工程热力学发展范文

导语：如何才能写好一篇工程热力学发展，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：管理科学与工程；研究热点；发展趋势；比较分析

中图分类号：C93 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2012）11-000-01

管理科学是研究管理过程中的带有普遍性的客观规律的科学。我国对管理科学的广义范畴上的理解不同于国外管理科学的狭义范畴，国外的管理科学的产生和发展经历了科学管理、行为科学、管理丛林三个阶段；我国的管理科学发展同样也经历三个发展阶段：改革开放以前的仿苏模式，1977-1995年发展重建和现在的繁荣创新三个阶段。由此可以看出我国的管理科学进入科学管理和管理丛林阶段的时间晚于西方国家，而且二者研究的主要内容也有很大的差异。

一、国内外管理科学与工程研究的现状特征

进入21世纪财富和经济价值的创造都依赖于信息、金融资本、智能和观念，使经济社会跨进了信息与知识经济时代。新世纪的到来，迫切的需要对适应信息时代知识经济特点的新型管理科学的探讨和研究。管理科学与工程主要是指通过吸收、改造、转换其他学科的研究方法为管理科学的其他两个领域提供基本技术、基本方法和基本手段。

1.国外的管理科学与工程研究的现状特征

本文首先选用了60种有代表性的国外期刊，然后利用关键词检索的方法总结了在这十年的时间里被SCI和SSCI收录的全部论文。从研究总量上来看，国外管理科学与工程研究的内容主要包括决策与对策理论、组织理论、运筹与管理；次之的是信息技术与管理、管理系统工程、评估技术、复杂性研究和一般的管理理论。而关于管理思想史、管理心理与行为理论、工业工程、预测技术等发面夫人论文相对来说要少很多。这主要是第二次世界大战以后国外管理科学的研究重点是运用运筹学和系统工程等数量分析方法来提高管理的效率和决策的精确度，受到了人们的高度重视。而管理思想史、管理心理与行为理论并没有得到新学科的支持，所以其研究力量相对来说就会减弱。纵观历史的发展变化，所有领域的论文都会有不同程度的增加。根据历史的发展趋势来看，运筹与管理、信息技术和管理将会保持继续上升的发展态势，得到研究人员的高度重视。

2.我国的管理科学与工程研究的现状特征

这篇文章通过关键词检索，对在这十年里被中国期刊网收录的44种期刊论文进行了系统的分析。我国的管理科学与工程研究中研究数量最多的内容是信息技术与管理和管理系统工程，然后是评估技术、预测技术和运筹与管理。而管理科学与管理思想史和管理心理与行为理论的数量只有不足20篇，不能发展成主流思想。这主要是基于信息技术的影响和国家对信息化战略的高度重视，从历史的纵向发展变化规律来看，信息技术与管理、管理系统工程、评估技术和预测技术的增长速度是最快的。在近几年的发展变化中，管理系统工程、组织理论和预测技术保持持续稳定的上升趋势，由此可以预见出未来的几年中，他们将会成为研究的主要领域。此外，受政府政策和资助环境的影响，不同领域的论文数量增长波动大，落差也大，不利于学科的健康发展。

二、国内外管理科学与工程研究的热点问题比较

“研究热点”是反映在某一个时间范围内，学术界对一些特定问题的关注程度。可以用在某一个领域内的情况和关键词出现的频率来说明对某一个理论研究的重视程度。热点问题是随着社会实践的需要和理论研究的发展而发生变化的。研究热点问题和研究的主流领域是相通的，也就是说一个问题成为研究的热点问题，必然会引起该领域的专家学者的关注，必然推动了这一领域成为研究的主流领域。

1.国外的管理科学与工程研究的热点问题

对于一个问题的广泛关注，必然会引起这个问题所属领域的专家和学者们高度重视和研究，也必然会使这个领域快速发展成为主流领域。通过对国外在这十来年收录的论文的研究分析我们可以看出国外研究的热点问题主要是一般管理领域的知识管理问题、管理系统的哲学属性研究、和团队管理及信息管理的方法论。

2.我国的管理科学与工程研究的热点问题

随着改革开放的程度的不断加深，现代科学管理理论在我国的管理实践中发挥着越来越重要的作用，受到理论界与决策接的高度重视。根据这十年收录的重要的论文研究成果，我们得出结论是在一般管理理论领域中，我国研究的热点问题是人本管理理论、管理模式的研究、知识管理的初步理论和基于知识的管理激励。其次是运筹与管理领域的动态规划、线性规划、生产系统库存优化理论和各种限制条件下的排队系统。

3.国内外管理科学与工程研究的差异比较分析

根据这篇文章对国内外管理科学与工程研究的各个领域的分析，可以发现国内外在研究内容、发展趋势和热点问题等方面都存在明显的差别。国内外共同的研究领域主要是运筹与管理、管理系统工程、组织行为和组织理念、评价理论与技术，这些也将是未来几年的主要研究方向和研究重点，而一些在国外进行的复杂性研究、决策理论与技术等领域，在我国并没有发展起来。但是受国外研究的影响，我国也将这两个领域的研究作为热点研究对象。

三、结语

进入21世纪以后，信息技术和知识资本的发展改变了人们的生活和工作方式，扩大了管理学科的研究内容，促进了改革方式的变革。适应社会经济发展和理论研究的进步，诞生了很多新的领域，旧的领域逐渐被淘汰。而且国内外的管理科学研究的热门话题也不断变化更新。每一次新的研究都会促进管理学科与工程的进一步完善和创新，为今后的研究工作起到很好的指导作用。

参考文献：

[1]邹树梁.张彩平.管理科学与工程硕士研究生复合型培养模式研究[J].湖南科技大学学报，2010（05）.

[2]许春燕，张亚丽.管理科学与工程专业硕士研究生论文选题方向与研究趋势分析[J].科学时代，2010（12）.

[3]缪园，张伟倩，李媛.国内管理科学与工程研究热点以及发展趋势——近年国家自然科学基金资助项目的非线性分析[J].科学学与科学技术管理，2007（10）.

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关键词：节能减排；全球气候变化；工程热力学；教学

作者简介：张昊春（1977-），男，河北万全人，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，讲师；王洪杰（1962-），男，山东掖县人，哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150001）

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）05-0052-02

一、欧美教学体系中的全球气候变化及节能减排教学

工业革命带来的现代经济增长，使人类的物质财富以史无前例的速度扩张。但是，由于这种经济社会发展模式是以使用化石燃料为基础，化石能源生产和消费排放的大量温室气体导致全球气候变化，引发了气候变暖、极端天气、气象灾难、海平面上升，危及整个人类的生存和发展。为遏制全球气候变化，人类必须大幅减少化石燃料的使用，减少温室气体排放。未来的经济社会发展模式必须建立在低碳基础之上，通过低碳发展，研发和推广低碳能源技术、增加碳汇、发展碳吸收技术，以及节能减排、产业升级、消费模式更新和制度创新，大幅提高单位碳排放的生产效率，推动应对气候变化取得新的重大进展。这种变化代表着一种新发展模式的出现，必将深刻地改变人类的生产和生活方式。

应对全球气候变化，加强节能减排事业是国家基本国策，也是当代高等工程教育中必然要深入和强化的教学内容。但是，目前没有将其全面而系统纳入现有的高等教育培养体系中，在教材、课堂教学和素质培养过程中并没有占有相应的重要地位，如何在现有的教学体系中整合这部分内容成为教育者共同关注的问题。

2007年，受美国自然科学基金会的资助，美国Connecticut大学举办了名为“Frontiers in Transport Phenomena Research and Education：Energy Systems，Biological Systems，Security，Information Technology and Nanotechnology（传输现象研究和教育前沿：能源系统、生态系统、国家安全、信息技术和纳米技术）”的研讨会。国际工程热力学领域著名学者，美国内华达大学机械工程系的Yunus Cengel教授做了题为“Green Practices into Engineering and Non-Engineering Education to Combat Climate Change（工程中引入绿色实践及挑战气候变化的非工程教育）”的特邀报告，加拿大皇后大学的Patrick Osthuizen教授做了题为“Some Factors to Consider in Teaching Renewable Energy in an Undergraduate Engineering Program（在工科本科生教学计划中讲授可再生能源的一些考虑因素）”的报告，旨在改进现有的工程教学体系，从而保证发达国家在可再生能源领域的全球领导力[1]。

实际上，长期以来，与气候变化、能源高效利用、可再生能源开发与利用相关的教学和素质拓展内容在欧美的《工程热力学》教材与教学体系中一直得到很好的整合，涉及现实中与能源相关的经济、设计及国家安全问题，既学以致用，又帮助学生提高对工程实践及安全的意识，还提高了学生的环境保护意识，代表了当前国际领域内工程热力学教学的最高水平。如美国内达华大学（里诺校区）Yunus A. Cengel教授和北卡罗来纳州立大学教授Michael Boles合著的《Thermodynamics：An Engineering Approach》一书[2]，是全球范围内最为畅销的工程热力学教材，迄今为止已更新至第7版，其中关于能源与环境、气候变化及能源有效利用的非传统经典内容在书中所占的比重越来越大，彰显了在前言中作者谈到的著书宗旨：talks directly to tomorrow's engineers in a simple yet precise manner，that encourages creative thinking，and is read by the students with interest and enthusiasm（直接与未来的工程师以一种简单而精确的方式对话，鼓励创新性思维，让学生读起来感兴趣并有热情）。另一个例子是国际工程热物理界著名学者Heniz Herwig教授所著的《Technische Thermodynamik（工程热力学）》教材[3]，包含了温室效应及核能、太阳能、风能、生物能等可再生能源在德国的实际应用案例。

