简述应用计算机技术提高《传热学》教学效果的理论与实践

论文导读：《传热学》课程作为建筑环境与设备工程专业和热能动力工程专业的重要专业基础课程。我们在计算机技术应用于《传热学》课程方面进行了探索和实践。我们《传热学》课程组依照热工课程教学改革的指导思想。
关键词：计算机,传热学,教学改革
1 引言
21世纪是科技高速发展的时代，新知识、新方法的不断涌现为高等教学事业的发展提供了良好的手段和机遇。《传热学》课程作为建筑环境与设备工程专业和热能动力工程专业的重要专业基础课程，它的课程体系和教学内容都相对成熟和固定，即使如此，我们也必须与时俱进，不断用现代科技手段改进课程教学的各个方面，使得它成为教学手段先进、充满吸引力的优秀课程。近年来，我们在计算机技术应用于《传热学》课程方面进行了探索和实践，取得了良好的效果。
2充分发挥多媒体教学课件的功能
在当今信息时代，知识更新的周期越来越短，大量的新知识、新思想不断涌现，为适应这种情况，新的多媒体技术应用于《传热学》课堂教学是大势所趋。因此我们必须将传统的教育思想转变为现代教育思想。免费论文参考网。为了培养厚基础、宽专业、强能力、高综合素质的人才，必须由传统的以教师、课堂、书本为中心转变为以学生学习、个体实践、信息交流为中心，要实现这一巨大转变是靠传统教学模式无法完成，只有采用基于多媒体先进技术的新教学模式、方法和手段才能得以实现。免费论文参考网。
2．1 加大教学信息量，突破教学难点
《传热学》课程是建筑环境与设备工程专业和热能动力工程专业的主要专业基础课程之一，该课程的教学内容分为导热、对流和辐射三大模块，各部分相对独立，每一部分都有自己的知识体系与核心内容，理论概念较多，计算公式推导复杂、公式数量庞大，这使得教师的讲课时间紧张，形成了授课进度快、略去内容多时易造成学生跟不上教师思路，对基本概念、基本方法未很好理解其实质内容，而讲课进度慢时又不能完成预定教学任务的矛盾。应用多媒体教学可很好地解决这一问题。
多媒体教学具有信息量大，屏幕投影显示清晰、图文并茂、表达方便快捷的特点，我们在教学中充分利用了这一优势。例如对于非稳态导热中无限大平壁在第三类边界条件下导热问题，过去一直是传热课程重点和难点之一，应用多媒体教学时，讲授过程中我们将分离变量法的具体求解方法、温度通解中每一积分常数的具体求解过程都讲得很全面清楚，教师从写黑板的重复性劳动中解脱出来，着重在于讲清思路，讲清问题的重点和难点。用两小时轻松地完成了过去传统粉笔加黑板教学时三个小时都难以完成的教学任务。近两年来，在学校课堂教学时数总体精简的大背景下，我们用60学时仍然完成了教学大纲上规定的68学时才能完成的教学任务。
《传热学》课程中例题、习题的讲解也是教学的一个重要方面，我们应用多媒体教学可以在较短的时间内完成多个高难度、高综合性的习题的讲解工作，整个课程中课堂习题讲解数量有较大提高，拓展了学生的思路，也很好地提高了课堂教学的信息量和教学效率。
多媒体教学可有效突破教学难点，例如对于二维、三维非稳态导热过程，如何表达物体内的温度场让学生建立起温度分布空间的概念一直使师生感到棘手，我们利用多媒体课件信息容量大、表达形象具体、切换快捷的特点，用多幅类似于图1的立体图形来反复说明这个
问题，授课中与学生展开互动，启发课堂讨论，对此学生感到效果很好。教学中难题迎刃而解。
 

图1 二维非稳态导热温度场图示

图2 对流换热分析重点内容提示

课程每一章节的重点提示及复习总结对于学习《传热学》是非常重要的，多媒体教学能很好地完成此项工作。常用的方法就是将各章节的知识点显示于屏幕上，如图2所示。让学生明确重点，记忆思考，然后应用Poweroint的超级链接功能实现与各章节具体内容的连接。
2．2 加强课堂教学的多样性、趣味性，建立生动活泼的教学氛围
多媒体计算机教学的形式具有多样性、趣味性、信息集控性、交互性等诸多特性，有助于创造生动活泼的教学氛围，可以将抽象难懂的内容，形象直观的表达清楚。例如讲解热量传递的三种基本方式时，采用消防队员扑救着火燃烧的房屋的flash动画，说明三种方式的区别，见图3~图5所示。学生们在伴随着轻音乐的活泼的气氛中就领会了三种基本传热方式的本质特征。
 

