工程熱力學(xué)發(fā)展精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇工程熱力學(xué)發(fā)展范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)；安全工程專業(yè)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0041-03

“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”是一門與工程實(shí)際聯(lián)系緊密、應(yīng)用性很強(qiáng)的熱科學(xué)基礎(chǔ)課，它源于礦業(yè)、石油、冶金、化工、機(jī)械、環(huán)境、航空航天等工程領(lǐng)域中的實(shí)際工程問題，也發(fā)展、應(yīng)用于解決實(shí)際工程問題，在理工科本科生教育中占有重要地位，為理工科專業(yè)技術(shù)課的學(xué)習(xí)提供重要的理論基礎(chǔ)。近年來，隨著人類社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)水平的提高，實(shí)際工程領(lǐng)域所面臨的熱科學(xué)問題更加復(fù)雜，這使得“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式及授課內(nèi)容已面臨社會發(fā)展和學(xué)科發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，存在較多問題和不足。[1]作為中國礦業(yè)大學(xué)（北京）（以下簡稱“我?！保肮こ虩崃W(xué)與傳熱學(xué)”課程的主講團(tuán)隊(duì)，筆者結(jié)合近年來科研工作中關(guān)于熱力學(xué)與傳熱學(xué)的問題和多年對該課程的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對該課程在安全工程專業(yè)本科教育中的課程改革和教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行了一些探索，并得到了一些粗淺的體會和認(rèn)識。

一、安全工程專業(yè)“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程教學(xué)改革的必要性

1.該課程對安全工程專業(yè)本科教育的重要性

安全工程專業(yè)是一個涉及理、工、文、法、管等學(xué)科的綜合交叉工科專業(yè)，目前國內(nèi)開辦安全工程專業(yè)的高等院校的類型很多，有礦業(yè)、石油、化工、軍工、土木、交通、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等?！肮こ虩崃W(xué)與傳熱學(xué)”是安全工程專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，在安全工程專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃中有非常重要的地位。根據(jù)安全科學(xué)基本理論，事故是能量失去控制而意外釋放所造成的，而“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”正是研究能量轉(zhuǎn)化與傳遞過程的基本規(guī)律，由此可見該課程對安全工程專業(yè)本科生培養(yǎng)的重要性，其教學(xué)水平直接影響安全工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。

2.目前該課程教學(xué)中存在的問題和難點(diǎn)

（1）教學(xué)學(xué)時少，但教學(xué)內(nèi)容多，造成教與學(xué)矛盾。隨著21世紀(jì)國家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略逐漸向拓寬專業(yè)口徑、培養(yǎng)復(fù)合型人才方向發(fā)展，安全工程專業(yè)本科教育的培養(yǎng)計(jì)劃和培養(yǎng)目標(biāo)也不斷調(diào)整，更加重視大安全“通才”教育。為滿足安全工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃改革和課程體系設(shè)置需要，我國多數(shù)高校對“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程學(xué)時都進(jìn)行了縮減。比如我校，由起初64學(xué)時調(diào)整為48學(xué)時，雖然學(xué)時減少，但主體教學(xué)內(nèi)容并未刪減，這導(dǎo)致教學(xué)進(jìn)度不得不加快。然而熱力學(xué)和傳熱學(xué)理論性、專業(yè)性強(qiáng)，因?yàn)榻虒W(xué)進(jìn)程加快，使得學(xué)生不能深入透徹理解重要知識點(diǎn)，造成教學(xué)效果較差，引起教與學(xué)的矛盾。

（2）課程概念多、公式多、理論性強(qiáng)，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?！肮こ虩崃W(xué)與傳熱學(xué)”課程概念多、公式多、圖表多，盡管有些概念和公式在“大學(xué)物理”和“物理化學(xué)”課程中學(xué)習(xí)接觸過，但運(yùn)用這些抽象概念和基本公式解釋、推導(dǎo)熱物理規(guī)律時，多數(shù)學(xué)生都會感覺到比較吃力，因?yàn)檫@要求學(xué)生具有扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)和較強(qiáng)的抽象思維能力。另外，該課程中一些概念比較抽象且比較相近，容易發(fā)生混淆，比如可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程的聯(lián)系與區(qū)別，技術(shù)功、軸功、容積功區(qū)別，導(dǎo)熱系數(shù)、傳熱系數(shù)、導(dǎo)溫系數(shù)的聯(lián)系與區(qū)別等。同時，“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”中繁多的公式的關(guān)聯(lián)性極強(qiáng)，推導(dǎo)過程復(fù)雜。上述理論性和專業(yè)性很強(qiáng)的概念、公式及其之間的復(fù)雜關(guān)系，大大地降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動力。

（3）教學(xué)內(nèi)容及參考教材安全專業(yè)應(yīng)用案例較少，學(xué)生專業(yè)實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)不足。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，熱力學(xué)與傳熱學(xué)領(lǐng)域一些新的概念和理論不斷涌現(xiàn)，目前多數(shù)新出版的“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”教材內(nèi)容豐富，知識面力求新穎和廣博，只配有少量簡單應(yīng)用案例。這對目前壓縮學(xué)時的安全工程專業(yè)本科教學(xué)來說不合適，不利于學(xué)生在有限學(xué)時內(nèi)深入學(xué)習(xí)和掌握重要熱力學(xué)和傳熱學(xué)理論，而且不能使學(xué)生深入了解熱力學(xué)和傳熱學(xué)理論在安全專業(yè)的應(yīng)用，從而造成專業(yè)實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)不足。因此，針對安全工程專業(yè)“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程教學(xué)，應(yīng)有所側(cè)重，補(bǔ)充該專業(yè)應(yīng)用案例，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動力。

3.該課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法優(yōu)化的必要性

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會的不斷進(jìn)步，人們對安全的要求越來越高，近幾年來安全學(xué)科發(fā)展迅猛，“安全科學(xué)與工程”已成為工學(xué)門類下第37個一級學(xué)科，安全學(xué)科涉及面越來越廣，已深入到礦業(yè)、石油、冶金、化工、環(huán)境、土木、交通等多個工程領(lǐng)域?！肮こ虩崃W(xué)與傳熱學(xué)”作為安全工程專業(yè)重要專業(yè)基礎(chǔ)課，面臨社會科技發(fā)展和安全科學(xué)發(fā)展的新形勢，特別是教學(xué)學(xué)時壓縮情況下，其傳統(tǒng)的教學(xué)模式、授課內(nèi)容、教學(xué)效果已充滿挑戰(zhàn)，存在較多問題和不足，其教學(xué)情況，在一定程度上影響安全專業(yè)人才在實(shí)際工程中解決相應(yīng)問題的能力。因此，在有限學(xué)時內(nèi)，對該課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化是非常必要的。通過教學(xué)改革，提高該課程教學(xué)水平，才能使其充分發(fā)揮對安全專業(yè)技術(shù)課學(xué)習(xí)應(yīng)起到的橋梁和鋪墊作用，從而在一定程度上提高安全工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量。[2]

二、安全工程專業(yè)“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程教學(xué)改革思路及實(shí)施

1.該課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整和優(yōu)化

（1）根據(jù)安全專業(yè)方向和學(xué)時分配，強(qiáng)化和弱化部分教學(xué)內(nèi)容。為滿足安全工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃改革和課程體系設(shè)置需要，我校對“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程學(xué)時由起初64學(xué)時縮減為48學(xué)時。為在有限學(xué)時內(nèi)完成教學(xué)計(jì)劃和提高教學(xué)質(zhì)量，筆者選用的參考教材為張學(xué)學(xué)教授主編的《熱工基礎(chǔ)》，該書基本內(nèi)容由工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分組成。[3]該書側(cè)重于熱力學(xué)和傳熱學(xué)基礎(chǔ)，有助于學(xué)生對基本理論知識和方法的理解和掌握，但對于安全工程專業(yè)基礎(chǔ)教育來說，其部分章節(jié)教學(xué)內(nèi)容不重要，比如工程熱力學(xué)篇的第六章內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)動力循環(huán)裝置和第七章制冷裝置循環(huán)等內(nèi)容，因此在教學(xué)過程中對上述內(nèi)容可以弱化。該書第五章中作為了解內(nèi)容的濕空氣性質(zhì)及其熱力學(xué)過程，是通風(fēng)安全理論的基礎(chǔ)，對安全工程專業(yè)來說就特別重要，因此在教學(xué)中對該部分內(nèi)容應(yīng)強(qiáng)化?？偟膩碚f，對該課程的教學(xué)應(yīng)因材施教，根據(jù)安全工程專業(yè)方向和教學(xué)計(jì)劃分配，靈活調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)，使得學(xué)生能深入透徹理解重要知識點(diǎn)，避免引起教與學(xué)的矛盾。

