熱學實驗總結

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熱學實驗總結范文第1篇

關鍵詞：課堂教學;課堂引入法;傳熱學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）47-0138-03

一部成功的電影需要出奇制勝的預告片吸引觀眾的注意，教學亦是如此，生動有趣的教學引入對學生的課堂學習起著至關重要的作用，對傳熱學教學質量的提高以及人才培養也是舉足輕重的[1]。

經過多年的努力，我校傳熱學課程建設已日臻完備，并已形成自己的特色，于2007年被評為校優秀課程，2008年被評為省精品課程。教學實踐表明，對尚未接觸傳熱學課程的低年級大學生而言，受往屆傳熱學課程掛科率比較高等原因的影響，對傳熱學課程的學習仍存有畏懼心理。教師在課下與學生的交流發現，很多學生在傳熱學這門課的學習上不得要領，在初聽多維非穩態導熱問題、大容器沸騰傳熱實驗關聯式以及間壁式換熱器熱設計等類似問題時，就有種惴惴不安的感覺。因此，如何做好傳熱學課堂引入，激發學生對傳熱學的學習興趣，排除畏難情緒，愈發顯得關鍵。

一、傳熱學簡介

傳熱是一種自發的不可逆過程，而傳熱學是一門跨行業、專業技術的基礎叉學科，它是在數學（主要是微分方程理論）、熱力學、流體力學等基礎上發展起來的基礎應用學科。熱能傳遞的三種基本方式為熱傳導、熱對流和熱輻射。三種傳遞方式的主要區別在于相對位移和傳遞介質。

傳熱過程大多伴隨熱傳導、對流換熱和輻射換熱的綜合影響[2]。例如，生活中鐵板燒的傳熱過程和水壺燒水的過程就兼具這三種換熱方式，而不同案例下，這三種換熱方式所占比例又不盡相同。由此可見，對于傳熱過程的理解分析，存有一定的難度。學生在學習傳熱學課程之初，為消除大學生的畏難情緒，嘗試采用引入法從各個角度加深學生對熱量傳遞現象的深入理解[3]，以激發大學生對傳熱學課程的學習興趣。

二、引入法淺析

任課教師在傳熱學課堂上改變傳統的授課模式，初步探討研究出幾種教學引入方法。例如，在講到傅立葉定律時，教師通常會簡要介紹讓?巴普蒂斯?約瑟夫?傅立葉這位偉大的法國物理學家的生平事跡，繼而提及他是如何提出導熱基本定律以及求解導熱微分方程的無窮級數的。此外，教師還可依據教學重點與難點，為學生設疑，讓學生積極思考，開拓思維，主動發言，以此調動學生學習傳熱學課程的興趣。

1.實驗引入法。在課堂上，通過演示實驗，鼓勵學生一起參加，提高學生的動手操作能力，更重要的是，形象化的實物相比抽象的理論而言，更容易讓學生接受。

在傳熱學第一堂課中，任課教師帶著蠟燭、紙杯、托盤還有一瓶純凈水來到教室，學生都驚訝地看著教師，他們想象不到教師要在傳熱學課堂上為大家做一個簡單的小實驗，那就是用紙杯燒開水（見圖1）。實驗很成功，水也燒開了，但紙杯并沒有燒著。學生在底下議論紛紛，猜測這到底是為什么。在大家各抒己見后，總結出正確答案：紙的燃點在180℃左右，而水的沸點在100℃左右，當紙杯中裝了水，用蠟燭加熱紙杯底部時，紙杯吸熱升溫并將熱量迅速地傳遞給水，當紙杯中的水吸熱升溫至沸點時，水開始沸騰。因此，只要紙杯中有水，紙就不能達到燃點而燃燒。學生合理地解釋完實驗現象，教師可開始引入傳熱學內容，告訴學生，把水燒開的過程包含即將學習的三種換熱方式。類似的趣味實驗有很多，如一塊30mm×30mm×5mm的冰塊靜止地懸掛在20℃大氣中，冰塊融化時的形狀有什么變化，也可讓學生自己動手操作觀察，尋求原因，以達到課堂引入的良效。由此，學生帶著好奇心與求知欲，開始這學期的傳熱學課程。

2.音像引入法。如今，高校教學大多是多媒體授課，在開始課程講解前，可有效利用多媒體資源，為學生播放相關影片。當然，影片時長幾分鐘即可，重在引入課堂知識。

任課教師曾在開始講對流傳熱這章內容時，為學生播放經典影片《泰坦尼克號》片段，男主人公Jack在海水中被凍死，而女主人公Rose卻因躺在竹筏上幸存下來（見圖2）。影片戛然而止，學生興趣盎然，這時教師可以問大家為什么Jack沒有像Rose那樣撐到救援人員來的一刻？由于絕大多數的學生對該影片比較熟悉，各抒己見。有的說因為Jack把外套脫下給了Rose;有的說海水比較涼，Jack體質比較差。整個課堂開始活躍起來，大家爭相回答，而教師告訴學生，可以用傳熱學理論解釋：兩人與環境之間屬于自然對流換熱，但Jack是與海水發生自然對流換熱，而Rose在竹筏上，是與空氣發生自然對流換熱，在溫度等條件相同的前提下，水的自然對流強度要遠大于空氣，因此Jack所處環境的換熱強度要高于Rose，單位時間內Jack向水傳遞的熱量遠高于Rose向空氣傳遞的熱量，從而導致Jack被凍死，而Rose卻幸免于難。雖然只有短短幾分鐘的交流，學生卻明白課堂內容的重要性。為了獲取更多的知識，更合理地解釋其他一些實例，學生都開始認真聽講，使得課堂引入效果甚佳。

