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计算机技术在高职传热学教学过程中的应用

2018-06-05李智博罗璇马强贺晓孔祥雷

科教导刊·电子版 2018年2期
关键词:计算机技术

李智博 罗璇 马强 贺晓 孔祥雷

摘 要 本文通过对高职院校的传热学基本课程情况进行分析,结合当下学情分析,对传统的理论教学和实践教学进行分析,结合计算机技术,特别是VB可视化语言程序,提出了一些在传热学教学过程中的改进措施,希望通过此项改革,提高学生的理论学习水平,并能够为其他专业基础课提供一定的参考。

关键词 传热学教学 VB 计算机技术

中图分类号:G642.4 文献标识码:A

0引言

传热学是一门研究由温差所引起的热量传递规律的一门科学,是热动、暖通专业的核心基础课,它以高等数学和流体力学等知识为基础,为后续的热力设备传热分析和管理奠定坚实的基础,起著一个承上启下的重要作用。而计算机技术作为新时代大学的必备技能发挥着越来越重要的作用,特别是在工业应用和企事业办公等方面有着具体应用,如何将其应用到基础课程的教学中来是我们一个非常好的研究方向。

1课程基本情况

“传热学”虽然属于技术基础学科,但它不像流体力学和工程热力学那样系统严谨而偏于理论,而是一门发展中的实用性较强的工程学科。“传热学”是研究宏观热量传递现象的科学,但由于不同的传热方式分别受不同物理定律的制约,三种基本传热方式自成体系,并且由于学科的发展尚未成熟,还有很多“物理模型”处于研究阶段,而且对同一问题,解决的方法往往不是单一的,可以有几个不同的具体解法。所以“传热学”这门课程的内容连贯性和系统性较差,表现为基本概念繁多、公式紊乱、重点分散等,不利于学生的理解和记忆。部分学校开展了基于信息和多媒体技术的传热学实验教学改革实验,也有的学校将CFD软件引入到传热学教学中来。传热学作为高职院校中一门重要的专业核心基础课热工基础的一部分,而热工基础作为学校的精品课程取得了较多的成绩,这里就不再赘述。通过笔者在最近的教学中反映出一些情况应当引起我们的注意,部分学生对于平壁导热和圆筒壁导热模型建立有一些模糊,个别学生对准则关联式的由来感兴趣,但这又受学生基本学情的限制。

2学情变化

目前,我国高职生源的质量不断下降,生源也出现了多样化,高职院校的招生主要有三类:一类是普通高中毕业生,他们经过了正规的高考和录取程序;二是从中专、职业高中、技校升入高职的学生;三是按国家教育部规定,示范性高职院校录取一定比例的省外学生。随着我国高等职业教育的发展,高等职业教育面临着一系列新问题,其中尤以生源多样化问题最为突出。高职院校的学生在一年级学习完高等数学等公共基础课程后二年级开始专业基础课程的学习。个别学生的学习兴趣不足,部分学生基础差,由于传热学涉及大量的计算,这对于这部分学生是非常困难的,个别学生对不理解的知识并不能完全反馈,简单通过作业和课堂的理论教学老师不能完全掌握所有学生对知识的掌握情况。

3理论教学的探索

传热学的教学过程中涉及大量的计算,目前主要是通过大量的练习使学生掌握基本的计算原理、步骤。但是摆在面前的一个很严峻的问题是学生作业抄袭现象非常严重,这也是部分基础课程必须面对的一个问题,如何避免或减少这类现象是广大教师头疼的一件事情。现提出了以下的方法:

3.1集体作业

该方式以宿舍为单位,随机抽取一名同学的作业作为宿舍的平均成绩进行加权平均,教师的工作量较大。

3.2测试

以测试成绩作为作业成绩,选取传热学中最常见的对流换热作为测试内容,以其中的一节管内对流换热为例。

结合第一种集体作业的形式,将某道例题中的参数进行改进,例题如下:在一冷凝器中,冷却水以1m/s的速度流经内径为10mm、长度为3m的铜管,冷却水的进、出口温度分别为15℃和65℃,试计算管内表面传热系数?集体作业也有个别学生抄袭的现象,为避免这种现象,现将冷却水的速度改为学生的学号,即10号学生的冷却水速度就是10m/s,这样每个同学都有不同的作业,并加强抽查,防止个别学生“替考”。实施方法非常的简单,利用简单的office办公软件就能实现,如图1所示。

考虑个别学生是职高的学生,他们对计算机的掌握水平较高,在教学中采取平时加分的方法,调动学生的积极性,例如通过计算编程,对不同的传热学问题进行更好的处理,还可以选取优秀学生进行大学生科技创新竞赛,有条件可以对现有的实验、实践设备进行改进等。

结合其中部分内容,让学生进行编程,实现对流换热计算的计算编程,如图2所示,还是以管内强迫对流换热为例。

已知60℃的水以2m/s的速度从一根 20?的管子的一段流进,已知管子的内表面始终维持80℃,管长为3m,求出口温度为多少?

该题的计算需要试算,计算量比较大,耗时比较长。特别是对不同的假设温度需要进行查表,个别学生不喜欢计算,对计算中容易出现的问题掌握不好,这样通过课外编程,既能调动有些学生的积极性,在编程过程中他也会对计算的基本过程得到很好的掌握,如图3所示,通过这样的练习,加强了学生对对流换热步骤熟练和计算过程的巩固。

3.3口试

为了教学不留死角,特别是针对个别基础太差学生的课后教学如何进行,笔者采取了下面的方法。根据教学过程中的测试成绩,有选择的对个别学生进行反答疑,也就是对他们进行口试,临时出题,结合对流换热小软件,考察他们对基本知识的掌握情况,这样更能掌握学生的基本学情,并结合学生基础情况,根据多次的口试成绩,进行适当的加分,这样也能调动他们学习积极性,激发学习兴趣,同时也为接下来的教学进行更好的衔接。

4实验教学

伴随生源不断变化,学生对实验的重视和掌握也有一定的变化,实验报告的成绩已经不能完全反应学生对实验的掌握情况,如何进行改进也是亟待解决一个难题。在学生的成绩中,不但要体现学生知识水平,更要重视学生的学习能力、知识应用能力、对问题的分析能力和实际操作能力的考评。

表1是传热学期末考试的一道计算题。

学生需根据要求对上面的数据进行处理,并完成曲线绘制和导热系数方程的计算。根据实际测试,效果很不理想,为此提出了以下的方法。

4.1 Excel计算绘制曲线

学生通过计算机文化基础考试,掌握了一定的office办公软件应用能力,用excel进行导热系数的计算,并在excel上绘制出曲线,将曲线粘贴到实验报告中。

4.2计算机绘图

学生通过简单的程序编写,绘制出导热系数的变化规律曲线,利用曲线拟合得出导热系数随温度的变化规律,这对学生的要求比较高,个别学生可参与。

5总结

本文通过对高职院校传热课程的基本情况进行分析,结合学情变化,提出了将office办公软件、VB程序设计等计算技术引入到传热学的教学中来,解决传热学教学中的基本问题,并为其他基础课程的教学和改革提供了参考。

参考文献

[1] 赵忠超等.“传热学”教学方法的探索与实践[J].中国电力教育,2000(01):38-39.

[2] 罗清海等.基于信息和多媒体技术的传热学实验教学改革[J].实验技术与管理.2010(11):107-110.

[3] 柏静儒等. CFD软件在传热学教学中的应用及浅析[J].中国电力教育,2014(29):43-45.

[4] 王飞凤.基于生源多样化特征的高职公共外语教学模式探讨[J].教育教学与研究,2012,26(07).

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