引論：我們?yōu)槟砹?3篇工程熱力學(xué)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
2工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐的過程中存在的主要問題
當(dāng)前我們國家的高等院校和高職院校對工程熱力學(xué)課程教學(xué)的重要性認(rèn)識不足，沒有充分的認(rèn)識到工程熱力學(xué)教學(xué)質(zhì)量與工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、資源利用率提高等之間的關(guān)系。工程熱力學(xué)對學(xué)生綜合能力的提高有著不可或缺的作用，因此我們必須充分的探析在工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐過程中存在的主要問題，這樣才能夠詳細(xì)的了解其改革現(xiàn)狀，為提高課程改革質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)。
（1）國家教育部門與高等院校、高職院校等教育機構(gòu)對工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐工作的重視程度偏低，沒有充分的認(rèn)識到工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐對提高教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)教育體制改革進(jìn)程、提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量與速度之間的關(guān)系。工程熱力學(xué)是一門綜合性比較強的學(xué)科，并且也是建筑專業(yè)、環(huán)境保護(hù)與機械設(shè)計等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，關(guān)系到這些工程熱力學(xué)相關(guān)專業(yè)的發(fā)展前景。相關(guān)的教育部門與組織在資金投入、技術(shù)支持、人才引進(jìn)等方面相對短缺，嚴(yán)重的影響了工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐的進(jìn)程，沒有投入更多的基礎(chǔ)設(shè)備讓學(xué)生參與實踐。這樣下去就會嚴(yán)重的泯滅學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性，不利于提高工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革的質(zhì)量與效率。
（2）在工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革過程中重點不明確，相關(guān)方面的制度和政策不夠完善。雖然我們國家正在實行新一輪課程改革，在教育體制改革方面的力度比較大，但是仍然沒有徹底改變當(dāng)前應(yīng)試教育的局面，沒有完全的實現(xiàn)從應(yīng)試教育向素質(zhì)教育過渡的目標(biāo)。在課程教學(xué)改革的過程中教師沒有積極創(chuàng)新，對課程教學(xué)改革與實踐認(rèn)識不清，導(dǎo)致在理論教學(xué)與實踐教學(xué)時教學(xué)方式不當(dāng)，沒能完全激發(fā)學(xué)生的潛力，這為后來的工程熱力學(xué)改革埋下隱患。不僅如此，相關(guān)的教育部門與學(xué)校在課程設(shè)置方面沒有考慮市場的發(fā)展需要，在課時、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式以及考核方式等方面存在著嚴(yán)重的問題。
（3）工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革過程中的教學(xué)方法不符合實際的情況，不能夠很好的提高課程教學(xué)改革與實踐的質(zhì)量。許多教師仍然沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式，在教學(xué)內(nèi)容上沒有較大的突破與創(chuàng)新，被陳舊與古板的方式與內(nèi)容所束縛。在改革的過程中，其課程改革教學(xué)目標(biāo)不夠明確，與工程熱力學(xué)相關(guān)的課程體系不夠完善與健全。不僅如此，在工程熱力學(xué)課程設(shè)置等方面沒有突出課程的專業(yè)特色與個性，不利于提高工程熱力學(xué)的地位與重要性。這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與熱情會大大降低，無益于實現(xiàn)課程教學(xué)改革的目標(biāo)。
3提高工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐質(zhì)量的相關(guān)對策
（1）國家教育部門與高等院校、高職院校等教育機構(gòu)要不斷提高對工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐工作的重視程度，充分的認(rèn)識到工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐對提高教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)教育體制改革進(jìn)程、提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量與速度之間的關(guān)系。相關(guān)方面的教育部門與教育組織要加強政策支持與資金支持，為提高工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革提供良好的條件，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備與基礎(chǔ)設(shè)施為開展實踐活動提供良好的平臺，從而提高學(xué)生的理論知識水平與實踐操作能力。目前人們對生活與生產(chǎn)的要求越來越高，對環(huán)境的保護(hù)意識也越來越深厚，因此我們必須加強相關(guān)方面的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)全面型與綜合型的人才，以此來適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展趨勢。伴隨著社會現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，社會各界對人才的素質(zhì)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也越來越高，因此教育制度改革迫在眉睫。
（2）明確工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革的重點，逐漸完善與健全相關(guān)方面的課程教學(xué)改革體制，為高等院校和高職院校的課程教學(xué)改革與實踐提供指導(dǎo)性方案。相關(guān)的教育部門與學(xué)校在課程設(shè)置方面要充分考慮市場的發(fā)展需要，在課時、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式以及考核方式等方面要積極創(chuàng)新。保持學(xué)科基本理論的嚴(yán)密性和系統(tǒng)性，逐漸強化工程熱力學(xué)相關(guān)專業(yè)所必須的教學(xué)內(nèi)容，不斷的優(yōu)化課程教學(xué)的內(nèi)容。在教學(xué)的時候要讓學(xué)生充分的理解相關(guān)的工程熱力學(xué)的理論知識、公式與條件等等，這樣學(xué)生才能夠有足夠的理論知識進(jìn)行實踐操作。不僅如此，還要培養(yǎng)學(xué)生查圖、查表的能力，要求學(xué)生學(xué)會用抽象、簡化和假設(shè)的熱力學(xué)方法去求解制冷、供暖等實際問題。
（3）工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革過程中的教學(xué)方法要不斷適應(yīng)市場的發(fā)展需要，這樣才能夠逐漸提高課程教學(xué)改革與實踐的質(zhì)量。工程熱力學(xué)課程教學(xué)的相關(guān)教師和研究者應(yīng)當(dāng)積極創(chuàng)新，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，摒棄陳舊的教學(xué)方式，提高工程熱力學(xué)課程教學(xué)改革與實踐的質(zhì)量。不僅如此，教學(xué)研究者還要積極改變教學(xué)方式，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)課堂教學(xué)情況與學(xué)生的學(xué)習(xí)情況來改進(jìn)教學(xué)方式，以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因為工程熱力學(xué)屬于一種理論性比較強的學(xué)科，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中容易產(chǎn)生消極情緒，這樣就會嚴(yán)重阻礙課程教學(xué)改革的進(jìn)展，不利于全面提高學(xué)生的綜合實力。教師要注重誘導(dǎo)式教學(xué)方式，提高學(xué)生的發(fā)散思維能力，貫徹創(chuàng)新意識。教師要根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的差異性來幫助學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)觀念，讓學(xué)生掌握符合自己實際情況的學(xué)習(xí)方式。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)知識的時候就會比較容易上手，在理解相關(guān)概念和理論知識的時候也會更加容易。教師在講解理論知識與進(jìn)行實踐操作教學(xué)的過程中要靈活運用比較式指導(dǎo)方法，將相關(guān)的理論知識進(jìn)行比對，加深學(xué)生的理解程度。同時也要積極使用相關(guān)方面的圖表，讓學(xué)生快速的理解抽象理論知識。教師在教學(xué)的過程中要積極采用多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，這也是充分利用教學(xué)資源的體現(xiàn)。由于學(xué)科本身具有的特性決定了工程熱力學(xué)的理論知識、定義、概念、公式等比較復(fù)雜抽象，學(xué)生不易理解，利用多媒體能夠幫助學(xué)生理解記憶，加深對工程熱力學(xué)原理的理解。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)生與教師之間的交流，提高課程教學(xué)改革的質(zhì)量。
篇2
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）05-0052-02
一、歐美教學(xué)體系中的全球氣候變化及節(jié)能減排教學(xué)
工業(yè)革命帶來的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)增長，使人類的物質(zhì)財富以史無前例的速度擴(kuò)張。但是，由于這種經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展模式是以使用化石燃料為基礎(chǔ)，化石能源生產(chǎn)和消費排放的大量溫室氣體導(dǎo)致全球氣候變化，引發(fā)了氣候變暖、極端天氣、氣象災(zāi)難、海平面上升，危及整個人類的生存和發(fā)展。為遏制全球氣候變化，人類必須大幅減少化石燃料的使用，減少溫室氣體排放。未來的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展模式必須建立在低碳基礎(chǔ)之上，通過低碳發(fā)展，研發(fā)和推廣低碳能源技術(shù)、增加碳匯、發(fā)展碳吸收技術(shù)，以及節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)升級、消費模式更新和制度創(chuàng)新，大幅提高單位碳排放的生產(chǎn)效率，推動應(yīng)對氣候變化取得新的重大進(jìn)展。這種變化代表著一種新發(fā)展模式的出現(xiàn)，必將深刻地改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式。
應(yīng)對全球氣候變化，加強節(jié)能減排事業(yè)是國家基本國策，也是當(dāng)代高等工程教育中必然要深入和強化的教學(xué)內(nèi)容。但是，目前沒有將其全面而系統(tǒng)納入現(xiàn)有的高等教育培養(yǎng)體系中，在教材、課堂教學(xué)和素質(zhì)培養(yǎng)過程中并沒有占有相應(yīng)的重要地位，如何在現(xiàn)有的教學(xué)體系中整合這部分內(nèi)容成為教育者共同關(guān)注的問題。
2007年，受美國自然科學(xué)基金會的資助，美國Connecticut大學(xué)舉辦了名為“Frontiers in Transport Phenomena Research and Education：Energy Systems，Biological Systems，Security，Information Technology and Nanotechnology（傳輸現(xiàn)象研究和教育前沿：能源系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)、國家安全、信息技術(shù)和納米技術(shù)）”的研討會。國際工程熱力學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)者，美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)機械工程系的Yunus Cengel教授做了題為“Green Practices into Engineering and Non-Engineering Education to Combat Climate Change（工程中引入綠色實踐及挑戰(zhàn)氣候變化的非工程教育）”的特邀報告，加拿大皇后大學(xué)的Patrick Osthuizen教授做了題為“Some Factors to Consider in Teaching Renewable Energy in an Undergraduate Engineering Program（在工科本科生教學(xué)計劃中講授可再生能源的一些考慮因素）”的報告，旨在改進(jìn)現(xiàn)有的工程教學(xué)體系，從而保證發(fā)達(dá)國家在可再生能源領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)力[1]。
實際上，長期以來，與氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發(fā)與利用相關(guān)的教學(xué)和素質(zhì)拓展內(nèi)容在歐美的《工程熱力學(xué)》教材與教學(xué)體系中一直得到很好的整合，涉及現(xiàn)實中與能源相關(guān)的經(jīng)濟(jì)、設(shè)計及國家安全問題，既學(xué)以致用，又幫助學(xué)生提高對工程實踐及安全的意識，還提高了學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識，代表了當(dāng)前國際領(lǐng)域內(nèi)工程熱力學(xué)教學(xué)的最高水平。如美國內(nèi)達(dá)華大學(xué)（里諾校區(qū)）Yunus A. Cengel教授和北卡羅來納州立大學(xué)教授Michael Boles合著的《Thermodynamics：An Engineering Approach》一書[2]，是全球范圍內(nèi)最為暢銷的工程熱力學(xué)教材，迄今為止已更新至第7版，其中關(guān)于能源與環(huán)境、氣候變化及能源有效利用的非傳統(tǒng)經(jīng)典內(nèi)容在書中所占的比重越來越大，彰顯了在前言中作者談到的著書宗旨：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（直接與未來的工程師以一種簡單而精確的方式對話，鼓勵創(chuàng)新性思維，讓學(xué)生讀起來感興趣并有熱情）。另一個例子是國際工程熱物理界著名學(xué)者Heniz Herwig教授所著的《Technische Thermodynamik（工程熱力學(xué)）》教材[3]，包含了溫室效應(yīng)及核能、太陽能、風(fēng)能、生物能等可再生能源在德國的實際應(yīng)用案例。
二、教學(xué)內(nèi)容的重新分配與系統(tǒng)整合
工程熱力學(xué)是研究熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及熱能有效利用的科學(xué)。“工程熱力學(xué)”課程是熱工、市政、航空航天等多個工程類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課之一，課程的教學(xué)目的和主要任務(wù)是使學(xué)生掌握能量轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律，并能正確運用這些規(guī)律進(jìn)行熱工過程和熱力循環(huán)的分析計算[4]。本課程的學(xué)習(xí)不僅為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)理論知識，而且為學(xué)生畢業(yè)后解決生產(chǎn)實際問題和參加科學(xué)研究工作打下一定的理論基礎(chǔ)。以提高能源轉(zhuǎn)換效率為核心內(nèi)容的“工程熱力學(xué)”課程與該主題有著天然的緊密聯(lián)系，可以在傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容中納入現(xiàn)代元素，課程教學(xué)內(nèi)容的重新分配與系統(tǒng)整合如表1所示。
三、實踐性環(huán)節(jié)
在實踐性環(huán)節(jié)中，[5]結(jié)合工程專業(yè)的科技創(chuàng)新活動，通過課程設(shè)計和課程論文，讓學(xué)生自己查閱資料，自己動手分析和解決問題，從而培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力和獨立研究能力，論文題目有中國可再生能源利用現(xiàn)狀調(diào)研、日常生活節(jié)能方案、教室照明用電浪費情況調(diào)查、航天系統(tǒng)能源設(shè)備調(diào)研等。
表2給出了一位2006年本科生完成的《個人節(jié)能計劃與實踐》的主要內(nèi)容。
四、總結(jié)
應(yīng)對全球氣候變化，節(jié)能減排是當(dāng)代高等工程教育中必然要深入和強化的教學(xué)內(nèi)容，但是目前尚未在教材、課堂教學(xué)和素質(zhì)培養(yǎng)過程中占據(jù)相應(yīng)的地位，在現(xiàn)有的教學(xué)體系中全面而有效整合這部分內(nèi)容，業(yè)已成為國際工程教育界所共同關(guān)注的問題。歐美大學(xué)《工程熱力學(xué)》的教學(xué)體系中有效整合了氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發(fā)與利用的內(nèi)容，代表了當(dāng)前國際領(lǐng)域內(nèi)工程熱力學(xué)教學(xué)的最高水平。
筆者在寬專業(yè)和多學(xué)時“工程熱力學(xué)”教學(xué)實踐中，將與應(yīng)對全球氣候變化與節(jié)能減排密切相關(guān)的國家政策、全球能源利用與環(huán)境污染現(xiàn)狀、能源的高效利用和新能源技術(shù)與工程熱力學(xué)各教學(xué)章節(jié)環(huán)節(jié)相整合，并指導(dǎo)學(xué)生開展實踐活動，取得了良好的教學(xué)效果，為“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)與氣候變化與節(jié)能減排的整合進(jìn)行了有效的探索和實踐。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊玉順,張昊春,賀志宏.工程熱力學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.
[2]張昊春,王洪杰,竇亞茹.高等工科《工程熱力學(xué)》創(chuàng)新教學(xué)模式研究和實踐[J],黑龍江教育,2010,(3):153-155.