二、教学内容的重新分配与系统整合

工程热力学是研究热能和机械能相互转换规律及热能有效利用的科学。“工程热力学”课程是热工、市政、航空航天等多个工程类专业的重要技术基础课之一，课程的教学目的和主要任务是使学生掌握能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行热工过程和热力循环的分析计算[4]。本课程的学习不仅为学生学习专业课程提供必要的基础理论知识，而且为学生毕业后解决生产实际问题和参加科学研究工作打下一定的理论基础。以提高能源转换效率为核心内容的“工程热力学”课程与该主题有着天然的紧密联系，可以在传统的教学内容中纳入现代元素，课程教学内容的重新分配与系统整合如表1所示。

三、实践性环节

在实践性环节中，[5]结合工程专业的科技创新活动，通过课程设计和课程论文，让学生自己查阅资料，自己动手分析和解决问题，从而培养创造性思维能力和独立研究能力，论文题目有中国可再生能源利用现状调研、日常生活节能方案、教室照明用电浪费情况调查、航天系统能源设备调研等。

表2给出了一位2006年本科生完成的《个人节能计划与实践》的主要内容。

四、总结

应对全球气候变化，节能减排是当代高等工程教育中必然要深入和强化的教学内容，但是目前尚未在教材、课堂教学和素质培养过程中占据相应的地位，在现有的教学体系中全面而有效整合这部分内容，业已成为国际工程教育界所共同关注的问题。欧美大学《工程热力学》的教学体系中有效整合了气候变化、能源高效利用、可再生能源开发与利用的内容，代表了当前国际领域内工程热力学教学的最高水平。

笔者在宽专业和多学时“工程热力学”教学实践中，将与应对全球气候变化与节能减排密切相关的国家政策、全球能源利用与环境污染现状、能源的高效利用和新能源技术与工程热力学各教学章节环节相整合，并指导学生开展实践活动，取得了良好的教学效果，为“工程热力学”课程教学与气候变化与节能减排的整合进行了有效的探索和实践。

参考文献：

[1]杨玉顺,张昊春,贺志宏.工程热力学[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2]张昊春,王洪杰,窦亚茹.高等工科《工程热力学》创新教学模式研究和实践[J],黑龙江教育,2010,(3):153-155.

[3]T.L.Bergman,A.Faghri,R.Viskanta.Frontiers in transport phenomena research and education:Energy systems,biological systems,security,information technology and nanotechnology[J].International J.of Heat and Mass Transfer,51,2008,4599-4613.

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关键词 工程热力学 教学方法 教学质量 实践

中图分类号：G420 文献标识码：A

Research and Practice of Teaching Method on "Engineering Thermodynamics"

ZHANG Yong, LIU Yiwen, FU Lijuan

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract Engineering thermodynamics the basic course is to train engineering students' scientific quality in the 21st century, but also important technology-based course of heat and power engineering and related fields. Articles with "thick foundation, wide caliber" of education reform ideas, the teaching practice, from the curriculum, teaching content, teaching methods and means of performance evaluation, etc., made a number of reform ideas and methods. Teaching should be a clear learning objective, integration of knowledge structure, and update course content to highlight and to grasp the dynamic interdisciplinary research, focusing on integrating theory with practice, to strengthen the practice of teaching, in order to facilitate a comprehensive evaluation of teaching quality.

Key words engineering thermodynamics; teaching methods; teaching quality; practice

工程热力学是一门以热力学普遍原理为基础，讲述热能与其他形式能量（主要是机械能）之间的转换规律及其工程应用的基础学科，是动力、能源、机械、材料、航空航天、生物（医学）、化学以及环境工程等专业的重要技术基础课，也是培养21世纪工科学生科学素质的公共基础课。

然而长期以来，由于工程热力学的概念抽象、理论深奥，对知识的理解和掌握有一定的难度，造成教师不易教，学生也不易学。学生对很多概念似懂非懂，缺乏学习兴趣，教学效果欠佳。显然，如何教好“工程热力学”，使学生掌握热力学基本原理及其工程应用，已成为该课程教学的关键。

1 课程特点及学习中存在的问题

工程热力学是以热力学普遍原理为基础，针对具体问题采用抽象、概括、简化和理想化的方法，建立分析模型，推导出一系列有用的公式，得到若干重要结论，并用这些公式和结论指导和解决工程实际问题。其显著特点如下：

1.1 概念多且抽象难懂

工程热力学不但概念多，并且概念的物理意义在不同使用条件下又有不同的引申，学习中很容易混淆。例如，功的概念，有体积变化功、有用功、排斥大气功、推动功、流动功和技术功等等。热容的概念，既可从定义出发分为质量热容、摩尔热容、体积热容；又可按热力过程的不同分为比定压热容和比定容热容；还可以根据热量计算方法的不同分为真实比热容、平均比热容和定值比热容等。热力系统的概念、热力过程的概念和循环的概念等也是如此。

工程热力学的概念、定律和分析过程较为抽象，都不涉及物质的具体结构，初学者很难深入领会。而且工程热力学的很多概念和结论都是用数学公式来表达的，且推导过程并没有结合具体的物理过程，而仅仅是通过数学关系式间的变换得出其物理结论。例如，从熵的定义式来看，熵应该与换热量和系统温度有关，但定义式又是怎样反映热过程进行的方向、限度和条件呢？由于学生以前很少接触用数学语言描述物理概念的方法，普遍感觉热力学的概念抽象难懂。

1.2 内容相互交叉且难理解

工程热力学的研究内容也很多，主要包括热力系统、状态参数等基本概念，热力学第一、第二定律等基本定律，常用工质的性质，过程和循环的分析及计算方法，化学热力学等等。有些章节的内容还可以单独成为一门学科方向，如研究燃气动力循环的内燃机学，研究气体流动的空气动力学等。

可见，这些具体的研究内容，即与热力学的基本原理相关联，又引伸出许多复杂的公式和结论，还有自己相对独立的结构体系。在学习过程中，学生普遍感觉课程的内容繁多，应付不暇，难于理解，顾此失彼。

1.3 公式应用条件复杂且难记忆

工程热力学与工程实际问题联系密切，涉及面广，公式很多。即使同一个公式，在不同的应用条件下，也有很多不同的表达形式。例如，热力学第一定律对于闭口系和开口系有两种不同的表达式；对于可逆过程也有不同的表达形式；对于理想气体的可逆过程还有不同的表达形式。这么多不同形式的公式，许多学生很难吃透公式的物理意义和具体的应用条件，在遇到热工实际问题时，往往无法确定选用哪一个公式，灵活应用就更不用说了。

2 明确学习目的，激发学习兴趣

兴趣是学习的动力源泉之一，教学成功的关键是培养学生的学习兴趣。教师可以从多个方面激发学生学习的兴趣，但最重要的就是在第一堂课上让学生明确学习的目的。教师除了要对工程热力学的发展历史，主要研究对象、内容和方法作一个常规的介绍外，还应对课程的开设情况、课程的实用价值和重要作用进行深入细致的阐述。首先，热现象几乎是每一个工程领域中都会碰到的物理现象，能量的有效与合理的利用几乎是每一个工程师都需要解决的问题。在一些领域中，热现象的规律还是制约技术发展的瓶颈问题。所以，在境内外的高等工程教育中，传热学、热力学与流体力学课程的开设相当普遍。其次，无论从工业生产过程来看，还是从节约能源消耗来看，理工科学生都应该具备合理节能、用能的意识，并懂得其基本的应用技术。而热工类课程的内容就是合理用能及节能理论中的最基础与最核心的部分。最后，还应结合生产和生活中的实例，让学生明白学到的热力学知识可以解决和解释很多实际问题，特别要强调专业与课程的联系，和实际问题在课程中的理论基础。这样，才能使学生明确学习《工程热力学》的专业目的性，对学习该门课程充满期待。

3 教学方法的改革与实践

实践证明，提高课程教学质量的关键是改进教学方法。针对工程热力学课程的特点，经过探索发现，实行启发式教育，在课堂上加强互动，就一两个中心问题展开讨论，让学生在思考中吸收新知识。先进的教学方法既可活跃学生的学术思想，激发学生的创新精神，又可显着提高本课程的教学质量。

3.1 整合知识结构，优化课程体系

调整后的新专业所牵涉的知识结构比以前广泛的多，要求学生掌握的知识面也比以前更宽。从培养复合型人才考虑，在不增加学时数的基础上，应对课程体系进行优化和整合。

教学内容应提高起点、后移重点，简化大学物理热学中已涉及的部分内容，并略去繁琐的公式推导。强调课程体系中理论与应用的有机结合和相互渗透，注意培养学生工程应用的观念。同时，适当地介绍新型制冷循环、新型节能材料的工质热物性等，本学科的最新研究成果及其应用，以扩大学生的知识面，启发学生的创造性思维。另外，注意与其它课程之间的协调，上挂高等数学、理论和材料力学等基础课程，下挂内燃机原理、锅炉原理、供热工程、制冷工程等专业课程，保证其作为技术基础课程能为后续课程的学习、今后的工作和进一步的研究奠定扎实的理论基础。

3.2 突出重点，精讲多练

在课堂教学中，根据工程热力学的特点和教学改革的要求，应采用精讲多练的教学方法。这是因为，课程的内容多而课时少，教学中也不可能做到面面俱到，而某些原理在后续专业课程的学习中还会应用，授课时应有所侧重，实行“精讲”；课程有诸多应用条件复杂的公式，只有通过多做练习，才能深入理解公式的物理意义、变换规律及具体应用条件，做到融会贯通，灵活的应用它们来分析解决工程实际问题。