（2）擴(kuò)充傳熱學(xué)數(shù)值計(jì)算知識及應(yīng)用算例，增強(qiáng)學(xué)生對基本公式及理論知識應(yīng)用方面的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動力。“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程概念多、公式多、圖表多，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以加深學(xué)生對熱力學(xué)與傳熱學(xué)理論知識的理解和掌握，但受于學(xué)時和實(shí)驗(yàn)條件限制，目前該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時還比較少。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值計(jì)算方法的快速發(fā)展，數(shù)值計(jì)算（或稱數(shù)值實(shí)驗(yàn)）為熱力學(xué)和傳熱學(xué)研究開辟了一個新途徑。目前“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程教學(xué)中，只在導(dǎo)熱部分對數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)進(jìn)行了簡要介紹，為了使學(xué)生能較系統(tǒng)地了解和掌握數(shù)值計(jì)算在傳熱學(xué)的應(yīng)用，也需要對流換熱部分的數(shù)值解算進(jìn)行補(bǔ)充?？紤]到本科生對數(shù)值計(jì)算涉及的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和偏微分方程求解等知識的理解和掌握比較吃力，在課程教學(xué)中對MATLAB軟件在傳熱學(xué)數(shù)值計(jì)算中應(yīng)用進(jìn)行介紹，并引入相關(guān)傳熱問題解算案例進(jìn)行講解。MATLAB是一套綜合性的高性能數(shù)值計(jì)算和可視化軟件，借助MATLAB軟件不僅能使學(xué)生較快掌握傳熱學(xué)數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用，同時借助其強(qiáng)大的計(jì)算和繪圖功能，也可以使學(xué)生對熱力學(xué)和傳熱學(xué)中的許多公式和熱物理規(guī)律推導(dǎo)進(jìn)行圖像化展示，這有助于學(xué)生對熱力學(xué)和傳熱學(xué)基本理論知識的理解和掌握。[4]

（3）建立安全專業(yè)應(yīng)用案例庫，細(xì)化到具體章節(jié)教學(xué)內(nèi)容中?！肮こ虩崃W(xué)與傳熱學(xué)”與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，應(yīng)用性很強(qiáng)，它源于工程實(shí)際，并應(yīng)用于解決實(shí)際工程問題。因此，若要提高“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量，在課程教學(xué)過程中應(yīng)將實(shí)際工程案例作為教學(xué)素材，引導(dǎo)學(xué)生對特定的教學(xué)案例問題進(jìn)行分析，并借助熱力學(xué)和傳熱基本理論提出解決方案。針對安全工程專業(yè)說，工作中會遇到各種各樣的危險(xiǎn)情景，引入專業(yè)案例教學(xué)非常重要，比如應(yīng)該補(bǔ)充講授熱力學(xué)能量傳遞、煙氣對流和輻射復(fù)合傳熱方面的案例、熱力學(xué)與傳熱學(xué)在事故演變分析中的應(yīng)用案例。通過案例教學(xué)不僅可以使學(xué)生對熱力學(xué)和傳熱學(xué)知識有深刻的理解和掌握，也有利于拓展學(xué)生的思維模式，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用和實(shí)踐能力，對工作中危險(xiǎn)情景問題應(yīng)該怎樣借助熱力學(xué)和傳熱學(xué)理論來分析和解決會有較好的把握。因此，筆者近幾年來特別重視對安全專業(yè)應(yīng)用案例庫的建設(shè)，對各個案例根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類，基本貫穿于各個章節(jié)的教學(xué)中。

2.該課程教學(xué)方法改進(jìn)和優(yōu)化

近幾年來隨著國家對人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的調(diào)整以及工科類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的改革，為了保證和進(jìn)一步提升“工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量，筆者對該課程教學(xué)方法進(jìn)行了一些探索和改進(jìn)。

（1）以科研與工作實(shí)踐促進(jìn)教學(xué)。大學(xué)教學(xué)不同于中學(xué)教學(xué)，大學(xué)是培養(yǎng)人才和創(chuàng)造知識的重要平臺，在大學(xué)教學(xué)過程中要講授傳播高深前沿的專業(yè)技術(shù)知識。只有通過科研歷練和工作實(shí)踐，大學(xué)教師才可以逐步提高專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，才能緊跟進(jìn)而較好地把握本專業(yè)科技前沿?！肮こ虩崃W(xué)和傳熱學(xué)”課程作為工科類重要專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程任課教師更應(yīng)立足于科技前沿，通過科研工作不斷提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)，并將科研成果轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)理論知識滲透到教學(xué)過程中，這樣才能克服教材內(nèi)容滯后于最新專業(yè)科技知識的不足，保證教學(xué)質(zhì)量，同時通過“工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)”課程教學(xué)也能拓寬學(xué)生的科研視野和提升學(xué)生專業(yè)知識水平。為此，筆者在教學(xué)過程中穿插介紹了課題組在采空區(qū)自然發(fā)火、礦井降溫等領(lǐng)域與熱力學(xué)和傳熱學(xué)有關(guān)的研究成果。

（2）設(shè)立課程助教和網(wǎng)絡(luò)討論課堂，增強(qiáng)課程教學(xué)答疑和交流。為了及時解答學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，在“工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)”課程教學(xué)過程中筆者安排了助教，助教一般由青年教師或高年級研究生擔(dān)任，主要負(fù)責(zé)課程作業(yè)批改和答疑，并不定時開展相關(guān)專題討論班，加強(qiáng)學(xué)生對重要章節(jié)的學(xué)習(xí)和理解。另外，在課外，筆者還充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立了網(wǎng)絡(luò)討論課堂（QQ群）。針對課程學(xué)習(xí)疑難問題、課程建設(shè)及改進(jìn)建議等問題學(xué)生都可以在課程討論群中提出，助教或任課教師基本每天都會登陸討論群回答學(xué)生提出的問題。通過設(shè)立助教和建立網(wǎng)絡(luò)討論渠道，較大程度上增進(jìn)了課堂教學(xué)以外老師和學(xué)生的交流，提升了該課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

（3）借助現(xiàn)代多媒體教育技術(shù)豐富教學(xué)手段。近年來，隨著計(jì)算機(jī)科技和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，多媒體技術(shù)成為教育教學(xué)過程中一個非常重要和便利的工具?！肮こ虩崃W(xué)和傳熱學(xué)”課程涉及的公式和圖表非常多，采用多媒體技術(shù)可以顯著節(jié)省教師對一些公式和圖表的板書時間，不僅能提高教學(xué)效率，并且采用圖文并茂的PPT可以形象具體地展示教學(xué)內(nèi)容，利于學(xué)生理解。然而，對于比較重要的教學(xué)內(nèi)容，比如導(dǎo)熱微分方程、對流換熱方程等數(shù)學(xué)描述的推導(dǎo)，筆者仍采用傳統(tǒng)板書方式，詳細(xì)分析和講解重要定律和公式的提出和推導(dǎo)過程。另外，要充分利用多媒體技術(shù)的多種媒介形式，包括多種形態(tài)的文字、圖片、動畫、錄像等。[5]目前筆者已經(jīng)制作和收集了一些圖片和視屏（熱電偶等測溫器件、肋片、換熱器傳熱過程Flash、煤自燃實(shí)驗(yàn)錄像等），在課堂教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的效果，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，也加深了學(xué)生對傳熱學(xué)在科技生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用的認(rèn)識。