3.設置懸念法[4]。教師還可以嘗試根據課堂重點內容，在一堂課開始前先給學生留下幾個預先設計好的相關問題，讓大家思考，然后互相討論，激發學生的學習主動性。

例如，在講到輻射換熱這一章時，教師可以先問大家，我國北方地區在深秋季節的清晨，樹葉葉面上常常會結霜（見圖3），那么是樹葉上表面結霜還是下表面結霜？根據常識與經驗，大家異口同聲地回答是樹葉上表面結霜。教師可緊接著繼續問為什么？這時沒有學生能準確說出其中的原因。這時，教師要告訴學生，學完這堂課，你們就會找到其中的奧妙。這一堂課，大家帶著疑問聽得津津有味，而且全神貫注。課堂最后，學生也可以自己找到答案。這是由于清晨時分，樹葉上表面朝向太空，下表面朝向地面，而太空溫度低于地表溫度，即相對樹葉下表面來說，其上表面需要向太空輻射更多的能量，導致樹葉上表面溫度低于下表面溫度。在寒冷天氣，樹葉上表面溫度會先于下表面達到零度，還有可能低于零度而出現結霜的現象。設置懸念的方法可以有效地引發學生的好奇心與積極探討的情緒，該方法實施的關鍵在于問題應符合教學內容，難度不應太大，使學生有一種“跳一跳，摘得到”的感覺。

4.聯系生活法[5]。在結束導熱、對流換熱與熱輻射的講解之后，教師開始對熱流傳遞的三種基本方式進行總結。即便是這樣的復習課，教師也可選取生活中的一些小事例進行課堂引入。這時的課堂引入不但是為了引發學生的興趣，更重要的是學以致用，回顧學過的知識，用學到的知識科學地解釋生活現象，提高思考能力與總結能力。

例如，人們都有這樣的經歷，對于相同的室溫，假設25℃，夏天在該溫度的房間內穿著單薄衣物，可能仍然覺得熱，而冬天在這樣的房間內穿著棉服，卻還有冷的感覺，這是什么原因？這是由于人體表面與室內環境發生對流與輻射產生的復合換熱量在冬夏之間差別巨大造成的。再如，許多人喜歡在冬天的陽光中曬被子（見圖4），棉被經過白天在太陽底下暴曬后，晚上蓋起來會很暖和，經過拍打后，效果更明顯。這時教師可以讓學生用傳熱學知識解釋原因，即：棉被經過晾曬后，棉花空隙中會進入更多的空氣，而空氣在狹小的棉絮空間中的熱量傳遞方式主要是導熱，由于空氣的導熱系數較小，具有良好的保溫性能，當棉被經過拍打后，可讓更多的空氣進入，效果更明顯。

5.工程實踐法。課本中的理論知識往往是枯燥乏味的，學生懂得應用傳熱學知識解釋相關生活現象，僅僅是基礎要求，但作為工科生，其最理想的學習效果是把已學知識合理應用到工程實踐中。往屆的很多學生雖然結束了一學期的傳熱學課程學習，但卻從未了解過工程實踐中的傳熱問題。因此，教師將聯系生產實例作為課堂教學引入方法，不僅可以開闊學生視野，同時也會把抽象的理論知識融合到具體的生產實例中，讓學生愿意聽，印象也更加深刻。

在講到傳熱過程分析與換熱器的熱計算這一章內容時，任課教師可以教室中的暖氣片（如圖5）為例，告訴學生暖氣是我國北方地區必不可少的家用設備，其重要性不言而喻。暖氣片是一種簡單的換熱器，其設計與安裝都有一定的學問。為使其能更有效地散熱，設計者會為其設計若干肋壁，以此加大散熱表面積，降低對流換熱的熱阻，增強傳熱作用。在安裝時，由所學對流換熱分析可知，應盡量將暖氣片安裝在窗戶下方，使進入室內的冷空氣加熱后上升，在房屋上空循環冷卻后，下降回流到暖氣片周圍進行再次加熱，從而使房間達到一個有效的空氣對流循環。這一引入法可讓學生明白專業知識在生產實例中的重要性，內心產生一種使命感和責任感，更踏實地投入專業學習中。

工程實踐引入法主要適用于有經驗的教師，對剛剛踏上講臺的教師來說，需要在后續工作和生活中積累經驗，才能有效地引導學生把理論知識與實際生產結合起來。

總之，課堂引入方法不勝枚舉。例如，斷橋殘雪是杭州西湖十景之一，可采用美景欣賞法為學生講述其中的傳熱原理;窗玻璃對紅外線幾乎不透明，但隔著玻璃曬太陽卻使人感覺很暖和，可采用親身感受法引入課堂內容。通過各種示例的引入、分享，逐步加深學生對熱量傳遞現象的認知理解。

三、結語

高等學校專業課程課堂教學引入法的目的是旨在提高學生的學習興趣，激發好奇心，提高教學質量，從而提高專業教學水平。但在課堂引入法的應用上，應注意引入方法的簡潔有效，要妙趣橫生，緊貼教學內容，具有科學依據。

在傳熱學課堂教學中，教師應針對每堂課的具體教學內容選擇行之有效的引入方法吸引學生，讓他們感受到傳熱學的魅力，學會用傳熱學基礎理論解釋生活中的現象，學會用所學專業知識指導生產實踐。

參考文獻：

[1]蔡恒玲，龍雙漣.“卓越工程師計劃”學校工作方案的探索與實踐[J].中國電力教育，2014，（2）：11-12

[2]楊世銘，陶文銓.傳熱學[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]吳香俠.談課堂教學的引入法[J].劍南文學，2012，（11）：275.

