时间：2023-02-16 09:20:54
关键词：工程热力学；绪论；课堂教学方案
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）03-0237-02
作为一门专业基础课程，《工程热力学》是很多工科专业学生最早接触的专业基础课，一般在大二学年开设，能否学好这门课程不但直接影响到后续专业课的学习效果，更重要的是关系到学生对上好专业课的兴趣和信心。《工程热力学》内容较多而且理论性、逻辑性较强，概念较多而且抽象难理解，公式较多而且使用条件复杂，所以被很多教师和学生认为是一门难教难学的课程，尤其是刚接触该课程时，不容易入门，对学生学好这门课程的热情和信心有很大影响。
一、工程热力学绪论课的重要性
作为课程教学的第一课，绪论对于《工程热力学》课程来说显得尤为重要，主要表现在以下四个方面：（1）绪论课要帮助学生认识《工程热力学》课程的重要性。（2）绪论课是激发学生学习热情的第一把火，要激发学生对新课程的向往，调动学生的学习热情，使学生产生学习的动力，从而主动去学习。（3）古人云：“授之以鱼不如授之以渔”，绪论课要教会学生学习的方法。（4）绪论课是树立教师形象的最佳时机，教师要充分利用好绪论课，树立好教师的威信和地位，给学生留下良好的第一印象。
二、工程热力学绪论课教学方案
1.以节能作为切入点，使学生明确课程的重要性与学习目的。《工程热力学》的研究目的最终可归结为节能。节能减排是近年来我国的基本国策，以节能作为切入点，介绍当前面临的能源问题，说明热能在能源利用中的重要作用，进而说明提高能量利用率是节能的一种途径。当前，我国经济快速发展，但能源浪费巨大，为实现经济的可持续发展，节能工作大有可为，而《工程热力学》主要研究提高转化效率的途径，显然，《工程热力学》为节能提供了理论基础，强调学习本课程对解决能源问题所具有的意义，这样使学生明确了课程的重要性及学习目的，同时使学生建立起强烈的责任感和求知欲望。
2.运用案例教学法，理论联系实际，增强理性认识。多举工业及生活中的工程应用实例，让学生从感性上升到理性，学以致用，让学生明白学到的知识可以解释和解决许多实际中的问题，这样才对学生有吸引力。比如讲述热能的重要作用时，可以将火力发电、煤层气发电、汽轮机、内燃机、燃气轮机等作为案例，这些都是平时常见且与我们息息相关的事物，学生对它们比较关注而且有很大的好奇心，通过讲解这些热力装置的工作原理，不仅可加深学生对基础知识的理解，还可提高学生学习的兴趣和积极性，增强课程对学生的吸引力。
3.合理设置问题，启发学生思考，增加与学生的互动。根据所要讲授的内容，可以适当增加一些难度适中的学科领域的热、难点问题，或者把要讲的内容概括成几个问题，通过向学生提问，启发学生思考。学生通过思考得出结论，在真正理解的基础上掌握教学内容，主动参与教学活动，增强学习的质量与效果，同时培养其思维能力。例如在解释“热力学”中的“热”时，可以提出“热能与热量的区别与联系”这一问题让学生思考，接着可以补充说明物理上“做功与机械能关系”与热力学中“热能与热量关系”是相同的，这样引导学生利用旧的、已知的知识去探求对他们而言是新的、未知的知识，鼓励他们用新的方法、新的思路去获取这些知识，创造性地解决问题，可以培养他们独立思考的能力和创新能力。
4.采用多种教学手段，吸引学生注意力，激发学习兴趣。通过图文并茂的多媒体技术，可以使视觉和听觉同时发挥作用，增强直观性，有利于学生认知能力的开发和对教学内容的理解。比如通过视频或幻灯片播放人类的用能历史和自然界中常见的能量转化与转移现象，这些现象人们往往习以为常，熟视无睹，但其中包含着科学真理。如果我们结合教学内容，利用这些贴近学生生活的现象导入新课，就可以激发学生的学习兴趣。为弥补学生实践的不足，可以将一些大型的热工设备通过多媒体用图形表现出来，其热力过程用Flas表现出来。比如汽轮机、内燃机、燃气轮机、压缩机等，可以将实物图片和原理图同时展示出来，能让学生身临其境，如同看到实物一样。比如火力发电、内燃机、燃气轮机等，可以用Flas将其工作过程演示出来，使抽象的概念变得形象生动，易于理解。综合运用上述表现方法使得课堂讲授直观形象，新颖生动，能够直接作用于学生的多种感官，激发学生的学习兴趣。
5.结合热动力装置的工作原理引出主要内容，使学生明确课程的结构框架。绪论课既要说明课程的研究内容及其条理性，同时还应该讲明各部分内容之间的逻辑关系。在条理性的基础上进一步强调各部分之间的逻辑关联，学生能够从整体上把握知识，从而避免平铺直叙，使学习效果达到知识点由点及线到面的程度。例如：通过讲解热动力装置（如火力发电、内燃机、燃气轮机等）的工作过程及原理，使学生明确实现连续工作需要的条件有四个：热源与冷源、工质、膨胀做功、循环，这四个条件也就是热力学的主要内容。接着详细讲解这四个条件涉及到的相关内容，结合课程目录可以引出热力学的主要内容及其知识框架，这样能够使学生对热力学的知识框架和条理脉络有个清晰的认识，确保他们在学习之前就对这门课有一个整体的把握。
总之，绪论课在《工程热力学》教学中具有特殊的教学地位和重要意义，教师必须充分认识上好绪论课的重要性，认真研究和分析绪论课的教学特点和方法，上好绪论课。如何把绪论讲好是一个很复杂的问题，需要教师在授课内容、授课方式、授课方法上不断进行改革和创新，让学生不仅建立起基本的工程热力学概念，掌握工程热力学的基本理论体系以及工程热力学的思维方式，同时能激发学生学习本门及相关课程的兴趣和信心，从而使教学能够顺利开展并达到预期的效果。
参考文献：
[1]廉乐明，谭羽飞，吴家正，等.工程热力学（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
[2]张文慧，吴学红.利用绪论课激发学习工程热力学的兴趣[J].科技信息，2009，（29）：215.
[3]任晓利，陈小砖.提高《工程热力学》课程教学效果的几点体会[J].中国电力教育，2009，（13）.
关键词：工程热力学；教学方法；教学手段；教学改革
作者简介：裘薇（1976-），女，浙江临安人，上海电力学院能源与环境工程学院，讲师；朱群志（1972-），男，浙江台州人，上海电力学院能源与环境工程学院，教授。（上海?200090）
基金项目：本文系上海市教育委员会重点课程建设项目（编号：20105302）的研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0062-02
工程热力学是研究热能和其它形式能量（特别是机械能）相互转换规律以及提高能量转换效率的一门学科，是热能与动力工程专业的一门必修的主干专业基础课程，也是学生开始接触的第一门和热能工程有关的课程。工程热力学不仅为学生学习相关的专业课程提供必要的基础理论知识和基本技能，也为学生日后从事热能利用、热设计、热管理和热控制等方面的专业技术和科学研究工作打下必要的理论基础。
近几年，随着学校的不断发展，上海电力学院先后开设了“热动卓越工程师班”、“电厂自动控制”、“电厂测控”、“电厂核电”新专业和获得了“热能工程”硕士点的授予权。为了适应新时期人才培养及“085工程”的需要，教师除了继续承担“热动专业”的“工程热力学”教学任务外，还将面向“电专业”和研究生开设不同层次内容的工程热力学课程，因此，为了提高本课程的教学质量，有必要对“工程热力学”课程教学方法及手段开展更高层次的研究工作。
一、教学目标
根据专业人才培养的需要，“工程热力学”课程的教学目标是通过本课程的学习，应使学生掌握工程热力学的基本理论和基本知识，受到较强的基本技能训练，能正确进行热力过程和热力循环的分析和计算。教学方向定位于基础科学理论与工程实际之间的桥梁，着重培养学生应用基础知识解决工程实践问题的能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。课程的特点是：将工程热力学作为一个整体来组织教学，并借助于现代教育手段、密切结合实验与专业课程，进行完整、系统的教学。
二、教学改革采取的措施
教学方法和教学手段的改革是服务于课程体系和教学内容的改革，它是实现教学目标的重要措施。”工程热力学”课程的逻辑性很强，各部分内容又交叉渗透，一环扣一环，而且概念抽象，是一门难教难学的课程，所以在教学的过程中，需要注意教学的方法和手段，使学生能较好又容易地理解教学内容。
1.教学方法的改革
（1）开展教学研讨活动，理解教学思路。通过开展多次教师试讲活动，对本课程的教学目标、教学要求、教学方法等有比较清楚的认识。教学目标要从学生专业课的学习以及职业发展的需求考虑。基础课不只是为后续课程服务，为专业的学习服务，更重要的是培养学生的科学素质和科学思维方式，提高他们分析问题和解决问题的科学研究能力，使学生眼光远、层次高、后劲足。教学上需要控制教学内容的难度。注意将教学内容及习题的难度控制在适当的水平，难度太大的习题，会过度加大学生的负担，不提倡作为作业而布置。教学中需要清楚讲述知识点产生的背景和来龙去脉，争取用一条主线将各章节的内容穿起来，避免对知识点的孤立讲授，避免学生孤立地理解知识。教学中需要介绍本学科在工业、民用及高新技术领域的一些应用实例，加深学生对基础知识的理解，使学生充分认识本门课程的重要性，提高学习的兴趣和积极性。
（2）注重学生应用能力和创新能力培养。在课程教学过程中注意理论联系实际，注重工程应用。以往学生反映“孤立系统熵增原理和作功能力损失”这部分内容抽象难懂。在教学中可举一个工程实例：大气环境温度为-10℃，为保持计算机房内20℃，需每小时向机房供热7500kJ。若采用三种方式供热：（1）电热器；（2）电动机带动热泵；（3）温度为80℃的热水供暖，让学生分析三种情况的熵增和作功能力损失。使用这种工程例子好处是：学生接触的概念和原理不再枯燥空洞，而是富有工程背景和实用价值，可以使学生加深对这部分内容的理解。同时从实例的比较中，学生自己也可领悟出一个道理：对能量应从量和质两方面综合评价，才能真正找到节能途径。
讲述教材内容和工程实践有机联系。例如：制冷循环的原理与制冷装置、冷藏库、家用空调、电冰箱的联系，湿空气的相关知识在空气调节、电厂冷却塔中的应用，郎肯循环与火力发电厂实际循环等。通过介绍这种内在联系，使课堂教学内容生动，帮助学生理解所学知识和原理在实际中运用。
改变以往全部由教师做习题点评的方式，请学生上讲台讲演自己的解题方法，其他同学评判和讨论。通过各抒己见，对比分析，最后达到“明辩是非”。教学实验表明：采用这种做法，激发了学生学习兴趣，学生的解题方法明显增多，有些学生的解题思路相当活跃。
鼓励同学撰写生活中应用工程热力学知识解决实际问题的小论文。指导学生关心身边的热力学现象，引导学生利用所学知识分析实际问题，鼓励学生构思的创新性。通过这一环节使学生充分理解热力学的方法，引起对相关领域的浓厚兴趣，加强对学生理论联系实际、提高科学素质，并且学生与老师互动、老师通过课外指导来因材施教。在2009年的试验过程中，绝大多数学生撰写了相关论文，达到了预期效果。
【关键词】学习兴趣；研究性教学；能力提高
随着时代的变迁、社会的进步和高等教育的发展，我国高等教育教学改革过程中不断出现新的问题，期中课程的教学改革是核心，而改革重中之重是如何调动学生的学习积极性和促进学生综合实践能力的提高，本文结合多年的化工热力学教学改革情况，谈几点体会以共勉。
1 引用研究性教学模式，创造主动学习氛围
化工热力学课程专业性比较强，内容比较枯燥，基本原理概念抽象、公式推导多、工程计算更是繁琐，学生上课往往表现学习兴趣不高。针对这一实际情况，教师首先需要对热力学的基本知识进行梳理，按照教学计划和要求对教学内容模块进行划分，并对教学内容外延知识体系进行补充，为课堂教学创造必要条件。化工热力学的课堂教学要求教师用科学恰当的方法把自己所掌握的精确的专业知识教授给学生，为达到人才培养的目标，提高化工热力学教学的时效性，部分引入以教师为主导、学生为主体的研究性教学模式，能够充分调动学生学习的积极性。
研究性教学是指老师以课程内容和学生的知识积累为基础，引导学生创造性地运用知识和能力，自主地发现问题、研究问题和解决问题，在研讨中积累知识培养能力和锻炼思维的新型教学模式。这种教学模式带动学生积极地投入到课程学习中去发现问题、研究问题和解决问题，并在研究过程中获取知识、提高技能、培养能力[1]。为此，在热力学教学中，我们尝试了“设定内容情境-启发思考-交流探究-总结提升”教学环节，将复杂的热力学知识体系，和学生先前学过的基本物理、化学、数学等知识紧密联系起来，应用于实际，营造自主或团体进行讨论和探究，和传统的教学模式相比，大大提高了学生的学习积极性，并达到了能力培养的目的。
在实际教学过程中，曾尝试选择几节内容，采取学生进行讲课。教师布置任务范围，提出要求，学生以团队为单位首先学会读懂教材内容，查找所需资料，再设计教学课件，最终在讲台上进行展示讲解。从学生到老师角色的转变，从自己学明白到讲解清楚，激发出了学生对热力学学习的兴趣，加强了对知识的理解深度，与此同时活跃了课堂的气氛，教师也可以从中观察到学生的学习心理，寻找到教和学的突破口，对于课堂教学的创新和学生能力的培养具有重要意义。
2 利用多媒体和网络教学手段，提高自主学习能力
针对化工热力学知识体系和内容的具体特点，在教学方式上，发挥多媒体优势进行教学，可以大大提高学习的时效性和增强学生学习的积极性。