（4）改革和優(yōu)化考核方式?！肮こ虩崃W(xué)和傳熱學(xué)”課程涉及的公式和準(zhǔn)則特別多，有些公式較難記憶和推導(dǎo)，因此任課教師在閉卷考試命題時不得不壓縮范圍，這導(dǎo)致一些同學(xué)在考試復(fù)習(xí)時會忽略一些教學(xué)內(nèi)容。為了使學(xué)生能對熱力學(xué)和傳熱學(xué)基本理論知識有一個整體的把握和思考，特別是對該課程基本理論的應(yīng)用有較深刻的認(rèn)識和理解，筆者采用多元化考核方式。多元化成績評定包括三部分：第一，課后習(xí)題作業(yè)、出勤、課堂表現(xiàn)、課下網(wǎng)絡(luò)討論表現(xiàn)情況；第二，專題大作業(yè)完成情況，專題大作業(yè)主要是基于熱力學(xué)和傳熱學(xué)基本理論開展相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)或數(shù)值模擬等；第三，閉卷考試成績。采取這種多元化考核方式，不僅能促進(jìn)學(xué)生對熱力學(xué)和傳熱學(xué)理論知識的深入學(xué)習(xí)和掌握，也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，提升實(shí)踐應(yīng)用能力，有助于培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

3.學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力培養(yǎng)引導(dǎo)

為了進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，筆者在“工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)”課程教學(xué)過程中通過多種形式對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)或提供多種實(shí)踐渠道進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（1）設(shè)置熱力學(xué)和傳熱學(xué)專題大作業(yè)。在教學(xué)過程中，筆者精心選取了多個與熱力學(xué)和傳熱學(xué)密切相關(guān)的專業(yè)問題，讓學(xué)生分組協(xié)作，首先對這些問題進(jìn)行調(diào)研，然后開展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬分析，并寫出相應(yīng)的總結(jié)報(bào)告。最后，利用討論課時間，組織各組以PPT形式進(jìn)行匯報(bào)，通過提問和討論意見進(jìn)一步完善作業(yè)成果。專題大作業(yè)的成果作為期末考試總成績評定的一部分。在課堂教學(xué)過程中增加學(xué)生參與的比重，使學(xué)生成為課程學(xué)習(xí)的主體，能為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力創(chuàng)造有利條件。[6]

（2）利用大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目。目前，我校積極響應(yīng)國家、北京市有關(guān)開展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練的政策和工作安排，每年都組織設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目近300項(xiàng)，這為我校大學(xué)生參與科研工作、開展創(chuàng)新活動提供了重要的平臺和良好的條件。我?！肮こ虩崃W(xué)和傳熱學(xué)”課程剛好在大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目立項(xiàng)這學(xué)期開課，在教學(xué)過程中，筆者鼓勵學(xué)生應(yīng)用熱力學(xué)和傳熱學(xué)基本理論進(jìn)行選題，并在開展研究工作過程中給予方法和技術(shù)指導(dǎo)。

（3）利用校外實(shí)踐基地現(xiàn)場實(shí)習(xí)交流。為了提高學(xué)生的實(shí)際工作能力和教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才，以盡快適應(yīng)社會發(fā)展的人才需求，和加強(qiáng)本科實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，我校資源與安全工程學(xué)院積極開展校企合作實(shí)踐教學(xué)，目前已建立了39個校外實(shí)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)基地。在“工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)”課程教學(xué)過程中，筆者穿插介紹了安全工程專業(yè)相關(guān)應(yīng)用案例，同時，也經(jīng)常給學(xué)生灌輸實(shí)踐學(xué)習(xí)的思想，鼓勵學(xué)生好好利用實(shí)踐基地這個很好的學(xué)習(xí)平臺，到實(shí)踐基地去實(shí)習(xí)或社會實(shí)踐時現(xiàn)場觀察、學(xué)習(xí)熱力學(xué)和傳熱學(xué)的應(yīng)用實(shí)例。通過現(xiàn)場學(xué)習(xí)能較大程度上拓展學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用思維和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識。

三、結(jié)語

“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程在理工科本科生教育中占有重要地位，它源于工程實(shí)際問題，也發(fā)展、應(yīng)用于解決實(shí)際工程問題。為能使熱力學(xué)和傳熱學(xué)知識適應(yīng)社會發(fā)展需要和滿足現(xiàn)代社會對信息型、復(fù)合型人才的需求，“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法需不斷改進(jìn)和優(yōu)化。

本文以安全工程專業(yè)“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”教學(xué)為例，針對該課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)特點(diǎn)和目前教學(xué)中存在的典型問題和不足，提出了該課程教學(xué)改革和優(yōu)化的思路和具體改進(jìn)實(shí)施方案。該課程教學(xué)改革在安全工程專業(yè)教學(xué)中實(shí)踐結(jié)果表明，新的人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)模式下“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量有較大改觀，學(xué)生理論知識學(xué)習(xí)情況、分析解決問題能力、實(shí)踐應(yīng)用能力都得到較大提升。筆者對該課程在安全工程專業(yè)本科教育中的課程改革和教學(xué)實(shí)踐，希望能為國內(nèi)其他高校理工科“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程教學(xué)改革提供思路借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]于靖博，董麗娜，趙蘭英.《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].廣州化工，2013，41（11）：259-260.

[2]林日億，梁金國，黃善波，等.安全工程專業(yè)“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”課程教學(xué)改革[J].中國電力教育，2010，（167）：93-95.

[3]張學(xué)學(xué)，李桂馥，史琳.熱工基礎(chǔ)[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[4]丁鵬.MATLAB在高?！皞鳠釋W(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].中國電力教育，2011，（196）：149-150.

篇(2)

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)物理；工程熱力學(xué)；教學(xué)

作者簡介：高蓬輝（1979-），男，山西興縣人，中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，副教授；張東海（1977-），男，江蘇徐州人，中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，副教授。（江蘇 徐州 221116）

基金項(xiàng)目：本文系中國礦業(yè)大學(xué)青年教師教學(xué)改革資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2001207）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0087-02

“工程熱力學(xué)”為能源工程、機(jī)械工程、化學(xué)工程、材料工程以及航空航天工程等多門學(xué)科的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，熱工理論的研究與應(yīng)用直接決定能源轉(zhuǎn)化效率、節(jié)能技術(shù)及環(huán)境保護(hù)實(shí)施的成效，對于人類社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。因此，作為高校工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，加強(qiáng)“工程熱力學(xué)”的教學(xué)效果就尤為重要。我國近兩百所高校開設(shè)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)，全部將“工程熱力學(xué)”課程設(shè)置為主干專業(yè)基礎(chǔ)課之一。“工程熱力學(xué)”課程不僅是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)，同時直接為學(xué)生今后的科研和工作實(shí)踐提供理論指導(dǎo)，具有重要的學(xué)習(xí)意義和實(shí)際應(yīng)用價值。[1]

筆者根據(jù)自身在“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)過程中的切身體會和經(jīng)驗(yàn)，指出應(yīng)注重將基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理理論知識融會于“工程熱力學(xué)”課程講授過程中，促進(jìn)學(xué)生對熱力學(xué)中抽象概念和過程的深入理解，達(dá)到提高和改善教學(xué)效果的重要作用和目的。

一、基礎(chǔ)數(shù)學(xué)物理知識在熱力學(xué)理論中的體現(xiàn)

熱力學(xué)的先修課程主要有高等數(shù)學(xué)和普通物理等課程，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識薄弱，需要在課堂教學(xué)中講解大量的高等數(shù)學(xué)知識，才能使課堂教學(xué)質(zhì)量得到保證，然而卻浪費(fèi)了“工程熱力學(xué)”課程自身的教學(xué)時數(shù)，因此探索基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識體系與熱力學(xué)之間合理的聯(lián)系以及有機(jī)過渡的教學(xué)方法成為熱力學(xué)教學(xué)中必須重視的問題之一。

熱力學(xué)作為一門非常系統(tǒng)且抽象的學(xué)科，其科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性主要是通過各個章節(jié)中貫穿其中的數(shù)學(xué)體系來構(gòu)建而成的。如何科學(xué)、深入理解這些繁雜這些概念和數(shù)學(xué)結(jié)論，成為課堂教學(xué)活動中非常關(guān)鍵的一環(huán)。以下我們將例舉熱力學(xué)中非常重要的一些基于數(shù)理知識的基本概念和理論推導(dǎo)過程。

1.狀態(tài)參數(shù)