熱學實驗總結范文第2篇

關鍵詞： 統計規律 聯系實際 高中物理教學

在高中物理熱學部分的教學中，研究物質的結構及微觀結構的表現時認為大量分子的宏觀行為滿足統計規律。由于微觀粒子結構的特殊性，多數學生對物質內部的圖景缺乏正確的認識，導致學生在理解微觀粒子遵循的規律時出現較大困難。如何構建微觀過程的宏觀圖景，是幫助學生克服此類困難的關鍵。

在人類社會發展的過程中，人們不斷總結生活經驗。這些生活經驗的總結有的是可以與微觀粒子滿足的統計規律聯系起來的。比如在如何理解“物體的溫度升高時為什么不是所有的微粒的運動速度都增大”的問題時，可以把溫度的升高與學校某個班級平均成績的提高相類比。當某個班期考的平均分比段考的平均分高時應是這個班的大部分學生的期考成績比段考高，但也不排除有少數或個別學生因發揮不佳或其他原因，成績比段考還低的可能。這樣一類比把微觀問題宏觀化，對于學生理解溫度升高時并不是每個分子速度都加快、動能都增加的結論是有益的。在理解微觀粒子在熱現象中滿足的統計規律時，這種方法也是非常有用的。

《用油膜法測分子的直徑》是高中熱學中唯一的學生實驗。這個實驗充分體現了熱力學研究的特點，對于學生理解熱力學的統計規律是非常重要的。在指導學生做這個實驗時，應想方設法讓學生理解這個實驗的實質。做《用油膜法測分子的直徑》實驗時，學生對為何要事先配制油酸酒精溶液不理解，認為配制油酸酒精溶液很麻煩，還會因為酒精的揮發對實驗造成較大誤差。因此，認為配制該溶液是不必要的。這是學生對微觀粒子的特點不了解而產生的錯誤認識。微觀粒子的特點是“多和小”，所謂多是指任何一個宏觀物體內部分子的數量多，所謂小是指物體內部微觀粒子的質量小、體積小、所占的空間小。基于這樣的特點，在做《用油膜法估測分子的直徑實驗》時，實驗能否成功的關鍵是能否在液面上形成單分子油膜。由于分子的體積非常小，油酸是否在水面上形成單分子油膜用眼睛是不能判斷的。那么，怎么才能保證油酸在水面上形成的一定是單分子油膜呢？唯一解決的辦法是讓油酸在水面上充分散開。而讓油酸充分散開的措施有兩種：一是滴到水面的油酸體積很大時，要使水面的面積非常大。比如把一小瓶油酸倒在一個大型水庫的水面上。這時油酸可以在水面上充分展開形成單分子油膜，但這時油的面積太大又給油膜表面積的測量帶來了困難。顯然這樣的實驗學生在實驗室是無法完成的。二是盡可能縮小油酸的體積使得在實驗室的條件下即可形成單分子油膜，但是這樣油酸分子的體積太小用量筒根本無法測量。在油酸體積的測量上又會存在很大誤差，使測量結果失去意義。為了解決這樣的難題，人們想到了配制油酸酒精溶液，讓體積很小但可測的油酸溶于一定體積的酒精中。配制體積比很小的油酸酒精溶液，再用巧妙的方法測出一滴溶液的體積，利用體積比計算出一滴溶液中油酸的體積。將這樣的一滴溶液滴在水面上可形成單分子油膜。這時形成的油膜面積很小，在實驗室的條件下即可測量。用簡單的辦法解決了這個難題。用統計方法就解決了既可測油酸的體積，又可測單分子油膜的面積這個難題。可見在用油膜法測定分子的直徑的實驗中，配制油酸酒精溶液并不是為了增加實驗的難度而添加的，而是為了用宏觀的方法測定微觀量而必不可少的。學生只有在腦海中充分理解物理圖景，才能對實驗有充分的認識，在實驗中自覺地實施，并達到舉一反三的效果。

以上做法對于頭腦中有微觀物理圖景的學生來說是容易理解的。但大多數中學生缺乏這樣物理圖景的構建，理解起來還是有困難的。如何幫助學生克服這樣的困難呢？最有效的辦法是列舉生活中宏觀物體的類似例子讓學生理解。對于廣大農村地區的學生，他們對農村生活比較熟悉，可列舉與他們的生活密切聯系的例子說明。如在農村，由于種子的價格昂貴，農民往往購買少量的種子然后通過嫁接的方法獲得很多幼苗。為了使少量的種子長出高質量的幼苗，必須解決如何把少量種子均勻地撒在寬闊的地畦上的問題。如果認為種子少而選擇把種子一顆顆地插在地畦上，這樣不僅費時費力，而且達不到要求。農民想了一個簡單方法巧妙地解決了這個問題。就是把少量的種子與一大盆細沙混合，然后把沙子與種子一起撒到地畦上。由于在少量的種子中摻進了大量的沙子，使得每相同的體積中種子的含量是相同的。把這樣的混合物撒在地畦上，長出來的幼苗一定是均勻的。我國南方農村的廣大地區以種植水稻為主，這些稻田在冬天是閑置的。這就導致春天開播時稻田中和田埂上處處會留下因干燥而產生的大小不一的裂縫和因蚯蚓、螻蟻的挖掘而產生的孔洞，不利于稻田的節水和灌溉。這些裂縫和孔洞很多，難以發現，要想找到它們并一一進行修補，不僅費時費力，而且效果不佳。這樣的方法在實際應用中幾乎是不可能實現的。怎么才能用最短的時間和最低的成本堵住這些孔洞呢？農民們在解決這個問題時又應用了統計的方法。他們的具體做法是在犁第一次田的過程中，先用犁把田土犁成一坯坯的土坯，再把水放進農田中，用耙反復攪拌，把這些泥坯和成泥漿，這些泥漿就跟著水流到各個裂縫和孔洞中，這些泥漿在孔洞中沉淀就把這些裂縫與孔洞堵得嚴嚴實實了。這樣用簡單的方法達到了目的，而且一舉多得。這就是生活中的統計規律的應用。

知識是日常生活經驗的概括、總結與升華，物理知識與生活的聯系尤為緊密。在物理教學當中通過聯系實際把抽象的物理知識形象化，通過類比把微觀場景宏觀化是使學生加深對物理知識的理解的有效途徑。

參考文獻：

［1］熊梅，李紅霞.主體性、人的發展與啟發式教學觀［J］.人大復印資料《教育學》，2007.7.