多媒体技术应用文本、图象、动画、声音等运载信息的媒体结合体，以图文并茂的形式为化工热力学教学充实供了多样化、多维化的教学信息空间，使化工热力学的教学内容、教学模式得到了很大的充实和改进[2]。结合化工热力学自身的特点设计生动、立体、直观性强的教学软件，与公式推导的板书相结合，加快和加大课堂教学的信息量，吸引学生的注意力，提高了教学效果。
在多媒体内容的展现方式上，除了课堂教学外，充分利用互联网，拓展网络教学。学生反映平时在化工热力学学习中，经常会遇到疑难问题，课堂时间又极其有限，往往会造成问题堆积。针对这一情况我们建立了化工热力学网络教学辅导平台，可以师生交流、学生间交流，利用网络的开放性、交互性、共享性的特点，传递与化工热力学相关的前沿信息和资料，将教学内容在网上公开，实现资源共享，并及时为学生答疑解惑，随时提出新问题，在网上进行自由讨论，师生间共同研究，从而既迅速有效的解决了问题，又提高了学生的学习效率。
3 结合实验实践教学，培养工程实践能力
化工热力学的实验教学是对化工热力学基础知识的综合运用与实践，意在培养学生建立独立思考、观察分析、解决问题、验证结果的思维体系，培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力；让学生明确化工热力学在工业生产中、科学研究和工程设计中的重要性，有一个比较完整的感性认识和理性认识，也是进行产品生产和科研开发的必要准备。在实验教学的过程中，指导教师根据教学内容，详细制订系统完整的实验过程，建立了“做什么实验-为什么做实验-怎么做实验-如何提高实验数据可靠性”思维引导方式，注重挖掘学生的内在潜能和启发学生的智慧，在巩固和深化专业理论知识的基础上，要强化实验中出现的各种现象，再把实验过程中遇到的具体问题放入化工热力学的课堂教学当中，在相互融入讲解的过程中潜移默化的传授给学生，使其印象深刻，充分理解。
化工热力学所研究和解决的都是化工生产中的实际问题，因此实践教学环节非常重要，在热力学的应用章节的教学中，指导教师可以带领学生直接参与到企业的生产之中，结合课堂教学实例，按照“装置设想-实验室开发-工程设计-生产操作运行-工艺改进”主线，在现场指导学生运用所学的化工热力学基本理论联系实际，完成一定的实习任务，同时使学生在真实的生产环境中获取初步的职业训练和积累简单的生产操作经验，逐步提升工程意识和理论联系实际的能力；在企业实习实践活动中，学生开始涉入企业的先进理念和特色文化的信息，增强了参加工程实践活动的兴趣，为将来走向工作岗位、立足企业打下良好的基础[3]。
4 完善考核方式，促进培养目标达成
为了更好地评价学习的效果，必须进一步完善公平、公正、公开的考核体系，制定适应上述教学的评分标准，准确的反映学生的学习情况和能力发展水平，使学生在为成绩而努力学习的过程中，能够完成知识体系的建立和能力的提高。为此，教师应从培养学生学习思维和提高全面创新能力出发，逐步减轻期末理论考试的分量，倾向于平时的学习态度，如课堂表现情况，作业、实验、实结情况都占一定的考核比例，坚持课内与课外相结合、考试与考评相结合的原则。评分的等级和标准要进一步细化，从激发学生的学习热情出发，科学、有效、灵活的进行化工热力学的考核评分工作。如在考核的过程中，我们不考核学生对化工热力学公式的死记硬背，而是考核学生是否掌握了公式理论的应用场合条件，理解了各种符号的含义，能否明白推导步骤和过程，考核学生的推理、演绎能力等。
总之，从以上几方面入手，对化工热力学的教学工作有了更进一步的认识，以培养高素质化工人才为目的，通过不同教学方法的体验，激发了学生的学习兴趣，灵活运用化工热力学的理论知识解决实际问题的综合实践能力。
【参考文献】
[1]郑贵华.大学研究型教学的理论构想与实践探索[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士），2005（07）.
关键词：热能；培养体系；修订
作者简介：孙文卓（1983-），女，辽宁抚顺人，辽宁石油化工大学教务处，研究实习员；李焱斌（1981-），男，湖北黄冈人，辽宁石油化工大学教务处，助理研究员。（辽宁 抚顺 113001）
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）30-0037-02
近年来，高等教育在不断地改革与发展，以求适应我国快速发展的经济建设，努力实现人才培养模式的多样化、专业化，满足市场人才需求。因此，辽宁石油化工大学（以下简称“我校”）从热能专业实际需求及专业面临的行业特色，以培养高级应用型人才为培养目标，要求学生具有创新精神和实践能力。基于此，制定了体现我校办学特色和石油行业企业对人才需求定位的热能专业人才培养体系。鉴于此，本文将对本校热能专业培养体系进行探讨分析，并对现有培养方案进行了优化修订，以便完善和促进该专业培养体系的健康发展，制订符合行业特色和我校高级应用型人才培养目标的需求。
一、热能工程专业人才培养体系
1.基本思想和基本原则
热能专业培养体系是以落实学校的专业办学特色，实现专业高级应用型人才的培养目标，适应市场经济快速发展和高级技术人才需求为基本指导思想。基本原则包括专业教育的基础性原则；课程体系整体优化的原则；加强专业技能训练、注重理论与实践相结合的原则；培育学生创新思维和创新能力的原则；优化培养体系、加强专业特色建设的原则；培养学生综合能力的原则。热能专业的培养要求学生是在能源、石油、化工等行业从事设计、制造、生产、研究、运行、维护等方面的应用型高级工程技术人才，并能在其他行业从事动力机械与热能设备的设计、运行、产品开发及实验研究等科研工作。
2.基本要求
该校热能专业培养体系的基本要求是要求学生应获得以下几方面的知识和能力：具有一定的人文科学和自然科学基础理论知识；整体掌握该专业所需要的专业基础课程，例如流体力学、工程热力学、传热学、理论力学、材料力学、燃烧学、锅炉原理等专业基础课程；掌握本专业领域的专业课理论知识和专业技术，例如内燃机原理与设计、设备换热设计与计算，石油行业所需专业技术；具备本专业实践动手能力，充分利用实验教学、金工实习、毕业实习、课程设计、毕业设计等为依托积极开展生产实践活动；具备本专业所必需的研究、计算、科研开发、调研、查阅文献等科研技能；建立学校与用人单位相结合的培养体系，使教学计划与用人单位需求相适应，以求学生所学能与当前就业环境和经济发展相适应，培养目标与就业相结合，以达到学校培养高级应用型人才的目标要求。
二、培养体系存在的问题
21世纪的工程技术人才应该对某一学科深入了解的同时能够对该学科领域科学也有所了解，从而能适应当今社会多学科、多技术交叉的社会发展特点。因此，高校人才培养应该实行增强学生专业素养、增强学生动手实践能力的现代化培养模式。传统的热能专业培养方案包括素质教育课程、基础课程、专业课程、集中实践教学环节四个模块。其中素质教育课程77学分，基础课程33学分，专业课程28.5学分，实践性教学环节40学分，这种传统的培养方案显然与当今市场所需求的人才不适应。[1]现有培养体系所存在问题主要体现在五个方面。
1.知识体系不健全
以往学校按专业统一招生，且按照统一的教学计划上课，所有方向的学生一起上课，并接受一样的专业课技术，学生不能自主选择专业课，造成热能专业的人才培养只有一个方向。因此，所培养出来的学生涉及到的业务知识太窄、与石油化工类院校教学的要求相冲突，使得学校教学特色形如虚设，不能满足石油化工类企业对多元化人才的需求。
2.专业课教学计划安排不合理
在课程课时分配上存在非常不合理现象，基础课程所占比重较大，其中政治、英语、数学比重非常大，虽然这三门课程是基本的基础课程，但是却别于之前的高中教育。大学是以培养高级应用型人才为目标，在基础课程的基础上实现学生专业化、技术化，而真正培养学生专业技能的专业课程寥寥无几。在学分硬性要求下，被削减课时的只能是专业课，这样容易导致学生理论基础扎实，但不会实践，只适合考试，这都远远与大学培养目标相违背。
3.教学内容笼统化
在课程设置和课程内容取舍时，不能做到取舍恰当。对于不必要的公式推导和经验公式，可简单介绍即可，对于专业核心理论基础一定做到详细讲解，使学生能充分理解，而不是按照教材系统的讲解，不区分重点，没有针对性地对学生进行灌输。对于辅助知识，可作为重点部分参考资料简单概括或让学生自学。
4.教学方法单一
多采取“灌输”式教学，同时在教学过程中忽视学生的综合素质和实践能力的培养，使学生在实际生产中难以发挥所学，难以适应社会发展需求，存在高分低能现象，这种传统教学方法是失败的。
5.教学与实践不能结合
根据本校该专业行业背景特点要求，学生的实习基地需要选择石油化工类行业，而这类企业最注重的是要求生产过程安全。由于学生实习会影响企业正常的生产秩序，对企业的管理也带来了许多不便。因此，企业往往会把学生的实习当做是额外负担，不愿意接受实习生，即使勉强接收，由于现场繁重的工作量，也很少有师傅会单独抽出时间和精力向学生讲解，再加上学校也不太重视，导致学生的实践教学形同虚设。
三、培养体系修订研究
为了落实学校的办学指导思想，实现学生培养目标。笔者根据热能专业培养体系所存在的问题，结合本校该专业就业特点，对热能专业培养体系进行了整体优化，加强了专业技能训练、注重理论联系实践的原则，培育学生实践能力和专业技能，为加强专业培养体系建设奠定基础。
1.基础知识体系和教学内容优化
基础知识体系包括素质教育类课程和专业所需基础类课程。素质教育类课程可包括思想道德修养与法律基础、马克思主义基本理论、思想概论、邓小平理论和“三个代表”重要思想概论、中国近代史纲要、高等数学、线性代数、大学英语、大学计算机基础、形势与政策等教育课程，共75学分。基础类专业课程应包括大学计算机语言、大学物理、工程制图、工程力学、工程热力学、传热学、电子技术基础，传热学、工程流体力学、自动控制原理、电机学和专业英语等，共54学分。专业基础课程强调扩宽学生专业领域教学，以满足不同专业方向教学培养的需要。
从这几年的课程教学安排中可以看出，热能专业课程在内容设置和前后衔接、互补等方面亟需完善。课程内容可从以下几个方面进行优化：课程的安排时间具有一定的递进关系，专业课程应安排在素质教育课程和专业基础课程后，这样使课程教学的内容具有层递关系；不同专业课程内容在相互联系的基础上应该有所轻重取舍。例如热工基础中流体力学、工程热力学、传热学之间有非常大的关联性，某些内容在三门课程中都是重点，有些内容只是其中一门课程的重点。因此，这样处理的目的是可以使课程相关内容融会贯通，以加深学生对知识的理解掌握；应该使各课程在专业人才培养中安排合理到位，并突出重点，分清内容主次。因为专业课程的设置是围绕学校对热能专业的培养目标而安排的。
2.专业课程体系优化
如何在有限的课程计划中完成学生专业技能的培养是课程设置的难点。所开课程除了基础课程外，主干专业课程有锅炉原理、锅炉结构设计与计算、汽轮机原理、热力发动机构造、热力发动机原理、热力发动机动力学、热力发动机设计、热力涡轮机原理、热能与动力机械测试技术、制冷与低温技术等。工程热力学、流体力学、传热学是本专业最重要的专业基础课程，即所有专业课程的掌握都是建立在对这三门课程熟练掌握的基础上。锅炉是工业生产中主要的热动力设备，主要用于热动力企业，这些企业通常都离不开锅炉设备的运用。汽轮机是一种原动力机，是锅炉设备配套使用的主要热动力设备，主要用于火力发电、驱动风机、水泵、船舶等。热力发动机详细介绍了发动机原理、构造、设计等。制冷与低温技术主要介绍了制冷的基本原理。随着科学技术的快速发展，计算机普遍应用于各行业中，因此，热能专业还开设了计算机应用等课程。其中，考虑企业对专业人才的实际需要，对专业课程的设置进行优化、整合和充实，根据方向不同分别对专业课程进行整合，有所侧重。[2]
3.教学实践
为了使培养的学生具有扎实的专业基础和良好的动手实践能力，对培养体系的修订应对原有培养体系实践环节进行改观，注重对专业课程设计、实验、实习、专业认识和工程实训等实践环节的加强，以解决热能专业多方向领域专业人才培养与我国企业对专业人才技术需求专门化之间的矛盾。[3]在培养方案中可设计校内与校外实践相结合的培养方式，充分利用校内外教学资源，营造良好的培养环境，形成热能专业高级应用型人才培养的新模式。对学生专业技能、实践能力的培养主要通过实践性教学环节来完成。实践性教学环节分布在各个学期中，所占学分比例可为20%～30%。设计性实验和综合性实验贯穿于主要专业基础课和专业课程中，在专业基础课程中开设了热能基础实验。该课程综合了流体力学、传热学、工程热力学课程的实验内容，将其中的几个相关实验可进行适当的组合，专业课实验主要以加强学生专业技能为目的。
四、结论
在对原有热能专业培养体系认真剖析的基础上，根据在学生日常教学中所反映出的问题，提出了新的学生培养修订措施。新的培养体系体现了重基础、宽专业的基本思想，将会使热能专业教学更加完善，同时注重学生实践能力的培养，有机地将教学内容与生产实践相结合起来，实施多元化热能专业人才培养。这种改进后的培养体系将会更好地培养出适应社会发展并与现代科学技术相适应的热能专业技术人才。
参考文献：
[1]战洪仁，张建伟，等.热能与动力工程专业人才培养模式及课程体系探讨[J].化工高等教育，2008，（1）：19-21.