在熱力學(xué)的教學(xué)過程中，我們把系統(tǒng)中瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況，稱為工質(zhì)的熱力狀態(tài)，簡稱為狀態(tài)。[2]熱力狀態(tài)反映了工質(zhì)大量分子熱運(yùn)動的平均特性，描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種物理量稱為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。而狀態(tài)參數(shù)是熱力系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，與熱力過程無關(guān)，狀態(tài)參數(shù)的這一特性的數(shù)學(xué)特征為點(diǎn)函數(shù)，表示為：

（1）

循環(huán)積分為：

（2）

在教學(xué)活動中，應(yīng)將微分的理念融入到狀態(tài)參數(shù)概念的講解中，并通過全微分將熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)為點(diǎn)函數(shù)的特性進(jìn)一步闡述，使學(xué)生深入理解熱力狀態(tài)參數(shù)的特殊性。

2.微變量dh與變化量h的區(qū)別

在熱力學(xué)第一定律的學(xué)習(xí)過程中，對于焓有兩個非常相似的公式：

（3）

（4）

上式（3）和（4），從外形來看，非常相似，且學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，也容易忽視其細(xì)微差別。從數(shù)學(xué)角度來看，在教學(xué)過程中應(yīng)對其進(jìn)行區(qū)分。式（3）為焓的微分計(jì)算表達(dá)式，dh為焓的微變量值；式（4）為焓的改變量計(jì)算表達(dá)式，h為焓的變化量，即式（4）是通過對式（3）進(jìn)行積分后得到的。這些細(xì)微概念上的差別，帶來完全不同的熱力學(xué)分析。通過上述的詳細(xì)講解和區(qū)別，可以加深學(xué)生對熱力學(xué)中相關(guān)公式和計(jì)算過程的理解。

3.卡諾循環(huán)與極限的概念

卡諾循環(huán)解決了在一定的高溫?zé)嵩碩1和低溫?zé)嵩碩2間，熱功轉(zhuǎn)換最大效率的問題。由于卡諾循環(huán)是典型的可逆循環(huán)，在整個熱力轉(zhuǎn)換過程中，沒有熵產(chǎn)，即沒有不可逆因素所引起的做功能力的損失，因此，該循環(huán)熱效率ηtc=1-T2/T1成為兩熱源T1、T2之間工作熱機(jī)的最大循環(huán)熱效率。

在課堂講解中，聯(lián)系實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)和生活中的熱力機(jī)械，指出實(shí)際熱力機(jī)械的熱功轉(zhuǎn)換效率都低于卡諾循環(huán)熱效率ηtc，原因在于卡諾循環(huán)作為可逆循環(huán)，是一理想熱力循環(huán)，其熱效率為實(shí)際生產(chǎn)、生活中熱力循環(huán)效率的極限。[3]因此，實(shí)際生產(chǎn)和生活中的熱力循環(huán)效率只能小于卡諾循環(huán)的熱效率，不可能大于卡諾循環(huán)的熱效率。這樣從數(shù)學(xué)極限的角度也解釋了為什么卡諾循環(huán)效率是一定高、低溫?zé)嵩撮g工作熱機(jī)的最大效率的問題，使學(xué)生更加容易理解卡諾循環(huán)這節(jié)的相關(guān)概念和理論。

4.音速

研究流體在管道內(nèi)流動時，我們提出了音速α，并且對定熵流動中音速用下面的公式進(jìn)行計(jì)算：

（5）

在得到音速與溫度之間的函數(shù)關(guān)系時，指出理想氣體定熵過程方程式：

（6）

對式（6）進(jìn)行變形，得到 （7）

在將式（7）代入式（5）時，遇到與是否等效的問題，從形式看，一為偏微分關(guān)系，另一為全微分關(guān)系。但從變量與因變量的角度來看，同樣反映出變量與因變量間的函數(shù)變化關(guān)系，在課堂教學(xué)過程中，需要對這一細(xì)微差別進(jìn)行講解，以促進(jìn)學(xué)生對物理過程以及數(shù)學(xué)關(guān)系的理解，不可一帶而過，從而造成學(xué)生概念以及數(shù)學(xué)關(guān)系理解上的斷層和缺失。

二、構(gòu)筑基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法

“工程熱力學(xué)”課程的一個重要特點(diǎn)是基本理論多，基本概念抽象。為此，在課堂教學(xué)中針對基本理論部分，把講解重點(diǎn)放在基本理論和基本概念的深入理解上，如狀態(tài)參數(shù)、可逆過程、熱功轉(zhuǎn)換、熱力學(xué)第一、二定律、卡諾循環(huán)、卡諾定律、熵等，這些一定要詳細(xì)講解、分析透徹。特別是熱力學(xué)第二定律的課堂教學(xué)中，因?yàn)樵摬糠謨?nèi)容概念抽象、原理費(fèi)解，又不能用實(shí)驗(yàn)來演示，所以學(xué)生學(xué)習(xí)非常困難，但熱力學(xué)第二定律作為“工程熱力學(xué)”課程的核心內(nèi)容之一，非常重要。凡此種種，筆者作為“工程熱力學(xué)”課程的講授教師，在教學(xué)活動中，認(rèn)為通過將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)方法，可以提高和改善課堂教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生對“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的掌握和理解。教學(xué)活動中可以采取以下的方法，以實(shí)現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)：

1.課程準(zhǔn)備階段

在“工程熱力學(xué)”課程的備課階段，先將本章節(jié)內(nèi)容難以理解的概念、定理以及公式推導(dǎo)過程摘出來，同時考慮這些部分與哪些基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識相關(guān)，并將這部分?jǐn)?shù)理知識作為課堂講授內(nèi)容的鋪墊部分準(zhǔn)備到“工程熱力學(xué)”課程的課堂教學(xué)活動中，即將這部分基礎(chǔ)數(shù)理知識寫入課堂講義、PPT教學(xué)幻燈片中。

2.課堂講授階段

在“工程熱力學(xué)”課程的課堂講授過程中，將熱力學(xué)基本概念、原理和公式的推導(dǎo)與基礎(chǔ)數(shù)理知識結(jié)合起來，在講授過程中，實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)本身內(nèi)容與基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、物理知識的互動講解，從而達(dá)到改善教學(xué)效果、使學(xué)生易于理解和掌握的教學(xué)目的，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對復(fù)雜、難懂內(nèi)容的系統(tǒng)把握和理解。

3.課后反饋階段

課后可以與學(xué)生圍繞課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行溝通，對課堂教學(xué)不足之處進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，一方面可以掌握學(xué)生的掌握情況，另一方面可以對教學(xué)方法不斷改進(jìn)，起到再次升華的作用。

三、結(jié)論

“工程熱力學(xué)”作為能源、機(jī)械和化工等眾多學(xué)科領(lǐng)域方面的一門基礎(chǔ)專業(yè)課，其重要性不言而喻。如何改進(jìn)已有的教學(xué)方法，改善和提高現(xiàn)有的課堂教學(xué)效果，成為各高?！肮こ虩崃W(xué)”課程教師所共同關(guān)注的關(guān)鍵問題之一。本文從筆者自身的教學(xué)體會出發(fā)，根據(jù)“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的特點(diǎn)，提出將基礎(chǔ)數(shù)理知識融入到“工程熱力學(xué)”的教學(xué)活動中，并給出了實(shí)現(xiàn)將基礎(chǔ)數(shù)理知識與“工程熱力學(xué)”課程結(jié)合的教學(xué)方法和途徑，為“工程熱力學(xué)”課程的講授提供了新的思路和方法，對其他課程的教學(xué)改革也有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]歐陽琴，寇廣孝.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)“工程熱力學(xué)”課程改革探索[J].教育教學(xué)研究，2011，（12）：191-192.