篇3
2011，500pp
Hardback
ISBN9780521884556
B. R. Bakshi等編
本書從獨特的多學(xué)科的視角努力把嚴(yán)格的熱力學(xué)基礎(chǔ)知識在各個學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用展示出來，所有這些領(lǐng)域的探索都涉及了可持續(xù)發(fā)展問題。這些領(lǐng)域包括機械、化學(xué)工程、物理學(xué)、地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)和工業(yè)生態(tài)學(xué)。
編者相信：需要一本像本書那樣能綜合反映熱力學(xué)基本原則在各個領(lǐng)域應(yīng)用的專著，使人們能充分地了解熱力學(xué)基本原則可以在定性判斷“人類活動如何影響自然資源和環(huán)境”方面發(fā)揮重要的作用。所以本書的目的就是匯集各個領(lǐng)域的專家撰寫的各自領(lǐng)域內(nèi)熱力學(xué)規(guī)則應(yīng)用的最新成果，并將本書的最終目的演化為：不是在領(lǐng)域以外尋求解決本領(lǐng)域內(nèi)的嚴(yán)格的科學(xué)和工程問題的方法，但是要吸取其他領(lǐng)域解決類似科學(xué)問題的經(jīng)驗和智慧，定義好所要解決的問題的核心、堅定“環(huán)境保護(hù)”的原則，在本領(lǐng)域解決方法的基礎(chǔ)上適當(dāng)融合其它學(xué)科的有效辦法，為將來有可能被稱之為“可持續(xù)性科學(xué)”的解決方法打下基礎(chǔ)。
全書分為4部分，含19篇論文，第1部分基礎(chǔ)，含第1-3章：1. 熱力學(xué)：廣義的有用能量和可用的最大功或放射本能（exergy）；2. 能量和放射本能（exergy）：研究資源利用需要的兩個概念？3. 熱力學(xué)給出的資源使用帳單。第2部分產(chǎn)品和過程，含第4-8章：4. 材料的分離和回收；5.轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展的一種基于熵的度量；6. 在生產(chǎn)過程中所用資源的熱力學(xué)分析；7. 超純度和能源利用：半導(dǎo)體制造的個案研究；8. 能源和利用：現(xiàn)狀、未來可能的發(fā)展路徑和熱力學(xué)的觀點。第3部分生命周期的評估和度量，含第9-13章：9. 用熱力學(xué)和統(tǒng)計學(xué)提高生命周期庫存數(shù)據(jù)的質(zhì)量；10. 可持續(xù)發(fā)展技術(shù)：來自熱力學(xué)的度量；11. 生命周期評估中的熵的生產(chǎn)和資源消耗；12. 在工業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)中的能量和物流；13.物流分析和投入產(chǎn)出分析的合成。第4部分經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)，含第14-19章：14.能源和生態(tài)系統(tǒng)投入產(chǎn)出分析的早期發(fā)展；15. 放射本能（exergy）經(jīng)濟(jì)學(xué)和放射本能（exergy）環(huán)境分析；16. 熵、經(jīng)濟(jì)學(xué)和政策；17. 人口的一體化和隔離：熱力學(xué)家的一個觀點；18. 在生態(tài)系統(tǒng)中的放射本能（exeergy）分析：背景和挑戰(zhàn)；19. 熱力學(xué)用于可持續(xù)發(fā)展科學(xué)發(fā)展的思考。附錄：標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)放射本能。
本書是由來自世界各個國家的24位專家撰寫。可供相關(guān)領(lǐng)域的大學(xué)生、研究生、教師、工程師和研究人員閱讀和參考。
吳永禮，
研究員
篇4
中圖分類號：G643.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0076-02
雖然說研究生教育是一種專業(yè)教育，但是不能僅僅重視專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)同時重視學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。研究生的教學(xué)工作需要結(jié)合研究生課程專業(yè)性、研究性、創(chuàng)新性等特點，探討研究出合適的教學(xué)方法。研究生需要一年的時間進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，所以課程教育的質(zhì)量將直接影響到我國研究生的質(zhì)量。而“高等工程熱力學(xué)”作為能源動力類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其重要性不言而喻，要結(jié)合課程特點不斷嘗試新的教學(xué)方法，提高“高等工程熱力學(xué)”的教學(xué)質(zhì)量，為研究生的后續(xù)研究學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。
一、課程教學(xué)中存在的問題
1.課程內(nèi)容前沿性不足
世界信息化腳步在飛速發(fā)展的科技的推動下也日益加快，人們已進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)時代。但是研究生的課程和專業(yè)內(nèi)容陳舊，前沿性明顯不足，使得飛快的知識更新速度與滯后的人才培養(yǎng)的矛盾日益顯著。加之有些教師在教學(xué)過程中使用十多年前的老教材，對問題的認(rèn)知不夠深入，觀點不新，對高等工程熱力學(xué)的最新知識和研究成果了解較少，僅限于書本知識的講解，教學(xué)內(nèi)容中缺乏對知識經(jīng)濟(jì)時代的新知識和新科技的及時補充，使得研究生的教育方式傾向于本科生教育。
2.教學(xué)手段和教學(xué)方法單一
一些老師在講解“高等工程熱力學(xué)”時的教學(xué)方式仍主要采取老師講解的方式為主，雖然這與這門學(xué)科有一定難度有關(guān)，但是大部分研究生對這門課程有一定的知識基礎(chǔ)，所以可以讓研究生參與到課堂教學(xué)中來。而目前很少有老師可以做到這一點，這使得研究生的課程教育和本科生教育沒有太大區(qū)別，缺乏研究生教育應(yīng)有的探究性、創(chuàng)新性、研發(fā)型、實踐性等特征。大多數(shù)老師采取本科生“灌輸式”的教學(xué)方法傳授知識，忽略研究生能力的培養(yǎng)，注重繼承學(xué)習(xí)傳統(tǒng)知識，忽略對知識的創(chuàng)新發(fā)展；注重課堂講授，忽略學(xué)生探討、創(chuàng)新交流；注重老師的引導(dǎo)，忽略學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)。僅僅通過老師單向的知識傳授，很難達(dá)到研究生教育期望的教學(xué)效果。
3.評估管理體系不合理
在提高研究生課程教學(xué)質(zhì)量的過程中，合理的評估管理體系是必不可少的。合理的評估體系有助于提高研究生的教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，這也是建立合理評估管理體系的最根本目的。合理的評估管理體系包括學(xué)校對老師教學(xué)質(zhì)量的評估和老師對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評估兩個方面。學(xué)校對老師教學(xué)質(zhì)量的評估可以指導(dǎo)老師制訂合理的教學(xué)計劃、教學(xué)方法和考核學(xué)生方式，可以端正老師的教學(xué)態(tài)度。為使評估管理體系發(fā)揮良好的導(dǎo)向作用需要合理分配評估體系中各種指標(biāo)的比例。老師對學(xué)生學(xué)習(xí)的評估，一般老師都以簡單方便的考試形式評估學(xué)生對這門課的學(xué)習(xí)情況，這往往不能完全真實反映出學(xué)生真實的知識水平。多種方式相結(jié)合的考核方式更能體現(xiàn)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，因此應(yīng)該同樣重視學(xué)生考核制度的制訂。
二、解決問題的方法
1.打破傳統(tǒng)考試模式
中國自古以來就是以考試的方式選拔人才，雖然是不得已而為之的方式，但因此也可能失去一些專業(yè)性的人才。因此在像“高等工程熱力學(xué)”這些課程的考核方式中，教師應(yīng)敢于大膽突破傳統(tǒng)模式束縛。“高等工程熱力學(xué)”是一門理論性很強的課程，學(xué)好這門課不僅僅是掌握了一門基礎(chǔ)課程那么簡單，更多的是可以培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的思維方式，所以課程考核可以采取開/閉卷與課程論文演講相結(jié)合的方式。開卷試題與閉卷試題相比有一定難度，但開卷可以提高學(xué)生文獻(xiàn)閱讀收集能力，閉卷則是學(xué)生課程基本功的最真實表現(xiàn)，采取開/閉卷的方式學(xué)生不僅牢牢掌握書本上的基礎(chǔ)知識，同時通過閱讀可以學(xué)習(xí)課程相關(guān)最新知識；此外，課程論文演講也同等重要，學(xué)生通過課后學(xué)習(xí)，在課上與老師同學(xué)一起探討交流，不僅有利于拓寬學(xué)生的發(fā)散性思維，同時這也是老師和同學(xué)一起學(xué)習(xí)進(jìn)步的過程。
2.推行多元化的教學(xué)方式
陳舊的“課本+粉筆+黑板”教學(xué)模式已經(jīng)不利于研究生的課程教學(xué)。研究生教學(xué)更多的是以研討性學(xué)習(xí)為主，而不能簡單地通過學(xué)位論文來實現(xiàn)研討性學(xué)習(xí)。這更多是在于平時對基礎(chǔ)性課程的研究性學(xué)習(xí)，而“高等工程熱力學(xué)”處在專業(yè)基礎(chǔ)的位置上，因此對其學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)更加注重研究性，這樣才能更有幫助。況且研究生在本科階段對“工程熱力學(xué)“已經(jīng)有很好的學(xué)習(xí)，進(jìn)入研究生學(xué)習(xí)階段，更應(yīng)推行研究性教學(xué)的新教學(xué)理念，老師應(yīng)帶頭沖破傳統(tǒng)教學(xué)方式的束縛。首先，作為老師本身，需要先轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，充分利用信息化時代的特點，充分利用網(wǎng)絡(luò)跟進(jìn)最新知識和研究成果，提高教學(xué)課程的質(zhì)量，結(jié)合課程特點采用多元化的教學(xué)方式，如討論式、參與式、啟發(fā)式等；其次，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，獨立思考問題，積極開展小組討論，組織學(xué)術(shù)報告會，養(yǎng)成互相交流學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，充分發(fā)揮研究生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，建立一種更加注重培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力和創(chuàng)新能力并且以學(xué)生為中心的個性化教學(xué)方法。
3.理論結(jié)合實踐
理論教學(xué)是老師僅僅將理論知識傳授給學(xué)生，學(xué)生若通過實踐將理論知識消化、吸收、應(yīng)用，轉(zhuǎn)化為自己的知識和能力，這樣才實現(xiàn)了教學(xué)的真正意義。許多前沿理論知識僅靠老師講解難以發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，因此，老師可以每節(jié)課結(jié)束后布置下一節(jié)課的學(xué)習(xí)要點，學(xué)生通過自學(xué)在課上自由討論講解。這樣學(xué)生不僅可以復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容，并且對下節(jié)課的內(nèi)容也有自己的了解。更重要的是通過自學(xué)，學(xué)生可以知道自己知識的短板，在課堂中通過大家共同討論和老師的講解使這一內(nèi)容更深刻地印在學(xué)生腦海中。這樣不僅促進(jìn)研究生之間的相互學(xué)習(xí)，而且有利于培養(yǎng)研究生獨立思考、研究、分析和解決問題的能力，促進(jìn)知識向能力轉(zhuǎn)化。
基于“高等工程熱力學(xué)”的工程應(yīng)用背景，在課堂教學(xué)中，理論聯(lián)系實際尤為重要。學(xué)生通過自學(xué)獨立思考研究分析問題，老師可以通過案例教學(xué)使知識更加具體化，使學(xué)生更加容易接受。比如，把理想氣體的絕熱充氣過程與自行車打氣的生活常識相聯(lián)系，化抽象為具象，學(xué)生更容易理解并接受這些知識。諸如此類將熱力學(xué)的知識運用到生活中的事例很多，把抽象的理論知識與生動的工程實踐相結(jié)合，做到學(xué)以致用，更能激發(fā)學(xué)生對本課程的興趣，深化對物理概念和規(guī)律的理解，實現(xiàn)良好的教學(xué)效果，從而提高教學(xué)質(zhì)量。此外在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)匕芽茖W(xué)發(fā)展現(xiàn)狀引入課程教學(xué)中，使課堂教學(xué)走在學(xué)科前端，同時可以增強課堂的趣味性，有效調(diào)動學(xué)生的求知欲和好奇心，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生自覺向“主動研究學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變，從而提高課程的教學(xué)效果。
4.制訂合理的評估管理體系
合理的評估管理體系在改進(jìn)和加強研究生課程教學(xué)的質(zhì)量進(jìn)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。對于老師而言，合理的評估管理應(yīng)包括評估方法、評估內(nèi)容和評估結(jié)果。評估方法由相關(guān)人員制訂，要考慮合理性和可行性；評估內(nèi)容包括老師對“高等工程熱力學(xué)”課程的時間安排、課程計劃、教學(xué)方式和學(xué)生考核方式幾個方面；評估結(jié)果則是綜合前兩者的考核結(jié)果，獎勵優(yōu)秀教學(xué)老師，在“高等工程熱力學(xué)”任課老師中營造良好的教學(xué)競爭氛圍，達(dá)到提高研究生教學(xué)質(zhì)量的目的。此外，評估結(jié)果有利于調(diào)動任課老師師的教學(xué)積極性，提高任課老師的教學(xué)水平，最終有利于提高研究生的教學(xué)質(zhì)量，提高研究生的培養(yǎng)水平。對于學(xué)生而言，合理的評估管理體系即“高等工程熱力學(xué)”課程的考核方式，老師不能簡單通過一張試卷來區(qū)別學(xué)生知識的掌握水平，應(yīng)當(dāng)完善研究生課程考核制度，嚴(yán)格制訂研究生課程考核標(biāo)準(zhǔn)，實行結(jié)果和過程相結(jié)合的管理方法。不僅重視結(jié)果，更應(yīng)當(dāng)注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的態(tài)度，應(yīng)把研究生課堂上的發(fā)言、討論、學(xué)術(shù)報告等情況按一定的比例計入課程總成績。這樣完整合理的管理評估體系才能更好地督促老師教學(xué)，督促學(xué)生研究性地學(xué)習(xí)“高等工程熱力學(xué)”課程。
參考文獻(xiàn)：
[1]何宏舟，鄒崢，丁小映.提高《工程熱力學(xué)》課程教學(xué)質(zhì)量的方法研究[J].中國電力教育，2002，（4）：65-69.
[2]徐曉斕，袁穎.關(guān)于改進(jìn)研究生課程教學(xué)的幾點思考[J].寧波大學(xué)學(xué)報，2005，（5）：74-75.
[3]萬運京.對提高研究生課程教學(xué)質(zhì)量的若干思考[J].河南師范大學(xué)學(xué)報，2006，（6）：203-205.