关键词：传热学；多媒体教学；实验教学；英文教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-06-000-02
传热学是一门研究热量传递规律的科学，它所涉及的领域非常广泛。特别是在能源动力、航空航天、建筑节能、材料冶金、机械制造、交通运输、化工制药、生物工程等领域更是蕴藏着大量的传热问题，形成了如相变与多相流传热、微尺度传热、生物传热、超常传热等传热学的多个学科分支[1-3]。
传热学课程是我校飞行器动力工程专业设置的专业基础课程，飞行器动力工程是动力工程与航空院校的结合，通过专业课程的学习，该专业学生要求可以对发动机的总体性能分析、总体与部件设计、故障分析等。传热学本身也是一门与各工程领域关系密切、应用性极强的专业课程。它植根于大量的工程实际之中，也必须服务于工程实际。本论文结合该专业工程实际情况，结合在传热学的教学过程中的几点讲课体会，把传热学比较枯燥的理论与学生的已有知识和感兴趣的实践联系起来，在实际教学中取得了令人满意的效果。
一、精心授课，提高教学质量
当前科技发展的速度日新月异，传热学方面的理论更加如此。但是我们的教学内容与这些新理论严重脱节，这在传热学实验方面尤为严重。同时部分同学认为传热学的实用性不强，对掌握专业技术帮助不大。因此导致大学传热学教学的受重视程度大大降低。这就需要把传热学知识与学生具体的专业应用及日常生活应用结合起来，提高同学们对该专业课程的学习兴趣。
在讲课时，我们要做到以下几点：第一，重点突出。根据教学要求，结合学生的专业需要，抓住重点，讲透概念，不断深化；第二，理论联系实际。在理论学习的同时，列举实际生活与生产中的应用实例，加深学生的印象，提高学生的学习兴趣。积极地引导学生对传热学、传热现象进行深人的思考。进行现代传热学的重要实验，大提高学生学习的积极性。
充分利用网络资源，结合飞行器动力工程专业，详细讲解传热学在飞行器发动机方面的应用。例如，在讲到三种换热方式及计算方式的环节，加入目前飞机发动机用到的几种冷却方式：辐射冷却，烧蚀冷却，膜冷却，再生冷却及发汗冷却等。同时着重讲解目前研究的前沿领域：再生冷却技术[4]。该过程同时涵盖了三种换热方式，如图1，包括燃油与壁面的对流换热，壁面的热传导，由于发动机温度较高，换热方式同时还包括辐射换热。收集相关实物图片，如图2所示，让同学对其冷却过程及相关的计算方法有直观而深刻的认识和掌握。
把日常生活中的应用实例代入的传热学的教学课堂里，让同学们了解到传热学应用的广泛性。例如，引入CPU芯片中的散热过程[5]，图3是一典型的台式计算机中的CPU散热器的图。在芯片内核内，电能转换成热能，发热升温，热量通过内核与金属外壳接触导热，传到金属外壳，热量通过金属外壳与散热器上的导热板的接触导热传到导热板，在导热板内热量以导热方式扩散传播到导热板上的肋片根处，在肋片内，热量以导热方式传播到肋片表面，风扇驱动空气流经肋片表面，热量最后以对流传热方式从肋片表面传到空气中。整个过程包括有：导热过程（其中多数是接触导热），空气对流传热过程。
图4所示的是采用有热管的笔记本计算机中CPU散热器，热量从导热板传到肋片，是通过热管传输，中间还有两处接触导热，在热管内，有蒸发传热和冷凝传热过程。
另外还有水冷式CPU散热器，热量从导热板传输到肋片，经由两处管内液体强迫对流传热，还有肋片与水管之间的接触传热。将CPU散热过程分解成若干个传热过程，分别分析研究每个传热过程的机理，目的是将传热学知识与实际日常生活及工程应用相结合，使同学们认识到传热学的实际应用，提高同学们学习传热学的兴趣，加深对传热学知识的掌握。
此外，利用多媒体教学时，为避免产生视觉疲劳，可以增加幻灯片的生动活泼性，适当设置一些动画效果。在放映多媒体课件时，要注意恰当控制好教学节奏，使得课件播放进程与学生的思维节奏同步合拍。
二、增加英文教学内容
培养具有全球化视野和国际交流能力的高素质专业人才是我国经济社会发展融入世界的需要。而传热学的基本概念很多来源于一些英文原著的翻译，在教学过程中，适当添加一些英文原文，一方面加深同学们对概念的理解，调节学生学习的紧张氛围，另一方面，增加同学们对专业词汇的掌握。同时，有利于学生在课外查找一些相关的外文文献，拓宽学生学习思路。对于提高教学质量、培养高素质的复合型人才具有很重要的意义。例如，引入传热的概念的英文介绍：Heat transfer：Thermal energy (heat): refers to the energy transported from one system to another as a result of difference temperature (%=T)。引入对流换热英文：Convective heat transfer。层流和湍流边界层：Laminar and turbulent boundary layers等。
三、注重课内教学与课外教学的有机结合
（一）建立教学信息中心。在教学信息中心，介绍传热学的历史与发展前景、最新理论的跟踪以及传热学的科普知识，让学生对传热学有充分的认识。
（二）采取设立选修课的手段，开辟“传热象探索园地”，让有兴趣的学生进行传热现象的深入探讨和研究。
（三）开设课外专题讲座。课外专题讲座也是提高学生兴趣的有效途径。它不仅让学生有机会接触传热学的前沿，更深人地了解传热学的发展动向，激发他们的兴趣及投身传热学研究的志向。
（四）要求学生通过各种方式收集信息，撰写传热学原理的应用论文，作为平时作业。通过这个途径拓宽学生的知识面。
四、理论与实验相结合，构建先进的传热学实验教学体系
传热学是一门实验学科，传热学的一切原理和定律都是从生产的实践和科学实验中总结出来的，反之又经受生产的检验并推动其发展。因此，必须注重传热教学中理论学习与实验探索的结合。在传热实验教学方面，在预备性实验、基础性实验、设计性实验和综合性实验的基础上可以引入模拟演示实验。
通过预备性实验为理论的学习打好基础，通过基础性实验来验证一些传热规律，从而使学生对这些传热学原理和规律有一个感性的认识。但由行器换热实验设备价格及操作条件的限制，发动机换热实验作为动手实验实行比较困难，考虑到该专业的性质要求，可以在课堂上增加演示实验，例如，模拟涡轮旋转叶片冷却通道换热实验，模拟气流平行于旋转轴方向的流动和气流垂直于旋转轴方向向外流及向内流等三种情况，基本概括冷却系统的全貌。通过演示实验，让学生直观认识到发动机涡轮叶片冷却过程。
此外，实验室应该建设成为自主型、开放式的实验室，让学生能够根据自己的兴趣爱好去进行传热现象的探索，充分培养学生对传热学的兴趣。
五、加强中青年教师实践锻炼
目前大批高学历的青年教师正在成为各高校讲台上的主力军，他们正在成为我国高教战线的栋梁。但也不可否认，长期的学校学习，严重缺乏工程实践。同时，青年教师工作后，忙于应付各种日常工作，实践环节进修的机会非常少，因而也不可能向学生传播工程实践知识。部分教师、特别是面临职称评聘的中青年教师对上课采取应付的态度，课余不钻研教学法，上课时拿本教科书照本宣科，不能激发学生的学习热情，使教学质量下降[6]。
为改变这种状况，可以采用青年教师下工程现场或实验室工作半年到一年、青年教师与老教师结对、定期进行教学法研究活动等。同时对教师的考核制度应作相应的变动，使青年教师愿在提高教学质量和增加实践经历上花费较多的精力。
六、结论
综上所述，随着传热学学科的不断发展，教学内容的不断增多，“传热学”教学改革势在必行。只有全方位的教学改革，教师综合素质的不断提高，教材和教学方法的不断创新，才能巩固大学传热学的基础地位，使学生学完大学传热学之后，思维能力和解决实际问题的能力有显著的提高，为今后的专业课程和社会实践活动奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]杨世铭,陶文铨.传热学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]戴锅生.传热学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1999.
[3]王厚华.传热学[M].重庆:重庆大学出版社,2006.
[4]蒋劲.超燃冲压发动机燃烧室再生冷却研究[D].西北工业大学,2006,(6).