［2］宋兵波.簡論教師主體［J］.河北師范大學學報（教育科學版），2008.1.

熱學實驗總結范文第3篇

“傳熱學”是一門研究由溫度差引起的熱能傳遞規律的學科，[1]根據熱力學第二定律，只要是有溫差存在，就有熱能自發地從高溫物體傳遞給低溫物體。[2]而無論是自然環境里，還是在人類生產技術領域里，到處都存在著溫差，所以熱能傳遞現象在我們生存的世界中廣泛存在。因此，作為一門研究熱量傳遞規律的科學，傳熱學所涉及的范圍極其廣泛，成為了人類認識世界、改造世界的重要工具。

隨著科技的進步，新能源、化工制藥、航天航空等領域都在蓬勃發展，而它們都離不開大量的或簡單、或復雜的傳熱過程。所以，在當代的高等教育中，“傳熱學”課程不僅是能源動力類專業主要的專業基礎課，同樣也是建筑環境、化學工程、機械制造等專業學科的重要課程。[3]

一、傳熱學課程存在的問題及CFD技術簡介

1.傳熱學教學中存在的問題

傳熱學的教學內容豐富，因專業所需不同、所用教材版本不同，所以側重點也不盡相同，但通常都包括穩態和非穩態的熱傳導及其數值解法、對流傳熱相關理論和計算、熱輻射相關理論和計算，以及傳熱過程分析等內容。我國開設傳熱學的歷史已頗悠久，廣大教育工作者在長期的教學實踐中總結出了很多有效、實用的教學方法。但由于熱量的傳遞過程比較抽象，而且通常伴隨著流體的流動現象，過程復雜多變，學生理解起來往往很吃力。

實驗教學無疑是幫助學生理解傳熱現象的好途徑，但成本甚高、操作復雜，如果實驗設備昂貴笨重則更是根本無法帶到課堂上來。而且流動傳熱過程往往瞬息萬變，稍縱即逝的實驗現象不易捕捉、顯示，這也為實驗教學帶來了一定困難。傳統的粉筆黑板式教學模式經濟、簡便，但相對古板、靜態，難以將熱量傳遞現象描述得流暢生動。新興的多媒體教學是很適合講解傳熱學的教學方式，但如果沒有專門的配圖、動畫等資源來輔助，也很難將復雜的流動、傳熱過程表達清楚。所以，急需尋找一種能針對具體物理過程的演示方法，為課堂教學提供支持，以便學生更好地觀摩、理解傳熱過程。

2.CFD技術簡介

CFD是Computational Fluid Dynamics（計算流體力學）的簡稱，特指通過計算機的數值計算和數據匯總處理、圖像顯示等功能，是對包含有流體流動和傳熱等相關物理現象進行求解分析的技術。通過CFD技術，我們可以利用計算機來計算、分析并顯示流動與傳熱現象，在較短的時間內解決流體力學、傳熱學問題。CFD的基本思想可以歸結為：把原來在時間域及空間域上連續的物理場（如速度場和壓力場），用有限個離散點上的變量的集合來代替，通過一定的方式建立起關于這些離散點上場變量之間的代數方程組，然后通過對代數方程組的迭代求解，來獲得場變量的近似值。[4]

一個完整的CFD模擬過程通常包含如下幾個主要環節：根據實際情況建立數學模型；將計算區域離散化；選擇合適的數值算法求解；計算結果的顯示與后處理。

簡單地說，CFD相當于“虛擬”地在計算機里做實驗，用以模擬實際的流體流動與傳熱情況。由于其不用搭建實體的試驗臺，不用購買、制作真實的工程儀器，僅僅把計算機作為工具和場所，所以相對于傳統實驗研究具有速度快、成本低、操作性強等優勢。

隨著計算機技術的蓬勃發展，越來越多的科研工作者和工程技術人員把實驗室搬到了電腦里，用數值模擬方式代替傳統實驗，取得了理想的結果。如今，CFD在各行各業都有廣泛應用，大到飛機的外部流場和電站鍋爐內部燃燒、傳熱過程的仿真，小到燃料電池內的化學反應、人體血管血液流動過程的模擬，都有CFD參與其中。

目前全世界已有幾十種求解流動與傳熱問題的商用CFD軟件，比較著名的有FLUENT、CFX、PHOENICS、Icepak等，而FLUENT是其中較為成熟、使用較為廣泛的一款。FLUENT內置了多種算法（包括非耦合隱式算法、耦合顯式算法、耦合隱式算法），包含豐富而先進的物理模型，能夠勝任對各種流體的對流換熱、固體或流體間的熱傳導、熱輻射等復雜傳熱現象的模擬。而且其操作界面友好、迭代過程迅速準確、計算結果顯示美觀清晰，無疑是傳熱學多媒體教學的好幫手。