[4]曹星平.研究生課程教學(xué)方法思考[J].高等教育研究學(xué)報，2006，
篇5
多媒體技術(shù)是文本、圖像、動畫、聲音等運載信息的媒體結(jié)合體，以圖文并茂的形式為工程熱力學(xué)教學(xué)提供了多樣化、多視角、立體化的教學(xué)信息空間。在工程熱力學(xué)的課堂教學(xué)中，合理、適當(dāng)?shù)牟捎枚嗝襟w技術(shù)，不僅充實了教學(xué)內(nèi)容，而且使課堂教學(xué)更加生動形象，提高了教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)效果良好吼
一、多媒體教學(xué)的必要性
工程熱力學(xué)課程的基本理論應(yīng)用部分涉及許多圖片、圖形，內(nèi)容圍繞工作原理圖、系統(tǒng)循環(huán)圖展開，傳統(tǒng)的板書教學(xué)需占大量的課堂時間手工繪制，效果不太理想，如果利用計算機制作成多媒體課件，集光、形、色于一體，形象直觀、內(nèi)容生動，可以使視覺和聽覺同時發(fā)揮作用，增加課堂授課的生動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有利于學(xué)生認(rèn)知能力的開發(fā)和對教學(xué)內(nèi)容的理解。
〔一)及時更新教學(xué)內(nèi)容。多媒體輔助教學(xué)，可以節(jié)約板書時間，有效地拓寬教學(xué)空間，在有限的時間內(nèi)提供更多信息量，使教師有更多的時間進(jìn)行重點、難點知識的講解。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，日新月異，而部分教材內(nèi)容不可能及時更新，在課件制作中可補充大量最新技術(shù)資料，不僅解決教材內(nèi)容相對滯后的問題，而且可引薦專業(yè)發(fā)展的前沿信息，拓展學(xué)生的視野。
(二)完善傳統(tǒng)教學(xué)手段。多媒體將傳統(tǒng)教學(xué)手段難以表達(dá)的內(nèi)容和難以觀察到的微觀熱現(xiàn)象通過文字、圖像、聲音和動畫等形式生動的表現(xiàn)出來，加深了學(xué)生對知識的理解，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動能動性。另外多媒體可通過字體的縮放、顏色的變化或明暗交替以及動態(tài)出現(xiàn)等方式來強調(diào)重點，使學(xué)生印象深刻，更容易記住這些知識點。
(三)增強學(xué)生感性認(rèn)識。工程熱力學(xué)中有許多抽象的概念和過程，如孤立系統(tǒng)、平衡狀態(tài)、壓縮過程、水蒸汽定壓發(fā)生過程等。僅通過書本上的概念和簡單的插圖來講述或通過學(xué)生的想象來理解、掌握這些知識點是非常困難的，而借助多媒體技術(shù)就能使這些問題迎刃而解。多媒體課件支持FLASH動畫}WMV，AVI視頻等播放插件。如在講解內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)和原理時，采用FLASH制作簡單的動畫來演示汽車內(nèi)燃機的工作過程，學(xué)生在動畫中能非常直觀地看到內(nèi)燃機的吸氣、壓縮、燃燒和排氣，再配合P-V圖畫出熱力過程，看起來一目了然，有利于學(xué)生對過程的理解和掌握，進(jìn)而分析不同的壓縮過程所需功耗的不同。同時結(jié)合一些有趣的思考題。如:為何給球打氣時用濕布裹住氣筒外壁能節(jié)省體力?汽車油門是控制油量還是空氣量?這樣既能有效鞏固壓縮機省功原理，又與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、多媒體教學(xué)內(nèi)容的選擇
國內(nèi)各類院校能源動力類專業(yè)基本都開設(shè)了工程熱力學(xué)課程，但可供課程使用的優(yōu)良教材數(shù)量有限，且教材更新較慢，特別是工程背景和應(yīng)用方面的知識較為匾乏。為此，首先應(yīng)根據(jù)各高校學(xué)科專業(yè)特色，選擇合適的教材和參考書，為多媒體課件制作提供最基本的知識體系保障。其次各專業(yè)知識是相通的，但側(cè)重點不一樣，應(yīng)補充介紹同一概念在不同工程運用背景下的區(qū)別和聯(lián)系，讓學(xué)生能更好的理解基本概念做到融會貫通。比如，熱力學(xué)能是工質(zhì)的內(nèi)部儲存能，是溫度和比容的函數(shù)。工程流體力學(xué)課程中，認(rèn)為液體流動中溫度和比容為常數(shù)，所以熱力學(xué)能不變，研究中可以忽略。而工程熱力學(xué)研究中，熱力學(xué)能是重要的狀態(tài)參數(shù)，不能忽略其變化。最后要結(jié)合專業(yè)特色，拓展工程實踐知識，開展相關(guān)工程應(yīng)用專題講座，避免計算時出現(xiàn)手提吹風(fēng)機功率在60KW以上，甚至達(dá)363KW，而汽輪機噴管出口速度只有十幾米每秒的低級常識性錯誤。
三、多媒體課件制作應(yīng)注意的問題
多媒體電子教案存在直觀、形象、生動、圖形圖像功能強大、易于展示最新科研成果、教學(xué)信息量大、學(xué)生易于復(fù)習(xí)等優(yōu)點，但同時存在單幅信息量少、幅間信息不連貫、前后呼應(yīng)不夠、學(xué)生思維不易跟上等問題。在制作時應(yīng)該揚長避短處理好以下幾點問題。
(一)多媒體模板的制作。多媒體課件需合理照顧章節(jié)間的關(guān)系，但每張幻燈片的空間有限，難以有效發(fā)揮“標(biāo)題”和“正文”的相互呼應(yīng)。合理制作多媒體模板，是增加課件內(nèi)容邏輯性和關(guān)聯(lián)性的重要保證。為此，應(yīng)根據(jù)教學(xué)大綱內(nèi)容制作本章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的主題目錄，教學(xué)時采用超鏈接的方式打開。其次建議每張幻燈片分成三個區(qū)域:標(biāo)題區(qū)、正文區(qū)和腳注區(qū)，并用橫線嚴(yán)格區(qū)分，做成統(tǒng)一的模板。在標(biāo)題區(qū)右上角，角注本章標(biāo)題，而在標(biāo)題區(qū)中央插人本節(jié)標(biāo)題。正文第一行插入本節(jié)幻燈片主要內(nèi)容標(biāo)題，與正文呼應(yīng)，使信息盡量連貫。腳注區(qū)可插人授課日期，頁碼等輔助信息，保證每頁幻燈片的完整性。最后，應(yīng)制作復(fù)習(xí)提綱，與首頁主題目錄提綱和正文重點內(nèi)容呼應(yīng)。
(二)文字內(nèi)容的確定。工程熱力學(xué)作為一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，基本概念、基本原理、基本方法是要求學(xué)生掌握的重點，需要通過大量的文字來進(jìn)行表述，因而課件上的文字內(nèi)容不可避免要占有較大篇幅。需要特別注意的是切忌將大量教材內(nèi)容原文照搬到課件上，授課時照本宣科。文字內(nèi)容的確定必須經(jīng)過反復(fù)推敲、歸納和總結(jié)，將核心內(nèi)容提煉出來，完整的表述則通過授課或與同學(xué)之間的討論來完善。古人云:文章千古事，得失寸心知。幻燈片制作也是一樣，一定要精益求精。建議每張幻燈片不超過四段文字，每段文字不超過兩行。在需要特別強調(diào)的地方如前提條件和重要結(jié)論要點，用特殊強化處理標(biāo)注，如PPT自帶的紅色五角星符號。當(dāng)然對于課程中一些經(jīng)典的概念和原理如孤立系統(tǒng)嫡增原理等建議給出原文，讓學(xué)生根據(jù)自己的理解提煉或用自己的言語表述，以加強對概念或原理的理解，同時培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
(三)圖像的選擇與處理。多媒體課件的優(yōu)勢就是圖片功能強大，需要充分發(fā)揮。應(yīng)選擇既反映工程實際又具有較高清晰度和對比度的優(yōu)良圖片，這樣才不會出現(xiàn)投影放大后的圖像失真的問題，這一點需嚴(yán)格遵循寧缺勿濫的原則。對于原理性圖，如果直接采用軟件從書本上復(fù)制粘貼由于涉及圖像格式轉(zhuǎn)化會導(dǎo)致圖像像素丟失，圖像失真，建議利用PPT自帶的畫圖工具繪制，這樣既可以對圖像中各類曲線實現(xiàn)不同顏色、線條標(biāo)記，又可以在播放時實現(xiàn)分層逐級播放。另外結(jié)合PPT動畫播放功能里的“擦除”效果，可實現(xiàn)曲線的動態(tài)繪制過程，利于學(xué)生理解和掌握熱力過程曲線。比如，理想氣體幾種基本熱力過程在P-V圖上同時出現(xiàn)時曲線煩亂，各區(qū)間物理意義復(fù)雜易混淆。采用上述方法可以得到很好的解決。
(四)多媒體課件的放映。在課件放映時，文字的出現(xiàn)應(yīng)設(shè)為逐行或逐字播放，讓學(xué)生有時間記筆記和思考，不宜像放電影一樣整屏播出，此時內(nèi)容繁多，眉毛連著胡子，學(xué)生分不清主次，很容易走神，更談不上理解和掌握。
作者的體會是應(yīng)根據(jù)講解的思路和過程，逐級播放。特別是涉及公式推導(dǎo)時，應(yīng)模擬黑板推導(dǎo)的過程，逐步或分塊出現(xiàn)。當(dāng)然，這也會造成教師頻繁使用電腦，影響教師講解和學(xué)生思考的連貫性。建議使用多功能激光筆，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制幻燈片播放。這樣教師一方面不用局限于講臺上，活動空間得到大大解放，另一方面也可以到講臺下加強與學(xué)生的近距離互動討論，有效維護(hù)課堂記錄。
四、多媒體教學(xué)中需注意的問題
效果優(yōu)良的多媒體教學(xué)也存在學(xué)生視覺疲勞問題，這與黑板教學(xué)相比是一個固有缺陷。據(jù)贛南醫(yī)學(xué)院的一份調(diào)查數(shù)據(jù)顯示。大學(xué)生在課堂上被多媒體教學(xué)光照時間太長，學(xué)生連續(xù)2個課時接受多媒體教學(xué)，約22%產(chǎn)生輕度視覺疲勞，連續(xù)4個課時，輕度視覺疲勞則高達(dá)61%。可見，培養(yǎng)一支高素質(zhì)多媒體教學(xué)課件制作隊伍，是消除學(xué)生視覺疲勞和提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。積極參加多媒體教學(xué)課件制作學(xué)習(xí)班，學(xué)習(xí)適用于大學(xué)生最佳課件制作視覺效果的理論與方法，制定多媒體教學(xué)課件制作視覺審美的基本要素、基本規(guī)范和基本參數(shù)。
同時多媒體授課時光線較暗，如果課堂授課時教師只是點點鼠標(biāo)，學(xué)生瞪大雙眼看，相互之間缺乏交流，學(xué)生容易昏昏欲睡。因此教師不能只站在講臺前一字不差地朗讀講課，應(yīng)當(dāng)隨時觀察學(xué)生聽課的精神狀態(tài)，適當(dāng)?shù)刈叩狡聊磺爸更c內(nèi)容，或者豐富教師自身的面部表情和肢體語言，利用提問、現(xiàn)場討論等互動交流以活躍課堂氣氛與調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
篇6
一、嚴(yán)把課程考核質(zhì)量關(guān)
對本校過控專業(yè)和儲運專業(yè)中《工程熱力學(xué)》的課程性質(zhì)、購買教材情況、學(xué)生學(xué)習(xí)情況等多方面進(jìn)行對比（如表1所示），從表中可知，不同專業(yè)學(xué)生的到課率和認(rèn)真聽課率懸殊均很大，究其原因有以下三點。其一，學(xué)生未認(rèn)識到選修課與必修課同等重要性，誤認(rèn)為選修課教材不由學(xué)校統(tǒng)一購買且選修課程不由學(xué)校統(tǒng)一安排考試說明學(xué)校不重視選修課程。其二，由于學(xué)校多媒體教室有限，因此需要使用多媒體教室的選修課程原則上只能安排在周末或晚上，與學(xué)生的休閑娛樂時間沖突。其三，在選修課堂上做與學(xué)習(xí)無關(guān)事情的學(xué)生不在少數(shù)，學(xué)習(xí)功利心強。
表1 不同專業(yè)課程情況
選修課程成績評定重視課堂點名、課堂討論、課堂回答問題、課堂小測試、課后作業(yè)、小論文等過程考核環(huán)節(jié)，授課教師嚴(yán)把選修課程考核質(zhì)量關(guān)，不給人情分。另外，可以借鑒西安交通大學(xué)、北京石油大學(xué)、西安石油大學(xué)等高校的做法，在學(xué)時允許的前提下，將《工程熱力學(xué)》改為必修課。
二、重視緒論課程建設(shè)
緒，絲端也，即是絲的頭，比喻事情的開始。《現(xiàn)代漢語詞典》中闡述為“學(xué)術(shù)論著的開頭部分，一般說明全書的大旨和內(nèi)容等”[2]。筆者認(rèn)為，“千頭萬緒，在此概論”，故稱“緒論”。可見，緒論課是對整體課程的總體概述和高度概括，起著提綱挈領(lǐng)、綱舉目張的作用。然而，通過查閱歷年的教學(xué)檢查資料和教學(xué)反饋意見，筆者發(fā)現(xiàn)在往屆教學(xué)環(huán)節(jié)中，課程緒論部分的教學(xué)安排和教學(xué)設(shè)計并未充分在“課程教學(xué)大綱”、“教學(xué)計劃進(jìn)度表”、教案及授課過程中體現(xiàn)出來，存在對緒論課輕描淡寫甚至根本不講授緒論課的現(xiàn)象。直接進(jìn)入正題，讓學(xué)生在第一課就面對抽象枯燥的知識，這讓很多學(xué)生無所適從。緒論課被忽視，究其原因，有以下三點：第一，起教學(xué)主導(dǎo)作用的教師乃至高校教學(xué)管理部門在主觀意識層面上沒有認(rèn)識到緒論課的重要性。第二，緒論課既是課程的重點，又是課程的難點，并不容易把握。據(jù)報道，在美國通常只有資深教授才有資格講授緒論課。就緒論課對總體課程的統(tǒng)領(lǐng)作用及課程的廣度和深度而言，一堂精彩的緒論課，是對授課教師教學(xué)藝術(shù)、科研水平及知識面等綜合素質(zhì)的全面考驗，因此緒論課最能體現(xiàn)一個教師的教學(xué)水平，有的教師深知其利害關(guān)系，不敢貿(mào)然應(yīng)戰(zhàn)。第三，專業(yè)人才培養(yǎng)方案中課時被大量壓縮，教師無暇顧及緒論部分，此乃客觀原因。
在過控專業(yè)的選修課程開設(shè)中，允許學(xué)生以試聽第一節(jié)課的方式?jīng)Q定是否選擇此門課程，且要求教師合理設(shè)計板書。這一舉措對教師而言，要求更高，壓力與挑戰(zhàn)更大，促使教師摒棄照本宣科和敷衍應(yīng)付，努力擴(kuò)大知識面，結(jié)合理論與實踐，融入科研進(jìn)課堂，學(xué)習(xí)教學(xué)藝術(shù)與授課技巧，等等。
作為課堂教學(xué)的第一課，緒論課既是課程的重點，更是課程的難點。《工程熱力學(xué)》緒論部分主要講授課程的研究對象、研究內(nèi)容和研究方法等。研究對象是工程中能量轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換與工質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系，研究內(nèi)容包括基本概念、基本定律、工質(zhì)性質(zhì)、熱力過程及工程應(yīng)用，研究方法涉及宏觀和微觀兩方面。通過緒論課的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解熱力學(xué)發(fā)展概況及工程熱力學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，明確課程的學(xué)習(xí)目的、任務(wù)和主要內(nèi)容，并掌握正確的學(xué)習(xí)方法。在緒論課中，教師要讓學(xué)生明白以下五點：為什么要學(xué)習(xí)這門課？這門課有什么作用？要學(xué)些什么內(nèi)容？各內(nèi)容之間存在哪些千絲萬縷的聯(lián)系？怎樣才能學(xué)好這門課？
要生動詳盡地闡明上述五方面內(nèi)容，絕不能局限于書本，必須在有大量信息支撐的前提下，串講整本教材，舉工程事例，列工程現(xiàn)象，提出與生產(chǎn)生活緊密相關(guān)的問題，吊足學(xué)生胃口，在后續(xù)課程中陸續(xù)分析并解決問題，要讓學(xué)生在教師啟發(fā)下積極主動思考、收獲自己解決問題的喜悅與滿足。在緒論課中，有必要闡明此課程與后續(xù)課程的聯(lián)系，詳細(xì)介紹哪些知識點會在后續(xù)課程中涉及，讓學(xué)生重視并意識到課程學(xué)以致用的必要性。
三、全程注重學(xué)習(xí)力培養(yǎng)
對本科生而言，大學(xué)課堂并不是知識的簡單灌輸，而是思考能力、自學(xué)能力、分析解決問題能力的鍛煉與培養(yǎng)。并非所有畢業(yè)生均會從事本專業(yè)工作，在工作中也并非所學(xué)知識會直接涉及，只要學(xué)生能運用大學(xué)期間積累的學(xué)習(xí)力，通過正確途徑最終順利解決問題，便是本科教學(xué)的成功之處。
學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)并非一蹴而就，需要在不同教學(xué)環(huán)節(jié)中全方位、多角度地練習(xí)。《工程熱力學(xué)》秉承這一授課理念，不將死記硬背的知識列為考核內(nèi)容，亦不把簡單的套公式計算作為重要考核環(huán)節(jié)，重點落足于分析與思考，課堂全程采用啟發(fā)式提問教學(xué)方式，教師負(fù)責(zé)提問和引導(dǎo)，學(xué)生參與討論并回答問題，課堂氛圍輕松活躍。為避免抄襲作業(yè)現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)給每人布置不同題目，力求課外鞏固環(huán)節(jié)的有效性。
參考文獻(xiàn)：
[1]沈維道，等.工程熱力學(xué)（第四版）[M].高等教育出版社，2007.
