新形势下研究生高等传热学教学改革探索

任洪波 姜未汀 翁建华 刘方 朱群志

[摘 要] 在能源和信息技术快速发展的新形势下，作為能源动力类专业研究生核心课程，高等传热学教学急需改革创新。文章分析了当前国内高校高等传热学教学的现状，探讨了其对于新形势下应用型人才培养的适用性，并从教学内容革新和教学方法创新两个角度探讨了可能的改革方法与路径。

[关键词] 新形势;高等传热学;教学内容;教学方法

[基金项目] 上海电力大学研究生课程建设项目（YKJ-2019004）

[作者简介] 任洪波（1982—），男，江苏如皋人，工学博士，上海电力大学能源与机械工程学院教授，研究方向为能源系统分析;姜未汀

（1979—），男，浙江余姚人，工学博士，上海电力大学能源与机械工程学院副教授，研究方向为纳米流体传热;翁建华（1968—），

男，江苏苏州人，工学博士，上海电力大学能源与机械工程学院副教授，研究方向为纳米流体传热。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）30-0269-02    [收稿日期] 2019-10-08

在新的形势下，作为我国能源电力人才培养的主干学科，能源与动力工程及其相关专业发展所面临的外部环境发展了巨大变化，这对其课程设置也会产生深刻影响。作为能源与动力工程相关专业研究生的重要专业基础课程，“高等传热学”对能源高效利用、节能及新能源开发具有重要的指导意义。张靖周从教材建设、教学方法、实践环节等方面提出了高等传热学教学模式的创新模式[1]。赵斌等进行了高等传热学中实验教学环节的探索，提出了研究型实验教学的改革思路[2]。邱林探讨了开放互动式教学方法对提升高等传热学课程教学效果的作用[3]。朱群志等提出在高等传热学教学中增加专题讨论环节、构建先进教材体系等改革思路[4]。高虹等则探讨了学时不断减少的背景下高等传热学的教学改革思路[5]。

作为一所能源电力特色鲜明的高水平应用技术型大学，上海电力大学正努力向应用研究型大学转型发展，其核心是应用导向，这一宗旨将体现于学校教育教学的全环节。本文在回顾我校高等传热学课程开设历程的基础上，总结了国内相关高校高等传热学课程的教学现状，提出了存在的关键问题，并从教学内容优化和教学方法创新两个方面提出了新形势下高等传热学教学的改革思路。

一、课程现状及存在的问题

自我校开展研究生教育以来，高等传热学一直被列于我校研究生培养方案中。2007年至2011年间，以“热能工程”二级学科招收硕士研究生期间，“高等传热学”被列为“热能工程”的专业学位课程。自2012年以“工程热物理”“热能工程”和“动力机械及工程”三个二级学科招生以来，“高等传热学”依然被分别列为三个二级学科的一级专业学位课程，在“动力工程及工程热物理”一级学科研究生培养中起到举足轻重的作用。

通过调研发现，国内其他高校相关专业均设置了“高等传热学”课程，教学内容大多侧重于传热问题的理论推理能力的提升。从教学方法来看，大部分学校本课程的教学是以课堂授课为主，辅以若干课外思考题和练习;有部分学校采用了启发教学法、练习法、资料检索法等综合方法，同时吸收国外大学的开放性、交互式教学的优点，并组织相关主题的小组讨论;有些学校还引入了全英文教学。

纵观国内各高校“高等传热学”课程的设置及我校该课程的教学实践经验，发现目前本课程教学还存在一些问题：

（1）课程设置的导向性不强，学生学习的积极性不高。目前的课程设置偏重于基础理论分析，对于数学推导要求较高。但对于应用型高校的研究生，科研课题大多来源于实际工程实践，强调理论对实践的指导，追求化繁为简、简单易行，对于过于繁杂的理论公式推导缺乏兴趣。

（2）教学方法较为单一，考核方式不够灵活。正是由于教学过度理论化，导致课堂教学中理论公式的数学推导偏多，课堂氛围不够活跃，相应的考核内容也大多是公式推导，理论未能有效联系实际。

二、教学改革的基本思路

（一）教学内容的优化与改革

国内外各高校根据其研究生培养目标、思路和方向的不同，高等传热学所选定的教材、参考书，以及重点教学内容均有所差异。总体而言，根据高等传热学的教学内容所遵循的逻辑主线，可以有以下几种布局方案。