篇(3)

關(guān)鍵詞 工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)；輪機(jī)工程專業(yè)；網(wǎng)絡(luò)課程

中圖分類號：TK122 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671-489X（2012）33-0095-02

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程主要包括工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分內(nèi)容，主要向?qū)W生介紹熱功相互轉(zhuǎn)換規(guī)律及熱傳遞規(guī)律的基本概念、基本原理以及在熱能工程問題上的應(yīng)用，是輪機(jī)工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)平臺。一般說來，工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)是能源動力類的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，兩門課程單獨(dú)開設(shè)，教學(xué)課時較多。而整合成工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程之后，兩部分內(nèi)容仍是以獨(dú)立的篇幅出現(xiàn)，學(xué)時卻大大縮減。

對于輪機(jī)工程專業(yè)的學(xué)生來說，長期以來因概念抽象、難點(diǎn)多、計(jì)算關(guān)聯(lián)式多，且學(xué)生缺乏相應(yīng)的工程概念和工程背景，而使這門課程一直被認(rèn)為既難教也難學(xué)，學(xué)過之后又很難將學(xué)到的理論知識和相關(guān)的工程實(shí)際結(jié)合起來，初次接觸該課的學(xué)生往往較難入門，對該課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏懼心理。針對如何使該課程化繁為簡，化難為易，化抽象為具體，本文結(jié)合輪機(jī)工程專業(yè)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行初步探討。

1 根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)調(diào)整課程教學(xué)體系，提倡教學(xué)內(nèi)容彈性化

由于輪機(jī)工程專業(yè)開設(shè)的專業(yè)課程較多，因此將工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩門課的課時數(shù)適當(dāng)刪減，合并為一門68學(xué)時的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)。但是由于教學(xué)內(nèi)容并未減少，這就造成課程進(jìn)度快，章節(jié)小結(jié)和習(xí)題課的課時壓縮量大，處理不好反而使學(xué)生產(chǎn)生畏難心理，感覺本課程很難學(xué)。

針對這一問題，在實(shí)際的授課過程中提倡教學(xué)內(nèi)容彈性化，該措施可以給學(xué)生創(chuàng)造自由發(fā)展的更大空間，提高學(xué)生掌握知識和解決工程實(shí)際問題的能力。教師要靈活駕馭教材，科學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，在學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的基礎(chǔ)上，刪去或從略處理學(xué)生通過自學(xué)就可以了解的內(nèi)容，盡量突出最主要、最本質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容。該門課中含有大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)內(nèi)容，教師在講解時可以刪去，或者僅在課堂上點(diǎn)一下，詳細(xì)的推導(dǎo)或其他細(xì)節(jié)則留給學(xué)生課后自學(xué)[1-2]。教學(xué)內(nèi)容彈性化一定程度上可能會給學(xué)生增加課外的壓力，但是對培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的能力大有好處。

在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，輪機(jī)專業(yè)的學(xué)生由于尚未接觸專業(yè)知識，因此對船上的有關(guān)機(jī)械等內(nèi)容充滿好奇。為調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為以后的專業(yè)學(xué)習(xí)做鋪墊，盡可能地在每章節(jié)的講解中聯(lián)系船舶工程實(shí)例。比如在講到氣體和蒸汽流動時，可以將噴管和擴(kuò)壓管在柴油機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用作為例子，將原本抽象的概念具體化。通過加強(qiáng)工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)及后續(xù)專業(yè)課的聯(lián)系，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。另外，時代的發(fā)展使得教材內(nèi)容有所滯后，所以在教學(xué)中需要補(bǔ)充豐富的具有時代氣息的學(xué)習(xí)材料來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，尤其是跟輪機(jī)工程專業(yè)有聯(lián)系的工程應(yīng)用實(shí)例[3]。將許多來源于大量熱工技術(shù)的知識融于教材，使學(xué)生能用工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)的知識分析和專業(yè)相關(guān)的實(shí)際問題。突出這些知識在輪機(jī)工程專業(yè)中的應(yīng)用，有助于培養(yǎng)學(xué)生理解和分析問題、解決問題的能力。

2 采用啟發(fā)式教學(xué)、師生互動，營造寬松愉悅的學(xué)習(xí)環(huán)境

結(jié)合以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對以往學(xué)生反映的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)知識抽象和難理解的情況，教師在講解各章節(jié)時，應(yīng)盡量聯(lián)系生活和工程中遇到的熱力現(xiàn)象，合理設(shè)置問題情景，啟發(fā)學(xué)生積極思維，使抽象的理論具體化，可以大大增強(qiáng)教學(xué)效果[4]。

在講授章節(jié)新內(nèi)容時，教師可以先通過日常生活或工程實(shí)際中的典型事例引出，學(xué)生會覺得這些事例就在自己身邊或非常實(shí)用，這樣就能一下子抓住他們的注意力。比如在講解肋片的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱這一章節(jié)內(nèi)容時，首先以一杯熱騰騰的咖啡圖片吸引學(xué)生注意，然后拋出問題：“同學(xué)們在喝咖啡時要接觸杯子的哪部分把咖啡端起？杯身還是杯把手？為什么？”經(jīng)過一系列的問答，通?？梢哉{(diào)動學(xué)生的熱情，學(xué)生感到熱工學(xué)就在自己身邊，工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)理論并不是深不可測的，一定程度上消除畏難心理。但是值得注意的是，在設(shè)計(jì)問題時教師要注意問題的難易程度，問題太難或過于簡單，都會使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣。

授課后注意提出有一定深度的問題讓學(xué)生思考。比如在講解完肋片穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱這一部分內(nèi)容后，可以設(shè)置“如何提高熱電偶測溫的精度？套管材料用銅還是鋼”以及“從傳熱學(xué)角度解釋為什么耳朵大的人冬天更容易生凍瘡”這兩個問題，讓學(xué)生利用本節(jié)課剛學(xué)過的知識內(nèi)容進(jìn)行分析，不僅可以鞏固課堂上所學(xué)知識，還可激發(fā)學(xué)生的思維能力，同時可以作為本堂課的教學(xué)反饋環(huán)節(jié)，了解學(xué)生知識掌握的程度如何。

3 傳統(tǒng)教學(xué)與圖像、文字、動畫并茂的多媒體技術(shù)結(jié)合，增強(qiáng)教學(xué)效果

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為改進(jìn)和豐富教學(xué)手段提供了有力的保證。但在多年的工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)教學(xué)中，多媒體教學(xué)也暴露出諸多不足之處。目前，課程組主要采取傳統(tǒng)教學(xué)手段和多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢，將課堂教學(xué)提高到新的層次上，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而增強(qiáng)課堂教學(xué)效果。

在課堂講授中，通常將純理論推導(dǎo)的部分以傳統(tǒng)講授（板書）方式為主，使公式推導(dǎo)條理化，通過教師邊板書邊講解的過程，學(xué)生掌握較容易，在記筆記的同時加深印象[5-6]。同時，本著將知識以易于接受的最佳方式傳授給學(xué)生的原則，輔以多媒體課件，多媒體以生動、活潑的語言將抽象的東西具體化，通過引進(jìn)國內(nèi)工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)國家精品課程的課件、教學(xué)錄像以及動畫等素材，把抽象的概念和熱力裝置的工作原理、熱力過程形象、生動、直觀地呈現(xiàn)出來，并將鮮活的科研和工程實(shí)例引入課堂，將文字、圖形、圖像、視頻、動畫等多種媒體信息在不同的界面上進(jìn)行有機(jī)的整合，來豐富完善現(xiàn)有的多媒體教學(xué)課件，使抽象的教學(xué)內(nèi)容變得直觀、形象和生動，一方面降低授課難度，另一方面增加知識的信息量，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4 利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，建立互動式網(wǎng)絡(luò)課堂，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

在教學(xué)實(shí)踐過程中，課題組建立工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課程網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資料的上網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)課堂改變了傳統(tǒng)的教師單一授課的教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體的現(xiàn)代教學(xué)模式。網(wǎng)絡(luò)課堂的開設(shè)，使得學(xué)生可以不受時間、地點(diǎn)的限制，按照學(xué)生自身的條件安排課程的學(xué)習(xí)，也可以根據(jù)個人的掌握情況選擇自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，直到掌握為主。同時充分利用校園網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，開發(fā)網(wǎng)上答疑系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候答疑，方便教師和學(xué)生隨時互動地教與學(xué)。使學(xué)生通過視、聽手段增加學(xué)習(xí)興趣，及時地了解自己的知識欠缺部分，并且可以按要求不斷調(diào)整學(xué)習(xí)，極大地提高學(xué)習(xí)效率。同時不定期地公布最新教學(xué)動態(tài)，更新網(wǎng)絡(luò)課程，反映最新學(xué)術(shù)動態(tài)。