篇7
至上世紀(jì)末，我國熱工課程開設(shè)的情況是：有150余所高等工業(yè)學(xué)校開設(shè)熱工類課程，分布在除臺灣、、青海三省區(qū)以外的境內(nèi)高校。全國熱工課程教學(xué)的一般情況是：(1)熱工課程的設(shè)置主要在能源動力類、石油化工類、航天航空類、土建類、交通運輸、輕紡食品等大類專業(yè)；(2)熱工教學(xué)實驗以驗證性為主，測試手段比較落后，設(shè)備比較陳舊：(3)已經(jīng)出版了一批由我國作者自行編寫的工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)與熱工學(xué)教材。
6年多來，經(jīng)過“211工程”、“985工程”建設(shè)項目的支持，我國熱工實驗教學(xué)情況有了較大改觀，開課的大類專業(yè)面有所擴(kuò)大，機械類專業(yè)目前大多開出了少學(xué)時的熱工學(xué)課程。同時通過教育部組織的面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，以及21世紀(jì)初高等教育教學(xué)改革項目的實踐，出版了一批面向21世紀(jì)課程教材，使我國熱工課程教材的內(nèi)容有了較大的更新，編著水平也明顯提高。在近十年中，國際上工業(yè)先進(jìn)國家也同時在進(jìn)行著類似的改革，并出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀的新教材。與這些先進(jìn)國家的熱工課程教學(xué)和新教材相比較，我國還有一定的差距，某些方面差距還比較大。
本文在簡要回顧了熱工課程教學(xué)的歷史后，著重介紹和分析了工業(yè)發(fā)達(dá)國家近十年中熱工及相關(guān)課程的教學(xué)與教材編著情況，最后提出作者的意見，以求教于國內(nèi)同行專家和教師。
一、國外、境外熱工課程教學(xué)發(fā)展情況
1．熱工課程教學(xué)的歷史
近代熱科學(xué)的產(chǎn)生與初期的發(fā)展集中在歐洲國家。根據(jù)文獻(xiàn)[1]的觀點，熱科學(xué)研究的起源可以追溯到Galileo時代(1592)，而且早期熱學(xué)作為物理學(xué)的一部分，熱力學(xué)與傳熱學(xué)的研究是溶為一體的，例如Boltzmann從熱力學(xué)證明了Stefan由實驗得出的輻射四次方定律。又如熱力學(xué)第二定律的創(chuàng)建人之一Kelvin在1862年用以下的方法來估算地球的年齡：假設(shè)地球之初是溫度均勻(3900℃)的圓球，熱擴(kuò)散率為常數(shù)，取為巖石沙礫之值，利用Fourier導(dǎo)熱微分方程，按半無限大物體計算，從初溫冷卻到目前地層深處的溫度梯度(1℃／27．8m)需要9800萬年。按現(xiàn)代的觀點看，Kelvin顯然求解了一個傳熱學(xué)的問題。
無論熱力學(xué)還是傳熱學(xué)，其發(fā)展都經(jīng)歷了從“科學(xué)”到“工程”的過程，即，從初期作為物理學(xué)一部分的熱學(xué)演變、發(fā)展成密切結(jié)合工程實際的“工程熱力學(xué)”與“工程傳熱學(xué)”。以傳熱學(xué)為例，[2]在19世紀(jì)的物理學(xué)中熱量傳遞方式只有導(dǎo)熱與輻射，其基本定律均已得到解決。然而大量的工程問題中還遇到流體與固體間的熱交換，雖然牛頓早在1701年就提出了對流換熱的初期思想，但并沒有真正解決工程計算問題，一直到進(jìn)入20世紀(jì)，經(jīng)過一批主要是德國科學(xué)家的努力，包括Prandtl、Karmann、Nusselt、Blasius以及后來的Eckert，也有前蘇聯(lián)科學(xué)家(如Kirpichev等)的貢獻(xiàn)，傳熱學(xué)開始由“科學(xué)”演變成“工程”，其中整理試驗數(shù)據(jù)的量綱分析方法或相似原理引入傳熱學(xué)的對流換熱是一個標(biāo)志性的轉(zhuǎn)折。第二次世界大戰(zhàn)后，傳熱學(xué)的研究中心由德國轉(zhuǎn)移到美國，其中Jakob、Karmann及Eckert三位德國科學(xué)家的移居美國起了很大的作用。歐美國家工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程的開設(shè)始于何時，暫時無法查考。就教材而言，最早的一本傳熱學(xué)可能是德國科學(xué)家Grober的著作(1921)。[3]然而影響較大的要推McAdams的“Heat transmission”(1933)。[4]隨后Jakob與Hawkins的教材，[5]Eckert的教材[5]相繼問世，成為20世紀(jì)40～50年代的代表作。Holman的傳熱學(xué)第一版出版于1963年。[7]此后歐美以及前蘇聯(lián)的傳熱學(xué)教材出版情況可見文獻(xiàn)[8]。
2．近代熱工課程開設(shè)情況
到20世紀(jì)80年代后，工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)已經(jīng)成為歐美國家機械類學(xué)生的必修課，有的學(xué)校還設(shè)為工科學(xué)生的基礎(chǔ)課。根據(jù)我們的調(diào)查統(tǒng)計，在境外的高等工程教育中，傳熱學(xué)與熱力學(xué)課程的開設(shè)相當(dāng)普遍。[9]我們曾經(jīng)調(diào)查過國外20余所大學(xué)開設(shè)熱工課程的情況。從返回的調(diào)查表看出，機械工程系、化工系、核能工程系、材料系等均普遍開設(shè)熱工類課程。有的學(xué)校把熱學(xué)類課程作為工學(xué)院的公共課程，如美國依阿華(Iowa)州立大學(xué)工學(xué)院在2000年開出的81門課程中(不含基礎(chǔ)課)，包括有電子、信息、計算機、控制、電磁場等系列的課程，其中熱學(xué)方面的基本課程有4門，即熱力學(xué)I、熱力學(xué)II、傳熱學(xué)及熱流系統(tǒng)設(shè)計。麻省理工、普渡大學(xué)及密西根大學(xué)等，熱力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)都是機械系設(shè)置的主要課程之一。表1是密西根大學(xué)工學(xué)院機械系學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)課課程學(xué)分情況，從中可以看出熱工理論課程所占的分量。
在美國高等學(xué)校中，機械工程系主修課程的設(shè)置一般分為兩個層次，即(1)基本層次，該層次中的課程一般覆蓋了該校機械系各個研究方向的最基本的原理，是所有學(xué)生的必修課，在這一層次課程中均包含熱力學(xué)與傳熱學(xué)的基本原理課程在內(nèi)。(2)專門化層次，該層次中按專門方向不同而分成若干組課程供學(xué)生選修。歐美這樣的課程設(shè)置值得我們借鑒。
3．最近十年美國熱工課程教學(xué)的發(fā)展
在最近十年中，美國高等學(xué)校工科熱工課程的教學(xué)呈現(xiàn)出許多新的發(fā)展趨向值得我們重視。首先在熱工課程教材方面，美國高校中出現(xiàn)了像Cengel與Boles的Thermodynamics――An Engineering Approach，[10]Cengel的Heat transfer――A practical approach，[11]Incropera／DeWitt的Fundamentals of heat transfer[12]這樣取材豐富、構(gòu)思新穎、內(nèi)容先進(jìn)的教材。有關(guān)這些教材特點的
詳細(xì)分析見參考文獻(xiàn)[8]。
在熱工實驗方面，20世紀(jì)末美國高校也進(jìn)行了面向21世紀(jì)的探索，例如美國普渡大學(xué)DeWitt等三位教授進(jìn)行了題為“Curriculum for the 21th Century”的研究，[13]對于傳熱學(xué)試驗提出了以下改革內(nèi)容：
(1)減少“傳統(tǒng)”的實驗，增加學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊項目的時間；(2)增加有挑戰(zhàn)性的工程設(shè)計項目；(3)給予動手訓(xùn)練機會；(4)訓(xùn)練與工程界合作；(5)培養(yǎng)交流項目結(jié)果的能力。
為此，該校改進(jìn)了原有的實驗系統(tǒng)，配備了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時從工業(yè)界不斷引入設(shè)計性的實驗課題，并分解成為團(tuán)隊項目的內(nèi)容。從普渡大學(xué)機械系的這一改革思路看強調(diào)了減少傳統(tǒng)的實驗，增加來自工業(yè)界實際項目的訓(xùn)練；強調(diào)了團(tuán)隊合作的訓(xùn)練；強調(diào)了培養(yǎng)交流與動手的能力。
當(dāng)然傳統(tǒng)的實驗還是需要的，是加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解以及培養(yǎng)動手能力的環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)實驗的內(nèi)容與組織上也要注意綜合性的培養(yǎng)。我們來看普渡大學(xué)的傳統(tǒng)傳熱學(xué)實驗課程的內(nèi)容，參見表2。
由表2可見，就這些傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容而言，其綜合性與測試技術(shù)的訓(xùn)練也是比較好的。
二、對今后教學(xué)改革與發(fā)展的一些思考
1．熱工課程教材怎樣適應(yīng)不同類型學(xué)生的培養(yǎng)需要
熱工課程的基本知識應(yīng)當(dāng)成為工科各專業(yè)學(xué)生必須具備的技術(shù)素質(zhì)，熱工課程應(yīng)當(dāng)成為我國工科學(xué)生、尤其是機械類專業(yè)的學(xué)生的共同的工程基礎(chǔ)課程。這是由于：(1)熱現(xiàn)象是自然界中最普遍的物理現(xiàn)象，同時各個工程技術(shù)領(lǐng)域中及日常生活中的各種其他形式能量最終大都是以熱能的形式耗散于環(huán)境及宇宙之中。因而作為介紹熱能的有效、合理的利用和轉(zhuǎn)換、傳遞技術(shù)的熱工課程，不僅應(yīng)是許多大類專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課，而且也應(yīng)是21世紀(jì)所有工科類專業(yè)學(xué)生的一門公共技術(shù)基礎(chǔ)課。(2)我國中長期能源發(fā)展規(guī)劃制定了節(jié)能優(yōu)先戰(zhàn)略，提高能源利用率是確保我國中長期能源供需平衡的先決條件。無論是從國內(nèi)資源還是世界資源的可獲量考慮，中國只有創(chuàng)造比目前工業(yè)化國家更高的能源效率，才能在有限的資源保證下，實現(xiàn)高速經(jīng)濟(jì)增長和達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家人均水平。因此，工科學(xué)生應(yīng)該具備合理用能、節(jié)能的意識并懂得其基本技術(shù)。而熱工課程的內(nèi)容是合理用能及節(jié)能理論中最基礎(chǔ)與核心的部分，熱工基礎(chǔ)課程在工科各專業(yè)人才培養(yǎng)中具有重要的作用和地位。
按照這一觀點，在我國工科21類專業(yè)中，[14]至少有6大類(能源動力類、化工制藥類、航空與航天類、環(huán)境與安全類、武器類、土建類)專業(yè)應(yīng)該開出高學(xué)時的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的課程，其中能源動力類是最典型的一個大類專業(yè)。我國目前設(shè)有能源動力大類專業(yè)的學(xué)校有130余所。按照教育部分類辦學(xué)的思想(研究型，教學(xué)型以及介于其間的類型)，這一百多所學(xué)校不可能是屬于同一類型的學(xué)校。那么同是高學(xué)時工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)在教材上是否要有所區(qū)分?還是可以采用同一種教材由主講教師酌情選講?如果有區(qū)分，區(qū)分主要在哪些方面?這一問題涉及到熱工課程教學(xué)指導(dǎo)委員會在制定基本要求以及今后組織教材編寫方面的一個基本考慮，需要通過深入研究取得共識。
2．如何使教材內(nèi)容適時地跟上學(xué)科與工程技術(shù)的發(fā)展
近代工程技術(shù)的發(fā)展給本科熱工課程教學(xué)帶來了巨大的變化。[8]例如，20年前的本科生教材很少有關(guān)于火用分析方面的內(nèi)容，而現(xiàn)在這個狀態(tài)參數(shù)已經(jīng)被廣泛接受并用來分析設(shè)備過程的能量利用情況。近代高新技術(shù)的發(fā)展給傳熱學(xué)增添了許多新的內(nèi)容，近十年內(nèi)發(fā)展起來的納米微米傳熱學(xué)就是一例。
相對于傳熱學(xué)，工程熱力學(xué)國內(nèi)外教材的內(nèi)容顯得過于穩(wěn)定，近年來出版的教材中新技術(shù)的概念介紹極少。比如，當(dāng)前中國的長期能源問題已經(jīng)十分突出，為保護(hù)環(huán)境，執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展的方針，在工程熱力學(xué)教材上，對新的、先進(jìn)的能源利用方式(聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、氫能利用、燃料電池、分布式發(fā)電和熱電冷三聯(lián)供、新能源發(fā)電等等)是否應(yīng)該有適當(dāng)?shù)姆从?超臨界和超超臨界循環(huán)是傳統(tǒng)燃煤汽輪發(fā)電機組提高經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的有效途徑，也是近年來國外燃煤火電廠的重要發(fā)展方向及我國要積極研發(fā)的方向，在工程熱力學(xué)的新教材和今后的教學(xué)中也應(yīng)有相應(yīng)的地位。
3．熱工課程的實驗教學(xué)改革與更新應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行
熱工課程包含的兩門學(xué)科，熱力學(xué)與傳熱學(xué)，都是應(yīng)用科學(xué)，實驗教學(xué)無疑是完整的課程教學(xué)的組成部分。多年的經(jīng)驗表明，實驗教學(xué)的改革與發(fā)展某種程度上比課程本身還要困難，主要是涉及到設(shè)備的購置、更新所需的經(jīng)費問題。在國家實施“211工程”二期或者“985工程”的建設(shè)中怎樣利用有限的資源(財力)來改革、更新熱工教學(xué)實驗值得重視。在建設(shè)實際動手的實驗臺位時，是否也可利用多媒體的工具建設(shè)或購置一些“軟件實驗”作為補充?[15]在動手的實驗方面，前蘇聯(lián)曾經(jīng)出版過有關(guān)傳熱學(xué)實驗教學(xué)的圖書，[16]20世紀(jì)80年代熱工教學(xué)指導(dǎo)委員會也組織出版過這樣的圖書。[17]目前有否必要再組織出版這樣的參考書?