常规课程布局是按导热、对流、辐射这三种传热的基本方式依次展开，在每一部分设置一些关键教学内容。例如导热部分可以主要围绕多维稳态导热、非稳态导热、拉普拉斯变换法、近似分析解法等展开;对流部分可以围绕对流换热基本方程、层流流动与换热、自然对流展开。

另一种课程布局是功能型模块化课程设置，在课程前期设置基础理论模块，然后是方法模块，最后再设置实例分析模块。在基础理论模块可以包含导热、对流、辐射等相关基础理论;方法模块可以包括数学分析方法、计算机模拟方法等;而实例分析模块则通过典型案例的分析求解，实现从理论到实践的贯通。

在新的能源和科技发展形势下，上述第二种课程布局对于应用导向型人才培养体系更为适用。在此框架下，应弱化基础理论模块，强化方法模块和实例分析模块。在方法模块除了传统传热学分析方法外，应结合“云大物移智”技术的发展，强化大数据、人工智能技术在传热学领域的应用探讨。在实例分析模块，应结合我国当前能源发展趋势，引入新能源、综合能源领域的传热学问题设计典型案例，提出分析求解方法。

（二）教学方法的改革与创新

以前述新形势下教学内容改革的思路、方向为立足点，高等传热学课程应着力提升其应用性与实践性，传统的板书为主体的理论灌输式教学方式已不再适用，必须跳出传统教学框架，引入新的教学理念和方法，具体可以从以下三方面着手：

1.結合典型案例，形成问题导向型教学过程。在开课初期，即安排学生结合导师研究课题或自身的研究兴趣点，收集国内外传热学相关典型案例，提炼关键科学问题，带着问题进入后续学习过程。在每段理论教学结束后，均留出时间让学生针对其所提出的科学问题，应用所学理论知识尝试进行分析求解。这在本质上是一种研究型教学模式，即将科研引入教学，教研融合、互促互利，对于研究生教学极为适用。学生通过提出问题、分析问题、解决问题的全过程参与，不仅深刻掌握了理论知识，也极大地提升了科研能力。

2.引入“互联网+”理念，形成线上线下一体型教学架构。“互联网+”教学是未来教育教学改革的重要发展方向之一。由于课时的限制，要完成前述综合性内容体系，仅靠课堂时间很难实现。为此，可以基于知识共享、信息共享理念，通过互联网有效开展实践性教学。基于线上与线下有效对接，将有限的课堂教学与无限的课外学习合理衔接。

（3）强化过程考核，降低期末笔试权重

开设高等传热学的目的是强化学生应用传热学知识认识、解决相关科学和技术问题的能力，所以考核的重点应为能否应用传热学知识解决实际问题，而不是固定的理论分析、公式推导。若有学生能够通过本课程的学习，在核心期刊或更高水平杂志上发表相关专业论文，则考核自然优秀;即使未能在期刊发表，可以针对某一实际案例提出科学、系统的解决方案，形成报告或汇报PPT，也可获得优异成绩。

三、结语

基于应用导向型高校的应用型人才培养体系，高等传热学课程的教学应结合我国能源发展趋势，更强调知识的实用性、实践性，重在培养学生应用理论方法解决实际工程问题的能力，在实践中创新，在实践中发展。

参考文献

[1]张靖周.高等传热学教学中的“三强一高”特质培养[J].科技资讯，2015（19）：167-168.

[2]赵斌，钟晓晖，张磊.高等传热学研究型实验教学探析[J].中国冶金教育，2013（6）：48-53.

[3]邱林.开放互动式教学方式在高等传热学研究生课程教学中的实践[J].高等建筑教育，2008（4）：95-97.

[4]朱群志，姜未汀，张莉，等.研究生课程“高等传热学”教学改革初探[J].中国电力教育，2014（30）：49-50.

[5]高虹，杨晓宏，田瑞.小学时高等传热学的教学改革探讨[J].教育教学论坛，2017（1）：138-139.

Exploration on Teaching Reform of Advanced Heat Transfer for Postgraduates under the New Situation

REN Hong-bo，JIANG Wei-ting，WENG Jian-hua，LIU Fang，ZHU Qun-zhi

（College of Energy and Mechanical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China）

Abstract：Under the new situation of rapid development of energy and information technology，as a core course for graduate students majoring in energy and power，the teaching of Advanced Heat Transfer needs reform and innovation.This paper analyses the current situation of the teaching of Advanced Heat Transfer in main universities in China，and discusses its applicability to the application oriented talent training model under the new situation.In addition，the feasibility reform method and approach is also proposed from both the viewpoints of teaching contents and teaching methods.

Key words：new situation;Advanced Heat Transfer;teaching content;teaching method