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【摘 要】热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业学生的必修专业基础课。该课程涉及面广、理论性强，公式较多、符号繁杂，难讲难学。因此在教学中要用灵活的方式传授知识，并且笔者利用软件技术进行新的教学探索，提高了学生的学习兴趣，取得了较好的教学效果。
【关键词】热质交换原理与设备；教学内容；教学实践
前言
1998 年教育部把原来的“供热通风与空调工程”专业和“燃气工程”专业合并为“建筑环境与设备工程”专业。为适应新的专业规划，该专业新增了三门专业基础和专业理论课，“热质交换原理与設备”是其中之一[1]。教育部关于印发《普通高等学校本科专业目录（2012年）》《普通高等学校本科专业设置管理规定》等文件的通知中，建筑节能技术与工程、建筑设施智能技术（部分）、建筑环境与设备工程合并为建筑环境与能源应用工程。专业重新调整后，“热质交换原理与设备”仍然是专业必修课程。
该课程是将多门专业基础课和专业课（包括传热学、流体力学、工程热力学、供热工程、工业通风、空气调节、空调用制冷技术、锅炉及锅炉房设备等课程）中涉及到热质交换原理和设备的内容抽出， 经综合整理、充实加工形成的一门课程。它以动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论为基础， 重点研究发生在建筑环境与设备中的热质交换原理及相应的设备热工计算方法， 为进一步学习建筑室内环境打下基础[2]。该课程起着联结本专业基础课与技术课的桥梁作用[ 3] 。
由于该课程涉及面广、理论性强，同时公式比较多、符号繁杂，因此学生在学习本课程时，特别是刚开始接触关于传质方面的理论知识时，容易感到内容枯燥乏味，影响对课程的学习。因此，在授课时教师必须在深入掌握课程内容的基础上，积极研究教学方法，针对不同的教学内容采用相应的教学方法，提高课堂教学效果。本文结合笔者讲授“热质交换原理与设备”的实践与体会，对该课程的教学方法进行新的尝试并进行总结和探讨，以引导学生更好地学好该课程。
1.课程教学内容的整合
《热质交换原理与设备》整个课程不仅覆盖面广，而且各章内容相对独立，整体逻辑性较差，没有形成贯穿整门课程的一条知识链条，而是多部份的并列组合体。这就形成了这门课程的特点：涉及面广、综合性强、理论性强、难度较大。对于这样一门课程：知识点多且相对独立、内在规律性知识融合的力度不够，如何突出重点，优化整合教学内容，成为本课程教学改革的关键点之一。
尽管该课程各章独立性强，但是总体上可以划分为理论与工程实际两大部分。其中，理论部分，即热质交换原理部分主要包括传质的基本概念及主要的传质过程、固液相变热质交换的基本原理及其在冰蓄冷技术中的应用、空气热质处理方法、途径和机理；工程实际部分，即热质交换设备部分主要介绍建筑环境与能源应用工程专业常见的热质交换设备的形式与结构及相应的热工计算。
由于课程包含的内容多，在有限的课时内不可能做到面面俱到，这样就必须对教学内容进行优化整合。在理论部分重点讲述传质的基本概念及主要的传质过程，主要讲解菲克定律的应用以及对流传质的基本分析和传质模型，在分析动量传递、热量传递和质量传递的类比关系的基础上，建立传热传质同时进行时的热质传递模型。固液相变原理部分内容对于本科生而言难度偏大且需要参考较多文献，故仅向学生介绍求解相变问题的基本方法和思路，而着重讲授固液相变应用即冰蓄冷技术。冰蓄冷技术作为专业前沿进行讲解，以工程设计为重点进行讲解，并且给学生提供相应的文献，结合书本了解此项节能技术。空气热质处理方法部分与空调工程课程的内容有较多的重叠，可以完全由学生自学。
热质交换设备的热工计算既是重点，也是难点。这部分是流体力学，传热学和热质交换理论的工程应用。需要作为讲课重点，毕竟本专业的大部分学生是要在工程一线工作，设计施工都离不开热质交换设备。 在教学内容上，以设备的设计选型基本原则和方法为基础，选取典型的设备作详细地计算，在每一步骤中贯穿其原则和公式，并提出存在的问题或局限性，引导学生做优化思考，充分掌握设备的选型和校核，为今后的实际工作打下良好的基础。
