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時(shí)間：2023-12-21 10:28:41
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作者簡(jiǎn)介：衣曉青（1956-），女，山東青島人，長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，教授；石爾（1979-），女，湖南長(zhǎng)沙人，長(zhǎng)沙理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，講師。（湖南 長(zhǎng)沙 410004）
基金項(xiàng)目：本文系2011年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究立項(xiàng)項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）16-0069-02
“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”既是熱工理論的三大主干課程，又是能源動(dòng)力類專業(yè)（方向）的主要技術(shù)基礎(chǔ)課。傳統(tǒng)的教學(xué)宗旨傾向于各門基礎(chǔ)課程自成科學(xué)體系，分別獨(dú)立教學(xué)，為后續(xù)專業(yè)課程打下牢固基礎(chǔ)。但是這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式死板，致使學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興致，不易明確學(xué)習(xí)目的。建構(gòu)主義的認(rèn)知靈活性理論發(fā)現(xiàn)了新的教學(xué)要素——“案例教學(xué)”。按照認(rèn)知靈活性理論，對(duì)以上熱工理論三大基礎(chǔ)主干課程進(jìn)行優(yōu)化整合，以熱能動(dòng)力類專業(yè)為場(chǎng)景，建構(gòu)諸多新的知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，組織全新的熱工理論基礎(chǔ)課程體系，可以使熱工理論基礎(chǔ)課教學(xué)克服以上不足。
一、打破僵化教學(xué)：認(rèn)知靈活性理論的應(yīng)用
建構(gòu)主義教學(xué)理論沖破了傳統(tǒng)教學(xué)模式，克服了“填鴨式”教學(xué)把學(xué)生作為小綿羊馴服的弊端。[1]作為建構(gòu)主義教學(xué)理論中的一個(gè)分支，斯皮羅提出的“認(rèn)知靈活性”理論很好地解決了“死記硬背”傳統(tǒng)與極端建構(gòu)主義（忽視抽象養(yǎng)成）之間的矛盾。認(rèn)知靈活性理論的主要思想就是：通過情景（境）展現(xiàn)基本概念和基礎(chǔ)理論工具，學(xué)生既可以掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，又可以按抽象思維方式，放開視野尋找新的分析問題的工具。
為了解決傳統(tǒng)與極端的沖突，斯皮羅把知識(shí)抽象為兩種不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)：良構(gòu)的與非良構(gòu)的兩種領(lǐng)域。[2]良構(gòu)的即是指：按照抽象思維，從概念到原理的演繹解析的知識(shí)體系，符合科學(xué)意義上的正統(tǒng)規(guī)范。非良構(gòu)的即是指：在具體場(chǎng)景（案例）中，隱透出的各種良性結(jié)構(gòu)的知識(shí)疊合；這種疊合的基礎(chǔ)知識(shí)能夠解釋或解決具體場(chǎng)景問題；不同的場(chǎng)景有不同的良性結(jié)構(gòu)知識(shí)疊合的詮釋。由此得出結(jié)論，良性結(jié)構(gòu)知識(shí)就存在于非良性結(jié)構(gòu)知識(shí)之中，“認(rèn)知靈活性”教學(xué)就可以讓學(xué)生通過非良性知識(shí)教學(xué)獲得更加深刻的良性結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)知識(shí)，而且是積極主動(dòng)地、生動(dòng)有趣地接受之。
熱工理論是研究熱（能）在釋放、轉(zhuǎn)換和傳遞中的流體流動(dòng)及傳熱傳質(zhì)等問題的科學(xué)，涉及流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、熱（能）轉(zhuǎn)換與傳遞規(guī)律。按照認(rèn)知靈活性理論的教學(xué)觀，熱工理論基礎(chǔ)課教學(xué)也可分類為良構(gòu)性和非良構(gòu)性。熱工理論的三大主干課程“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”和“傳熱學(xué)”分別作為單獨(dú)體系教學(xué)的基本概念、基本理論和基本知識(shí)的層次組織結(jié)構(gòu)，應(yīng)屬于良構(gòu)性領(lǐng)域，其傳統(tǒng)的教學(xué)方式就是從概念到概念、從原理到原理、從公式到公式的演繹解析，邏輯性很強(qiáng)，范式文本較固定，程式較穩(wěn)定，測(cè)驗(yàn)作業(yè)較死板。
“認(rèn)知靈活性”教學(xué)理論認(rèn)為，這種教學(xué)方式僵化、被動(dòng)，既不能啟動(dòng)學(xué)生的興趣，也不能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造想象力，學(xué)生容易落入死記硬背、教條主義的套路，缺乏廣泛的知識(shí)聯(lián)系和舉一反三的思維訓(xùn)練，更缺乏給學(xué)生以另辟蹊徑的想象空間。如果以流體介質(zhì)為對(duì)象將熱工理論三大主干課程進(jìn)行優(yōu)化整合（雜交），并以熱工理論應(yīng)用為主線，將能源動(dòng)力類相關(guān)專業(yè)作為場(chǎng)景，構(gòu)成非良構(gòu)性知識(shí)結(jié)構(gòu)，其所涉及的具體問題具有復(fù)雜背景和綜合影響因素，能夠從問題入手引出綜合知識(shí)的有機(jī)聯(lián)系，開闊學(xué)生發(fā)展思路，引導(dǎo)學(xué)生融會(huì)貫通，指導(dǎo)學(xué)生熟知專業(yè)背景。這種按照認(rèn)知靈活性教學(xué)理論建立起來(lái)的熱工理論基礎(chǔ)課程的非良構(gòu)性知識(shí)體系會(huì)沖破傳統(tǒng)的各自為主的單科系統(tǒng)性的課程教學(xué)模式，有利于克服“高分低能”的應(yīng)試教育傾向，培養(yǎng)面對(duì)知識(shí)時(shí)代和信息社會(huì)的創(chuàng)新型人才。
二、創(chuàng)建問題教學(xué)：熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程的優(yōu)化整合
認(rèn)知靈活性理論認(rèn)為：學(xué)習(xí)者在建構(gòu)知識(shí)意義的過程中，只有對(duì)知識(shí)進(jìn)行多維表征，才能達(dá)到對(duì)知識(shí)的全面理解和靈活運(yùn)用。這也是指導(dǎo)熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程進(jìn)行優(yōu)化整合的基本思想。熱工理論基礎(chǔ)三大主干課程“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”和“工程流體力學(xué)”是主要以流體介質(zhì)為研究對(duì)象而緊密聯(lián)系在一起的動(dòng)力類技術(shù)基礎(chǔ)性課程，三門課程相互依存，共同構(gòu)成了熱工理論的主干課程體系。其中，工程流體力學(xué)是研究流體介質(zhì)的位置勢(shì)能、壓力勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互作用的關(guān)系；工程熱力學(xué)是研究熱能與機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律；傳熱學(xué)是研究熱量從高溫部分傳遞到低溫部分的機(jī)理。由此可見，能（熱）量轉(zhuǎn)換與守恒定律是熱工理論三大主干課程進(jìn)行優(yōu)化整合的內(nèi)在動(dòng)力。
基礎(chǔ)課理論自身系統(tǒng)的完善性使任何改動(dòng)需求都帶有相當(dāng)大的難度，只有進(jìn)行優(yōu)化整合，才能在不斷調(diào)整和深化過程中發(fā)展新的學(xué)習(xí)要素。例如，“傳熱和流體流動(dòng)的數(shù)值方法”課程就是將傳熱學(xué)、流體力學(xué)知識(shí)進(jìn)行融合后加入到數(shù)值計(jì)算科學(xué)這一更為廣泛的學(xué)科領(lǐng)域，為熱工理論知識(shí)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，通過這一知識(shí)的優(yōu)化整合，多維表征得以實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生建構(gòu)起在熱科學(xué)和流體科學(xué)中可以直接遷移和引用的關(guān)于熱物理方面的知識(shí)，超越了封閉、孤立課程所給的單一信息模式。
如果說熱工理論的三大主干課程“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”和“傳熱學(xué)”分別作為單獨(dú)體系教學(xué)是良性結(jié)構(gòu)知識(shí)的傳授，那么，把“三課”拆分，再按照具體能量轉(zhuǎn)換的場(chǎng)景問題有機(jī)組合，這種教學(xué)模式就屬于非良性結(jié)構(gòu)教學(xué)。喬納生等人的研究把前者稱作低階學(xué)習(xí)階段，把后者稱作高級(jí)學(xué)習(xí)階段。[3]高級(jí)學(xué)習(xí)階段優(yōu)于低級(jí)學(xué)習(xí)階段的實(shí)質(zhì)就是變公式學(xué)習(xí)為問題學(xué)習(xí)。問題學(xué)習(xí)對(duì)于熱工基礎(chǔ)理論教學(xué)來(lái)說，打破其三大主干課程的各自理論體系是必然的，是要針對(duì)具體的場(chǎng)景問題而進(jìn)行知識(shí)交叉組合。值得注意的是：根據(jù)認(rèn)知靈活性教學(xué)理論，這種知識(shí)體系重組，必須避免極端建構(gòu)主義干擾，必須遵循“專業(yè)問題、溯本求源、知識(shí)聯(lián)系”三原則，才是優(yōu)化的、高級(jí)的教學(xué)模式。
三、重復(fù)多變教學(xué)：能源動(dòng)力類專業(yè)問題逆向滲透于熱工理論基礎(chǔ)課程
非良構(gòu)的知識(shí)體系與良構(gòu)性知識(shí)體系的區(qū)別就在于：一是前者比后者建立的概念龐大、復(fù)雜，它往往是多個(gè)不同學(xué)科孤立概念的交集；二是前者比后者建立的概念有很大的多變性，這是由問題教學(xué)場(chǎng)景多變性所決定的。熱工理論基礎(chǔ)知識(shí)在航天、航空、熱能動(dòng)力、化工、核熱工、低溫工程、冶金熱工、微電子技術(shù)、材料和建筑等各個(gè)領(lǐng)域都有具體的應(yīng)用，從知識(shí)體系的角度來(lái)看，其展現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)都是非良性的。實(shí)際上，在能源動(dòng)力類相關(guān)專業(yè)的不同場(chǎng)景下，其呈現(xiàn)的非良性知識(shí)結(jié)構(gòu)也存在著很大的差異性。例如，工程熱力學(xué)中的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)在熱機(jī)循環(huán)中的應(yīng)用是熱效率，而在制冷循環(huán)中的應(yīng)用是制冷系數(shù)。這說明熱經(jīng)濟(jì)性概念在實(shí)際應(yīng)用過程中具有復(fù)雜性。又如，流體力學(xué)在電廠中的應(yīng)用以管內(nèi)流動(dòng)、物體繞流為主，而在建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)中的應(yīng)用以室內(nèi)外環(huán)境通風(fēng)、換氣的流動(dòng)為主。傳熱學(xué)中對(duì)于散熱器來(lái)說需要強(qiáng)化傳熱效果，對(duì)于建筑物屏蔽掩體則要抵制傳熱。
在針對(duì)能源動(dòng)力類專業(yè)的熱工理論基礎(chǔ)課程進(jìn)行新的建構(gòu)中，按照認(rèn)知靈活性教學(xué)理論，必須將原有良性結(jié)構(gòu)體系的知識(shí)與專業(yè)場(chǎng)景結(jié)合起來(lái)。這種有專業(yè)針對(duì)性的知識(shí)滲透，有學(xué)者稱其為專家知識(shí)學(xué)習(xí)階段，屬于更高層次。[2]比如，把能源動(dòng)力類專業(yè)（方向）的“流體力學(xué)”、“泵與風(fēng)機(jī)”兩門課程整合為熱工理論基礎(chǔ)課“泵與風(fēng)機(jī)的流體流動(dòng)”一章，以流體力學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，反映了流體力學(xué)基本原理在流體機(jī)械中的具體應(yīng)用場(chǎng)景，通過多媒體教學(xué)課件可以使學(xué)生建構(gòu)泵與風(fēng)機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)的多維圖式，達(dá)到對(duì)流體力學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)全面理解和靈活運(yùn)用的目的。
按照斯皮羅的認(rèn)知靈活性理論規(guī)范，對(duì)應(yīng)專家知識(shí)學(xué)習(xí)階段的教學(xué)模式即“隨機(jī)通達(dá)教學(xué)法”，它的主要特點(diǎn)就是針對(duì)專業(yè)的眾多場(chǎng)景鏈，反復(fù)從不同問題視角，以不同的基本知識(shí)、基本公式、基本理論的多樣組合，不斷給予學(xué)習(xí)者良性知識(shí)的刺激，這會(huì)使學(xué)習(xí)者通過反復(fù)的從各種變式到抽象的過程，不斷加深對(duì)良性結(jié)構(gòu)知識(shí)的各種理解，而且有助于學(xué)習(xí)者歷練分析問題和解決問題的能力，發(fā)揮創(chuàng)造性思維，為今后在專業(yè)上有所建樹打下堅(jiān)實(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。貫穿于這一思想的新的“熱工理論基礎(chǔ)”課程體系，組織“鍋爐工質(zhì)流動(dòng)與熱交換”、“汽輪機(jī)流體流動(dòng)與功能轉(zhuǎn)換效率”、“熱力發(fā)電廠工質(zhì)循環(huán)與熱效率”等章節(jié)，探討基于專家知識(shí)學(xué)習(xí)理念的非良構(gòu)知識(shí)領(lǐng)域的顯性建構(gòu)，加入熱能動(dòng)力類專業(yè)知識(shí)對(duì)熱工理論基礎(chǔ)課的反向滲透，有效增加課程教學(xué)的深度和廣度這一結(jié)果就自然生成了。
除了書本專業(yè)知識(shí)的反向滲透以外，通過與科研、生產(chǎn)單位合作的科研課題的有機(jī)結(jié)合，也是專家知識(shí)學(xué)習(xí)階段的案例來(lái)源。例如，教師通過某鋼鐵公司鍋爐尾部煙道聲學(xué)振動(dòng)問題的科研活動(dòng)，向?qū)W生們提出卡門渦街產(chǎn)生機(jī)理、影響因素以及卡門渦街產(chǎn)生后對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)的危害和消除卡門渦街的措施等諸多學(xué)科問題，從而認(rèn)知基本理論。
參考文獻(xiàn)：
隨著科技的進(jìn)步，新能源、化工制藥、航天航空等領(lǐng)域都在蓬勃發(fā)展，而它們都離不開大量的或簡(jiǎn)單、或復(fù)雜的傳熱過程。所以，在當(dāng)代的高等教育中，“傳熱學(xué)”課程不僅是能源動(dòng)力類專業(yè)主要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同樣也是建筑環(huán)境、化學(xué)工程、機(jī)械制造等專業(yè)學(xué)科的重要課程。[3]
一、傳熱學(xué)課程存在的問題及CFD技術(shù)簡(jiǎn)介
1.傳熱學(xué)教學(xué)中存在的問題
傳熱學(xué)的教學(xué)內(nèi)容豐富，因?qū)I(yè)所需不同、所用教材版本不同，所以側(cè)重點(diǎn)也不盡相同，但通常都包括穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)的熱傳導(dǎo)及其數(shù)值解法、對(duì)流傳熱相關(guān)理論和計(jì)算、熱輻射相關(guān)理論和計(jì)算，以及傳熱過程分析等內(nèi)容。我國(guó)開設(shè)傳熱學(xué)的歷史已頗悠久，廣大教育工作者在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出了很多有效、實(shí)用的教學(xué)方法。但由于熱量的傳遞過程比較抽象，而且通常伴隨著流體的流動(dòng)現(xiàn)象，過程復(fù)雜多變，學(xué)生理解起來(lái)往往很吃力。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)疑是幫助學(xué)生理解傳熱現(xiàn)象的好途徑，但成本甚高、操作復(fù)雜，如果實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴笨重則更是根本無(wú)法帶到課堂上來(lái)。而且流動(dòng)傳熱過程往往瞬息萬(wàn)變，稍縱即逝的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易捕捉、顯示，這也為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了一定困難。傳統(tǒng)的粉筆黑板式教學(xué)模式經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便，但相對(duì)古板、靜態(tài)，難以將熱量傳遞現(xiàn)象描述得流暢生動(dòng)。新興的多媒體教學(xué)是很適合講解傳熱學(xué)的教學(xué)方式，但如果沒有專門的配圖、動(dòng)畫等資源來(lái)輔助，也很難將復(fù)雜的流動(dòng)、傳熱過程表達(dá)清楚。所以，急需尋找一種能針對(duì)具體物理過程的演示方法，為課堂教學(xué)提供支持，以便學(xué)生更好地觀摩、理解傳熱過程。
2.CFD技術(shù)簡(jiǎn)介
CFD是Computational Fluid Dynamics（計(jì)算流體力學(xué)）的簡(jiǎn)稱，特指通過計(jì)算機(jī)的數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)匯總處理、圖像顯示等功能，是對(duì)包含有流體流動(dòng)和傳熱等相關(guān)物理現(xiàn)象進(jìn)行求解分析的技術(shù)。通過CFD技術(shù)，我們可以利用計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算、分析并顯示流動(dòng)與傳熱現(xiàn)象，在較短的時(shí)間內(nèi)解決流體力學(xué)、傳熱學(xué)問題。CFD的基本思想可以歸結(jié)為：把原來(lái)在時(shí)間域及空間域上連續(xù)的物理場(chǎng)（如速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)），用有限個(gè)離散點(diǎn)上的變量的集合來(lái)代替，通過一定的方式建立起關(guān)于這些離散點(diǎn)上場(chǎng)變量之間的代數(shù)方程組，然后通過對(duì)代數(shù)方程組的迭代求解，來(lái)獲得場(chǎng)變量的近似值。[4]
