曲 燕

（中国石油大学（华东）新能源学院，山东 青岛 266580）

在经济全球化和高等教育国际化的背景下，课程国际化的核心地位日益凸显，但对课程国际化的定义、内涵和特征仍存在分歧。在欧美大学课程国际化的进程中，增加外语课程数量、将国际化内容融入课程、增加课程的国际认可，以培养学生在国际化和多元化社会工作环境下生存的能力，是课程国际化的主要的措施和根本目的[1]。笔者在高校从事专业课“传热强化技术”的教学工作，多年来针对教材[2]、教学模式[3-5]、教学内容[6]对课程进行了初步的双语教学实践和探索，发现课程的改革是个系统的、长期的、日新的过程，教学效果也不可能立竿见影，很多问题，如课程的国际化视野不够、教材更新相对滞后、教学评价方法的改变对教学模式及教学内容的影响等，都需要从系统的角度去考量。美国、加拿大、澳大利亚是传统的高等教育强国，在热工课程的教学中有很多值得借鉴之处。笔者通过海外同行和留学生，收集了美国的两所公立高校罗格斯大学（Rutgers University）和纽约城市大学（City College of New York）、加拿大综合性大学卡尔顿大学（Carleton University）、澳大利亚八校联盟之一的新南威尔士大学（The University of New South Wales）等4 所高校的面向本科、研究生开设的传热类课程资料，在课程设置、教材、内容架构、评价4 个方面进行了对比研究。

1 课程设置

这4 所学校的传热类课程设置如表1 所示。对于研究生，主要是按专题设置：①按照热传导、热对流等传热方式，如美国罗格斯大学开设的“热传导”（Heat conduction）、“热对流”（Heat convection）等；②针对行业特色及传热学在行业中的应用，如加拿大卡尔顿大学机械与航空航天系，开设“传热学在航空航天中的应用”（Heat transfer for aerospace applications）。

对于本科生，主要有两种方式。

（1）单独开课，如纽约城市大学开设的“传热学”（Heat transfer）。

（2）与其他课程合并开设：①传热学与热力学合并，如新南威尔士大学的“高等热流体学”（Advanced thermofluids）、卡尔顿大学的“热力学与传热学”（Thermodynamics and heat transfer）；②传热学与流体力学合并，如“流体流动与传热导论”（Introduction to fluid flow and heat transfer）；③传热学与传质学合并，如“传热传质学”（Heat and mass transfer）。

表1 国外4 所大学传热类课程设置

本科生的课时通常为48 学时或54 学时，其中作业辅导或问题分析的非课堂学时至少占总学时的1/3或1/2。研究生的课程一般按专题设置，课堂学时相对较少，没有明确的作业辅导课时，与教师讨论问题时可以私下预约时间。

2 课程的教材

表2 综述了美、加、澳这4 所大学传热类课程选用的部分教材及参与书。其中，北美高校主要选用Holman 或Cengel 教授编著的传热教材。Cengel 教授在工程热流体领域出版了多部非常有影响力的教材，笔者将这些教材的封面图汇总在图1 中，供读者按需阅读。我国热工领域的两位院士、国家级教学名师何雅玲、陶文铨专门撰文分析了Cengel 两本教材（见图1(a)、(b)）的特色[7]，还在“传热学、热力学教材的编写”[8-9]“热工基础课发展的思考”[10]中特别提到这两本教材。相比Holman[11]的教材，Cengel 的《传热传质学—基础与应用（第 5 版）》（Heat and Mass Transfer—Fundamentals and Applications (5th ed.)）[12]，在以下3 个方面更加突出：

（1）引入大量的现实生活、工程实践的习题、案例和特色专题。比如，第5 版教材新增了350 个习题，几乎在每章最后都引入了拓展性的特色专题，如表3所示[12]。这些专题有的涉及传热学新的学科分支，如微尺度传热学、生物传热学、逆流换热器的人体心血管系统，有的涉及新能源、建筑传热等传热学的新应用，对拓宽学生的国际视野、培养创新思维和独立求解科学问题的能力很有帮助。