2.课堂教学方法的灵活性
在教学过程中，教师要始终把握本课程的体系结构，讲清和夯实基本概念，注重学生理论思维能力的培养，还要将理论知识的讲授与工程实际紧密结合，不断拓宽学生的专业知识视野。只有这样，学生才能更好的理解和掌握本课程的知识要点，并在工程实际中加以正确的应用。
2.1 传统黑板教学法与现代多媒体课件教学法相结合
由于该课程既包含较高深的热质交换原理的理论知识，又涉及到在实际工程中应用广泛的结构复杂的热质交换设备。理论部分公式推导比较多，如微分方程的推导采用板书方式可以让学生一步步跟着教师思考， 从而更好地掌握这些内容。但是板书教学教学具有信息量少不能充分显示图片信息等不足之处， 所以应该充分利用多媒体教学等现代化教学手段讲解热质交换设备部分的内容，热质交换设备种类繁多， 构造复杂， 很难用粉笔在黑板上画清楚， 采用多媒体教学后可使学生非常直观地了解各种热质交换设备及其内部构造。这样可加深学生对理论知识的感性认识， 激发学生的听课兴趣和热情。根据本课程教学内容的特点将两者高效融合，优势互补，相得益彰，可以有效保证课堂教学质量。
2.2 启发式、互动式教学方法
传统的教学模式是老师在课堂上尽可能多地传授知识，学生被动地去接受和理解老师讲述的知识。这样的教学模式，发挥了教师的主导作用，但忽视了学生认知主体的主动性。而采用互动式教学模式既发挥教师的主导作用，又强调学生认知主体的作用，有利于学生创新思维、创新能力的培养。在互动式教学过程中，教师需要用启发式教学，在给出学生结论前，要多向学生发问，让学生使用自己的方法去推导出结论。这样在学生得到结论的过程中，不仅锻炼了思考能力，更能提高解决问题的能力，而这些能力正是大学学习的根本。本课程主要讲解质量传递，学生已经学过动量传递和热量传递的基本知识，在课程中，就可以充分调动学生回顾之前所学的知识，启发他们主动发现三种传递现象之间的联系，即可以达到对以前所学知识的融会贯通，又有助于学生自身发散思维的养成，同时也有利于学生对传质理论的理解。利用三传类比的知识，启发学生去解决在传热学中的难题，即空气的自然对流换热系数直接测量，我们可以通过测量固体萘升华的传质系数间接测量空气自然对流的换热系数。
3.课外教学实践的多样性
由于课堂教学学时数有限，仅仅依靠课堂教学很难真正掌握此门课程。《热质交换原理和设备》课程的理论性比较强，如果要保证学生真正掌握，就需要安排一定量的习题作业。习题作业的内容应该分类，重点放在基本概念和原理应用上，注重培养学生的创新思维、工程意识、动手能力及分析问题解决问题的能力，不只是让学生学会模仿、套公式算题，而是培养学生的科学逻辑思维能力，提高他们的综合素质。
热质设备部分有很多换热设备的选型设计。教师可以指导学生进行换热设备的选型软件的开发，将学生分成几个大组，每个组选择一种类型的换热器，然后收集相关的换热器参数信息。学生使用VB就编制能完成可视性、操作性都方便的小软件。许多学生对于此类小软件的开发非常感兴趣，在编制软件的过程中，专业知识进一步提高了。
在换热器性能改进部分，我们给同学介绍了CFD软件，这个软件的使用过程加深了学生对流体力学，传热学，传质理论的深入理解，而且由于软件的功能强大，直观性强，学生在进行换热器改进设计的过程，可以直接看到改进后的效果。这个软件的介绍提升了很多学生多此门课的兴趣。
4.结束语
笔者在热质交换原理与设备的教学过程中，深深地感觉，教师要积极探索适合学生能力培养的教学方法，进一步提高学生自主学习的能力；同时，要建立良好的课内外专业学习氛围，尽量使学科基础课程和工程实践联系起来，这样才能提高学生对专业理论基础课的兴趣并且熟练掌握专业基础知识。
参考文献：
[1] 王 雨，周西文. “热质交换原理与设备”课程的教学方法探索与实践[J].中国电力教育，2010（35）：72-73.
[2]张寅平.热质交换原理和设备课教学体会[J].高等建筑教育，2003：12（4）： 36-38.
