《冶金传输原理》教学改革与创新

1、冶金传输原理授课改革与创新冶金传输原理与冶金物理化学、金属学一同组成了冶金工程专业的专业基础。它以高等数学、大学物理、物理化学等课程为基础，进一步向冶金应用理论延长，作为深入理解和解说专业知识的理论与工具，起到了重要的继往开来作用1-2。冶金传输原理授课系统自20世纪70年月建立，到此刻已有40年左右，冶金传输原理课程内容凌乱，物理见解抽象，计算公式众多，数学推导烦杂，素来被公认为是“教师难教，学生犯难”的一门专业基础课程3-6。很多同学难以深刻理解所学内容，经常经过照本宣科勉强经过考试，在似懂非懂中便结束了课程的学习，对此后连续进修，提高专业技术水平形成了必然的阻挡。从行业发展角度看，冶金规

2、模迅速扩增阶段已然成为历史，冶金行业发展进入新常态，为缓解节余产能提出的供给侧改革对冶金工程技术人员的综合设计开发能力提出了更高的要求，也为高校冶金人才的培养提出了新的挑战。因此，夯实理论基础并加强理论实践将成为新时期人才培养的重点。一、冶金传输原理课程现状为更为有针对性地制定有效举措，提高冶金传输原理授课质量，对国内外17所冶金有关高校的课程张开情况进行了调研。调研院校冶金传输原理课程平均学时数为56。最多80学时，最1/8少30学时。各高校授课学时数较开课之初均表现减少趋势，但授课内容却并没有减少，因此对授课效率提出了更高的要求。从外国来看，授课学时更少，亚琛工业大学为43学时，其中还包括

3、16学时的课外指导；东京大学为30学时。外国授课偏向于基本方程和基本理论，更重视学生自学，经过综合性的作业来促使学生对所学知识的理解与应用。教材方面，沈巧珍、杜建明编写的教材使用率最高（6/17），其次为沈颐身编写的教材（3/16），其余基本由本校教师编写，值得一提的是，国内东北大学采用了英文教材。在成绩核查方面，82.3%的学校采用闭卷考试，并辅以不同样比率的平时成绩。亚琛大学为三道综共计算题，东京大学为50%报告+50%考试。在其余授课环节中，64.7%的学校设有不同样学时的实验课，以此增加同学们对所需知识的理解，激发学习兴趣。调研的外国两所高校没有相应的实验课程，一是与较少的学时数有关；

4、其余外国学生人数少，实验条件宽泛较好，学生可依照兴趣自由选择进行有关实验。课程设置上，好多院校研究生阶段不再开设冶金传输原理课程；开设研究生课程的一般在本科阶段着重基本见解、基根源理，研究生阶段偏向一些详细问题的解决，包括建模和数值模拟计算等。其余，查阅近几年冶金工程专业硕士招生情况可知，在每年的硕士入学考试中，选择冶金传输原理作为专业基础课考试科目的只有寥寥数人，可见其在全国冶金工程专业学生眼中已成为“不受欢迎”的课程，这对冶金工程专2/8业人才培养是特别不利的，也极大地损害了教师的授课积极性。剖析各高校课程建设基本情况，并联合实质授课过程中发现的问题，总结以下：1.课程系统建设有待加强。现

5、行冶金工程专业本科培养计划中规定，课程在本科阶段学习重点为基本见解的理解、基本方程的建立、基本定理的應用，深入认识冶金过程中各样传输现象，为学生将来从事冶金技术开发、提高控制和设计水平打下优秀的基础。但由于缺少对冶金传输原理知识系统构造的梳理，造成具体授课过程中对授课内容以及深度的掌握上缺少整体规划，知识之间的继承与联系不强，致使同学们理解不深入。2.授课手段有待进一步提高。眼前的授课活动并没有充分利用现代化的授课方法和手段，可是将传统的板书搬到了电脑屏幕上，由于课程内容抽象、烦杂，一味单一地解说，机械地记忆，学习起来特别被动，且简单产生厌恶心理，授课收效不能够令人满意。3.知识体验缺少。眼前

6、的授课过程缺少知识体验环节，没有供给学生主动体验知识的机会，甚至连演示实验也没有。从人类认知学角度来讲，知识的主观体验是知识学习过程中不能够缺少的环节。因此，造成学生对知识的理解不能够深入，也缺少对传输理论实质应用的体验。二、授课改良与创新3/81.完满课程授课系统。每门课程依照其性质及应用对象都有其自己的特点和合用的授课方法，冶金传输原理是一门相对年青的课程，其课程系统的建设素来在不断完满。冶金传输原理的内容繁琐、抽象，不易理解。与高等数学和大学物理有关授课团队进行商讨，建立课程的知识系统构造，对知识层次进行差别，依照基本定理、基本定理的广义延长、特定条件下的推理以及实质应用及结论的层次建立

7、知识构造图，使同学们明确新知识与已有知识的联系，便于理解、记忆和应用。如传输原理中最重要也是贯串整个学习过程的纳维-斯托克斯方程，其实质能够从中学物理所学的牛顿第二定律F=ma获得，推导过程中用到质量守恒定律和动量定理。将特定物体的质量变换为流过必然空间坐标的流体质量，将中学物理见解中的加快度（实质为时变加快度）拓展为时变加快度和位变加快度之和。流体的受力剖析除了熟知的压力、重力以及可能存在的各样外场力外，增加了流体特有的粘性力，据此就能够简单地推导出纳维-斯托克斯方程，并与已有知识建立联系。对纳维-斯托克斯方程在不考虑粘性力（理想流体）、稳固流动、不能压缩以及只有重力条件下，沿流线积分或在有