在網(wǎng)絡(luò)課堂模塊中增設(shè)思維導(dǎo)圖模塊。由于這門課程概念太多，學(xué)生較難了解課程的整體框架，理不清各章之間、各節(jié)之間以及章節(jié)內(nèi)部知識點(diǎn)的關(guān)系。因此，將思維導(dǎo)圖引入工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)教學(xué)中，思維導(dǎo)圖加強(qiáng)了教學(xué)的條理性、邏輯性。思維導(dǎo)圖將整門課的條理脈絡(luò)給學(xué)生列出來，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)之前就對這門課有一個整體的把握。比如從工程熱力學(xué)的幾個定義拓展開來，讓學(xué)生認(rèn)識整個工程熱力學(xué)研究的內(nèi)容。另外，要在條理性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)各個項(xiàng)目的邏輯關(guān)聯(lián)，促使學(xué)生從整體上把握知識，避免平鋪直敘，使學(xué)習(xí)效果達(dá)到知識點(diǎn)由點(diǎn)及線到面的程度。

另外增設(shè)網(wǎng)絡(luò)測驗(yàn)?zāi)K，評價形式不僅包括客觀題和問題簡答型的主觀題，同時增加基于案例的題目，考查學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。網(wǎng)絡(luò)測驗(yàn)鞏固了課堂知識，增強(qiáng)了學(xué)生的綜合分析能力，使課堂講授達(dá)到比較好的教學(xué)效果。

5 結(jié)論

工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，與各工程領(lǐng)域、各專業(yè)關(guān)系密切，通過上述教學(xué)實(shí)踐活動探討，使教學(xué)過程趨于完善，一定程度上提高了教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時，工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)課的講授中也將傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體技術(shù)相結(jié)合，形象化地闡釋理論和描述熱力設(shè)備的工作過程，豐富了教學(xué)內(nèi)容。另外提供網(wǎng)絡(luò)課程、網(wǎng)絡(luò)討論、網(wǎng)絡(luò)測驗(yàn)等，不定期地公布最新教學(xué)動態(tài)，安排網(wǎng)上輔導(dǎo)答疑，方便教師和學(xué)生隨時互動地教與學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1]王秋旺，陶文銓，何雅玲.從國外傳熱學(xué)教材談起[J].中國大學(xué)教學(xué)，2000（6）：38-39.

[2]陶文銓，何雅玲.關(guān)于編寫傳熱學(xué)和工程熱力學(xué)教材的淺見[J].中國大學(xué)教學(xué)，2003（10）：43-44.

[3]趙國文.提高輪機(jī)專業(yè)“熱工基礎(chǔ)”教學(xué)效果的思考[J].航海教育研究，2008（2）：56-57.

[4]董麗娜.有限課時內(nèi)“工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)”教學(xué)效果改進(jìn)[J].中國電力教育，2010（25）：73-75.

篇(4)

關(guān)鍵詞：工程熱力學(xué);雙語教學(xué);課程體系

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）33-0069-02

隨著我國本科教學(xué)水平的不斷提高和國際化交流與合作的廣泛開展，就業(yè)市場對本科畢業(yè)生的知識結(jié)構(gòu)和外語應(yīng)用能力有了新的要求，專業(yè)外語應(yīng)用能力成為21世紀(jì)國際化專業(yè)人才的必備專業(yè)素養(yǎng)，直接影響本科畢業(yè)生的就業(yè)趨向和未來發(fā)展。[1-4]我國教育部對本科生的雙語課程教學(xué)十分重視，2001年教育部在《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作，提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中提出，要采用英語等外語進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)，要求各高校在三年內(nèi)開設(shè)5%～10%的本科雙語課程。[5]2005年，教育部在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》中又指出：要提高雙語教學(xué)課程的質(zhì)量，繼續(xù)增加雙語教學(xué)課程的數(shù)量。2007年，教育部在《關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革，全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中指出，要鼓勵開展雙語教學(xué)工作。教育部2004年8月開始試行的《普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案》中，雙語教學(xué)被列為主要評估點(diǎn)之一。雙語教學(xué)的水平已經(jīng)成為衡量高等學(xué)校辦學(xué)水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。我國高校在本科生課程雙語教學(xué)的實(shí)踐過程中，近年來取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，也突顯了課程體系構(gòu)建不合理、重點(diǎn)內(nèi)容設(shè)置不當(dāng)、教材建設(shè)相對滯后、雙語教學(xué)師資不足、雙語學(xué)習(xí)氛圍較差、課程考核評價方法有待改革等問題。為了使“工程熱力學(xué)”在校級精品課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行雙語教學(xué)，需要對“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的課程體系進(jìn)行合理構(gòu)建和重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，以期把該課程建設(shè)成為高質(zhì)量的雙語教學(xué)課程，為提高本科畢業(yè)生的整體質(zhì)量和英語應(yīng)用能力奠定良好的基礎(chǔ)，以適應(yīng)國家化人才市場的需要。

一、“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的課程體系構(gòu)建與實(shí)施

“工程熱力學(xué)”作為能源、環(huán)境、機(jī)械、化工等大類工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，兼有理論性、實(shí)踐性和工程性，它起到承上啟下、從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程的橋梁作用，是本科生專業(yè)課程體系中不可或缺的骨干專業(yè)基礎(chǔ)課，在上述專業(yè)本科生的培養(yǎng)過程中具有重要的核心地位?！肮こ虩崃W(xué)”課程內(nèi)容具有概念多、基本理論抽象、富含哲學(xué)思維和理念、工程應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)該課程的高質(zhì)量雙語教學(xué)就要對該課程體系進(jìn)行合理構(gòu)建，為保證教學(xué)效果奠定良好的基礎(chǔ)。該課程經(jīng)過多年的建設(shè)、教學(xué)改革和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，已成為校級精品課程，在教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)、師資英語水平、多媒體課件及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源、課堂教學(xué)方法及課程評價方法等方面均具有良好的條件，為“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)課程體系的合理構(gòu)建做了較為充分的準(zhǔn)備?！肮こ虩崃W(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真研究了國內(nèi)高校開設(shè)雙語課程的案例，確定了“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)課程體系主要由教學(xué)模式、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)內(nèi)容（如課程大綱、授課計(jì)劃）、多媒體課件、課堂教學(xué)實(shí)施、多層次啟發(fā)式教學(xué)方法、網(wǎng)絡(luò)資源、課程成績評價方法等內(nèi)容組成，認(rèn)為教學(xué)模式、教學(xué)團(tuán)隊(duì)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)是保證“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

雙語教學(xué)模式對課程體系的構(gòu)建起到關(guān)鍵性影響，首先要確定雙語教學(xué)模式。近年來我國高校開展的雙語教學(xué)模式主要可概括為全外語型、混合型和部分外語型三種。

（1）全外語型。采用外文教材，直接用外文授課。這種模式要求師生均應(yīng)具有較高的外語水平。

（2）混合型。采用外文教材，混合外文與漢語授課。與全外語型相比，學(xué)生較易掌握課程內(nèi)容，適合學(xué)生接觸雙語教學(xué)的初級階段，也適合多數(shù)任課教師的外語水平。

（3）部分外語型。采用外文教材，用漢語講授。這種模式適合外語知識和接受能力較弱的生源。結(jié)合“工程熱力學(xué)”課程多年的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合現(xiàn)有的師資英語水平和學(xué)生的實(shí)際英語水平，建議對“工程熱力學(xué)”采用混合型雙語教學(xué)模式。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)是實(shí)施“工程熱力學(xué)”課程體系的人力資源保證，教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)是關(guān)鍵。經(jīng)過多年的建設(shè)，“工程熱力學(xué)”課程已形成了年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷層次、學(xué)緣結(jié)構(gòu)等較為合理的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。老教師具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，青年教師具有較高的英語應(yīng)用水平，為“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的實(shí)施提供了良好的師資力量。

教學(xué)內(nèi)容是一門課程知識面寬窄、程度深淺、系統(tǒng)性完善度的體現(xiàn)，也是體現(xiàn)課程整體質(zhì)量的重要組成部分?！肮こ虩崃W(xué)”在建成校級精品課程的過程中，在教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)、多媒體課件制作和網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)等方面積累了豐富的素材與資源，為“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃與設(shè)置奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

