引論：我們為您整理了13篇傳熱學論文范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

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舞蹈《婺魁》由于其自身以婺劇為根基的基本特色，在其表演過程中能夠有效激發大學生對于傳統戲劇藝術的熱愛，加強戲劇教育，并提升自我的審美能力。積極樹立起一個科學正確的審美觀，培養加強其鑒賞美的能力。戲劇教育作為高度綜合多種藝術形式的教育門類，在豐富大學生審美體系上具有重要意義。采用戲劇教育影響大學生群體，可以使他們交替地從音樂、舞蹈、表演等藝術形式中接受美的啟迪。另外還能夠促使大學生將自身的審美體系進一步的完善建立，使其接受更多方向、層次的審美融合及塑造。有了一個豐富科學的審美體系作為基礎前提，大學生便能運用一些自主思考及實踐的方式，對自身建立起的審美觀進行完善，提升自我對美的創造能力。戲劇可以讓大學生通過對戲劇人物感情的發現、平衡，對所扮演人物感情的感知、控制，達成大學生對人際情感自然的溝通。正如舞蹈《婺魁》的創作一般，為了將舞蹈的效果發揮到最強最大化，需通過多方面的合作配合，凝聚多方人群的集體力量。激發大學生對中國傳統藝術的重視熱愛，加強戲劇教育能夠使得參與其中的創作、表演以及后臺支持的大學生對于協調合作重要性的認識度進一步技巧，并在逐步的實踐中形成慣性。

三、啟發大學生對傳統藝術的熱愛進行戲劇教育應采取的措施

要將大學生對于傳統藝術的熱情度進一步激發，對其進行戲劇藝術教育，其首要前提是積極建設起一支具有專業化素質水平的藝術師資團隊。一方面國家相關部門應對藝術院校的招生規模進一步放大化，積極培養出高校藝術專業的師資力量；另一方面，應將社會中存在的專業藝術優秀人才資源進行科學的優化配置，積極建立起一個特聘使得教師制度，引入一些優秀的音樂家、舞蹈家等作為客座教授。在解決師資力量嚴重不足的同時也能夠將全新科學的教育觀念進一步引入，加強高校與社會之間的交流往來。中國傳統藝術—戲劇藝術所包含的內容豐富廣博，但在其教育傳承過程中，常常會因為固定課時的限制，無法做到面面俱到，只能科學的選取一些側重點。將戲劇作為例子，在戲劇教育過程中可以適當的開設一些京劇、黃梅戲以及越劇等。另外，大部分的當代大學生對于現代舞蹈具有濃厚的興趣，在教學過程中，可以適當的選擇開設舞蹈賞析相關課程。通過對優秀舞蹈的賞析，能夠促使大學生在舞蹈欣賞過程中，將原有的審美方式進一步突破，了解到現代舞蹈的程式結構及張揚特色。對于當代大學生進行傳統藝術教育的途徑應呈現出多元化的趨勢，即多層次與多元化。首先應做到的是進行學科式的教育，積極開設單獨專屬性的傳統藝術教育學科內容；第二，應積極進行各項滲透性的傳統藝術教育。在其余學科中也應不忘進行傳統藝術教育內容的進一步滲透。第三，盡可能舉辦一些與傳統藝術相關聯的課外活動，依照學生的自我興趣組織創建一些課外性質的興趣小組，利用課余的時間進行課外活動的開展舉辦，促使大學生在活動過程中互相學習，彌補自身的缺點。第四，積極舉辦一些傳統戲劇藝術文化節，給予大學生展示自我的舞臺，以此激發大學生對于傳統藝術的熱情。

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21世紀是科技高速發展的時代，新知識、新方法的不斷涌現為高等教學事業的發展提供了良好的手段和機遇?！秱鳠釋W》課程作為建筑環境與設備工程專業和熱能動力工程專業的重要專業基礎課程，它的課程體系和教學內容都相對成熟和固定，即使如此，我們也必須與時俱進，不斷用現代科技手段改進課程教學的各個方面，使得它成為教學手段先進、充滿吸引力的優秀課程。近年來，我們在計算機技術應用于《傳熱學》課程方面進行了探索和實踐，取得了良好的效果。

2充分發揮多媒體教學課件的功能

在當今信息時代，知識更新的周期越來越短，大量的新知識、新思想不斷涌現，為適應這種情況，新的多媒體技術應用于《傳熱學》課堂教學是大勢所趨。因此我們必須將傳統的教育思想轉變為現代教育思想。免費論文參考網。為了培養厚基礎、寬專業、強能力、高綜合素質的人才，必須由傳統的以教師、課堂、書本為中心轉變為以學生學習、個體實踐、信息交流為中心，要實現這一巨大轉變是靠傳統教學模式無法完成，只有采用基于多媒體先進技術的新教學模式、方法和手段才能得以實現。免費論文參考網。

2．1 加大教學信息量，突破教學難點

《傳熱學》課程是建筑環境與設備工程專業和熱能動力工程專業的主要專業基礎課程之一，該課程的教學內容分為導熱、對流和輻射三大模塊，各部分相對獨立，每一部分都有自己的知識體系與核心內容，理論概念較多，計算公式推導復雜、公式數量龐大，這使得教師的講課時間緊張，形成了授課進度快、略去內容多時易造成學生跟不上教師思路，對基本概念、基本方法未很好理解其實質內容，而講課進度慢時又不能完成預定教學任務的矛盾。應用多媒體教學可很好地解決這一問題。

多媒體教學具有信息量大，屏幕投影顯示清晰、圖文并茂、表達方便快捷的特點，我們在教學中充分利用了這一優勢。例如對于非穩態導熱中無限大平壁在第三類邊界條件下導熱問題，過去一直是傳熱課程重點和難點之一，應用多媒體教學時，講授過程中我們將分離變量法的具體求解方法、溫度通解中每一積分常數的具體求解過程都講得很全面清楚，教師從寫黑板的重復性勞動中解脫出來，著重在于講清思路，講清問題的重點和難點。用兩小時輕松地完成了過去傳統粉筆加黑板教學時三個小時都難以完成的教學任務。近兩年來，在學校課堂教學時數總體精簡的大背景下，我們用60學時仍然完成了教學大綱上規定的68學時才能完成的教學任務。

《傳熱學》課程中例題、習題的講解也是教學的一個重要方面，我們應用多媒體教學可以在較短的時間內完成多個高難度、高綜合性的習題的講解工作，整個課程中課堂習題講解數量有較大提高，拓展了學生的思路，也很好地提高了課堂教學的信息量和教學效率。

多媒體教學可有效突破教學難點，例如對于二維、三維非穩態導熱過程，如何表達物體內的溫度場讓學生建立起溫度分布空間的概念一直使師生感到棘手，我們利用多媒體課件信息容量大、表達形象具體、切換快捷的特點，用多幅類似于圖1的立體圖形來反復說明這個

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“傳熱學”是研究由溫差所引起的熱量傳遞規律的科學，是熱動專業學生的一門重要的專業基礎課，是聯系基礎課和專業課的橋梁和紐帶。傳熱學在生產技術領域的應用十分廣泛，在能源動力、化工、材料、機械、電氣、建筑、交通以及航空航天等領域中存在大量的熱量傳遞問題。傳熱學的理論體系日臻完善，內容不斷得到充實及改進，已成為現代科技中充滿活力的主要基礎學科之一。本課程在民族大學生能力培養和知識結構體系中起著承前啟后的作用。因此，如何完善這門課程的課堂教學，使民族大學生成為有用人才是一個嚴肅的問題。筆者將結合近幾年在“傳熱學”教研中的經驗，談談在“傳熱學”在民族大學生教學中的一些認識。

一、民族大學生的學習情況

從學習的主體——民族大學生入手考慮問題，具體包括如下幾個方面：

1.民族大學生基礎薄弱

根據新疆大學新生入學成績統計，2009級到2011級入學的熱動民族大學生高考平均分為450分左右。學生基礎不好，學習起來難度就很大，也就沒有信心，要在熱動行業有所作為就要多努力。

2.民族大學生學習習慣

民族大學生語言能力很強，有一名維族女學生會八種語言。但是，一名合格的工科大學生不僅僅要會語言，更重要的是要懂工程技術。然而，他們的學習習慣非常不好，比如上課不注意聽講、不做筆記、課下很少看書、不認真做作業、實驗課上不專心、考前背課本、很少做題等。作為工科學生，不做題很難取得好成績，因此就導致基礎課尤其是數學課、流體力學也包括傳熱學不及格率很高。老師時刻提醒他們如何聽課、如何學習，以改變不良的習慣及作風，使其養成良好的學習習慣。

3.民族大學生學習興趣

民族大學生愛歌舞，但是，一提到學習就無精打采，這就是問題關鍵所在：沒有學習興趣。因此，這就需要老師多去鼓勵他們，給他們自信心，讓民族大學生對學習感興趣，真正成為學習的主角。

對民族大學生學習情況有所了解之后，如何讓民族大學生在薄弱基礎上，養成良好的學習習慣，讓他們真正成為學習的主角，那么就需要結合“傳熱學”提出具體教學指導思想，進一步探討民族大學生“傳熱學”的教學方法。

二、“傳熱學”的教學指導思想

“傳熱學”課程的內容主要包括：導熱、對流傳熱、輻射傳熱以及傳熱過程和換熱。該課程連貫性和系統性較差，表現為基本概念繁多、公式紊亂、重點分散等，不利于學生的理解和記憶。那么，如何學好“傳熱學”，其教學指導思想又是什么呢？中國古語說：“授人以魚，三餐之需；授人以漁，終生之用。”因此，課堂教學的指導思想應是以知識傳授為載體，通過本課程的教學，民族大學生全面掌握傳熱學的基本規律，深刻理解導熱、對流傳熱、輻射傳熱、傳熱過程和換熱器以及傳質學等知識體系，并關注在工程實際中的應用，努力培養民族大學生應用傳熱學理論，發現、分析并解決實際問題的能力。

要想使民族大學生學好傳熱學，首先應了解他們是怎么想的，知道他們的優點和缺點，區別于漢族同學，最重要的還是提高他們的學習興趣，將課堂教學的主體由教師轉移到學生，讓他們成為學習的主角，這就需要授課老師做好教學的“互動”。課堂教學師生互動的過程，教師要多觀察學生的課堂表現，不要急于講知識，要讓學生參與進來，真正讓學生變被動學習為主動。目前，國內外的教育工作者提出了很多的教學方法，總結起來這些教學方法應該說都從某些方面體現教學“互動”讓學生成為學習的主角的思想。

三、“傳熱學”教學方法

“傳熱學”是熱動專業重要的專業基礎課，也是重要的技術課。其主要任務是通過多種教學環節，運用各種教學手段和方法，使學生理解掌握傳熱學的基本概念、基本原理及基本計算方法；培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，以及實驗動手技能，為后繼課程的學習、從事工程技術工作、科學研究以及開拓新技術領域，打下堅實的理論基礎。

傳統的教學方式仍然是“填鴨式”，德國教育家第斯多惠說過“教育的藝術不在于傳授本領，而在于激勵喚醒”。“填鴨式”教學如果灌輸得好，學生受益，但是大部分時候，學生只能消極被動地適應課程和適應老師。這種以大綱、教材、教參為主線的傳統教學觀念及做法，嚴重束縛了學生的全面發展。因此，現代教育理念是把學生、教師、教材、教育為四大要素加以合理地結合，對舊的教育體系重新調整，將“填鴨”轉變為“問題解決及能力培養”，強調師生的合作精神，注重學生的個性培養以及個人能力的全面發展。

