安全工程传热学课程教学的思考

【摘要】“工程传热学”作为安全工程的必修主干专业基础课程，该课程对理论性、实践性要求较强，本文分析了该课程教学体系的现状，针对性的提出了增强教师工程热物理知识体系，采用热工数值模拟教学和将课本主要知识点融入现场科研项目的教学方式，适当增加教学和实验课时等改进措施。并建立长效的教学跟踪反馈机制，及时针对课程教学过程中的“教课、学习、运用、创新”等内容进行反馈考核和改进提高。

【关键词】工程传热学；安全工程；教学改革；跟踪反馈机制

1专业定位及课程教学目标

安全工程专业分为工业安全技术及管理方向和煤矿安全技术及管理方向[1]。工业安全技术是培养熟悉安全科学基础理论，掌握事故伤害及职业病危害预防控制基本知识和技能，具备运用现代安全管理方法开展安全管理工作，控制职业危害、预防职业病的基本知识和能力，在各级政府安全生产监督管理部门、建筑化工等工业企业安全生产管理部门、安全科学研究机构、安全评价和职业卫生评价机构、安全培训机构、劳动社会保障部门、工会组织劳动保护部门等，从事安全生产监督管理、职业病防控、安全技术研究和产品开发、安全工程设计、认证评价和咨询、安全培训等工作，富有创新精神的应用型专门人才[2]；煤矿安全技术及管理是培养熟悉煤矿安全技术及工程基本理论，掌握煤矿安全预测、分析、检测技术和灾害预防措施编制等知识和技能，具备一定的矿井通风和安全工程设计、矿井灾害预防技术，安全检测与监控、安全监察与管理等能力，在各级政府安全生产监督管理部门、煤矿企业部门等，从事安全生产监督管理、职业病防控、煤矿灾害事故预防与控制、安全工程设计、安全培训等工作的高级工程技术与管理人才[3]。为了较好的实现专业分方向和培养目标，国内绝大多数高校安全工程专业都将“工程传热学”作为专业基础课。热现象的有关知识是现代工程技术人才必备的技术基础知识，是21世纪工科各类专业人才工程素质的重要组成部分[4-5]。该课程的教学目标是学生通过本课程的学习，掌握并正确运用热能传递的规律；培养学生的工程意识，并提高学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力，但是目前该课程教学过程中还有一些环节值得去完善。

2课程教学现状

2.1师资力量

《工程传热学》是安全工程专业的必修主干专业基础课程，本课程对于本专业学生能否打好基础至关重要，但是在教学过程中还存在许多问题。从师资力量上看，安全工程专业类的师资来源国内主要是分为三大块，首先是来自于矿业类高等院校安全工程专业的博士，其次是来自于非煤矿山类安全工程专业的博士，还有就是来自于其它综合性大学的公共安全和消防安全方向的博士[6]，这些老师研究更偏向于各自领域的安全方向，对于《工程传热学》课程的理解不够，但是本课程涉及较多热力学基础、导热、对流换热等知识，对授课老师的工程传热学知识储备要求较高。在专业老师理解不深的情况下，他们难以带领学生较好的了解本门课程、拓宽学生的思维、加深学生对于课程的理解，从而导致学生感到课程乏味，影响听课质量。从学生的角度来说，单一的课堂模式[7]、单调的课堂内容难以提起学生学习的热情，另外，授课老师没有从安全工程角度讲解教学内容，让学生误以为热学基础内容与安全工程专业关联不大，对于以后就业并无帮助，导致出现实际操作时动手能力不强。

2.2教学模式

本课程的教学模式主要以传授书本知识为主，以教师为核心，讲解幻灯片为教学手段。课堂缺乏师生互动，老师在讲台上讲解，学生被动听课，缺乏对课堂内容的思考，久而久之，学生会失去学习这门课程的热情，最后导致教学质量不高。工程传热学是一门理论性很强的学科，课堂上迫于课时不够的压力，授课老师将晦涩难懂的公式及简单的推理过程用幻灯片的形式进行展示，又以较快的速度进行讲解，使得学生难以深刻理解书本内容。另一方面，工程传热学不仅要求学生理解书中的重要概念及公式，还要求学生熟悉热工设备的原理及操作，能进行简单的数据分析计算，因此本学科需要学生将理论与实践相结合进行学习。

