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1.引言
換熱器也稱為熱交換器,是將熱量進行交換的通用設備,是在生產和生活中不可缺少的,應用于化工、動力、食品、制冷、建筑、航空、電子等各個方面的熱利用設備。換熱器的設計是工程應用中的重要部分,而換熱效果的優劣對能源的有效利用具有重大的影響。針對傳統能源的匱乏以及新能源的占比較低等問題的存在,能源的利用率成為人們目前追求的主要方向之一。“換熱器原理與設計”這門課是能源與動力工程專業的專業課程。通過本課程的學習,使學生掌握各種形式熱交換器的工作原理、分類、結構部件、重要參數選擇和設計計算方法,并對試驗研究方法、強化傳熱途徑、優化設計和性能評價有一定了解,使得學生具有設計產品并解決實際問題能力的技能。本課程主要以設計以及大量的公式計算為主,對于具體的講解過程,較多情況下會讓學生產生疲勞及乏味的情況。為提高學生的學習興趣,提高教學質量,本文對此課程的教學進行優化。
2.教學內容優化
本課程采用32課時授課形式進行講授。主要以換熱器的具體原理的理解以及換熱器的結構、熱力參數的設計為主。由于此課時量分配較少,若不能夠進行教學內容的合理編排,則不能受到足夠的重視。為此,需在教學過程以及學生對于后續課程的應用基礎上進行教學內容優化,同時兼顧當今社會的人才需求。具體內容如下。首先,教材的選擇。選用東南大學出版社的高等學校工程熱物理專業規劃教材《熱交換器原理與設計》作為教材,同時建議學生參照換熱器設計手冊等內容輔助完成本課程的學習。其次,對于教學內容的調整。對于本課程的設計,基礎是為了完成兩方面內容的學習,即原理學習及設計學習。但學生在就業應用及深造的過程中反饋的信息發現,僅限于此不能夠滿足后續的學習與應用。需對內容進行拓展以及優化。基于此,將教學內容分為幾個大的范圍,主要包括:換熱器原理、換熱器設計、換熱器生產及測試、換熱器優化、換熱器性能評價五個大方面。增加原理的學習課時,為學生的應用打好基礎。在完成此課程后,增加換熱器設計的課程設計,選取一種較為常用的換熱器類型,根據具體的結構參數完成一個整體的設計過程,從而加深對設計內容的理解。增加測試、性能優化、性能評價的內容,指導學生在進行學習設計校核的同時,學習換熱器的運行管理,為后續工作以及深造奠定較深的基礎。
3.教學方法優化
教學方法對于學生的理解以及記憶具有重要的應用。基于本課程的性質及教學的重要性,根據具體的講解內容需要提供不同的教學方式,階段性地進行教學深入,提高學生對于整體內容的學習興趣,提高教學質量。針對優化的教學內容,需要制定相應的較為優化的教學方法進行配合,使得學生能夠對所學知識有一個較好的理解與掌握。具體采用的教學方法分為以下幾個部分:
(1)形象教學。采用計算機多媒體與網絡技術應用于換熱器原理與設計的課程,向學生提供文字、圖像、圖形、動畫、聲音等知識資源。也可以采用內部網站的形式,提供給學生學習參考。對于換熱器原理的講解,采用可視化的形式展示提高學生的學習興趣,同時提升教學質量。
(2)計算機繪圖實踐。對于換熱器的結構及布置的講解,可以采用計算機拼圖的形式進行講解。例如,以分組的形式鼓勵學生采用三維繪圖軟件繪制組成換熱器結構的零件,并通過裝配的過程加深學生對于不同結構形式換熱器的理解。
(3)課程設計。換熱器原理與設計本身是一個應用型較強,設計范圍較廣的課程。通過工程實例、部級行業標準的講解、設計手冊講解以及工程圖紙分析等形式為學生樹立工程設計與應用的意識,指導學生從實際應用的角度考慮產品設計。
(4)產品測試與研究。對于換熱器的設計不僅僅停留在產品的設計及校核過程中。工程的應用注重的是使用效果及優化改進。基于此,在進行課程講解過程中,需從原理及換熱器的結構形式出發作為一個基礎依據,從換熱器的試驗測試、傳熱強化及性能評價等方面對換熱器產品進行一個總體的評價。
(5)知識拓展。課堂的學時數對于學習內容的講述遠遠不夠。根據從事此方向工作的企業以及畢業生的反饋,在工程應用中,經驗以及具體的應用沒有在教材以及課程中具體的介紹。因此,對于學生課外信息的拓展、資源的檢索學習是至關重要的一個方面。通過工程的應用實踐以及新發展、新動態等激發學生的學習興趣,拓展學習能力,培養創新意識。
4.結語
為緊跟社會發展步伐,優化換熱器設計的課程,本文在現有的換熱器課程教學的基礎上,對教學的內容進行貼近工程應用的優化,并針對不同的教學內容提出對應的教學方法優化,保障學生掌握基礎知識、拓寬學習視野,從而培養能夠快速完成角色轉變的社會需求型人才。