学生在该课程的学习过程中比较迷茫，究其原因，是因为教材讲授知识的思路多是先讲述基本定律或方程，再描述从工程实践中抽象出来的数学模型，然后运用数学知识或引用经验公式加以求解。而该阶段的学生还缺少对电力生产过程的感性知识，缺少对电力生产过程中涉及到的传热现象和传热设备的认识和了解，因此普遍感觉“传热学”的理论知识和计算方法抽象，不易理解，较难将“传热学”课程与自己所学的专业切实地联系起来。
近几年，有些教育工作者结合自己的工作经验分享了授课中案例式教学的应用心得[1-5]，这让作者深受启发，由此萌发出结合实际问题讲授理论知识，围绕日常生活案例以及与电厂联系紧密的工程案例来组织教学的想法。为此作者所在的课程组结合多年的“传热学”教学经验，设计与编写相关教学案例，将其运用于课堂教学，取得了较好的课堂授课效果，为行业类高校课程教学的有效开展提供了有益的参考。
一、教学案例的制作
教学案例的搜集与制作是案例教学实施首当其冲的第一个环节。案例准备得恰当、充分与否关系着案例教学的成败。
1.教学案例的选择原则：课程组通过深入研究教学内容与教学目标，结合我校“能源与动力工程”专业主要培养“电力工程师”的人才培养目标，首先确立了教学案例的选择原则。
①教学案例要贴切、恰当。案例教学法是一种教学方法，本质上还是要服务于教学的。因此所选的案例要能反映教学内容，不能“离题千里”，以免给学生造成知识体系的混乱。
②教学案例要生动、具有吸引力。所选的教学案例不能过于刻板，要具有一定的趣味性，这样才能提起学生的兴趣，调动学生的积极性，吸引他们参与和思考，让学生真正掌握所学内容。
③教学案例还要难易适度。所选的教学案例要充分考虑学生知识面和学习能力的差异，尽量不要选择分析难度大的教学案例，不要让学生产生畏难心理而达不到预期的教学效果。
④教学案例要贴近生活和电厂实际。讲解知识点用到的案例应尽可能是学生们耳熟能详的例子以增加案例与学生的亲近感，帮助学生消化、理解枯燥的知识;而在知识点应用阶段的案例应尽可能的源于电力生产中的传热知识应用，凸显我们教学中的电力特色，让学生明白如何“学以致用”。
2.教学案例的模块化。“传热学”课程内容以能量守恒为基础、以三种不同的热量传递规律为主线，教学内容主要包含热传导、对流换热、辐射换热和传热过程及换热器四大模块。依照上述原则，紧紧围绕这四大模块的知识点，分别制作了“传热现象”、“热传导”、“对流换热”、“辐射换热”、“换热器”五个案例库。而且每个案例库又都是针对模块中的各个知识点来建立的。另外，每个知识点都尽量寻找两个以上的案例，每个案例都表明所对应的知识点。建立起的模块化案例库清晰、明了，便于教师后期使用的便利化，便于加强学生对知识的巩固。
3.教学案例的形式多样化。根据课程知识点的特点不同，教学案例的组织还设计了多种形式。对于理解起来相对容易的知识点，采用“讲授型”的形式;对于需要有一定应用拓展的知识点，采用“讨论型”的形式;而对于需要亲自实践才能较好掌握的知识点，则采用“参与完成型”的形式。各种形式的教学案例根据教学内容和教学时间适度组织。
二、案例教学的实施
案例教学是对常规教学方法的改进，是一种以日常和工程案例为导向的教学方法。在案例教学的过程中，我们注意了与案例相配合的授课方法。
1.“点明式”教学方法。对于课程内容中比较明朗的知识点，配合以“讲授型”案例，采用直接明了的“点明式”教学方法，通过直接的描述将案例与知识点相结合。比如在讲到多层圆管壁面导热时，我们配合以凝汽器冷却管污垢的清洗案例，让同学们知道污垢积结就好比多了一层圆管壁，增加了一层圆管壁热阻，不利于热量的传递，制作的案例如下：
案例名称：凝汽器冷却管的污垢清洗案例（圆管壁导热）