关键词：工程热力学；安全工程；教学方法
作者简介：谭小群（1984-），女，湖南郴州人，北京理工大学珠海学院化工与材料学院，助教；刘英炎（1969-），男，广东茂名人，北京理工大学珠海学院化工与材料学院，高级工程师。（广东 珠海 519085）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0141-02
工程热力学是安全工程专业比较重要的基础课，主要研究物质的热力性质，热能与其他能量的相互转换规律及其工程应用。通过该课程能为学生今后的专业课学习打下良好基础。安全专业是一个注重工程应用的专业，因此本文选择了王修彦主编的《工程热力学》为教材。[1]鉴于该课程概念多且抽象、公式多且应用条件复杂，如何改善教学方法，提高教学效果是教师需要思考的重要问题。本文认为在绪论教学时有必要为学生建立一个学习框架，而教学过程中需要通过加强实践，有针对性地开设课内实验，故设悬念引导学生思考，同时以巩固知识点为目的注重工程应用，加强实践学习，充分利用多媒体优势进行教学，实践证明这些措施对提高教学质量起到了一定的积极作用。本文针对以上几点提出教学方法改革的几个方面。
一、注重构建学习框架
以所选用的教材为例，工程热力学主要介绍内容是热力学第一定律、热力学第二定律以及围绕这两个定律所展开的各类工程应用。[2]教学之初，为避免学生产生这样的观念：公式多、内容复杂、知识点错乱，非常有必要为《绪论》这章多设置一些学时数，以便在初步讲授这门课程之时，将课程学习框架充分地展示给学生，使学生把握课程特点，为今后学习打下良好的基础。学习框架包括了课程的主要知识点以及各知识点之间的联系，见图1。
通过图1，学生可以在接触课程时就明白自己即将围绕什么主题去学习，学习的主要内容包括能量转换的主要定律及其相关工程应用，学习的目的以及学习这门课程的实践意义是提高能量转换效率，节约资源，持续发展。这种知识树一旦在学生心理产生印象，对提高教学效率起到积极作用。可以说绪论教学所多花的学时不仅不会影响剩余章节的教学进程，反而发挥了磨刀不误砍柴工的效果。
二、故设悬念，引导学生思考
工程热力学是一门从宏观角度去研究能量转换规律的学科，它的主要定律，包括第一定律和第二定律都是基于经验总结。这就是说，这种经验总结为该课程的教学结合实际提供了便利条件。教学时应该充分利用这个特点，在课堂教学过程中，结合实际设置疑问，引导学生积极主动思考，既能活跃课堂氛围，又能使学生在思考中进行后期的学习。例如在热力学第一定律讲述时，可以在课堂上再现第一类永动机的设计，并让学生参与指出设计的不足或提出自己的设计，当学生兴趣盎然时引出第一定律。第一定律引出后，引导学生举出自己在日常生活中所接触的能量转换事例，活跃课堂气氛后，提出问题：封神榜中哪吒的风火轮是否能实现？如果能实现飞机、汽车还是否有存在的必要，如果不能实现，又是什么原因呢？经过探讨后将疑问留给学生，并提示随着热力学第二定律的深入学习他们可以得到想要的答案。又如在蒸汽动力循环讲授时，可以给出火力发电厂发电效率计算的例题，学生在亲自计算后，深刻体会到目前我国火力发电厂的实际效率不高的现状，并开始关注如何提高效率的问题，这时可以将该问题留给学生，并提示随着蒸汽动力循环的深入学习，他们将得到想要的答案。本人在教学实践中发现这种故设悬念的做法，在激发学生的求知欲，提高教学效果和活跃课堂气氛方面均有显著作用。
当然这种故设悬念，引导学生思考的教学方法的具体实施，则需要从系统的角度，依照教学进程依次设置。本人认为以下过程可作为设置悬念的主线，即从能量能否转换到能量转换是否有规律可循，从能量是否守恒到能量守恒过程是否一定能进行，从理论可以进行的过程实践上为什么不被采取到理论上完美的过程能否实践上努力实现。围绕这条主线去设置疑问能发挥学生学习的主观能动性。当然设置悬念的时候一定要注意从现实生活出发，这样才能真正激发学生的兴趣，引导学生自我思考。
三、重视教学中的育人
尽管工程热力学是广大学生以及教师公认的较为枯燥的基础课程，然而工程热力学却蕴含了大量的为人处世道理，如果能将属于自然科学的工程热力学与人文教学结合教学，不仅起到提高教学效果的功能还能达到很好的育人功能。例如，围绕热力学第一定律可向学生讲述付出与收获之间的道理，围绕热力学第二定律中能量自发转换的方向性问题，可以向学生传达这样的思想：提高个人素质是一个从低品质向高品质转换的过程，因此不是一个自发的过程，需要付出代价才能实现。换而言之，在校大学生要懂得要提高个人素质，将来赢得用人单位的认可，现在必须通过努力才能实现。
同时工程热力学所涉及的领域为能源，众所周知，能源是当今世界各国争夺的主要资源之一，资源问题最能激发学生的时代责任感。然而学生在中学时代，知道得更多的是国家地大物博，各种资源尤其是煤炭资源丰富，尽管也知道人均占有率不高，但是并未深刻意识到能源的合理使用对当前能源抢夺局面的改善作用。因此在绪论中除了重点给出学习学框架外，还应该介绍各国的能源利用政策以及能源利用效率，让学生认识到我国能源利用过程与发达国家之间的差距，唤醒学生的爱国心和责任感，提高学生学习动机。
总之，加入人文育人思想后，工程热力学的教学会变得更加活泼，学生的学习参与热情也逐步提高，因此重视教学中的育人功能是不可忽视的教学方式。
四、注重工程应用，加强实践
传统教学过程中，学生往往通过做题目巩固所学知识，并且效果不能皆尽人意。尤其对应用性很强的课程，做题目只是辅助手段而不是最佳的方式。要将工程热力学这门课程的抽象性剥除，非常有必要在课余时间带领学生参观学科所应用的领域，例如火力发电厂 。一般在取得学院认可的条件下，可以与当地火力发电厂建立联系，在绪论讲授完，或蒸汽发电讲授前，可分批次带领学生进入电厂学习参观，在参观过程中使学生了解发电厂的流程，了解汽轮机、锅炉、给煤机等设备以及发电原理；参观过程中，结合安全工程专业特点，可多提醒学生电厂发电过程中可能存在的危险有害因素；也可以向学院申请邀请电厂安环部负责人以讲座的形式给安全工程专业学生系统讲述电厂蒸汽机发电时存在的危险有害因素；制冷和制热学习过程中，带领学生了解空调、冰箱的工作原理。这些都有助于学生认识课程的重要性并牢固掌握知识点。为提高学生的实践参与度，可以要求学生提交实践学习报告，并作为该课程考核内容之一，达到解放学生为考试而被动学习的局面。
此外工程热力学知识点比较抽象，有必要开设部分课内实验，让学生掌握压力、温度、热量等基本量的测量方法，并运用课堂讲授的相关基本知识观察实验现象、分析处理实验数据，巩固并加深有关理论知识，促进理论联系实际，以利于培养学生分析问题和解决问题的能力。
五、充分利用多媒体技术
多媒体具有直观、信息量大的特点，非常适合于复杂和抽象课程的教学。运用多媒体创设教学情境，有助于激发学生学习兴趣，以其独特的形、声、景扣动学生的心弦，化无声为有声，化静为动，使学生进入一种喜闻乐见的、生动活泼的学习氛围，从而使学生产生极大的学习兴趣。[3]
工程热力学中所研究的能量转换必须基于热力状态的变化，即在状态变化的过程中实现能量转换。而从一个状态到另外一个状态必然经过一定的过程，因此示功图p-v图、示热图T-s图是工程热力学非常重要的工具，甚至可以说是工程热力学独特的语言。实际气体包括水蒸气、湿空气，工程应用包括动力循环以及制冷制热循环的研究中都用到了这种图形化的语言。这种图形化的语言是动态过程的描述，因此可以借助多媒体的动态、形象特点将静态的图动态地展示给学生。通过这种动态教学，可以将抽象的理论学习化为直观易懂的学习。
六、总结
工程热力学作为安全工程专业基础课的重要特性已为大家所共识，如何探索适合安全工程专业的教学方式成为提高安全工程毕业生素质的重要途径。本文从构建教学框架、故设悬念引发思考、重视教学中的育人、注重工程应用和充分利用多媒体技术五个方面都进行了教学方法改革的初步探索，实际应用中效果较为明显。但课程学时数的有限使教学改革需要分配好学时数，甚至占用学生部分课余时间。各院校可以根据培养目标以及生源状况进行选择性改革。虽然本文归纳了一些改革要点，但时间关系，系统性及充分性尚需要在今后的教学实践中进一步归纳完善。
参考文献：
[1]王修彦.工程热力学[M].北京：机械工业出版社，2007.