一個(gè)完整的CFD模擬過程通常包含如下幾個(gè)主要環(huán)節(jié)：根據(jù)實(shí)際情況建立數(shù)學(xué)模型；將計(jì)算區(qū)域離散化；選擇合適的數(shù)值算法求解；計(jì)算結(jié)果的顯示與后處理。
簡(jiǎn)單地說，CFD相當(dāng)于“虛擬”地在計(jì)算機(jī)里做實(shí)驗(yàn)，用以模擬實(shí)際的流體流動(dòng)與傳熱情況。由于其不用搭建實(shí)體的試驗(yàn)臺(tái)，不用購(gòu)買、制作真實(shí)的工程儀器，僅僅把計(jì)算機(jī)作為工具和場(chǎng)所，所以相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究具有速度快、成本低、操作性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的科研工作者和工程技術(shù)人員把實(shí)驗(yàn)室搬到了電腦里，用數(shù)值模擬方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)，取得了理想的結(jié)果。如今，CFD在各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用，大到飛機(jī)的外部流場(chǎng)和電站鍋爐內(nèi)部燃燒、傳熱過程的仿真，小到燃料電池內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)、人體血管血液流動(dòng)過程的模擬，都有CFD參與其中。
目前全世界已有幾十種求解流動(dòng)與傳熱問題的商用CFD軟件，比較著名的有FLUENT、CFX、PHOENICS、Icepak等，而FLUENT是其中較為成熟、使用較為廣泛的一款。FLUENT內(nèi)置了多種算法（包括非耦合隱式算法、耦合顯式算法、耦合隱式算法），包含豐富而先進(jìn)的物理模型，能夠勝任對(duì)各種流體的對(duì)流換熱、固體或流體間的熱傳導(dǎo)、熱輻射等復(fù)雜傳熱現(xiàn)象的模擬。而且其操作界面友好、迭代過程迅速準(zhǔn)確、計(jì)算結(jié)果顯示美觀清晰，無(wú)疑是傳熱學(xué)多媒體教學(xué)的好幫手。
作者基于多年傳熱學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，希望通過用fluent軟件模擬傳熱過程的方式，在課堂上簡(jiǎn)潔、生動(dòng)地展示傳熱現(xiàn)象，為學(xué)生對(duì)流動(dòng)傳熱過程的理解提供幫助。
二、CFD軟件在課堂教學(xué)中的應(yīng)用
1.CFD教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)
與常規(guī)的多媒體課件模式（以下簡(jiǎn)稱為“傳統(tǒng)模式”）相比，直接用CFD軟件在課堂教學(xué)中進(jìn)行演示（以下簡(jiǎn)稱為“CFD模式”）有如下優(yōu)勢(shì)：
（1）CFD模式使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的“參與感”。在傳統(tǒng)模式教學(xué)中，多媒體課件往往是教師根據(jù)教材和教學(xué)大綱在課下制作的，包括思路的整理、教學(xué)內(nèi)容的展示、素材的選取等，都是由教師一手操辦，再到課堂上宣講。在這種傳統(tǒng)模式下的教學(xué)，學(xué)生沒有看到知識(shí)點(diǎn)的組織和梳理過程，更沒有親身去參與到其中，這樣他們往往是在被動(dòng)地接受知識(shí)，缺少參與感。而CFD模式則不然，它可以直接針對(duì)具體的傳熱過程實(shí)例，教師在課下先畫好模型，在課堂上用fluent軟件一步步地設(shè)置邊界條件、物性參數(shù)、求解方法。這樣，例子的求解全過程同學(xué)們都能參與到，該過程是對(duì)流還是輻射、是層流還是紊流、是可壓縮還是不可壓縮、是定常還是非定常，同學(xué)們都能親眼看到。可見，CFD模式可以把知識(shí)概念的灌輸，變成知識(shí)脈絡(luò)的整理，這對(duì)鞏固學(xué)生們的知識(shí)、加深同學(xué)們對(duì)傳熱流動(dòng)現(xiàn)象的理解都有巨大幫助。
（2）CFD模式能極好地活躍課堂氛圍。在傳統(tǒng)模式教學(xué)中，盡管多媒體課件中有較為豐富的圖片、動(dòng)畫等元素，比粉筆黑板式教學(xué)要多元化得多，但教師在依靠其授課的過程中，本質(zhì)仍是在照本宣科，只不過“本”換成了“課件”。除去教師個(gè)人能力因素來(lái)看，只依靠多媒體課件，課堂氣氛難以活躍。在CFD模式中，對(duì)多媒體課件的“依靠”變成了對(duì)CFD軟件的“操作”，教師把參數(shù)的設(shè)置過程、求解的迭代過程、后處理的顯示過程全部展現(xiàn)在了同學(xué)們的面前。設(shè)置參數(shù)時(shí)的周密思考，求解時(shí)的緊張興奮，結(jié)果顯示時(shí)的成就感，甚至計(jì)算失誤時(shí)的小失落，都會(huì)使課堂氣氛變得活躍、熱烈。
（3）CFD模式能有效激發(fā)學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)的興趣。在傳統(tǒng)模式教學(xué)中，復(fù)雜的公式和抽象的邊界條件只能借助一些相對(duì)活潑新鮮的圖片或簡(jiǎn)單動(dòng)畫來(lái)顯示，無(wú)法在學(xué)生腦中形成感性認(rèn)識(shí)，更難以把傳熱問題復(fù)雜的求解過程“平易化”，很難激發(fā)學(xué)生的興趣。我們知道，對(duì)于當(dāng)代大學(xué)生來(lái)說，生活中最熟悉的東西莫過于電腦了，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使電腦普及到學(xué)生身邊，新鮮的、功能強(qiáng)大的軟件是大多數(shù)年輕人關(guān)注的熱點(diǎn)，也是強(qiáng)烈的興趣點(diǎn)。而CFD模式則正是利用fluent等商業(yè)軟件，使相對(duì)枯燥的數(shù)學(xué)模型變得生動(dòng)，把抽象的傳熱現(xiàn)象通過眼前新鮮的軟件展示出來(lái)。這樣能使學(xué)生對(duì)軟件產(chǎn)生濃厚的興趣，甚至?xí)雅d趣帶到課下，在摸索、學(xué)習(xí)軟件的過程中自覺地加強(qiáng)對(duì)傳熱學(xué)、流體力學(xué)等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，把被動(dòng)接受知識(shí)變成主動(dòng)汲取知識(shí)。
2.CFD教學(xué)模式過程中需要注意的問題
作者通過在課堂上對(duì)CFD模式的摸索實(shí)踐，深切感受到其優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些需要注意的問題。
（1）CFD模式對(duì)教師的軟件操作能力要求較高。傳統(tǒng)模式教學(xué)中，課件是事先做好的，課堂上只要按照預(yù)先的準(zhǔn)備來(lái)放映即可，節(jié)奏與內(nèi)容都很容易掌握。但在CFD模式中，由于教師要在課堂上當(dāng)場(chǎng)用fluent演示全部求解過程，甚至即興根據(jù)所講的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行建模和求解，所以需要教師對(duì)CFD軟件有深刻的理解和高超的操作水平。
（2）CFD模式需要教師具備一定的臨場(chǎng)應(yīng)變能力。而且課堂上同學(xué)們可能會(huì)希望看到更多工況下的模擬結(jié)果，對(duì)于這些工況教師在課前未必會(huì)準(zhǔn)備得很充分，不可避免會(huì)使教學(xué)過程出現(xiàn)小波折，比如出現(xiàn)求解不收斂、結(jié)果偽收斂等情況，這就需要教師有相應(yīng)的應(yīng)變能力，將這些小瑕疵轉(zhuǎn)化成活躍課堂氣氛的興趣點(diǎn)。
（3）CFD模式對(duì)電腦有一定要求。CFD軟件的求解過程需要電腦的CPU和內(nèi)存共同高速運(yùn)轉(zhuǎn)，如果電腦狀況很差，處理的模型比較大、網(wǎng)格比較多，就可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。這種情況在課堂教學(xué)中真的很掃興，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)。所以需要教室內(nèi)配備有相應(yīng)配置的電腦，或是由教師自帶性能足夠的筆記本電腦，以便順利完成教學(xué)。
三、教學(xué)實(shí)例
根據(jù)《傳熱學(xué)》中外部強(qiáng)制對(duì)流傳熱部分，[1]模擬流體橫掠管束的傳熱過程。外掠管束換熱在各種換熱設(shè)備中極為常見，通常管束的排列有叉排和順排兩種方式。為幫助同學(xué)們理解，現(xiàn)假設(shè)了如下兩個(gè)模型（見圖1）：
溫度為T1=300K的空氣以u(píng)=1m/s的速度分別沖刷叉排和順排的兩組管束，管束的溫度均為T2=700K。d=100mm，s1=s2=150mm。
網(wǎng)格事先畫好，在課堂上利用fluent軟件對(duì)此二維模型進(jìn)行模擬，展示相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置（見圖2）。湍流模型選用k-ε模型，氣體的粘度等參數(shù)按照相應(yīng)溫度下的物性設(shè)置，松弛因子用軟件默認(rèn)的即可（若希望加快收斂，可以將相應(yīng)方程的松弛因子調(diào)低些）。
計(jì)算收斂后可以清晰地得到流場(chǎng)的速度云圖（見圖3，圖5）、溫度云圖（見圖4，圖6）、局部放大速度矢量圖（見圖7），非常直觀地展示了兩種排列方式流動(dòng)、換熱過程的異同。
通過觀看、參與參數(shù)的設(shè)置過程，使同學(xué)們明確了解決傳熱學(xué)問題的步驟和條件；而通過計(jì)算后得到的這些物理場(chǎng)圖，可以加深同學(xué)們對(duì)空氣流沖刷管束時(shí)強(qiáng)制對(duì)流傳熱的感性認(rèn)識(shí)。
為進(jìn)一步幫助學(xué)生對(duì)傳熱過程的理解，可以將穩(wěn)態(tài)問題轉(zhuǎn)化成非穩(wěn)態(tài)問題，逐時(shí)進(jìn)行求解。即在求解器中將Steady改成Transient（見圖8），并設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)（見圖9），模擬出傳熱過程定時(shí)刻的狀態(tài)。
圖10-圖13分別顯示了叉排橫掠管束內(nèi)t=0.03s、t=0.1s、t=0.5s和t=1s時(shí)的溫度云圖。從這幾張圖中可清晰地看到叉排橫掠管束強(qiáng)制對(duì)流的換熱過程：換熱器內(nèi)原本溫度較高，當(dāng)空氣流入時(shí)，由于管子與空氣間存在溫差，二者間發(fā)生了熱的傳遞。流入的空氣逐漸被高溫管子加熱，而內(nèi)部原本溫度很高的流場(chǎng)則被流入的空氣冷卻。整個(gè)過程最終會(huì)趨于穩(wěn)態(tài)，漸漸與圖4的穩(wěn)態(tài)溫度云圖相吻合。
最后，用fluent進(jìn)行簡(jiǎn)單的后處理，生成兩種排列方式出口處的溫度曲線圖（見圖14），疊在一起后便可以看出兩種方式的換熱差別。
可見，通過對(duì)傳熱過程的穩(wěn)態(tài)模擬和逐時(shí)模擬，可以把原本難以捕捉的傳熱過程生動(dòng)地展現(xiàn)出來(lái)，把抽象問題具體化、形象化，大大加深學(xué)生對(duì)傳熱過程的理解，激發(fā)大家對(duì)傳熱學(xué)的興趣。
四、結(jié)論
作者簡(jiǎn)介：齊曉霓（1974-），女，山東淄博人，山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，講師。（山東 淄博 255049）魏麗霞（1976-），女，山東濰坊人，中國(guó)石油大學(xué)（華東）理學(xué)院，助理實(shí)驗(yàn)師。（山東 青島 266555）
基金項(xiàng)目：本文系山東理工大學(xué)教學(xué)項(xiàng)目基金《傳熱學(xué)教學(xué)方法的研究與探索》（項(xiàng)目編號(hào)：112024）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）02-0123-02
熱工基礎(chǔ)課程是一門專門研究探討如何提高功熱轉(zhuǎn)換效率、熱能轉(zhuǎn)換及傳遞基本規(guī)律的工科課程。在工科領(lǐng)域，熱工基礎(chǔ)課程占有舉足輕重的地位，為培養(yǎng)專業(yè)化綜合型人才起到了重要作用。在前幾年，高等院校為了適應(yīng)社會(huì)需要和時(shí)展，許多院校提出了要培養(yǎng)具有跨學(xué)科知識(shí)、淵博學(xué)識(shí)、基礎(chǔ)扎實(shí)、專業(yè)技能過硬的高級(jí)人才目標(biāo)。在這樣的目標(biāo)指引下，眾多高等院校在工科類以機(jī)械大類進(jìn)行招生，[1]在大類下面進(jìn)行專業(yè)細(xì)分，比如清華大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)等國(guó)內(nèi)知名高校。在西方國(guó)家的高等工程教育中，對(duì)熱工基礎(chǔ)課程很重視，基本都開設(shè)了“熱力學(xué)”與“傳熱學(xué)”。陶文銓與何雅玲教授為了探索熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)方案，對(duì)開設(shè)了熱工基礎(chǔ)課程的國(guó)外二十多所大學(xué)進(jìn)行了調(diào)查研究。[2，3]筆者從調(diào)查結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，材料學(xué)院、核能工程系、化工學(xué)院以及機(jī)械學(xué)院等工科類院系都開設(shè)了熱工基礎(chǔ)課程。還有不少大學(xué)將“傳熱傳質(zhì)學(xué)”和“熱力學(xué)”設(shè)置為機(jī)械類學(xué)院的重要課程，比如普渡大學(xué)、麻省理工大學(xué)等世界知名大學(xué)。也有些大學(xué)將熱工基礎(chǔ)課程設(shè)置為工科學(xué)院的公共課程，比如美國(guó)依阿華州立大學(xué)工學(xué)院將“傳熱學(xué)”、“熱力學(xué)I”、“熱力學(xué)II”和“熱流系統(tǒng)設(shè)計(jì)”這四門熱學(xué)設(shè)置為他們的公共課程。山東理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我校”）機(jī)械學(xué)院在2006年時(shí)進(jìn)行了專業(yè)設(shè)置改革，開始實(shí)行機(jī)械大類招生，但作為熱工基礎(chǔ)的核心課程——傳熱學(xué)僅在機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班被設(shè)置為專業(yè)基礎(chǔ)課（44教學(xué)學(xué)時(shí)+4實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)），而沒在機(jī)械大類全部專業(yè)中進(jìn)行開設(shè)。筆者基于考慮“傳熱學(xué)”課程的重要性以及機(jī)械大類綜合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，有必要對(duì)傳熱學(xué)的教學(xué)范圍、內(nèi)容、方法、教材選用和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入研究和改善。
一、機(jī)械大類所有專業(yè)設(shè)置熱工基礎(chǔ)課程的必要性
在我國(guó)高等教育中，主要將熱力學(xué)與傳熱學(xué)歸類為熱工基礎(chǔ)，也有不少學(xué)校將流體力學(xué)的基礎(chǔ)部分添加了進(jìn)來(lái)。熱工基礎(chǔ)課程是工程學(xué)科的基礎(chǔ)學(xué)科，其主要研究的內(nèi)容是能量傳遞與轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律、提高能量利用率。機(jī)械大類中的熱能工程專業(yè)、制冷與空調(diào)、內(nèi)燃機(jī)方向?qū)峁せA(chǔ)課程設(shè)為基礎(chǔ)課程，其中主要包括了傳熱學(xué)與熱力學(xué)，同時(shí)都設(shè)置了較多的教學(xué)學(xué)時(shí)。不過隨著我校開始實(shí)行機(jī)械大類招生后，大部分機(jī)械類專業(yè)都開始了熱工基礎(chǔ)課程，不過學(xué)時(shí)量不大。機(jī)械大類設(shè)置熱工課程的有其時(shí)代背景，即機(jī)械工程專業(yè)人才所從事的工作內(nèi)容基本都會(huì)遇到能量傳遞與轉(zhuǎn)換問題，具有扎實(shí)熱工基礎(chǔ)知識(shí)才能良好應(yīng)對(duì)。比如動(dòng)力機(jī)械設(shè)備、家庭供暖、家用電器、汽車等各種機(jī)械產(chǎn)品的研究設(shè)計(jì)階段，以及生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)雀黝I(lǐng)域環(huán)節(jié)都需要熱工基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)解決相關(guān)熱能問題。
二、機(jī)械大類專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀
在課程教學(xué)規(guī)劃中，機(jī)械大類尚未以學(xué)科平臺(tái)課的方式設(shè)置熱工基礎(chǔ)課程，僅有機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班開設(shè)了短學(xué)時(shí)的熱工基礎(chǔ)課，課程安排在大三上學(xué)期。由于學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)科骨干在進(jìn)行編寫教學(xué)大綱、制訂教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)實(shí)踐上有不少分歧和不同見解，導(dǎo)致該校遭遇了不少新問題和障礙。
1.課程教學(xué)時(shí)數(shù)設(shè)置
我校能源動(dòng)力類方向的專業(yè)對(duì)熱工基礎(chǔ)課程的設(shè)置比較合適，課時(shí)安排了不少。例如，熱力學(xué)有60課時(shí)，傳熱學(xué)50課時(shí)以及流體力學(xué)的40課時(shí)。目前，機(jī)械大類的機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班開設(shè)了48課時(shí)的傳熱學(xué)，對(duì)于教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，課時(shí)稍微過多。如果將傳熱學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)三門熱工基礎(chǔ)課結(jié)合為一門課程，即整合成學(xué)科平臺(tái)課，機(jī)械大類的全部專業(yè)都需要學(xué)習(xí)，這將會(huì)是機(jī)械大類知識(shí)面的極大拓寬。當(dāng)然這個(gè)學(xué)科整合，不是單純的將這三門課程所有課時(shí)進(jìn)行疊加，整合后的學(xué)科平臺(tái)應(yīng)該設(shè)置多少個(gè)課時(shí)比較科學(xué)？是否應(yīng)該根據(jù)各個(gè)方向的不同需求而進(jìn)行個(gè)性化課時(shí)設(shè)置？這些都是需要進(jìn)一步思考和研究的問題。