3.3 正确应用图表，化抽象为形象

图表具有直观、形象、方便的特点，在工程热力学中有其特殊的作用，应用也是经常性的。因为有些热力过程或循环十分复杂，一般的分析计算根本不可能，只能凭借各类绘制的图表进行计算；借助图表还可利用计算机进行数值计算和模拟。所以，引导学生正确使用图表是工程热力学教学中应该特别重视的。

在刚开始接触简单的P-V图、T-S图时，为了给理解水蒸气和湿空气的图表奠定基础，就应提醒学生注意图表的作用和细节，如怎样在图上区分吸热、放热，对内、对外作功；怎样在图上表示热过程的方向等等。在介绍水蒸气的h-s图和湿空气的h-d图时，应重点说明它们的构图原理，并通过各种等值线簇的绘制，讲解各参数的变化规律。另外，为了让学生掌握各种图表的使用方法，还应安排一定数量的、通过图表进行热力计算的习题。

3.4 利用计算机辅助教学，促进师生互动

工程热力学课程内容含有许多抽象的工作原理图、系统循环图。常规的板书教学浪费时间效果也不太理想。如果把这部分内容制作成集声、光、色、图、文于一体的多媒体课件，既直观形象，又新颖生动。不但可加强授课的生动性，激发学生的学习兴趣，还可加大教学信息量，增加单位时间内授课内容的深度和广度，有利于学生理解和记忆课程内容。例如，我们可以用多媒体课件演示各种热过程曲线的生成，还可以利用计算机绘制水蒸气的各种图线，免除查图、查表的麻烦。

总之，在课堂上进行形象直观的教学，充分利用计算机辅助教学，发挥多媒体的作用，可以帮助教师有效地提高教学效果和教学效率，也可以改变学生死记硬背和被动接受知识的学习方式。

3.5 加强实践教学，理论联系实际

工程热力学有较强的工程应用背景，在加强基础理论教学时，还要注意紧密联系工程实际，吸收当今热工科技的新成果，培养学生的创新能力。

实验教学具有直观性强的特点，可以很好地配合课堂教学。除了开设“空气绝热指数的测定”、“饱和蒸汽P-T曲线关系的测定”等验证性试验外，还开设了综合设计性试验，要求学生根据试验目的，自己设计试验方案，写出详细的试验，并选择试验设备和用具，经教师审查合格后，方可开始试验，最后还要进行实验误差分析。通过试验，一方面加深了学生对热力学基本原理的理解和认识，另一方面也锻炼了学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力。

在课堂教学中，还应注重理论联系实际，把抽象的理论知识与生动的工程实际问题相结合，用热力学理论剖析自然现象，做到学以致用。一方面，可以采用案例教学法。例如，用相对湿度的概念来解释为什么阴雨天晾衣服不易干，而晴天易干；用热效率的概念来解释为什么用电炉取暖比用电驱动热泵取暖浪费等等。另一方面，结合具体教学内容适时地向学生介绍学科的最新研究成果及其应用。例如，在讲解动力循环时，可以选择介绍目前内燃机利用兰金循环回收废热能量，提高整机效率的方法。实践证明，把教学内容与工程实际问题密切联系的教学方法，可以加强课堂教学的前瞻性和趣味性，能有效调动学生的求知欲，使其由“被动接受学习”转变为“主动研究学习”，对提高教学效果大有帮助。

4 强化考试对教学的推动作用

考试作为检验学生对课程内容掌握程度的标尺，关系到教学质量和效果。为了使考试成绩能科学、客观、公平地反映学生对工程热力学知识的掌握和应用能力，同时调动学生学习的主动性和积极性，可采用学生普遍认可的综合评定成绩的方式，即平时成绩占10%、考勤占10%、实验占10%、期末考试占70%。

为了有效避免学生死记硬背概念、定律和公式，教师应综合运用选择题、判断改错题、计算题和综合分析题编制试卷，灵活考察热力学的基本原理及应用。这是因为实际问题往往非常复杂，需要学生灵活应用多方面的理论知识才能做出正确解答。对于那些基础知识不扎实的学生，只是简单记住了书本上概念、定律和公式，面对各种似是而非的叙述也会举棋不定，做出错误判断也不足为奇。

5 结束语

工程热力学是一门充满生机的经典学科，大量的经典内容仍是现代学子为培养创新能力必须掌握的重要基础。由于课程具有概念多且抽象、知识点多且相互交叉、公式多且应用条件复杂的特点，教师要把这门课讲得精彩很不容易。因此，如何有效的提高“工程热力学”的教学质量、解决学生难学、教师难讲的问题，是值得长期研究的课题。

针对我校热能与动力工程专业课程体系的教学改革，并结合自己的教学实践，通过以上的尝试，有重点、有目的的讲解，取得了一定的效果，希望能对提高本课程的教学质量有所贡献。

参考文献

[1] 沈维道,童钧耕.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 曾丹苓,敖越等.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3] 何雅玲.工程热力学精要分析及典型题精解[M].西安:西安交通大学出版社,2000.

[4] 何宏舟,邹峥等.提高“工程热力学”课程教学质量的方法研究[J].集美大学学报,2002(3):3.

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关键词：系统节能原理；课程改革；教学实践；石化特色

作者简介：马利敏（1978-），女，辽宁西丰人，中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，讲师；姬忠礼（1963-），男，山东汶上人，中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，教授。（北京 102249）

基金项目：本文系“2010年中国石油大学（北京）校级重点教学改革项目”及“2012年中国石油大学（北京）青年教师专项培养基金”（项目编号：KYJJ20120415）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0106-02

一、系统节能原理课程改革的背景

在强调节能、注重环保的今天，使从事与能源开发、利用与转化紧密相关工作的学生掌握系统节能原理的精髓并能够学以致用有着非常重要的社会意义。系统节能原理是中国石油大学（以下简称“我校”）能源与动力工程专业一门重要专业课，32学时。其基础理论部分，以工程热力学基本定律为基础。工程热力学重点讲授热力学第一定律和热力学第二定律的熵分析法，引入分析法。在本课程中，上述内容仍是重点，需重复介绍。基础理论是晦涩与枯燥的，如只是重复介绍，不易激发学生学习兴趣，难以获得满意的教学效果。因此，研究如何组织教学工作，使本课程与工程热力学做好衔接，激发学生学习兴趣，帮助其加深对基础理论的理解，提高解决实际问题的能力，是十分必要的。同时，本课程还缺乏适合的教材，需要编写课程讲义。目前，缺乏能够同时将经典及新兴能量分析法进行全面介绍的教材，而在能量分析法的应用部分，也需要结合我校行业特点、毕业生就业去向，针对石油石化领域工程应用背景设置教学案例。我校于2010年批准了该课程的教学改革计划，经过近几年的努力，该教改计划已经初步完成。

二、课程教学内容体系建设

教学内容改革是教学改革最核心、最基本的问题。教学内容主要由热力学第一定律、热力学第二定律熵分析法和分析、新的能量系统分析评价方法介绍组成。其中，根据教学目的与任务有效组织教学内容，要与基础课程工程热力学第一定律、第二定律知识点的学习有机结合，既避免教学内容的简单重复，又要使学生通过本课程的学习对第一定律、第二定律有更为深刻的认知，并使学生能够利用两个热力学基本定律熟练进行能量系统分析与评价、以及高效学习和应用新的分析、评价与优化方法。

1.热力学第一定律

热力学第一定律是工程热力学教学内容的重点，主要讲授闭口系统与稳流开口系的热力学第一定律能量方程式的表达式及应用。在本课程中，进一步强调热力学第一定律的一般表达式即：“进入系统的能量-离开系统的能量=系统总储存能的变化”的正确灵活应用，重点介绍如何分析、列出非稳态充、放气热力过程的能量方程式，帮助学生进一步增强利用第一定律进行能量分析的能力。同时，通过对节流、自由膨胀、混合、换热、可逆定温放热压缩等热力过程分析来帮助同学们对第一定律的局限性有更为深入的理解。

2.热力学第二定律熵分析法

热力学第二定律是工程热力学教学内容的重点与难点，主要讲授热力学第二定律的数学表达式，具体包括：卡诺循环+卡诺定理、克劳修斯积分不等式、闭口系及开口系统熵方程、孤立系统熵增原理。在本课程中，考虑到判断一个热力循环是否可行、可逆的数学判据容易理解而且是热力过程的特例，故重点讲述闭口系及开口系熵方程、孤立系统熵增原理。

在该部分从以下四个方面进行介绍：对于状态参数熵的辨析：辨析熵是状态参数与过程无关，强调判断一个热力过程能否进行、可逆的参量不是过程熵变而是过程熵产，引出后面由熵方程及孤立系统熵增原理计算过程熵产的知识点；重点讲授熵方程的一般表达式，即：“进入系统的熵-离开系统的熵+过程熵产=系统熵变化”，通过典型例题帮助同学能够利用熵方程列出闭口及开口系熵方程，并求取过程熵产；重点解析孤立系统熵增原理的实质及解题特点，并通过典型例题帮助学生认识到孤立系统熵增原理与熵方程的一致性：孤立系统熵增即熵方程中的熵产；作功能力损失方面除了介绍计算公式、通过计算热力过程熵产及作功能力损失，还着重结合对节流、自由膨胀、混合、换热、可逆定温放热压缩等具体热力过程分析让学生体会第一定律与第二定律之间的联系及第二定律的独有贡献。