论文关键词：课程改革；教学体系；教学方法
“热工控制系统”是电厂热能动力工程专业培养工程科技人员的一门重要课程。为了满足电力教育的要求，适应电力工业的发展和科技进步，针对“热工控制系统”课程教学中存在的问题，对该课程进行了系统的建设和改革，力求取得更好的教学效果。
一、“热工控制系统”课程教学中存在的主要问题
国内“热工控制系统”的教学改革已进行了多年，但仍有许多问题未能从根本上解决，主要表现在：
一是“热工控制系统”课程的教学体系比较陈旧，现有的教学内容与科技进步脱节，实际工程应用当中所需的热工知识体系不完整。比如：“热工控制系统”课程现有的控制理论往往只介绍经典控制，而现在电厂热工控制系统当中所采用的模糊控制、自适应控制等新兴的控制技术都没有在课程中作相应的介绍，造成学生进入工作单位后对实际的控制系统不能很好的理解和掌握。
二是教学过程没有层次，未能充分体现和有效实施因材施教；课堂讲授过细，照本宣科，平铺直叙，没有给学生留出独立思考和分析问题的空间；在教学过程中，除了课本内容，没有对学生进行相应的科学研究的训练，学生科学思维方式和研究问题的能力没有得到充分的锻炼，未能最大限度地开发学生的智能。
三是“热工控制系统”的教学手段单一、实验设备比较落后，功能不齐全，多媒体教学的作用未能得到充分发挥，学生对学习“热工控制系统”的兴趣淡漠等等。这些问题严重地阻碍了“热工控制系统”教学质量的提高，使其在较低的层面上运作和徘徊，教学水平和效益自然比较低。
二、“热工控制系统”课程教学改革的探索与实践
1.教育思想观念的改革
“热工控制系统”课程的教学改革首先应当从更新教育思想观念入手。尊重和弘扬学生的主体意识，充分调动学生的积极性，培养具有科学素养和创新能力的人才应当是“热工控制系统”课程所倡导的新兴教育观念。因此，“热工控制系统”课程的教学体系、教学方法应当力求充分发挥学生的主观能动性和积极性，使他们学会学习、主动学习。从以“教为主导”向“学为主导”转变。在教学过程中应当进行分层次教学，对不同程度的学生分别对待：着重鼓励、帮助、督促基础较差的学生，加强启发引导，不断提高他们的学习兴趣和能力；对一些对“热工控制系统”课程兴趣比较浓厚、基础理论知识又比较扎实的学生，鼓励支持他们积极参与教师的科研项目，从中得到锻炼，使他们逐渐掌握从事科研工作的思路、方法，培养他们科学分析实际问题的能力，也给他们充分发挥自身能力的机会。
2.教学体系和内容的改革
改革“热工控制系统”的教学体系和内容，注重理论方法、技术手段与工程实践相结合，使之内容较为新颖、齐全，体系较为完善。将教学体系分为基础理论和控制技术两部分。在基础理论中，除了介绍经典控制理论之外，将自适应控制、推理控制、预测控制、模糊控制等近年来新兴的控制理论和技术知识引入教学内容中，加强经典控制理论和新兴控制思想的相互渗透，使学生不仅认识到经典控制理论的历史贡献，而且能体会到新兴控制思想在今天科技进步中的地位和作用。对于控制技术这部分内容，在介绍单元机组负荷、燃烧、给水、汽温等控制系统的过程中，针对现代大型机组非线性、时变性、耦合性和不确定性等特征，常规控制方案往往难以取得满意控制品质的问题，将新兴控制策略、控制方法在工业生产系统中成功应用的经典范例加入教学内容中，使学生在“热工控制系统”课程学习的过程中更贴近实际问题，从而开阔学生的视野。
3.教学方法的改革
“热工控制系统”课程的教学方法改变以前教师唱“独角戏”的枯燥教授方式。采用学生讨论、教师启发等新颖的教学方法。教师的主要精力集中在对基本概念、基本思想、基本计算方法的讲授上。在学生掌握了这些基本理论之后，其他内容引导学生来完成。在组织教学时，对内容的难易程度、教学要求的目标高低和教师的指导程度进行必要的区分，比如：教学内容按照“了解内容”、“理解内容”和“掌握内容”对学生提出目标要求；对于了解的内容，教师在提出明确的教学要求后让学生自学，学生通过看课本、上网或到图书馆查找资料在课前提前消化、巩固和掌握，上课时由学生介绍所了解的内容，教师进行补充、总结。这样既锻炼了学生的自学能力，又强化了学生自己获取知识的意识。而对于“理解内容”和“掌握内容”、难度比较小的部分，教师只介绍相关基本理论，具体应用采用学生讨论等方式由学生独立完成；难度比较大的部分，教师在介绍基本理论之后，采用启发、引导的方式带领学生进行应用方面的练习，并布置相关的作业由学生独立完成。这种教学方式能够引导学生在学习中有一种“爬楼梯”的感受，激励学生向高一层看。同时加大了教学内容的跨度和信息量，提高了教学效率。
4.教学手段的改革
“热工控制系统”课程的教学难度较大，而且计算公式、图形较多，采用传统的教学模式和手段，教学效率低下，不能达到最佳的教学效果。为此，制做了多媒体课件，通过图形、图像、声音、文字、动画等多种媒体对“热工控制系统”课程的内容进行有机的整合和生动的表达。比如：在介绍负荷控制方式这部分内容时，学生在多媒体课件上除了能够看到负荷控制系统图之外，我们还将整个控制过程采用动画的方式，配合声音、文字全方位展示给学生，不仅提高了学生的学习兴趣，更重要的是学生对于整个控制过程有了直观、全面、完整的了解。实践证明，采用多媒体课件，由于教学中注入了生动翔实的内容和丰富的信息量，突出了课件的超文本思想和链接能力、交互能力，充分适应了“热工控制系统”课程前后概念与内容相互交错的复杂需要。既培养了学生的学习兴趣，又加快了学习进程。此外，采用这种现代教学方法与传统教学手段相结合的教学方式，也提高了教学效果和课程建设水平，[2]达到了很好的教学效果。
5.实验教学改革
“热工控制系统”不仅要求学生掌握扎实的基本理论知识，还必须具有实际动手的能力。为此，我们开设了实验。通过实验，学生可以更直观形象地掌握理论知识，是理论教学很好的补充。此外，实验教学能够很好地培养学生的思维方式和动手能力。因此，它在整个教学环节中具有重要地位，实验教学改革成为教学改革中的重要一环。“热工控制系统”课程的实验改革在原有传统实验的基础上，增设了一定数量的研究性、综合性实验。这样，不仅训练了学生的基本实验技能，还引导学生学习科学研究的基本方法，努力创造条件培养学生独立进行实验的能力。为了增加实验教学的灵活性，有利于因材施教，在保证共同的基本要求的前提下还将逐步开设一些选修性实验、开放性实验。
6.设计环节的改革
“热工控制系统”是一门应用性和实践性极强的课程。为此，我们精心安排了不同的设计题目，给学生以充分的自由空间。学生在进行设计时，在掌握课内教学内容的基础上，必须通过查阅相关资料，对具体应用系统有全面的了解，在此基础上，通过教师讲解以及相关资料，掌握一项设计的全部过程，之后分组完成相应的设计题目。这种训练方式系统地培养了学生的技术应用能力。我们在批阅设计图和设计说明书时，不要求面面俱到、详尽严密，重在考查学生解决问题、分析问题的能力、思路与方法，重在过程而不在结果。在设计实践过程中，安排适当的辅导和答疑，最后由教师讲评不同的解决方案及出现的错误和不足之处。通过设计环节，学生对于“热工控制系统”的基本理论掌握得更为扎实，而且对于一个完整的控制系统的结构、工作过程，特别是调节器的参数整定等问题有了更清晰、更具体的认识。实践证明，设计环节所取得的教学效果是其他教学环节所无法代替的。
7.科研训练环节的增设
为了培养学生的科学素养，我们增设了科研训练环节。学生首先选择自己感兴趣的题目，之后通过查阅资料确定研究思路和方法，最后写出科研训练报告。虽然我们的科研训练环节只有一周的时间，但是，使学生对于从事科研工作的全过程有了比较直观的认识。此外，在此过程中，学生必须积极思考，充分调动自身的积极性才能较好完成。通过这一环节，学生变被动为主动，学习的兴趣和能动性有了很大提高。
8.教师实践能力的提高
要培养学生科学的思维方式和创新能力，深化学生所学的知识，教师必须在具备较高理论水平的基础上具有很强的科研和技术开发的能力。为此，从事“热工控制系统”课程教学的教师除了完成授课任务之外，还积极参与“热工控制系统”实验室建设以及科研工作，通过这些工作，教师得到了很好的锻炼，科研和实践水平有了很大提高。此外，我们还计划组织教师去其他院校及科研院所参观学习，以拓宽教师的眼界，丰富教师的实践经验。
[关键词] 专业基础课；创新型人才；教学方法；实验教学；考试改革
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2011)06-0074-03
根据“厚基础、重实践、强能力”的人才培养战略，华北电力大学制订了热能动力工程专业2008版本科专业人才培养方案，确定了“培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，具有一定创新能力、较强实践能力和良好发展潜力的高级专门人才”的培养目标。教学计划中突出了创新型人才的培养，要求明确各课程及其教学环节在人才培养中的地位，进一步发挥其培养创新型人才的作用。
专业基础课程作为提高人才培养质量和培养创新型人才的基础环节，起着举足轻重的地位[1]。其教学目的是要求学生掌握课程的基本理论、基本方法和基本实验技能，培养学生分析和解决实际问题的能力，通过知识的不断积累和融合，为后续课程的学习打下扎实的基础。教学过程涉及教学目的、教学内容、教学方法、实验教学和考试方法等多个环节。目前，各教学环节均存在可深层次挖掘的潜力，尚未充分发挥在人才培养、尤其是创新型人才培养中的作用。这表现在教学方法上仍为“师授生录”的传统模式、学生主体作用不突出；教学内容上为重理论、轻实践的“一手硬、一手软”现象；实验内容多为验证性实验，深层次和边缘性的实验现象未被重视和挖掘；考试方法多为理论内容，忽视实验教学内容等诸多方面。教学实践中，如能对上述各环节进行深入研究和探讨，充分挖掘其深层次内涵，并在实践中加以实施，必能有效提高人才培养质量。
本文以华北电力大学热能动力工程专业的专业基础课工程热力学、流体力学和传热学为研究对象，旨在通过深入研究各教学环节在人才培养，尤其是创新型人才培养中的地位和作用，达到全面提高教学效果的目的，将培养目标真正落到实处。
1 明确教学目的
教学目的是培养创新型人才的指南和方向。热能动力工程专业设置有电厂热能动力工程、电厂集控运行、制冷与空调工程等三个专业方向。三个方向虽有不同，但其专业基础课均为工程热力学、流体力学和传热学，是学习各后续专业课的前提和基础。这三门课程既相互独立，又相互衔接，如流体力学的学习需要工程热力学的知识，传热学的学习又以工程热力学和流体力学的内容为基础，因此开课顺序依次为工程热力学、流体力学和传热学。
三门专业基础课程教学目的又各具特色。工程热力学的教学目的是通过学习工程热力学的基本理论和基本知识，重点掌握热力学基本概念，热力学第一、第二定律，水和水蒸气性质，动力装置循环和制冷循环等。流体力学要求学生掌握流体力学基本概念和基本理论，重点掌握流体的平衡和运动规律、势流理论、边界层理论、相似原理和气体动力学基础等。传热学的目的是使学生掌握有关热量传递的基本理论知识（热传导、对流换热、辐射换热和换热器），具备分析和计算传热学问题的能力。同时，各专业基础课均要求掌握一定的实验技术和实验操作技能。
热能动力工程专业中的诸多实际现象或科学问题，可能需要其中一门或多门课程的知识，或者可以从不同方向进行分析，进而达到全面认识的目的。因此，上述三门课程的学习不可偏废，而且只有明确了各专业基础的教学目的和要求，才能达到人才培养的基本要求。
2 优化教学内容
教学内容是培养创新型人才的核心。教师应根据课程教学大纲的要求，明确教学内容中的基本要求和核心要求。在此基础上，适当拓宽、拓展教学内容，同时密切关注、跟踪本专业不断涌现的新的发展方向，不断将与课程相关的新问题、新现象和新理论补充进来，通过丰富和优化教学内容，从而激发学生的学习兴趣和动力。