在上述條件下，“工程熱力學(xué)”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過認(rèn)真調(diào)查研究，并結(jié)合現(xiàn)有的師資條件、課程教學(xué)資源、學(xué)生的實(shí)際英語水平構(gòu)建了“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的“三段一改”課程教學(xué)方法，“三段”即課前階段、課堂教學(xué)階段、課后檢驗(yàn)階段;“一改”即改革課程考核和評價方法?，F(xiàn)就“三段一改”課程教學(xué)方法的實(shí)施構(gòu)想簡要介紹如下：

（1）課前階段。課前階段所做的工作重點(diǎn)是確定雙語教學(xué)模式、選定中文教材和外文教材、編制中英文教學(xué)大綱和授課計(jì)劃、確定課程的主要知識點(diǎn)和重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容、制作多媒體課件、建立習(xí)題與思考題庫，并將教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、多媒體課件和習(xí)題與思考題庫在學(xué)校的畢博網(wǎng)絡(luò)平臺開放，供學(xué)生結(jié)合各自的時間、興趣和特點(diǎn)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)。教師在課堂講授前預(yù)習(xí)要求，以保證學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。

（2）課堂教學(xué)階段。課堂教學(xué)階段是將課程內(nèi)容傳授給學(xué)生。授課語言采用中文和英文，英文講授不低于50%。教學(xué)方法采用啟發(fā)式、討論式、課堂提問等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多媒體課件分別有中文和英文版本，課程的重點(diǎn)內(nèi)容有中英文對照。課堂教學(xué)針對不同英語水平的學(xué)生分為三個不同層次，即最高層次、平均層次和低層次。最高層次要求學(xué)生以英文教材和英文多媒體課件為主，作業(yè)用英文完成;平均層次要求學(xué)生以中文教材和英文多媒體課件為主，英文教材為輔，對課程的主要內(nèi)容能用英文和中文同時掌握，作業(yè)以中文為主;低層次要求學(xué)生以中文教材和中文多媒體為主，英文教材和英文多媒體為輔，對課程的重點(diǎn)內(nèi)容能用英文理解和掌握，作業(yè)可全部用中文完成。課堂教學(xué)的目標(biāo)是以平均層次為主要教學(xué)對象，逐步積累經(jīng)驗(yàn)后過渡到以高層次為主。

（3）課后檢驗(yàn)階段。課后檢驗(yàn)階段主要包括課程作業(yè)批改、網(wǎng)上答疑和討論、課程實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)，不僅可以檢驗(yàn)課堂教學(xué)效果，鞏固課堂講授的知識，還可以檢驗(yàn)學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，積極征求學(xué)生對本課程教學(xué)的意見，及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

（4）改革課程考核和評價方法。雙語教學(xué)的課程考核和評價方法應(yīng)考慮到雙語教學(xué)的特點(diǎn)，把英語的應(yīng)用能力作為課程成績的重要組成部分，把學(xué)生的英語作業(yè)、課堂英語提問和交流納入課程平時成績，并加大平時成績的權(quán)重，以引起學(xué)生對英語應(yīng)用能力的重視，激發(fā)用英語思考和學(xué)習(xí)的主動性，保證雙語教學(xué)質(zhì)量。

因此，合理構(gòu)建雙語教學(xué)的課程體系，由任課教師在課堂教學(xué)中分層次加以有效實(shí)施，并提高學(xué)生的自主性和積極性，可確保雙語教學(xué)取得較好的教學(xué)效果。

二、“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的設(shè)置與教學(xué)要求

“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容的合理設(shè)置是保證“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)質(zhì)量的重要組成部分，重點(diǎn)內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)該基本與中文教學(xué)的內(nèi)容相同，同時應(yīng)吸納經(jīng)典英文教材中的新概念和工程應(yīng)用，與國際先進(jìn)水平接軌，滿足人才市場的國際化要求?！肮こ虩崃W(xué)”的內(nèi)容可分為基本概念和理論、工程應(yīng)用、常用圖表三大部分。結(jié)合該課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，建議將如下內(nèi)容作為“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容：

在基本概念和理論方面，主要包括：熱力系如閉口系、開口系、絕熱系、孤立系;狀態(tài)參數(shù)如壓力、溫度、比容、內(nèi)能、焓、熵、火用;熱力過程如可逆過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程、不可逆過程;熱力循環(huán)如正循環(huán)、逆循環(huán);不可逆因素如溫差傳熱、摩擦耗功、自由膨脹;熱力學(xué)基本定律如熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力學(xué)第三定律;不同形式的實(shí)際氣體方程;熱效率、制冷系數(shù)、火用的概念、常見形式能量的火用、火用效率、火用損失、生成焓、理論燃燒溫度、平衡常數(shù)、相對濕度、含濕量、干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度、馬赫數(shù);卡諾定理、孤立系統(tǒng)熵增原理、克勞修斯不等式;卡諾循環(huán)熱效率，一般熱效率表達(dá)式等。[6， 7]

在工程應(yīng)用方面，主要包括：實(shí)際應(yīng)用案例，氣體動力循環(huán)如狄塞爾循環(huán)、奧托循環(huán);制冷循環(huán)如空氣壓縮制冷循環(huán)、蒸汽壓縮制冷循環(huán)、噴射式制冷循環(huán)、吸收式制冷循環(huán);蒸汽動力循環(huán)如郎肯循環(huán)、再熱循環(huán)、回?zé)嵫h(huán);燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán);燃料電池;燃料電池-燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)等;濕空氣的加熱、冷卻與干燥等。

在常用圖表方面，主要包括：水蒸氣表、水蒸氣焓-熵圖、常用制冷工質(zhì)的熱物性圖表、濕空氣的焓-含濕量圖等。

上述內(nèi)容是不同層次學(xué)生必須掌握的“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容基本知識點(diǎn)，對不同層次的學(xué)生，主要體現(xiàn)在英語應(yīng)用能力的要求不同。最高層次同學(xué)能夠熟練閱讀英文原版教材和相關(guān)的英文資料，能在課堂上用英語與老師和同學(xué)進(jìn)行流利口頭交流，在課后能用英語完成作業(yè)，熟練地應(yīng)用英文多媒體課件進(jìn)行課后復(fù)習(xí);平均層次同學(xué)能讀懂上述內(nèi)容相關(guān)的英文原版教材內(nèi)容的相關(guān)內(nèi)容，能用英語在課堂上與老師和同學(xué)進(jìn)行交流，能用英語寫作部分作業(yè)題，能用英文多媒體課件進(jìn)行課后復(fù)習(xí);對低層次同學(xué)，能基本看懂英文原版教材中上述相關(guān)課程內(nèi)容，基本能用英語在課堂上與老師和同學(xué)進(jìn)行溝通，掌握上述課程內(nèi)容的英文詞匯和表達(dá)方法，能看懂英文多媒體課件中的上述課程內(nèi)容。在雙語教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)學(xué)科的專業(yè)性，絕不能把雙語教學(xué)變成專業(yè)外語教學(xué)。

三、結(jié)論

合理構(gòu)建“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)課程體系和設(shè)置課程內(nèi)容知識點(diǎn)，采用“三段一改”的教學(xué)方法，改革課程考核與評價方法，對不同層次的學(xué)生提出不同的英語應(yīng)用能力要求，把學(xué)科內(nèi)容作為課程教學(xué)的重點(diǎn)，并在實(shí)際教學(xué)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改革教學(xué)方法，有望使“工程熱力學(xué)”雙語教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量不斷得到提高，把“工程熱力學(xué)”建成高水平的雙語教學(xué)示范課程。

參考文獻(xiàn)：

[1]龍國智.我國高校雙語教學(xué)的現(xiàn)狀評析[J].改革與開放，2011，

（4）：173-174.

[2]馬劍敏，施軍瓊，胡倩如.生物化學(xué)雙語教學(xué)在我校的實(shí)踐與思考[J].科技信息，2008，（26）：590-591.

[3]欒曉明，姜，馬惠珠.工科專業(yè)課程雙語教學(xué)模式初探與實(shí)踐[J].高教探索，2007，（6）：169-172，190.

[4]曲燕.推進(jìn)專業(yè)課雙語教學(xué)的建設(shè)和設(shè)想[J].化工高等教育，

2010，（1）：84-86.

[5]胡煒，蔣.高校雙語教學(xué)實(shí)踐初探[J].改革與開放，2010，（18）：

172-173.