2.3教学课时安排

为了适应21世纪人才培养的需要，学生学习知识应该更为广泛，在课程种类不断增加的同时，减少了单门课程的课时，本次课程一共有32个课时，分为理论教学（28课时）以及实验教学（4课时），在教学内容没变的前提下，压缩了老师的教学时间，增加了老师的教学难度，导致学生不能完全掌握本门课程知识。工程传热学的学习既需要理论基础的学习，也需要实际动手实践操作，大部分设有安全工程专业的有关院校，会为学生安排与专业有关的实验课，但由于实验教学课时安排较少，学生实际操作机会并不多，难以巩固所学知识，降低了实际教学质量。

3针对性改进措施

3.1增强本课程师资力量的培训

首先，需要增强现有老师工程热物理基础知识体系，学科应当资助教师参加一些关于工程热物理课程教学的学术交流会议，相互交流学习经验；其次，学院可以组织教师去热工设备企业挂职锻炼，参与现场科技攻关项目，增强授课教师的实际操作经验，更有利于实验教学；再者，应当建立动态的教学模式，聘任企业有工作经验的工程师作为课程实验、操作的校外指导老师，有利于提高实验教学质量。

3.2更新教学方式

第一，授课老师可以结合安全工程领域的重点实例，从安全的角度，以安全工程学科科学研究为背景，讲解工程热力学与传热学的重要性，让学生体会到本门课程与自身专业息息相关，引导学生进一步了解本门课程；第二，工程传热学作为一门理论与实践相结合的课程，学生不仅需要掌握书本知识，还需要动手操作进一步巩固知识[8]。学院可以举办与工程传热学有关的科技比赛，让学生在参加比赛的过程中，自己动手操作，自主查阅相关资料，在创新的过程中巩固了相关知识、锻炼了自己；第三，随着计算机行业的迅速发展以及算法的进步，数值模拟在应用性、高效性、精确性有了很大的提升[9]，因此建议在教学过程中加入数值模拟的手段，以传热学为例，老师在课前建立反映热量传递本质的数学模型，通过一种计算方法，在课上向学生进行演示热量传递的各种现象及细节，如平壁的稳态导热、圆筒壁的稳态导热、非稳态导热等，通过最直观、最简单的方式为学生展示温度随时间变化的导热过程，让学生深刻理解知识；第四，通过翻转课堂[10]的形式，从以老师为主体转变为以学生为主体，在老师的引导下，用课堂上所学的知识进行集中讨论、解决在安全工程领域的一些实例问题，课堂上的讨论学习，加上课后的主动探索、自主学习，加深学生对于知识的理解。

3.3增加教学和实验课时

建议将课程改为56个教学课时、8个实验课时，这样的安排有利于学生深入学习。另外，本课程所用教材将工程热力学与传热学分开，一定程度上降低了学生学习工程传热学的连贯性，这就需要老师将两部分内容穿插在一起，紧密结合安全工程相关知识，注重培养学生的工程素养，让学生能学有所获。许多开设工程传热学课程的高等院校都面临着试验器具缺少的问题。因此，建议学院需要经常更新专业设备，并注意保养，为在校学生创造良好的实验环境，与此同时，健全实验教学的考核标准，根据学生的预习效果、到勤情况、实验完成程度进行评分，让学生重视起来，达到提高学生专业素养的最终目的。

4教学跟踪反馈机制

4.1教学评价

2015年11~12月期间，湖南科技大学安全工程系组织对该门课程的教学质量进行评价，采用的形式包括督导听课、教师互评、学生网上测评、学生填写课程评价表、座谈会等。同时，通过考试成绩、基本教学文件检查和试卷分析评价课程目标达成情况。评价结果如下：（1）督导听课反馈：任课教师备课认真，课程内容熟悉，能够脱稿讲授，课程内容梳理好，讲课重点突出，条例清楚，能够结合实际深入浅出地分析讲解问题。但是与学生缺乏互动，应该让学生多参与教学内容，并加强板书教学的辅助作用；（2）学生座谈会和学生填写《湖南科技大学课堂教学质量评价表》反馈：老师备课充分，讲课时精神饱满、认真，有热情，讲课内容丰富，重点突出，层次分明，理论联系实际。同时，对学生要求严格，并能启发学生思维。由于该课程理论性较强，建议增设一些互动环节，提高学生学习积极性；（3）教师互评反馈：任课教师授课重点突出、教学内容充实，教学过程设计安排合理，教学手段使用恰当。但对教材内容适当拓展不够，需要根据学科发展，补充新内容。