2.教學(xué)內(nèi)容方面
傳熱學(xué)的主要內(nèi)容是研究熱量宏觀傳遞規(guī)律和現(xiàn)象。傳熱學(xué)主要研究了導(dǎo)熱傳熱、對(duì)流傳熱以及輻射傳熱三種傳熱方式，這三種傳熱方式由受制于不同的物理原理，所以到目前還沒有統(tǒng)一的理論將此三種傳熱方式整合，所以對(duì)傳熱現(xiàn)象研究的方式一般采用單個(gè)研究，而后進(jìn)行綜合。導(dǎo)熱傳熱、對(duì)流傳熱以及輻射傳熱三種傳熱方式相互獨(dú)立，各自構(gòu)成一個(gè)知識(shí)體系。[4]非能源動(dòng)力類的機(jī)械大類學(xué)生由于熱工基礎(chǔ)的知識(shí)并未系統(tǒng)化，學(xué)習(xí)起來(lái)比較吃力，教師授課要講透徹也不是那么簡(jiǎn)單，所以，可以基于熱工課程在他們將來(lái)知識(shí)需求上的低層次，將比較難的內(nèi)容講表面化即可，或適當(dāng)略過。但是對(duì)于能源動(dòng)力類的學(xué)生，熱工基礎(chǔ)課程知識(shí)的掌握要求要高很多，必須熟練甚至精通，在教學(xué)課程規(guī)劃時(shí)，怎么進(jìn)行內(nèi)容的增減、知識(shí)點(diǎn)的側(cè)重，這些問題均還需要筆者更深刻的研討。
所以，在進(jìn)行“傳熱學(xué)”教學(xué)的起始階段，首先應(yīng)該本書的基本內(nèi)容進(jìn)行串聯(lián)，注重知識(shí)的系統(tǒng)性，讓學(xué)生能夠在一開始就能清楚學(xué)科輪廓，能理解這三種傳熱方式。
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面
當(dāng)前，我校傳熱學(xué)的教學(xué)實(shí)踐上過于注重知識(shí)的灌輸，而很少關(guān)注學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力的鍛煉。而有效鍛煉學(xué)生這方面能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面又存在較多欠合理之處，主要表現(xiàn)在如下幾方面：第一，課時(shí)安排較少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不夠豐富，大部分內(nèi)容依然是基于課堂所講知識(shí)而進(jìn)行的驗(yàn)證。第二，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充，但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的考評(píng)，尚未有可靠的考核標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較散漫。第三，學(xué)?？捎玫膶?shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備和儀器數(shù)量不多，且機(jī)械大類的每期學(xué)生都較多，只能多人一機(jī)，不少想體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程提高動(dòng)手能力的同學(xué)最終也未能實(shí)現(xiàn)想法。
4.教學(xué)方法和教學(xué)手段方面
熱工基礎(chǔ)課程也是實(shí)行雙語(yǔ)教學(xué)的工程技術(shù)類課程，[5]但是受學(xué)生專業(yè)外語(yǔ)水平的限制，并未實(shí)現(xiàn)雙語(yǔ)教學(xué)。因?yàn)榧词共捎昧?，雙語(yǔ)教學(xué)也無(wú)法受到實(shí)際教學(xué)效果。
三、機(jī)械大類專業(yè)熱工基礎(chǔ)課程教學(xué)改革建議
筆者針對(duì)上文給出的幾個(gè)問題，提出了如下幾個(gè)解決方案。
1.科學(xué)設(shè)置教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)
由于以大類專業(yè)的方式進(jìn)行的招生，導(dǎo)致大類教學(xué)的課程較大，但所有課程的總學(xué)時(shí)是一定的，所以考慮了諸如教學(xué)內(nèi)容、大綱、教學(xué)對(duì)象等因素后，設(shè)計(jì)了AB兩套“傳熱學(xué)”課程設(shè)置方案，不同專業(yè)根據(jù)需要可以對(duì)其進(jìn)行分類選修。
2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
傳統(tǒng)的熱工教學(xué)模式采用填鴨式教學(xué)，注重知識(shí)的灌輸，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革上，有必要擺脫傳統(tǒng)教學(xué)模式，以培養(yǎng)實(shí)用型科技人才為教學(xué)目標(biāo)。加快完善現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，鍛煉學(xué)生在實(shí)際問題中應(yīng)用理論知識(shí)的能力。
（1）科學(xué)設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的安排上進(jìn)行了科學(xué)分配，降低驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與演示性實(shí)驗(yàn)比重，其比重分別為30%與10%，提高綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比重，使其達(dá)到總項(xiàng)目的60%。演示性與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是屬于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，是教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)，通過它有益于學(xué)生更好的理解抽象概念，幫助他們更好解釋熱工現(xiàn)象，證實(shí)熱工基本規(guī)律與理論，并強(qiáng)化課堂所學(xué)知識(shí)，同時(shí)熟練掌握實(shí)驗(yàn)流程及相關(guān)儀器設(shè)備。而通過大量的綜合性實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生解決熱工基礎(chǔ)問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生思維的深度和廣度，激發(fā)他們的創(chuàng)造性。這種遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，可以有效的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，并培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基本技能的能力。
（2）合理組織實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的不同，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也應(yīng)該有針對(duì)性，有些實(shí)驗(yàn)應(yīng)讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，然后在實(shí)驗(yàn)快開始時(shí)考察學(xué)生預(yù)習(xí)程度，并給出相關(guān)預(yù)習(xí)成績(jī)。有些實(shí)驗(yàn)不能通過一人完成，需要團(tuán)隊(duì)的配合，則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分組，讓他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和目的以及設(shè)備說明書，通過合作完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組裝和實(shí)驗(yàn)任務(wù)，完成后進(jìn)行統(tǒng)一評(píng)比，公開評(píng)比優(yōu)劣，并當(dāng)場(chǎng)給予成績(jī)?cè)u(píng)定。而在綜合性實(shí)驗(yàn)中則應(yīng)該避開固化的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求以及實(shí)驗(yàn)儀器說明書為指導(dǎo)，自行擬定實(shí)驗(yàn)方案，鍛煉學(xué)生解決問題的能力，并鍛煉其創(chuàng)新能力。
（3）裝配現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。當(dāng)代科技正處于日新月異的快速發(fā)展中，陳舊的實(shí)驗(yàn)儀器已無(wú)法滿足當(dāng)代熱工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，而內(nèi)容上也顯得過于保守，缺乏新意。但是，由于我校機(jī)械類人力、物力資源有限，實(shí)現(xiàn)完全現(xiàn)代化設(shè)備的更新?lián)Q代是不現(xiàn)實(shí)的，所以該校熱工教師團(tuán)隊(duì)通過自行研究，將舊設(shè)備進(jìn)行改造，并開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。例如，該校教師將“水平管空氣自然對(duì)流傳熱實(shí)驗(yàn)”中所用的人工手調(diào)測(cè)溫的實(shí)驗(yàn)裝置改造成計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)溫系統(tǒng)；再比如，改良了“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法測(cè)定材料的導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)”所用雙熱電偶測(cè)溫度與溫差環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)中將熱工測(cè)量技術(shù)知識(shí)與傳熱學(xué)知識(shí)相結(jié)合，提升了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的綜合性價(jià)值。而且，該校在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中引入了計(jì)算機(jī)技術(shù)，比如在“流體沿程與局部阻力實(shí)驗(yàn)”這一基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理。
3.提高中青年熱工課程教師學(xué)術(shù)水平
提升熱工教師隊(duì)伍自身專業(yè)素質(zhì)，強(qiáng)化與一流學(xué)校的學(xué)術(shù)交流與項(xiàng)目合作。充分利用各種渠道，加強(qiáng)學(xué)校之間的學(xué)術(shù)交流，讓教師隊(duì)伍在專業(yè)知識(shí)上相互學(xué)習(xí)，相互提高，定期開展學(xué)術(shù)研討會(huì)，以強(qiáng)化學(xué)校之間的聯(lián)系。國(guó)外高等工程學(xué)校具有豐富的熱工基礎(chǔ)教學(xué)理念，可以盡可能多地利用各種機(jī)會(huì)與他們建立聯(lián)系，并形成學(xué)術(shù)互訪機(jī)制，隨時(shí)了解國(guó)外教學(xué)改革動(dòng)態(tài)，學(xué)習(xí)他們科學(xué)的教學(xué)模式。
四、結(jié)語(yǔ)
傳熱學(xué)作為機(jī)械大類專業(yè)的一門重要學(xué)科課程，必須對(duì)各個(gè)專業(yè)方向設(shè)置合適的教學(xué)課時(shí)，科學(xué)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，全面改進(jìn)課堂教學(xué)模式、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，并著力改善熱工教師隊(duì)伍的專業(yè)水平，并重新選用合適的熱工基礎(chǔ)教材。筆者對(duì)于機(jī)械大類設(shè)置熱工基礎(chǔ)課程也僅是一次積極的探討，還需要實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)，需要教師們的共同努力，將熱工課程更科學(xué)地進(jìn)行施教。
參考文獻(xiàn)：
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熱工類課程包括《工程流體力學(xué)》、《工程熱力學(xué)》與《傳熱學(xué)》等。該類課程是培養(yǎng)21世紀(jì)工科類學(xué)生,尤其是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的公共技術(shù)基礎(chǔ)課。西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)和長(zhǎng)沙理工大學(xué)等許多院校在機(jī)械大類專業(yè)中都大課時(shí)量的設(shè)置了該類課程。我校從1999年設(shè)立“過程裝備與控制工程”專業(yè)后,《工程熱力學(xué)》、《傳熱學(xué)》與《工程流體力學(xué)》3門課程陸續(xù)開設(shè)。經(jīng)過十來(lái)年的發(fā)展,目前該熱工類課程已成為我校機(jī)械大類各專業(yè)的一門公共課。針對(duì)機(jī)械大類專業(yè)人才培養(yǎng)要求及熱工類課程本身特點(diǎn),結(jié)合近兩年來(lái)我校熱工類課程教學(xué)改革實(shí)踐,本文擬對(duì)機(jī)械大類專業(yè)中熱工類課程的理論教學(xué)、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行探索與思考。
一、存在的問題
目前,我校在機(jī)械大類專業(yè)中開設(shè)了5個(gè)專業(yè)方向,即過程裝備與控制工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化、工業(yè)工程、物流工程和材料成型及模具。由于熱工類課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多、聯(lián)系緊密、概念抽象、理論性較強(qiáng)等原因,我校開設(shè)該課程的過程中存在以下一些問題:(1)不同專業(yè)方向?qū)峁ぶR(shí)需求的側(cè)重點(diǎn)不同,該如何針對(duì)性地安排教學(xué)內(nèi)容和課時(shí)量的多少是個(gè)不容易把握好的問題。(2)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目單一,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多,對(duì)有助于提高學(xué)生綜合分析與解決問題能力以及實(shí)踐創(chuàng)新能力的大型綜合性實(shí)驗(yàn)(踐)甚少;而且熱流實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴、臺(tái)套數(shù)少,當(dāng)學(xué)生人數(shù)多時(shí),供需矛盾相當(dāng)突出。(3)教學(xué)方法和教學(xué)手段單一,熱工類課程開設(shè)之初采用的是教師在講臺(tái)上講、學(xué)生在講臺(tái)下聽的填鴨式教學(xué)。
二、探索與思考
1.適應(yīng)我校機(jī)械大類各專業(yè)方向需求,建立分層次理論教學(xué)課程體系
由于課時(shí)數(shù)的限制,在機(jī)械大類專業(yè)中開設(shè)熱工類課程不可能像在能源動(dòng)力類專業(yè)中那樣學(xué)習(xí)的內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)都面面俱到,只能結(jié)合機(jī)械大類下各專業(yè)方向的知識(shí)需求及其特點(diǎn)有所取舍。其基本思路是:以質(zhì)量、能量和動(dòng)量守恒為線索將傳統(tǒng)的3門課程內(nèi)容融會(huì)貫通,以形成有機(jī)的整體,構(gòu)成較系統(tǒng)的一門課,以基本概念基本定律為主要知識(shí)點(diǎn)圍繞這些內(nèi)容展開,改變一般《熱工基礎(chǔ)》課中把《傳熱學(xué)》和《工程熱力學(xué)》當(dāng)作兩個(gè)獨(dú)立部分,而且與《工程流體力學(xué)》內(nèi)容不相關(guān)聯(lián)的做法。事實(shí)上,這3門課都是以“三個(gè)”守恒定律為基礎(chǔ)的。另外,《工程熱力學(xué)》中理想氣體性質(zhì)及其熱力過程等有關(guān)理論是《工程流體力學(xué)》講述氣體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ),《工程流體力學(xué)》對(duì)粘性流體流動(dòng)的分析正是《傳熱學(xué)》介紹對(duì)流換熱的前提,等等。根據(jù)這一特點(diǎn),我們構(gòu)建起以“三個(gè)”守恒定律及其方程為基礎(chǔ)、以《工程流體力學(xué)》為橋梁,使3學(xué)科知識(shí)有機(jī)結(jié)合的分層次新課程內(nèi)容體系,在保證各學(xué)科自身特點(diǎn)的同時(shí),綜合學(xué)科間的相關(guān)知識(shí),刪除雷同內(nèi)容,加強(qiáng)學(xué)科間的內(nèi)在聯(lián)系,使3學(xué)科教學(xué)更為系統(tǒng)、高效。當(dāng)然,還需考慮的是要圍繞各專業(yè)方向后續(xù)課程所需內(nèi)容及學(xué)生將來(lái)工作應(yīng)必備的專業(yè)知識(shí)來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生具備分析解決工作中所遇到的熱基礎(chǔ)方面實(shí)際問題的能力。
基于以上思路,為適應(yīng)我校機(jī)械大類各專業(yè)方向的需求,我們建立了熱工類課程分層次理論教學(xué)課程體系。它主要包括以下11個(gè)模塊的內(nèi)容:(1)流體靜力學(xué);(2)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ);(3)氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ);(4)有旋流動(dòng)和有勢(shì)流動(dòng);(5)熱能轉(zhuǎn)換的基本概念和基本定律;(6)工質(zhì)的熱力性質(zhì)和熱力過程,(7)熱傳導(dǎo);(8)對(duì)流換熱;(9)輻射換熱;(10)傳熱過程與應(yīng)用;(11)熱力循環(huán)與應(yīng)用。對(duì)于“過程裝備與控制工程”等專業(yè),我們采用高級(jí)層次課程內(nèi)容體系,即全部11個(gè)模塊的內(nèi)容都學(xué)習(xí),開設(shè)約120個(gè)學(xué)時(shí);對(duì)于“機(jī)械制造及自動(dòng)化”等專業(yè),我們采用中級(jí)層次課程內(nèi)容體系,即選取其中8～9個(gè)模塊的內(nèi)容學(xué)習(xí),開設(shè)約90個(gè)學(xué)時(shí);對(duì)于“工業(yè)工程”等專業(yè),我們采用初級(jí)層次課程內(nèi)容體系,即選取其中6～7個(gè)模塊的內(nèi)容學(xué)習(xí),開設(shè)約60個(gè)學(xué)時(shí)。