4．在熱工課程的教材與教學(xué)過程中怎樣加強學(xué)生的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)
近期世界范圍的內(nèi)的教育改革都十分注意對學(xué)生解決問題的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，這從最近出版的美國教材中可以明顯看出。由于中外教育體制、教育傳統(tǒng)和教學(xué)理念方面的不同，在吸收西方教材先進(jìn)經(jīng)驗的同時，我們應(yīng)當(dāng)努力探索適應(yīng)我國具體情況的措施與方法。過去的實踐表明，首先教師本身除了從事教學(xué)以外一定要參加科研，以豐富自己的學(xué)識、提高自己的業(yè)務(wù)水平。在教學(xué)過程中每位教師都應(yīng)努力將教學(xué)內(nèi)容與自己的學(xué)術(shù)經(jīng)歷結(jié)合起來，努力使書本上的資料成為活生生的實例。在教學(xué)法方面注意啟發(fā)性，輔以對部分學(xué)有余力學(xué)生的講座等課外活動，等，這些都能收到一定成效。但是從總體上說，熱工課程教學(xué)中探索對學(xué)生的能力與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)仍然是進(jìn)一步研究的課題。
5．是否要開出經(jīng)過整合的新型熱工課程
為適應(yīng)不同類型專業(yè)的需要，可以開設(shè)出一些綜合性的新的熱工類課程。無論是能量轉(zhuǎn)換、熱量傳遞還是質(zhì)量傳輸，都有如何提高轉(zhuǎn)換效率、傳遞效率和節(jié)約能源的問題，其中的關(guān)鍵是要減少過程的熵產(chǎn)(或不可逆損失)以及強化傳遞過程。這是它們共同的最重要的東西，可否開設(shè)一門綜合熱力學(xué)、傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)和流體力學(xué)的新課――例如可稱為“熱設(shè)計及優(yōu)化”。國外目前已經(jīng)有這類圖書出版，第一步可以翻譯過來作為參考教材。如果關(guān)于“優(yōu)化”的內(nèi)容能結(jié)合一些專業(yè)過程中的具體問題，那么這樣的課程就會受到相關(guān)專業(yè)的歡迎。
6．熱工課程的雙語教學(xué)應(yīng)當(dāng)怎樣進(jìn)行
雙語教學(xué)是目前教育部提倡進(jìn)行的一項教學(xué)改革，
而熱工基礎(chǔ)課程也常常被選為進(jìn)行工程技術(shù)課程的雙語教學(xué)的對象。[18]這里涉及到許多具體問題：在編寫漢語教材時怎樣照顧到雙語教學(xué)的需要?怎樣選擇英語工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)教材?怎樣循序漸進(jìn)地進(jìn)行教學(xué)，以真正收到雙語教學(xué)的實效而不流于形式?
7．對我國中青年熱工課程教師學(xué)術(shù)趨向的思考
要提高我國熱工課程教學(xué)質(zhì)量，關(guān)鍵在于教師。與我國人才隊伍總體情況一樣，我國熱工課程教師隊伍的主體已經(jīng)由30～45歲的中青年教師所構(gòu)成。這個主體的特點是學(xué)歷層次較高，大多數(shù)具有博士學(xué)位，一般具有碩士學(xué)位。為使我國熱工課程教學(xué)接近或者達(dá)到發(fā)達(dá)國家的平均水平，關(guān)鍵在于這支教師隊伍。就他們的學(xué)術(shù)發(fā)展而言，目前他們的學(xué)術(shù)趨向面臨一個主要問題是：是否需要將熱力學(xué)與傳熱學(xué)融為一體，固然可以有所側(cè)重，但是不是不要截然分開?這方面，國外的一些情況值得我們借鑒：英國的Spalding是著名的計算傳熱學(xué)與流體力學(xué)專家，但是他也寫過一本工程熱力學(xué)的教科書：[19]Cengel以他的傳熱學(xué)教科書而知名，但他同時又是工程熱力學(xué)教科書的作者，[10]而且Cengel的工程熱力學(xué)與他的傳熱學(xué)同樣著名；田長霖教授是熟知的傳熱學(xué)大家，但他與Lienhard合作寫過一本統(tǒng)計熱力學(xué)教科書。[20]將熵產(chǎn)分析用于傳熱問題的首創(chuàng)者Bejan也是集熱力學(xué)與傳熱學(xué)于一身的知名學(xué)者。[21-22]我國的中青年熱工課程教師值得對此進(jìn)行思考。
參考文獻(xiàn)：
[1]Cheng K C．Historical development of the theory of heat and thermodynamics：Review and some observations．Heat Transfer Engineering，1992，13(3)：19-37．
[2]Lienhard J H． Learning and teaching heat transfer．Heat Transfer Engineering，1985，6(3)：26-34．
[3]Grober H．Die Grundgesetze der Warmeleitung und des Warmeuberganges．1921．
[4]McAdams W H．Heat transmission．New York：McGraw-Hill,1934．
[5]Jakob M，Hawkins G A．Elements of heat transfer and insulation．New York：John Wiley，1942．
[6]Eckert E R G．Introduction to heat transfer．New York：McGraw-Hill，1950．
[7]Holman J P．Heat transfer．New York：McGraw-Hill，1963．
[8]陶文銓，何雅玲，李增耀，唐桂華．“傳熱學(xué)”本科生教材40年的變遷及其對我們的啟示[Z]．2004年全國熱工課程發(fā)展戰(zhàn)略研討會論文集．
[9]陶文銓，何雅玲，王秋旺．境外大學(xué)工科熱工類課程的設(shè)置[J]．高等工程教育，2000(增刊)．
[10]Cengel Y A，Boles M A．Thermodynamics-An engineering approach．Sixth edition．New York：McGraw-Hill，2006．
[11]Cengel Y A．Heat transfer A practical approach．Second edition．New York：McGraw-Hill，2003．
[12]Incropera F P，DeWitt D P Fundamentals of heat and mass transfer．Fifth edition．New York：John Wiley＆Sons，2002．
[13]Bianchi M V A，Schoenhala R J，DeWitt D P．Changing the role of the laboratory in a heat transfer course．ASME HTD-Vol．344，National Heat Transfer Conference，Vol．6，1997，1―8．
[14]中華人民共和國教育部高等教育司編．中國普通高等學(xué)校專業(yè)設(shè)置大全[M]．北京：高等教育出版社，2003．
[15]Hammer N R，Voller V R．Simulations of basic fluid mechanics laboratories using multimedia authoring tools．ASMEHTD-Vol．344．National Heat Transfer Conference，1997，Vol．6，pp．43-52．
[16]奧西波娃B A．傳熱學(xué)實驗研究[M]．蔣章焰等譯．北京：高等教育出版社，1982．
[17]涂頡，章熙民，李漢炎，林瑞泰．熱工實驗基礎(chǔ)[M]．北京：高等教育出版社，1986．
[18]馮妍卉，張欣欣．“傳熱傳質(zhì)學(xué)”課程雙語教學(xué)計劃的探討[J]中國電力教育，2002,4：95-97．
[19]Spalding D B，Cole E H．Engineering thermodynamics．London：Edward Arnold，1973．
[20]Tien C L and Lienhard J H．Statistical Thermodynamics．New York：Holt Reinhart and Winston，1971．
篇8
Tribes的學(xué)生Revamps還發(fā)表了熱經(jīng)濟(jì)學(xué)孤立化原理的數(shù)學(xué)論證。隨后，美國的另一學(xué)派代表人物R.Gaggioli，他以代數(shù)為主要數(shù)學(xué)計算模式，進(jìn)而發(fā)展了代數(shù)模式的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)。德國的Beyer，結(jié)構(gòu)系數(shù)模式經(jīng)濟(jì)學(xué)發(fā)展為符號經(jīng)濟(jì)學(xué)，也稱知陣模式熱經(jīng)濟(jì)學(xué)(因為西方國家習(xí)慣稱知陣為符號)，知陣模式代表了熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的成熟階段。
到了1995年，王加漩等科學(xué)工作者開始在我國推行國際上各種流派的火用經(jīng)濟(jì)學(xué)的先進(jìn)理論。部分學(xué)者根據(jù)我國的具體國情對其研究應(yīng)用，并且已經(jīng)取得了一定的成就，逐漸形成了各自的流派。
2熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理與優(yōu)勢
目前存在的能量評價方法包括以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)的能量分析法。這種分析法雖然操作簡單，且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但評價值側(cè)重于量而沒有評價質(zhì)。另一種是以熱力學(xué)第一定律和第二定律和火用平衡理論為框架的火用分析法。這種方法在對能量系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析優(yōu)化的時候，得出的結(jié)果往往無法顧及經(jīng)濟(jì)因素。目前最為科學(xué)全面的分析是法是本文研究的將熱力學(xué)分析與經(jīng)濟(jì)因素綜合分析的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析法也稱火用經(jīng)濟(jì)學(xué)分析法。這種方法結(jié)合了工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)工程、最優(yōu)化技術(shù)以及決策理論等基本思想，兼顧能量使用的量與質(zhì)，并將系統(tǒng)的火用流價格數(shù)據(jù)化，能夠評估兼顧能量使用效率與經(jīng)濟(jì)價值的綜合結(jié)果，這種分析法在復(fù)雜的工程分析、診斷、優(yōu)化、改進(jìn)中，都有重大作用，技術(shù)優(yōu)勢非常明顯。
熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的分析能夠全面輔助系統(tǒng)的優(yōu)化，它的基本原理是在進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化時，確定考慮的變量及變量之間的關(guān)系，然后選擇約束條件和決策變量，最后用數(shù)學(xué)手段描述出目標(biāo)函數(shù)與約束方程，進(jìn)行求解。求解答案能夠?qū)椖吭O(shè)計提供重要參考資料，包括對可行方案的選擇、對改進(jìn)措施的評價、對成本的真實計算以及單元系統(tǒng)的維護(hù)與更替。
3熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的應(yīng)用
熱經(jīng)濟(jì)學(xué)是分析現(xiàn)代工程系統(tǒng)中一切與能力相關(guān)的系統(tǒng)的熱力學(xué)方法，一般來說，從原則上區(qū)分，可以分為兩大類方法，一是在卡諾和克勞修斯研究框架中，利用系統(tǒng)能平衡概念分析的系統(tǒng)各項技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完善程度，通過把被研究系統(tǒng)與卡諾循環(huán)理想循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行對比，從它們之間的接近的程度判定系統(tǒng)的完善程度。
二是以吉布斯理論為框架，采取熱力學(xué)勢概念的分析方法，分析系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換過程，以熱力學(xué)勢為分析重點，進(jìn)而分析各種形式之下功的數(shù)值。從這一原理出發(fā)，我們可以評估被分析系統(tǒng)任意一點上的物流與能流所做功的性能。這一點能夠無視系統(tǒng)的機構(gòu)復(fù)雜程度而直接對系統(tǒng)性能進(jìn)行評估，所以，我們可以充分利用這一方法的特點，分析得到需要的全部信息。這種方法，首先在化學(xué)熱力學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，而其他領(lǐng)域一般仍沿用第一類方法。
在我國熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析法被引入到熱力系統(tǒng)，我國學(xué)者首先主要通過概念模型來分析熱力系統(tǒng)，并實際通過繪制結(jié)構(gòu)圖對實際操作進(jìn)行了指導(dǎo)，熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論并且被用于分析復(fù)雜的能量體系，模擬故障診斷，并用于計算成本。
在系統(tǒng)的優(yōu)化方面，熱經(jīng)濟(jì)學(xué)被用于對系統(tǒng)進(jìn)行分析，分析的內(nèi)容包括燃料、產(chǎn)品流的成本，和最紅產(chǎn)品的形成過程，在此過程中，通過計算編輯火用成本的變化能夠建立能量損耗分析模型，實現(xiàn)了在線診斷系統(tǒng)性能的目標(biāo)，隨后熱經(jīng)濟(jì)學(xué)概念引入到火電機組，建立了加熱器故障診斷指標(biāo)的通用數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)了加熱器故障診斷的可能性。還有學(xué)者通過研究火用流的計價和費用分配問題，對把輸入的火用流進(jìn)行拆分，提出了基于能級相近最大化相供的火用流計價策略，并將此原理應(yīng)用于熱電聯(lián)產(chǎn)熱力系統(tǒng)之中。
篇9
【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）18-0057-02
現(xiàn)代社會能源主要來源于化石燃料的燃燒，能源短缺已成為世界各國面臨的迫切問題，尋求新型燃料以及研發(fā)高效低污染燃燒裝置已成為各國面臨的重大任務(wù)。 “燃料與燃燒”是一門研究化石燃料及其燃燒規(guī)律的傳統(tǒng)學(xué)科，同時又是一門反映最新燃料及燃燒技術(shù)，并與之保持同步的新學(xué)科。
作為高等院校熱能與動力專業(yè)方向的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，“燃料與燃燒”以“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“大學(xué)化學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”和“流體力學(xué)”等傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程的知識為基礎(chǔ)，由于涉及學(xué)科多，應(yīng)用知識繁復(fù)，與其他基礎(chǔ)課程相比，具有課程理論難度大、跨度大、知識點多且零散和對數(shù)學(xué)要求高等特點[1，2]。為此，針對我校熱能與動力工程專業(yè)人才培養(yǎng)特點和要求，結(jié)合多年教學(xué)實踐經(jīng)驗，對“燃料與燃燒”課程教學(xué)內(nèi)容的制訂及教學(xué)手段的選擇提出自己的建議。
一、課程內(nèi)容及特點
1.課程內(nèi)容
“燃料與燃燒”包括燃料、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、燃料的著火理論、火焰的傳播與穩(wěn)定理論、預(yù)混燃燒理論和擴(kuò)散燃燒理論等基礎(chǔ)理論，液體燃料、固體燃料的燃燒過程及其經(jīng)典的模型等教學(xué)模塊；課程主要包含：（1）燃料、（2）燃燒過程的物質(zhì)平衡與熱平衡、（3）化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、（4）燃燒系統(tǒng)守恒方程、（5）著火和燃燒界限、（6）預(yù)混氣的燃燒、（7）層流預(yù)混火焰、（8）層流擴(kuò)散燃燒、（9）氣體湍流燃燒、（10）液體燃料的擴(kuò)散燃燒、（11）固體燃料的燃燒、（12）燃燒污染與防治、（13）船舶動力裝置的燃燒等教學(xué)內(nèi)容。
2.課程特點
實際燃燒過程涉及質(zhì)量、動量和能量的交換和變換，涉及燃料和氧化劑之間的化學(xué)反應(yīng)，具體過程十分復(fù)雜。“燃料與燃燒”課程知識點多、理論性強、學(xué)科交叉性強。因此，一方面，該課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生很好地掌握前期“大學(xué)物理”、“大學(xué)化學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”和“流體力學(xué)”等專業(yè)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容；另一方面，該課程的學(xué)習(xí)又可以促進(jìn)了學(xué)生對上述課程知識點的理解。