（2）丰富的课程网络资源。教材的最后三章内容（第15—17 章），从第5 版开始改成网络课程，授权的用户可以从网站www.mhhe.com/cengel 直接下载相关课程资源。

（3）教学工具EES 的使用推动了学生对传热问题物理意义的理解，而不再困扰于方程的求解。EES（engineering equation solver）是工程方程求解器的简称，主要求解非线性代数方程和微分方程。EES 内置了很多流体的热力性能函数，包括水、干/湿空气、制冷剂、燃烧气体等，可以方便地进行参数分析、微分

方程求解。教材中很多典型习题的求解也放到了EES中，学生可以在Help 下的Heat Transfer 菜单中找到，还可以改变问题的参数，思考其对结果的影响，方便学生对传热问题的深入思考。本教材充分反映了Cengel 教授的编写目的，即：用简单精确的方式与未来的工程师进行思想交流，使学生对传热的基本原理有清晰的理解和牢固的掌握，鼓励创新思维、开发对传热学的深层理解和直观感受，以兴趣和热情激发学生阅读，而不是作为解题的工具去阅读。

表2 国外4 所大学传热类课程的部分教材及参考书

图1 Cengel 在工程热流体科学领域出版的教材

表3 Cengel 教授传热学教材[12]中各章的特色专题

3 课程的内容架构

课程的内容要根据专业培养方案的毕业要求和课程的教学目标来设置，用相关的指标点来达成。表4列出了澳、美、加这4 所高校本科、研究生传热类课程的教学内容，从中可以看到：

（1）本科生课程，传热学部分，如果是与其他课程合并开设，受学时的限制，所讲内容相对较基础，但稳态导热、集总参数法暂态导热、管内强制对流/大空间自然对流是必讲的内容。如果是单独开设的传热学课，课程内容的深度和广度都有增大，比如辐射计算以及传热的应用等。

表4 国外4 所大学传热类课程的教学内容

（2）研究生类课程，内容多针对较复杂的传热问题的解析解法和数值解法，更专业难度更深。如在美国罗格斯大学的“热传导”课中，热传导部分主要涉及分离变量法（多维稳态导热、一般的非稳态导热）、Green 函数法（多维稳态导热）、Laplace 变换法（非齐次边界条件下非稳态导热）、Duhamel 定理（含有与时间相关的非齐次项的偏微分方程的求解）、有限差分方法等。

4 课程的评价

表5 展示了国外这4 所高校传热类课程的评价方式。从中可以看出：（1）国外课程普遍重视过程评价，期末考试的权重不超过70%。其中，美国高校一般在40%，澳大利亚高校为35%～60%，加拿大高校最高为70%，并要求期末考试的得分率必须超过60%。（2）评价方式多样化。主要的考核形式有7 种：随堂测验、课后作业、期中考试、问题分析、实验、项目、期末考试，各部分的占比一般设置为：随堂测验 10%～20%，课后作业15%～20%，期中考试25%～30%。

表5 国外这4 所大学传热类课程评价方式

5 小结

通过对比国外这4 所高校传热类课程，可以发现本科课程的建设和优秀的教材是关键。因为，教材在很大程度上决定了课程内容的广度和深度。研究生的课程，以授课教师的讲义为主，内容设置更专业化、模块化。国外课程更重视过程评价，探究式、项目式、报告答辩式等作业评价方式占很大比例。新时代的中国高等工程教育将新工科放到了领跑高等教育变革的重要位置，加强工程类课程建设，是建设一流高校、一流专业、一流课程的根本，也是切实推进专业认证和高等教育国际化的重要举措。

借鉴国外这4 所大学传热类课程设置、教材、内容架构、评价体系方面的经验，可以更好地促进和推动国内大学传热类专业的教学改革和创新，有利于该领域的人才培养。