2.結(jié)合理論教學(xué),建立科學(xué)的實(shí)踐教學(xué)體系
(1)建立熱工類課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
通過補(bǔ)充必要的演示實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)內(nèi)部機(jī)理、運(yùn)動(dòng)過程、系統(tǒng)整體的深入了解;改造和精煉驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)其綜合性,提高其精確性,使其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和實(shí)驗(yàn)效率得到改善;補(bǔ)充開設(shè)大型綜合性(或設(shè)計(jì)性)實(shí)驗(yàn),如復(fù)雜條件下工程傳熱系數(shù)測(cè)定、提高循環(huán)效率、強(qiáng)化傳熱等。形成分層次(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn))、多類型(演示型、驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、研究型等)和多專業(yè)共享的熱工類課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。
(2)建立遠(yuǎn)程與虛擬實(shí)驗(yàn)中心
為解決學(xué)生人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格昂貴、臺(tái)套數(shù)少的問題,引入虛擬技術(shù),改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中一些片面的、粗糙的、繁瑣的、低效的實(shí)驗(yàn)方法,建成遠(yuǎn)程與虛擬實(shí)驗(yàn)中心,該中心是機(jī)械大類專業(yè)共享的實(shí)驗(yàn)技術(shù)通用平臺(tái)。開發(fā)了一套虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),將真實(shí)實(shí)驗(yàn)過程和環(huán)境模擬到計(jì)算機(jī)內(nèi)完成。通過學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)之前,首先在虛擬系統(tǒng)上進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn),完成虛擬實(shí)驗(yàn)后,對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和環(huán)境已非常熟悉,從而在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中能熟練地高質(zhì)量地在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn),收到很好的效果。它集真實(shí)設(shè)備、虛擬技術(shù)、仿真技術(shù)、視頻技術(shù)、多媒體技術(shù)為一體,可實(shí)現(xiàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的可塑性、多樣性、綜合性和開放性?？山鉀Q學(xué)生人數(shù)多、實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)少的供需矛盾問題,使每個(gè)學(xué)生都能利用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備親自動(dòng)手開展實(shí)驗(yàn),從教學(xué)方法上進(jìn)一步提高了教學(xué)質(zhì)量。
3.探索“教――研”型的教學(xué)模式
(1)改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段
為加強(qiáng)學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng),必須對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法與手段進(jìn)行改革。課堂上,從過去傳統(tǒng)的講授為主變?yōu)橹v、演、答等多樣化形式,講授部分以主要知識(shí)點(diǎn)為內(nèi)容采取精講多練的方法,重視理論聯(lián)系實(shí)際,圍繞專業(yè)及工程實(shí)際問題安排各教學(xué)環(huán)節(jié);選用實(shí)景、動(dòng)畫等方式,制作圖文結(jié)合,形象生動(dòng),充實(shí)工程實(shí)例、通俗易懂的多媒體課件,將學(xué)生缺乏的專業(yè)背景知識(shí)形象地演示出來(lái),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維;采用啟發(fā)式教學(xué)方法,互問互答,與學(xué)生交流討論,營(yíng)造即活潑又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)氛圍,提高教學(xué)效率。
(2)組織研究型課外教學(xué)活動(dòng)
利用我校開展的“創(chuàng)新教育項(xiàng)目”和“優(yōu)秀生導(dǎo)師制”活動(dòng),結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容和專業(yè)實(shí)踐,先后進(jìn)行了“大型車輛制動(dòng)散熱裝置設(shè)計(jì)”、“大換熱量廠房保暖系統(tǒng)分析”、“蒸汽噴射式真空泵內(nèi)流體流動(dòng)特性”、“帶式干燥機(jī)節(jié)能”、“大型球罐脹型”等多個(gè)研究型課外教學(xué)活動(dòng),取得了良好的效果。研究型課外教學(xué)活動(dòng)根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況進(jìn)行優(yōu)選,要求由知識(shí)掌握牢固、能力較強(qiáng)的學(xué)生來(lái)完成。
Key words heat transfer； teaching； Energy and Environmental Systems Engineering
0 引言
傳熱學(xué)主要研究熱量傳遞的機(jī)理、規(guī)律、計(jì)算和測(cè)試方法等基礎(chǔ)理論知識(shí)。傳熱現(xiàn)象與過程廣泛存在于自然界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、高新科技及交叉學(xué)科前沿的各個(gè)領(lǐng)域，在能源（包括常規(guī)能源、核能、可再生能源）、動(dòng)力、制冷、化工、建筑環(huán)境、微電子、航空航天、微機(jī)電系統(tǒng)、新材料、納米技術(shù)、軍事科學(xué)與技術(shù)、生命科學(xué)與生物技術(shù)等領(lǐng)域中大量存在熱質(zhì)傳遞過程與熱控技術(shù)問題。傳熱學(xué)是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最重要的技術(shù)基礎(chǔ)之一。
目前，國(guó)內(nèi)外高等學(xué)校都對(duì)該類課程給予了高度重視。傳熱學(xué)課程已經(jīng)成為能源動(dòng)力類、機(jī)械類與建工類等院系重要的平臺(tái)課。傳熱學(xué)課程中除了介紹國(guó)內(nèi)外成熟的定論以外，還要大量介紹國(guó)內(nèi)外最新的有關(guān)研究成果。通過各環(huán)節(jié)的教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生獲得熱量傳遞規(guī)律的基礎(chǔ)知識(shí)，具備分析工程傳熱問題的基本能力，掌握計(jì)算工程傳熱問題的基本方法及一定的實(shí)驗(yàn)技能，不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)的專業(yè)課提供基本的理論知識(shí)，而且也為以后從事熱能的合理利用、熱工設(shè)備效能的提高及換熱器的設(shè)計(jì)等方面的工作打下必要的基礎(chǔ)。
1 傳熱學(xué)課程的特點(diǎn)
“傳熱學(xué)”課程從熱量傳遞的三種基本方式入手，主要介紹熱量傳遞的基本規(guī)律，為學(xué)習(xí)后續(xù)“供熱工程”、“空氣調(diào)節(jié)”、“制冷原理及設(shè)備”、“熱源設(shè)備”、 “熱泵技術(shù)”和“建筑節(jié)能技術(shù)”等課程提供必要的理論基礎(chǔ)?！皞鳠釋W(xué)”作為學(xué)科基礎(chǔ)理論課，其牽扯的概念頗多，理論性很強(qiáng)。其中一些新的理論和新的概念對(duì)學(xué)生來(lái)說不易理解和掌握，增加了課程學(xué)習(xí)的難度。該課程（能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)）的知識(shí)模塊順序及對(duì)應(yīng)的學(xué)時(shí)如下：熱能傳遞基本方式及傳熱過程，4學(xué)時(shí)；導(dǎo)熱基本定律，2學(xué)時(shí)；一維和多維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱求解，2學(xué)時(shí)；非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，4學(xué)時(shí)；導(dǎo)熱問題的數(shù)值解法，4學(xué)時(shí)；對(duì)流傳熱的理論基礎(chǔ)，4學(xué)時(shí)；單相對(duì)流傳熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，4學(xué)時(shí)；相變對(duì)流傳熱，4學(xué)時(shí)；熱輻射基本定律及物體的輻射特性，4學(xué)時(shí)；輻射換熱的計(jì)算，4學(xué)時(shí)；傳熱過程分析與換熱器熱計(jì)算，4學(xué)時(shí)。
2 “傳熱學(xué)”教學(xué)中存在的問題
在教學(xué)過程中，學(xué)生普遍會(huì)反映“傳熱學(xué)”學(xué)習(xí)難度大。根據(jù)調(diào)查筆者認(rèn)為難學(xué)的原因主要有以下幾點(diǎn)：
（1）傳熱學(xué)本身內(nèi)容涉及到的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)深而廣，而且對(duì)傳熱的研究歷史較長(zhǎng)，前人總結(jié)了大量的概念、公式。例如在傳熱學(xué)的理論推導(dǎo)中經(jīng)常用到微積分、泰勒展開、偏微分方程組的求解方法等。而且剛接觸傳熱學(xué)的低年級(jí)學(xué)生在與高年級(jí)學(xué)生的交流中就會(huì)得到類似傳熱學(xué)特別難的印象，增加了畏難情緒。同時(shí)傳熱學(xué)內(nèi)容分散，各主要部分相對(duì)獨(dú)立。由于課時(shí)安排和教學(xué)大綱的限制，以學(xué)生為主體的研究性學(xué)習(xí)內(nèi)容較少，以鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力為目的的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容較少，使得學(xué)生缺乏分析和解決實(shí)際問題的能力。
（2）在對(duì)流傳熱內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中，由于其牽扯到流體力學(xué)的納維斯托克斯方程，而N-S方程本身就是流體力學(xué)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，所以大大增加了對(duì)流傳熱的復(fù)雜性。特別是關(guān)于湍流流態(tài)的對(duì)流傳熱和相變對(duì)流傳熱，目前還不能從理論上推導(dǎo)出實(shí)際情況下的努賽爾數(shù)計(jì)算公式，大部分都是使用經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的狀態(tài)。學(xué)生會(huì)感到難以理解。
（3）在傳統(tǒng)的單向灌輸式教學(xué)中，教師與學(xué)生之間的互動(dòng)較少，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立分析解決問題的意愿。同時(shí)部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不夠好，怕吃苦不努力，對(duì)新的課程未作預(yù)習(xí)，課后也沒有獨(dú)立完成作業(yè)和復(fù)習(xí)。學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)的基本原理未能深刻理解，而是停留在機(jī)械記憶的層面上。
（4）期終考試采用傳統(tǒng)的閉卷考核方法不夠合理。為了應(yīng)對(duì)考試，學(xué)生復(fù)習(xí)時(shí)認(rèn)真推導(dǎo)公式，多做習(xí)題，但傳熱學(xué)這門課程的概念多、方程多、經(jīng)驗(yàn)公式多，學(xué)生無(wú)法全部背出。對(duì)考試的命題范圍有很大的限制。同時(shí)也不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，更無(wú)法對(duì)學(xué)生是否達(dá)到卓越工程師的要求進(jìn)行考查。
3 教學(xué)方法的探討
3.1 調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性
興趣是最好的老師，如果學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的興趣，必將只能為了應(yīng)付考試而機(jī)械記憶，更不可能做到運(yùn)用學(xué)習(xí)的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際中的問題。而調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，要從第一節(jié)課始，到最后一節(jié)課終。在一開始給學(xué)生介紹傳熱學(xué)這門課程時(shí)，可以通過圖片展示傳熱學(xué)知識(shí)在傳統(tǒng)工業(yè)、高新技術(shù)、節(jié)能環(huán)保和日常生活中的應(yīng)用。在授課過程中，將授課內(nèi)容與日常生活中的現(xiàn)象以及在建筑、冶金、化工、航天等行業(yè)的廣泛應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。比如在講授臨界熱絕緣直徑內(nèi)容時(shí)，先以生活中的現(xiàn)象為例，提問是不是冬天帶上手套就一定能起到保暖的作用。再引申到在工業(yè)管道外部附加保溫層是否就一定能達(dá)到保溫的效果。學(xué)生通常都會(huì)想當(dāng)然地認(rèn)為是。這時(shí)以電線散熱等實(shí)例說明附加保溫層后散熱量并不一定減少，甚至有時(shí)會(huì)起到增強(qiáng)散熱的效果，這會(huì)大大激發(fā)學(xué)生的好奇心和探求原因的欲望。在明白了機(jī)理后，學(xué)生會(huì)深刻地理解和記憶能否保溫還得看絕熱層外徑的大小，當(dāng)絕熱層外徑小于臨界熱絕緣直徑時(shí)起不到保溫的作用，相反可以增強(qiáng)換熱。再如對(duì)于能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)來(lái)說，空調(diào)系統(tǒng)中最重要的兩個(gè)部件是蒸發(fā)器和冷凝器，都為相變對(duì)流換熱器。其中蒸發(fā)器中制冷工質(zhì)沸騰吸熱，冷凝器中制冷工質(zhì)凝結(jié)放熱。其換熱的機(jī)理都來(lái)自教材中相變對(duì)流傳熱章節(jié)。在該章節(jié)講述之前，可以從學(xué)生們?nèi)粘Ｖ薪?jīng)常接觸的空調(diào)系統(tǒng)為引入點(diǎn)，提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這樣能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性，加深他們對(duì)知識(shí)的理解和掌握程度，增強(qiáng)他們分析問題和解決問題的能力，有利于他們學(xué)習(xí)能力的提高和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。
3.2 優(yōu)化組合教學(xué)方法和手段
教學(xué)方法是多種多樣的，如發(fā)現(xiàn)式、啟發(fā)式、提問式和討論式等。不同課程采用的教學(xué)方法不同，即使是同一節(jié)課，也往往需要采用多種教學(xué)方法。同時(shí)在教學(xué)過程中采用現(xiàn)代化的電子技術(shù)和信息手段，包括光學(xué)媒體、音響媒體、計(jì)算機(jī)教學(xué)系統(tǒng)和各種教學(xué)軟件的應(yīng)用。這樣可以使課堂教學(xué)包含更大的信息量，同時(shí)對(duì)實(shí)踐教學(xué)的不足給予一定的補(bǔ)充。但要避免出現(xiàn)楊叔子院士列舉的多媒體教學(xué)中多種錯(cuò)誤形式和問題，如 ：“照屏宣科”、“人幕分離”、“對(duì)屏講解”、“快速瀏覽”等。更不能將PPT變成“騙騙他”。
3.3 教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際實(shí)踐相聯(lián)系
在教材的選擇上，本課程選用楊世銘、陶文銓所編的高等教育出版社的《傳熱學(xué)》（第四版），該書在內(nèi)容上由淺入深，循序漸進(jìn)，在介紹基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，也積極反映了傳熱學(xué)發(fā)展的前沿知識(shí)，如納米傳熱學(xué)的基本知識(shí)等。該教材包含典型的例題與習(xí)題，對(duì)較為復(fù)雜的實(shí)際問題進(jìn)行了詳盡的分析，十分接近工程實(shí)際。但隨著傳熱技術(shù)的發(fā)展和其他學(xué)科之間的交叉程度大大提高，許多新的研究手段得以出現(xiàn)。傳熱技術(shù)的工程應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大，也因此使得傳熱學(xué)的內(nèi)涵得以豐富。隨著能源學(xué)科和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，需要不斷更新教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生接收到最新的知識(shí)內(nèi)容。因此在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，適當(dāng)刪減了一些比較繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容，如非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中一維無(wú)限大平板分析解的推導(dǎo)過程。此外也增加了一些傳熱技術(shù)新發(fā)展的內(nèi)容，如微尺度的傳熱等內(nèi)容。同時(shí)在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)以及工程實(shí)踐能力。工科院校的教學(xué)必須注重學(xué)生工程實(shí)踐意識(shí)的培養(yǎng)和工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。