下面筆者將結合新疆大學熱動專業的民族大學生談談傳熱學的課堂教學的一些方法。

1.做好筆記，加強學習效果

要求學生在上課時做好學習筆記，將解決問題的思路、方法、重點、學習心得及存在的問題等認真做好記錄，以加強學習效果，便于檢查復習，并且要硬性要求，與最后成績考評直接掛鉤。實踐表明做一些硬性要求是必要的，有助于民族大學生的教學。

2.提問啟發式教學

“啟發”源于孔子的“不憤不啟，不悱不發”。朱熹解釋：啟，謂開其意；發，謂達其辭。對于民族大學生，如果采用純理論數學公式授課，多數學生會聽不懂，因此就需要有針對性，多講一些實例，比如冬天室內的空氣是如何流動換熱呢？學生們就會積極回答，因為暖氣附近的空氣熱密度小，而離暖氣遠的地方空氣冷密度大，這樣就產生了密度差壓力差，空氣就流動，熱量隨之發生了交換。在此基礎上教師可以引出對流換熱。再比如，太陽是維吾爾族的象征圖騰，那么在講授輻射換熱時，可以提問太陽是怎樣將熱量傳播到地球，從而使地球有了陽光和生命。學生就很自然地聽講，學習主動性就會大大提高。

因此，在課堂授課時，教師應盡量多講生活中的實例，少講公式推導，公式能認識、會用，達到工程應用的目的就可以了；多提一些實際工程中的簡單問題，尤其是舉一些與維族、哈族及烏茲別克族等民族有關的實例，從而讓他們對學習具有很大的積極性。總之，啟發式教學拉近了老師與民族大學生之間的距離，從而有助于“傳熱學”的課堂教學。

3.學習運用參考資料

作為一名合格的當代大學生，善于從圖書館和網絡中搜集有用的資料，培養自學能力是學好課程知識、豐富個人才能的重要途徑。比如教師可以布置作業“誰提出了邊界層理論”，下次課讓學生自己講解，學生就會通過網絡查到是德國科學家普朗特，他在邊界層理論、風洞實驗技術、機翼理論、紊流理論等方面都作出了重要的貢獻，被稱作“空氣動力學之父”，是近代力學奠基人之一。學生通過查資料的方式了解傳熱學名人，激發學習的熱情和積極主動性。

4.實驗課教學

新疆大學熱動實驗室隨時為學生敞開，為其學習提供了便捷的途徑，同時熱動實驗室還配備多媒體，使實驗教學質量達到一個新臺階。

要培養民族大學生的動手能力，這就需要引導他們進實驗室，做傳熱學的基本實驗，開發傳熱學綜合實訓臺，參觀相關的鍋爐和汽輪機設備模型，為后備課程學習打下基礎。

使學生參與教師的研究課題。新疆大學熱動專業教師幾乎人手一個國家自治區自然科學基金項目課題，讓民族大學生協助教師進行科研開發，實驗研究，在實踐中提高他們自身的科研能力。學生從中也學到了很多專業知識，在他們就業時就會受到很多用人單位的歡迎，在一定程度上解決民族大學生的就業問題。

實驗課上教師要對民族大學生因勢利導，鼓勵學生創新，哪怕想法不是很完善的，甚至看似荒唐，都要給予鼓勵表揚。培養學生創新能力，樹立科學實驗第一的觀念，讓他們養成嚴謹求實的良好作風。

5.多媒體教學與實例教學相結合

“傳熱學”有很多教學難點：如，導熱微分方程式的求解、非穩態導熱問題的求解、對流換熱的邊界層微分方程組、邊界層積分方程組的求解及比擬理論、膜狀凝結的分析解、膜狀凝結影響因素和大容器飽和沸騰曲線和蘭貝特定律及立體角的概念等。多媒體教學可以有效突破這些難點，例如非穩態導熱過程，讓學生建立起物體內溫度分布空間的概念，就可以用多幅不同工況下的溫度分布圖來生動清晰地講授，達到良好的授課效果。

但是，多媒體技術出現了許多亟待解決的問題，特別是如何將傳統教學模式及教學手段合理結合。因此，在運用多媒體給民族大學生授課時應做到以下幾點。第一，精心設計多媒體教課件，善于聽取督導組老教師的意見、征求其他老師及同學的合理建議，做到課件既具有針對性又實用性。第二，優化多媒體教學與板書錄像的組合，教學方式要根據學生和課堂內容而定，比如有以下幾種組合：黑板+幻燈、黑板+幻燈+實物、黑板+幻燈+錄像。對于民族大學生，黑板還是不可缺少的，當然他們最喜歡的還是錄像講授，實踐證明教學手段太單一是不科學不合理的。第三，合理控制速度，語速要緩要慢，多次反復強調重點。

6.注意學生反映，講究策略

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傳熱學是安全工程專業的一門必修課程，講述的是與熱量傳遞相關的自然現象及研究熱量傳遞規律的一門學科，對于與熱相關的自然現象有很多，例如我們知道人的身體為恒溫體，在夏天和冬天，人們在相同室溫（比如25攝氏度）的房間里穿著衣服能一樣嗎？熱天人們為什么喜歡在游泳館里的水里而不喜歡在相同溫度的空氣里？ 這都是在日常生活中常見的現象，對于這些現象的解釋就需要學習傳熱學的知識，需要知道熱量傳遞的規律。并且隨著經濟的發展，與熱量傳遞相關的企業、公司越來越多，與熱量傳遞相關技術的發展也越來越快，基本上可以分為三種類型的技術[1]，即強化傳熱技術，削弱傳熱技術，溫度控制技術，上面的三種類型的技術代表著傳熱技術的三個方向，在相應的領域有著重要的應用，比如強化傳熱技術，現在的家用空調或者車載空調體積越來越小，所需的能量消耗也越來越低，同時制冷效果也明顯提高，這要得益于強化傳熱技術的發展與應用。傳熱學是和生活息息相關的一門學科，對于傳熱學課程的學習無論是對自然界熱現象的認識還是熱量傳遞技術的學習都是有必要的。

1 內容講解和學習方法

對于傳熱學課程的研究有很多的文獻，分別從傳熱學的教學方法[2]，課程教學改革[3]，實踐教學體系的構建[4]等方面進行了研究，本論文從以下二個方面探討傳熱學課程，分別是課程內容的講解和學習方法。

根據傳熱的三種方式及傳熱技術的應用可以把傳熱學內容分為四大塊內容，每一塊內容又可以分類，下面分四方面對傳熱學的內容進行講解。

1.1 熱傳導

在教授過程中，首先求得物體內的溫度分布，再利用傅里葉定律可以求得傳遞的熱流量，求解物體內的溫度分布是關鍵。明確解決物體內溫度分布的完整的數學描寫是導熱微分方程及定解條件，導熱微分方程是一個二階的微分方程，通過能量守恒和傅里葉定律推導而來，是解決導熱問題的基礎。定解條件分為初始條件和邊界條件，邊界條件分三類對應著高等數學上解二階微分方程時三類邊界條件，所以學生可以把前面學習解二階微分方程的方法用到這里，能更好地理解熱傳導問題。對于穩態熱傳導的幾種常見的情形是通過平壁的導熱，又分單層平壁和多層平壁。通過圓筒壁的導熱，可分為單層圓筒壁和多層圓筒壁，前面的導熱滿足共同的特點即已知邊界上的溫度值，這些都屬于第一邊界條件的熱傳導問題。對于第二類及第三類邊界條件的導熱問題，可以通過舉電熨斗底面的導熱問題為例進行講解。對于穩態導熱的一個特例-肋片導熱，在學習過程中，要注意對于復雜的工程傳熱問題的處理方法，即忽略影響問題的次要因素，經過適當的簡化建立合理的物理與數學模型，從而運用已有的數學和傳熱學知識進行求解。對于非穩態導熱的內容講述首先明確非穩態導熱的基本概念，理解非正規狀況階段和正規狀況階段及Bi數對平板中溫度分布的影響。然后理解常見的幾類非穩態導熱。對于零維問題的解決方法-集中參數法，其適用范圍是針對特征數Bi的大小來確定的。熱電偶是講述零維問題的特例，對于理解零維問題和集中參數法有著很大的幫助。對于一維物體非穩態導熱分三種情形，分別為平板，圓柱，球，這三種情況下的解很復雜，從而有必要對結果進行簡化，簡化的依據是特征數FO>0.2后，略去第二項及后面的項所得結果與不忽略時的完整結果偏差小于0.1%[5]，從而對結果進行了簡化。在工程上對于非穩態導熱正規狀況階段的解決方法是圖線法（海斯勒圖）及近似擬合公式法。熱傳導內容多，公式多，在學習過程中可以用類比法更好地識記各種情形下的公式。達到對公式的理解和應用。

1.2 對流換熱

對流傳熱的內容在教授過程中，首先明確要得到各種對流情形下的換熱量，可以利用牛頓冷卻公式，公式中的表面傳熱系數是未知量，故求解各種情況下的表面傳熱系數是關鍵。影響表面傳熱系數的因素有很多，有必要按照主要的影響因素進行分類.求解對流傳熱問題需要解定解條件下的對流傳熱微分方程。對流傳熱微分方程包括質量守恒，動量守恒和能量守恒的數學表達式，共四個非線性偏微分方程，解析解很難獲得，進展一直很小，直到20世紀初由普朗特和波爾豪森提出的邊界層概念對上述方程組進行了簡化，使得在理論上求解較為簡單的對流傳熱成為可能，層流外掠平板就是典型的一例。應該明確的是即使對方程進行了簡化，但影響對流傳熱的因素很多，在理論上無法得出解析解，在現階段，對流傳熱規律的研究主要是通過實驗法來進行。在實驗上通過相似原理或者量綱分析法得到相似特征數方程，使得在實驗上研究對流換熱成為可能。對于對流傳熱分類樹上常用的實驗關聯式，要明確實驗驗證范圍，熱邊界條件明確，定性溫度，特征長度怎樣規定的。對于相變對流傳熱主要是掌握凝結與沸騰傳熱，其基本特點，計算關聯式的使用及強化相變傳熱的主要實現技術是主要內容。這一塊內容的微觀物理圖像很難想象，在講述過程中，為了增加學生的興趣，可以舉相關的例子，講述沸騰換熱時，可提到“響水不開，開水不響”，引發學生的思考，再講述沸騰換熱的原理，使得同學們對沸騰換熱有更深的理解。對流換熱的情形多，在講述過程可以通過案例分析法對某一些對流換熱進行講解，到達舉一反三，更好的理解對流換熱。

1.3 輻射換熱

熱輻射的物理機制與導熱和對流截然不同，后者是物體的宏觀運動和微觀粒子的熱運動引發的能量轉移，而前者是物質的電磁運動引起的能量傳遞，與前面的研究方法截然不同，用到更多物理學上的知識。熱輻射引入了很多新的概念與定律，比如黑體、輻射力、光譜輻射力、吸收比，穿透比、輻射四次方定律、普朗克定律、維恩位移定律等等，理解這些概念和定律是學好熱輻射的基礎。

1.4 換熱器

換熱器的傳熱過程傳遞的熱量由傳熱方程確定，對于換熱器需要理解它的穩態工況的熱設計，包括設計計算（確定傳熱面積）或者校核計算（承擔的熱負荷），基本依據是能量守恒定律和對數平均溫差的四個假定。設計計算時應采用對數平均溫差方法，根據實際的傳熱過程選擇合適的換熱形式，進而計算出傳熱系數。對于校核計算，采用迭代法計算對數平均溫差，初始值的選取對于計算的結果有較大的影響。需要確定傳熱器的多少傳熱面積作為計算面積，不同的傳熱面積可以導致傳熱系數相差很多。輻射換熱和換熱器內容抽象，理解困難，在講授過程中，可以通過設定一個問題，讓同學討論，即通過討論法來加深對內容的理解。

2 結論

傳熱學課程涉及的知識點多，數學表達式多，在講述過程中要避免一味地推導公式和羅列結論，而是簡化推導過程，重點放在每一個公式在工程上有什么用，怎樣用，有什么注意事項，力求能理解每個公式在工程上的應用，為以后的就業打好基礎?；蛘邔⒚恳粋€公式，知識點與考研，學科競賽相聯系，讓學生從思想上意識到現在學習的知識的重要性。傳熱學課程的內容雖然多，但具有連貫性，可以學習完每一部分后做一個表格或者思維導圖，總結知識點和公式，加深理解。通過對傳熱學課程四大塊內容的歸納總結和學習方法的探討，相信在學習傳熱學課程時目的性更強，能更好地理解內容，達到教學目標。

【參考文獻】

[1]楊世銘，陶文銓.傳熱學[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]阮芳，龍激波，等.傳熱學課程教學方法的研究與實踐[J].高等建筑教育，2015，24（6）：93-96.