如工程热力学中，对于复杂动力装置的分析以往多从热I律（焓）角度进行研究，而目前文献多从热II律（焓和熵）角度出发，以找到节能降耗的薄弱环节和实现能量的梯级利用；又如流体力学和传热学近年来涌现了大量新问题，如微纳尺度内流体的流动与传热，活性剂溶液铺展过程的指进现象，负压状态下液滴的雾化过程等，以及新技术的应用，如高速摄像技术、PIV测速技术等等。在这些方面，教师可结合相关领域的研究和应用现状，或自身的科研进展和兴趣，将新的科学现象、科研成果融入本科教学，在拓宽知识面和提高学生科研兴趣时，逐渐培养和发现创新型人才，并使部分有想法的同学提前进入预研状态。
3 改进教学方法
教学方法是培养创新人才的关键环节，教学方法不同其教学效果也会有所不同。对于专业基础课，教学内容多为经典的理论内容或方程推导，并由此展开实际应用的讨论，目前这类课程多采用以教师为主的讲授式方法。授课中，以教师为主体，学生基本处于被动位置，学生在课堂上很少主动提问或敢于就不同见解与教师商榷[2,3]。实践表明，这种传统的教学模式不仅不能发挥学生的主动性，也不利于创新型人才的培养。因此，转变教学观念、改进教学方法，逐步形成研究型教学的现代教育理念就成为培养创新型人才的迫切需要。当然，不同的教学内容应选择恰当的教学模式，切不可盲目“一刀切”。对于基础性和原理性的内容，仍以教师讲授为主；在此前提下，针对课程有关内容（如持不同观点），通过合理运用启发式教学、讨论式教学、准研讨式教学[4]等形式，鼓励学生广开思路，敢于“于不疑处有疑”，在积极主动的教学活动中促进学生创新意识的培养。
发挥学生主体作用是培养创新人才的催化剂。为此，教师应逐步树立教师主导、学生主体的教学理念[5]。教学中，积极创造良好的课堂氛围，充分调动学生的主观能动性，激发其学习动机和兴趣，使其逐步成为教学活动的主角，从而将知识转化为能力、将兴趣转化为动力、将质疑和问题转化为研究课题。例如流体力学中，机翼理论中关于机翼升力的形成过程，又如关于边界层分离现象中的分离位置，这些内容在不同教材有着不同的观点，同学可自行查阅书籍和文献，进而展开讨论；传热学中，如何正确理解外掠圆管换热局部换热系数在不同雷诺数下的回升现象与边界层发展和分离的关系，以及各种新型高效换热器的型式和机理，而且同学均充分发挥想象力，从理论上提出新型换热器。另外，有些拓展性内容也可让学生讲解，如流体力学讲到超声速流动及其现象时，对于音障现象及其对飞机的影响，可由1名同学来讲，既拓展了知识面，又激发了学习兴趣。
教学之外，针对学生对知识的求知欲、对新问题和未知现象的探索精神，充分发挥其主观能动性和独立思考的能力，鼓励学生敢于想象，大胆提出自己的设想和观点，逐步达到学以致用、能力和水平逐步提高的目的。目前，部分学生在专业教师指导下，利用动力系实验基地，积极参与全国和学校大学生创新计划、数学建模比赛、大学生挑战杯和大学生节能大赛等科技活动，以及教师的一些纵、横向科研项目中。通过主持或参与具体的科研项目，不断发现和解决新问题，逐步提高了自身的创新能力，同时也锻炼了组织能力，培养了团队精神，综合能力得到明显提升。通过上述实践活动，目前已涌现出一些具有一定创新意识和创新能力的学生，或发表了学术论文，或授权了实用新型专利。而且也作为保送研究生的优选条件之一，也进一步促进了学生的参与热情和科研积极性。
4 挖掘实验教学内容
实验教学是培养创新人才的有力手段。实验教学不仅是对理论内容的实际验证，更重要的是培养学生实验技能和分析能力的重要措施[6]，也是发挥学生主体作用的最有效的实践环节之一。专业基础课实验分为验证性和综合性实验，验证性实验侧重对基本原理的验证和再现，综合性实验则侧重于较复杂现象的分析，二者侧重点各有不同。实验中，若能充分发挥学生的主体作用和探究精神，通过深挖实验教学内容的内涵，鼓励对有关边缘性现象的观察和深层次问题的探索，势必能在很大程度上提高培养学生的创新意识和能力。因此，实验中，强调学生亲自动手操作实验、主动分析实验现象、独立思考问题和解释问题。
验证性实验也能在很大程度上提高学习效果。如流动演示实验中，在突然扩大的流动通道内，可清晰地观察到突扩前的截面上其流线为接近于平行直线，这也是为何在理论分析中可以把该截面近似作为缓变流截面的原因所在，若不通过实验现象，仅靠想象既不直观又缺乏说服力，而且可通过改变流速，进一步验证这一假设是否始终成立。又如流体力学中的伯努利方程实验，该实验再现了各测点处的总水头和静水头在不同流量下沿流动方向的变化规律，若脱离实验过程，也可以从能量守恒和能量转换的角度得出上述规律，这当然需要扎实的理论基础和分析能力，但理论和实验教学的有机结合，可起到事半功倍的效果。
综合实验更能全面考察学生的学习效果和运用知识的能力。如换热器综合实验中，为何对于相同的换热器结构，逆流情形下的传热系数要小于顺流情形；并联管路特性及流量分配实验中，为何具有相同结构的各并联管道其流量不同，压力损失也不同；离心泵并联及工况调节实验中，在不同负荷下，采用共用阀和非共用阀进行调节其经济性为何不同；边缘性现象，如泵性能实验中的汽蚀特征及噪声特性也值得进一步研究。
另外，对于实验数据的处理，坐标系选用线性坐标还是对数坐标，参数是以有量纲还是无量纲形式进行整理，实验数据坏点的正确剔除和有效数据的保留等，都有充分发挥的余地，也是培养学生科学思考问题和获得正确结果的关键之处。
5 改革考试方法和内容
考试作为教学活动的最后一环，是教学成效和学习效果的综合反映，教学过程的各个环节，尤其是薄弱环节都可以从成绩分布上反映出来。因此，考试方法和内容是否能够有效地反映了教和学的全过程，将在一定程度上影响创新型人才的培养。为此，笔者一改过去单纯采用闭卷考试的方法，从内容到形式上进行了多方面尝试，探讨了多种教学环节有机结合的考试方法，力求实现对教学效果的全过程评价。
目前，在考试内容方面，一是在符合教学大纲要求的前提下，将实验教学内容纳入考核范围，分值为150%，内容包括实验现象和参数变化的分析、仪器的测量原理和用途等。实践表明，此项措施的实施在很大程度促进了对实验教学全过程的重视，取得了预期的效果。二是增加了理论联系实际较强的题目，或综合性题目或拓展性题目，分值为10%，进一步提高提炼科学问题或全面综合运用知识的能力，也有助于发现创新型的学生。在考试方法方面，采取了包括开卷考试、期中+期末考试、实验成绩+期末考试、平时测评+期末考试等在内的多种方式。无论是开卷还是闭卷，均将复杂必要的公式附在试卷上或给出相关提示，将考核重点放在知识的应用能力和分析能力上面。期中+期末和平时+期末这两种方式通过强调平时的知识积累和复习，做到及时发现问题、及时解决问题。
总之，以专业基础课为载体，通过深挖和细化教学活动各环节的深层次潜力，将创新型人才的培养贯穿于教学的全过程，可促进教学效果和人才质量的全面提高。
参考文献
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[2]赵艳林.培养创新人才：大学教学模式的传统与变革[J].中国高等教育,2003,(15):31-32.
[3]王志英,宁洪,戴葵,等.综合性人才创新能力与素质培养[J].高等教育研究学报,2005,28(1):80-82.
[4]李建文,刘伍权,薛云.工科专业基础课“准研讨式”教学法的探索与实践[J].理工高教研究,2010,29(1):117-119.
关键词：数值传热学；教学实践；课程建设
作者简介：翁建华（1968-），男，江苏吴江人，上海电力学院能源与机械工程学院，副教授；李永光（1957-），男，湖南长沙人，上海电力学院科研处处长，教授。（上海 200090）
基金项目：本文系上海电力学院研究生学位课程建设项目（项目编号：YKJ-2013005）的研究成果。
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）32-0089-02
数值传热学，又称计算传热学，是一门运用数值方法求解传热与流体流动问题的学科。数值传热学在电力生产、航空航天、暖通空调、电子产品与设备散热、机械化工、环境工程等行业都有着十分广泛的应用，也是动力工程及工程热物理学科研究生教学中一门十分重要的课程。数值传热学与计算流体力学有着十分紧密的联系。数值传热学中对流换热问题的求解需对流场进行数值求解，而这部分内容也属于计算流体力学。但数值传热学与计算流体力学两者又有区别：比如理想流体的数值模拟是计算流体力学中的重要内容，但这部分内容却很少在数值传热学中涉及；热辐射的数值计算属于数值传热学的内容，而这部分内容在计算流体力学一般不涉及。[1]
考虑到学习数值传热学和计算流体力学需要一定的数理基础，除一些重点高校外，多数高校在研究生阶段才开设这两门课程。随着数值模拟在工程实践中应用的日趋广泛，有些专业如环境工程也探讨在本科生中讲授计算流体力学。[2]上海电力学院自研究生招生以来，“数值传热学”课程已在动力工程及工程热物理学科研究生中讲授多年。课程采用的教材是由西安交通大学出版社出版，陶文铨编著的《数值传热学》（第二版）。数值传热学内容丰富，既有理论推导，又有在传热与流体流动实际问题中的应用。在考虑非重点高校研究生实际状况的基础上，需要始终围绕课程的教学目标，对教学内容进行合理安排；同时需要采取适当的教学方法与手段，以便提高学生对课程的学习兴趣。
一、教学内容安排
1.基本原理与方法
数值传热学在非重点高校的教学主要是为了培养学生运用数值方法求解相关工程实际或研究领域中的传热和流体流动问题。尽管偏重于实际的应用，但学生对控制方程、基本原理和方法的掌握，对数值方法的运用至关重要。[3]计算流体力学课程的实践与建设对“数值传热学”课程具有很好的借鉴意义，王福军等讨论了计算流体力学在高等农业院校中的教学实践与教学改革，认为基本理论知识和数理基础的讲授是不能改变和动摇的。[4]对基本原理与方法，无论是内容的广度，还是深度，都要加以综合考虑，进行合理取舍，并合理分配课时。既要注意避免内容太多或理论过于深奥，也要避免内容过于简单而影响学生对原理和方法的运用。经过多年的实践，在教学内容方面，控制方程的离散方法主要介绍了物理意义明确、在传热与流体流动问题的数值计算中应用广泛的控制容积法；对流项的离散格式着重介绍了中心差分、迎风格式、混合格式以及QUICK格式；椭圆型流动与对流换热问题的求解主要介绍交错网格与同位网格上的SIMPLE算法及SIMPLE的改进算法，略去求解流动问题的涡量-流函数法；湍流流动与换热的数值模拟则着重介绍工程中应用最为广泛的k-ε模型，及处理近壁处流动与换热的壁面函数法。通过对相关内容的取舍，做到重点突出，难易适中。
2.经典算例的讲解
用数值方法求解传热与流体流动问题，其中不乏一些经典算例，如顶盖驱动二维流动问题；封闭矩形空腔内因两侧壁温不同而引起的自然对流换热问题；环形空间内的自然对流问题；流体流经突缩圆管的二维层流流动问题[5]等等。这些经典算例在检验程序的准确性、不同离散格式之间的比较等方面起着重要作用。同时，这些算例对学生了解和掌握数值传热学的基本原理和方法，以及传热与流体流动的数值求解过程也起着相当重要的作用。比如：通过对顶盖驱动问题不同网格数达到相同收敛准则条件迭代次数的不同，使学生直观地了解到网格越细，达到相同收敛准则条件所需的迭代次数越多；反过来网格越粗，所需迭代次数则越少，这也为多重网格技术的介绍打下基础。再比如：通过对流体流经突缩圆管二维层流流动问题数值求解的讨论，可使学生了解数值求解流体流动问题的整个过程（见图1）。在求解该问题时，首先需要考虑计算区域的划分、坐标的选取、流体流动和边界条件的确定，列出相应的数学模型。其次选择对流项的离散格式，确定选用SIMPLE算法或其它改进型的算法，并确定收敛准则。最后对计算得到的数值结果进行输出并加以分析、比较。而环形空间内自然对流问题，是速度场与温度场之间耦合计算的典型算例。通过对这些典型算例的分析和讨论，加深了学生对相关知识的理解。