3.4 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
傳熱學(xué)的實(shí)踐性很強(qiáng)，像一些復(fù)雜的傳熱問題的規(guī)律都是通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)提出。當(dāng)前，我校傳熱學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)上對(duì)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力的鍛煉還有所欠缺，比如課時(shí)安排較少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不夠豐富，大部分內(nèi)容依然是基于課堂所講知識(shí)而進(jìn)行的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。再如實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備和儀器數(shù)量不多，往往多人一機(jī)，不少想體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程提高動(dòng)手能力的學(xué)生未能得償所愿。因此，對(duì)于傳熱學(xué)教學(xué)十分重要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要加以改進(jìn)，除了鞏固課堂授課的內(nèi)容以外，還應(yīng)該注意培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、綜合設(shè)計(jì)能力和總結(jié)歸納能力。傳熱學(xué)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)可不僅僅局限于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)增加開放性、綜合性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以期提高學(xué)生的綜合分析能力和解決問題的能力。
3.5 改進(jìn)考核模式，注重考查學(xué)生能力
針對(duì)閉卷考核方式的不足，同時(shí)避免開卷考試帶來(lái)學(xué)生的惰性和依賴性，我們嘗試在考核成績(jī)的最終評(píng)定時(shí)，采用平時(shí)成績(jī)加考試成績(jī)的形式。平時(shí)的課堂表現(xiàn)、互動(dòng)參與情況、作業(yè)占總成績(jī)的30%，考試成績(jī)占總成績(jī)的70%。提高課堂互動(dòng)討論中的表現(xiàn)占平時(shí)成績(jī)的比重，以促進(jìn)學(xué)生的參與度。同時(shí)對(duì)試卷的命題范圍可以嘗試參考大學(xué)英語(yǔ)四、六級(jí)考試，即將試卷分為A、B兩部分。其中A部分主要考核學(xué)生對(duì)基本概念、基本方程、基本原理的掌握情況，采用閉卷的方式要求學(xué)生在一定的時(shí)間內(nèi)完成并上交；B部分主要考核學(xué)生應(yīng)用傳熱規(guī)律解決實(shí)際問題的能力，主要是實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的應(yīng)用，采用開卷形式。
【中圖分類號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）08-0028-02
1.引言
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是在本科教學(xué)過程的最后階段進(jìn)行的總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)綜合運(yùn)用本科階段所學(xué)的各科知識(shí)和技能，對(duì)所需解決的課題進(jìn)行思考、分析、設(shè)計(jì)和研究，從而全面、系統(tǒng)地完成課題交給的任務(wù)?？梢?，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生本科階段學(xué)習(xí)質(zhì)量的全面性的檢驗(yàn)，也對(duì)學(xué)生能否順利拿到畢業(yè)證書和學(xué)位證書起到直接和決定性的作用。
計(jì)算傳熱學(xué)又稱數(shù)值傳熱學(xué)，是研究用數(shù)值方法求解傳熱問題的一門科學(xué)。它可以理解為：根據(jù)所需求解的實(shí)際問題建立合理的數(shù)學(xué)模型，利用離散化處理的數(shù)值方法，再通過用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編制的程序，以計(jì)算機(jī)作為工具來(lái)求解傳熱問題的、與工程實(shí)踐密切結(jié)合的一門應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)[1]。而市場(chǎng)占有率高達(dá)40%[2]的數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT是解決傳熱領(lǐng)域數(shù)值計(jì)算問題的較好的通用軟件之一[3]。
運(yùn)用FLUENT等CFD軟件，可以在不具備實(shí)驗(yàn)條件或暫不需要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況下，借助計(jì)算的方法進(jìn)行相關(guān)工程分析，從而極大地節(jié)約人力、物力、財(cái)力和時(shí)間成本。因此，在本科學(xué)習(xí)最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，若能讓部分學(xué)生學(xué)習(xí)并基本掌握FLUENT軟件對(duì)本領(lǐng)域問題的計(jì)算過程，將會(huì)在很大程度上促進(jìn)學(xué)生今后對(duì)相關(guān)問題的建模和分析等工作。
2.畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作應(yīng)注意的問題
由于FLUENT軟件的專業(yè)性，在指導(dǎo)與FLUENT軟件工程計(jì)算相關(guān)課題的時(shí)候，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：
（1）學(xué)生的選擇
要能較好地掌握FLUENT軟件相關(guān)計(jì)算過程，首先需要具有較為過硬的微積分、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、計(jì)算傳熱學(xué)（也稱數(shù)值傳熱學(xué)）等相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。這不僅要求學(xué)生較好地理解課堂所講知識(shí)，還要能夠靈活運(yùn)用課內(nèi)外相關(guān)知識(shí)。有的學(xué)生學(xué)習(xí)能力和成績(jī)相對(duì)較弱，并不具備過硬的知識(shí)儲(chǔ)備和學(xué)習(xí)能力;有的學(xué)生未來(lái)從事的工作與本專業(yè)距離較遠(yuǎn)，或者對(duì)相關(guān)的數(shù)值計(jì)算興趣不大，因此缺乏從事相關(guān)課題畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的原動(dòng)力;這些因素都會(huì)影響整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的正常進(jìn)行。因此，對(duì)于與FLUENT軟件工程計(jì)算相關(guān)聯(lián)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，并不是所有學(xué)生都適合來(lái)做。為了有效地開展相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，在學(xué)生的選擇上往往優(yōu)先推薦讓學(xué)習(xí)相對(duì)努力的、有興趣和求知欲的以及未來(lái)將繼續(xù)深造或從事相關(guān)科研工作的學(xué)生來(lái)進(jìn)行。
（2）課題的選擇
在本科教學(xué)階段，由于受限于書本和教學(xué)大綱的安排，教師在對(duì)流體力學(xué)、傳熱學(xué)等課程的講授中往往較少涉及數(shù)值計(jì)算相關(guān)知識(shí)，書本上只有一章內(nèi)容與之相關(guān)，課堂上一般只傳授數(shù)值計(jì)算的基本概念、簡(jiǎn)單情況下的離散方法、離散方程的建立等較為淺顯的知識(shí)，這與FLUENT軟件中對(duì)相應(yīng)問題處理方法的深度和難度相去甚遠(yuǎn);然而，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的短短一學(xué)期時(shí)間內(nèi)，要讓學(xué)生完全掌握相關(guān)知識(shí)是比較牽強(qiáng)的。因此，在FLUENT軟件工程計(jì)算相關(guān)課題的選擇上，應(yīng)選擇相對(duì)基礎(chǔ)性的、與實(shí)踐結(jié)合緊密的、具有科研應(yīng)用前景的課題作為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。這樣既可保證畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的正常開展，也能使學(xué)生在軟件方面得到基本訓(xùn)練，為后續(xù)科研工作以及研究生階段的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
（3）指導(dǎo)過程中的問題
在畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)有部分學(xué)生在使用軟件進(jìn)行計(jì)算時(shí)，較為注重結(jié)果的可視化，而恰恰對(duì)計(jì)算中關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置、計(jì)算方法的選擇等關(guān)鍵問題較為忽視。造成該現(xiàn)象的原因可能是，無(wú)論在軟件中設(shè)置怎樣的參數(shù)、選擇怎樣的計(jì)算方法，總能通過軟件的計(jì)算得到一個(gè)可視化的結(jié)果，即使參數(shù)設(shè)置或計(jì)算方法的選擇欠妥或有誤，只要計(jì)算過程沒有脫離現(xiàn)實(shí)太遠(yuǎn)，計(jì)算結(jié)果看上去都有一定的可信度，再加上學(xué)生對(duì)具體計(jì)算過程的“不求甚解”、不仔細(xì)推敲，往往易使人誤認(rèn)為該計(jì)算過程是正確的。因此，在指導(dǎo)過程中，應(yīng)對(duì)學(xué)生使用軟件的具體計(jì)算過程進(jìn)行仔細(xì)地把關(guān)，確保計(jì)算過程和結(jié)果的正確性。
3.畢業(yè)設(shè)計(jì)算例
算例一：建筑空心砌塊傳熱問題
圖1a為所需計(jì)算的典型建筑空心砌塊的尺寸標(biāo)注圖。該砌塊是某典型普通混凝土空心砌塊，三排孔結(jié)構(gòu)，每排均由大小相等的兩個(gè)孔組成，孔厚30mm。熱量由室外側(cè)（左側(cè)）傳向室內(nèi)側(cè)（右側(cè)），室外側(cè)為穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)熱邊界條件，室內(nèi)側(cè)為穩(wěn)態(tài)熱邊界條件。
圖1b為數(shù)值計(jì)算得到的該砌塊傳熱的某時(shí)刻溫度分布圖?？梢钥吹?，溫度從左到右大體上呈現(xiàn)由高到低的分布狀況。由于空心砌塊為非均質(zhì)構(gòu)件，砌塊材料的熱導(dǎo)率與空氣層的當(dāng)量熱導(dǎo)率不相等，造成了內(nèi)部等溫線的非均勻分布。
（a）空心砌塊結(jié)構(gòu)俯視圖（單位：mm） （b）典型砌塊溫度分布圖 圖1 空心砌塊結(jié)構(gòu)俯視圖
算例二：加氣混凝土墻體結(jié)露問題判斷
待計(jì)算的房屋的加氣混凝土自保溫墻體結(jié)構(gòu)類型如圖2所示，圖中的B05表示型號(hào)為B05的加氣混凝土砌塊。計(jì)算中，加氣混凝土砌塊可以認(rèn)為是熱均質(zhì)結(jié)構(gòu)，這樣導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較高的混凝土柱或梁便成為了結(jié)構(gòu)體系中的熱橋。由圖3、圖4可以看到，加氣混凝土自保溫墻體內(nèi)表面溫度最低點(diǎn)均發(fā)生在熱橋部位室內(nèi)表面寬度的中心處或陰角處。將該處的溫度與當(dāng)?shù)厥覂?nèi)空氣的露點(diǎn)溫度相比較，既可判斷是否會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。
圖2 框架結(jié)構(gòu)房屋自保溫墻體結(jié)構(gòu)
圖3 B05厚度為50 mm墻體的溫度場(chǎng)
圖4 B05厚度為100 mm墻體的溫度場(chǎng)
4.總結(jié)
利用FLUENT軟件對(duì)實(shí)際工程問題進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，大大節(jié)約了經(jīng)濟(jì)開支和時(shí)間成本，也為學(xué)生對(duì)本領(lǐng)域的傳熱和流動(dòng)問題的解決提供了有效手段，夯實(shí)了學(xué)生的理論基礎(chǔ)，增強(qiáng)了其解決問題的能力。通過與從事相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的學(xué)生的交流得知，學(xué)習(xí)FLUENT軟件的工程計(jì)算對(duì)學(xué)生更好地掌握相關(guān)物理過程起到了很好的幫助作用，拓寬了學(xué)生的視野，也提高了學(xué)生對(duì)相關(guān)問題的興趣，有助于提高他們的專業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。由于興趣的作用，采用FLUENT軟件進(jìn)行工程計(jì)算的學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)得分總體較進(jìn)行其它課題的學(xué)生的得分高約15%。由此可見，在做好本文所提及的三點(diǎn)問題（學(xué)生和課題的選擇、指導(dǎo)過程中的問題）的前提下，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中加入FLUENT軟件工程計(jì)算相關(guān)課題不僅可行，還值得在一定范圍內(nèi)推廣。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)；傳熱學(xué)；新能源；教學(xué)
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）52-0176-02
能源是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的先決條件。新能源專業(yè)的畢業(yè)生，肩負(fù)著為國(guó)家能源發(fā)展貢獻(xiàn)力量的重要責(zé)任。為達(dá)到培養(yǎng)專業(yè)知識(shí)面廣、基本功扎實(shí)和創(chuàng)新能力強(qiáng)的本科人才的目標(biāo)，作為新能源專業(yè)非常重要的必修課――《工程熱力學(xué)》和《傳熱學(xué)》的課程設(shè)計(jì)和教學(xué)方法探索就顯得尤為重要[1，2]。此前的相關(guān)文獻(xiàn)中報(bào)道了《工程熱力學(xué)》和《傳熱學(xué)》教學(xué)的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)[3-6]。本文在此教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)熱工課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化和探索，以更好地提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維。
一、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和精選是教學(xué)改革的關(guān)鍵。作為專業(yè)必修課，在學(xué)時(shí)有限的情況下，如何最大程度地講授最有價(jià)值的知識(shí)點(diǎn)成為教學(xué)的關(guān)鍵。
熱工類課程由《工程熱力學(xué)》和《傳熱學(xué)》兩門課組成?！豆こ虩崃W(xué)》按熱力學(xué)基本概念、熱力學(xué)第一定律、理想氣體的性質(zhì)與過程、熱力學(xué)第二定律與熵、氣體動(dòng)力循環(huán)、水蒸氣、蒸汽動(dòng)力循環(huán)、制冷循環(huán)、理想混合氣體和濕空氣、實(shí)際氣體的性質(zhì)等內(nèi)容分為若干章節(jié)；《傳熱學(xué)》按照傳熱基本概念、穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)、非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)、對(duì)流換熱、熱輻射及輻射換熱、傳熱過程與換熱器等分為若干章節(jié)。由于新能源科學(xué)與工程專業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)，學(xué)科領(lǐng)域廣泛，涉及能源類（如生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、風(fēng)能）、化工類（如基礎(chǔ)化學(xué)、物理化學(xué)、新能源材料）、力學(xué)類（如工程力學(xué)、流體力學(xué)）等多門課程和領(lǐng)域。