凝汽设备在汽轮机装置的热力循环中起到冷源的作用。凝汽器真空过低会严重影响电厂机组的安全经济运行，而造成凝汽器真空过低其中一个重要原因就是凝汽器冷却水管结垢。凝汽器的结垢对凝集器的性能影响较大，它不仅使汽机端差增大，而且使汽机真空度降低，排气温度升高，影响汽轮机的经济性和安全性。……
2.“提问式”教学方法。对于课程内容中需要拓展的知识点，配合以“讨论型”案例，通过“有的放矢”的提问，让学生的认知有一定的顺序性和层次性，从而达到掌握所学知识的目的。比如在讲到等截面直肋片在温度计套管上的应用时，设计启发式的提问，逐步将问题深入化，引导学生将知识点拓展到应用实例。制作的案例如下。
案例名称：温度计套管的热分析（等截面直肋片导热分析）（参考答案略）
提问1：温度计套管如何使用？
提问2：温度计套管的作用？
提问3：温度计的读数能否准确地代表被测点处的温度？
提问4：既然存在测量误差，那误差的原因是什么？
提问5：根据上面的分析，温度计测量高温流体和低温流体时测得结果有什么不同？
3.“指导式”教学方法。对于课程内容中需要切身实践才能较好掌握的知识点，配合以“参与完成型”案例，教学活动采用老师指导、学生课外完成和课堂报告的形式完成。比如为了帮助学生初步掌握计算机求解传热问题的技能，提高学生应用计算机解决工程实际问题的能力，课程组由易到难设计了一维稳态导热、二维稳态导热和一维非稳态导热三种题型供学生选作练习。教学活动中，教师首先在课堂上将导热问题数值计算的问题分析、方程列出和离散、计算流程设计、计算程序编写等步骤进行讲解和指导，并将计算任务布置给学生;然后同学自由结合，各自组成小组，再利用课外时间完成计算任务;最后每一小组派出一位代表上台讲解计算思路，逐句分析计算程序，展示计算结果。
三、案例教学的效果与体会
本课程的案例工作从设想、组织到实施，历经两年有余的时间。案例教学通过在我校的“热能与动力工程”专业“卓越工程师”班的试点实施，取得了较好的效果，同学们普遍反映书本中的知识与日常生活和电厂实际联系起来了，也学会了用“传热学”的眼光来发现周围的世界，尤其在导热问题的数值求解的案例教学中，同学们反映收获最大，通过对活动的参加，同学们巩固了编程语言的熟练度，训练了编程的设计能力，加深了对导热问题的理解，增强了团队协作意识，锻炼了口头表达能力，受益匪浅。
在工作开展的过程中我们也深刻体会到案例教学是一项系统工程，它涉及到案例库的制作、教学方法的设计、教学过程的实施、教学效果的总结等环节，每一个环节的工作状况都会影响到案例教学的效果。与此同时，案例教学过程中除了涉及案例这一主要要素外，还涉及到其他两个要素：教师、学生。这两个要素也关乎着案例教学效果的好坏。对于教师来说，案例教学对教师提出了更高的要求，不仅要求教师对课程知识和专业知识具有很好的掌握，而且要求教师要具备组织、驾驭和协调的能力。对于学生来说，要求学生能够给予积极的配合，从被动学习转变成勤于思考、主动参与。此外，案例教学中的案例还应在教学反馈中根据真实的教学不断地进行完善和更新。
四、结束语
案例教学法是现今大学教育中比较先进的教学方法之一，其优势在于密切联系实际，具有较强的针对性、目的性和实效性。案例教学法在电力行业类高校的“传热学”课程教学中的实施让学生在学专业基础知识的同时也接触到了电厂中的传热现象，理论联系实际，促进了学生学业成绩的提高，有利于高素质人才的培养。但同时我们也认识到案例也不是万能的，如何将案例教学与传统教学方法相融合，取得更好的教学效果，值得我们继续深入研究与探索下去。
参考文献：
[1]郝俊才，赵春香，于月民，盖芳芳.材料力学案例教学方式研究[J].经济师，2015，（1）：259，261.
[2]吕悦晶，周兴林，张海霞.案例教学在道路施工组织与概预算教学中的实践[J].黑龙江教育学院学报，2011，30（2）：82-84.
[3]王学仁，艾春安，宁超.高等院校“传热学”案例式教学法探讨[J].中国电力教育，2010，（12）：74-76.