“燃料與燃燒”課程理論性強、知識涉及面廣，是一門典型的理論和實驗相結(jié)合的學(xué)科。由于燃燒過程的復(fù)雜性，截至目前，燃燒科學(xué)的研究仍然以實驗研究為主。先進(jìn)診斷技術(shù)的不斷出現(xiàn)使得燃燒實驗獲取的數(shù)據(jù)更加可靠、準(zhǔn)確[3]。20世紀(jì)以來，著火模型、火焰?zhèn)鞑ダ碚摗⒎磻?yīng)流體力學(xué)和計算流體力學(xué)等的建立使燃燒理論有了長足的發(fā)展。并且，隨著大型計算機的出現(xiàn)，使得采用數(shù)值模擬方法研究燃燒過程已經(jīng)成為發(fā)展趨勢[4]，這些都有力地促進(jìn)了燃燒技術(shù)的發(fā)展。但這些理論模型對于本科生而言很難理解。這就要求授課老師探索適合本科生知識結(jié)構(gòu)及認(rèn)知水平的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段。
二、教學(xué)方法
1.教材的選擇
“燃料與燃燒”這門課程知識點多、理論性強、概念抽象，如何上好這門課，選擇適合的教材是非常重要的環(huán)節(jié)。好的教材有利于制訂合理的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計劃，可以有效促進(jìn)教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)。目前市面上發(fā)行的教材主要有國外教材的國內(nèi)翻譯版和國內(nèi)教材兩類，比如Kuo. Kenneth K.的《Principles of Combustion》和Turns. S. R.的《An Introduction to Combustion》以及國內(nèi)顧恒祥編著的《燃料與燃燒》教材和嚴(yán)傳俊的《燃燒學(xué)》等，這兩類教材各有特點。合適的教材應(yīng)該能夠與學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)及認(rèn)知能力相適應(yīng)，與該課程的教學(xué)目標(biāo)相適應(yīng)[5]。
針對本課程的特點，教材的內(nèi)容要全要新，應(yīng)能夠較好地反映當(dāng)前燃燒理論發(fā)展水平及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。教材內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括燃料、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、燃燒物理基礎(chǔ)、預(yù)混燃燒及擴(kuò)散燃燒、液體及固體燃料的燃燒等。由于是面向本科生的教材，應(yīng)當(dāng)內(nèi)容簡單易懂、表述深入淺出、實例豐富直觀、結(jié)構(gòu)邏輯清晰，能有效銜接理論分析與工程實例，這樣才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前國內(nèi)出版的《燃料與燃燒》教材要么理論性太強，要么涵蓋內(nèi)容不全面，要么內(nèi)容深度不夠，總之都存在這樣或那樣的問題。為此，根據(jù)我校本科熱能與動力工程專業(yè)方向?qū)W生培養(yǎng)的目標(biāo)和特點，我校“燃料與燃燒”課程組的老師編寫了適合我校學(xué)生使用的《燃料與燃燒》教材，該教材系統(tǒng)地闡述了燃燒的基本原理和理論；詳細(xì)講述了燃料動力學(xué)燃燒的計算方法，詳細(xì)論述了燃燒熱力學(xué)和燃燒化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，著重介紹了船舶動力裝置涉及的預(yù)混燃燒和油滴蒸發(fā)控制的擴(kuò)散燃燒；最后，為及時反映燃燒技術(shù)的最新研究進(jìn)展，增添了新型船舶動力裝置所采用的燃燒技術(shù)[6]。在教材的編撰過程中，大量引用了我校教師及研究生們的研究成果。教材針對性強、內(nèi)容新穎，強調(diào)了“燃料與燃燒”課程的理論性和工程應(yīng)用性，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)以致用、理論聯(lián)系實際的能力和素養(yǎng)。
2.教學(xué)內(nèi)容設(shè)計
“燃料與燃燒”課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該具有目標(biāo)性、實效性、科學(xué)性、啟發(fā)性，為此在其教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計過程中，應(yīng)該注意以下幾點：
①內(nèi)容要重點突出。“燃料與燃燒”課程內(nèi)容包括化學(xué)熱力學(xué)、反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)、著火理論、火焰?zhèn)鞑ヅc穩(wěn)定理論、液體燃料及固體燃料的燃燒等部分，但在各部分內(nèi)容的講解上要有重點。課程中化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)是整個課程的理論基礎(chǔ)，講解內(nèi)容包括化學(xué)平衡、熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率、質(zhì)量作用定律、反應(yīng)級數(shù)、活化分子碰撞理論及鏈鎖反應(yīng)理論等。其中，化學(xué)反應(yīng)速率、質(zhì)量作用定律、阿累尼烏斯公式和鏈鎖反應(yīng)理論可作重點講解。關(guān)于著火理論，授課重點放在閉口系統(tǒng)著火理論模型的建立和結(jié)果分析上，并分析燃燒放熱量和散熱量隨溫度的變化曲線，確定著火溫度與初始溫度、物理化學(xué)因素和散熱強度的關(guān)系。對于火焰?zhèn)鞑ヅc穩(wěn)定理論，授課的重點在火焰?zhèn)鞑ジ拍睢怏w的動力燃燒與擴(kuò)散燃燒及火焰穩(wěn)定的基本原理與方法的講解。對于預(yù)混燃燒，授課的重點在瑞利公式、郎肯-雨果尼奧公式的推導(dǎo)，以及爆震波、緩燃波的性質(zhì)，并分析層流火焰的傳播速度。對于擴(kuò)散燃燒和液體燃料的燃燒，重點在伯克-舒曼理論、燃料射流的唯象分析、液體燃料的霧化、蒸發(fā)模型及液滴的質(zhì)量燃燒速率。對于固體燃料的燃燒，碳的燃燒化學(xué)反應(yīng)及碳粒的燃燒速度可作為授課重點。
②理論與實踐相結(jié)合。“燃料與燃燒”是一門理論性及實踐性都很強的學(xué)科。課程涉及的相關(guān)理論模型比較抽象，不易掌握。因此，該課程的教學(xué)內(nèi)容必須與工程或生活實踐緊密結(jié)合。在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計過程中必須將理論與具體工程案例或燃燒相關(guān)生活案例相結(jié)合，以具體案例作為切入點，將復(fù)雜抽象的理論概念穿插到生動、具體的案例中進(jìn)行講解。對于熱能與動力專業(yè)的本科生，筆者結(jié)合船舶柴油機，利用燃燒學(xué)理論講解燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計、燃油燃燒過程、過量空氣系數(shù)、著火等這些具體設(shè)計方案背后的理論依據(jù)，從而強化對燃燒理論的理解；結(jié)合汽油機和柴油機，講解點燃和壓燃，講解不同燃燒方式對汽油機和柴油機的影響，講解烴類燃料著火點和自燃點的區(qū)別；結(jié)合家用燃?xì)庠钆_，講解燃料的擴(kuò)散燃燒。通過以上措施，使學(xué)生課本理論與實踐統(tǒng)一。
3.教學(xué)方法設(shè)計
①采用啟發(fā)式教育。在“燃料與燃燒”課程教學(xué)過程中從學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)及認(rèn)知能力出發(fā)，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，采用提問、討論和案例分析等多種方式，讓學(xué)生參與教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使他們在活躍、開放的教學(xué)氛圍中理解掌握燃料與燃燒相關(guān)的知識點，并逐步掌握應(yīng)用相關(guān)知識點分析解決實際問題的能力和提升團(tuán)隊合作能力。
②多媒體與板書的有機結(jié)合。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)已成為課堂教學(xué)的重要手段。多媒體教學(xué)課件圖文并茂、內(nèi)容豐富、信息量大。就“燃料與燃燒”而言，燃燒過程細(xì)節(jié)可以被生動地顯示出來，危險實驗也可被充分地展示出來，使學(xué)生能夠更加深刻、有效地理解相關(guān)燃燒理論和燃燒過程。但是，使用多媒體技術(shù)授課，老師講課速度加快，課程信息量增加，學(xué)生課堂緊張度增加，易造成學(xué)生的思維跟不上授課速度，影響教學(xué)效果。板書比較靈活，便于控制授課節(jié)奏，適合于講解復(fù)雜理論模型，教師在授課過程中，可以通過板書引領(lǐng)學(xué)生的思維，進(jìn)行詳細(xì)的講解和推導(dǎo)，學(xué)生易于理解和融會知識。但是，板書速度慢、效率低。因此，在“燃料與燃燒”課程教學(xué)過程中，將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書有機結(jié)合，揚長避短，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。
③多種考核手段的結(jié)合。在教學(xué)過程中，采用多樣化的考核手段，了解學(xué)生對課程知識點的掌握情況，督促學(xué)生的學(xué)習(xí)。平時成績、課堂提問、課后作業(yè)、案例分析、階段考試和小論文等都可以作為考核手段。但無論采用何種形式的考核手段都應(yīng)當(dāng)從激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和增加學(xué)生對本課程本專業(yè)的認(rèn)識出發(fā)。
三、結(jié)論
綜上所述，“燃料與燃燒”融合了“大學(xué)物理”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”、“流體力學(xué)”、“氣體動力學(xué)”和“高等數(shù)學(xué)”等課程的知識。在教學(xué)過程中應(yīng)點面集合，重點突出，理論聯(lián)系實際，加強對學(xué)生實踐能力、團(tuán)隊合作能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容。同時，作為老師，需要不斷學(xué)習(xí)，及時掌握該課程新的知識點，及時更新教學(xué)內(nèi)容。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄧文義，蘇亞欣. “燃燒學(xué)”課程建設(shè)與探討[J]. 中國電力教育， 2012（27）：70-71.
[2]蘇磊. 燃燒學(xué)-教學(xué)有感[J]. 中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009（34）：134.
[3]Kuo， Kenneth K. Principles of Combustion
[4]嚴(yán)傳俊， 范瑋. 燃燒學(xué)[M]. 西安： 西北工業(yè)大學(xué)出版社， 2008.
[5]王保文， 王為術(shù)， 高傳昌. 電廠熱能動力工程專業(yè)“燃燒學(xué)”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計[J]. 中國電力教育， 2010， （30）：100-102.
篇10
一、引言
根據(jù)不可逆過程熱力學(xué)，換熱器的不可逆性用熵產(chǎn)率來度量。前人普遍認(rèn)為換熱器的總熵產(chǎn)率包括兩個部分，一部分是冷、熱流體間有限溫差傳熱產(chǎn)生的熵產(chǎn)率，另一部分是粘性流體有摩阻流動產(chǎn)生的熵產(chǎn)率。熵產(chǎn)率最小對應(yīng)于換熱設(shè)備最優(yōu)，這一優(yōu)化準(zhǔn)則被稱為換熱過程（設(shè)備）優(yōu)化的最小熵產(chǎn)原理，也被稱為熱力學(xué)優(yōu)化。
二、換熱器散熱場
針對以導(dǎo)熱或?qū)α鞣绞嚼鋮s電子器件的散熱通道網(wǎng)絡(luò)，給出了散熱通道網(wǎng)絡(luò)的等效熱阻和等效流阻的定義，并把它們作為散熱通道網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)熱和流動不可逆性的度量。以等效熱阻或等效流阻最小為目標(biāo)優(yōu)化了散熱通道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。以下是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化常用數(shù)學(xué)模型：
多股流溫差場均勻性因子為：
該多股流換熱器溫差場均勻性因子，考慮多股流溫差性造成的均勻性因子與換熱性能的不統(tǒng)一性，而將冷熱流體間的不同溫度采用了無量綱溫差。通過對多股流換熱器溫差場均勻性因子的溫度無量綱形式，使得冷熱流體間的溫差都處于0~1的范圍內(nèi)。該因子能夠有效地反映熱交換流體沿程(換熱器縱向)的溫度均勻分布特性，而不會將不同組(換熱器橫向)溫差不均勻造成的影響誤差引入，更能較為有效的反映多股流換熱器的熱交換性能。
三、散熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
針對網(wǎng)絡(luò)多流的換熱器綜合與優(yōu)化，在兩股流網(wǎng)絡(luò)換熱器綜合與優(yōu)化的概念中，本文提出了多股流網(wǎng)絡(luò)換熱器優(yōu)化與綜合的方案，這種方法可以直接使用常規(guī)的兩股流換熱器網(wǎng)絡(luò)綜合及優(yōu)化的理論成果。具體研究方案為：
四、多股流優(yōu)化方案
獲得整體網(wǎng)絡(luò)初始優(yōu)化構(gòu)型，再依據(jù)合并法則將多個兩股流換熱器進(jìn)行有機組合成換熱器的多股流，得到換熱器多股流的伊始出入口溫差和其它相關(guān)匹配數(shù)據(jù)。換熱器的多股流形成以后，從多股流換熱器的絕對優(yōu)選設(shè)計著手，利用多股流換熱器溫差場的均勻性因子作為評價主要目標(biāo)和指標(biāo)函數(shù)，在特定數(shù)據(jù)的優(yōu)化多股流換熱器條件下，得到多股流換熱器本身的最佳流體結(jié)構(gòu)和并行通道排組列方式。
多股流換熱器的設(shè)計方案多是在某一局部的工況下進(jìn)行的，并且采用入口參數(shù)在其柔性變化范圍內(nèi)不會對多股流換熱器性能產(chǎn)生影響。在換熱器多股流優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中，可加入多股流換熱器的柔性方案，將換熱器多股流的進(jìn)口區(qū)間處進(jìn)行優(yōu)化變量約束，即在尋求多股流換熱器的最佳進(jìn)口溫度的柔性區(qū)間范圍內(nèi)。以上概述相應(yīng)的推導(dǎo)過程：
對平均配置冷卻流體的網(wǎng)絡(luò)流動通道規(guī)定它的流阻等效為網(wǎng)絡(luò)流動通道的耗散率粘性除以流量總體積的二次方。以流阻等效最小值做為網(wǎng)絡(luò)流動通道的優(yōu)化方向，討論了其對影響最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)流動通道結(jié)構(gòu)的三個因素，第一因素是結(jié)構(gòu)維數(shù)（又分為一維、二維和三維），第二因素是通道直徑分布（可以是不規(guī)則或規(guī)則），以及第三因素的幾何限制因素（散熱表面積一定或兩者均一定、散熱通道總體積一定）。可以總結(jié)三個因素的影響為：隨節(jié)點數(shù)目的增長，流阻等效最小的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通道會向單維（幾字形）向二維（并行通道）、進(jìn)而向多維（多分道）轉(zhuǎn)變。
在平均配置的前提下，散熱率均分可表示為：即將打造某一通道網(wǎng)絡(luò)采取耗費某種限制的“源泉”，則最先的通道網(wǎng)絡(luò)則會使單位“源”所發(fā)出的散熱率在整個網(wǎng)絡(luò)通道上呈現(xiàn)均勻。
五、方案的實例應(yīng)用
針對發(fā)動機內(nèi)艙散熱場區(qū)域，如發(fā)動機本身、車輪內(nèi)徑、車身內(nèi)柱、變速箱傳動面等表面形狀十分復(fù)雜，采用平均配置結(jié)構(gòu)化并行生成網(wǎng)絡(luò)流動通道；對于發(fā)動機艙外部網(wǎng)絡(luò)流動通道，以及在車體表面附近的網(wǎng)絡(luò)流動通道計算區(qū)域，也可采用多股流優(yōu)化生成流場網(wǎng)格；同時，在距離汽車較遠(yuǎn)的流場計算區(qū)域，采用結(jié)構(gòu)化多股流。因此，對于整個流場計算區(qū)域，生成了結(jié)構(gòu)化、多股流優(yōu)化等組成的網(wǎng)格，全流場流體單元網(wǎng)絡(luò)得到有效整合。
多股流換熱器也可應(yīng)用于低溫情況，但是低溫縱向溫度呈現(xiàn)與熱負(fù)荷分布情況具有其獨特性，這也是因為換熱器中多元并行工做介質(zhì)組分及系統(tǒng)運行高低壓等熱力學(xué)因素、多股流換熱器本身換熱性能以及混合工質(zhì)沿程不均勻的相變傳熱特性共同決定的。需要注意多股流作用下的特殊條件，其他的均相同即可。
五、結(jié)論
在網(wǎng)絡(luò)換熱器兩股流基礎(chǔ)上，對優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)換熱器多股流的綜合方案可以直接采用還算捷徑的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)流換熱器兩股優(yōu)化與綜合的技術(shù)，在換熱器多股流的引導(dǎo)下，較為方便的簡化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化資源配置。
六、參考文獻(xiàn)
[1] 過增元，胡桅林，張朝民，變分原理在叉流換熱器優(yōu)化中的應(yīng)用，高等學(xué)校第三屆工程熱物理全國學(xué)術(shù)會議論文集，1990
[2陸 貞. 多股流換熱器網(wǎng)絡(luò)衍生約束法研究及應(yīng)用，石油機械
[3] 柳雄斌，換熱器及散熱通道網(wǎng)絡(luò)熱性能的火積分析，航空航天學(xué)院
[4] 崔國民,陸 貞,張 勤等.多股流換熱器網(wǎng)絡(luò)及其衍生約束法綜合優(yōu)化研究1見:中國工程熱物理學(xué)會傳熱傳質(zhì)學(xué)術(shù)會議論文集.南京： 2006，編號063176:：1