在實(shí)際的教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容必須有所側(cè)重，應(yīng)充分考慮到不與新能源科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的其他相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)產(chǎn)生重復(fù)。另外由于《工程熱力學(xué)》和《傳熱學(xué)》課程難度較大，在教學(xué)過程中要講清課程中的要點(diǎn)和基礎(chǔ)知識(shí)。可以以“基本原理―公式推導(dǎo)―影響因素―實(shí)際應(yīng)用”為主線介紹該課的有關(guān)知識(shí)，建立每章知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生清楚該門課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。對(duì)重點(diǎn)的熱力學(xué)第一和第二定律進(jìn)行原理介紹，仔細(xì)推導(dǎo)相關(guān)公式，讓學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)，使學(xué)生在進(jìn)一步的學(xué)習(xí)中不會(huì)混淆概念，相對(duì)輕松地應(yīng)對(duì)課程。此外，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，例如介紹空調(diào)在夏天與冬天的工作原理、冰箱開門對(duì)室內(nèi)的影響，積極引導(dǎo)學(xué)生利用熱力學(xué)定律進(jìn)行分析，增加課程的趣味性以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容始終能反映本學(xué)科的專業(yè)特點(diǎn)和學(xué)術(shù)水平，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)后續(xù)專業(yè)方向的把握。
二、教學(xué)方法的探索
（一）以創(chuàng)新性地教帶動(dòng)創(chuàng)新性地學(xué)
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。要想發(fā)展經(jīng)濟(jì)，需要加大科研力度、提高科技含量。這已被證明是一種行之有效的道路。與此對(duì)應(yīng)的是，要促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量、提高教學(xué)效率，必須加大教學(xué)與科研的力度、提高教學(xué)與科研互動(dòng)水平。在當(dāng)今大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)的大背景下，如何提高身為未來(lái)科學(xué)技術(shù)發(fā)展主力軍的大學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新能力，成為目前高校教學(xué)的難題和重點(diǎn)。傳統(tǒng)的直白講課和搜集各種習(xí)題以供學(xué)生練習(xí)只會(huì)讓課程變得生硬和枯燥，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)熱情越來(lái)越低，甚至出現(xiàn)了普遍的抄襲作業(yè)和遲到早退等不良現(xiàn)象。為了改變這些不良現(xiàn)象，就需要在教學(xué)手段上進(jìn)行創(chuàng)新。教師通過對(duì)平時(shí)科研工作成果的再學(xué)習(xí)，并結(jié)合對(duì)教材的研究，創(chuàng)造性地運(yùn)用某些方法，使學(xué)生對(duì)重要問題達(dá)到本質(zhì)上的領(lǐng)悟。在這種途徑中，教師的創(chuàng)新思維方式以及從中體現(xiàn)的一言一行，讓學(xué)生耳濡目染、潛移默化，對(duì)帶動(dòng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí)、開發(fā)創(chuàng)新思維起到積極的作用。
例如，在進(jìn)行《傳熱學(xué)》教學(xué)時(shí)，學(xué)生往往對(duì)傳熱的基本概念，尤其是二維與三維的導(dǎo)熱理論及方程很難理解。一般地教學(xué)方式是，教師在黑板上進(jìn)行微觀導(dǎo)熱原理推導(dǎo)，得出一維傅里葉導(dǎo)熱定律和二維三維傅里葉導(dǎo)熱定律，并給出幾個(gè)常用的導(dǎo)熱方程。這種教學(xué)方式中，推導(dǎo)過程比較晦澀，給出的方程也較為難懂，學(xué)生們很可能只會(huì)死記硬背，不能靈活運(yùn)用。針對(duì)以上問題，筆者建議將導(dǎo)熱理論與生活問題相結(jié)合，或者采取數(shù)學(xué)建模的方法，將導(dǎo)熱方程與實(shí)踐相結(jié)合，選取最適合該問題的模型，以達(dá)到課程有趣生動(dòng)、富有創(chuàng)新性，激發(fā)學(xué)生們的創(chuàng)新思維。以創(chuàng)新性地“教”帶動(dòng)創(chuàng)新性地“學(xué)”，學(xué)生收獲的不僅僅是知識(shí)點(diǎn)，更是如何去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的實(shí)際能力，為以后在新能源科學(xué)與工程專業(yè)領(lǐng)域的探索中打下良好基礎(chǔ)。
（二）板書教學(xué)與多媒體輔助教學(xué)相結(jié)合
多媒體技術(shù)以其圖文并茂、聲像俱佳、動(dòng)靜皆宜的呈現(xiàn)使課堂教學(xué)達(dá)到了全新的境界。在《傳熱學(xué)》的講授中，一維的傳熱理論和公式很好理解和應(yīng)用，但二維與三維牽扯到微觀傳熱理論，以至于推導(dǎo)過程較為復(fù)雜，傳熱方程較為抽象難懂。因此需要教師精心準(zhǔn)備多媒體課件，通過動(dòng)態(tài)描繪各向同性材料的微觀傳熱過程，讓學(xué)生理解不同形狀材料在具有不同位置的熱源時(shí)如何進(jìn)行熱傳導(dǎo)。通過繪制動(dòng)態(tài)的卡諾循環(huán)過程，使學(xué)生深入理解熱力學(xué)第二定律，并理解第二類永動(dòng)機(jī)無(wú)法制成的原因。同時(shí)需要注意的是，對(duì)于工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)，由于信息量大、內(nèi)容廣，過多地依賴多媒體教學(xué)可能會(huì)讓學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)難以消化，因此在教學(xué)中對(duì)于難度較大的基礎(chǔ)理論部分和原理的學(xué)習(xí)，板書不可缺少，使學(xué)生能夠有充分時(shí)間緊跟老師的思維去理解每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
（三）課程教學(xué)與科研活動(dòng)相結(jié)合
教師可以將全班學(xué)生分為若干調(diào)研小組，每五個(gè)人為一組，選擇新能源與熱工基礎(chǔ)理論相結(jié)合的課題，通過查找國(guó)內(nèi)外科技文獻(xiàn)，調(diào)研總結(jié)新能源專業(yè)前沿知識(shí)，形成調(diào)研報(bào)告，鍛煉學(xué)生閱讀科技文獻(xiàn)的能力，提前為畢業(yè)設(shè)計(jì)的開展奠定基礎(chǔ)。各小組也可以參與指導(dǎo)教師的科研項(xiàng)目，在實(shí)驗(yàn)室做一些力所能及的科研活動(dòng)，并通過文獻(xiàn)調(diào)研，形成工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)知識(shí)系統(tǒng)。課程結(jié)束時(shí)，各小組以PPT形式向全班同學(xué)作匯報(bào)，授課老師根據(jù)報(bào)告提出問題，該組同學(xué)進(jìn)行即時(shí)答辯，考查學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。
三、課程考核方式的探索
工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)覆蓋面廣、知識(shí)點(diǎn)多，應(yīng)該采取靈活多樣的考核辦法。在成績(jī)的評(píng)定方式上，可以設(shè)定了四項(xiàng)考核內(nèi)容，第一部分是學(xué)生考勤、課堂互動(dòng)表現(xiàn)和課堂筆記，通過此部分的考核，提高學(xué)生的聽課注意力，鍛煉學(xué)生提煉課程重點(diǎn)內(nèi)容的能力；第二部分是根據(jù)每個(gè)小組的調(diào)研報(bào)告、PPT展示、答辯情況打分，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、口頭表達(dá)能力和應(yīng)變能力；第三部分是每節(jié)課結(jié)束前的思考題，采取加分方式，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考；第四部分是傳統(tǒng)的期末考試，考試內(nèi)容為課程講授的基本內(nèi)容，專業(yè)性強(qiáng)的理論部分強(qiáng)調(diào)定性了解，讓學(xué)生對(duì)熱工基礎(chǔ)有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。
隨著新能源科學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，熱工基礎(chǔ)理論散發(fā)出強(qiáng)大的活力。根據(jù)新能源科學(xué)與工程專業(yè)特點(diǎn)，教師還需要在教學(xué)過程中，不斷探索教學(xué)方法和考核方式，不斷優(yōu)化課程內(nèi)容，提升教學(xué)質(zhì)量，使課程教學(xué)體系更加科學(xué)合理，更好地適應(yīng)社會(huì)對(duì)新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才的需求。
參考文獻(xiàn)：
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1.熱能動(dòng)力工程的研究方向
熱動(dòng)主要研究熱能與動(dòng)力方面，是跨熱能與動(dòng)力工程、機(jī)械工程等學(xué)科領(lǐng)域的工程應(yīng)用型專業(yè)。目前我國(guó)有120多所院校開設(shè)有該專業(yè)，它由舊本科的九個(gè)相關(guān)專業(yè)合并而成，包括了原來(lái)的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（080311）、熱能工程（080501）、流體機(jī)械及流體工程（080313）、熱能工程與動(dòng)力機(jī)械（080319W）、制冷與低溫技術(shù)（080502）、能源工程（080506W）、工程熱物理（080507W）、水利水電動(dòng)力工程（080903）、冷凍冷藏工程（081409）專業(yè)。
熱動(dòng)主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程、熱能動(dòng)力工程和工程熱物理的基礎(chǔ)理論，學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)。專業(yè)通過理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、電工與電子技術(shù)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、控制理論、熱工測(cè)試技術(shù)以及專業(yè)方向課程的學(xué)習(xí)，使我們具備工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)和熱工測(cè)試技術(shù)等熱能與動(dòng)力工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)技能和基本專業(yè)知識(shí)，掌握制冷空調(diào)設(shè)備、制冷裝置、動(dòng)力機(jī)械與動(dòng)力工程、流體機(jī)械等設(shè)計(jì)、制造和實(shí)驗(yàn)研究的基本技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，它是一個(gè)寬口徑的專業(yè)，拓展空間很大，就業(yè)方向很廣，有電廠熱能工程及其自動(dòng)化方向、工程熱物理過程及其自動(dòng)控制方向、流體機(jī)械及其自動(dòng)控制方向、空調(diào)制冷方向等。同時(shí)，熱動(dòng)還是現(xiàn)代動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練，可見熱動(dòng)是現(xiàn)代動(dòng)力工程的基礎(chǔ)。
2.熱能工程技術(shù)在能源方面需要解決的問題
能源問題在當(dāng)今社會(huì)舉足輕重，熱能與動(dòng)力工程專業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位可想而知。
能源動(dòng)力工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)和支柱型產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是涉及多個(gè)領(lǐng)域高新技術(shù)的集成產(chǎn)業(yè)，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展中一直起著極其重要的作用。
風(fēng)機(jī)是一種裝有多個(gè)葉片的通過軸旋轉(zhuǎn)推動(dòng)氣流的機(jī)械。葉片將施加于軸上旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，轉(zhuǎn)變?yōu)橥苿?dòng)氣體流動(dòng)的壓力，從而實(shí)現(xiàn)氣體的流動(dòng)。風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠、鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)，礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻等[1]。尤其是在電站，隨著機(jī)組向大容量、高轉(zhuǎn)速、高效率、自動(dòng)化方向的發(fā)展，電站也對(duì)風(fēng)機(jī)的安全可靠性提出了越來(lái)越高的要求，鍋爐風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中常發(fā)生燒壞電機(jī)、竄軸、葉輪飛車、軸承損壞等事故，嚴(yán)重危害設(shè)備、人身安全，也給電廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。此外，風(fēng)機(jī)一直是電站的耗電大戶，電站配備的送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和冷煙風(fēng)機(jī)是鍋爐的重要輔機(jī)，降低其耗電率是節(jié)能的一項(xiàng)重要措施。
3.熱能專業(yè)中工業(yè)爐的發(fā)展
工業(yè)爐是在工業(yè)生產(chǎn)中，利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設(shè)備。
中國(guó)在商代出現(xiàn)了較為完善的煉銅爐，在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，人們?cè)谌坫~爐的基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握了提高爐溫的技術(shù)，從而生產(chǎn)出了鑄鐵。1794年，世界上出現(xiàn)了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國(guó)人馬丁運(yùn)用英國(guó)人西門子的蓄熱式爐原理，建造了用氣體燃料加熱的第一臺(tái)煉鋼平爐。隨著現(xiàn)代化管理水平的提高，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的不斷完善，現(xiàn)代連續(xù)加熱爐也應(yīng)運(yùn)而生. 現(xiàn)代連續(xù)加熱爐爐型可以歸入兩大類：推鋼式爐和步進(jìn)式爐。兩類爐型的根本區(qū)別，僅在于爐內(nèi)的輸料方式。
4.爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)
其燃燒控制是步進(jìn)爐的核心技術(shù)之一，手動(dòng)控制已被自動(dòng)控制方式所取代。目前大規(guī)格鋼錠推鋼式加熱爐可選用的燃燒自控方式通常有：
（1）空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)獗壤y、空氣/燃?xì)怆妱?dòng)蝶閥、空氣/燃?xì)饬髁坑?jì)、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)傳送到PLC與其設(shè)定值進(jìn)行比較，偏差值按比例積分、微分運(yùn)算輸出4-20 mA的電信號(hào)分別對(duì)空氣/燃?xì)獗壤y和空氣/燃?xì)怆妱?dòng)蝶閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制空氣/燃?xì)獗壤蜖t內(nèi)溫度之目的。
（2）雙交叉限幅控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)饬髁块y、空氣/燃?xì)饬髁坑?jì)、熱電偶等組成。工作原理是：通過一個(gè)溫度傳感器熱電偶把測(cè)量的溫度變成一個(gè)電信號(hào)，該信號(hào)表示測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際溫度，該測(cè)量點(diǎn)的溫度期望給定值是由預(yù)存貯在上位機(jī)中的工藝曲線自動(dòng)給定的。根據(jù)這兩個(gè)溫度值偏差的大小，PLC自動(dòng)校準(zhǔn)燃?xì)?空氣流量閥的開度。該閥通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位。空氣/燃料比控制，借助于孔板和差壓變送器來(lái)測(cè)量空氣流量，燃?xì)獾牧髁渴墙柚谝慌_(tái)安裝在燃?xì)庵Ч苌系馁|(zhì)量流量計(jì)來(lái)測(cè)量，使精確的溫度控制得以實(shí)現(xiàn)。
5.軟件仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片
由于鍋爐葉輪機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)非常復(fù)雜，并帶有強(qiáng)烈的非定常特征，進(jìn)行細(xì)致的實(shí)驗(yàn)測(cè)量非常困難，目前尚沒有完善的流體力學(xué)理論解釋諸如流動(dòng)分離、失速和喘振等流動(dòng)現(xiàn)象，這就迫切需要可靠詳細(xì)的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬工作來(lái)了解機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)本質(zhì)。將利用軟件對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片進(jìn)行二維的數(shù)值模擬，研究空氣以不同的方向流入翼型葉片入口所造成的流動(dòng)分離。根據(jù)數(shù)值模擬的一般步驟：創(chuàng)建二維模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)定邊界條件和區(qū)域，輸出網(wǎng)格，再利用求解器求解，對(duì)不同空氣來(lái)流攻角角下的流動(dòng)進(jìn)行二維數(shù)值模擬。在得到模擬結(jié)果后，對(duì)不同攻角下模擬所得到的速度矢量圖進(jìn)行比較分析，得出鍋爐風(fēng)機(jī)翼型邊界層分離和攻角的關(guān)系。（作者單位：遼寧工程技術(shù)大學(xué)）
參考文獻(xiàn)：
[1] 安連鎖.泵與風(fēng)機(jī)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.