作者基于多年傳熱學教學經驗，希望通過用fluent軟件模擬傳熱過程的方式，在課堂上簡潔、生動地展示傳熱現象，為學生對流動傳熱過程的理解提供幫助。

二、CFD軟件在課堂教學中的應用

1.CFD教學模式的優勢

與常規的多媒體課件模式（以下簡稱為“傳統模式”）相比，直接用CFD軟件在課堂教學中進行演示（以下簡稱為“CFD模式”）有如下優勢：

（1）CFD模式使學生產生強烈的“參與感”。在傳統模式教學中，多媒體課件往往是教師根據教材和教學大綱在課下制作的，包括思路的整理、教學內容的展示、素材的選取等，都是由教師一手操辦，再到課堂上宣講。在這種傳統模式下的教學，學生沒有看到知識點的組織和梳理過程，更沒有親身去參與到其中，這樣他們往往是在被動地接受知識，缺少參與感。而CFD模式則不然，它可以直接針對具體的傳熱過程實例，教師在課下先畫好模型，在課堂上用fluent軟件一步步地設置邊界條件、物性參數、求解方法。這樣，例子的求解全過程同學們都能參與到，該過程是對流還是輻射、是層流還是紊流、是可壓縮還是不可壓縮、是定常還是非定常，同學們都能親眼看到。可見，CFD模式可以把知識概念的灌輸，變成知識脈絡的整理，這對鞏固學生們的知識、加深同學們對傳熱流動現象的理解都有巨大幫助。

（2）CFD模式能極好地活躍課堂氛圍。在傳統模式教學中，盡管多媒體課件中有較為豐富的圖片、動畫等元素，比粉筆黑板式教學要多元化得多，但教師在依靠其授課的過程中，本質仍是在照本宣科，只不過“本”換成了“課件”。除去教師個人能力因素來看，只依靠多媒體課件，課堂氣氛難以活躍。在CFD模式中，對多媒體課件的“依靠”變成了對CFD軟件的“操作”，教師把參數的設置過程、求解的迭代過程、后處理的顯示過程全部展現在了同學們的面前。設置參數時的周密思考，求解時的緊張興奮，結果顯示時的成就感，甚至計算失誤時的小失落，都會使課堂氣氛變得活躍、熱烈。

（3）CFD模式能有效激發學生對傳熱學的興趣。在傳統模式教學中，復雜的公式和抽象的邊界條件只能借助一些相對活潑新鮮的圖片或簡單動畫來顯示，無法在學生腦中形成感性認識，更難以把傳熱問題復雜的求解過程“平易化”，很難激發學生的興趣。我們知道，對于當代大學生來說，生活中最熟悉的東西莫過于電腦了，計算機技術的飛速發展使電腦普及到學生身邊，新鮮的、功能強大的軟件是大多數年輕人關注的熱點，也是強烈的興趣點。而CFD模式則正是利用fluent等商業軟件，使相對枯燥的數學模型變得生動，把抽象的傳熱現象通過眼前新鮮的軟件展示出來。這樣能使學生對軟件產生濃厚的興趣，甚至會把興趣帶到課下，在摸索、學習軟件的過程中自覺地加強對傳熱學、流體力學等基礎課程的學習，把被動接受知識變成主動汲取知識。

2.CFD教學模式過程中需要注意的問題

作者通過在課堂上對CFD模式的摸索實踐，深切感受到其優勢，同時也發現了一些需要注意的問題。

（1）CFD模式對教師的軟件操作能力要求較高。傳統模式教學中，課件是事先做好的，課堂上只要按照預先的準備來放映即可，節奏與內容都很容易掌握。但在CFD模式中，由于教師要在課堂上當場用fluent演示全部求解過程，甚至即興根據所講的知識點進行建模和求解，所以需要教師對CFD軟件有深刻的理解和高超的操作水平。

（2）CFD模式需要教師具備一定的臨場應變能力。而且課堂上同學們可能會希望看到更多工況下的模擬結果，對于這些工況教師在課前未必會準備得很充分，不可避免會使教學過程出現小波折，比如出現求解不收斂、結果偽收斂等情況，這就需要教師有相應的應變能力，將這些小瑕疵轉化成活躍課堂氣氛的興趣點。

（3）CFD模式對電腦有一定要求。CFD軟件的求解過程需要電腦的CPU和內存共同高速運轉，如果電腦狀況很差，處理的模型比較大、網格比較多，就可能會出現死機現象。這種情況在課堂教學中真的很掃興，應該盡量避免出現。所以需要教室內配備有相應配置的電腦，或是由教師自帶性能足夠的筆記本電腦，以便順利完成教學。

三、教學實例

根據《傳熱學》中外部強制對流傳熱部分，[1]模擬流體橫掠管束的傳熱過程。外掠管束換熱在各種換熱設備中極為常見，通常管束的排列有叉排和順排兩種方式。為幫助同學們理解，現假設了如下兩個模型（見圖1）：

溫度為T1=300K的空氣以u=1m/s的速度分別沖刷叉排和順排的兩組管束，管束的溫度均為T2=700K。d=100mm，s1=s2=150mm。

網格事先畫好，在課堂上利用fluent軟件對此二維模型進行模擬，展示相應的參數設置（見圖2）。湍流模型選用k-ε模型，氣體的粘度等參數按照相應溫度下的物性設置，松弛因子用軟件默認的即可（若希望加快收斂，可以將相應方程的松弛因子調低些）。

計算收斂后可以清晰地得到流場的速度云圖（見圖3，圖5）、溫度云圖（見圖4，圖6）、局部放大速度矢量圖（見圖7），非常直觀地展示了兩種排列方式流動、換熱過程的異同。

通過觀看、參與參數的設置過程，使同學們明確了解決傳熱學問題的步驟和條件；而通過計算后得到的這些物理場圖，可以加深同學們對空氣流沖刷管束時強制對流傳熱的感性認識。

為進一步幫助學生對傳熱過程的理解，可以將穩態問題轉化成非穩態問題，逐時進行求解。即在求解器中將Steady改成Transient（見圖8），并設置時間步長（見圖9），模擬出傳熱過程定時刻的狀態。