3.热力学第二定律分析法

由于学时有限并且概念抽象难以理解，分析法在工程热力学中属于选讲内容，即便讲授，也多是简要介绍。本课程中，分析法是授课重点，从以下四个方面进行讲授：第一，概念及计算公式，包括机械、热量（冷量）、内能、焓和化学。第二，重点讲授方程的一般表达式“进入系统的-离开系统的-过程损=系统变化”，通过典型例题帮助同学能够利用方程列出闭口及开口系方程，并求取过程损。同时，在分析典型例题时，引导学生同时用熵分析法来计算过程的作功能力损失，让学生自觉地认识到分析法中所得到的损失即熵分析法中计算的作功能力损失、体会两种分析法的一致性及分析法的优势。第三，效率、损系数的概念及公式，以及在典型热力设备、过程及热力循环中的计算。第四，针对本学科领域典型的火力发电装置、燃气轮机发电装置和低温制冷装置、LNG液化装置、天然气净化装置、油田联合站等，设置工程背景很强的案例，教师与同学们一起分析循环装置及各组成设备的效率、损失及损系数等，让同学们认识到分析法在进行系统能量分析时的重要性及提高利用该方法解决实际工程问题的能力。

4.新发展起来的能量系统分析与优化方法

介绍能级分析法、经济学、夹点技术、全生命周期分析法、能值理论等新发展起来的能量系统分析与优化方法的基本理论及应用，鼓励学生查阅相关文献获取更多知识。这部分内容与留给学生的学习报告紧密相关，将在下文介绍。

目前还没有适合于本专业本科教学的系统节能方面的教材，本课程教学内容主要参考自沈维道等[1]主编《工程热力学》、朱明善等[2]编著《工程热力学》、傅秦生[3]编著《能量系统的热力学分析方法》和冯霄[4]编著《化工节能原理与技术》、何雅玲[5]主编《工程热力学精要分析典型题解》等教材及专著，结合教学团队多年来收集整理的工程案例编写成讲义供教师及学生使用。

三、教学方式改革

教学中的主体是学生，调动学生学习主动性，提高其学习兴趣和学习效果是教学方式改革的目的。学生们对于国际上最新的、与未来工作紧密相关及实用性强的知识以及确实能提高自身素质与能力的教学环节更感兴趣。

1.采用多媒体与板书有机结合的教学模式

充分利用多媒体教学信息量大，图像、视频生动形象的特点，同时结合传统板书讲解复杂推导更容易被学生掌握的优点以提升教学效果。这种授课方式既可以增大授课信息量、有效吸引学生注意力，同时又能使学生通过与老师一起板书推导对所学重点、难点有更为深刻的认知。

2.提高课堂教学吸引力

通过针对每一个重要概念及知识点设计的系列典型例题、思考题吸引学生注意力，激发学生学习兴趣，引导其积极参与到教学中来。而且教学团队经过多年的教学和科研积累，收集并提炼出与石化工程紧密关联的工程案例，通过案例的讨论和分析，增强学生学习理论知识的兴趣，提升课堂教学的互动效果，增强学生运用理论知识分析并解决工程实际问题的能力。

3.布置作业形式灵活多样

对于重要的基本概念，以读书笔记的作业形式激发学生学习兴趣。本课程涉及众多抽象概念和公式，追溯热量、温度、熵、热力学第二定律、等重要基本概念的由来、发展历程，可使学生在搜集资料的过程中对这些概念有一个直接的感性认知，同时也有助于学生认识到这些知识在本学科发展中的重要作用。

要求学生组成2～3人的学习小组，除常规课下作业外，课上作业以小组为单位完成。课上作业为教师针对每次课的重点和难点内容设计的多为填空、选择和问答形式的练习题，课前打印好分发给每个学习小组。在讲课过程中，留出适合时间让学生及时完成。教学实践表明课上作业非常利于学生把握住和消化吸收重难点知识，且能提高学生学习的注意力，达到良好的教学效果。

四、课程考核方式的教学改革

本课程考试采用闭卷+学习报告的形式。在闭卷考试中，只有一种类型题，即计算题。本课程一个重要教学目的就是使学生能够熟练、正确应用第一、第二定律尤其是分析法分析实际装置的用能情况，所以考查学生的学习效果应用型计算题是较为合适的。

学习报告要求每个学习小组（2～3人组成）围绕与本学科紧密相关的实际装置进行国内外能量分析与优化方面的调研，提交1份不少于4000字、有5篇以上参考文献的学习报告，并根据报告内容制作ppt，每小组选派1名学生进行报告，汇报10分钟，讨论5分钟。报告题目凭学生兴趣自选。学习报告这种考核形式不仅促使学生自主学习，开阔视野，加深认知，而且可以锻炼和提高学生多方面的能力。学生们自选的题目有：超临界及超超临界蒸汽动力装置；燃气轮机装置；燃气蒸汽联合循环装置；冷热电三联供装置；地源热泵装置；低温磁制冷装置；煤制油装置；燃料电池；低温地热发电装置；天然气压气站燃气轮机余热利用；天然气净化装置；油田联合站；LNG接收站冷能利用等等。

近4年的教学实践也表明学生们非常接受和欢迎这种考核形式，并且每一年都会有让教师感到惊喜的学习报告，这也说明要想学生切实提高学习能力、扎实掌握专业知识确实也需要教师有意识地去创造机会及科学引导。

五、教学效果

经过近4年的教学实践，团队通过对历年学生评教、学生考试成绩分析以及学生在本科毕业设计及成为本校研究生后所选与系统节能原理相关方向课题的表现等进行了调研，证明该课程改革是卓有成效的。学生对工程热力学及系统节能知识的接受能力增强，学习兴趣明显提高。灵活适宜的授课方式、作业形式以及考试方式受到学生的普遍欢迎。总之，通过课程建设与教学实践，使学生在学习过程中发挥了主体作用，激发了学生学习兴趣，提高了学生的综合能力，教学效果良好，达到了既定教学目标。

参考文献：

[1] 沈维道，童钧耕. 工程热力学[M]. 第四版.北京：高等教育出版社，2007.

[2] 朱明善，刘颖，林兆庄，等.工程热力学[M]. 第二版.北京：清华大学出版社，2011.

[3] 傅秦生. 能量系统的热力学分析方法[M]. 西安：西安交通大学出版社，2005.

篇5

从热力学的观点就有序无序而论,可以把物质体系分为两类:一类不需要和外界环境进行物质和能量的交换,即在孤立的条件下和在平衡的条件下得以维持其结构。另一类体系只有通过和外界环境进行物质和能量的交换,在非平衡条件下才得以维持并呈现出宏观范围的时空有序。经典热力学只能对第一类体系做出解释和预言,因此必须从封闭体系推广到敞开体系。热力学的这种推广,形成了一门新的学科――不可逆过程热力学。对非平衡态和不可逆过程作定量的描述,就是不可逆过程热力学(或非平衡态热力学)的内容和任务。不可逆过程热力学虽然在理论系统上还不够完善和成熟,但有广阔的前景,已经在一些领域中得到了应用,如扩散、热传导、热电效应、化学反应和电极过程等,特别是生物体系的应用更为广阔。

本书是一本优秀的、能够代表日新月异的不可逆过程热力学发展水平的专著,收集了本领域各版本相关时段的上百篇的有代表性的学科成果。与其书名中的“广延”一词对应,本书在内容上更加强调对“非平衡态”的开拓性的描述,即相比与经典热力学更加丰富的自变量,例如热通量,熵通量等。从1988年第一版问世以来,广受好评,已成为学科公认的经典教材之一。本书为第四版,新增了从上一版(2001年)至今的新材料、新应用及新的理论发展的相关内容,并对以前的一些内容,如公式的物理意义、边界条件的表述等做了重排使之更为规范易懂。

本书的内容共分三大部分。第一部分一般性理论,包括第1-3章:1.经典的、理性的、汉密尔顿体系的非平衡态热力学;2.广延不可逆热力学:演化方程;3.广延不可逆热力学:态的非平衡方程。第二部分微观基础理论,包括第4-8章:4.气体动力学理论;5.波动理论;6.信息理论;7.线性响应理论;8.计算机模拟。第三部分精选应用,包括第9-18章:9.刚性导体中的双曲型热传导;10.微,纳系统中的热传导;11.流体中的波:声波、超声波和激波;12.广义流体力学;13.非典型扩散、热扩散和悬浮液;14.电气系统和微型器件模型的建立;15.从热弹性固体到流变材料;16.剪切流动下的聚合物溶液热力学;17.具有相对论性质的表述;18.粘性宇宙模型和宇宙论的观点。

作者David Jou是公立巴塞罗那自治大学物理系教授,也是加泰罗尼亚研究所科学与技术部门的成员之一。

本书内容丰富,适合物理、化学、工程学、生物学及材料学等学科师生及研究人员参考。

篇6

Abstract： Teaching plans for all students should be made according to their differences in learning ability and learning foundation， especially in learning objective in the process of stratified teaching. Stereoscopic teaching patterns can largely stimulate students' learning interests and train their abilities in independent thinking， analyzing problems and solving problems. Based on the teaching practice of the author， this paper proposes the stratified stereoscopic teaching method for engineering thermodynamics. This method can reveal the internal relationship among the scattered knowledge points， weave stratified knowledge network and link theory with practice， which can stimulate students' learning interest. All the students can be divided into three classes： basic type， extended type and high type， who can be taught in accordance of their aptitude. To mobilize and inspire different types of students' interest will make the classroom atmosphere active and improve the overall learning effect. And good effects that all the students got greater than 70 and 89.5% of all the students greater than 80 have been obtained in the teaching practice of this method.