传热学课程范文第7篇
关键词：热工系列课程；启发式教学；联想式教学
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）52-0160-02
一、引言
热工系列课程包括工程热力学与传热学。工程热力学是热力学最先发展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用；传热学是研究热量传递规律的一门学科，传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析[1，2]。热工系列课程内涵丰富、概念抽象、公式数量多、联系工程实际范围广，是本校油气储运、石油工程、机械工程等工科专业一门非常重要的专业基础课。因此，针对本课程教学过程，必须定位在要保持学科基本理论的严密性和系统性基础上，考虑高新技术的应用和新型人才培养模式的要求，突出专业特点，使学生熟练掌握专业基础知识，提高他们的理论分析和解决工程问题的应用能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。
然而，在多年从事该课程的教学工作过程中，学生普遍反映该课程是一门非常难于学习掌握的课程。究其原因，一方面是由课程本身特点决定的，工程热力学与传热学具有理论较难，基本概念和基本方程较多，对学生用高等数学知识处理和解决实际问题能力的要求较高等特点，学生认为该课程的学习过程非常困难；另一方面和教师“填鸭式”的教学方法有关，教师往往只是把知识一味灌输给学生，使学生觉得原本就枯燥的物理概念和数学方程更加索然无味，提不起学习兴趣。结合自己的教学经验，笔者认为，要提高热工系列课程的教学质量，关键在于激发学生的学习兴趣，而最有力的途径就是采用启发联想式的教学方法。
二、关于启发联想式教学的思考
启发式教学是中国的传统教育方式，在中华民族的发展过程中发挥着巨大的作用。孔子说：“不愤不启，不悱不发，举一隅，不以三隅反，则不复也”[3]。这是孔子论述启发式教学的重要名言，对后世影响非常深远。学生如果不经过思考并有所体会，想说却说不出来时，就不去开导他；如果不是经过冥思苦想而又想不通时，就不去启发他。“不愤不启，不悱不发”经常用来说明对学生要严格要求，先让学生积极思考，再进行适时启发。所谓“教”是为了“不教”，就是要学生提高创新能力，掌握适合自己的学习方法。只有这样，他们才离得开教师，甚至可以超越教师，最终成为适应经济高速发展现状的人才。这种教育方式对目前的高等教育有着巨大的指导意义。
联想教学法是启发式教学方法的一种有效手段。所谓联想教学法，就是把首次接触的知识，通过连接点，将新颖的、有价值的东西与我们过去的见识、思考、观念，尽可能多地予以联系，被充分吸收后成为自己的思考、认识、判断与熟知的知识[4]。我们在教授一门新课程时，总是从基本的概念说起。要让学生学习、理解这些基本的概念，往往要通过举例来说明。举例，就是一种联想，就是将已知事物和新事物的本质特征，通过某些相同或相似之处的比较、参照，将彼此联系在一起。由此，学生就可以通过对已知事物的认识，去学习、理解未知的新事物。
三、启发联想式教学方法的实施
启发联想式教学并不是一种具体的教学方法，针对热工系列课程而言，参考和学习国内外的教学经验并总结自己的教学体会，笔者认为可以通过下面几个方面的解决措施来实施启发互动式教学方法。
1.要突出新旧知识间的联系与区别。学生在大学物理中的热学部分已经学习过本课程中的部分内容。当这些知识重新出现时，应先和学生一起复习，激发学生的回忆，然后再引出热工理论的定义，紧紧抓住新旧知识之间的联系与区别，引导学生在复习旧知识的基础上引出新知识，同时注意不是简单地重复旧知识，而是从工程应用的角度来论述并加以深化和推广。
在教学活动中，新知识的学习常常受到与其相类似的旧知识的干扰。例如，有些学生总是将工程热力学中压力的概念和单位与中学物理中压力的概念混淆起来。为克服这种干扰，需帮助学生找出二者之间的区别并划清两种类似知识的界限。例如说明工程热力学中的压力是一种应力的概念，是单位面积上的力，是气体分子撞击容器壁产生的效果，其国际单位是帕斯卡，而物理学中的压力是力的概念，其国际单位是牛顿。使学生对立地建立新知识中的概念，对新旧学习内容进行概括，找出其共同的本质。