604~1 607 [5]Landau，H.G.andHlinka，J.W.，SteadyState Temperature Distributionina Counterflow Heat Exehanger Including Longitudinal Conductioninhte Wall，ASMEPaper，1960
篇11
根據(jù)“厚基礎(chǔ)、重實踐、強能力”的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，華北電力大學(xué)制訂了熱能動力工程專業(yè)2008版本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案，確定了“培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高，具有一定創(chuàng)新能力、較強實踐能力和良好發(fā)展?jié)摿Φ母呒墝ｉT人才”的培養(yǎng)目標(biāo)。教學(xué)計劃中突出了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，要求明確各課程及其教學(xué)環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)中的地位，進(jìn)一步發(fā)揮其培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的作用。
專業(yè)基礎(chǔ)課程作為提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，起著舉足輕重的地位[1]。其教學(xué)目的是要求學(xué)生掌握課程的基本理論、基本方法和基本實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力，通過知識的不斷積累和融合，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下扎實的基礎(chǔ)。教學(xué)過程涉及教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實驗教學(xué)和考試方法等多個環(huán)節(jié)。目前，各教學(xué)環(huán)節(jié)均存在可深層次挖掘的潛力，尚未充分發(fā)揮在人才培養(yǎng)、尤其是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的作用。這表現(xiàn)在教學(xué)方法上仍為“師授生錄”的傳統(tǒng)模式、學(xué)生主體作用不突出；教學(xué)內(nèi)容上為重理論、輕實踐的“一手硬、一手軟”現(xiàn)象；實驗內(nèi)容多為驗證性實驗，深層次和邊緣性的實驗現(xiàn)象未被重視和挖掘；考試方法多為理論內(nèi)容，忽視實驗教學(xué)內(nèi)容等諸多方面。教學(xué)實踐中，如能對上述各環(huán)節(jié)進(jìn)行深入研究和探討，充分挖掘其深層次內(nèi)涵，并在實踐中加以實施，必能有效提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
本文以華北電力大學(xué)熱能動力工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)為研究對象，旨在通過深入研究各教學(xué)環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)，尤其是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的地位和作用，達(dá)到全面提高教學(xué)效果的目的，將培養(yǎng)目標(biāo)真正落到實處。
1 明確教學(xué)目的
教學(xué)目的是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的指南和方向。熱能動力工程專業(yè)設(shè)置有電廠熱能動力工程、電廠集控運行、制冷與空調(diào)工程等三個專業(yè)方向。三個方向雖有不同，但其專業(yè)基礎(chǔ)課均為工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)，是學(xué)習(xí)各后續(xù)專業(yè)課的前提和基礎(chǔ)。這三門課程既相互獨立，又相互銜接，如流體力學(xué)的學(xué)習(xí)需要工程熱力學(xué)的知識，傳熱學(xué)的學(xué)習(xí)又以工程熱力學(xué)和流體力學(xué)的內(nèi)容為基礎(chǔ)，因此開課順序依次為工程熱力學(xué)、流體力學(xué)和傳熱學(xué)。
三門專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)目的又各具特色。工程熱力學(xué)的教學(xué)目的是通過學(xué)習(xí)工程熱力學(xué)的基本理論和基本知識，重點掌握熱力學(xué)基本概念，熱力學(xué)第一、第二定律，水和水蒸氣性質(zhì)，動力裝置循環(huán)和制冷循環(huán)等。流體力學(xué)要求學(xué)生掌握流體力學(xué)基本概念和基本理論，重點掌握流體的平衡和運動規(guī)律、勢流理論、邊界層理論、相似原理和氣體動力學(xué)基礎(chǔ)等。傳熱學(xué)的目的是使學(xué)生掌握有關(guān)熱量傳遞的基本理論知識（熱傳導(dǎo)、對流換熱、輻射換熱和換熱器），具備分析和計算傳熱學(xué)問題的能力。同時，各專業(yè)基礎(chǔ)課均要求掌握一定的實驗技術(shù)和實驗操作技能。
熱能動力工程專業(yè)中的諸多實際現(xiàn)象或科學(xué)問題，可能需要其中一門或多門課程的知識，或者可以從不同方向進(jìn)行分析，進(jìn)而達(dá)到全面認(rèn)識的目的。因此，上述三門課程的學(xué)習(xí)不可偏廢，而且只有明確了各專業(yè)基礎(chǔ)的教學(xué)目的和要求，才能達(dá)到人才培養(yǎng)的基本要求。
2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)內(nèi)容是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的核心。教師應(yīng)根據(jù)課程教學(xué)大綱的要求，明確教學(xué)內(nèi)容中的基本要求和核心要求。在此基礎(chǔ)上，適當(dāng)拓寬、拓展教學(xué)內(nèi)容，同時密切關(guān)注、跟蹤本專業(yè)不斷涌現(xiàn)的新的發(fā)展方向，不斷將與課程相關(guān)的新問題、新現(xiàn)象和新理論補充進(jìn)來，通過豐富和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。
如工程熱力學(xué)中，對于復(fù)雜動力裝置的分析以往多從熱I律（焓）角度進(jìn)行研究，而目前文獻(xiàn)多從熱II律（焓和熵）角度出發(fā)，以找到節(jié)能降耗的薄弱環(huán)節(jié)和實現(xiàn)能量的梯級利用；又如流體力學(xué)和傳熱學(xué)近年來涌現(xiàn)了大量新問題，如微納尺度內(nèi)流體的流動與傳熱，活性劑溶液鋪展過程的指進(jìn)現(xiàn)象，負(fù)壓狀態(tài)下液滴的霧化過程等，以及新技術(shù)的應(yīng)用，如高速攝像技術(shù)、PIV測速技術(shù)等等。在這些方面，教師可結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，或自身的科研進(jìn)展和興趣，將新的科學(xué)現(xiàn)象、科研成果融入本科教學(xué)，在拓寬知識面和提高學(xué)生科研興趣時，逐漸培養(yǎng)和發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型人才，并使部分有想法的同學(xué)提前進(jìn)入預(yù)研狀態(tài)。
3 改進(jìn)教學(xué)方法
教學(xué)方法是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教學(xué)方法不同其教學(xué)效果也會有所不同。對于專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)容多為經(jīng)典的理論內(nèi)容或方程推導(dǎo)，并由此展開實際應(yīng)用的討論，目前這類課程多采用以教師為主的講授式方法。授課中，以教師為主體，學(xué)生基本處于被動位置，學(xué)生在課堂上很少主動提問或敢于就不同見解與教師商榷[2,3]。實踐表明，這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式不僅不能發(fā)揮學(xué)生的主動性，也不利于創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、改進(jìn)教學(xué)方法，逐步形成研究型教學(xué)的現(xiàn)代教育理念就成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的迫切需要。當(dāng)然，不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式，切不可盲目“一刀切”。對于基礎(chǔ)性和原理性的內(nèi)容，仍以教師講授為主；在此前提下，針對課程有關(guān)內(nèi)容（如持不同觀點），通過合理運用啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、準(zhǔn)研討式教學(xué)[4]等形式，鼓勵學(xué)生廣開思路，敢于“于不疑處有疑”，在積極主動的教學(xué)活動中促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
發(fā)揮學(xué)生主體作用是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的催化劑。為此，教師應(yīng)逐步樹立教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的教學(xué)理念[5]。教學(xué)中，積極創(chuàng)造良好的課堂氛圍，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機和興趣，使其逐步成為教學(xué)活動的主角，從而將知識轉(zhuǎn)化為能力、將興趣轉(zhuǎn)化為動力、將質(zhì)疑和問題轉(zhuǎn)化為研究課題。例如流體力學(xué)中，機翼理論中關(guān)于機翼升力的形成過程，又如關(guān)于邊界層分離現(xiàn)象中的分離位置，這些內(nèi)容在不同教材有著不同的觀點，同學(xué)可自行查閱書籍和文獻(xiàn)，進(jìn)而展開討論；傳熱學(xué)中，如何正確理解外掠圓管換熱局部換熱系數(shù)在不同雷諾數(shù)下的回升現(xiàn)象與邊界層發(fā)展和分離的關(guān)系，以及各種新型高效換熱器的型式和機理，而且同學(xué)均充分發(fā)揮想象力，從理論上提出新型換熱器。另外，有些拓展性內(nèi)容也可讓學(xué)生講解，如流體力學(xué)講到超聲速流動及其現(xiàn)象時，對于音障現(xiàn)象及其對飛機的影響，可由1名同學(xué)來講，既拓展了知識面，又激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。
教學(xué)之外，針對學(xué)生對知識的求知欲、對新問題和未知現(xiàn)象的探索精神，充分發(fā)揮其主觀能動性和獨立思考的能力，鼓勵學(xué)生敢于想象，大膽提出自己的設(shè)想和觀點，逐步達(dá)到學(xué)以致用、能力和水平逐步提高的目的。目前，部分學(xué)生在專業(yè)教師指導(dǎo)下，利用動力系實驗基地，積極參與全國和學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新計劃、數(shù)學(xué)建模比賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯和大學(xué)生節(jié)能大賽等科技活動，以及教師的一些縱、橫向科研項目中。通過主持或參與具體的科研項目，不斷發(fā)現(xiàn)和解決新問題，逐步提高了自身的創(chuàng)新能力，同時也鍛煉了組織能力，培養(yǎng)了團(tuán)隊精神，綜合能力得到明顯提升。通過上述實踐活動，目前已涌現(xiàn)出一些具有一定創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的學(xué)生，或發(fā)表了學(xué)術(shù)論文，或授權(quán)了實用新型專利。而且也作為保送研究生的優(yōu)選條件之一，也進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生的參與熱情和科研積極性。
4 挖掘?qū)嶒灲虒W(xué)內(nèi)容
實驗教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有力手段。實驗教學(xué)不僅是對理論內(nèi)容的實際驗證，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能和分析能力的重要措施[6]，也是發(fā)揮學(xué)生主體作用的最有效的實踐環(huán)節(jié)之一。專業(yè)基礎(chǔ)課實驗分為驗證性和綜合性實驗，驗證性實驗側(cè)重對基本原理的驗證和再現(xiàn)，綜合性實驗則側(cè)重于較復(fù)雜現(xiàn)象的分析，二者側(cè)重點各有不同。實驗中，若能充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和探究精神，通過深挖實驗教學(xué)內(nèi)容的內(nèi)涵，鼓勵對有關(guān)邊緣性現(xiàn)象的觀察和深層次問題的探索，勢必能在很大程度上提高培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。因此，實驗中，強調(diào)學(xué)生親自動手操作實驗、主動分析實驗現(xiàn)象、獨立思考問題和解釋問題。
驗證性實驗也能在很大程度上提高學(xué)習(xí)效果。如流動演示實驗中，在突然擴(kuò)大的流動通道內(nèi)，可清晰地觀察到突擴(kuò)前的截面上其流線為接近于平行直線，這也是為何在理論分析中可以把該截面近似作為緩變流截面的原因所在，若不通過實驗現(xiàn)象，僅靠想象既不直觀又缺乏說服力，而且可通過改變流速，進(jìn)一步驗證這一假設(shè)是否始終成立。又如流體力學(xué)中的伯努利方程實驗，該實驗再現(xiàn)了各測點處的總水頭和靜水頭在不同流量下沿流動方向的變化規(guī)律，若脫離實驗過程，也可以從能量守恒和能量轉(zhuǎn)換的角度得出上述規(guī)律，這當(dāng)然需要扎實的理論基礎(chǔ)和分析能力，但理論和實驗教學(xué)的有機結(jié)合，可起到事半功倍的效果。
綜合實驗更能全面考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和運用知識的能力。如換熱器綜合實驗中，為何對于相同的換熱器結(jié)構(gòu)，逆流情形下的傳熱系數(shù)要小于順流情形；并聯(lián)管路特性及流量分配實驗中，為何具有相同結(jié)構(gòu)的各并聯(lián)管道其流量不同，壓力損失也不同；離心泵并聯(lián)及工況調(diào)節(jié)實驗中，在不同負(fù)荷下，采用共用閥和非共用閥進(jìn)行調(diào)節(jié)其經(jīng)濟(jì)性為何不同；邊緣性現(xiàn)象，如泵性能實驗中的汽蝕特征及噪聲特性也值得進(jìn)一步研究。
另外，對于實驗數(shù)據(jù)的處理，坐標(biāo)系選用線性坐標(biāo)還是對數(shù)坐標(biāo)，參數(shù)是以有量綱還是無量綱形式進(jìn)行整理，實驗數(shù)據(jù)壞點的正確剔除和有效數(shù)據(jù)的保留等，都有充分發(fā)揮的余地，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思考問題和獲得正確結(jié)果的關(guān)鍵之處。
5 改革考試方法和內(nèi)容
考試作為教學(xué)活動的最后一環(huán)，是教學(xué)成效和學(xué)習(xí)效果的綜合反映，教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)，尤其是薄弱環(huán)節(jié)都可以從成績分布上反映出來。因此，考試方法和內(nèi)容是否能夠有效地反映了教和學(xué)的全過程，將在一定程度上影響創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。為此，筆者一改過去單純采用閉卷考試的方法，從內(nèi)容到形式上進(jìn)行了多方面嘗試，探討了多種教學(xué)環(huán)節(jié)有機結(jié)合的考試方法，力求實現(xiàn)對教學(xué)效果的全過程評價。
目前，在考試內(nèi)容方面，一是在符合教學(xué)大綱要求的前提下，將實驗教學(xué)內(nèi)容納入考核范圍，分值為150%，內(nèi)容包括實驗現(xiàn)象和參數(shù)變化的分析、儀器的測量原理和用途等。實踐表明，此項措施的實施在很大程度促進(jìn)了對實驗教學(xué)全過程的重視，取得了預(yù)期的效果。二是增加了理論聯(lián)系實際較強的題目，或綜合性題目或拓展性題目，分值為10%，進(jìn)一步提高提煉科學(xué)問題或全面綜合運用知識的能力，也有助于發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型的學(xué)生。在考試方法方面，采取了包括開卷考試、期中+期末考試、實驗成績+期末考試、平時測評+期末考試等在內(nèi)的多種方式。無論是開卷還是閉卷，均將復(fù)雜必要的公式附在試卷上或給出相關(guān)提示，將考核重點放在知識的應(yīng)用能力和分析能力上面。期中+期末和平時+期末這兩種方式通過強調(diào)平時的知識積累和復(fù)習(xí)，做到及時發(fā)現(xiàn)問題、及時解決問題。
總之，以專業(yè)基礎(chǔ)課為載體，通過深挖和細(xì)化教學(xué)活動各環(huán)節(jié)的深層次潛力，將創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)貫穿于教學(xué)的全過程，可促進(jìn)教學(xué)效果和人才質(zhì)量的全面提高。
參考文獻(xiàn)
[1]張文慧,龔毅.加強專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力[J].中國電力教育,2009,(15):70-71.