篇5

至上世紀末，我國熱工課程開設的情況是：有150余所高等工業學校開設熱工類課程，分布在除臺灣、、青海三省區以外的境內高校。全國熱工課程教學的一般情況是：(1)熱工課程的設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；(2)熱工教學實驗以驗證性為主，測試手段比較落后，設備比較陳舊：(3)已經出版了一批由我國作者自行編寫的工程熱力學、傳熱學與熱工學教材。

6年多來，經過“211工程”、“985工程”建設項目的支持，我國熱工實驗教學情況有了較大改觀，開課的大類專業面有所擴大，機械類專業目前大多開出了少學時的熱工學課程。同時通過教育部組織的面向21世紀教學內容和課程體系的改革，以及21世紀初高等教育教學改革項目的實踐，出版了一批面向21世紀課程教材，使我國熱工課程教材的內容有了較大的更新，編著水平也明顯提高。在近十年中，國際上工業先進國家也同時在進行著類似的改革，并出現了一批比較優秀的新教材。與這些先進國家的熱工課程教學和新教材相比較，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的歷史后，著重介紹和分析了工業發達國家近十年中熱工及相關課程的教學與教材編著情況，最后提出作者的意見，以求教于國內同行專家和教師。

一、國外、境外熱工課程教學發展情況

1．熱工課程教學的歷史

近代熱科學的產生與初期的發展集中在歐洲國家。根據文獻[1]的觀點，熱科學研究的起源可以追溯到Galileo時代(1592)，而且早期熱學作為物理學的一部分，熱力學與傳熱學的研究是溶為一體的，例如Boltzmann從熱力學證明了Stefan由實驗得出的輻射四次方定律。又如熱力學第二定律的創建人之一Kelvin在1862年用以下的方法來估算地球的年齡：假設地球之初是溫度均勻(3900℃)的圓球，熱擴散率為常數，取為巖石沙礫之值，利用Fourier導熱微分方程，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。按現代的觀點看，Kelvin顯然求解了一個傳熱學的問題。

無論熱力學還是傳熱學，其發展都經歷了從“科學”到“工程”的過程，即，從初期作為物理學一部分的熱學演變、發展成密切結合工程實際的“工程熱力學”與“工程傳熱學”。以傳熱學為例，[2]在19世紀的物理學中熱量傳遞方式只有導熱與輻射，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，一直到進入20世紀，經過一批主要是德國科學家的努力，包括Prandtl、Karmann、Nusselt、Blasius以及后來的Eckert，也有前蘇聯科學家(如Kirpichev等)的貢獻，傳熱學開始由“科學”演變成“工程”，其中整理試驗數據的量綱分析方法或相似原理引入傳熱學的對流換熱是一個標志性的轉折。第二次世界大戰后，傳熱學的研究中心由德國轉移到美國，其中Jakob、Karmann及Eckert三位德國科學家的移居美國起了很大的作用。歐美國家工程熱力學與傳熱學課程的開設始于何時，暫時無法查考。就教材而言，最早的一本傳熱學可能是德國科學家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40～50年代的代表作。Holman的傳熱學第一版出版于1963年。[7]此后歐美以及前蘇聯的傳熱學教材出版情況可見文獻[8]。

2．近代熱工課程開設情況

到20世紀80年代后，工程熱力學與傳熱學已經成為歐美國家機械類學生的必修課，有的學校還設為工科學生的基礎課。根據我們的調查統計，在境外的高等工程教育中，傳熱學與熱力學課程的開設相當普遍。[9]我們曾經調查過國外20余所大學開設熱工課程的情況。從返回的調查表看出，機械工程系、化工系、核能工程系、材料系等均普遍開設熱工類課程。有的學校把熱學類課程作為工學院的公共課程，如美國依阿華(Iowa)州立大學工學院在2000年開出的81門課程中(不含基礎課)，包括有電子、信息、計算機、控制、電磁場等系列的課程，其中熱學方面的基本課程有4門，即熱力學I、熱力學II、傳熱學及熱流系統設計。麻省理工、普渡大學及密西根大學等，熱力學和傳熱傳質學都是機械系設置的主要課程之一。表1是密西根大學工學院機械系學科基礎和專業課課程學分情況，從中可以看出熱工理論課程所占的分量。

在美國高等學校中，機械工程系主修課程的設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，是所有學生的必修課，在這一層次課程中均包含熱力學與傳熱學的基本原理課程在內。(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生選修。歐美這樣的課程設置值得我們借鑒。

3．最近十年美國熱工課程教學的發展

在最近十年中，美國高等學校工科熱工課程的教學呈現出許多新的發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、構思新穎、內容先進的教材。有關這些教材特點的

詳細分析見參考文獻[8]。

在熱工實驗方面，20世紀末美國高校也進行了面向21世紀的探索，例如美國普渡大學DeWitt等三位教授進行了題為“Curriculum for the 21th Century”的研究，[13]對于傳熱學試驗提出了以下改革內容：

(1)減少“傳統”的實驗，增加學生進行團隊項目的時間；(2)增加有挑戰性的工程設計項目；(3)給予動手訓練機會；(4)訓練與工程界合作；(5)培養交流項目結果的能力。

為此，該校改進了原有的實驗系統，配備了數據采集系統，同時從工業界不斷引入設計性的實驗課題，并分解成為團隊項目的內容。從普渡大學機械系的這一改革思路看強調了減少傳統的實驗，增加來自工業界實際項目的訓練；強調了團隊合作的訓練；強調了培養交流與動手的能力。

當然傳統的實驗還是需要的，是加深學生對教學內容的理解以及培養動手能力的環節。在傳統實驗的內容與組織上也要注意綜合性的培養。我們來看普渡大學的傳統傳熱學實驗課程的內容，參見表2。

由表2可見，就這些傳統的實驗內容而言，其綜合性與測試技術的訓練也是比較好的。

二、對今后教學改革與發展的一些思考

1．熱工課程教材怎樣適應不同類型學生的培養需要

熱工課程的基本知識應當成為工科各專業學生必須具備的技術素質，熱工課程應當成為我國工科學生、尤其是機械類專業的學生的共同的工程基礎課程。這是由于：(1)熱現象是自然界中最普遍的物理現象，同時各個工程技術領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境及宇宙之中。因而作為介紹熱能的有效、合理的利用和轉換、傳遞技術的熱工課程，不僅應是許多大類專業的重要技術基礎課，而且也應是21世紀所有工科類專業學生的一門公共技術基礎課。(2)我國中長期能源發展規劃制定了節能優先戰略，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。無論是從國內資源還是世界資源的可獲量考慮，中國只有創造比目前工業化國家更高的能源效率，才能在有限的資源保證下，實現高速經濟增長和達到中等發達國家人均水平。因此，工科學生應該具備合理用能、節能的意識并懂得其基本技術。而熱工課程的內容是合理用能及節能理論中最基礎與核心的部分，熱工基礎課程在工科各專業人才培養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、環境與安全類、武器類、土建類)專業應該開出高學時的工程熱力學與傳熱學的課程，其中能源動力類是最典型的一個大類專業。我國目前設有能源動力大類專業的學校有130余所。按照教育部分類辦學的思想(研究型，教學型以及介于其間的類型)，這一百多所學校不可能是屬于同一類型的學校。那么同是高學時工程熱力學與傳熱學在教材上是否要有所區分?還是可以采用同一種教材由主講教師酌情選講?如果有區分，區分主要在哪些方面?這一問題涉及到熱工課程教學指導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．如何使教材內容適時地跟上學科與工程技術的發展

近代工程技術的發展給本科熱工課程教學帶來了巨大的變化。[8]例如，20年前的本科生教材很少有關于火用分析方面的內容，而現在這個狀態參數已經被廣泛接受并用來分析設備過程的能量利用情況。近代高新技術的發展給傳熱學增添了許多新的內容，近十年內發展起來的納米微米傳熱學就是一例。

相對于傳熱學，工程熱力學國內外教材的內容顯得過于穩定，近年來出版的教材中新技術的概念介紹極少。比如，當前中國的長期能源問題已經十分突出，為保護環境，執行可持續發展的方針，在工程熱力學教材上，對新的、先進的能源利用方式(聯合循環發電、氫能利用、燃料電池、分布式發電和熱電冷三聯供、新能源發電等等)是否應該有適當的反映?超臨界和超超臨界循環是傳統燃煤汽輪發電機組提高經濟性與環保性的有效途徑，也是近年來國外燃煤火電廠的重要發展方向及我國要積極研發的方向，在工程熱力學的新教材和今后的教學中也應有相應的地位。

3．熱工課程的實驗教學改革與更新應當怎樣進行

熱工課程包含的兩門學科，熱力學與傳熱學，都是應用科學，實驗教學無疑是完整的課程教學的組成部分。多年的經驗表明，實驗教學的改革與發展某種程度上比課程本身還要困難，主要是涉及到設備的購置、更新所需的經費問題。在國家實施“211工程”二期或者“985工程”的建設中怎樣利用有限的資源(財力)來改革、更新熱工教學實驗值得重視。在建設實際動手的實驗臺位時，是否也可利用多媒體的工具建設或購置一些“軟件實驗”作為補充?[15]在動手的實驗方面，前蘇聯曾經出版過有關傳熱學實驗教學的圖書，[16]20世紀80年代熱工教學指導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過程中怎樣加強學生的能力與創新精神的培養

近期世界范圍的內的教育改革都十分注意對學生解決問題的能力與創新精神的培養，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、教育傳統和教學理念方面的不同，在吸收西方教材先進經驗的同時，我們應當努力探索適應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以外一定要參加科研，以豐富自己的學識、提高自己的業務水平。在教學過程中每位教師都應努力將教學內容與自己的學術經歷結合起來，努力使書本上的資料成為活生生的實例。在教學法方面注意啟發性，輔以對部分學有余力學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，熱工課程教學中探索對學生的能力與創新精神的培養仍然是進一步研究的課題。

5．是否要開出經過整合的新型熱工課程

為適應不同類型專業的需要，可以開設出一些綜合性的新的熱工類課程。無論是能量轉換、熱量傳遞還是質量傳輸，都有如何提高轉換效率、傳遞效率和節約能源的問題，其中的關鍵是要減少過程的熵產(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，可否開設一門綜合熱力學、傳熱學、傳質學和流體力學的新課――例如可稱為“熱設計及優化”。國外目前已經有這類圖書出版，第一步可以翻譯過來作為參考教材。如果關于“優化”的內容能結合一些專業過程中的具體問題，那么這樣的課程就會受到相關專業的歡迎。

6．熱工課程的雙語教學應當怎樣進行

雙語教學是目前教育部提倡進行的一項教學改革，

而熱工基礎課程也常常被選為進行工程技術課程的雙語教學的對象。[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的需要?怎樣選擇英語工程熱力學與傳熱學教材?怎樣循序漸進地進行教學，以真正收到雙語教學的實效而不流于形式?