圖10-圖13分別顯示了叉排橫掠管束內t=0.03s、t=0.1s、t=0.5s和t=1s時的溫度云圖。從這幾張圖中可清晰地看到叉排橫掠管束強制對流的換熱過程：換熱器內原本溫度較高，當空氣流入時，由于管子與空氣間存在溫差，二者間發生了熱的傳遞。流入的空氣逐漸被高溫管子加熱，而內部原本溫度很高的流場則被流入的空氣冷卻。整個過程最終會趨于穩態，漸漸與圖4的穩態溫度云圖相吻合。

最后，用fluent進行簡單的后處理，生成兩種排列方式出口處的溫度曲線圖（見圖14），疊在一起后便可以看出兩種方式的換熱差別。

可見，通過對傳熱過程的穩態模擬和逐時模擬，可以把原本難以捕捉的傳熱過程生動地展現出來，把抽象問題具體化、形象化，大大加深學生對傳熱過程的理解，激發大家對傳熱學的興趣。

四、結論

綜上所述，將CFD軟件引入傳熱學課堂教學的教學方式能使學生更清晰地觀察到流動傳熱現象，彌補現有多媒體教學中存在的缺陷。教師可以根據教學計劃，在課堂上實時地模擬穩態和非穩態的傳熱過程，加深學生對傳熱過程的理解。

熱學實驗總結范文第4篇

關鍵詞：傳熱學;英文教學;能源動力工程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）42-0208-02

一、英文《傳熱學》教學的重要意義

《傳熱學》、《工程熱力學》和《流體力學》被是能源動力專業的三大核心專業基礎課[1]。傳熱學是研究在溫差存在的情況下，物理內部或者物體與物體之間發生的能量傳遞規律的一門課程。由于自然界和科學生產中均處處存在導致熱量傳遞的溫差，所以傳熱不僅是一種常見的自然現象，而且廣泛存在于各工程領域，如能源動力、機械制造、建筑節能、航空航天、生物工程等[2]。隨著科學技術的不斷發展，傳熱學的應用范圍也不斷擴展，對《傳熱學》課程的教學要求也在不斷提高。為提高教學質量，培養出能夠參與國際化競爭和挑戰的“專業+外語”的復合型人才，2001年教育部頒布了《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》[3]。在意見中提出，要在國家發展急需的專業開展雙語教學，這是教育部首次從國家戰略的高度提出要發展雙語教學[4]。而后，教育部分別在2005年、2007年多次頒布意見[5-7]，大力推廣雙語教學和英文教學。

英文教學的順利開展不僅有利于學生掌握專業術語，獲取學科前沿知識，為以后的國際交流打下基礎，而且有利于培養出更多的國際化、復合型人才，在我國高校的人才培養格局中發揮著重要作用。此外，要實現高等教育走出去的國家戰略，并實現高等教育國際化，英文教學是重要的基礎和手段[8]。在傳熱學領域中，為了了解時下的前沿動向，學習到國外先進的科學理念，借鑒最新的科研成果，與國際上的優秀學者進行有效地溝通與交流，加之國際上大多數的優秀科研期刊都是英文資料，國際會議也是用英文進行交流，我們必須要不斷提高自身的英語水平。由于學科交流中涉及到大量的專業術語，普通的英語教學已不能滿足需求，因此有針對性的專業英文教學勢在必行。在能源動力專業中的本科《傳熱學》教學中引入全英文教學也可以更好地提高國際化辦學程度，推進教育國際化的進度，不僅能夠有的放矢、大幅度提高中國學生該領域的英語水平，而且能夠吸引外國留學生，方便他們對該領域學科的學習，促進了國際間的學術交流和溝通。

二、英文《傳熱學》教學的現狀和問題

文本作者在國外留學期間從事《傳熱學》的教學和研究工作。曾在愛荷華州立大學機械工程系開展了三個學期的《傳熱學》教學工作，既包括實驗課也參與了課堂教學，具有一定的《傳熱學》全英文教學基礎。在國內工作期間，利用中文《傳熱學》課程的教學機會，部分穿插了雙語教學和全英文授課的嘗試，并引入國外大學教授直接授課的模式，豐富了《傳熱學》課程的教學，并使學生受益。在開展這項工作的過程中，逐漸發現了全英文和雙語教學中的優勢，更發現了當前教學過程中的一些問題。因此對此進行了思考和總結。

教學過程中發現，學生對開展英文授課模式較為感興趣，可以極大地吸引學生的注意力。結合美國本科生課堂中比較注重與學生互動這一特點，英文《傳熱學》的教學比中文授課更加激發學生的學習興趣。對于進入重點大學進行本科學習的學生英語水平基本達到參加雙語課程的要求[9]。結合自身英語學習提高的方面，面對《傳熱學》英文課，學生在自身能夠理解課堂內容的基礎上，常抱著濃厚的興趣學習。與平時的中文課相比，英文課從形式展示上做了全新的改變，這對學生無疑有著強烈的吸引力，學好這樣的課對于他們也是一項挑戰。

然而在教學的過程中也發現存在部分問題，比如學生的表達部分受阻。由于缺少英語口語使用的語言環境以及本科學習對英語口語水平要求有限，國內學生的英語水平普遍為“啞巴”英語，所以在英文課堂上，也存在著和必須要面對的一些問題。受口語水平的局限，多數學生在課堂上不愿意用英語提問，學生與老師之間的課堂溝通機會會有所限制，學生對教學活動的參與主要為被動式。因此在授課中需要注意要采取循序漸進的方式，初期先穿行外語教學，隨著講解的不斷深入，學生理解能力的增強和專業知識的提高，可以過渡到全英文授課的模式。此外，教師通過有趣的研究故事和經歷調動學生的積極性，同時關注學生情感，及時關注關心學生的學習過程、認知反映和學習效果，及時發現問題，建立師生之間雙語交流的常態關系，從而提高雙語教學質量。隨著全英文課程的逐步推進，學生逐漸愿意交流，并在課堂上用英文大膽提問。