4.2教学改进

针对督导、专业教师和学生提出的问题，由教学副院长直接向任课教师进行了反馈，建议任课教师在课堂上能增加与学生的互动环节，提高学生课程学习的积极性；同时，应对教材内容适当拓展，加强应用方面介绍。在课程考核方面，应更加注重对学生学习过程的评价。2016年秋季，任课教师在“工程传热学”课程的授课过程中，充分考虑上述相关意见，进行了一系列综合改革：（1）对教学内容适当拓宽，结合学科发展和专业特色，增加计算流体力学、数值传热学及煤矿瓦斯利用等相关知识，并将理论知识与现场实践相结合，激发学生学习兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力：（2）增加了课程综合训练，任课教师给出具体的现场工程资料，学生理论联系实际，激发学生采用热力学第一定律、卡诺定律等课程所学的相关理论解决工程实际问题，做到学以致用和学有所用；（3）组织学习兴趣小组，并布置课程相关的研究课题，要求学生进行汇报并答辩，增加学生课堂参与度；（4）进行课程考核改革，将课程综合训练成绩和课题汇报答辩成绩计入学生的期末总成绩中，实现对学生学习过程的有效评价。通过评价反馈与改进后，学校督导反映教师授课效果好，充分调动学生学习积极性和主动性，学生能够将所学知识与实际相结合，改革效果明显；学生反馈老师互动性强，能够联系学科的新思想、新概念和新成果，学生学习积极性高，课堂气氛活跃。

5结论

“工程传热学”作为安全工程的必修主干专业基础课程，该课程对理论性、实践性要求较强，分析了该课程教学体系中的师资配置、教学模式、教学课时安排等三个方面目前存在的具体问题，结合安全工程专业定位、专业毕业生就业方向、教师来源知识结构、现有教学管理动态响应管理体制等客观现实，针对性的提出了增强教师工程热物理知识体系，采用热工数值模拟教学和将课本主要知识点融入现场科研项目的教学方式，适当增加教学和实验课时等改进措施。最后，采用建立长效的教学跟踪反馈机制这一动态教学质量效果管理模式，及时针对课程教学过程中的“教课、学习、运用、创新”等内容进行了反馈考核和改进提高，学生取得了较好的学习效果，对于其他课程教学具有一定的参考意义。

参考文献

[1]李楠,宋晓燕,漆旺生.安全工程专业建设创新措施及成果分析[J].华北科技学院学报,2008,5(2):108-111

[2]孙华山,吴超.我国高校安全工程专业前景分析[J].现代职业安全,2005,(3):58-59

[3]吴超,杨书宏.安全工程专业继续教育知识讲座第一讲我国安全工程专业高等教育现状及发展(中)[J].劳动保护,2011,(3):120-121

[4]张学学.工程传热学[M].北京:高等教育出版社,2006

[5]胡瑶光.热现象的本质和规律[J].物理教学,1978,(2)

[6]鲁义,邓湘兵,王涛,等.安全工程专业的电气安全工程课程教学的思考[J].安全,2016,37(9):69-72

[7]吴苏礼.放弃单一教学模式灵活运用教学方法[J].现代企业教育,2014,(14):453-454

[8]王红艳,唐婵.工程传热学类课程模块教学改革初探[J].中国电力教育:中,2011,(6):75-76

[9]李强,蒋慧灵,李金梅.数值模拟软件在消防工程教学中的应用[J].武警学院学报,2007,23,(8):83-86

[10]张金磊,王颖,张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志,2012,30(4):46-51.

作者:鲁义 施式亮 陈立 田兆君 单位:湖南科技大学资源环境与安全工程学院 煤矿安全开采湖南省重点实验室 南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室