7．對我國中青年熱工課程教師學術趨向的思考

要提高我國熱工課程教學質量，關鍵在于教師。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由30～45歲的中青年教師所構成。這個主體的特點是學歷層次較高，大多數具有博士學位，一般具有碩士學位。為使我國熱工課程教學接近或者達到發達國家的平均水平，關鍵在于這支教師隊伍。就他們的學術發展而言，目前他們的學術趨向面臨一個主要問題是：是否需要將熱力學與傳熱學融為一體，固然可以有所側重，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與流體力學專家，但是他也寫過一本工程熱力學的教科書：[19]Cengel以他的傳熱學教科書而知名，但他同時又是工程熱力學教科書的作者，[10]而且Cengel的工程熱力學與他的傳熱學同樣著名；田長霖教授是熟知的傳熱學大家，但他與Lienhard合作寫過一本統計熱力學教科書。[20]將熵產分析用于傳熱問題的首創者Bejan也是集熱力學與傳熱學于一身的知名學者。[21-22]我國的中青年熱工課程教師值得對此進行思考。

參考文獻：

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基金項目：本文系“2010年山東科技大學教育教學研究‘群星計劃’基金項目”（項目編號：qx102035）的研究成果。

中圖分類號：G642     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）01-0054-02

“傳熱學”是熱能與動力工程專業的專業基礎課程之一，也是能源、化工、動力、土木、電子等學科的主要專業課之一。由于自然界和工業生產中到處都有熱量傳遞現象，所以傳熱學理論在各個領域都有著廣泛的應用。傳熱學是一門經典的傳統課程，同時又是一門發展中的應用性極強的基礎課程。山東科技大學（以下簡稱“我?！保┳?001年首批招收熱能與動力工程專業本科生起，就在專業培養方案中設置了“傳熱學”課程，自2009年開始在車輛工程專業加設“熱工基礎”課程（包括“工程熱力學”和“傳熱學”），目前我校開設傳熱學課程的專業還有建筑環境與設備工程專業、安全工程專業、過程裝備與控制工程、材料成型及控制工程專業。本課程既屬于專業基礎課程，又是與工程實際結合緊密的應用學科，“傳熱學”的課程教學質量直接關系到后續專業課程的工程應用及理論研究，在專業人才培養過程中發揮著重要的作用。為了在有限的學時中盡快引導學生入門，筆者在教學實施過程中對教學目標的確定、課程內容選擇、課堂教學方法研究、學生情況和成績考核等方面進行了一系列探索與實踐。

一、課程體系和教學內容的改革

“傳熱學”的主要內容包括熱量傳遞的基本方式，熱量傳遞的基本規律及其應用，傳熱過程綜合分析三大部分。專業不同，課時不同，對本課程的需求是不同的，在保持課程內容體系完整性，服務于專業的原則下，結合專業需要建立內容豐富、層次分明、針對性強的課程體系，豐富和完善與專業相適應的課程體系。在教學實踐中根據不同學時數，安排不同的教學內容，制定不同的課程主線。比如，對車輛專業少課時傳熱學內容，教學重點內容放在熱量傳遞的基本方式和基本規律的應用上，課堂教學圍繞著專業需求安排教學內容，其課程主線圖安排如圖1所示。注重以理論聯系實際的方式將相關內容的專業背景、科研信息與應用在課堂教學中體現出來，呈現給學生，使學生能夠找到本課程內容與其專業的應用點和結合點，樹立和強化學生的工程概念和意識，培養其解決實際問題的能力。

對于多學時的課程教學，教學內容既要結合工程實際，又要和學科前沿相結合，注重學生解決實際問題能力的培養和視野的開闊。教學內容要加強學生工程意識的培養，培養學生解決實際問題的能力。工科院校的教學必須加強對學生工程實踐意識的培養和工程設計能力的訓練。傳熱學的數學推導較多，查圖查表較多。傳統教學觀念中，偏重于介紹原理和公式推導，最后套用公式解題。學生雖然會解難題，可是遇到工程實際問題卻無從下手。為此課堂教學中從工程應用的角度出發，結合學生的專業特點，舉出與專業課程和實踐環節密切相關的實例，根據實例建立起數學模型，并確定定解條件（包括邊界條件和初始條件），然后利用數學知識求解方程或方程組獲得分析解或數值解或得到實驗關聯式。最后對所獲得的解進行分析，用來解釋傳熱現象，指導工程實際。例如，管道保溫層的覆設、鍋爐爐膛的輻射傳熱等，通過實例讓學生初步樹立工程觀念。通過增加與工程密切相關的習題來加強學生工程實際意識的培養和工程設計能力的訓練。例如，在講用熱電偶測量儲氣罐內氣體溫度這一實例時，可以提出如何降低測量誤差的問題，引導學生學會在工程實際中如何用理論知識指導生產。這樣一來，既可以增強學生的學習積極性，增強他們的工程觀念，培養他們的工程意識，還可以培養學生全面考慮問題，解決實際問題的能力。

教材并非唯一的教學課程資源，在傳熱學中，為學生提供豐富多彩的具有時代特點的傳熱學學習材料可以拓寬學生的學習視野，激發學生的學習熱情。教師可以把與課程相關的前沿學術動態和科研信息隨時補充穿插在課堂教學中，鼓勵學生利用網絡和電子期刊獲取與學科相關的論文信息，也可以鼓勵學生利用所學知識通過大學生科研立項等科技創新活動解決生活中遇到的問題。例如，在講解傳熱的連續介質假定的條件時，可以提到微尺度傳熱。在講到強化傳熱時，可以提到場協同原理。這樣可以提高學生的學習興趣，培養學生的主動查閱科技文獻的自學能力和發現問題解決問題的能力。

二、以學生為本的教學方法的靈活應用

傳熱學雖然是熱能與動力工程專業的一門專業基礎課，但是它在人們的日常生活和工程實踐中都能找到實際應用?，F在的大學生思想活躍，自主性強，如果僅僅對教材平鋪直敘，照本宣科，教師只顧在黑板上進行公式推導，很容易讓學生感到枯燥乏味，不積極思考，感受不到學科魅力，無法集中注意力學習專業基礎知識，更談不上學以致用。如果能夠在教學過程中利用其身邊感興趣的實例加以引導，則能激發學生的學習興趣，提高學生的學習積極性。例如，筆記本的散熱問題，室內暖氣的安裝位置問題。通過深入淺出的講解，運用所要講述的理論分析問題解決問題，不僅可以提高學生的學習興趣，還可以激發他們的求知欲和探索精神。

教學過程中啟發提問相結合，活躍課堂氣氛，提高學生學習的積極性和主動性。教學過程中，學生是課堂教學中的主體，只有調動起學生主體的積極性和主動性才能提高課堂教學效果。專業基礎課不可避免的會遇到一些理論分析和公式推導，這些往往是教學內容中比較枯燥乏味的部分，學生很容易失去學習興趣。采用啟發式提問，加強師生互動，可以營造生動活潑的學習環境，促使學生積極參與到教學過程中而不是被動接受知識的灌輸。如果能夠先分析公式推導的依據、目的和結論，并指出其中的關鍵點和推導思路，然后留出時間讓學生自己動手推導或作為思考題的形式讓學生課后思考，在下次課時讓學生針對推導過程中遇到的問題各抒己見，鼓勵學生勇于質疑，提出自己的新觀點，學生可以提出自己的問題，甚至是對教學內容的質疑，這樣不僅可以鞏固學生對知識的掌握和理解，促使學生主動學習，促進學生發散思維和創造性思維的發展，進一步深化素質教育。在師生互動的過程中，可以提高學生口頭表達能力和增強心理素質，還可以教學相長，對教師也是一種督促和激勵，需要教師不斷提高完善自己，不斷與時俱進。

教師要善于總結，通過比較，加深學生對基本概念的理解，通過比較揭示不同現象的本質。例如，通過散熱器內熱水和室內空氣的熱量傳遞與熱工設備換熱器冷熱流體間的熱量傳遞的比較，引出傳熱過程的概念。通過比較還可以讓學生找到知識點之間的相互聯系與區別。例如，通過熱量傳遞和動量傳遞的類比，理解熱量傳遞與動量傳遞間的某些相同點，加深對熱量傳遞的理解，學會比擬法研究對流換熱問題。通過比較，還可以讓學生認識到理想物體與實際物體間的差異，理論與實際的差距，認識到理論應用在具體不同條件下產生的個體差異，為今后解決工程實際問題積累經驗培養能力。例如，理想物體黑體和實際物體輻射力及輻射換熱量的計算的比較。教師不僅應善于總結通過比較教學法幫助學生建立完整清晰的知識體系，還應該引導學生學會獨立運用比較方法，培養獨立思考，主動學習，善于分析事物本質及聯系的能力，形成自己的知識體系。

當然課堂教學靈活性很大，不能為了單純運用教學方法而運用，適時靈活的將多種教學方法綜合運用，才能達到良好的教學效果。例如，在講授通過圓筒壁的傳熱過程時，可以由此聯系到工程實際中管道的散熱問題，這時可以提問相同厚度的保溫層放在圓管內保溫效果好還是放在圓管外好呢？學生可能認為放在管外好，結果答案恰恰相反，帶著疑問就會認真聽講。待這個問題解決后，再問學生同樣是在外面包裹一層，電線外面加了一層聚氯乙烯也是起到保溫的作用嗎？學生又會有疑問，這時引出“臨界熱絕緣直徑”的概念，通過分析熱流量和圓筒直徑的關系，發現直徑小于臨界熱絕緣直徑時，在外面敷設保溫層反而起不到保溫的作用，起到散熱的作用；當直徑大于臨界熱絕緣直徑時，在外面敷設保溫層才能起到保溫的作用。通過創設問題情境，運用比較法，啟發提問相結合的教學方法，有利于學生解決實際問題能力的培養。

三、教學實踐方式的改革

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(二)運用類比法

類比法是傳熱學、傳質學發展過程中重要的研究手段。在課堂教學中合理運用類比法可以讓學生更容易理解、接受新的知識，并且能讓學生把所學的知識跟新的知識結合起來。比如在介紹傳熱過程和導熱過程計算時，可以先復習電學中的歐姆定律，找出電量傳遞與熱量傳遞相類似的規律“傳遞速率=推動力/阻力”，進而類比引入“熱阻”的概念，再介紹計算方法“熱阻分析法”。在介紹傳質學時，也可以運用類比法將傳質學和傳熱學、流體力學中相關的公式規律進行類比得到新的傳質規律公式，比如傳質膜系數的類比求取法。