在課程內容上，英文《傳熱學》與中文《傳熱學》的授課內容基本一致，但是對于具體的標點符號、公式形式，以及解題思想上有部分區別，因此對這一問題要進行注意。目前，雙語教學的學校大多采用國外進口的原版教材。因為與國內教材相比，國外原版教材英文規范，表達清晰，內容豐富、新穎，閱讀量大，可讀性強，能提供該領域較新的專業知識[10]。然而，國外出版的英文《傳熱學》教材種類很多，但基本上是針對母語為英語的學生編寫的教材。所以在教材選擇方面還存在一些問題。與國內教材相比，國外教材在公式表達、標點符號運用，甚至解題思想方面都存在著一定差異，這給學生順利使用教材帶來了一些困難。

全英文教學中的考核不易控制。比如學生作業中，受英文水平的限制，學生對英文寫作表達規范和標準把握不到位，他們完成的課后作業往往存在水平不一、表達不清晰、前后順序不統一等問題，在考試中也存在這一問題。此外，《傳熱學》課程涉及公式、專業詞匯較多，考慮到學生不同的學習目的，他們有的側重于大量掌握專業詞匯，有的側重于理解和掌握專業知識重點和難點，為此考試標準難以制定和統一。

三、英文《傳熱學》教學的對策和建議

在對《傳熱學》英文教學過程中存在的部分問題，可以嘗試以以下方式進行解決：

1.嘗試對學生分類管理，分別開設《傳熱學》中文和《傳熱學》英文班，讓學生自由選擇（針對自己的發展方向進行），考試時對不同班級分開考核。為了兼顧學生不同的學習目的，可以嘗試分別開設《傳熱學》中文和《傳熱學》英文班。其中，中文班側重于講授《傳熱學》中的理論、公式推導、實驗原理以及應用問題的解決，英文班側重于講授《傳熱學》中的理論、公式推導等及相關的專業詞匯和表達規范、該領域較新的專業知識英文文獻閱讀等。學生可以依據各自的發展方向進行自由選擇相應的課程學習。考試時對這兩種班級進行分開考核，依據各自教授的重點制定考試形式和題目等。

2.《傳熱學》中英文半交叉上課，學生可以自由流動，課程內容加深理解。在開設兩種班級的基礎上，利用兩種班級教授內容側重不一、上課時間不重合的新穎形式，吸引和鼓勵學生在上好各自選擇的課程的基礎上，自由流動，參與另一種形式的課程學習，以期積累濃厚學習《傳熱學》的興趣，拓展自己專業視野，加深對課程內容的理解。然而具體的問題還有，因此需要在教學的實踐過程中，不斷豐富，繼而找到全英文教學有效地實施之路。

參考文獻：

[1]呂留根.《傳熱學》教學改革實踐與思考[J].廣州化工，2011，39（14）：183-184.

[2]李友榮，楊晨，吳雙應，等.“傳熱學”課程教學改革研究與思考[J].中國電力教育：中，2010（11）：66-67.

[3]教育部.關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見[Z].教育部，2001.

[4]鄭大湖，戴煒華.我國高校雙語教學研究十年，回顧與展望[J].現代外語，2013，1（1）：2.

[5]教育部.關于進一步加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見[Z].教育部，2005

[6]教育部.教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見[Z].教育部，2007.

[7]教育部.關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見[Z].教育部，2007.

[8]談多嬌.雙語教學：中國高等教育國際化的戰略選擇[J].教育研究，2013，（11）：83-86.

[9]韓建俠，俞理明.我國高校進行雙語教學學生需具備的英語水平[J].現代外語：季刊，2007，30（1）：65-72

[10]李孔清，鄒聲華，向立平.傳熱學雙語教學教材選擇淺談A]//第六屆全國高等院校制冷空調學科發展與教學研討會論文集[C].2010.

Some Considerations in English Teaching of Undergraduate Heat Transfer Course

YUE Ya-nan，XU Yan-ru，WAN Xiang

（Wuhan University，School of Power and Mechanical Engineering，Wuhan，Hubei 430072，China）

熱學實驗總結范文第5篇

關鍵詞：能源與動力工程；實驗教材；節能環保

一、引言

《能源與動力工程實驗》作為能源與動力工程專業學生的實驗參考用書，其既與本專業的基礎理論緊密相關，又是一本獨立的實驗教材，其是本專業學生實驗和工程實踐能力培養的基礎，在本專業的教學過程中占有重要的地位。

目前，能源與動力工程實驗教材使用非常廣泛。全國有上百所學校開設了能源與動力工程實驗課程，每年有幾萬名大學生及相關工程技術人員都使用能源與動力工程實驗教材，大部分學校只有臨時內部講義，并未有正式出版發行的教材，能源與動力工程實驗教材的出版發行將受到很多高校及企業的青睞。武漢科技大學能源與動力工程專業自成立以來，三個班級共一百余名學生一直在使用本校教師編寫的內部講義，他們亦急需正式出版的教材。同時，此教材將涵蓋冶金工程、材料學、礦物加工專業開設的冶金傳輸原理、熱工基礎、冶金爐原理等課程相對應的實驗課。此教材的編寫出版既能解決本校師生的燃眉之急，又能在其他高校及企業發揮重要作用。