2.通过有趣的比拟，启发学生对生僻易混概念的理解。热工系列课程的特点是概念多、逻辑性强。列宁说：自然科学的成果是概念。显然，没有力、速度、加速度等概念也就没有力学这个科学[5]。但是，热工课程中的各个概念是怎么引入的，不能只从定义出发给学生讲解。这样的教学效果往往是极差的，学生往往会对概念似是而非，无法正确把握各个概念，在该课程完成之后不久就轻而易举地忘掉了几乎所有的内容。为了避免这种教学现象的出现，对于概念的引入和讲解应符合人类的认知规律，即从具体到抽象的过程，也就是从感性认识到理性认识的过程。我们将热工现象和概念与生活中一些广为熟知的现象进行比拟，以此引入概念，学生往往能受到启发，从而从根本上掌握这些概念，并且做到学以致用。
例如在刚进入传热学的学习时，讲到热量传递规律，可将热量传递比拟为电流流动，学生们对于直流电路的欧姆定律I=■是非常熟悉的。将温差比拟为电压，将热阻比拟为电阻，由此学生们可以自然地将热流量与电流联想到一起，在这种教学方法下，学生们自然就可以很容易地记忆传热学非常重要的两组公式Q=■、Q=■。再如，在讲到对流换热系数的影响因素――流态时，针对层流和紊流，可以将流体的运动状态与学生排队郊游进行比拟。同学们行进的队伍非常整齐，每个队列的同学接踵摩肩，不同队列的同学互不影响即是“层流”的状态；而各个队列的同学打闹嬉戏，相互影响，使得行进的队列非常混乱，杂乱无章即是“紊流”的状态。这样的讲授既生动又形象，学生们容易接受，更能较好地把握这些难以理解、容易混淆的概念。
3.针对不同专业，通过热工课程在本专业的应用，激发学生的创新思维，培养有实践能力的高级专门人才。在讲授热工理论的过程中，对于涉及热工应用的部分，可以采用开放式的教学理念。在遵守课堂纪律的前提下，学生可以在课堂上随时提问题，大胆发表关于热工理论在本专业应用的见解。在教学内容的设计上，教师要注意设计符合学生实际的教学内容，符合学生的心理，以教师为主导，引领、启发和传递信息；以学生为主体，感受、感知和反馈信息；以问题为基础，设问、思考和分析探究；以能力、方法为主线，有计划培养学生的自学能力、分析能力、思维能力、观察和实践能力、应用知识解决实际问题的能力，激发学生的创新创造能力。
例如，在讲授“传热过程”一节，对于石油工程专业的学生，可以介绍热力采油的例子，让学生用热工理论描述注蒸汽采油的过程，描述每个传热环节，进而结合传热学的基本公式，提出提高热力采油效率的基本措施；在讲授“压缩机”及“换热器”一节，对于油气储运专业的学生，可以介绍天然气及石油管道输送工艺，结合管道工艺流程图，介绍泵站、加热站的作用，并对其进行讨论，由此可衍生出“蒸汽伴热”和“油气混输”等输油工艺，从而加深了对热工理论内容的理解。
4.要充分利用多媒体进行课堂教学和辅助教学。利用多媒体计算机具有的丰富的图、文、声等处理功能，使学生能在轻松的环境中达到对知识的理解、分析、记忆，掌握和运用知识，提高了教学效率，也为教学质量的稳定提供了保障。热工系列课程作为专业基础课程，与工程实践密切相连，需要很多工程问题作为背景，而课本中单调的文字叙述和简单的图形说明，往往不能准确形象地描述这些工程问题。在这种情况下，如果我们能借助多媒体手段，让学生能通过多媒体文件，让他们形象地认识知识，教学效果要好很多。例如在讲授压气机的工作过程时，用动画来表达，较之单纯用文字描述更加形象，学生也更容易接受。然而，多媒体教学容量大，画面丰富，多方位剌激学生的各种感官，容易造成学生注意力不集中，因此要根据课堂的实际和学生的接受能力，安排适当的讲解、提问、启发和点评，并留有学生思考问题的时间。对于热工系列课程的教学内容中方程和公式的讲解，其推导过程用板书的形式来讲授更加符合人们的逻辑思维习惯，更易于被学生接受，在写板书的过程中，学生会跟着教师的板书一同思考、琢磨和消化，更加有利于学生对所学理论的理解和掌握。所以教师应采用板书和多媒体相结合的教学手段，要“善用而不是滥用”多媒体教学。
总之，在热工系列课程的教学过程中实施启发联想式教学方法克服了传统教学方式的不足，调动了学生的积极性和主动参与性，通过该教学方法的实施，取得了良好的教学效果，它是大学教学改革的必然要求。
参考文献：
[1]朱明善，等.工程热力学[M].北京：清华大学出版社，1995.