(三)多媒體課件與傳統板書結合

隨著現代科學技術的發展，多媒體設備在課堂教學中得到了廣泛的運用。多媒體課件可以實現聲音、文字、圖像、動畫等的展示，跟傳統的板書相比，它具有圖文并茂的特點，可以使課堂教學更加生動具體，吸引學生的注意力，提高學生對傳熱傳質過程的認知，提高課堂效率。但是多媒體教學也有其不足之處。如果僅僅結合多媒體講解，學生可能會抓不住這堂課的重點，對課堂教學的內容印象不深刻，思路不清晰。老師在課堂教學中還應該在黑板上總結出這堂課的內容、要點，供學生復習參考。另外，在講解一些重要公式的推導和應用時，如果只是通過多媒體課件進行展示的話，學生很容易“坐飛機”，對公式的推導和應用過程聽不懂。因此，在進行重要公式推導時，應采用在黑板上進行推導講解的方法，幫助學生理解，加深印象。傳統的板書和現代的多媒體教學各有長處。在課堂教學中，應該將兩者有機結合，既要做到課堂教學生動具體，又要使學生能夠真正掌握所學的知識。

二、課外作業，發揮學生主觀能動性

在完成課堂教學之外，結合石油工程專業的特點，布置科研小論文，激發學生的求知欲，充分發揮學生的主動學習性。讓學生充分利用圖書館和網絡資源，查取相關文獻。學生一般分成10人一組，根據自己的興趣，結合專業特點，選取傳熱傳質知識在石油工程中某一相關領域的應用來完成小論文。比如，有的小組選取的是《注蒸汽過程中井筒溫度的分布》，有的小組選取的是《酸化壓裂過程中傳質現象的研究》等。另外，筆者還結合所在科研團隊的實際，讓學生根據自己的專業知識和興趣愛好參與了一些科研實驗，比如《前置液酸壓酸液指進實驗》等。通過讓學生將所學的傳熱傳質學知識真正應用于石油工程的具體實例中，不僅能夠鞏固所學的知識，還能加深學生對石油工程專業的了解，激發學生“學石油、愛石油”的熱情。

三、實驗設置，提高學生動手能力

實驗一直是科學研究的重要手段。通過開設實驗教學課，不僅可以提高學生的動手能力和實踐能力，還可以培養學生在專業領域的創新意識和探索能力。我們開設了2個必修實驗，分別是《自然對流換熱實驗》與《換熱器實驗》，共4個學時。在此基礎上，我們還開設了《強迫對流換熱實驗》、《二維溫度場電模擬實驗》、《噴管實驗》、《理想氣體比熱比測定》等4個開放性實驗。學生可以根據自己的興趣與時間安排，與實驗教學中心預約進行開放實驗。在實驗教學中，加大了學生對預習實驗的要求。在進行實驗之前，學生必須首先掌握實驗目的、原理等內容。比如在自然對流換熱實驗進行之前，學生必須了解實驗測定自然對流換熱系數的方法和原理、實驗數據的處理方法、實驗中可能存在的誤差以及預期的結果等，在進行該實驗課時，老師會提一些跟實驗相關的問題以考察學生預習情況，并將學生的預習情況跟實驗操作、實驗報告一起作為實驗成績的組成部分。

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為適應上述形勢需要和公選課要求，蘇州大學于2006年面向全校非動力機械與工程專業開設能源可持續發展公選課。公共選修課是高校課程體系的重要組成部分，是學生擴展橫向知識、培養自學和動手能力的最佳平臺。多年來，學校在加強全校本科生能源與環境意識的培養上不斷探索與創新，逐步摸索出一套行之有效的方法。由于其他專業的學生不具備相關的專業基礎，因此，在授課過程中講授能源與環境的基本概念、國內、國際能源使用現狀與嚴峻形勢、能源與世界政治、經濟的關系、新能源的開發與使用、世界環境現狀、環境與人類的生存以及各種環境保護的一般方法等科普性的知識，以使學生易于理解和接受。

這門課程主要講授以下內容：當代科學技術發展趨勢及我國科技發展的戰略部署；熱工基礎（熱力學、傳熱學及流體力學和燃燒學基礎部分）；工程熱物理學科的發展戰略；能源基礎知識；可持續發展；能源科技發展及可再生能源發展狀況（生物能、太陽能、地熱能、風能、潮汐能、氫能和燃料電池）和開發利用技術；火力發電廠基本知識；核能發電；大氣環境保護原理基礎；潔凈煤技術概論；潔凈煤技術（SOx）產生機理及控制技術；潔凈煤技術（NOx）的產生機理及排放控制技術；節能原理簡介及相關技術（能量系統的分析方法、工業過程節能的途徑與方法）；針對當下能源與環境中的熱點問題和新技術進行專題討論。

在近些年的“能源與可持續發展”教學摸索與實踐中，學生反映良好，筆者總結出一些方法和經驗，以下就較為典型的幾個突出問題談談自己的認識與實踐。

一、與時俱進引入新概念，引發學生思考

科研為教學創設一種學術氛圍和探索研究的環境，將新的科學技術成就和成果及時引入教學，則能使課程教學更具現實性、前沿性，提高教學質量和水平。能源利用基礎部分涉及到熱學知識，筆者引入了過增元院士提出的熱學新概念，但是并不深入介紹，而是介紹現有概念來龍去脈，引起學生思考，感受大師的思維方法。

先從日常生活中的熱現象著手，介紹熱學基本概念。

其次從熱的本質講其發展簡史，引經據典，如介紹南北朝成書的《關尹子》、東漢王充的著作《論衡·寒溫篇》、漢代《淮南萬畢術》、《武林舊事》等熱現象記載，講述古希臘科學家對熱的認識，引出兩種觀點即熱質說和熱動說。熱質說認為熱是一種沒有質量的特殊物質，熱動說認為熱是物質粒子的微觀運動。這兩種思想相互碰撞、辯論了好幾個世紀，但是這兩種思想并不是鮮明的對立，很多思想中都包含著兩種思想的影子。

再就現有傳熱學面臨的挑戰引發同學思考，如：

其一，經典的傳熱規律面臨極端條件下傳熱現象的巨大挑戰。例如以激光的利用為代表的超快速加熱，如激光武器和激光加工技術，激光脈沖寬度可達到飛秒量級，如何預測激光加熱過程是傳統熱學原理遇到的問題。

其二，經典熱學中還沒有以提高能源利用率為目的的傳熱過程的優化理論和技術。當前面臨世界性的能源短缺問題，我國面臨的節能減排的形勢更為嚴峻。因此，提高能源利用效率更為重要。然而，傳熱學中只有熱量傳遞速率而沒有熱量傳遞效率的概念，所以只有傳熱過程的強化而無傳熱過程優化的理論和技術。

其三，傅立葉導熱定律導致熱傳播速度為無窮大的缺陷還沒有很好地解決。早在1822 年，法國的數學家、物理學家傅利葉就提出了著名的傅立葉導熱定律，即熱流與溫度梯度成正比。盡管作為實驗定律的傅利葉導熱定律已為大量的工程實踐所證實，并獲得了廣泛的應用。然而，用傅利葉導熱定律描述瞬態導熱過程時，由于所得到的熱傳導方程是拋物型的。這隱含著熱是以擴散的方式傳播，因此出現了熱擾動傳播速度無窮大的佯謬。傅立葉定律的這一缺陷表明，它只是一個唯象的近似定律，在物理上是不完善的。

其四，傳熱學缺乏同物理其他分支學科之間共性的量和規律。傅立葉在他的熱學專著《熱的解析理論》中指出“……無論力學理論的研究范圍如何，它們都不能應用于熱效應。這些熱效應構成一個特殊的現象類，它們不能用運動和平衡的原理來解釋……自然哲學的這一部分不可能與動力學的理論有關，它有它本身特有的原理?！?/p>

與物理學的其他分支學科相比，熱學沒有的概念有：質量、力、速度、動量；波、振動等。熱學獨有的概念有：熵、可用能、狀態量和過程量等。

由于學生們是學過大學物理學的，對物理學內容的構架有基本認識。通過以上縱向比較，同學們一致認為對物理學有了更深刻的認識，激發了學生的學習興趣，收到了良好效果。

二、加強學生的社會、生產實踐，培養工程的觀念

社會實踐、調研是本科生教學的一個重要教學環節，是學生接觸社會、工程或生產實際的一個基本手段。同時，教學中實際例題分析是最具說服力的，對學生知識認知、理解和分析幫助很大，他們也比較感興趣。

例如筆者結合實際項目介紹：在分布式能源系統中，讓學生實踐調研華東地區氣候條件，統計華東四省一市主要城市月度氣溫，調查華東四省一市或華東地區主要城市天然氣資源、華東四省一市或華東地區主要城市電價及華東地區醫院、酒店、商業、娛樂設施、辦公、機場、學校、居民等用戶的冷負荷、熱負荷和電負荷需求、持續時間。同學們利用假期在所在地區積極調研，得出華東地區民用電價平均值為0.5645元/度，燃氣銷售價格2.2元/立方米，工業電價平均值為0.9元/度，燃氣銷售價格3.5元/立方米。通過調查，同學們得到華東地區空調供應時間一般是：制冷100～150天，采暖90～100天，過渡期110～170天，制冷和采暖的需求時間相對比較長些。這些是華東地區發展天然氣分布式能源系統的有利條件和基礎。而學生實踐也為筆者豐富了教學內容，使筆者感受到教學的樂趣，實現了教學相長。

筆者結合具體設計案例引發學生思考，如：賓館的主樓建筑面積27000m2，裙房建筑面積約3000m2。賓館用電量較高，同時也有夏季冷負荷、冬季熱負荷和全年熱水的需求。本賓館分布式能源系統主要由1臺內燃機發電機組和2臺溴化鋰吸收式冷溫水機組組成。系統的總發電量、制冷量、制熱量、制熱水量分別為600kW、3000kW、2400kW、7.7t，分布式能源系統設計年運行天數330天（扣除檢修時間）。本項目為全年運行，其中供冷期主要為夏季年運行120天左右，供熱期主要為冬季年運行105天左右，熱水供應全年運行330天左右（扣除檢修）。

系統配置從原理上進行科普性介紹，而不詳細展開，如本分布式能源系統所用發電機組選用曼海姆的TCG2016V12C。選用的兩臺遠大溴化鋰吸收式冷溫水機組分別為1臺BZHEY125XD 一體化煙氣熱水直燃機和1臺 BZY125XD 一體化直燃機。

分布式能源系統注重技術與經濟的結合，結合本案例分析氣價、電價對系統影響，指出技術上合理還要經濟上合算的工程經濟學思想，介紹最簡單的投資回收年限的概念。本案例中主要取決于投資成本和收益額的大小。其中，投資成本是指購買設備所需要的費用，主要指新設備的初投資、收益額表示系統年收益（輸出的冷、熱、電）減去系統運行及維護費用。