[2]趙艷林.培養(yǎng)創(chuàng)新人才：大學(xué)教學(xué)模式的傳統(tǒng)與變革[J].中國高等教育,2003,(15):31-32.
[3]王志英,寧洪,戴葵,等.綜合性人才創(chuàng)新能力與素質(zhì)培養(yǎng)[J].高等教育研究學(xué)報,2005,28(1):80-82.
篇12
研究宏觀低速的理論是牛頓力學(xué),研究對象為宏觀低速運動的物體。例如:汽車、火車的運動,地球衛(wèi)星的發(fā)射。在牛頓力學(xué)中,牛頓認(rèn)為:質(zhì)量、時間、空間都是絕對的。也就是說,對于時間來講不存在延長和收縮的問題,即時間是在一秒鐘,一秒鐘地或一個小時,一個小時地均勻流失。對于空間和質(zhì)量來講也不存在著變大或變小的問題。牛頓力學(xué)的三大定律,就是在這樣的基礎(chǔ)上建立的。
1.2 宏觀高速階段
研究宏觀高速的理論是愛因斯坦的相對論力學(xué),愛因斯坦在1905年發(fā)表了論文相對論力學(xué)。愛因斯坦認(rèn)為空間、質(zhì)量、時間都是相對的。并且找出了動質(zhì)量和靜質(zhì)量之間的關(guān)系:其中m0為靜質(zhì)量;m為動質(zhì)量。
1.3 微觀低速階段
其理論是薛定諤,海森堡兩個創(chuàng)立的量子力學(xué)。研究對象為分子、原子、電子、粒子等肉眼所看不見的物質(zhì)。
1.4 微觀高速階段
理論是量子場論,研究對象為宇宙射線,放射性元素。例如:“鐳”。量子場論就是粒子通過相互作用而被產(chǎn)生,湮滅或相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律。例如:通過對天外射線射向地球宇宙射線的研究發(fā)現(xiàn)“反粒子”,即電子的反粒子正電子。負(fù)電子與正電子相互作用湮沒—— 轉(zhuǎn)化為二個γ光子,例如“閃電”。
2物理學(xué)與工程技術(shù)的關(guān)系
物理學(xué)與工程技術(shù)有著密切的關(guān)系,他們之間是相互促進(jìn)共同發(fā)展的。我們平時常說科學(xué)技術(shù),實際上科學(xué)和技術(shù)是兩個不同的概念。科學(xué)解決理論問題,而技術(shù)解決實際問題。科學(xué)是發(fā)現(xiàn)自然界當(dāng)中確實存在的事實,并且建立理論,把這些理論和現(xiàn)象聯(lián)系起來。科學(xué)主要是探索未知,而技術(shù)是把科學(xué)取得的成果和理論應(yīng)用于實際當(dāng)中,從而解決實際問題。所以技術(shù)是在理論相對比較成熟的領(lǐng)域里邊工作。科學(xué)與工程技術(shù)相互促進(jìn)的模式主要有以下兩種。
2.1 技術(shù)—— 物理—— 技術(shù)
例如:蒸汽機的發(fā)明和蒸汽機在工業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用形成了第一次工業(yè)革命—— 熱力學(xué)統(tǒng)計物理—— 蒸汽機效率的提高,內(nèi)燃機,燃?xì)廨啓C的發(fā)明。這一次主要是這樣:由于蒸汽機的發(fā)明,在當(dāng)初工業(yè)應(yīng)用上,出現(xiàn)了很多應(yīng)用技術(shù)的問題。例如蒸汽機發(fā)明的初期熱效率很低,大概不到5％。這樣,就對物理提出了很尖銳的問題。那就是熱機的效率最高能達(dá)到多少？熱機的效率有沒有上限？上限是多少？再一個就是通過什么樣的方式來提高熱機的效率？由于這些問題就促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展,正是在這些問題解決的過程當(dāng)中,逐漸形成和建立了熱力學(xué)統(tǒng)計物理。而熱力學(xué)統(tǒng)計物理很好地回答了提高熱機效率的途徑,以及提高熱機效率的限度等等這些理論上的問題。
2.2 物理—— 技術(shù)—— 物理
例如:(1)電磁學(xué)—— 發(fā)電機,電力電器,無線電通信技術(shù)—— 電磁學(xué);電磁學(xué)從庫侖定律的發(fā)現(xiàn),以及法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律,直到1865年麥克斯韋建立電磁學(xué)基本理論,這些都是科學(xué)家在實驗室里邊逐漸形成的,這都是理論建立的過程,而這些理論應(yīng)用于實際就發(fā)明了電動機、發(fā)電機等其它電器以及無線電通信技術(shù),而這些實用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展又給電磁學(xué)提出來了許多需要解決的實際問題。正是這些問題的逐步解決,使得電磁學(xué)更加的完善和在理論上進(jìn)一步得到了提高。(2)量子力學(xué),半導(dǎo)體物理—— 晶體管超級大規(guī)模集成電路技術(shù),電子計算機技術(shù),激光技術(shù)—— 量子力學(xué),激光物理;量子力學(xué)是20世紀(jì)初期為了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論,這種理論應(yīng)用于解決晶體的問題就形成了半導(dǎo)體技術(shù),而半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展就發(fā)明了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路,而超大規(guī)模集成電路的發(fā)明是產(chǎn)生電子計算機的主要物質(zhì)基礎(chǔ),而正是由于電子計算機技術(shù)的發(fā)展又向量子力學(xué)提出了一些其他更加深刻需要解決的問題,而這些問題的解決就促進(jìn)了量子力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。(3)狹義相對論,質(zhì)能關(guān)系E=mc2,E=mc2—— 原子彈及核能的利用—— 核物理,粒子物理,高能物理;狹義相對論是20世紀(jì)初期愛因斯坦建立的一種理論,他是為了解決電磁學(xué)等其他物理學(xué)科上的一些經(jīng)典物理當(dāng)中理論上的一些不協(xié)調(diào)和不自恰這樣一種矛盾而提出的一種理論,這種理論當(dāng)中有一個很重要的理論結(jié)果,那就是質(zhì)能關(guān)系E=mc2,E=mc2。而這種質(zhì)能關(guān)系被我們稱為打開核能寶庫的鑰匙,這一理論結(jié)果的應(yīng)用直接導(dǎo)致了或者指導(dǎo)了核能的應(yīng)用,而對于核能的進(jìn)一步應(yīng)用又提出了許多新的問題,而這些新問題的進(jìn)一步解決使得理論更加完善而得到進(jìn)一步提高,從而形成像核物理,粒子物理,以及高能物理等等,那么實際技術(shù)上問題的解決又進(jìn)一步促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展。
3結(jié)語
應(yīng)該說物理和技術(shù)有著密切的聯(lián)系,物理原理及理論的初創(chuàng)式開發(fā)和應(yīng)用都形成了當(dāng)時的高新技術(shù),物理學(xué)仍然是當(dāng)代高新技術(shù)的主要源泉。所有新技術(shù)的產(chǎn)生都在物理學(xué)中經(jīng)歷了長期醞釀。例如:1909年盧瑟福的粒子散射實驗—— 40年后的核能利用;1917年愛因斯坦的受激發(fā)射理論—— 1960年第一臺激光器的誕生等,整個信息技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展,其硬件部分都是以物理學(xué)為基礎(chǔ)的。
參考文獻(xiàn)
[1] 張啟仁.經(jīng)典場論[M].北京:科學(xué)出版社,2003.
[2] 井孝功.量子力學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004.
[3] 關(guān)洪.空間:從相對論到M理論的歷史[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.
[4] 保羅·貝內(nèi)特[著],蘇福忠[譯].時間[M].上海:上海人民美術(shù)出版社,2003.
[5] G.司蒂文遜,C.W.凱爾密司特.狹義相對論[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1963.
篇13
1 物理學(xué)的發(fā)展過程
1.1 宏觀低速階段
研究宏觀低速的理論是牛頓力學(xué)，研究對象為宏觀低速運動的物體。例如：汽車、火車的運動，地球衛(wèi)星的發(fā)射。在牛頓力學(xué)中，牛頓認(rèn)為：質(zhì)量、時間、空間都是絕對的。也就是說，對于時間來講不存在延長和收縮的問題，即時間是在一秒鐘，一秒鐘地或一個小時，一個小時地均勻流失。對于空間和質(zhì)量來講也不存在著變大或變小的問題。牛頓力學(xué)的三大定律，就是在這樣的基礎(chǔ)上建立的。
1.2 宏觀高速階段
研究宏觀高速的理論是愛因斯坦的相對論力學(xué)，愛因斯坦在1905年發(fā)表了論文相對論力學(xué)。愛因斯坦認(rèn)為空間、質(zhì)量、時間都是相對的。并且找出了動質(zhì)量和靜質(zhì)量之間的關(guān)系：其中m0為靜質(zhì)量；m為動質(zhì)量。
1.3 微觀低速階段
其理論是薛定諤，海森堡兩個創(chuàng)立的量子力學(xué)。研究對象為分子、原子、電子、粒子等肉眼所看不見的物質(zhì)。
1.4 微觀高速階段
理論是量子場論，研究對象為宇宙射線，放射性元素。例如“鐳”。量子場論就是粒子通過相互作用而被產(chǎn)生，湮滅或相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律。例如：通過對天外射線射向地球宇宙射線的研究發(fā)現(xiàn)“反粒子”，即電子的反粒子正電子。負(fù)電子與正電子相互作用湮沒——轉(zhuǎn)化為二個γ光子，例如“閃電”。
2 物理學(xué)與工程技術(shù)的關(guān)系
物理學(xué)與工程技術(shù)有著密切的關(guān)系，他們之間是相互促進(jìn)共同發(fā)展的。我們平時常說科學(xué)技術(shù)，實際上科學(xué)和技術(shù)是兩個不同的概念。科學(xué)解決理論問題，而技術(shù)解決實際問題。科學(xué)是發(fā)現(xiàn)自然界當(dāng)中確實存在的事實，并且建立理論，把這些理論和現(xiàn)象聯(lián)系起來。科學(xué)主要是探索未知，而技術(shù)是把科學(xué)取得的成果和理論應(yīng)用于實際當(dāng)中，從而解決實際問題。所以技術(shù)是在理論相對比較成熟的領(lǐng)域里邊工作。科學(xué)與工程技術(shù)相互促進(jìn)的模式主要有以下兩種。
2.1 技術(shù)——物理——技術(shù)
例如：蒸汽機的發(fā)明和蒸汽機在工業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用形成了第一次工業(yè)革命——熱力學(xué)統(tǒng)計物理——蒸汽機效率的提高，內(nèi)燃機，燃?xì)廨啓C的發(fā)明。這一次主要是這樣：由于蒸汽機的發(fā)明，在當(dāng)初工業(yè)應(yīng)用上，出現(xiàn)了很多應(yīng)用技術(shù)的問題。例如蒸汽機發(fā)明的初期熱效率很低，大概不到5%。這樣，就對物理提出了很尖銳的問題。那就是熱機的效率最高能達(dá)到多少？熱機的效率有沒有上限？上限是多少？再一個就是通過什么樣的方式來提高熱機的效率？由于這些問題就促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展，正是在這些問題解決的過程當(dāng)中，逐漸形成和建立了熱力學(xué)統(tǒng)計物理。而熱力學(xué)統(tǒng)計物理很好地回答了提高熱機效率的途徑，以及提高熱機效率的限度等等這些理論上的問題。
2.2 物理——技術(shù)——物理
例如：
①電磁學(xué)——發(fā)電機，電力電器，無線電通信技術(shù)——電磁學(xué)；電磁學(xué)從庫侖定律的發(fā)現(xiàn)，以及法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，直到1865年麥克斯韋建立電磁學(xué)基本理論，這些都是科學(xué)家在實驗室里邊逐漸形成的，這都是理論建立的過程，而這些理論應(yīng)用于實際就發(fā)明了電動機、發(fā)電機等其它電器以及無線電通信技術(shù)，而這些實用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展又給電磁學(xué)提出來了許多需要解決的實際問題。正是這些問題的逐步解決，使得電磁學(xué)更加的完善和在理論上進(jìn)一步得到了提高。
②量子力學(xué)，半導(dǎo)體物理——晶體管超級大規(guī)模集成電路技術(shù)，電子計算機技術(shù)，激光技術(shù)——量子力學(xué)，激光物理；量子力學(xué)是20世紀(jì)初期為了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論，這種理論應(yīng)用于解決晶體的問題就形成了半導(dǎo)體技術(shù)，而半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展就發(fā)明了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路，而超大規(guī)模集成電路的發(fā)明是產(chǎn)生電子計算機的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，而正是由于電子計算機技術(shù)的發(fā)展又向量子力學(xué)提出了一些其他更加深刻需要解決的問題，而這些問題的解決就促進(jìn)了量子力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。
③狹義相對論，質(zhì)能關(guān)系E=mc2， E=mc2——原子彈及核能的利用——核物理，粒子物理，高能物理；狹義相對論是20世紀(jì)初期愛因斯坦建立的一種理論，他是為了解決電磁學(xué)等其他物理學(xué)科上的一些經(jīng)典物理當(dāng)中理論上的一些不協(xié)調(diào)和不自恰這樣一種矛盾而提出的一種理論，這種理論當(dāng)中有一個很重要的理論結(jié)果，那就是質(zhì)能關(guān)系E=mc2，E=mc2。而這種質(zhì)能關(guān)系被我們稱為打開核能寶庫的鑰匙，這一理論結(jié)果的應(yīng)用直接導(dǎo)致了或者指導(dǎo)了核能的應(yīng)用，而對于核能的進(jìn)一步應(yīng)用又提出了許多新的問題，而這些新問題的進(jìn)一步解決使得理論更加完善而得到進(jìn)一步提高，從而形成像核物理，粒子物理，以及高能物理等等，那么實際技術(shù)上問題的解決又進(jìn)一步促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展。
3 結(jié)語
應(yīng)該說物理和技術(shù)有著密切的聯(lián)系，物理原理及理論的初創(chuàng)式開發(fā)和應(yīng)用都形成了當(dāng)時的高新技術(shù)，物理學(xué)仍然是當(dāng)代高新技術(shù)的主要源泉。所有新技術(shù)的產(chǎn)生都在物理學(xué)中經(jīng)歷了長期醞釀。例如：1909年盧瑟福的粒子散射實驗——40年后的核能利用；1917年愛因斯坦的受激發(fā)射理論——1960年第一臺激光器的誕生等，整個信息技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展，其硬件部分都是以物理學(xué)為基礎(chǔ)的。
參考文獻(xiàn)：
[1]張啟仁.經(jīng)典場論 [M] .北京 ：科學(xué)出版社 ，2003.
[2]井孝功.量子力學(xué) [M] .哈爾濱 ：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.