关键词： 分层次；立体化；工程热力学

Key words： stratified；stereoscopic；engineering thermodynamics

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）04-0154-03

0 引言

《工程热力学》是众多专业重要的基础理论课，尤其对热能动力工程、能源工程、建筑环境、车辆工程及机械制造等类专业的学生而言，掌握这门课程的基本理论，对今后从事科学研究、工程应用及管理工作都非常重要[1-2]。不得不承认，每个班上都有一批学生对这门课都非常感兴趣，在这门课上也非常用功，学习效果也不错，但还有一少部分学生对该课程不是太感兴趣，课堂上无精打采，甚至会上课玩手机，心不在焉，学习效果当然会很差。如何改变这种现状是实现《工程热力学》教学目标的关键环节。美国心理学家布鲁姆在掌握学习理论中指出，“许多学生在学习中未能取得优异成绩，主要问题不是学生智慧、能力欠缺，而是由于未得到适当的教学条件和合理的帮助造成的”。的确，在网络游戏盛行的今天，确实有一部分大学生因为沉迷网络游戏无法自拔而最终不得不辍学。“如果提供适当的学习条件，大多数学生在学习能力、学习速度、进一步学习动机等多方面就会变得十分相似”。“分层次”教学就是要最大限度地为不同层次的学生提供这种“学习条件”和“必要的全新的学习机会”。分层次教学近年来被越来越多的学校采用，它面向全体学生，承认学生差异，根据学生学习基础的不同和学习能力的差异，更重要的是学习目标的不同，制定不同的教学计划，实施不同层次的教学。而立体式教学模式在很大程度上能够激发学生的学习兴趣，培养其独立思考问题、分析问题与解决问题的能力。因此，本文根据自己的教学实践提出了针对《工程热力学》的分层次立体式教学方法，该教学方法通过立体地编织知识网络，阐释零星知识点之间的内在联系，并将课本理论联系到实际中去来激发学生的学习兴趣。同时将听课对象人为的划分为三类，即：基础型、扩展型和拔高型，分别针对三类学生因材施教，并充分利用三类学生各自的爱好和兴趣来活跃课堂气氛，激发各类学生的学习兴趣，提高学生学习的主观能动性，以全面提高整体学习效果。

1 分层次教学

“分层次”教学思想，源于孔子提出的“因材施教”。分层次教学是近年来被越来越多的学校采用的一种教学模式，它是面向全体学生，承认学生差异，根据学生学习基础的不同和学习能力的差异，更重要的是学习目标的不同，制定不同的教学计划，实施不同层次的教学，进行不同层次的评价。许泽明等[3]对计算机基础的分层次教学进行了研究，针对班内差异着重对教学目标、课堂教学和作业辅导三方面的分层次教学进行了论述。杨晶[4]对分层次教学模式在“高等数学”教学中的应用进行了分析，提出将学生分成不同的层次进行教学，把教学内容按照不同的层次进行教学以及把教学知识模块按照不同的层次进行教学的分层次教学策略。分层次教学[5]是以班级为单位，以课堂为主阵地，以大纲、教材和学生学习能力差异的情况制定的分层教学目标为中心，以班级教学、分组教学和个别辅导的有机结合为基本形式，对每个学生负责的教学模式。张培红等[6]对流体力学课程分层次教学模式研究，探讨了流体力学分层次教学模式改革中学生主体层次、教学大纲的层次化、课堂训练和作业布置的层次化、实验课教学的层次化以及考核方法和手段的改革，并分析了保障层次化教学改革的其他关键措施。而贾银江等[7]针对计算机等专业提出了数据结构实验的分层次教学。总之，分层次教学在公共基础课教学和专业基础课教学中具有重要的理论和实践意义。

为什么要进行分层次教学？现代教育学与心理学的研究成果表明，教学是教师与学生以课堂为主渠道的交往过程，是教师的教与学生的学的统一活动。教学是教与学的统一，教学既是科学，又是艺术。具体地说有两点：

第一，教师的教应该适应学生的学。教师要以教的差异性主动适应学生学的差异性；学生之间的差别可以表现为层次上的差异，教也应该分层次。

第二，学生之间的差异一方面对教学带来困难，另一方面也是一种可供开发利用的资源。学生的主体性不仅表现为他是“学”的主体，而且在某种程度上他还可以成为“教”的主体。

分层教学的策略就是面向全体学生和学生的每个方面，承认差异，适应差异，利用差异，因材施教，促进学生的全面发展。因此，在《工程热力学》教学中进行全方位、多层面的分层次教学，是提高教与学的效果、搭建学生各自学习的最佳阶梯，使每个学生都能找到适合自己的培养方式，同时调动学生学习可能性中的易变因素，使教学要求与各级学生的可能性相互适应，它能使不同层次的学生在学习兴趣、学习成绩及思维能力等方面都有不同程度提高，使不同层次的学生在自己的“最近发展区”内获得发展。

2 立体式教学

立体式教学模式[8]在很大程度上能够激发学生的学习兴趣，培养其独立思考问题、分析问题与解决问题的能力。在《工程热力学》课程中采用立体式教学模式，立体化夯实课程基础、立体化搭建知识框架、立体化设计教学环节的教学实践与教学效果校验，使教与学皆受益匪浅。对学生的情况和所讲授课程的内容设计出立体的网络结构，交叉运用多种教学手段和辅助设备，使学生有目的、自觉地完成问题的发现和解决，并通过教学反馈及时完善等措施，可以立体化地夯实教学基础，立体化地搭建知识框架，立体化地设计教学环节。顾键萍[9]对高校计算机基础分层式立体化教学模式进行了有益探讨。王春晓[10]等以本科生教学为视角进行了立体式课堂教学的研究，提出立体式课堂教学的核心之处在于突破对本科生进行单纯的专业知识灌输，转而构造课堂教学内容的立体性，即以专业知识教育为核心，以思想政治教育为主线，以就业创业教育为精髓，以专业相关知识为辅助。《工程热力学》这门专业基础课也可以充分利用立体化教学方法，立体化夯实基础，立体化搭建专业知识框架，这样必然会促进学生学习。

3 分层次立体化教学的实施

笔者在《工程热力学》的教学中根据学生自己学习目标的不同，将学生分为了三类：基础型、扩展型和拔高型。基础型主要包括相关基础较差，平常还经常挂课，老师必须经常督促才会学习的少数学生。基础型学生一般都有累记的挂课学分，很多可能达到两位，甚至面临留级的尴尬局面。因此，利用适当的教学方法，使基础型学生达到《工程热力学》的教学目标，同时能使其对今后的大学学习产生自信和兴趣，是本文教学方法的重要目标。拔高型主要包括相关基础很好，立志保研，出国继续深造或将进入大型企业或研究所工作，学习成绩目前保持在专业较前的学生。这部分学生，学习很用功，并在课余时间他们甚至喜欢到实验室去做点力所能及的科研工作。如何引导学部分学生，掌握一定的书本之外又与《工程热力学》密切相关的知识是分层次立体化教学的重要目标。扩展型学生介于基础型和拔高型之间，也可以与其他两种类型进行转化，只要适当引导，他们一般都能达到较好的学习目标。

进行分层次教学的一个重要环节就是如何对三类学生进行划分，主要有两种方法。①向辅导员和班长及学委调查，将经常挂课而又学习懒散的划为基础型，将成绩排名较好的划为拔高型，其他的为扩展型。②通过上课提问进行划分，根据提问调查结果最终确认划分情况。作者本人在《工程热力学》的教学中，每次课经常利用15分钟左右时间，边回顾知识边提问10个小问题，这样很快就能找到基础型学生，这些学生也是教学关注的重点。基础型学生是最需要帮助的，让他们在这门课上取得较好成绩，产生学习兴趣，对其将来发展具有至关重要的引导作用。基础型学生主要督促其掌握基本原理及其内在联系，对于拔高型学生可以引导他们在科研中进一步认识深化所学基础知识，对于扩展型学生，可以引导他们适当地扩展书本知识。

《工程热力学》是热工等专业的基础课，是学习传热学及电厂相关专业课的基础，《工程热力学》与热工相关科目可以构成一张立体化的网络，同时《工程热力学》自身知识脉络也是一张立体化网络。基础型学生主要掌握《工程热力学》内部知识的主要脉络即可，这样既能适应他们的接收能力，又能培养其一定解决问题的能力，扩展型学生需掌握《工程热力学》绝大分知识网络，而拔高型学生，不但要掌握基础知识网络，还要了解整个专业知识网络，以加深其对《工程热力学》基础地位的认识。当然以上划分是基本目标，学生可以在掌握以上知识基础上，可以根据自己的兴趣进一步扩大知识面。

图1是一张基础知识立体网络图，本文就以此为例对分层次立体化教学进行分析。

热力系两大重点：分类和状态。状态包括平衡、准静、可逆及状态参数等重要知识点。同时要讲清楚，平衡条件，为什么引入准静，可逆，准静条件下，膨胀功表达式，可逆条件下热量表达式，状态参数的特征，这些是基础型学生必须掌握的。进一步结合状态参数的特征，引出疑问，δq=Tds，为什么只能适用于可逆过程？此问题将状态参数特征与热力学第二定律中的克劳修斯不等联系起来。是拔高型学生必须掌握的。热力学分类中，四个系统的特征及为什么引入这些系系统，及其内在联系是什么？闭口系与开口系为热一律提供了研究对象，分别对应两类方程（稳态），这两类方程又是等价的（难点），等价性能推导出技术功表达式。开口系方程用于描述喷管内流动现象，可以轻松地把喷管的基础知识引出。孤立系为热二律提供了研究对象，对应着熵增原理，熵增原理又可以用一个特殊的系统进行证明（难点），这又是热力学第一定律的内容，仅拔高学生掌握。简单可压缩系统，与状态公理联系起来，可以解释简单可压缩系统为什么有两个独立参数。综合开口系、闭口系，可逆过程，可以得到热力学一般关系式，结合理想气体的特征，可以得到理想气体焓和熵的微分表达式等，这又可以为p-v图或T-s图作图提供理论指导等，又可用于循环中热效率分析。通过以上一个小小立体图，就可以关联《工程热力学》非混合气体的绝大分部知识点，可以极大提高学生的学习兴趣，同时可以根据不同学生的学习层次提出不同的学习要求。