理論方法與生產和生活實際相結合，調動學生學習的積極性，通過案例分析使學生初步掌握工程思想，并學會用所學知識解決實際問題。

三、可持續發展與古代樸素的人與自然的基本關系

鑒于公選課從內容到教學形式相對自由一些，針對學生的專業特點逐年加大了素質教育的內容。

“可持續發展”一詞是在1980年的《世界自然保護大綱》中首次作為術語提出的。在此期間還提出了“可持續性”和“持續發展”等概念。“可持續性”是指社會系統、生態系統或任何其他不斷發展中的系統繼續正常運轉到無限將來而不會由于耗盡關鍵資源而被迫衰弱的一種能力。1987年，挪威首相布倫特蘭夫人主持世界環境與發展委員會，在長篇專題報告《我們共同的未來》中第一次明確提出了可持續發展的定義?！翱沙掷m發展”概念應該是“可持續性”和“持續發展”的結合，既要考慮發展也要考慮環境、資源、社會等各方面保持一定水平。

但是講到這些，強調可持續發展的思想其實在中國源遠流長，下面列舉如下例子以引發人們對中國傳統文化的崇尚：“為人君而不能謹守其山林菹澤草萊，不可以立為天下王”；“斬伐養長，不失其時，故山林不童，而百姓有余材也”；“竭澤而漁，豈不得魚，而明年無魚；焚藪而田，豈不獲得，而明年無獸”?？鬃诱f：“斷一樹，殺一獸，不以其時，非孝也?！彼€說：“啟螫不殺則順人道，方長不折則恕仁也?！笨鬃釉谒约旱纳顚嵺`中一向是“釣而不網，戈不射宿”。

中國傳統文化的“天人合一”思想即把人類放在大自然生態環境中加以考慮，主張人與大自然息息相通，和諧一致，天、地、人一體化?？鬃诱f：“大哉，堯之為君也，巍巍乎，唯天為人，唯堯則之。”孔子肯定了天之可則，即肯定了自然的可則、人與自然具有統一性。《中庸》中有“萬物并育而不相害，道并行而不相?！?，把人與自然的發展變化看作是相輔相成的和諧、平衡運動。人與大自然的關系不是對抗的而是協和共存的，不應把天、地、人孤立起來考慮，而應把三者放在一個大系統中作整體的把握，強調天人的協調、和諧，人與自然的協調、和諧。“天人合一”是中國傳統文化對于人與自然關系的最基本的信念。人是大自然中的一群生命體，是屬于大自然的一個組成部分，人不應該隨心所欲地征服自然、統治自然、支配自然。人必須學會尊重自然，愛惜自然。人與大自然的關系是一種相互依存的關系。

解決生態環境問題的根本就集中在如何看待人與自然的關系上。對此，可以從博大精深的中國傳統文化（孔教學說）所蘊含的生態環境理念中去汲取營養。孔教生態環境理念能夠引導人們正確認識和處理人與自然、局部利益與全局利益、眼前利益和長遠利益的關系，使全社會的生態意識、環境意識得到增強，從而達到可持續發展的目的。

通過上述內容引入，使同學們深入了解中華傳統文化的博大精深。中華傳統文化不僅對中國的經濟和社會發展發揮著巨大影響，也為中國人的世界觀和行為方式的形成奠定了基礎。它的影響一直延續至今。課堂中引入和加強對中國傳統文化的了解，同學們反映良好。

篇9

Key words： motor train unit；brake disc；material；simulation；test

中圖分類號：U270.35 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）22-0030-03

0 引言

國內高速鐵路已經進入了高速發展的時期，隨著鄭西、京滬、武廣等高速鐵路線和五大城際客運鐵路線路等竣工投入使用，國內對時速250公里及以上高速動車組的需求量也日益增大；因此時速250公里及以上動車組是我國現階段引進和研發的重要項目。隨著高動車組速度的不斷提高，很大程度上節省了國內兩地間的旅行時間，使得全國范圍內很多城市之間能做到當天到當天回；然而由于運行速度的提高，對高速列車旅行的安全性要求也不斷提高，也越來越受到大眾的關注；列車安全性問題中，盤形基礎制動系統的好壞是能否保證列車按要求停車的最終保障，而制動盤是其中最為關鍵的零部件之一，承擔著制動過程中產生熱能量的80%～90%，因此，制動盤耐溫性能和摩擦性能的好壞，決定著列車運行的最終安全?，F高速動車組制動盤基本全采用國外進口，按國家鐵路部門要求急需進行國產化研制。

本文設計了一種高速動車組用制動盤結構，分析了1#和2#兩種材料的材料性能，通過利用ANSYS對1#和2#兩種材料盤體制動過程溫度場、熱應力場情況的仿真對比分析，確認適合用于高速列車制動盤的材料，為制動盤的順利研發奠定理論基礎。

1 制動盤結構和材料參數

1.1 結構設計 圖1為設計的制動盤三維結構，該制動盤做了通風結構設計，主要有盤體摩擦面和各種不同結構和作用的散熱筋，主要保證盤體制動時的通風散熱效果，降低盤體制動過程中的溫升。

1.2 材料選型 本文設計了1#和2#兩種制動盤盤體材料，分別對兩種盤體材料物理特性參數進行試驗分析。圖2為兩種材料的導熱系數隨溫度變化曲線。圖3為兩種材料線膨脹系數隨溫度變化曲線。

2 熱分析仿真模型建立

2.1 結構模型 考慮到制動盤在制動過程中受力對稱，而且制動盤的結構為中心對稱，故采用整個模型的1/12進行計算，這樣可以減少計算量，在邊界上施加對稱邊界條件進行計算，扇形區的兩個截面采用耦合結點進行處理，這樣處理之后與整個盤體的模型等效，而單元數減低為原先的1/12，大大降低了計算成本。劃分后的有限元計算模型如圖4所示。

2.2 熱載荷條件 根據傳熱學理論，對于無內熱源的各向同性材料，其熱傳導方程為式如下：[1]

■+■+■=■■

式中，T為溫度，（K）；t為時間，（s）；ρ為材料質量密度，（kg/m3）；C材料比熱容，（J/（kg·K））；λ為材料導熱系數（W/（m·K））。由能量折算法確定制動盤的熱流密度[2]：根據能量守恒定律，從能量的角度分析列車的制動過程。假設列車動能全部轉化為制動盤的熱能，則制動過程中閘瓦與制動盤摩擦產生的熱量可由如下公式表示：Q（t）=W=■Mv■■-v■■

式中，v0列車初速度，vt為列車制動過車過程中某一時刻速度，t為總制動時間，W為列車動能，M為列車質量。

根據熱流密度的定義，熱流密度q和摩擦熱量Q可表出如下：q（t）=■/S

式中，S為參與摩擦的制動盤面積，即閘片在制動盤上劃過的圓環面積S=πR■-r■。

考慮到實際制動過程中，由于存在輪軌摩擦和空氣阻力等因素，列車動能只能有一部分轉化為熱能，又有一部分熱量被閘片吸收；因此，引入轉換效率概念η，可得熱流密度q與時間t的函數關系如下：q（t）=-η■

式中，q（t）為t時刻加載于制動盤面的熱流密度，（kW/m2）；M為列車質量，（kg）；a為制動加速度，（m/s2）；v0為制動初速度，（m/s）；n為每根軸上裝配的制動盤個數；R和r分別為閘片與盤面摩擦的環形區域的外徑和內徑，（m）。

2.3 對流換熱系數Hf[3] 對流換熱系數與導熱系數不同，它與材料無關，而取決于流體流動狀態、流體物理性質、壁面溫度以及壁面的幾何形狀。根據平面散熱問題的傳熱學理論得H■=0.664■■p■■■

式中，pr為普朗特數；λα為空氣導熱系數，（W/（m·K））；L為壁面長度，（m）；u■為空氣流動速度，（m/s）；v為空氣得運動粘度，（m2/s）；忽略制動盤溫度周圍溫度變化的影響，則v、pr、λ為定值，Hf只與u∞和L有關。

3 仿真分析

依據有關高速動車組制動技術參數，設計仿真計算軸重15t，制動初速度為300km/h，制動盤初始溫度為20℃，進行邊界條件以及熱載荷的計算，并以此進行1#和2#兩種不同材料制動盤在溫度場、熱應變及應力場等有限元仿真計算，并進行比較分析。

3.1 溫度場仿真分析 根據所給已知條件對兩種不同材料制動盤在同等條件下進行溫度場的仿真分析，圖5為制動盤各部位節點溫度隨時間變化曲線，圖6為最高溫度時刻制動盤溫度云圖，圖中（a）表示1#材料制動盤，（b）表示2#材料制動盤，下同。從圖中分析可以得知：兩種材料的最高溫度均出現在摩擦面上，最高溫度均出現在約制動后80s，1#材料制動盤最高溫度約645℃，2#材料制動盤最高溫度較低，約529℃；摩擦面溫度變化趨勢為先升后降，盤體背面溫度由于熱傳導作用升溫趨勢要緩于摩擦面。從仿真結果可以看出，2#材料制動盤在制動溫升方面明顯優于1#材料制動盤。

3.2 應力場仿真分析 通過溫度場分析模型轉化為結構分析模型，導入材料的非線性特性參數，給有限元模型加以對稱邊界和位移約束，同時步步加載所分析得到的各時段溫度數值，進行制動盤熱應力的求解計算。圖7所示為兩種材料在相同條件下不同位置熱應力有限元仿真結果。從應力分析曲線可以看出，兩種材料制動盤摩擦面應力均要高于其他部位，1#材料制動盤最高應力410MPa，2#材料制動盤最高應力215MPa，明顯小于1#材料材料，這也預示著在相同疲勞強度基礎下1#材料比2#材料更易出現裂紋，所以2#材料制動盤的抗熱裂紋性能明顯高。

4 結論

本文主要設計了一種高速動車組制動盤的結構，并通過制動盤溫度場、熱應力場仿真分析對1#材料和2#材料兩種材料制動盤進行了材料選型工作，經過分析得出結論：2#材料制動盤的最高溫度、最大應力均小于1#材料制動盤，具有更高的熱容量，符合高速動車組對制動盤的性能和高熱容量的要求，是理想的制動盤材料，可以進行進一步的試制和試驗驗證工作，同時，為高速動車組制動盤的材料國產化提供了依據。

參考文獻：

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文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2016）17017502

1 引言

隨著我國科技進步和經濟的快速發展，為滿足社會經濟發展對人才的需求，從1999年開始各大高校快速地展開了擴招，根據《中國高等教育質量報告》，2015年中國大學生在校人數達到3700萬人，全國各類高校達到了2852所，位居世界第2，高等教育也從以往的精英教育轉化為今天的大眾教育[1，2]。然而，人才培養與社會需求的矛盾卻日益突出，在工科領域尤為明顯。一方面，企業需要大量高素質的工程應用型人才，而另一方面，每年畢業生的就業狀況卻不容樂觀。建筑環境與能源應用工程專業（以下簡稱建環專業）是與實際工程緊密相關的工科專業，具有很強的專業實踐性，那么如何使學生在掌握理論知識的同時又能適應用人單位對應用型人才的要求，是我們從事一線教育工作的老師必須面對的問題。筆者通過分析目前建環專業人才培養模式的現狀，提出自己的幾點建議。

2 改變專業基礎課和專業課教學模式

2.1 專業基礎課與專業課密切聯系

建環專業的專業基礎課理論性較強，學生普遍反映課程太抽象，不知道學習到的知識將來可以用到什么地方，所以對專業基礎課的學習沒有興趣，從而導致教學效果不夠理想。專業基礎課是學習專業課的前提，在教學的過程中我們應該將二者緊密聯系在一起，一來能夠激發學生學習專業基礎課的興趣，二來也有利于學生將學習的專業知識融會貫通[3]。