作者簡(jiǎn)介：齊曉霓（1974-），女，山東臨淄人，山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，講師；劉永啟（1965-），男，山東棗莊人，山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，教授。（山東 淄博 255049）
基金項(xiàng)目：本文系山東理工大學(xué)教學(xué)項(xiàng)目基金“傳熱學(xué)教學(xué)方法的研究與探索”（項(xiàng)目編號(hào)：112024）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）32-0091-02
“傳熱學(xué)”是高等學(xué)校能源動(dòng)力類、化工制藥類、航空航天類、機(jī)械類、環(huán)境與安全類等專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，其與“工程熱力學(xué)”、“流體力學(xué)”一起被稱作熱工類專業(yè)的三大支柱，[1，2]由此可以看到這些課程在上面專業(yè)中占有非常重要的地位。只有認(rèn)真掌握這三門課程，才有利于后面課程的學(xué)習(xí)和相關(guān)的工作研究，所以要求教師在實(shí)際教學(xué)過程中，運(yùn)用新型教學(xué)方法，采取先進(jìn)教學(xué)手段，保證教與學(xué)都能達(dá)到最佳目標(biāo)。本文根據(jù)“傳熱學(xué)”的課程特點(diǎn)，依據(jù)筆者自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從課程定位、教學(xué)方法以及培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用水平和創(chuàng)新性思維等方面，針對(duì)教與學(xué)的過程中出現(xiàn)的問題及解決要點(diǎn)進(jìn)行分析和探討。
一、明確課程定位
傳熱學(xué)是研究具備溫度差異時(shí)發(fā)生的熱量傳遞規(guī)律和測(cè)試的科學(xué)。因?yàn)樽匀唤绾筒煌a(chǎn)領(lǐng)域普遍存在著溫度差異，所以傳熱現(xiàn)象非常廣泛。傳熱學(xué)也普遍應(yīng)用在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)當(dāng)中，是能源動(dòng)力、化工制藥、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域的必備技術(shù)課程。具有很強(qiáng)的實(shí)踐作用，在具體學(xué)習(xí)過程中要重視基本概念和基本理論的掌握。因此在教學(xué)中要重視理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生學(xué)會(huì)分析問題和解決問題的思路和方法，提高工程分析的能力，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，提倡節(jié)約能源，讓學(xué)生靈活運(yùn)用各章的經(jīng)驗(yàn)公式和通過圖表進(jìn)行計(jì)算的能力。同學(xué)們?cè)趥鳠釋W(xué)的學(xué)習(xí)過程中普遍存在的問題是學(xué)習(xí)時(shí)不覺得有多難，但處理具體問題時(shí)卻感覺力不從心、無(wú)從下手。究其原因，傳熱學(xué)的理論推導(dǎo)較多，而且經(jīng)驗(yàn)公式難以理解和記憶，做習(xí)題時(shí)學(xué)生難以下手。
在教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)并歸納出中學(xué)時(shí)學(xué)過的能量守恒原理作為一條橫線貫穿著傳熱學(xué)計(jì)算問題的始終，能將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。以導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描寫為例來(lái)說明這種方法的思路，[3]在要研究的物體中任意去除一個(gè)微元平行六面體作為該微元體能量收支平衡的分析對(duì)象。假設(shè)物體中有內(nèi)熱源，它代表單位時(shí)間內(nèi)單位體積中產(chǎn)生或消耗的熱量，在空間三個(gè)坐標(biāo)方向上，將任一方向上的熱流量分解成x、y、z坐標(biāo)軸方向的分熱流量，對(duì)于微元體應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律建立起能量平衡關(guān)系式，即導(dǎo)入微元體的總熱流量+微元體內(nèi)熱源的生成熱=導(dǎo)出微元體的總熱流量+微元體熱力學(xué)能的增量。將三個(gè)方向上的能量平衡關(guān)系式寫出后，相加即可獲得總的能量平衡關(guān)系式，然后將各項(xiàng)熱量傳遞方式的表達(dá)式代入平衡關(guān)系中求解，該方程可以針對(duì)物體的邊界條件用簡(jiǎn)單積分求解。無(wú)論使用導(dǎo)熱微分方程式直接結(jié)合邊界條件求解還是簡(jiǎn)單積分求解，通過上述兩種方法的講解，可以讓學(xué)生思路清晰，處理實(shí)際問題時(shí)起到事半功倍之效。如果在實(shí)際問題中出現(xiàn)了更復(fù)雜的熱傳遞問題，可以劃分不同的單元，一個(gè)個(gè)解決。將這種能量守恒的思路融入整個(gè)教學(xué)過程中，可以使學(xué)生加深對(duì)各章節(jié)中定律的連貫理解，達(dá)到了相當(dāng)好的教學(xué)效果。
二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)傳熱學(xué)技術(shù)發(fā)展
世界范圍內(nèi)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得的顯著成就都對(duì)“傳熱學(xué)”課程的發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。盡管傳熱學(xué)的基本規(guī)律并無(wú)變化，但是研究手段的發(fā)展和工程應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大進(jìn)一步豐富了傳熱學(xué)的內(nèi)涵。與此同時(shí)，在我國(guó)加入世界貿(mào)易組織以后，關(guān)于高等教育的國(guó)際化與本土化已成為熱門話題，部分國(guó)外優(yōu)秀的原版教材被引進(jìn)了大學(xué)講臺(tái)上。如何借鑒國(guó)外優(yōu)秀教材，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生經(jīng)常接觸到本學(xué)科的前沿知識(shí)，成為“傳熱學(xué)”教學(xué)中的必要任務(wù)。傳熱學(xué)的發(fā)展日新月異，為了適應(yīng)我國(guó)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，體現(xiàn)本學(xué)科的進(jìn)展，要使學(xué)生學(xué)到最新的知識(shí)，必須不斷更新教學(xué)內(nèi)容，把最新的知識(shí)引入到教學(xué)中。因此在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，刪減了部分比較繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容，如一維無(wú)限大平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析解的推導(dǎo)過程等；對(duì)于傳統(tǒng)傳熱學(xué)中相對(duì)陳舊的內(nèi)容也做了刪減，包括管內(nèi)湍流傳熱的齊德-泰特公式、米海耶夫公式、流體橫掠管束的格里森公式等；增添了教材上沒有涉及或涉及不深的有關(guān)傳熱學(xué)新技術(shù)的內(nèi)容，如微納米傳熱內(nèi)容、強(qiáng)化單相對(duì)流換熱的縱向渦方法。
向?qū)W生傳授知識(shí)，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力的過程。從人才培養(yǎng)的整體計(jì)劃來(lái)看，培養(yǎng)能力是更為根本的任務(wù)，因此在教學(xué)過程中對(duì)這一任務(wù)做了很大的努力：在每一章節(jié)末增加了本章內(nèi)容的應(yīng)用部分，舉例更為接近工程實(shí)際，需要學(xué)生應(yīng)用更多知識(shí)進(jìn)行綜合分析；對(duì)例題進(jìn)行講解時(shí)更為注重較為復(fù)雜的實(shí)際問題的分析和講授，對(duì)此類問題分層次進(jìn)行剖析講解；在每一章最后增加了小論文題目，在教學(xué)實(shí)踐中組織學(xué)生撰寫與課程學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的小論文，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。
三、“傳熱學(xué)”教學(xué)中的教學(xué)方法分析
大部分高校教師的教學(xué)模式都已從“獨(dú)角戲”式的填鴨式教學(xué)過渡到“教與學(xué)的互動(dòng)階段”，例如在課堂教學(xué)中不再是教師一人唱獨(dú)角戲，而是采用提問回答式、小范圍對(duì)話式、邏輯啟發(fā)式等教學(xué)方式，因材施教，因人施教。隨著教育改革的逐步深入，現(xiàn)代科技的發(fā)展對(duì)教學(xué)的影響越來(lái)越大，例如為了使教學(xué)過程信息量增大，生動(dòng)形象，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大學(xué)課堂中大部分課堂教學(xué)都采用多媒體教學(xué)。[4]那么，“傳熱學(xué)”采用多媒體教學(xué)是否能夠達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果呢？“傳熱學(xué)”是以傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射和換熱器四大內(nèi)容去展開的。所以在教學(xué)中適當(dāng)輔以多媒體課件有利于講清有關(guān)現(xiàn)象的物理本質(zhì)和基本原理。比如在介紹三種傳熱方式時(shí)用空調(diào)制冷過程、燒開水的過程等生動(dòng)的動(dòng)畫，來(lái)說明熱量傳遞的分類，就能使學(xué)生留下非常深刻的印象。肋片導(dǎo)熱一節(jié)中，同學(xué)們對(duì)穩(wěn)態(tài)下的肋片沿著熱量傳遞方向的熱量逐漸減少這一動(dòng)畫過程去分析問題時(shí)，很快就明白了肋片的導(dǎo)熱實(shí)質(zhì)與傳統(tǒng)的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的差別。
但在實(shí)際教學(xué)中，運(yùn)用多媒體課件教學(xué)并不是為了運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)方法。那么運(yùn)用多媒體課件是否可以收到良好的教學(xué)效果呢？筆者調(diào)查了很多學(xué)生，他們大多認(rèn)為：“傳熱學(xué)”中的純理論推導(dǎo)難度很大，如果仍然采用多媒體課件，很難留下較深的印象，無(wú)法真正領(lǐng)會(huì)推導(dǎo)過程，雖然多媒體課件信息量大，但不逐步推導(dǎo)，能接受的內(nèi)容就會(huì)很少，收效甚微。所以“傳熱學(xué)”作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，如果在教學(xué)活動(dòng)中運(yùn)用多媒體，就要預(yù)先確定教學(xué)內(nèi)容。在講解基礎(chǔ)理論時(shí)，要以板書為主。多媒體課件作為一種輔助手段，把抽象的事物用生動(dòng)的語(yǔ)言和畫面展現(xiàn)在學(xué)生面前，更加形象和具體，再列舉一些生活當(dāng)中的實(shí)際例子，可以使教學(xué)活動(dòng)收到良好的效果。在講解較為復(fù)雜的公式時(shí)，最好的辦法是板書，再加上對(duì)學(xué)生的提問，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。把理論的講解和生動(dòng)形象的事物聯(lián)系起來(lái)，有利于學(xué)生掌握。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，對(duì)不易理解的內(nèi)容要適當(dāng)做些記錄，不但可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且取得了良好的教學(xué)效果。
四、考試方法及成績(jī)?cè)u(píng)定方法改革
為了考核學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，死記硬背的內(nèi)容不列入考核范圍。筆者在“傳熱學(xué)”的考核中也進(jìn)行了改革?？荚嚥捎萌N考核方式綜合進(jìn)行，這三種方式是閉卷、開卷和大作業(yè)。任課教師在進(jìn)行課程考核時(shí)要出具兩套試題：一套試題是開卷，主要目的是為了考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容分析實(shí)際傳熱問題和解決實(shí)際傳熱問題的能力，并且在開卷試題中也要有考查學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維的內(nèi)容；另一套試題為閉卷試題，主要用于考查學(xué)生對(duì)課程的基本概念、基本理論和基本規(guī)律等基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度，題目主要包括簡(jiǎn)答題、選擇題、填空題、名詞解釋等。開卷試題和閉卷試題的考試時(shí)間和分值分別占總考試時(shí)間和分值的50%。開卷考試和閉卷考試在同一考場(chǎng)中先后進(jìn)行。
學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定方法由傳統(tǒng)的考試成績(jī)?cè)u(píng)定改為“考試成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+平時(shí)成績(jī)”綜合評(píng)定。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并保證學(xué)生的大作業(yè)質(zhì)量，提高學(xué)生參與課堂討論和課堂講授的能動(dòng)性，任課老師在課程一開始就要在課堂上宣布最終成績(jī)的評(píng)定方法：考試成績(jī)占總成績(jī)的60%；實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的10%；平時(shí)成績(jī)考核根據(jù)課堂討論情況、回答問題、大作業(yè)成績(jī)綜合評(píng)定，占總成績(jī)的30%。
五、教學(xué)效果
1.課堂和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果
通過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)改革思路下的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在課堂上能夠積極主動(dòng)地思考和回答問題，對(duì)“傳熱學(xué)”的學(xué)習(xí)比往屆學(xué)生興趣更高，在任課教師的引導(dǎo)下能夠主動(dòng)思考解決傳熱學(xué)問題的流程，主動(dòng)查閱筆者提供的參考書目并提出問題。在導(dǎo)熱、對(duì)流及輻射換熱的實(shí)驗(yàn)課上，大多數(shù)同學(xué)能夠自發(fā)、獨(dú)立、主動(dòng)地完成三個(gè)基本實(shí)驗(yàn)，有些同學(xué)還與教師探討更深入的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析解的問題，完成筆者布置的選做內(nèi)容。
2.大作業(yè)反饋教學(xué)效果
由于學(xué)生較多，從120個(gè)學(xué)生中抽查了交上來(lái)的50份大作業(yè)，學(xué)生在選題上發(fā)揮了積極性和主觀能動(dòng)性，選題范圍從生活實(shí)例到氣候變化，再到工程實(shí)踐，如天氣現(xiàn)象諺語(yǔ)中蘊(yùn)含的傳熱基理、太陽(yáng)能利用，制冷系統(tǒng)中的傳熱學(xué)應(yīng)用等，涉及到“傳熱學(xué)”各個(gè)章節(jié)的內(nèi)容。大部分學(xué)生還通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和主動(dòng)思考，初步掌握了模型建立、數(shù)值模擬及結(jié)果分析并驗(yàn)證這一流程，得到了一次系統(tǒng)的科學(xué)分析方法訓(xùn)練。學(xué)生在查閱資料并完成大作業(yè)的過程中，不僅鞏固了課堂上教授的基本內(nèi)容，還自發(fā)引入其它課程或參考資料中的信息并將信息加工消化，例如進(jìn)行傳熱過程分析的火用分析方法等。
總之，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮了主體作用，提高了綜合分析能力和創(chuàng)新能力。
六、結(jié)束語(yǔ)
總之，課程教學(xué)沒有固定的模式，在實(shí)際教學(xué)中做到因人而異、因材施教是有一定難度的。作為教師，要不斷應(yīng)用新型教學(xué)方法，提高個(gè)人修養(yǎng)，制作豐富多彩的多媒體課件。要想使全部學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，不但要適當(dāng)運(yùn)用多媒體課件輔助教學(xué)，還應(yīng)經(jīng)常和學(xué)生進(jìn)行交流，有目的地指導(dǎo)學(xué)生，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使全部學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的樂趣，獲得努力學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉立平，師少鵬.傳熱學(xué)課程教學(xué)的改革探索[J].高等農(nóng)業(yè)教育，
2004，（3）.
[2]劉曉慧.傳熱學(xué)課程內(nèi)容分類教學(xué)法[J].建材高教理論與實(shí)踐，
1996，（3）.