在《工程热力学》的立体化分层次教学过程中，作者还将全班57个学生划分为五组，每组中不同层次学生互相搭配，通过组内讨论形式，每组确定一个与工程热力学相关的研究或调研性课题，经过一个月时间充分准备后五个组分别进行答辩互评。被确定的课题包括：家用汽车涡轮增压的原理及实现方法，太阳能利用中热力学问题，相变储能问题，导热微分方程的推导，喷管内流动方程的推导等。同学们选题及ppt制作都非常认真，通过互相讲述和评论，同学们开阔了视野，增加了学习兴趣，取得了良好效果。

经过一学期的分层次立体化教学实践，两个实践班的成绩（见表1）基本让人满意。

两个班学生总共57人，80分以上达到51人，优良达到89.5%，并且没有70分以下的学生。这也是作者《工程热力学》教学成绩最好的一次，这次教学实践成绩与往年明显的不同是没有学生挂课，并没有成绩低于70分的学生，这说明所有学生的学习积极性都已经调动起来，所有学生都在学习。这也真正达到了分层次立体化教学的教学目标。

4 结论

目前网络游戏盛行，大学生沉迷游戏不得不辍学的现象时有发生，造成人才浪费和不良社会影响，即使正常学习的学生也有自己不同的学习目标和追求。面向全体学生，承认学生差异，根据学生学习基础的不同和学习能力的差异，更重要的是学习目标的不同，制定不同的教学计划，实施不同层次的教学，通过有效的手段最大程度上激发学生的学习兴趣，培养其独立思考问题、分析问题与解决问题的能力，对于各类学生都具有重要意义。

本文根据自己的教学实践提出了针对《工程热力学》的分层次立体式教学方法，该教学方法通过立体地编织知识网络，阐释零星知识点之间的内在联系，并将课本理论联系到实际中去来激发学生的学习兴趣。同时将听课对象人为的划分为三类，即：基础型、扩展型和拔高型，分别针对三类学生因材施教，并充分利用三类学生各自的爱好和兴趣来活跃课堂气氛，激发各类学生的学习兴趣，提高学生学习的主观能动性，以全面提高整体学习效果。作者采用分层次立体教学方法针对两个班的《工程热力学》进行了教学实践取得了良好的教学效果，80分以上学生占89.5%，并且没有低于70分的学生。这也是作者《工程热力学》教学成绩最好的一次，这次教学实践成绩与往年明显的不同是没有学生挂课，并没有成绩低于70分的学生，这说明所有学生的学习积极性都已经调动起来，所有学生都在学习。这也真正达到了分层次立体化教学的教学目标。这一门课的学习有可能让那些沉迷游戏将迷失自己的学习找回大学学习的自信，让他们重新找到学习的乐趣，将来成为国家栋梁之才。

参考文献：

[1]秦萍，蔡德源.“工程热力学”课程改革实践[J].西南交通大学学报（社会科学版），2003，03：116-118.

[2]陈国杰.《工程热力学》教学改革探讨[J].教育教学论坛，2014，31：73-74.

[3]许泽明，张耀文，任馨，王杨.大学计算机基础分层次教学研究[J].计算机教育，2008，02：59-62.

[4]杨晶.分层次教学模式在“高等数学”教学中的应用[J].兰州教育学院学报，2014，12：105-106，152.

[5]郝玉华.工科大学物理分层次教学探索[J].中国科技信息，2006，22：256-257，259.

[6]张培红，王晓华.流体力学课程分层次教学模式研究[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2007，02：238-240.

[7]贾银江，贺莉莉，郑萍.数据结构实验的分层次教学[J].计算机教育，2014，04：60-62，72.

[8]文斌，刘春妍，康兆敏.立体式教学模式的研究与实践――以《实变函数》课程为例[J].绥化学院学报，2013，03：133-135，141.

篇7

笔者多年来一直从事化学工程与工艺专业课的教学工作，在教学过程中一方面发现学生不能很好地将前期学过的内容运用于后续课程中；但在另一方面，由于各门课程是相互紧密联系的，有时又会出现课程内容的重复。如相平衡热力学方面的知识，在化工热力学中已有涉及，在分离工程中就不必再大篇幅地进行介绍。正是由于各门课程之间有千丝万缕的联系，各门课程的教学内容要进行合理安排，如果在教学安排上不注重教学内容的安排，只是简单重复，势必引起学生厌倦或厌学。为合理组织教学内容，理顺关系，优化课程设置，避免教学内容的简单重复，同时又不能遗漏某些章节，在制定教学大纲时，将核心课程群的课程作为一个整体来优化课程设置，改革教学内容。即在制定教学大纲时，核心课程群教学内容的安排，尤其是对于交叉性内容，不同的具体课程，其目标应各有侧重，并据此安排教学内容和课时。在化工热力学的教学过程中，适当删减与物理化学重复的内容。在相平衡常数计算过程中，该计算过程涉及真实气体的状态方程，若在化工热力学中已经作了较深入的讨论，在分离工程中，采用拿来主义即可。在单级相平衡过程所涉及的泡、露点及闪蒸过程的计算，分离工程和化工热力学这两门课程应该互为补充。除此之外，加大课程群的整合力度，将相关的内容整合在某一门课程里，如化工分离工程中的分离顺序和分离过程选择等内容移到化工工艺学课程里结合具体工艺流程进行分析。在各门课程互通有无的基础上，对于交叉性内容，核心课程群的后续课程就比较容易把握重心和尺度了，只需适度地引导学生加以巩固和复习，重在运用和扩展。对于学生来说，适当地固和复习交叉性内容，对于学生有很积极的作用，一是能有效地将相关课程结合起来，二是使他们意识到已经握了相关的基础知识，比较容易克服畏难和厌学情绪，从而能较快地接受新知识。这样不仅避免了简单的重复，节省了学时，同时还激发了学生的学习兴趣，提高了学习效果。

2、采用计算机辅助教学

随着计算机的日益普及，计算机正成为人类除书本外获取知识和信息的另一主要途径。计算机在解决工程问题中的应用得到广泛重视，计算机已逐渐成为一种重要的辅助教学工具[3]。为了适应化工科技发展的要求，将化学、化工知识与计算机技术紧密地结合起来十分必要。尤其是在化工热力学和分离工程中，化工热力学以热力学第一和第二定律为基础，对化工分离过程和化学反应器所需的相平衡、化学反应平衡数据、参数、平衡时的状态进行热力学分析和计算。所涉及的计算问题较为复杂，计算工作量大，且待解变量之间的关系往往是非线性或不能用函数形式表达[4]。分离工程的主要内容是分离过程开发和设计中遇到的工程问题，主要阐述精馏、吸收、萃取等单元操作的分离流程和设计计算，分离对象通常为二元以上的物系，计算量大而复杂[5]。一方面手工计算很难完成实际的计算过程；另一方面，繁琐而枯燥的计算容易出错，往往会扼杀学生的学习兴趣。在这两门课程中采用计算机编程可以快速准确地解决曲线拟合、数值积分和方程求解等，可以节省计算时间，提高工艺设计计算的准确度，从而大大提高学生的计算机应用水平和工程计算能力。在化工专业实验中增设计算机数据采集实验、计算机过程控制实验和计算机仿真实验的教学内容。运用新技术，引入化工流程实验和设计型实验，将仿真操作与小型化工实验装置结合，使学生不进工厂就能了解化工生产的装置和操作过程，这种将传统的在实验室内进行的实验和计算机仿真实验系统协调地结合，不但扩展了实验内容、节省了实验时间，巩固了所学知识，而且对提高学生创造性和动手能力都是十分有利的[6]。

3、紧跟学科发展前沿，及时更新和补充教学内容

随着创新时代的到来，人类社会的方方面面都在发生着深刻的变化，毫无疑问，化工行业也进入到了一个创新发展的时代。而要实现与适应这种创新，非常重要的一个方面就是学生在课堂上所学的知识不能与之脱节，因而在课堂教学中要关注当前学科发展中所面临的一些热点和难点问题。针对化工科技的最新发展，在课堂教学中不断剔除陈旧的理论，充实新的理论和知识，增加一些能反映现代科学技术发展的前沿内容。例如，随着超临界流体萃取、膜分离等新型分离技术的发展，在化工分离工程中增加这方面的知识；随着新产品、新工艺、新技术和新设备的涌现，在化工工艺学教学过程中不断补充与课程相关的最新化工生产技术和科研成果。及时更新和补充专业课的教学内容要，不仅拉近了教学与学科前沿的距离，还促进了学生对新知识和新技术的认知，拓宽了学生知识面，培养能够适应化工企业的发展和社会需求的化工人才。