例如在傳熱學的教學中，首先應該使學生對傳熱學這門課的重要性有清醒的認識，培養學生對該課程學習的興趣，因此在教學的過程中必須以學生為中心，設計新的教學模式。在傳熱學中講到三種傳熱方式的時候，可以引入建筑圍護結構節能的有關內容，讓同學們思考在嚴寒和寒冷地區圍護結構采取什么樣的保溫措施，利用傳熱學的有關內容解釋工程實際當中采用的節能措施的理由。而提倡建筑節能也正是國內外進行節能減排的熱點問題，這樣教師在講授專業基礎課的時候，引入專業課的內容，并與工程或科研實例相聯系，既可以使學生了解專業基礎課在專業課中的應用范圍，進而培養專業基礎課的學習興趣，又可以開闊學生眼界，把學習到的專業知識學以致用，解決實際工程中遇到的問題。

2.2 專業課教學與工程實際相結合

現階段，建環專業的專業課教學普遍存在的問題是過度依賴教材，雖然教材的版本在不斷的更新，但是作為工科專業，建環行業的發展瞬息萬變，教材的編寫和出版都需要耗費一定的時間，因此，教材內容的更新遠遠跟不上行業動態。而在專業課教學過程中，多數教師還是把教材作為教學的唯一依據，教材及教學內容的落后，更是拉大了課堂與工程實際之間的距離[4]。

因此，針對專業課的教學，應在理論教學中突出工程實際。在教學的過程中，可以有針對性地采用板書與多媒體相結合的方式，根據行業發展和學生的職業需求及時更新內容補充新的知識，讓學生對專業知識有更加全面的認識。例如在節能的大環境下，現在建筑設計領域開始提倡綠色建筑，它包含節能建筑、低碳建筑和生態建筑，這方面的知識跟建環專業聯系密切，在講到建筑能耗等內容的時候我們可以給學生補充相關綠色建筑的知識。

此外，在條件允許的情況下，有些專業課的教學可以把上課場地由教室移到施工現場，比如設備與管道安裝、暖通空調系統運行調節等內容可以借助施工現場的條件給學生講解，讓學生易于理解并且印象深刻。

3 注重實踐教學環節

實踐性課程是建環專業的重要教學內容之一，主要實踐環節有工程實習（包括認識實習、生產實習和畢業實習）、課程設計、畢業設計等。實踐教學是培養具有豐富理論知識、具有一定實踐能力、德才兼備的工程技術人才必不可少的環節。然而實踐教學的效果卻不盡如人意。

3.1 拓寬實習思路

建環專業的實習受到多方面的制約。①學校實習經費有限，實習場地來源多是依賴教師、學院或學校的社會關系，實習機會數量受到限制；②施工企業和設備制造廠家出于安全、勞動效率等方面考慮不愿或很少讓學生從事實際的工作，實習環節能簡化就簡化。

如果想達到預期的實習效果，我們必須擺脫傳統的實習形式另辟蹊徑，筆者認為可以嘗試以下做法：①改變實習的內容和方式。以分散實習為主，學校可以為每位去實習的學生開具介紹信，由學生自己去聯系實習單位，如果在規定時間內沒有聯系到實習單位再由教師帶領集中實習。這樣做不僅能夠鍛煉學生各方面的能力，還能在資源充足的情況下可以得到更好的實習效果。②建立穩定的實習基地。要積極地與設計、施工、設備等企業確立教研一體的合作關系，解決學生的實習需要，為實習效果提供可靠的保障，同時也可以利用校內的資源開展校內實習，如參觀校內的熱交換站、設備用房、空調系統、采暖系統等。③可以把實際工程中的典型施工、生產工藝等過程錄制成視頻，在教室放給學生觀看，這樣可以作為現場實習的補充，既節省了人力物力，又提高了實習效率[5]。

3.2 改變課程設計模式

課程設計是學生鞏固所學的專業知識，利用專業基本原理解決實際工程問題的一個過程。傳統的課程設計是在每門專業課上完后，利用一到兩周的時間完成該門課的課程設計任務，由于課時少、時間短，設計內容往往受到限制，甚至有些學校把課程設計統一安排在大四上學期，距離專業課上完的時間較長，學生對專業課內容較為生疏，都會影響課程設計的效果。為了有效利用課程設計環節，可采用專業課教學與課程設計同步的方法，在學生學習理論知識的同時布置課程設計任務，讓理論知識與實際應用能夠更加有效結合在一起，使學生在學習理論知識的過程中更加有目的性，同時也能提高學生學習的積極性。

3.3 加強畢業設計教學

畢業設計是學生完成畢業實習后進行的最后一次綜合性演練，其目的是培養學生運用所學知識能夠進行實際工程設計并基本達到施工圖設計水平，通過撰寫畢業論文對專業性問題提出更深刻的認識和見解[6]。畢業設計是本科階段重要的實踐學習環節，與學生今后的工作內容緊密相連，因此畢業設計的選題更要注重與工程實際相結合。目前，建環專業的畢業設計選題普遍采用兩種形式，一是在假設的工程條件下進行演練，二是對以前的真實的工程進行模擬演練，學生在做這類畢業設計的時候往往積極性不高。為了增強學生學習的主動性，培養其工程設計的責任感，可以嘗試從社會獲取真實的工程作為畢業設計課題，由于它直接來源于實際，設計的成果也回歸于實際，可使學生在畢業設計過程中鍛煉解決實際工程問題的能力。

4 結語

建環專業作為工程實踐性很強的學科，需要在教學的各個環節都要貫穿“培養應用型人才”的理念。只有這樣才能將“厚基礎、寬口徑、高視野”的教學目標落到實處，培養出更多高素質的工程技術人才。

參考文獻：

[1]王青林.關于創新應用型本科人才培養模式的若干思考[J].中國大學教學，2013（6）：20～23.

[2]陳小虎，楊 祥.新型應用型本科院校發展的14個基本問題[J].中國大學教學，2013（1）：17～22.

[3]張麗娜.以創新能力培養為導向的建環專業基礎課――專業課連續性教學研究[J].大學教育，2015（7）：138～139.

[4]張 穎.建環專業應用型人才培養模式研究[J].科教文匯旬刊，2015（3）：45～46.

[5]謝 東.建環專業工程應用能力培養體系改革與實踐[J].高等建筑教育，2010（19）：53～56.

篇11

同一物體的內部或者物體之間存在溫度差時，將產生熱量傳遞，這種現場叫導熱。當物體的溫度隨時間發生變化時，叫非穩態溫度場（瞬態溫度場），這種熱量傳遞方式對應的導熱問題就叫做非穩態導熱。建筑圍護結構的導熱過程就是非穩態導熱。對建筑圍護結構的導熱進行分析時，可以添加邊界條件，人為的把環境溫度變成穩定值，這樣在建筑導熱過程就變成了穩態傳熱的過程，建筑物所在區的月、季、年度的最大、最小值是溫度值取值。這種方法進行研究建筑節能設計、檢驗和建筑的傳熱系數，實踐證明具有絕對的可靠性和可行性。

2、傳熱方式

傳熱方式的分為三種：即導熱、對流[1]和熱輻射[2]。兩個物體之間或物體內部之間發生熱能轉移的現象稱為傳熱。只要一個物體內部的各個部分或者兩個物體之間存在著溫差，就會發生熱能轉移和傳遞的現象。一般建筑結構中的熱量轉移并非單一的方式，通常有兩種或兩種以上的綜合作用。為了滿足工程設計的要求，計算方法應該以基本原理為基礎進行一些變化，使計算得以簡化同時又保證必要的精確度。

3、圍護結構穩態傳熱理論

建筑的圍護結構就是建筑物各面房間的圍擋系統。當圍護結構受到恒定的溫度作用時，其內部溫度分布的傳熱量和通過圍護結構的傳熱量，是不隨時間而改變的穩定傳熱狀態，這種情況稱為穩態傳熱[3]。

3.1 圍護結構傳熱過程

穩態傳熱是最基本也是最簡單的傳熱過程 [4]。在建筑熱工學中，大部分圍護結構都為平壁，如：地板、墻體、平屋頂、拱頂、曲率半徑很大的穹頂等結構都稱為“平壁”。在“平壁”結構中，當室內外存在溫度之差時，會從圍護結構的高溫一側向低溫一側傳遞，為傳熱現象。假設有一個均質材料的平壁，平壁的長和寬尺寸都遠遠大于厚度，則通過平壁的傳熱認為只沿厚度一個方向傳遞，假定室內空氣溫度為 ，高于室外空氣溫度 ，室內溫度高于室外溫度，當平壁的內、外表面溫度保持穩定時，其傳熱過程為一維穩態傳熱。系統整個的傳熱過程可分為三個步驟：第一步壁體內表面的吸熱、第二步壁體材料層導熱、第三步壁體外表面散熱。

3.2 圍護結構的傳熱阻計算

內表面換熱阻 、壁體傳熱阻 以及外表面換熱阻 之和，為圍護結構傳熱阻。內表面換熱阻 為內表面換熱系數 的倒數；圍護結構熱阻 的計算按照圍護結構構造和組成材料的不同，可以分為單一材料層、多層勻質材料層、組合材料層及封閉空氣間層等類型；外表面換熱阻 為外表面換熱系數 的倒數，

（1）單一材料層的熱阻

由一種材料做成的構造層垂直于熱流方向，單一材料層如：鋼筋混凝土層、砂漿層、磚砌體層、裝修層等，其熱阻 為：材料層的厚度 除以材料的導熱系數 。

（2）多層勻質材料層的熱阻

當由多層勻質材料做成的構造層垂直于熱流方向時，如內、外粉飾的墻體、夾芯墻體、外保溫節能墻體等，其熱阻 為各單一材料熱阻之和。

（3）非勻質材料的熱阻

當垂直于熱流方向上非勻質材料，如：圍護結構內部有些材料層由兩種以上材料組合而成，如鋼筋混凝土空心板。計算結構層的熱阻時，可在平行于熱流方向沿著組合材料中不同材料的界面，可以劃分成若干部分。非勻質材料的平均熱阻計算公式如下：

（4）封閉空氣間層的熱阻

在圍護結構中，為滿足某些特別需要而設有封閉空氣間層時，按構成間層的材料、間層厚度、位置以及熱流方向等因素，最后計入圍護結構總熱阻之中。圍護結構總熱阻值應按下式計算： （ 從《民用建筑熱工設計規范》中相關數據取值 ） 。

3.3 圍護結構的傳熱系數計算

傳熱阻是表征圍護結構阻抗傳熱能力的物理量，也是圍護結構保溫隔熱性能優劣的特征指標。傳熱阻值的多少反應了圍護結構保溫隔熱效果的好壞，但是在實際工程中對圍護結構傳熱阻值的測量不夠直觀、便捷，通常在圍護結構節能計算中，采用傳熱系數K值進行評價圍護結構的節能設計是否符合要求。

建筑圍護結構的穩態傳熱是一種較為理想化的模式。將建筑圍護結構的傳熱過程簡化成穩態傳熱，雖然不能客觀反映圍護結構傳熱的基本特性，但這種方法有操作方便、計算簡單等優點，大量工程實踐證明：用穩態傳熱法對建筑圍護結構的熱工性能進行研究，計算出的結果能夠反映建筑圍護結構具體的能耗狀況和節能標準。穩態傳熱法研究圍護結構的熱工性能，有利于我國建筑節能設計工作的開展。

4、小結

本文通過介紹，得出以下結論：通過對建筑圍護結構的傳熱方式和熱工性能的研究，為以后建筑圍護結構熱工性能研究提供一定理論依據。壁體總傳熱阻和總傳熱系數是衡量圍護結構在穩定傳熱狀態下重要的熱工性能指標。穩態傳熱法研究建筑圍護結構的熱工性能具有簡捷性、易操作性和可行性。

參考文獻

[1] 郭未娜.混凝土砌塊復合承重墻體抗震性能試驗研究[D].碩士學位論文.北京工業大學.2006.