[3] 连之伟，张寅平，陈宝明.热质交换原理与设备[M].中国建筑工业出版社，2012.
【关键词】热质交换原理与设备；教学内容；教学实践
前言
1998 年教育部把原来的“供热通风与空调工程”专业和“燃气工程”专业合并为“建筑环境与设备工程”专业。为适应新的专业规划，该专业新增了三门专业基础和专业理论课，“热质交换原理与設备”是其中之一[1]。教育部关于印发《普通高等学校本科专业目录（2012年）》《普通高等学校本科专业设置管理规定》等文件的通知中，建筑节能技术与工程、建筑设施智能技术（部分）、建筑环境与设备工程合并为建筑环境与能源应用工程。专业重新调整后，“热质交换原理与设备”仍然是专业必修课程。
该课程是将多门专业基础课和专业课（包括传热学、流体力学、工程热力学、供热工程、工业通风、空气调节、空调用制冷技术、锅炉及锅炉房设备等课程）中涉及到热质交换原理和设备的内容抽出， 经综合整理、充实加工形成的一门课程。它以动量传输、热量传输及质量传输共同构成的传输理论为基础， 重点研究发生在建筑环境与设备中的热质交换原理及相应的设备热工计算方法， 为进一步学习建筑室内环境打下基础[2]。该课程起着联结本专业基础课与技术课的桥梁作用[ 3] 。
由于该课程涉及面广、理论性强，同时公式比较多、符号繁杂，因此学生在学习本课程时，特别是刚开始接触关于传质方面的理论知识时，容易感到内容枯燥乏味，影响对课程的学习。因此，在授课时教师必须在深入掌握课程内容的基础上，积极研究教学方法，针对不同的教学内容采用相应的教学方法，提高课堂教学效果。本文结合笔者讲授“热质交换原理与设备”的实践与体会，对该课程的教学方法进行新的尝试并进行总结和探讨，以引导学生更好地学好该课程。
1.课程教学内容的整合
《热质交换原理与设备》整个课程不仅覆盖面广，而且各章内容相对独立，整体逻辑性较差，没有形成贯穿整门课程的一条知识链条，而是多部份的并列组合体。这就形成了这门课程的特点：涉及面广、综合性强、理论性强、难度较大。对于这样一门课程：知识点多且相对独立、内在规律性知识融合的力度不够，如何突出重点，优化整合教学内容，成为本课程教学改革的关键点之一。
尽管该课程各章独立性强，但是总体上可以划分为理论与工程实际两大部分。其中，理论部分，即热质交换原理部分主要包括传质的基本概念及主要的传质过程、固液相变热质交换的基本原理及其在冰蓄冷技术中的应用、空气热质处理方法、途径和机理；工程实际部分，即热质交换设备部分主要介绍建筑环境与能源应用工程专业常见的热质交换设备的形式与结构及相应的热工计算。
由于课程包含的内容多，在有限的课时内不可能做到面面俱到，这样就必须对教学内容进行优化整合。在理论部分重点讲述传质的基本概念及主要的传质过程，主要讲解菲克定律的应用以及对流传质的基本分析和传质模型，在分析动量传递、热量传递和质量传递的类比关系的基础上，建立传热传质同时进行时的热质传递模型。固液相变原理部分内容对于本科生而言难度偏大且需要参考较多文献，故仅向学生介绍求解相变问题的基本方法和思路，而着重讲授固液相变应用即冰蓄冷技术。冰蓄冷技术作为专业前沿进行讲解，以工程设计为重点进行讲解，并且给学生提供相应的文献，结合书本了解此项节能技术。空气热质处理方法部分与空调工程课程的内容有较多的重叠，可以完全由学生自学。
热质交换设备的热工计算既是重点，也是难点。这部分是流体力学，传热学和热质交换理论的工程应用。需要作为讲课重点，毕竟本专业的大部分学生是要在工程一线工作，设计施工都离不开热质交换设备。 在教学内容上，以设备的设计选型基本原则和方法为基础，选取典型的设备作详细地计算，在每一步骤中贯穿其原则和公式，并提出存在的问题或局限性，引导学生做优化思考，充分掌握设备的选型和校核，为今后的实际工作打下良好的基础。
2.课堂教学方法的灵活性