3.相关内容的补充
尽管所选教材内容已十分丰富，但随着数值传热学学科的发展及其在工程中应用的不断拓展，以及计算机运算速度的不断提高，对流项离散的TVD格式、PISO算法、湍流LES模拟，以及非结构化网格等内容的应用越来越广泛。同时，考虑到一部分数理基础、传热学和流体力学基础好，以及毕业后需要继续进行研究工作的学生，在重点讲授教材基础内容的基础上，对上述内容也做一定的讲解和介绍。如在非结构化网格方面，着重介绍控制方程在非结构化网格上的离散过程。
4.面向工程应用
非重点高校的“数值传热学”课程的培养目的主要是使学生掌握基本的数值方法，求解传热与流体流动中遇到的实际问题，侧重于数值方法的运用。因此，将科研中一些相关的实例应用于教学中，有利于理论及方法与实际的结合。针对实际工程问题，通过数值计算，获得流体流动的温度场和速度场，并对计算结果进行分析，提高了学生对课程学习的兴趣，增强了他们对理论知识与方法的理解和掌握。
二、教学方法与手段
1.板书与多媒体教学相结合
基本原理与方法的讲解宜采用板书的形式，便于学生理解和掌握；而对于算例和工程实例的讲解，则可采用多媒体的形式，便于问题的描述和输出结果的展示与讨论。
2.大型练习和课堂讨论
为帮助学生掌握和运用课堂所学基本原理和方法，学期中布置了一些大型练习题。大型练习安排学生课后完成，再在课堂上进行讨论。方程组的求解可通过编程或使用MATLAB上机完成。如常物性一维对流-扩散问题，控制方程为：
（1）
边界条件：x=0，φ=1；x=L，φ=0。采用中心差分和迎风格式以及不同的网格数进行计算时，计算结果可能不同。当网格数较少，采用中心差分有可能得不到收敛解。在课堂上请一部分学生将计算结果进行展示和讨论，这种方式增加了学生的学习兴趣，提高了课堂教学的互动性，同时也培养了学生的表达能力。
3.不同湍流模型及离散格式间的比较
湍流流动的数值模拟有混合长度模型、k-ε模型、雷诺应力模型、代数应力模型、大涡模拟及直接模拟等，k-ε模型又有标准k-ε模型、RNG k-ε模型、可实现k-ε模型等。对具体的湍流流动与换热问题的数值模拟，选择合适的湍流模型或方法进行计算十分重要。教学中对各湍流模型假设条件及其优缺点做了较为详细的介绍，并通过算例对一些模型的数值结果进行比较，或与实验结果进行比较，尽可能使学生了解这些模型之间的差别。再如对流项的离散格式有中心差分、迎风格式、QUICK格式等。一阶迎风格式的稳定性好，但准确度差，甚至存在假扩散现象；QUICK格式的准确度高，但格式非绝对稳定。通过这些离散格式的比较，有助于学生选择合适的离散格式进行数值模拟。
4.计算结果分析
数值计算的目的是为了获得传热与流动现象中有价值的信息，从而更深入地了解某一传热与流动现象的特点和规律。在通过数值计算得到温度的等值线图、速度矢量图、流线图、压力等值线图等反映传热与流动特点的结果后，需要根据传热学与流体力学的基本理论对这些结果进行分析和判断。因此在讲授算例和工程实例时，强调对结果进行分析和判断的重要性，并对结果做尽可能详细的分析和讨论。
5.课外参考资料
数值传热学及计算流体力学除选用的教材外，还有不少好的教材可供参考。如Patankar S. V. 所著的《Numerical Heat Transfer and Fluid Flow》（1980），Anderson J. D. Jr. 所著的《Computational Fluid Dynamics–The Basics with Applications》（1995），这两本教材都以简练的语言和简单的例子介绍数值传热学和计算流体力学的基本原理和方法，以激发读者对数值计算的兴趣；王福军所著的《计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用》（2004）不仅介绍基本原理与方法，还介绍了运用商业软件进行流体流动问题进行求解的过程；郭宽良等编著的《计算传热学》（1988）除介绍导热和对流换热的数值求解外，也介绍了一些辐射换热的数值计算以及导热的有限元解法。另外一些发表在期刊上的文献也有必要推荐给学生查阅，如Rhie ，C. M. 和 Chow，W. L. 提出同位网格动量插值法的论文，对同位网格上SIMPLE算法以及生成适体网格坐标变换的理解都很有帮助。[6]
三、教学效果
“数值传热学”课程在研究生培养中的重要性越来越突出，通过多年的教学实践，该课程在上海电力学院已积累一定的教学经验和基础，并取得了较好的效果，基本满足相关学科对课程的要求。在教学过程中，时常有学生结合自己的研究方向，提出一些与课程内容相关的问题； 在讲授工程应用实例时，不少同学表现出对数值计算的兴趣；部分研究生论文的研究课题与传热与流体流动的数值计算有关。期末考核反映出大部分学生通过课程的学习已掌握了数值传热学的基本原理和方法，以及一些简单问题的数值求解。但另一方面，非重点高校数值传热学的教学与一些有着二十多年教学实践的重点高校相比，差距也显然存在，比如教学内容不够丰富，尤其是科研中一些的实例尚不够多；课程的资源有待进一步加强；软硬件方面有待进一步改进和完善等。
四、结论与探讨
通过多年研究生数值传热学的教学实践，选取难度适中的教学内容，配以合适的教学手段和方法，非重点高校数值传热学的教学同样可获得良好的效果，为研究生在论文阶段开展相关课题的研究及今后的工作打好基础。考虑到非重点高校研究生的培养目标，数值传热学的教学应侧重于方法的运用，而非理论与方法的研究。但教学中仍应十分重视相关基本原理与方法的讲解，重视对数值计算结果的分析，培养学生依据传热学和流体力学基本理论对数值结果进行分析的能力。同时，还应注意从丰富教学内容、提升学生学习兴趣等多方面对教学内容、教学方法不断加以完善，进一步提高教学质量。这些方面包括：注意将科研中有关数值计算结果作为工程实例应用于教学，丰富教学内容；完善软硬件设施，使学生能在一定的软件平台上完成大型作业或求解一些问题；探索课堂讨论与研究生各自研究方向相结合的方法，提高学生的学习兴趣；加强与其他院校尤其是重点高校的交流。它山之石，可以攻玉，教师应借鉴其他学校好的教学经验以提高教学水平。
参考文献：
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[3]Anderson，putational Fluid Dynamics：The Basics with Applications[M].New York：McGraw-Hill，1995.
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[5]Durst，F.and Loy，T. Investigations of Laminar Flow in a Pipe with Sudden Contraction of Cross Sectional Area[J].Computers & Fluids，1985，（1）：15-36.
关键词：工程热力学；教学方法；学习方法
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.191
工程热力学是热能与动力工程、航空航天工程、动力机械工程、建筑环境工程等专业的重要专业基础课，其教学和研究的主要对象是热能与其他形式能之间的转换规律、转换关系，以及在工程上的实际应用。学好工程热力学，对学生学习后续专业课、课程设计和毕业设计产生积极的作用，甚至对毕业后的相关工作产生重要影响[1]。但是，这门课概念和理论繁多，逻辑性强，各章节之间的内容相互渗透，彻底理解与掌握有一定的难度，是一门难教、难学的课程。为了提高工程热力学的教学效果，让学生掌握热力过程对热力机械的实际应用，根据教学小组的实战经验，这里探究一些主要的教学方法与手段。
1 教学目的明确，突出教学主题
工程热力学这门课程内容繁多，各个章节之间内容相互联系，逻辑复杂。学生在学习过程中感到内容多，把每章看成独立的个体，不将各章节联系起来，反而增加了理解内容掌握理论的难度[2]。因此，教师在教学过程中要明确教学目的，突出教学主线。这要求教师能够将整个教学内容有机地联系在一起，梳理清楚公式和定理之间的关系，以及理论与工程应用之间的关系。这样，能够使学生在头脑中建立内容框架，从而形成记忆网络，复习之前内容的同时也掌握了当前学习的重点。
2 抓住章节内容特点，选择合适教学方法
从内容上看，工程热力学课程可以分为两个部分，一是基本理论部分，一是工程应用部分。基本理论部分也可以细分为，定理和公式两部分。在教学过程中可以发现每一章节每一部分内容都有相应的特点，教师应根据内容特点选择合适的教学方法，分清多媒体教学手段和传统板书教学方法的主次。在使用多媒体教学方面应将文字、图片、视频结合起来教学[3]，在使用黑板板书教学时应一步步推导最终公式，让学生理解导出公式的来龙去脉。第一章内容中提出了几十个概念，这些概念大部分都很抽象，这时教师就可以用图片帮助学生理解，比如划分热力系统的图片。在工程应用部分，教材上出现了压气机、内燃机等工程机械，这种情况下可以利用视频向学生展示热力机械的运转过程。热力学第一定律、理想气体的热力过程、气体与蒸汽的流动等章节中公式推导非常多，这时需要借助黑板板书的教学手段帮助学生记住公式。在推导的过程中需要理清逻辑，边讲解边推导，达到使学生同时记住公式和公式推导过程的目的。
3 对比章节内容，总结基本理论和公式
在工程热力学这门课程的学习中会遇到很多概念和公式，这些知识点不容易记住，特别是有些参数有不同的计算公式，并且应用在不同的场合中。如果学生在没理解公式的前提下单纯地记下公式，是不能有效解决实际问题的。为了避免学生混淆概念和公式，老师应该总结概念、理论和公式，帮助学生理解记忆。例如，理想气体四个基本热力过程中多变指数n值的确定[4]，教师不能要求学生去死记硬背，可以教学生首先判断四个基本热力过程参数变化特点，结合过程方程pvn=const，从而确定n值的大小。这样，学生不仅学会了确定n值的方法，也充分理解了四个基本热力过程的异同。类似的方法也可应用于功量的计算，学生只要记住热力过程的特点，结合基本公式就可计算出功量的值。万变不离其宗，这种教学方法能够使学生掌握举一反三的技巧，准确地解决实际问题。大部分基本公式通常简单好记，老师要通过对比概念理论总结出最原始、最基本的公式，同时讲解此公式的应用条件，进而提高教学效果。教学的目的不能只是让学生记住知识点，更重要的是让学生改善学习方法，这样就能使学生在今后的工作中独立自主地解决问题。
4 主动与学生交流，时刻了解教学效果
教学活动是双向的活动，老师和学生双方互动交流才能真正地提高教学效果。工程热力学是一门理论基础课，必须通过做题去考察学生的学习情况。老师授完课要立即布置相应内容的作业并及时批改，从作业中检查学生的学习情况，有针对性地对理解困难的内容进行二次讲解。课外与学生加强沟通，帮助学生树立学好的信心。此外，可以举例让学生了解工程热力学在实际中的应用情况，增强学生的兴趣。
结合自己的教学经验，从以上四个方面总结了工程热力学这门课程的教学手段。教学活动有一定的规律，但是没有固定的形式[5]。根据实际情况采用合理的教学手段，教授知识的同时激发学生的学习热情。及时与学生交流沟通，共同探索提高学习效率的方法，是工程热力学改革的长远目标。
参考文献：
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[3]郁金华，史瑞莲.工程热力学教学法探析.课程教育研究，2014（06）：282.