[2] 鄭群圣.夏熱冬冷地區夾芯保溫墻體系及其抗壓性能研究[D].碩士學位論文.長沙理工大學.2009.

[3] 柳孝圖.建筑物理[M].中國建筑工業出版社.2007.

[4] 陶文.傳熱學[M].西北工業大學出版社.2006

篇12

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）18-0057-02

現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高效低污染燃燒裝置已成為各國面臨的重大任務。 “燃料與燃燒”是一門研究化石燃料及其燃燒規律的傳統學科，同時又是一門反映最新燃料及燃燒技術，并與之保持同步的新學科。

作為高等院校熱能與動力專業方向的重要專業基礎課，“燃料與燃燒”以“高等數學”、“大學物理”、“大學化學”、“工程熱力學”、“傳熱學”和“流體力學”等傳統基礎課程的知識為基礎，由于涉及學科多，應用知識繁復，與其他基礎課程相比，具有課程理論難度大、跨度大、知識點多且零散和對數學要求高等特點[1，2]。為此，針對我校熱能與動力工程專業人才培養特點和要求，結合多年教學實踐經驗，對“燃料與燃燒”課程教學內容的制訂及教學手段的選擇提出自己的建議。

一、課程內容及特點

1.課程內容

“燃料與燃燒”包括燃料、化學熱力學、化學動力學、燃料的著火理論、火焰的傳播與穩定理論、預混燃燒理論和擴散燃燒理論等基礎理論，液體燃料、固體燃料的燃燒過程及其經典的模型等教學模塊；課程主要包含：（1）燃料、（2）燃燒過程的物質平衡與熱平衡、（3）化學反應動力學、（4）燃燒系統守恒方程、（5）著火和燃燒界限、（6）預混氣的燃燒、（7）層流預混火焰、（8）層流擴散燃燒、（9）氣體湍流燃燒、（10）液體燃料的擴散燃燒、（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內容。

2.課程特點

實際燃燒過程涉及質量、動量和能量的交換和變換，涉及燃料和氧化劑之間的化學反應，具體過程十分復雜?！叭剂吓c燃燒”課程知識點多、理論性強、學科交叉性強。因此，一方面，該課程的學習要求學生很好地掌握前期“大學物理”、“大學化學”、“工程熱力學”、“傳熱學”和“流體力學”等專業基礎課程的內容；另一方面，該課程的學習又可以促進了學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合的學科。由于燃燒過程的復雜性，截至目前，燃燒科學的研究仍然以實驗研究為主。先進診斷技術的不斷出現使得燃燒實驗獲取的數據更加可靠、準確[3]。20世紀以來，著火模型、火焰傳播理論、反應流體力學和計算流體力學等的建立使燃燒理論有了長足的發展。并且，隨著大型計算機的出現，使得采用數值模擬方法研究燃燒過程已經成為發展趨勢[4]，這些都有力地促進了燃燒技術的發展。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構及認知水平的教學內容和教學手段。

二、教學方法

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節。好的教材有利于制訂合理的教學內容和教學計劃，可以有效促進教師的教學和學生的學習。目前市面上發行的教材主要有國外教材的國內翻譯版和國內教材兩類，比如Kuo. Kenneth K.的《Principles of Combustion》和Turns. S. R.的《An Introduction to Combustion》以及國內顧恒祥編著的《燃料與燃燒》教材和嚴傳俊的《燃燒學》等，這兩類教材各有特點。合適的教材應該能夠與學生的知識結構及認知能力相適應，與該課程的教學目標相適應[5]。

針對本課程的特點，教材的內容要全要新，應能夠較好地反映當前燃燒理論發展水平及技術發展現狀。教材內容應當包括燃料、化學熱力學、化學動力學、燃燒物理基礎、預混燃燒及擴散燃燒、液體及固體燃料的燃燒等。由于是面向本科生的教材，應當內容簡單易懂、表述深入淺出、實例豐富直觀、結構邏輯清晰，能有效銜接理論分析與工程實例，這樣才能提高學生學習興趣。目前國內出版的《燃料與燃燒》教材要么理論性太強，要么涵蓋內容不全面，要么內容深度不夠，總之都存在這樣或那樣的問題。為此，根據我校本科熱能與動力工程專業方向學生培養的目標和特點，我校“燃料與燃燒”課程組的老師編寫了適合我校學生使用的《燃料與燃燒》教材，該教材系統地闡述了燃燒的基本原理和理論；詳細講述了燃料動力學燃燒的計算方法，詳細論述了燃燒熱力學和燃燒化學反應動力學，著重介紹了船舶動力裝置涉及的預混燃燒和油滴蒸發控制的擴散燃燒；最后，為及時反映燃燒技術的最新研究進展，增添了新型船舶動力裝置所采用的燃燒技術[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、內容新穎，強調了“燃料與燃燒”課程的理論性和工程應用性，培養了學生學以致用、理論聯系實際的能力和素養。

2.教學內容設計

“燃料與燃燒”課程教學內容應該具有目標性、實效性、科學性、啟發性，為此在其教學內容的設計過程中，應該注意以下幾點：

①內容要重點突出?！叭剂吓c燃燒”課程內容包括化學熱力學、反應動力學基礎、著火理論、火焰傳播與穩定理論、液體燃料及固體燃料的燃燒等部分，但在各部分內容的講解上要有重點。課程中化學熱力學和化學動力學基礎是整個課程的理論基礎，講解內容包括化學平衡、熱化學、化學反應速率、質量作用定律、反應級數、活化分子碰撞理論及鏈鎖反應理論等。其中，化學反應速率、質量作用定律、阿累尼烏斯公式和鏈鎖反應理論可作重點講解。關于著火理論，授課重點放在閉口系統著火理論模型的建立和結果分析上，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、物理化學因素和散熱強度的關系。對于火焰傳播與穩定理論，授課的重點在火焰傳播概念、氣體的動力燃燒與擴散燃燒及火焰穩定的基本原理與方法的講解。對于預混燃燒，授課的重點在瑞利公式、郎肯-雨果尼奧公式的推導，以及爆震波、緩燃波的性質，并分析層流火焰的傳播速度。對于擴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、蒸發模型及液滴的質量燃燒速率。對于固體燃料的燃燒，碳的燃燒化學反應及碳粒的燃燒速度可作為授課重點。

②理論與實踐相結合?！叭剂吓c燃燒”是一門理論性及實踐性都很強的學科。課程涉及的相關理論模型比較抽象，不易掌握。因此，該課程的教學內容必須與工程或生活實踐緊密結合。在課程教學內容設計過程中必須將理論與具體工程案例或燃燒相關生活案例相結合，以具體案例作為切入點，將復雜抽象的理論概念穿插到生動、具體的案例中進行講解。對于熱能與動力專業的本科生，筆者結合船舶柴油機，利用燃燒學理論講解燃燒室結構設計、燃油燃燒過程、過量空氣系數、著火等這些具體設計方案背后的理論依據，從而強化對燃燒理論的理解；結合汽油機和柴油機，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別；結合家用燃氣灶臺，講解燃料的擴散燃燒。通過以上措施，使學生課本理論與實踐統一。

3.教學方法設計

①采用啟發式教育。在“燃料與燃燒”課程教學過程中從學生的知識結構及認知能力出發，結合具體的教學內容和教學目標，采用提問、討論和案例分析等多種方式，讓學生參與教學過程，激發學生的學習熱情，使他們在活躍、開放的教學氛圍中理解掌握燃料與燃燒相關的知識點，并逐步掌握應用相關知識點分析解決實際問題的能力和提升團隊合作能力。

②多媒體與板書的有機結合。隨著計算機技術的發展，多媒體技術已成為課堂教學的重要手段。多媒體教學課件圖文并茂、內容豐富、信息量大。就“燃料與燃燒”而言，燃燒過程細節可以被生動地顯示出來，危險實驗也可被充分地展示出來，使學生能夠更加深刻、有效地理解相關燃燒理論和燃燒過程。但是，使用多媒體技術授課，老師講課速度加快，課程信息量增加，學生課堂緊張度增加，易造成學生的思維跟不上授課速度，影響教學效果。板書比較靈活，便于控制授課節奏，適合于講解復雜理論模型，教師在授課過程中，可以通過板書引領學生的思維，進行詳細的講解和推導，學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”課程教學過程中，將多媒體教學與傳統板書有機結合，揚長避短，充分發揮各自優勢，以達到最佳的教學效果。

③多種考核手段的結合。在教學過程中，采用多樣化的考核手段，了解學生對課程知識點的掌握情況，督促學生的學習。平時成績、課堂提問、課后作業、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當從激發學生的學習熱情、提高學生的學習效果和增加學生對本課程本專業的認識出發。

三、結論

綜上所述，“燃料與燃燒”融合了“大學物理”、“工程熱力學”、“傳熱學”、“流體力學”、“氣體動力學”和“高等數學”等課程的知識。在教學過程中應點面集合，重點突出，理論聯系實際，加強對學生實踐能力、團隊合作能力和創新能力的培養，不斷更新教學內容。同時，作為老師，需要不斷學習，及時掌握該課程新的知識點，及時更新教學內容。

參考文獻：

[1]鄧文義，蘇亞欣. “燃燒學”課程建設與探討[J]. 中國電力教育， 2012（27）：70-71.

[2]蘇磊. 燃燒學-教學有感[J]. 中國科教創新導刊，2009（34）：134.

[3]Kuo， Kenneth K. Principles of Combustion

[4]嚴傳俊， 范瑋. 燃燒學[M]. 西安： 西北工業大學出版社， 2008.

[5]王保文， 王為術， 高傳昌. 電廠熱能動力工程專業“燃燒學”教學內容設計[J]. 中國電力教育， 2010， （30）：100-102.

篇13

項目一：食品加工單元操作的計算。根據不同食品生產工藝，進行分組，對不同食品加工單元操作典型設備進行設計計算。

項目二：牛奶列管式換熱器的設計。在滅菌后牛奶的冷卻過程中，隨著溫度、壓力參數變化以及冷卻水溫度變化，設計一臺列管式換熱器，完成相應生產任務。

三、食品工程原理課程設計指導

在課程設計過程，對項目一，指導教師收集食品生產企業工程實例作為課程設計題目，每2～3個學生是單獨的題目，由于這些實際問題，涉及到食品生產中關鍵或者特殊的設備，所以每組學生都有很高的學習興趣，學生通過查閱資料和相關工程手冊，結合食品工程原理每個單元操作的原理每組學生能夠獨立完成各自的設計任務。通過課程設計，每組學生的查閱資料的能力、計算能力、繪圖能力以及綜合運用所學知識的能力等都得到了充分的鍛煉，這些訓練和指導對學生將來畢業后，完成工程師相應技術工作，有很大的幫助。