4、与科研相结合，以专业实验为载体，促进专业理论知识的学习

专业实验教学内容的改革是本课程群建设的重要内容。我校化学工程与工艺专业实验一直独立设课，内容上偏重有机合成，与核心课程群教学内容关联不够紧密，不能行之有效地检验和运用课程群的知识。为此，在实验内容的精选和安排上，力求注意实验的典型性、系统性以及课程群中各门课程的结合，充分考虑工程学与工艺学实验的平衡，在内容上力求具备典型性、先进性及综合性。专业实验改革的重点是完善综合型实验，力争使核心课程群的内容在专业实验中都得以反映。结合化学工程与工艺专业任课教师的科研方向、科研与教学成果，从教师的科研中选取一部分较成熟的内容对现已开设的专业实验进行改进和完善。使学生对本学科的发展前沿有所了解，有效培养学生学习新知识的兴趣，培养创造力和探索精神。例如苯甲醚的溴化反应，同时有对位和邻位产物生成，由于这两个化合物结构相似、沸点相近，采用普通分离手段如精馏较难实现分离，因此可采用化工分离工程中所涉及的特殊精馏的方法进行分离。除了对产物进行分析外，还可以让学生利用化学反应工程和化工热力学所学的知识对这个反应过程进行热力学和动力学方面的分析，为分离过程和反应过程提供相平衡、反应平衡数据，为优化合成工艺提供理论基础。通过设计这样一个专业实验，将化工热力学、化工分离工程、化学反应工程、化工工艺学等专业课和专业实验有机地结合起来。真正做到理论学习与专业实验相辅相成，充分发挥专业实验在理论学习和实践学习中的重要作用。通过实验帮助学生对所学的专业知识进行系统地梳理，促进对专业理论知识的理解和掌握。

篇8

标新创异 突破热力学第二定律

我们更尊重“实践是检验真理的唯一标准”的准则。热力学第二定律的实质就是：热量只能自发地从高温向低温顺向流动，而从来不反流。如果在实践中发现了热量“反流”的事实，热力学第二定律的实质就被突破了，这是前所未有的突破。

上世纪70年代初，刘荣逵在工作中偶然间发现，当钢棒的一端烧红，放入水中冷却的时候，拿着钢棒的手不是感到温度降低，而是感到更加的灼热。经过多年的潜心研究和反复试验，证明热量发生了“反流”并证明，在这个“世界”上不是只有物质存在，而还有与物质对立的另一“半”；它没有温度，没有引力，没有真空，它是非物质的，刘荣逵称其为非物质“真冷”。刘荣逵的这一重大发现突破了物质在“世界”上的唯一存在。非物质“真冷”可使热量“反流”，是热的对立面，是热存在的前提，这一观点突破了热量“从来不反流”的热力学第二定律。

近来在百度、360、搜狐、GOOGEL各大搜索引擎上，陆续以“中国第一位诺贝尔奖获得者诞生？！荣耀究竟花落谁家，屠呦呦还是？”的题目在第一页的第一项做了报道，报道刘荣逵先生在实验中发现了热量“反流”的事实，上述文章的作者说：“只要这一现象被证实，就是物理学界的新突破、新发展！也就应该、必须被授予诺贝尔奖！”。 除此之外，这些搜索引擎上，还以“冲刺诺贝尔奖的科学家――记发现‘真冷’第一人刘荣逵高级工程师”的题目在第一页第一项做了报道。把中国的科学新发现长时间放到各大搜索引擎的第一页的第一项来报道， 这不是得不得什么奖的问题，而是人们对中国必须要有重大原创性科学发现的期盼。这种期盼就是在科学发现上的中国梦，每一个中国人都有责任和义务让这一梦想成真。

深谋远略 制胜王道

多年来，刘荣逵经过反复的科学实验，还有了以下的论证与发现：

一是发现热量“反流”，突破了热量“从来不反流”的热力学第二定律。二是在热量“反流”中发现非物质“真冷”，这突破了物质在“世界”上唯一存在。在满世界都是物质的情况下，提出物质之外还有非物质，这无疑是一种重大的思维革命。

三是发现非物质“真冷”也可以流动，突破了世界只有热能可以流动并可增减物质温度的片面性。

四是发现“热冷”感应“规律”，它是给热量“反流”以动力的规律，它与“电磁感应规律”十分相似，它相当于“冷热”里的“电磁感应规律”。这应是宇宙中非物质的第一个定律。

五是发现“真冷”对热量逆向的驱赶的“真冷力”，应是独立于万有引力、电磁力、强力和弱力之外第五种新知的自然作用力。

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物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的。它以丰富的化学现象和体系为对象，大量采纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础。物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度。

物理化学不仅是化学、化工专业学生的重要基础课，同时也是药学、食品科学、生物工程、建筑工程、材料工程等专业学生的理论基础课[1～4]。该文中，笔者将针对目前药学专业物理化学教学中存在的问题，提出了几点提高该课程教学效果的体会。

1 物理化学在药学专业的地位

药学是连接健康科学和化学科学的医疗保健行业，它承担着确保药品的安全和有效使用的职责。药学专业培养具备药学学科基本理论、基本知识和实验技能，能在药品生产、检验、流通、使用和研究与开发领域从事鉴定、药物设计、一般药物制剂及临床合理用药等方面工作的科学技术人才。

物理化学与药学密切相关。新药设计、药物合成路线的选择、工艺条件的确定、反应速率及机制的确定都需要化学热力学及化学动力学基础；药物剂型的设计及研制，药物的稳定性及其在体内的吸收、分布、代谢都与物理化学原理密切相关。近年来纳米材料在药学中受到广泛重视，微粒分散系统在实现定时、定量、定位给药中能够发挥独特的作用，表面化学、胶体化学是其重要基础。事实上，从药物的研发、生产、贮存到药物的使用和吸收直至发挥作用，都与物理化学有关。物理化学也与药学各专业课的学习密切相关，是前期化学课程的规律总结，也是后续药学课程的理论和实验基础。

2 物理化学课程的特点及在教学过程中普遍存在的问题

我校的物理化学课程是药学专业大二学生的专业基础了，根据大纲要求设置理论课72学时、实验课27学时，要求学生在一学期的时间内完成热力学、动力学、化学平衡、相平衡等十章学习内容，学生普遍反映物理化学课程是“难学”的专业基础课，究其原因，这与课程特点有关系。

（1）物理化学理论性强，内容抽象，概念多、公式多、计算多，学生在学习过程中往往感到内容繁杂，理解吃力。比如：热力学状态函数“熵S、吉布斯能G、亥姆霍兹能F”的导出及理解，学生普遍反映对于这类抽象的内容在课堂上似乎听懂了，但课后再看还是不理解。

（2）物理化学非常重视使用数学和物理方法，通过数学的严密推导得出系统各物理量间定量关系，进而获得过程变化的规律。学生往往被繁杂的公式推导过程所困扰，在讲授功W的计算时，系统变化过程不同（等温条件、等压条件、绝热条件），计算的公式也不同，对于高等数学基础薄弱的学生而言，往往纠结于公式推导中的积分、微分，而忘了推导公式的目的，导致盲目使用公式而得出错误的结论，久而久之，打击了学生学习的积极性。

（3）物理化学课程主要讲授基础知识，教材中涉及与药学专业应用的实例较少，所以学生一般很难将理论知识与药学实践联系在一起，缺乏了学习兴趣。

3 提高物理化学课程教学效果的几点体会

3.1 重视绪论课的讲授，激发学生学习兴趣

托尔斯泰说过“成功的教学所需要的不是强制，而是激发学生的兴趣。”只有当学生对问题有了强烈的兴趣，才可能对问题大胆的去探究。学生能否大胆思考，善于思考，决定着学生能否能对知识牢固掌握和灵活运用。绪论是每门学科教学的第一课，也是课程建设中的重要一环。上好绪论课对于物理化学课程而言显得尤为重要。该课程是一门专业基础必修课，通过绪论的讲授，应充分调动学生的学习兴趣，营造学生主动学习的学习氛围。

一般，绪论部分包含三方面的内容：物理化学的任务和内容、物理化学的发展及其与药学的关系、物理化学的学习方法。在讲授过程中，我们可以通过设疑、举例、讲解的方法凸显物理化学的重要性。通过课堂提问“金刚石可以变成石墨，石墨能不能变成金刚石呢？如果想让石墨变成金刚石，需要施加怎样的外界条件呢？”，告诉学生这个问题可以通过化学热力学的知识进行预测，从而引出化学热力学，告诉学生化学热力学可以解决药物合成工业中的能量衡算与能量的合理利用、设计新的反应路线的可能性和反应限度问题。通过提问“为什么有些药物要求病人一天吃一次，而有些要求一天吃三次”，告诉学生类似的问题可以运用化学动力学的知识解答，告诉学生药物生产工艺条件的优化和工艺流程的选择、药物制剂的稳定性和有效期预算、药物在体内的吸收、分布、代谢等过程都设计化学动力学知识，化学动力学是解决这些问题的理论基础。

3.2 根据专业课程的要求，调整教学内容，做到有所侧重，适当取舍

第一，根据专业特点选择教学内容。结构化学是物理化学的重要组成部分，对于综合性大学化学专业的学生，这是必修课，但对于药学专业，结构化学与后续课程及实际应用联系较少，所以药学专业重点讲授化学热力学、化学动力学、电化学、表面化学、胶体与大分子系统。同时，电化学知识已在无机化学课程学习中有所涉及，应避免重复讲解。

第二，要求学生弱化对公式推导过程的掌握，重点把握公式的物理意义和使用条件。强调公式推导过程是为了更好的理解公式的物理意义及使用条件，完全掌握固然好，但如果无法掌握也不用过于纠结，重点是要把握公式的物理意义和使用条件，掌握各个公式的使用条件。