在教学过程中，教师要始终把握本课程的体系结构，讲清和夯实基本概念，注重学生理论思维能力的培养，还要将理论知识的讲授与工程实际紧密结合，不断拓宽学生的专业知识视野。只有这样，学生才能更好的理解和掌握本课程的知识要点，并在工程实际中加以正确的应用。
2.1 传统黑板教学法与现代多媒体课件教学法相结合
由于该课程既包含较高深的热质交换原理的理论知识，又涉及到在实际工程中应用广泛的结构复杂的热质交换设备。理论部分公式推导比较多，如微分方程的推导采用板书方式可以让学生一步步跟着教师思考， 从而更好地掌握这些内容。但是板书教学教学具有信息量少不能充分显示图片信息等不足之处， 所以应该充分利用多媒体教学等现代化教学手段讲解热质交换设备部分的内容，热质交换设备种类繁多， 构造复杂， 很难用粉笔在黑板上画清楚， 采用多媒体教学后可使学生非常直观地了解各种热质交换设备及其内部构造。这样可加深学生对理论知识的感性认识， 激发学生的听课兴趣和热情。根据本课程教学内容的特点将两者高效融合，优势互补，相得益彰，可以有效保证课堂教学质量。
2.2 启发式、互动式教学方法
传统的教学模式是老师在课堂上尽可能多地传授知识，学生被动地去接受和理解老师讲述的知识。这样的教学模式，发挥了教师的主导作用，但忽视了学生认知主体的主动性。而采用互动式教学模式既发挥教师的主导作用，又强调学生认知主体的作用，有利于学生创新思维、创新能力的培养。在互动式教学过程中，教师需要用启发式教学，在给出学生结论前，要多向学生发问，让学生使用自己的方法去推导出结论。这样在学生得到结论的过程中，不仅锻炼了思考能力，更能提高解决问题的能力，而这些能力正是大学学习的根本。本课程主要讲解质量传递，学生已经学过动量传递和热量传递的基本知识，在课程中，就可以充分调动学生回顾之前所学的知识，启发他们主动发现三种传递现象之间的联系，即可以达到对以前所学知识的融会贯通，又有助于学生自身发散思维的养成，同时也有利于学生对传质理论的理解。利用三传类比的知识，启发学生去解决在传热学中的难题，即空气的自然对流换热系数直接测量，我们可以通过测量固体萘升华的传质系数间接测量空气自然对流的换热系数。
3.课外教学实践的多样性
由于课堂教学学时数有限，仅仅依靠课堂教学很难真正掌握此门课程。《热质交换原理和设备》课程的理论性比较强，如果要保证学生真正掌握，就需要安排一定量的习题作业。习题作业的内容应该分类，重点放在基本概念和原理应用上，注重培养学生的创新思维、工程意识、动手能力及分析问题解决问题的能力，不只是让学生学会模仿、套公式算题，而是培养学生的科学逻辑思维能力，提高他们的综合素质。
热质设备部分有很多换热设备的选型设计。教师可以指导学生进行换热设备的选型软件的开发，将学生分成几个大组，每个组选择一种类型的换热器，然后收集相关的换热器参数信息。学生使用VB就编制能完成可视性、操作性都方便的小软件。许多学生对于此类小软件的开发非常感兴趣，在编制软件的过程中，专业知识进一步提高了。
在换热器性能改进部分，我们给同学介绍了CFD软件，这个软件的使用过程加深了学生对流体力学，传热学，传质理论的深入理解，而且由于软件的功能强大，直观性强，学生在进行换热器改进设计的过程，可以直接看到改进后的效果。这个软件的介绍提升了很多学生多此门课的兴趣。
4.结束语
笔者在热质交换原理与设备的教学过程中，深深地感觉，教师要积极探索适合学生能力培养的教学方法，进一步提高学生自主学习的能力；同时，要建立良好的课内外专业学习氛围，尽量使学科基础课程和工程实践联系起来，这样才能提高学生对专业理论基础课的兴趣并且熟练掌握专业基础知识。
参考文献：
[1] 王 雨，周西文. “热质交换原理与设备”课程的教学方法探索与实践[J].中国电力教育，2010（35）：72-73.
[2]张寅平.热质交换原理和设备课教学体会[J].高等建筑教育，2003：12（4）： 36-38.
[3] 连之伟，张寅平，陈宝明.热质交换原理与设备[M].中国建筑工业出版社，2012.