分组交流讨论课在热工学课程教学中的应用探究
中图分类号：G642.3 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2017）08-0077-02
1 前言
热工学是食品科学与工程专业食品物流工程方向本科生一门重要专业基础课，该课程包含了热能转换的基本概念、热力学两大基本定律、理想气体和蒸气的热力性质和热力过程以及湿空气等内容工程热力学部分和导热的基本定律及稳态和非稳态导热、对流传热和辐射传热等传热学部分内容，内容较为分散。以往的教学通常是以教师为主体，向学生灌输繁杂的各种概念和理论，导致很多学生同学理解困难、上课走神，学习效果不是很好。
本学期改变传统教学模式，对部分内容通过实施学生分组交流讨论课的模式教学，提高了学生的学习兴趣，取得较为满意的教学效果。
2 教学现状分析
按照传统教学模式，讲授本课程中发现学生上课时容易走神，注意力不够集中，于是在课程进行一半时进行了一次问卷调查。问卷统计结果主要问题集中在该课程抽象名词概念多、理论性强、实践性强，造成很多学生对该课程没有兴趣。因此，为了避免让学生产生死记硬背枯燥概念的印象，如何改革现有教学方法，采取合适的教学模式，合理地安排教学内容，从而在提高学生听课兴趣的同时帮助学生深入系统地掌握热工学方面的知识，成为本课程面临的一个难题。为此，在后半学期针对热工基础知识的应用，提出分组交流讨论课的教学模式，让学生围绕自己所学的基础理论知识模拟开展课题的分组交流讨论。
3 分组交流讨论课安排
为激发学生对热工学内容知识的学习兴趣，使热工学教学内容更加丰富，同时为了培养学生的创新意识和创新能力，加强思维能力和解决工程实际热工问题的能力，针对所讲的前期热工学知识内容安排一次分组交流讨论课，以“热工学在生活中的应用”作为分组交流讨论题目，要求大家课前结合题目进行有目的的查新学习。
为了使分组交流讨论课顺利开展，教师将选课的31名学生分成7个小组，每组不超过6人，一般在4～5人。在分组过程中，特意将学习成绩较好的学生分开，男女生适当分开，这样可以较为有效地全面发展，目的主要在于让大家尽量多参与内容。同时，各个小组自荐或推荐小组长。每组的选题是根据传热学在生活中的应用，自选题目进行查新并准备各个小组的PPT。每个小组选派一名学生代表进行10～15分钟讲解，现场答辩讨论5分钟，学生通过在图书馆查询资料并提出自己的观点，经过课堂汇报形式大家讨论。答辩中小组各个成员都可以参加答辩讨论，根据小组的选题、讲解和现场答辩情况，综合纳入平时成绩考核。
4 教学效果
这次学生分组交流讨论课的实施，取得意外的良好教学效果。实践证明，通过学生自主学习、分组讨论、现场答辩这一系列的改进，通过鼓励、启发学生大胆发言，课堂气氛极其活跃，彻底改变了上课气氛不佳的不良状况，提高学生学习兴趣的同时，学生对该部分内容印象深刻，掌握较为良好，取得较为满意的教学效果。
比如有一组学生选择了“关于电影《泰坦尼克号》杰克、露丝的不同命运”作为题目。大家都知道经典电影《泰坦尼克号》的感人故事，这组学生要用传热知识解释为什么在《电影泰坦尼克号》里，最后杰克冻死了而露丝没有？
题目一推出就非常具有吸引力，学生的讨论也是非常激烈。有的同学认为，杰克比较瘦，露丝比较胖，脂肪含量高，所以露丝的导温系数比较小，相对来说更容易保存体内热量。有的学生认为，水中的温度要比躺在浮板上的温度低。有的学生认为，在木板上的露丝，穿着的衣服和身体之间的空隙中的空气本身是热的不良导体，这部分空气的温度尽管比体温低一些，却远高于周围环境的温度，从而起到了隔热作用，而且当晚没有风，空气流动慢，对流换热小，也有利于露丝保持体温，从而活下来了；而在水里的杰克，即使穿着衣服，衣服在很快被水湿透之后，应该接近0度甚至在0度以下（海水），人浸没在水里和水完全接触，和水的对流换热是非常大的，所以热量的散失是非常快的。……答案各种各样，大家讨论的积极性很高。