[2]杨世铭，陶文铨等.传热学第四版[M].北京：高等教育出版社，2006.
[3]陈晓强，徐秀兵.《论语》“不愤不启，不悱不发”解――兼谈启发式教学思想[J].甘肃联合大学学报（社会科学版），2006，（4）：77-79.
传热学课程范文第8篇
关键词 热力学第一定律 热力学第一定律 卡诺定理
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.04.039
Teaching of the First Law of Thermodynamics and
the Second Law of Thermodynamics
WU Hequan， XIE Wenhong
（College of Automative and Mechanical Engineering，
Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hu'nan 410114）
Abstract Details of the emergence and development of the first law of thermodynamics， the second law of thermodynamics and the linkages between them. Further understanding of the process of teaching the knowledge of thermodynamics has played a good role in promoting， improving the quality of teaching.
Key words First Law of Thermodynamics; Second Law of Thermodynamics; Carnot theorem
0 引言
“工程热力学及传热学”课程是主要研究热能与机械能互相转换以及热量传递规律的一门学科。“工程热力学及传热学”围绕能量转换与传递这一主线，是对工程热力学及传热学两个研究方向的综合。其特点是涉及内容广，知识点多，主要包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程计算、传热学的基本概念、换热器热计算等。它在社会生活中的应用是非常广泛的，在很多领域包括现代工业、农业、交通运输和国防建设等。虽然热机发展一百多年，已经非常完善，很多热力学理论已经在实践中得到了应用。但是在面对如今国际社会能源短缺、环境污染等问题中，推进热力学的研究，提高能源的利用效率是解决这些问题的一个关键。而热力学第一和第二定律是热力学基础，学好并掌握这些基本理论，才能更好地研究热能传递和转换的规律并把它转化成实际成果应用到社会生产生活之中。
1 热力学第一定律概述
热力学第一定律实质是能量守恒定律在热现象上的应用。能量守恒定律可以表示为：自然界的一切物质都具有能量，能量有多种不同的表现形式，可以从一种形式转化为另外一种形式，也可以从一个物体传递给另外的物体，在转化和传递过程能量保持不变。热力学第一定律则可以表述为：热可以变为功，功也可以变为热;当一定量的热消失时，必产生等量的功;消耗一定量的功时，必产生与之相应数量的热。表达式为： = +。热力学第一定律否认了能量的无中生有，正因为如此那种不需要任何动力和燃料就能持续做功的第一类永动机只能是幻想。
能量转换与守恒定律首先是从力学中以“活力守恒”的形式提出来的。系统吸热，内能应增加;外界对系统做功，内能也增加。若系统既吸热，外界又对系统做功，则内能增加等于这两者之和。热力学第一定律就是能量转化和守恒定律。十九世纪中期，在长期生产实践和大量科学实验的基础上，它才以科学定律的形式被确立起来。著名物理学笛卡尔在1644年就提出了“运动守恒”的概念，随后德国数学家莱布尼兹引入了“活力”的概念，意大利物理学家伽利略研究斜面问题和摆的运动，斯蒂芬研究杠杆定理。伯努利的流体运动方程实际上就是流体运动中的机械能守恒定律，1834年爱尔兰物理学家哈密顿《论动力学的普遍方法》，提出了哈密顿原理。至此能量守恒定律及其应用已经成为力学中的基本内容，为能量守恒定律的建立准备了条件。1841～1843年，德国科学家迈克尔和英文物理学家焦耳提出了热能与机械能相互转换的观点，为热力学第一定律的建立奠定了基础。
