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1、1“传输原理”课程的教学实践与改革【摘 要】本文针对“传输原理”课程特点，结合教学实践，从教学手段、考试方法以及教学内容等方面进行了讨论，为该课程的实践改革提供借鉴意义。 【关键词】传输原理 教学实践 课程改革 传输现象（Transport phenomena）普遍存在于材料加工及冶金过程中，大多数冶金和材料加工过程都是在高温、多相条件下进行的复杂物理化学过程，传输问题涉及到反应物质的质量和热量传递速率关系，而质量和热量的传输往往又是在物质流动情况下发生的，因此涉及到与运动流体体系相关的动量传输，传输原理所涉及到的动量传输、热量传输和质量传输，三者具有类似的机理和关系，也具有相互的关联和作用。
2、从而出现了新的工程理论，即综合性的传输原理。无论工程技术人员还是科研工作者都会经常碰到动量、热量和质量传输问题，它与多种生产技术和科技领域都有密切的联系。因此，自上个世纪八十年代以来，传输原理已逐步作为一门必修课程列入理工科大学的教学计划中。通过对该课程的学习，使学生对传输原理有一个基本的了解，并能逐步加以应用，解决实际问题。一、 “传输原理”课程遇到的问题 我校自上个世纪九十年代初开始为材料类专业开出“传输原理”课程后，至今已近 20 年。在教学中我们遇到以下一些问题： 1.内容宽泛。内容涵盖了以往热加工专业的“流体力学” 、 “传热学”和“传质学”三门课的内容，知识点多而散； 2.难度大。
3、该课程主要是利用解析的方法处理材料加工过程的动量、热量及质量传输的问题，涉及到大量的数学物理方程及其求解，过程繁琐内容抽象，理解掌握有较大的困难； 3.课时紧。以往“流体力学” 、 “传热学”和“传质学”三门课学时合计在100 个学时左右。近几年，随着课程体系改革的深入，专业及专业基础课的学课时越来越少，目前的“传输原理”课的学时已压缩到 50 学时左右，教学学时减少了二分之一。但为了保证课程体系的完整性，教学内容无法做相同幅度的调整，因此造成课时偏紧； 4.教学中涉及到大量的数学公式和插图，靠传统的教学方法无法充分表现。 二、 “传输原理”课程的改革 针对上述情况，我们结合教学实践，对“传输
4、原理”的课程体系及内容、教学方法及手段等进行了一系列改革，取得了较好的效果。 1.用现代教学技术改造传统教学方法 为了解决内容多与学时少的矛盾，我们开始尝试利用多媒体教学来对传统教学方法进行改造。具体就是将授课内容制作成多媒体课件，将传统的只是使用粉笔黑板上课改变为多媒体课件加黑板的方式上课。实践证明：利用多媒体课件上课，操作方便，省去了大量的板书时间，用于讲授的时间比较宽裕，讲授的内容2多，信息量大，尤其适合内容多、学时少的专业课或专业基础课。在当前强调“厚基础、宽口径”教育、专业课学时一再压缩的情况下，采用多媒体课件教学可以在一定程度上缓解学时少与内容多的矛盾。利用多媒体课件上课的另外一个
5、好处就是可以充分展示图例。 当然，多媒体课件上课也存在一些问题，这主要表现在由于信息量大，屏幕内容转换快，学生记课堂笔记吃力。为了解决这个问题，我们将多媒体课件直接挂在校园网上，学生随时可以下载浏览，这样，学生上课就可以专心听讲，不用担心记不上课堂笔记。此外，在教学过程中，还应该将多媒体课件授课与传统的黑板授课适当地结合起来，在一些环节上利用多媒体演示一些传输现象的实现过程和效果，这样就能够达到比较好的教学效果。为了提高授课效果，充分发挥多媒体课件的功能，我们对课程内容进行了仔细的钻研，将一些有可能制作成多媒体动画的教学内容，例如传输方程的推导、雷诺实验、流体边界层的形成、牛顿粘性定律、传质系
6、数模型等都制作了动画画面，使用后对学生理解和掌握相关知识起到了很好的作用。2.改革考试方法 如前所述， “传输原理”是由原来的三门课“流体力学” 、 “传热学”和“传质学”合并而成，该课程涉及的知识面宽，内容多，侧重于数理解析，教材中有公式 500 多个，且许多公式相当烦琐，不易记忆。以往该课程考试前教师不得不划定一部分公式范围让学生去背，划的范围小了，达不到教学的基本要求，不利于学生对课程内容的全面复习和掌握；划得范围大了，要求学生为应付考试去死记硬背大量的公式，效果并不好，且考试中夹带纸条作弊的事时有发生。这使得教师往往处于一种两难的境地。为此，从 2001 年开始，我们开始尝试一种有限开
7、卷的考试改革，即教师考前不再划定复习范围，而是允许学生在考试时带一张抄写有公式的纸，答题时可以利用纸上的公式，要求对公式的掌握从死记硬背转变为理解应用为主。从改革的实际效果看，学生对课程的复习较以往全面，绝大部分学生为摘抄公式将教材及课堂笔记仔细地阅读过，所摘抄的内容也尽可能的多，这起到了对课程全面复习的效果，也把学生从枯燥无味的死常硬背中解脱出来，受到学生的普遍欢迎。 3.更新优化教学内容 （1）注重理论联系实际 由于“传输原理”涉及到的是材料冶金及成形过程的流动、传热和传质现象及规律，是应用于工程实际的一门工程基础课，为此，我们注意将工程实例应用到课程教学中，加深学生对课程内容及工程应用的
8、掌握和理解。例如，挂舵臂为大型远洋船舶上的重要部件之一，其用途是用来承受舵转动时所使与的拉应力与压应力。挂舵臂为铸钢件，单件重量 80-157t，其结构复杂、形状特殊，质量要求高，生产工艺复杂，易产生铸造缺陷。需要通过计算机模拟技术（CAE）对大型铸钢件挂舵臂铸造成形过程的流场及温度场进行模拟，预测缩孔、缩松缺陷，在此基础上结合实际经验最终制定出合理的工艺。我们将该科研成果作为一个典型实例引入课堂，让同学直接观看到模拟的挂舵臂流动成形及冷却凝固过程，既使学生对课程的工程应用有了深刻的理解，又使学生了解了现代制造技术的重要内容。 （2）处理好重点、难点和一般内容的关系 “传输原理”内容多，篇幅大
9、，难点、重点比较多又不易掌握的课程。为此，我们在每章的课程内容讲完后，都要给出专门的总结和思考题，将本章的主要内容在总结中串起来，而将难点和重点体现在思考题中。学生通过复习总结，并结3合思考题和做作业，就能够对本章节的主要内容、基本要求、难点和重点比较好地掌握。而对于一般的内容，如涉及到的一些数理方程的推导过程等，考虑到工科学生，更多的是应该是掌握方程的物理意义和用来分析解决实际工程问题，所以不做更多的要求，即学生可以按照课堂上老师的讲授并结合自学，作一般的掌握和理解即可。 （3）精简课程内容 对课程内容的精简不能简单地理解为为了删减学时而对课程内容大杀大砍，要贯彻“少而精”的原则。我们十分强调要充分发挥教师的主导作用，只有教师对课程内容真正钻研透了，才能对课程内容的舍取做到心中有数，在压缩课程内容的同时将课程的主体框架、基本内容和重点保留下来，并做到适时更新教学内容。