中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（a）-0113-02
核反應(yīng)堆熱工本科專業(yè)是核工程與核技術(shù)的核心專業(yè)課之一。核反應(yīng)堆熱工是一門工程性較強(qiáng)的課程，它著重講述了反應(yīng)堆熱工的基礎(chǔ)理論和一些分析、計(jì)算方法，是核能科學(xué)與工程專業(yè)方向的一門專業(yè)主干課程。核反應(yīng)堆熱工課程實(shí)際上是一門較難的課程，因?yàn)樗蟮恼n程基礎(chǔ)較多，課程內(nèi)容較為復(fù)雜抽象，能實(shí)踐的內(nèi)容較少。因此，各大開設(shè)核專業(yè)的高校對(duì)這么課程的教學(xué)都十分重視，如何能較好的開展核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)已經(jīng)成為高校教育中的一個(gè)難題。該文結(jié)合核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)實(shí)踐，通過教學(xué)內(nèi)容的編排、教學(xué)模式的改善開展了一些教學(xué)的創(chuàng)新探索，收獲了一定的效果。
1 核反應(yīng)堆熱工課程概況
核反應(yīng)堆熱工課程是核工程專業(yè)的必修課，其的性質(zhì)和任務(wù)是分析燃料元件內(nèi)的溫度分布、冷卻劑的流動(dòng)和傳熱特性以及預(yù)測(cè)在各種運(yùn)行工況下反應(yīng)堆的熱力參數(shù)，以及在各種瞬態(tài)和事故工況，壓力、溫度、流量等熱力參數(shù)隨時(shí)間變化的過程。要求學(xué)生前修課程包括反應(yīng)堆物理分析、核反應(yīng)堆工程原理、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、高等數(shù)學(xué)、數(shù)值分析等。核反應(yīng)堆熱工課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括堆的熱源及其分布、堆的傳熱過程、堆內(nèi)流體的流動(dòng)過程及水力分析、堆芯穩(wěn)態(tài)熱工分析及堆芯瞬態(tài)熱工分析，此外還要求學(xué)生對(duì)傳熱學(xué)方面的知識(shí)非常了解。該課程40個(gè)學(xué)時(shí)，占2.5個(gè)學(xué)分，一般上課人數(shù)為40～50人。開設(shè)該課程的目的在于培養(yǎng)學(xué)生能夠掌握反應(yīng)堆領(lǐng)域熱工水力學(xué)的基本分析方法，運(yùn)用先修課程流體力學(xué)、傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)和反應(yīng)堆物理中學(xué)到的基本概念、基本公式和基本結(jié)論，以壓水堆堆芯為主要分析對(duì)象，達(dá)到既了解反應(yīng)堆穩(wěn)態(tài)工況下的工作情況以及在瞬態(tài)工況下的變化特點(diǎn)，又能訓(xùn)練和培養(yǎng)獨(dú)立分析問題的技能和能力。通過該課程的學(xué)習(xí)為學(xué)生在畢業(yè)后從事核反應(yīng)堆安全分析和設(shè)計(jì)運(yùn)行等工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)并提供有益的工程借鑒。
核反應(yīng)堆熱工課程的主要特點(diǎn)有以下幾方面。
（1）課程基礎(chǔ)多。熱工課程不僅要求學(xué)生對(duì)核反應(yīng)堆無(wú)力分析的知識(shí)非常了解，還需要掌握核反應(yīng)堆工程的專業(yè)知識(shí)，在具體的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)中，還需要了解傳熱學(xué)的知識(shí)。在進(jìn)行具體的熱工設(shè)計(jì)中，還需要流體力學(xué)方面的知識(shí)，進(jìn)行計(jì)算時(shí)，高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)及數(shù)值分析等基礎(chǔ)理論的知識(shí)也不少。因此，要求如此多的課程基礎(chǔ)，少了任何一門都會(huì)使學(xué)生覺得此課程非常的有難度。
（2）課程內(nèi)容抽象。從以上的介紹可以看出，課程中的許多內(nèi)容涉及到很多基本概念和公式，在一一進(jìn)行推導(dǎo)的時(shí)候十分的枯燥，難以引起學(xué)生的興趣。而且，課程的內(nèi)容一環(huán)套一環(huán)，如果剛開始的課程學(xué)生沒有認(rèn)真的學(xué)習(xí)，出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，到后面的章節(jié)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)難度將非常大。這也就導(dǎo)致學(xué)生在后面的學(xué)習(xí)失去了學(xué)習(xí)的熱情和信心。
（3）實(shí)踐的環(huán)節(jié)少。因?yàn)檎n程內(nèi)容涉及到熱工水力和反應(yīng)堆，但無(wú)論是流體力學(xué)還是反應(yīng)堆，學(xué)校都不具備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的條件，這也就給本來(lái)枯燥、難度較大的教學(xué)內(nèi)容帶來(lái)了更打的困難。
針對(duì)以上核反應(yīng)堆熱工課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中，我們采取了一些創(chuàng)新的教學(xué)探索，以期實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果的目的。
2 教學(xué)創(chuàng)新探索
針對(duì)核反應(yīng)堆熱工課程的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中，通過以下幾個(gè)方面展開了教學(xué)創(chuàng)新探索。
2.1 抓好緒論課的教學(xué)
緒論課是教學(xué)的起點(diǎn)，有非常確定的目標(biāo)，具有非常強(qiáng)的導(dǎo)向性。教師只有對(duì)課程的理解、掌握和控制到達(dá)了一定程度，才能在緒論課上將學(xué)生對(duì)教材的學(xué)習(xí)起到引領(lǐng)、提示和導(dǎo)向等作用，可以啟發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣。通過緒論課使學(xué)生對(duì)這門課程的整體框架建立一個(gè)初步感觀，了解學(xué)習(xí)內(nèi)容、明確學(xué)習(xí)方向、掌握學(xué)習(xí)方法、認(rèn)識(shí)課程的前沿動(dòng)態(tài)，進(jìn)一步解決“為何學(xué)、學(xué)什么”和“如何學(xué)”三個(gè)問題，從而充分調(diào)動(dòng)他們?nèi)蘸髮W(xué)習(xí)該課程的積極性。盡管每門課程的內(nèi)容都不盡相同，但緒論課的主要的模式大致相同。緒論課的授課方式主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：從整體上介紹本課程、緒論課的內(nèi)容求全不求精以及緒論課授課形式以老師講授為主。
俗話說得好：“良好的開端是成功的一半”。結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)深刻體會(huì)到緒論課的重要性，可以說上好了緒論課，這個(gè)學(xué)期的教學(xué)就成功了一半。由于緒論課在整個(gè)課程內(nèi)容中的特殊性，采取以上教學(xué)形式可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)，使學(xué)生快速地明白本課程的主旨和篇章結(jié)構(gòu)，熟悉教材的知識(shí)系統(tǒng)，發(fā)揮主動(dòng)學(xué)習(xí)課程的積極性，初步了解本課程的一般理論和研究方法[1-2]。但對(duì)于課程內(nèi)容較為復(fù)雜、抽象和枯燥的課程，采取這種方式來(lái)組織緒論課的教學(xué)，未必能取得較好的效果。核反應(yīng)堆熱工這門課程主要涉及到傳熱學(xué)、熱工水力、核反應(yīng)堆物理分析等相關(guān)內(nèi)容，各種物理原理、化學(xué)方法完全靠語(yǔ)言上的講解十分的枯燥，完全采用老師講授的方式，學(xué)生聽起來(lái)費(fèi)勁，效果也很差。因此，有必要重新考慮核反應(yīng)堆熱工緒論課的組織形式。通過認(rèn)真的調(diào)研，本課程從重新編排緒論課的教學(xué)內(nèi)容和調(diào)整緒論課的教學(xué)模式等方面對(duì)緒論課的教學(xué)進(jìn)行了創(chuàng)新探索。
由于核反應(yīng)堆熱工課程的內(nèi)容十分的龐雜，要想在短短的2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)，將這些內(nèi)容面面俱到的一一介紹，有一定的難度，也沒有必要。因此在本課程的編排上，必須對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精簡(jiǎn)，重新編排教學(xué)內(nèi)容的原則是以點(diǎn)帶面。由于學(xué)生在前面的課程里已經(jīng)上過一些專業(yè)課，對(duì)核反應(yīng)堆物理分析的基礎(chǔ)知識(shí)有了一定的了解，因此這部分的內(nèi)容可以有一定的刪減，既能對(duì)知識(shí)進(jìn)行回顧，又要能引起學(xué)生們的興趣，這是對(duì)這部分內(nèi)容的編排要求。對(duì)于后面具體的課程專業(yè)知識(shí)介紹，則挑重點(diǎn)介紹，而不是一一涉及。這樣重新編排緒論課的教學(xué)內(nèi)容既繼承了傳統(tǒng)緒論課授課方式的優(yōu)點(diǎn)，又在這個(gè)基礎(chǔ)上有新的突破。學(xué)生們聽起來(lái)既不會(huì)為龐雜而系統(tǒng)的知識(shí)感到厭倦，同時(shí)有興趣的知識(shí)點(diǎn)的深入探討又會(huì)引起他們足夠的興趣。雖然重新編排了教學(xué)內(nèi)容，還是不能從根本上解決緒論課冗長(zhǎng)的難題。因此，本課程也借鑒了研究型教學(xué)的模式。研究型教學(xué)是指在教學(xué)環(huán)節(jié)與過程中，有效促進(jìn)教師主導(dǎo)地位與學(xué)生主體地位的雙向互動(dòng)、并有機(jī)融合課程大綱與內(nèi)容、研究選題與實(shí)踐、學(xué)生個(gè)性興趣與專業(yè)發(fā)展的多維統(tǒng)一從而教學(xué)相長(zhǎng)的新型教學(xué)方式與課改實(shí)踐[3-4]。
2.2 使用好多媒體課件
多媒體課件是將文字、圖形、聲音、動(dòng)畫、影像等多種媒體融為一體，將其于教學(xué)中，可以節(jié)省教師板書、畫圖等大量的時(shí)間，在相同的時(shí)間單元，可以給學(xué)生提供更多更大的信息量，拓展了學(xué)生的視野和思維，是傳統(tǒng)的“黑板+粉筆+教材”教學(xué)方法無(wú)法比擬的，而且顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。多媒體課件輔助教學(xué)在推動(dòng)教育教學(xué)現(xiàn)代化、提高課堂教學(xué)效果等方面所起的積極作用是無(wú)可厚非[5]。在核反應(yīng)對(duì)熱工課程中，使用多媒體課件尤其是視頻資料是非常適合的。因?yàn)樵诜磻?yīng)堆熱工課程中，許多熱工水力的原理及實(shí)驗(yàn)是暫時(shí)沒有條件在現(xiàn)場(chǎng)或是實(shí)驗(yàn)室展示的，因此通過視頻的方式來(lái)展現(xiàn)就變得尤為重要了，例如核電站核島內(nèi)一回路管道、二回路管道內(nèi)流體流動(dòng)以及溫度分布等特點(diǎn)，通過講述的方式難以理解，而如果引入視頻的方式來(lái)展現(xiàn)就會(huì)變得特別直觀，易于學(xué)生理解。但多媒體課件的使用也存在一些問題，例如課程中視頻的時(shí)間不能過長(zhǎng)，否則學(xué)生只看視頻的話，雖然印象深刻，但對(duì)于原理性的內(nèi)容的理解反而不容易。
2.3 做好課程設(shè)計(jì)
核反應(yīng)堆熱工課程內(nèi)容非常多，需要檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的掌握和理解，以及是否有能力對(duì)這些知識(shí)加以綜合運(yùn)用，解決核反應(yīng)堆熱工中的問題。課程設(shè)計(jì)是一個(gè)非常好的選擇，通過課程設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生對(duì)課程的內(nèi)容的理解更為深刻，同時(shí)也鍛煉了他們的動(dòng)手能力。例如，課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生針對(duì)某壓水堆燃料組件熱工水力穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行分析計(jì)算，通過獨(dú)立編程計(jì)算鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用課本理論知識(shí)的能力和計(jì)算機(jī)編程能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事核反應(yīng)堆程序開發(fā)工作打下基礎(chǔ)。例如，基于課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書內(nèi)容，利用單通道模型思想對(duì)壓水堆燃料組件的熱工水力特性進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析計(jì)算，要求獨(dú)立編程計(jì)算，給出計(jì)算結(jié)果圖，并撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。例如基于課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書內(nèi)容，利用單通道模型思想對(duì)壓水堆燃料組件的熱工水力特性進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析計(jì)算，要求獨(dú)立編程計(jì)算，給出計(jì)算結(jié)果圖，并撰寫課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。這些都是可以進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。
3 教學(xué)實(shí)踐
基于以上的討論，我們展開了對(duì)核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)實(shí)踐。在教學(xué)實(shí)踐的過程中，認(rèn)真做好緒論課的教學(xué)工作。根據(jù)學(xué)生們反饋，明顯能感覺到學(xué)生們對(duì)緒論課上教學(xué)內(nèi)容的興趣得到了明顯的提高。在教學(xué)實(shí)踐過程中，做好多媒體課件的使用工作。很多同學(xué)在觀看多媒體課件時(shí)，尤其是播放核電站管道系統(tǒng)內(nèi)流體流動(dòng)的視頻時(shí)，很多同學(xué)都非常仔細(xì)的觀看。視頻觀看完畢后，有些同學(xué)立刻提出了自己的疑問，希望了解核電站內(nèi)流體流動(dòng)的具體情況。可見，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生們會(huì)自然而然的對(duì)核反應(yīng)堆熱工課程的內(nèi)容產(chǎn)生了具體的興趣。可見，多媒體課件特別是相關(guān)視頻的播放，也對(duì)提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣發(fā)揮巨大的作用。課程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生們展現(xiàn)的主觀能動(dòng)性給任課老師也留下了非常深刻的印象，他們不僅學(xué)習(xí)熱情高，而且在課設(shè)過程中往往能有很多意想不到的創(chuàng)新性工作，使得這些課程設(shè)計(jì)在課程教學(xué)過程中發(fā)揮了巨大的作用。
4 結(jié)語(yǔ)
核反應(yīng)堆熱工課程具有一定的難度。該文結(jié)合了核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)實(shí)踐，討論了在核反應(yīng)堆熱工課程中可以采取的創(chuàng)新教學(xué)模式。通過抓好緒論課的教學(xué)，多媒體課件的使用以及課程設(shè)計(jì)等手段，提高核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)質(zhì)量。實(shí)踐結(jié)果表明，這些手段都能在核反應(yīng)堆熱工課程的教學(xué)過程中，發(fā)揮正面的作用，起到了良好的效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 仝衛(wèi)衛(wèi)，王彩虹.《高等數(shù)學(xué)》緒論課教學(xué)方法淺談[J].中國(guó)西部科技，2015，14（1）：97-98.
[2] 楊燕霞.教師課堂的“首場(chǎng)秀”――淺談關(guān)于“質(zhì)量檢驗(yàn)”緒論課的重要性[J].教育藝術(shù)，2015（5）：32.
1.通識(shí)類課程
(1)人文社會(huì)科學(xué)類
除國(guó)家規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容外，由各高校根據(jù)辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)確定。
(2)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)類
主要包括數(shù)學(xué)和物理學(xué)，并合理考慮化學(xué)和生命科學(xué)等知識(shí)領(lǐng)域。
數(shù)學(xué)主要包括微積分、線性代數(shù)、微分方程、概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算方法等相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域。物理學(xué)主要包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理學(xué)等相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域。
數(shù)學(xué)、物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)不低于教育部相關(guān)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的基本要求。各高?？筛鶕?jù)自身人才培養(yǎng)定位提高數(shù)學(xué)和物理學(xué)(含實(shí)驗(yàn))的教學(xué)要求，以加強(qiáng)學(xué)生的數(shù)學(xué)、物理學(xué)基礎(chǔ)。
2.基礎(chǔ)類課程
學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)被視為專業(yè)類基礎(chǔ)知識(shí)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)覆蓋以下知識(shí)領(lǐng)域的核心內(nèi)容：工程圖學(xué)、力學(xué)(材料力學(xué)、理論力學(xué)等)、熱流體(流體力學(xué)、熱力學(xué)或傳熱學(xué))、電工電子學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)等。
3.專業(yè)類課程
過程裝備與控制工程專業(yè)核心知識(shí)領(lǐng)域包括：機(jī)械設(shè)計(jì)及制造基礎(chǔ)、過程(化工)原理、過程設(shè)備設(shè)計(jì)、過程流體機(jī)械、過程裝備控制技術(shù)與應(yīng)用等。
過程裝備與控制工程專業(yè)就業(yè)方向
本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后可在化工、石油、能源、輕工、環(huán)保、醫(yī)藥、食品、機(jī)械及勞動(dòng)安全等部門從事工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理以及工程科學(xué)研究等方面工作
從事行業(yè)：
畢業(yè)后主要在機(jī)械、石油、新能源等行業(yè)工作，大致如下：
1、機(jī)械/設(shè)備/重工;
2、石油/化工/礦產(chǎn)/地質(zhì);
3、新能源;
4、環(huán)保;
5、其他行業(yè);
6、制藥/生物工程;
7、建筑/建材/工程;
8、儀器儀表/工業(yè)自動(dòng)化。
從事崗位：
畢業(yè)后主要從事設(shè)備工程師、機(jī)械工程師、機(jī)械設(shè)計(jì)工程師等工作，大致如下：
1、設(shè)備工程師;
2、機(jī)械工程師;
3、機(jī)械設(shè)計(jì)工程師;
4、銷售工程師;
5、壓力容器設(shè)計(jì)工程師;
6、監(jiān)理工程師;
7、設(shè)計(jì)工程師;
8、壓力容器設(shè)計(jì)。
