传热学与建筑节能论文

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  摘 要:针对建筑环境与能源应用工程中传热学教学的现状,尝试在提高学生兴趣、改进教学方法等环节进行改善加强,并注意和其他专业课程的呼应。改进后的传热学不仅激发了学生的学习兴趣,也大大增强了教学效果。

  关键词:传热学;建筑环境与能源应用工程;兴趣;教学方法

  面对社会对人才培养的需求,201x年普通高等学校本科专业目录将建筑环境与设备工程专业、建筑智能设施(部分)、建筑节能技术与工程三个专业合并,调整为建筑环境与能源应用工程专业。建筑环境与能源应用工程专业是工学土木类4个本科专业之一,专业范围扩展为建筑环境控制、城市燃气应用、建筑节能、建筑设施智能技术等领域。

  传热学是一门研究热量传递过程规律的科学,在整个专业课程链体系中起到承上启下的作用,是以后专业课程学习的理论基石。在本校建筑环境与能源应用工程专业本科教学计划中,传热学属于专业重点课程,安排在大三上学期。通过传热学课程的学习,学生可以系统掌握传热学的基本理论、基础知识、发展方向及其交叉学科的热点技术,为后续专业课程学习打下良好基础。传热学运用了较多的抽象思维解决工程应用领域中的实际换热问题,存在概念多、公式多、重点散、理解难等问题。课程中包含许多用数学语言推导热物理规律的内容,要求学生具有较为扎实的高等数学和大学物理基础。学生普遍反映传热学学习较为困难,尤其是数学推导复杂难懂。在教学过程中通过实例教学、激发学生的学习兴趣解决传热学课程中的难点,可以取得了较好的教学成果。

  一、改进教学环节

  1.增强课程的趣味性。避免学生对大篇幅的理论教学内容产生厌倦,在相应章节增加了一些与实际生活联系紧密的例题,集中学生的注意力,活跃课堂氛围,从而激发学生的学习兴趣。如学习半无限大物体导热时,引入例题:俗话说“冰冻三尺,非一日之寒”,试计算冬天冰冻三尺需几日之寒;在学习自然对流换热时,引入例题:把人体简化成等温竖圆柱体,计算人体静止于空气中时的自然对流换热量。这让学生感觉耳目一新,大大提高了学生的注意力集中度,使学生能理论结合实践,在平时生活中能用所学知识去解决问题。

  2.与本专业知识的结合。传热学是本专业基础课,对后续专业课程,如热质交换原理与设备、空调工程、供热工程、制冷技术、建筑环境学、流体输配管网等课程联系紧密。在传热学教学过程中,应概述其基本理论在其他专业课中的应用,并结合相关专业工程实例掌握传热学的基本理论,帮助学生正确理解传热学在专业课学习中的重要性。

  3.明确学习目的。如在“多层平壁导热”一节中,以外墙外保温系统传热系数计算及优化为例题,引出我国《公共建筑节能设计标准》中对建筑物外墙、屋面的传热系数的要求;介绍“单相流体的管内受迫对流换热”内容时,举例流体输配管网中承载负荷的冷、热流体(水、空气)在管道中流动。这样使本课程的理论成为工程上的工具箱,而非悬在半空的空中楼阁。

  二、在教学形式上应力求多样化

  教学方法是达到良好教学效果的一个重要手段,只有改进教学方法,采用新的教学手段,才能在有限的时间内将最有用的信息提供给学生,从而提高教学效率。教学形式应多样化,逐步增加讨论课和教师指导下的自学课;在每一章节末增加了本章内容的应用部分,举例更为接近工程实际,需要学生应用更多知识进行综合分析。在教学中适当辅以多媒体课件有利于将较为抽象的物理本质和基本原理形象化,便于学生理解。如在在介绍管壳式换热器、板式换热器中,加入各种换热器运行状态的动态图,使学生对换热器运行时冷热流体的流动状况有更加直观的理解。

  三、课程安排与其他专业课成相呼应

  本校传热学使用的教材是由章熙民等编著的建工版《传热学》,过往的课程安排中,第三章非稳态导热,尤其是半无限大物体导热、周期性非稳态导热等内容的课时安排较少,对学生的要求也仅停留在了解其导热特点上,而这部分内容恰恰是空调工程中空调负荷与得热这一重要知识点的基础,如果该部分教师的讲解比较简略,会直接影响学生在后续课程中的学习。此外,第七章凝结与沸腾部分,内容较多,实际上该部分内容在热能专业中是非常重要的,而在本专业中,应用较少,因此在课时安排上,增加非稳态导热的学时,同时适当减少凝结与沸腾的学时。

  参考文献:

  [1]高等学校建筑环境与设备工程学科专业指导委员会.高等学校建筑环境与能源应用工程本科指导性专业规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.

  [2]章熙民,任泽霈,梅飞鸣.传热学(第5版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

  基金项目:课题研究受国家自然科学基金青年基金项目(51406119)和上海市科委青年科技英才扬帆计划项目(14YF1410000)资助。