8、势流动中积分可获得伯努利方程，属于特定条件下的推理。而毕托管、文丘里管、飞机跳跃升力以及虹吸管等属于详细应用。结论对应于应用过程中获得的一些重要结果，如管道层流和湍流最大速度与平均速度的关系，层流和湍流界线层厚度与板长的关系及4/8阻力系数等。依照此原则将冶金传输原理重点知识进行层次差别，并要求同学们画出知识层次构造图，对同学们理解、掌握整个知识系统拥有很大帮助。讲堂授课方面，为了帮助同学们理解所学知识，将抽象的见解详细化，制作了多种教具并设计了演示实验。如在解说动量传输的微分方程时，制作了流体受力模型，采用多层平板代表流层，平板间利用橡皮筋连结代表粘性力。在表达流体流动状态时，设计了雷诺演示

9、实验，并辅以多媒体显现，丰富了授课手段。关于重点、难点内容设计知道说策略，吸纳有经验教师和同学们的建议反应，精益求精。重点和难点确实定一方面根源于授课纲领，另一方面经过检盘问卷收集，并参照每年的试卷剖析。其余在授课中，充分利用教师丰富的科研资源，将科研工作中应用传输知识的实例简化为课上解说的例题，一方面使同学们认识到传输原理的重要性，提高学习兴趣，另一方面能够丰富讲堂内容，使授课重生动。在解决知识体验问题上，采用授课实验进行填补，利用公共实验室和专业实验室条件，设计了十余个授课实验。激励学生自行设计综合性考证试验，提高学生知识综合运用能力。在升华对知识的认知方面，设计了联合同学们个人兴趣爱好的

10、授课活动冶金传输原理诗词大赛，收到了预期收效。授课收效反应上，针对课程整体情况、教材使用、课程设置、教师授课、学生学习以及考试情况设计了检盘问卷，在每学期考试后发散，宣布考试成绩前回收。每学期末，任课教师对反5/8馈情况进行商讨，剖析存在问题，提出改良策略，形成良性循环。最后形成了“课程内容设计讲堂知识解说重要知识体验知识升华演绎学习收效反应”的齐全授课循环系统，对每个详细授课环节给出明确的履行方式，拥有可连续性和操作性强的特点。2.深入知识体验。引导同学们对所学知识进行深入思虑，才能更好地理解掌握；将无聊的问题规律化才能记忆深刻。创始性地设计了冶金传输原理诗词大赛这一授课环节，利用今世大学生

11、的多才多艺，将其自己专长、才艺、爱好转嫁应用到无聊的专业知识学习中。以所学传输原理知识为题材，经过总结、剖析以各样文学形式进行表达。作品能够是对一类详细问题如管道流动、界线层理论、对流传热等问题的系统总结，也能够是对某个详细知识点的深入剖析。作品由两部分组成，第一部分为作品的正文，第二部分为作品内容的剖析、解说，篇幅不高出3000字。将抽象的理论以不同样的文学形式进行表达，无疑将极大改换同学们的积极性，发挥各自想象力和创办能力。由于诗词作品讲究工整、押韵、流利，易读易记。因此传输原理知识的文学化表达必定在对所学知识充分理解、消化的基础上才能达成，经过作品创办，提高同学们的认知。作品以争论的形式

12、表现，现场打分，教师点评和同学们的陈述给大家供给了二次学习的机会，每一个人都受益匪浅。作品的创作以团队形式达成，23人一组，创作过程中，组内同学之间的相互沟通、学习是进一步稳固所学知识、达成从6/8简单认知到灵便掌握的助推剂。每个小组针对特定传输原理知识进行总结、升华，深刻解说知识的内涵及应用，为其余同学学习、意会该部分知识供给便利和帮助。经过不断地积累，将不断提高同学们的认知水平，事半功倍。与此同时，教师可经过作品，了解学生知识掌握情况。将好的作品汇编成册，七律、绝句、诗歌、歌曲等创作形式让一些无聊的专业知识更接地气，给了专业知识崭新的解说。这种从学生理解角度出发的知识解说，由于大家知识背景

13、近似，学习程度相邻，因此最易于理解，成为新同学学习的有益补充，也增加了学习兴趣。3.建立开放授课实验平台。知识体验是学习过程中不能或缺的环节，依照授课内容要求及现有条件，设计了管道流动中的质量平衡；不能压缩流体定常流能量方程；平板法测定保温资料导热系数；卡门涡街；气隙对资料导热性能影响；流动过程中的流线和迹线；毕托管测量流体流速；雷诺实验；多种传热形式综合传热；液液间传质；气体蒸发过程的扩散传质等11个基础教学实验。利用學院开放授课实验平台，渐渐为同学们供给服务。每个实验设计包括五个部分：实验目的、实验原理、实验设施、实验步骤、结果与讨论。实验目的和实验原理主要描绘对应的传输原理知识；实验设施的介绍使同学们对实验平台有直观认识；实验步骤供给了实验操作指导；结果与讨论引导同学们进一步思考实验背后的基本理论以及对所学知识的灵便运用。其余，充分7/8发挥教师的专业实验室资源，在张开相应科研工作时，在开放实验平台上趁早宣布，激励同学们观摩、学习和参加讨论。三、结束语本文在充分调研国内外授课基本情况基础上，提出经过授课系统完满、