图3 导热方式的特征	图4 对流传热方式的特征
图5 辐射传热方式的特征	图6 日常生活中的传热问题

讲述工农业生产和日常生活中的传热问题用多媒体更是可以做到图文并茂，如图6所示，此时的多媒体教学突破传统教学以讲授为主的方式，集图形、图象、动画、文本、声音于一有机体，突出信息的形象性和感染力，富有时代气息，激发了学生的学习积极性。免费论文参考网。
3计算机技术在实验教学中的应用
提到在实验教学中的应用计算机技术，人们往往只想到用计算机采集数据，对实验装置进行计算机自动控制等，实际计算机在实验数据的处理方面也能发挥强大的作用。《传热学》课程实验较多，象二维导热模拟实验，后续数据处理计算任务非常繁杂，再如单管外对流换热实验，每次实验时间要长达2小时左右，每个实验状态点要采集17个实验数据，整个实验要至少3-4个状态点，所有测点的数据要经过一系列的计算，最后用最小二乘法拟合出外掠单管的准则公式，而且由于为防止学生相互抄袭，每个实验小组的实验条件都取得不一样，实验结论不尽相同。教师在批改实验，面对建环、热能2个专业五百多份实验报告，只用传统的手算办法是很难快速准确完成批改工作的，或者教师只有也马虎敷衍，大体给个分数完事。为解决这个矛盾，我们对每个实验都开发了excel计算程序 [1] [2] ，如图7~图8所示，使用时将每个实验小组的实验测定数据输入程序后就立刻得实验结果。每个学生的实验报告是认真完成还是敷衍塞责就一清二楚了。在实验报告批改完后，我们将做得不好的实验报告返回学生，让其改进，促使其养成严细认真、科学求实的工作作风。
 

图7 二维导热物体温度场电热模拟实验计算

图8 强迫流动单管管外对流换热实验计算

4 充分发挥计算机在培养学生创新能力和解决实际问题能力过程中的作用
在知识经济的时代，知识的选择、整合、转换和操作比知识的接受更重要，我们在大学生的培养中除传授知识外，更重要的教会学生如何应用知识，在教学中要将知识传播与创新思维相结合，及时发现学生的创新潜力，加以引导和培养。在大学中计算机知识与传热学是分开讲授的，两者似乎关系不大，但是如果教师和学生能发挥主观能动性，将两者有机结合起来，就可开创一个崭新的发展空间。在《传热学》课程中导热数值计算基础一章就有为培养学生这种能力提供了一个绝好的平台，在这一章的教学中，我们讲清有关概念，讲清建立离散方程具体的方法，通过几个具体实例阐明实施的具体步骤，让同学们自行选择计算题目，让同学们自行编制程序，同学们的热情很高，有计算稳态导热的，有计算非稳态导热的，有用VB语言编程，也有用QB等其它计算机语言的。例如热能041班梁超同学编写了大平板一维非稳态导热的程序，列出完整计算流程图，用VB语言编程 [3] 。计算对流换热问题时同学们学习兴趣也很高涨，例如建环专业的一些同学，在做过导热计算程序后，还针对流换热试差计算问题编制了计算程序。许多同学反映以前学了计算机课程，不知道在专业中怎么用，好象只是文字处理功能有用，现在知道了在专业中的广阔用途，对《传热学》知识的实际用途也觉得理解深刻，能着手解决一些基本实际问题了。
5 结语
进入新世纪后，科学技术发展日新月异，知识的传授和获取的方式也在发生着重大的变革。我们《传热学》课程组依照热工课程教学改革的指导思想，努力从知识、能力与素质三方面入手，采用现代化的教学手段，将计算机技术引入《传热学》课程教学的各个方面，充分发挥学生的主动性与积极性，提高教学质量和效率，培养学生的创新能力和解决实际工程问题能力，为培养高素质的建设人才不断努力。

参考文献
[1] 神龙工作室，新编Excel 2003 中文版入门与提高，北京：人民邮电出版社，2005
[2] 雏志工作室，精通Excel 图表 公式 函数技巧600招，北京：人民邮电出版社，2006
[3] 吴东辉,张波。轻松学习VisualBasic 4.0，北京：清华大学出版社，2003