而该组学生在讨论课之前也查询了大量相应文献资料，并以电视节目“流言终结者”专门的实验做了介绍。实验专门用硅胶、铜管和水泵做了个带血液循环的人体模型，一边做实验一边用红外线探测仪测温度。根据在冰水里和木筏上的模型测试对比，发现两者降温幅度和想象的不同，基本是一样的；全湿和半湿被风吹的区别并不大，而怎么死的关键是满足木筏上面的冻死和在水里的淹死所需时间不一样。冻死即是低温症以及其并发症，人体降温有个临界点，一旦体温到了27度以下，肌肉就会失去控制，症状是昏迷或者痉挛。根据实验结果，人体在冰水里40～50分钟就会降低到这个温度，所以在水里的必死无疑，而木筏上面需要大约90分钟才会被冻死。而露丝获救的时间是落水后的第63分钟，被救援船上面的大副发现了，所以在木筏上面的露丝有可能活下来，而水里的杰克死了。
经过热烈的讨论和辩论，最终得到正确的结论：杰克在海水里其身体与海水间由于自然对流交换热量，而露丝在筏上其身体与空气之间产生自然对流，在其他条件相同时，水的自然对流强度要远大于空气，因此，杰克身体由于自然对流散失热量的速度比露丝快得多，从而导致杰克被冻死，露丝幸免于难。
有的小组介绍了利用水蒸发吸热有降温制冷作用，能够使食物和饮料保持较低的温度，起到保鲜作用的“沙漠冰箱”。由于没有电，夏天无法用冰箱保鲜食物，住在非洲沙漠中的居民发明了一种沙漠冰箱――“罐中罐”。它由一个内罐和一个外罐组成，两罐之间填上沙子，使用时将食物和饮料放在内罐中，罐口盖上湿布，然后放在通风干燥的地方，经常在两罐间的沙子中洒些水来通过降温制冷保鲜食品。
有的小组介绍了“生活中热传递的妙用”：电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能，都是利用热传递煮菜、烧开水的。煮食物并不是火越旺越快，因为水沸腾后温度不变，即使再加大火力，也不能提高水温，结果只能加快水的汽化，使锅内水蒸发变干，浪费燃料。正确方法是用大火把锅内水烧开后，用小火保持水沸腾就行了。
有的小组围绕“生活中的传热学”解释冬天经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后，效果更明显，其原因是棉被经过晾晒、拍打，可以让更多的空气进入棉花的空隙，在狭小的棉絮空间里空气的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小，具有良好的保温性能。
七个小组的学生在查新答辩过程中，总体来说都能够由小组长主持，小组长在其中起到关键的组织和带头作用。小组学生分工很明确，每个成员都有相对独立的任务，都需要阐述自己查阅文献的内容以及自己的观点。在答辩过程中，每个学生都有发言机会，针对其他学生提出的各种问题，小组成员能根据自己查阅的知识进行相应的回答，不仅完成了整体的分组交流讨论内容，同时也具有良好的协作分工。
5 结语
通过分组交流讨论课在热工学课程教学中的应用实践，?l现学生在20分钟的小组答辩中，查新资料新颖、充分，观点争论非常激烈，课堂气氛非常活跃。教师鼓励、启发学生大胆发言，还要及时制止纠正远离课题的争论，使分组交流讨论课在围绕本门课程知识要点的活跃气氛中度过。从平时学生问问题的积极性和期末考试结果来看，取得了较为满意的教学效果。此外由于本课程涉及知识面非常广，也从另一方面要求任课教师加强自己的知识更新，促进教学相长。