关键词：案例教学；工程实践；综合能力
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0025-02
我国已经连续多年全球钢铁产销第一，同时已连续7年稳居全球汽车产销第一大国宝座，如今正在向钢铁强国和汽车强国迈进。由大变强的过程迫切需要“创新”，同时也需要培养专业人士的“工匠”精神，社会“创新”与“工匠”精神结合，可以使得我们的制造强国之梦变为现实。在课程教学中进行这方面的探索我们工科老师责无旁贷。《金属力学性能》、《热处理工艺学》是金属材料工程专业学生的传统专业课。《材料与热加工物理模拟技术》课程是我校于2010年后开设的本科生专业选修课。在工科学生的培养过程中，教学方法方面始终存在是否接地气并有所创新、能否真正提高学生综合素养的问题[1，2]。本文总结《金属力学性能》、《热处理工艺学》和《材料与热加工物理模拟技术》课程的教学改革探索经验，发现案例教学结合实践机会的锻炼，有助于帮助学生理论联系实际，显著提升金属材料工程专业本科学生的综合能力，使得工科生有更强的竞争实力。从2011年开始我们教学团队就探索结合教师自身应用研究课题的成果和经验，案例教学与实践相结合，以全新教学方式探索提升工科生综合能力的教学改革尝试。《金属力学性能》、《热处理工艺学》和《材料与热加工物理模拟技术》课程教学改革的尝试正好契合了培养本科生在实践中“创新”，并在细微处培养工科生“工匠”精神的目标。
一、主要教学内容和目标
以《材料与热加工物理模拟技术》课程为例，随着计算机科学与工程检测技术的迅速发展，现代物理模拟作为一门新兴技术已引起世界各国科学界和工程界的广泛关注，应用的范围迅速扩大，并已成为21世纪材料研究的主要方法和手段。课程主要介绍物理模拟技术的基本原理和特点，综述国际国内在物理模拟试验装置的发展历程，以及全球在物理模拟技术应用与交流方面所开展的工作，并针对我国物理模拟技术领域存在的问题，对今后研究发展的方向进行展望和建议。课程建设中，教学团队注重理论与实践的紧密结合，同时结合教师自身应用研究课题的成果和经验，将典型案例渗透进课堂教学的各环节，并适当给以学生实践的机会，让学生初步了解诸如材料高温性能测试分析、钢板连续退火模拟研发汽车先进高强度钢板新品种、材料高温动态相变特性研究、材料热变形中的形变再结晶过程和组织演变规律研究、材料的高温脆性和形成机理、材料的焊接模拟研究等物理模拟技术应用相关的内容等方方面面。通过课程学习，学生对各种金属材料开发过程和热加工过程的物理模拟方法有所认识，对物理模拟的主要手段、方法、途径和效果由了解到理解，再到积极参与实验方案的设计和优化，亲自动手完成方案，进行数据分析处理与总结，最终牢牢掌握2～3项最常用的经典物理模拟技术和研究方法。
二、教学各环节的案例渗透
进入21世纪，汽车钢研发的工作主要集中在开发新型的高强度钢，为超轻型车身计划配套的新型钢板，如双相钢（DP）、相变诱发塑性钢（TRIP）、复相钢（CP）、铁素体贝氏体钢（FB）、高扩孔钢（HE）、孪晶诱发塑性钢（TWIP）、淬火配分（Q&P）钢、马氏体钢（Mart）等。超高强度汽车板中的一些新品种，如Q&P、TWIP钢、第三代汽车用钢等，还正在不断开发、优化和推广应用中。在象牙塔里的本科生对以上这些新品种钢种却缺乏关注或知之甚少。通过课程学习，结合案例，让学生耳目一新，兴趣高涨，进入一个主动学习材料研究方法和应用技术的状态。
教学中，教学团队注重理论实践的紧密结合，可将如下案例引入教学中。
1.亚温淬火案例与轻量化材料双相钢。《热处理工艺学》之淬火章节，关于亚温淬火技术，引入汽车轻量化的一大类主导材料――双相钢。通过对新品种材料的组织设计，设定亚温淬火工艺、实施，观察材料组织，测定其力学性能，最终揭示材料、工艺、组织和性能的变化，分析其演变的规律。
2.动态CCT案例与热冲压技术。《材料与热加工物理模拟技术》课程之材料高温动态相变特性（动态CCT）研究章节，以汽车轻量化进程中最热点的热冲压钢应用技术研究为驱动，研究热冲压钢在高温形变中的相变特性，将方案设计、实施和实验数据分析导入教学，让学生了解形变影响材料相变特性的一些规律和注意点。
3.汽车碰撞案例与安全。《金属力学性能》之金属的冲击性能章节，将汽车碰撞案例引入，结合汽车碰撞特性评价办法和安全法规历史沿革的介绍，让学生在震撼人心的血淋淋的画面引导下开始学习碰撞相关的性能指标、评价方法，并展开思索。
4.焊接物理模拟案例。案例4：《材料与热加工物理模拟技术》课程材料的焊接模拟研究，结合汽车先进高强度钢新品种在应用中焊接特性研究的需求，通过应用焊接物理模拟技术，对材料的焊接接头可能存在的各温度区域（熔融区、过热区、重结晶区、部分重结晶区、两相区、低温热影响区、淬火钢种中的回火区等）的组织演变和性能展开深入的追踪和分析，揭示接头各区性能转变的根本原因是组织演变，控制工艺可以有效控制组织，从而得到良好的接头性能。
5.连续退火模拟技术案例与新钢种开发。案例5：《材料与热加工物理模拟技术》课程之钢板连续退火模拟技术章节：介绍研发汽车先进高强度钢板新品种，结合作者所在课题组承担的国家科技支撑、“973”和国家自然基金重点项目的需求，研究开发系列双相钢、系列相变塑性钢、孪晶塑性钢等新钢种。一张张非常简单的热处理工艺曲线图加上一组组材料的金相组织图片，让学生体会到材料的组织决定性能，了解调控组织是制备高品质材料的关键所在。“卓越工程师教育培养计划”（上海大学金属材料工程专业）案例教学的实践探索发现：典型案例的引入让工学专业课程的课堂学习气氛非常活跃，学生自主学习的动力大了，课堂内外师生之间、学生之间的互动交流热烈了，学生分析问题和解决问题的方法和思路也在互动与交流中得到极大拓展，将大学本科生卓越工程师培养计划落到了实处。形成了学生课内全神贯注、交流活跃，课外主动花时间检索资料、拓宽知识面的喜人局面。
三、案例教学与工程实践有机结合――提升学生综合素质，培养高素质工科人才
《金属力学性能》、《热处理工艺学》和《材料与热加工物理模拟技术》课程以工程材料性能、热处理工艺、材料制备工艺路线设计、连铸连轧以及控轧控冷工艺的物理模拟等研究为主线，进行材料专业知识的教学。引入案例教学，在讲清基本理论知识的基础上，从社会需求驱动以及一个个鲜活的案例中引出问题，引导学生探究、讨论、交流互动，再结合教学团队教师的引导、分析，帮助学生深入理解基本理论、基本原理，有效提高了学生分析问题、解决问题的能力。经过课程的相关原理和理论学习，结合一些生动的工程应用案例，学生掌握的专业知识更牢固，在将所学的专业理论知识应用到实践中去时，也产生了非常明显的效果。案例教学结合实践教学探索中的成功案例不少。例如，赵同学：在本科阶段就乐于实践，很早参与到导师所从事的物理模拟技术应用方向的研究当中，撰写的大学生科技创新项目设想获得了市级科技创新项目的支持，主要目标是研究新一代汽车先进高强度钢板的高温塑和高温脆性区的形成机理，研究含Nb钢中微量钛添加对改善新品钢种高温塑性的作用机制。发现微钛的加入有利于阻止在原始奥氏体晶粒的晶界上形成对高温塑性非常不利的微细析出相NbC，钢种的析出相主要是以NbTiCN颗粒的形式析出，并存在于原始组织中的TiN颗粒上，弥散分布，颗粒的尺寸也相对较大。这种较大尺寸的弥散析出相对高温塑性的不利影响显著降低。显示出其理论实践兼顾的综合能力。甘同学更是案例教学结合实践教学探索中的成功案例。本科阶段就专注于超高强度汽车用钢高温压缩变形行为研究的他，在实践中将物理模拟技术课程中的理论知识巩固并拓展，工科生综合能力提升的效果在他身上尤为显著，自己申请获批的大学生科技创新项目完成得很出色。该同学直升研究生，在获知直升消息后，学习与实践并重，挑起了助研的重任，不断挑战新课题和新任务，开动脑筋，思索和分析，动脑动手，率领一众人马解决了助研实践当中不断遇到的一个又一个新问题，成为了导师的最得力助手。这些学生的综合素质已经完全符合卓越工程师培养计划对人才培养的目标，不辜负“卓越”二字。
通过案例教学结合实践教学的探索发现，两者有机结合对有效强化工科生综合能力的效果非常好。在理论教学、案例教学、学生实际动手参与工程实践、理论实际紧密结合中，金属材料工程本科学生的综合素质大为提高。
致谢：本文得到教育部“卓越工程师教育培养计划”（上海大学金属材料工程专业）以及“上海市教委”重点课程《金属力学性能》“等项目的资助，在此表示感谢。
参考文献：
关键词：化工热力学 化学工程与工艺 学习兴趣
化工热力学是一门理论性和逻辑性很强的课程，在学习过程中概念多而抽象，并且非常容易混淆，公式繁多并且推导复杂。这些特点使得学生缺乏必要的学习兴趣，造成化工热力学课程的教学效果普遍欠佳。学生形容其是“一大堆的基本概念，没完没了的公式，无穷无尽的计算，是一门“含含（焓）糊糊伤（熵）脑筋”的课程。因此，如何提高学生学习化工热力学的兴趣，使学生能够掌握基本的热力学原理，能够从热力学的观点出发解决日常生活和化工过程中的实际问题，培养他们理论联系实际的能力，是本课程必须首先解决的问题。为此我们进行了一些有益的尝试。从教材选择、调整教学内容、改进教学方法、运用生活实例等方面进行了探索，旨在提高学生学习兴趣，从而加深学生对化工热力学基本原理的掌握与应用能力，收到了较好的效果。
一、选用合适各高校学生特点的教材
目前，化工热力学教材版本较多，有浙江大学朱自强等编著的，有清华大学高光华等编著的，有天津大学马沛生编著的等。每套教材都涵盖了化工热力学的基本教学内容，但又有各自的特点。在教材的选用方面，必须结合高校化学工程与工艺学生的整体素质水平，综合考虑，不宜盲目照搬。如冯新等主编的化工热力学教材，在编写时，始终坚持“从生活中来，到生产中去”的主旨。教材编写内容始终围绕“为什么要学――学什么――如何学――如何用”展开。在近三年采用冯新等编著的新版教材后，武汉工程大学化学工程与工艺专业学生对化工热力学的学习热情明显提高，在教学反馈中，多数学生认为该教材紧密结合生活与化工生产实际，如“液化气成分的选择”、“以压缩天然气为燃料的出租车的里程问题”以及“低温热管降服青藏铁路冻土‘多动症’”、“化工热力学与遏制全球变暖的关系”等科学前沿成果。使他们对日常生活中热力学问题有了进一步的了解，培养了在日常生活中对一些科学问题的分析与思考能力。
二、重视绪论教学，激发学生的学习热情
在一些课程教学中，绪论部分往往是易被教师忽略的章节。但我们在教学实践中发现，一个好的绪论就是一盏指路的明灯，学生对一门课程的兴趣程度，与绪论讲述的好坏，有非常直接的关系。绪论教学不仅可以让学生详细了解化工力学课程的历史发展、学科脉络和学科意义，更重要的是它能适时地激发起学生的学习兴趣，让学生从总体上初步把握课程的内容和特点，为整个课程开个好头。我们在教学中，一般会用4节的时间，先入为主，首选向学生提出一些日常生活中常见的热力学问题与现象，如为什么会有高原反应，为什么铁会生锈，而生成的铁锈不会自动变成铁，为什么化工厂要用这么多的换热器，核电站究竟怎么发电，与普通火电站有什么异同点？通过一系列的提问，使学生产生联想，进而引导学生用热力学的严密思维去思考生活中遇到的一切问题。同时结合我校学生刚经过化工厂生产实习的特点，引导学生思考在化工生厂过程中用到哪些经典的热力学知识，工厂是如何节能降耗的，将重点转移到更接近实际的系统上。通过4个学时的绪论教学，课后总有很多学生围着老师表达想法和看法，表现出对化工热力学学习的极大热情。
三、多应用联系生活和生产实际的实例教学，生动教学内容
枯燥的理论知识永远也吸引不了学生的学习热情，让热力学的知识从生活实践中来，反过来再指导我们的生产实践，才能提高学生对该课程的兴趣。生动的实例是提高学生学习热情的良药。考虑到学生对生产没有感性认识，课程教学应尽可能用从生活中来到生产中去的实例，并精心设计。如在流体的p-V-T关系一章的教学中，以p-V-T行为与液化气成分选择的关系为例，先问学生液化气的选择问题。通过引导学生对一系列烷烃p-V-T图的利用，来解释为什么天然气有这么多的优点，但没有作为瓶装液化气的原因，而瓶装液化气只能选择丙烷和正丁烷。另一个例子是汽车用压缩天然气的问题。作者鼓励学生对武汉市正在运行的出租车司机进行用气经济情况调查，由于多数司机凭经验知道加同样的气，冬天用气比夏天经济，但不知道其究竟是什么原因，通过学生自己向司机的调查与说明，极大地提高了学生的自豪感，深深觉得自己的所学在生活中有用武之地，从而提高了学习的热情。
四、将现代化教学手段与传统板书有机结合，丰富课堂气氛
多媒体教学具有信息量丰富、图表显示方便、链接转移自由等优点。但对于化工热力学课程，从历年教学经验和学生反馈的意见看，完全采用多媒体进行教学，并不是最佳选择。化工热力学教学中大量的公式及推导，大量的热力学图表的集中展示，会使学生大脑高度紧张，而长时间地观看屏幕，也易使学生产生视觉疲劳，跟不上老师的思路，造成学习兴趣下降，反而有损教学的实际效果。
近几年来的实践表明，采用多媒体教学和传统板书教学有机结合的方式，更符合化工热力学课程的特点，有利于学生的互动，更有利于提高教学质量。通过板书，将相关公式与理论推演一步步详细列在黑板上，与多媒体相比更利于学生集中精力，跟随教师的思路进行思考和记录。此外，利用校园网，开设BBS论坛，对课堂教学平台进行延伸，方便学生不受时间和空间限制地进行讨论和提问，也极大地提升了学生的学习热情。
尽管化工热力学的许多内容是枯燥和抽象的，但在长期的教学实践和反思中，我们通过对教材的选择、教材内容的优化、教学方式改革，提高了学生对于化工热力学学习的兴趣和积极性，培养了应用化工热力学的理论和观点解决化工过程实际问题的初步能力。以后，我们会进一步探索课程改革的方法，为培养宽口径、厚基础、复合型的化工高级人才而努力。
参考文献：
[1]冯新，陆小华.以学生为本的化工热力学课程教学改革[J].化工高等教育，2006，（4）.
[2]朱自强，徐汛.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，1991.
[3]高光华，童景山.化工热力学[M].北京：清华大学出版社，2007.
[4]马沛生.化工热力学[M].北京：化学工业出版社，2005.