第三，降低理论难度，重点教会学生物理化学的思维方法。物理化学的抽象化、理想化的思维方法是学生感到物理化学难学的原因之一，但这种思维方法是符合认知规律的，学生通过物理化学的学习，应了解和学会这种思维方法。比如：理想状态是比较简单、容易考察的状态，物理化学往往从理想状态入手，研究其内在规律，在此规律的基础上加以修正，使其适合非理想即实际条件的使用。比如：在讲解化学反应等温方程式时，方程式的推导以理想气体作为考察对象，压力以PB表示，此公式可以推广到实际高压气体，处理方法为：给PB乘以校正因子γB得到表征真实气体压力的物理量逸度fB，用fB来代替PB。

3.3 注重课程内容的系统性和整体性讲授，强调知识的连续性和相关性

物理化学的前后内容有非常紧密的联系，讲授过程中应强调知识的逻辑性和系统性，注重知识的归纳总结。教材中章节虽多，但主要内容只涉及两部分：化学热力学和化学动力学。除了化学动力学，其他章节均可理解为化学热力学相关内容：热力学第一规律和热力学第二规律是化学热力学的基本规律，其他章节均为这两个基本规律的应用，比如将基本规律应用于化学反应就衍生出化学平衡的知识，应用于多组分系统就衍生出多组分系统热力学和相平衡，应用于电化学反应就衍生出电化学知识等。

3.4 注重实验教学，培养学生运用理论知识分析问题、解决问题的能力

课程的理论教学和实验教学是相辅相成的，好的实验课将有助于更好的理解理论知识，通过实验操作学生也更能体会理论知识的作用。比如：通过“蔗糖水解”实验，利用旋光仪测定蔗糖在酸存在下的水解速度常数，可以让学生更好的理解一级反应（或准一级反应）。要让把实验课与理论课放在同等重要的地位，要求学生课前预习实验，课后对实验数据做认真处理，体会理论与实践的结合，培养学生实践能力和创新能力。

3.5 重视习题的重要性，通过学生课后练习，做到及时反馈对知识的理解程度

习题是学好物理化学的重要环节。虽然主张大学生的学习以自主安排为主，但对于物理化学课程的学习，我们提倡教师每节课都应根据所学知识挑选难度适中的习题作为课后练习布置给学生，通过习题强化对知识的巩固。同时，对于学生普遍感觉困惑的习题，应抽出时间讲解，及时帮助学生查漏补缺。

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关键词：专业基础课；演示性实验；综合性实验；开发实验室；仿真实验

一、实验教学在专业基础课中的地位及重要性

实验是科学探索的先导。大学生通过基本实验教学能掌握基本的实验技能，能深入理解专业基础课中的基本理论知识。实验教学是培养大学生专业领域创新意识和探索能力不可替代的手段。实验教学已被列为实现创新人才培养目标的重要教学环节。热能工程、建筑环境与设备工程等专业的专业基础课包括工程热力学、传热学和工程流体力学。它们普遍存在概念多、理论抽象、公式繁杂等问题，有必要通过实验环节加强教学方面的理解。本文从专业基础课的基础实验出发，在原有实验教学体系的基础上，对专业课程的实验室建设和教学改革提出一些构想。

二、能源动力类专业的实验教学体系基础

《工程热力学》、《工程流体力学》和《传热学》三门课程的实验是能源动力类专业最为重要的专业基础课程，一般包括：①换热器温差传热做功能力损失测定；②水的沸腾过程及其P-T汽化曲线测定；③喷管流动特性实验；④压缩机效率测定实验；⑤制冷循环性能系数ε测定；⑥冷却塔性能测试实验；⑦CO2超临界P-V-T实验测定；⑧空气的比热容的测定；⑨管道内雷诺实验；⑩能量方程（伯努利方程）实验等。

1.基础实验的作用。河北工业大学能源与环境工程学院热能工程专业为了充分发挥实验教学的功能，在实验课上引导和培养学生的实验技能及动手能力，理清实验课教学与专业基础理论课程的关系，要求学生以严谨求实的态度、以科学创新意识积极动手完成实验，让学生理解实验课中实验现象与教学理论的关系、实验现象得出的结论在理论教学中的作用以及现象与理论的过渡过程等，以期通过实验教学环节达到理解抽象理论和概念的目标。首先是基本测量仪器仪表以及测量系统的使用，包括温度、液位、流量、湿度、流速等基本热工参数的测量，目的是使学生了解和掌握基本物性参数中测量的基本原理与方法。指导教师在定压条件下帮助学生完成空气比热的测量实验、金属热导率等基本实验教学，让学生通过这些实验过程理解物质属性的测量方法，并在理论教学上逐步进行专业基础课的其他相关实验。

2.演示性实验在教学中的重要地位。在经费条件有限的情况下，演示性和验证性实验可以填充实验教学中的部分不足。演示性实验通过直观视觉反映抽象的概念或理论，对于学生理解抽象概念，印证基本理论有较大帮助，既可以达到巩固课堂上所学内容的目的，又可以使学生初步熟悉各种仪器设备及其操作规程。比如工程热力学课程是热能工程、建筑环境与设备等专业非常重要的专业基础课之一。它对后续专业课程的学习起着至关重要的作用。这是其本身知识体系所决定的。我们知道热力学理论是从热能与机械能相互转换的实践中发展起来的，主要内容围绕热与功转换。其中动力循环部分，有较多的抽象的概念，例如热力学第二定律，开尔文说：“不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机”。该定律用实验验证非常困难，而用仿真实验则比较容易做到。水的定压加热过程实验，包括水的一点（三相点）、二线（饱和水线、饱和蒸汽线）、三区（过冷水区、汽水两相共存区、过热蒸汽区）、五态（过冷水、饱和水、湿蒸汽、饱和蒸汽和过热蒸汽），加入动画仿真，学生就很容易掌握水蒸汽的热力性质。热力过程和热力循环中一些内容也可以加入动画仿真，在教学上引导学生自主分析，从而提高其对知识的理解和对知识的感受能力。工程流体力学可以进行自然循环静压传递扬水演示实验水流流动形态及绕流演示实验、流谱演示实验、水击现象演示实验、虹吸原理演示实验、空化机理演示实验、紊动机理演示实验等。

3.仿真实验室的建设和健全。仿真实验室可以利用动画软件进行研究演示，在节约财力的基础上，能部分达到学生理解实验的目的，特别是大型复杂实验。相关的例子如《工程热力学》锅炉中工质水的定压加热过程，由过冷水加热到饱和水、到饱和蒸汽、再到过热蒸汽的过程涉及复杂烦琐的计算，若通过计算机编程技术来计算此过程，不仅可提高计算效率，还可锻炼学生把编程技术用于工程计算的能力。《水和水蒸气热力性质图表》和《空气热力性质图表》等这些传统图表，通过编写程序的方法使用，可有效降低出错的可能性。现在很多设计和科研部门已采用一些工具软件。有一些工具软件使用的项目，可以借鉴其他高校正在进行的火电机组仿真实验室的建设和健全。模拟实验项目有200MW和300MW火电机组的全过程，包括锅炉启动前的准备：制粉系统首先投入运行，锅炉给水系统相继打开，引风系统相继作用，系统点火，空气预热器配风，相应参数维持到正常运行状态，汽轮机开始正常冲转、加负荷、并网等，给水三冲量控制投入，炉膛壁温的检测等环节的实施。让学生通过仿真实验加深对锅炉机组、汽轮机机组等主辅设备系统组成和运行原理的认识和理解；通过仿真实验来理解热力发电厂中锅炉给水控制、给煤控制和蒸汽控制系统的基本功能、组成和操作方法；通过模拟实际操作，对现代大型火力发电机组的运行方式进行比较深入的认识，同时对火电机组仿真技术有了一定的了解。学生通过对不同容量火电机组的全工况仿真运行实践，不仅可以提高动手能力，而且深入理解专业知识，也增加了专业自信。

4.综合性实验教学和开放实验室。逐步建立综合性实验教学和开放实验室是实验教学的重要环节。综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与之相关课程的实验。为了进一步拓展学生的实验领域和实验技能，我们以专业基础课的理论指导开拓综合性实验，在有限物力及财力的条件下，通过自行研制设计开发新的实验内容，在现有设备和热工系统的基础上改造原有设备和系统，开发研制具有新功能的系统。例如，在换热器实验台上，把原来的换热管改成热管等项目；在利用太阳能集热器加热水的系统中，改造其成为小型溴化锂制冷系统中蒸汽发生器中的热源。在条件允许的情况下，可组织学生设计和安排实验的基础平台，以激发学生在此方面学习的积极性和探索精神的热情。目前正在做不同管道（螺纹管、波纹管等）的换热器的传热性能的研发，就让学生感受到了自主学习和探索的乐趣。我们在开展创新层次实践平台的构建，培养学生独立思考和创新能力方面还需要很多设想，要不断地将其付诸实现，需要不断的探索和努力。

依据热能工程和建筑环境与设备专业基础课的特点和需求，提出专业基础课中实验教学在优化理论课程中的重要地位，并使专业基础实验教学项目和教学手段，在教学中得到一体化的建设和整合，可以通过分阶段、有重点、分项目地安排实验教学课程，将传统的把工程流体力学、工程热力学和传热学的实验教学分割开来的实验教学整合为四个阶段的实验教学环境，在不同阶段有计划系统地培养和训练学生，不断提高教学效果。高等学校的根本任务是培养人才，无论高素质的工程技术人才还是具有科学探索精神的科技人才都离不开高素质的师资队伍和科学先进的教学理念以及过硬的实验教学方法和手段。

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