热力学第一定律的确立，突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种物质运动形式之间相互转换的可能性，说明运动形式相互转换的能力也是不灭的，是物质本身固有的。
2 热力学第二定律
热力学第一定律说明了热能是可以转换的，可以由热能转换成机械能，也可以由机械能转换成热能，而且能量不会消失。但是如果仅仅只是这样，那有很多现象是解释不了的。比如一辆小车给它一定动能，让它在路上行驶，走了一段路程后，由于小车和路面有摩擦，小车速度逐渐减小，最后停止。原来的动能全部转化为摩擦产生的热能，然而反过来，这些热能能还给小车，再重新让它动起来吗？再比如一个烧红了的锻件，放在空气中便会慢慢冷却。显然，热能从锻件散发到周围环境中了;周围环境获得的能量等于锻件放出的热量。反过来，这个已经冷却了的锻件能从周围环境中收回那部分散失的热量，重新赤热起来吗？这样的过程都不违反热力学第一定律。然而，经验告诉我们，这是不可能的。
所以在热能转换为机械能这一问题中，除了要遵循热力学第一定律，还要满足其它约束条件。这就是热力学第二定律的研究内容。热力学第二定律的实质就是指出了一切自然过程的不可逆性，也就是说自然界中的过程具有方向性。过程总是自发地朝着一定的方向进行。机械能总是自发地转变为热能;热量总是自发地从高温物体传向低温物体等等。这些自发过程的反向过程（称为非自发过程）是不会自发进行的。这种不可逆的过程可以用熵来描述。自然界的一切自发过程都是朝着熵增大的方向进行的。只有可逆过程，系统的熵保持不变。这就是熵增原理，这是热力学第二定律的其中一种表述方式。
在热力学第二定律告诉我们能量转化具有方向性。即机械能可以百分之百的转化为热能，但热能转化为机械能的效率不可能达到百分之百。那么热机的效率最高能达到多少呢？1824年，法国工程师卡诺提出了一种热效率最高的循环――卡诺循环。它包括两个等温过程和两个绝热过程。如果把高温热源的温度记为，低温热源的温度记为，通过热力学计算可以得到卡诺循环的热效率表达式 = /。当高温热源的温度足够高，而低温热源的温度足够低的时候，卡诺循环的热效率理论上可以无限的接近1，因此可以说卡诺循环的热效率最高。从中可以得出以下结论：（1）卡诺循环的热效率只决定于高温热源和低温热源的温度，也就是工质吸热和放热时的温度;（2）增大，减少，可以提高卡诺循环的热效率;（3）卡诺循环的热效率只能小于1，不能可能等于1。因高温热源的温度不能等于无穷大，低温热源的温度也不可能等于零。这就表明热能不可能全部转变为机械能;（4）当 = 时，卡诺循环的热效率为零。这表明，在没有温差存在的热力系统中，热能不可能转变为机械能。或者说，单热源的热机，即第二类永动机是不可能造成的。
在卡诺定理的基础上，人们总结出了热力学第二定律的两种主要表述方式。克劳修斯说法：热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。开尔文说法：不可能从单一热源取热使之完全变成有用功而不产生其它任何他影响。它们都说明了自发过程的不可逆性，可以证明这两种表述方式是等价的。那种设想把海洋或空气当作单一热源，从中吸收热量并完全转化为有用功的第二类永动机是不可能实现的。
热力学第二定律的意义实际已经远远超出了热机热效率的范畴，它指出了自然过程进行的方向性，说明了能量品质的高低。
3 结语
热力学第一定律和热力学第二定律是人们在日常社会生产实践中总结出来的普遍规律，它们被许多实验和具体实践证明是正确的。热力学第一定律和热力学第二定律的建立，奠定了工程热力学与传热学的理论基础，也彻底了永动机的幻想。大学生在学习热力学第一定律和热力学第二定律时应该理解它的内容，实质，掌握它的重点和难点。了解热力学第一定律和热力学第二定律的发展过程，要学会自我归纳总结，做到独立思考。教师应该把精力放在提高热力学第一定律和热力学第二定律的教学深度以及加强实践应用上。热力学第一定律和热力学第二定律是自然界的普遍法则，蕴含了大道理，验证了辩证唯物主义思想，所以教师应该把事物发展的科学道理在这一章充分展现出来。热力学第一定律和热力学第二定律是“工程热力学及传热学”课程的重要内容，也是理工科学生必须掌握的基本知识，因此对它们进行深入研究有利于提高课程的教学质量。相信对热力学第一定律和热力学第二定律的研究一定会推动社会的进一步发展。
基金项目：长沙理工大学教改课题项目
参考文献
[1] 李岳林，刘志强，武和全.工程热力学与传热学[M].北京：人民交通出版社，2013.
[2] 沈维道，童钧耕.工程热力学[M].北京：高等教育出版社，2007.