目前，國內能源與動力工程專業的實驗教材比較單一分散，如流體力學實驗、傳熱學實驗等，沒有全面綜合的實驗教材。本教材涵蓋了傳熱學、流體力學、工程熱力學、燃料及燃燒、制冷原理與裝置等專業基礎課程，以及鍋爐原理、火焰爐等專業課的實驗內容，同時增加了編者科研團隊的科研成果。其主要目的是通過完成對一些理論的驗證，增強學生的動手能力，讓學生學會對實驗數據的處理方法，鞏固理論課程知識，培養學生辯證思維能力和邏輯推理能力，為今后其他專業課程的學習打好基礎，也為畢業生今后從事與能源動力有關的工作提供一定的基礎知識。

二、教材編寫

1.工作基礎

本教材的依托單位是武漢科技大學材料與冶金學院能源與動力工程系。該專業從2008年起開始招收本科生，目前該校的能源與動力工程專業畢業生就業前景良好，得到用人單位的一致好評。其下屬的能源與動力工程實驗室自成立以來，經過校、院、系教師的努力，已經成為集科研、教學于一體的實驗室。目前實驗室專職管理教師四名，實驗室面積超過500平方米，擁有一百余臺科研與教學設備，可進行熱工檢測、流體、熱工、燃燒、爐窯等相關專業的實驗。目前編者團隊已經為本校能源與動力工程本科生、冶金工程本科生、礦物加工本科生的熱工基礎實驗、熱工綜合實驗、冶金基礎實驗、冶金爐原理實驗、CAD技術等課程，共計56學時編寫了教材，此教材也是在這些實驗課的基礎上編寫的。

編寫團隊就實驗教學問題先后承擔了“熱能與動力工程專業實驗教學體系改革研究與實踐”“跨學科寬口徑節能環保型人才培養的改革與實踐”等教學研究項目，對實驗室及實驗教學進行了系統的研究與建設。其已與國內知名大學取得緊密合作，此教材即是與東北大學共同編寫完成的。

2.教材特色

目前國內能源與動力工程實驗教材多偏重于汽輪機、鍋爐、流體機械、空調制冷實驗，適用于火力發電、發動機及汽車工程、流體機械及低溫制冷專業方向。而我校設置的能源與動力工程專業是以冶金為背景的學科，偏重于冶金熱能方向，其對專業實驗有自己特殊的要求。本教材結合本校專業特色，同時注重與其他高校本專業的相同與相近，增加了編者科研團隊的科研成果，使整合后的教材既能滿足本校師生的需求，又可適用于其他高校及企業人員。

（1）結合專業特色，優化知識結構

在教學實踐中，整合教學內容，拓寬專業口徑，不僅可以作為能源與動力工程專業學生的重要專業基礎課程應用教材，也可以作為其他冶金、流體、C械和暖通工程類專業本科生必修的專業基礎課教材。本教材是在武漢科技大學《能源與動力工程實驗》講義的基礎上重新編寫出版的，其已在能源與動力工程專業以講義形式試用了七年，從該校畢業的本專業及相關專業畢業生，都具備了熱工、能源相關實驗技能，在社會就業崗位上發揮了重要作用。

（2）簡明、易讀和突出實用性

本教材按照簡明、易讀和突出實用性的原則，歸納總結了能源動力類專業實驗課程的內容，編寫過程中注重對基本概念、基本理論的描述，始終貫徹理論聯系實際、學以致用的原則；注重實踐創新，結合開放實驗的特點，力求教材內容符合學生的認識規律，便于學生獨立操作。教材內容精練，符合教學特點，文字簡明，深入淺出。為適應教學改革需要，教材針對部分教學內容進行整合，尤其適用于不同專業和不同教學內容的選擇，便于教師的取舍。

（3）理論聯系實際，體現學術價值

教材要有自主知識產權的內容，努力做到把本領域的最新科研成果引入實驗教學中，不僅包括國內外知名學者的研究成果，也要體現編著者的科研成果。

3.編寫方案

本書主要設置工程熱力學實驗、流體力學實驗、傳熱學實驗、燃料與燃燒實驗、制冷原理實驗、熱工綜合實驗、流體綜合實驗等七章。每個章節包括2～8個不等的實驗，涵蓋了傳熱學、流體力學、工程熱力學、燃料及燃燒、制冷原理與裝置等專業基礎課程，以及鍋爐原理、火焰爐等專業課的實驗內容，還增加了編者科研團隊的科研成果。每個實驗下設實驗目的、實驗原理、實驗裝置、實驗方法與步驟、實驗數據及處理、實驗分析與討論、注意事項等部分，每個實驗會略有調整。

三、結束語

能源與動力工程實驗教材的編寫是在武漢科技大學內部實驗講義的基礎上編寫的，已經得到七屆師生的驗證試用，培養的畢業生均得到用人單位的認可。本教材結合本校專業特色，同時注重與其他高校本專業的相同與相近，增加了編者科研團隊的科研成果，使整合后的教材既能滿足本校師生的需求又適用于其他高校及企業人員。

參考文獻：

[1]吳美萍.“以生為本”的實驗室開放體系構建與實踐[J].中國電力教育，2014（32）：146-148.

[2]孫會蘭，王波，國棟等.冶金工程專業實踐教學改革的探索[J].中國電力教育，2014（24）：87-97.

[3]許國良，王曉墨.工程傳熱學[M].北京：中國電力出版社，2005.

[4]楊世銘，陶文銓.傳熱學（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]沈巧珍，杜建明.冶金傳輸原理[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[6]韓昭滄.燃料及燃燒（第2版）[M].北京：冶金工業出版社，2004.

[7]周國凡，薛正良.鋼鐵冶金實驗[M].長沙：中南大學出版社，2008.

[8]黃希祜.鋼鐵冶金原理（第3版）[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[9]毛根海.應用流體力學實驗[M].北京：高等教育出版社，2009.

[10]丁祖榮等.流體力學（上冊）[M].北京：高等教育出版社，2013.