篇(5)

熱經(jīng)濟(jì)學(xué)起源與20世紀(jì)50年代末期，創(chuàng)始人為美國的Tribus。他在其指導(dǎo)的博士論文“能量系統(tǒng)的火用分析”中,第一次將經(jīng)濟(jì)因素引入到了火用分析之中,并首次提出了通過系統(tǒng)逐個尋優(yōu)達(dá)到全局最優(yōu)的目的。到20世紀(jì)60年代中期,熱經(jīng)濟(jì)學(xué)初步有了完善的體系，并被學(xué)術(shù)界命名為thermo-economics。Tribus的學(xué)生R.Evans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(jì)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)，也稱矩陣模式熱經(jīng)濟(jì)學(xué)（因?yàn)槲鞣絿伊?xí)慣稱矩陣為符號），矩陣模式代表了熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的成熟階段。到了1995年,王加璇等科學(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)?xiàng)目設(shè)計(jì)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(shí)計(jì)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(xiàng)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(diǎn)，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(diǎn)上的物流與能流所做功的性能。這一點(diǎn)能夠無視系統(tǒng)的機(jī)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(diǎn)，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(shí)際通過繪制結(jié)構(gòu)圖對實(shí)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(jì)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(jì)算編輯火用成本的變化能夠建立能量損耗分析模型，實(shí)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(jī)組，建立了加熱器故障診斷指標(biāo)的通用數(shù)學(xué)模型，實(shí)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(jì)價和費(fèi)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(jì)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。生態(tài)系統(tǒng)的求解問題通常會遇到非線性問題和Lyapounov含義的穩(wěn)定問題，對這類問題進(jìn)行求解，必須使用微分幾何與張量代數(shù)、步驟較為繁瑣，且這些方法難度較大。再忽略精度細(xì)微誤差的前提之下，我們可以使用網(wǎng)絡(luò)熱力學(xué)方法去求解，網(wǎng)絡(luò)熱力學(xué)分析法是近年來發(fā)展并逐漸成熟的計(jì)算方法，雖然目前仍有待完善，但是前景光明。

4結(jié)語

篇(6)

平衡為基礎(chǔ)的分析法。本文定性分析了兩種方法的區(qū)別，并通過對某電廠鍋爐系統(tǒng)的熱力學(xué)分析，定量得出能分析和分析的區(qū)別。文中詳細(xì)論述了進(jìn)行系統(tǒng)熱力學(xué)分析的意義，歸納了熱力學(xué)分析的方法、內(nèi)容及步驟。

關(guān)鍵詞：能分析 分析 能效率 效率 損失

0 引言

隨著人們節(jié)能意識的不斷提高，為了獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，人們將熱力學(xué)原理應(yīng)用于工程實(shí)際各能量系統(tǒng)的分析中。能量系統(tǒng)的熱力學(xué)分析是根據(jù)熱力學(xué)原理對各種能量系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，以明確系統(tǒng)各部位的能量損失狀況，求取各種性能指標(biāo)，對所研究的系統(tǒng)進(jìn)行客觀評價。

1 熱力學(xué)分析的方法、內(nèi)容

熱力學(xué)分析的方法主要包括兩種：以能量平衡為基礎(chǔ)的叫做能分析法，它是傳統(tǒng)的分析方法，依據(jù)熱力學(xué)第一定律，建立在能量“量”的守恒上，對熱力系統(tǒng)進(jìn)行分析。而以平衡為基礎(chǔ)的叫做分析法，是近些年發(fā)展起來的一種方法，依據(jù)熱力學(xué)第二定律，是對能量“質(zhì)”的分析[1][2]。

1.1 能分析法

能分析法是以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)，應(yīng)用熱平衡原理，并以熱效率為基本評價準(zhǔn)則，分析、評價系統(tǒng)能量有效利用狀況的方法。它依據(jù)能量系統(tǒng)建立熱力學(xué)模型，進(jìn)行能量平衡計(jì)算，得出系統(tǒng)的熱效率和各項(xiàng)熱損失，得到系統(tǒng)熱損失的分布，從而找出系統(tǒng)中熱損最大的薄弱環(huán)節(jié)和部位，為改進(jìn)設(shè)備和系統(tǒng)的用能狀況提供技術(shù)依據(jù)。

1.2 分析法

分析法是以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的熱力學(xué)分析法。它是依據(jù)能量中的平衡關(guān)系，列出平衡方程并求解，通過分析，揭示能量中的轉(zhuǎn)換、傳遞、利用和損失的情況，確定出該系統(tǒng)或裝置的利用效率。

分析法的主要內(nèi)容有[3]：

①進(jìn)行物流、熱量衡算，確定輸入、輸出體系中各種物流量、熱流量、功流量以及各物流的狀態(tài)參數(shù)（如溫度、壓力、組成等）。

②流計(jì)算。

③由平衡方程確定過程的損失。

④確定效率。

參與用能系統(tǒng)的流，可以分為三類，即輸入流、輸出流和系統(tǒng)內(nèi)流。

①輸入流類：是指由外界的源，物流穿過系統(tǒng)邊界而進(jìn)系統(tǒng)的。

②輸出流類：是指由系統(tǒng)通過邊界向外輸出的。

③系統(tǒng)內(nèi)部類：是指系統(tǒng)的輸入于輸出之差的部分。

1.3 兩種熱力學(xué)分析法的比較

兩種熱力學(xué)分析方法都是通過輸入輸出，有效利用能和損失的平衡，求解系統(tǒng)的總損失，進(jìn)而確定損失的分布。并通過計(jì)算出的效率有效利用率來評價系統(tǒng)的完善程度。但能分析法只是從不同質(zhì)的能量在數(shù)量上的守恒來計(jì)算損失，因而只計(jì)算外部損失而忽視了內(nèi)部損失，其評價指標(biāo)也只是計(jì)算了被利用部分能的數(shù)量和輸入能的數(shù)量而忽略了其質(zhì)量的變化，即忽略了過程的不可逆性所帶來的損失。而且能效率的分子分母常常是不同質(zhì)的對比，不能準(zhǔn)確地表征能量的利用程度，而效率和分析法正好能解決上述缺陷，所以分析法要比能分析法更科學(xué)、更深入也更全面，它能準(zhǔn)確地揭示損失的原因、部位以及指出改進(jìn)方向等。分析方法既可以進(jìn)行系統(tǒng)分析，又可以進(jìn)行優(yōu)化綜合，它可以很便捷地進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，與經(jīng)濟(jì)因素結(jié)合后還可作設(shè)備全壽期成本統(tǒng)計(jì)等[4]。

隨著節(jié)能工作的一步步深入，分析方法在能源管理、熱能動力、制冷技術(shù)、石油化工和冶金等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前，有些國家已經(jīng)將方法用于熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)分析當(dāng)中，而我國火電機(jī)組熱力系統(tǒng)的分析方法實(shí)際上都是基于熱力學(xué)第一定律的分析方法，其存在的缺點(diǎn)是不能揭示內(nèi)部不可逆性大小，不能反映能質(zhì)的蛻變情況，不能體現(xiàn)不可逆性對經(jīng)濟(jì)性造成的影響。因此對熱力系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，根據(jù)分析結(jié)果所提出的問題采取相應(yīng)的措施提高熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[5][6]。

2 鍋爐系統(tǒng)的熱力學(xué)分析

2.1 原始數(shù)據(jù)

某電廠鍋爐，其出口蒸汽壓力為p=13.72MPa，溫度為330℃，給水溫度tw=215℃，尾部排煙溫度為135℃，過熱蒸汽量為410t/h，空氣預(yù)熱器出口空氣溫度為226℃，爐膛過?？諝庀禂?shù)為1.1。理論空氣量為4.907m3/kg，每小時燃煤量為58298kg，其燃煤的低位發(fā)熱量QL=18636

kJ/kg，全水分ω=4.9%。環(huán)境溫度為19℃，依據(jù)上述數(shù)據(jù)分別對此鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行能分析和分析。

2.2 分析計(jì)算

設(shè)圖中mf、ma、ms、mg和mw分別為燃料、空氣、蒸汽、煙氣和給水的質(zhì)量流量；而ha、hs、hg分別表示相應(yīng)物質(zhì)的焓，QL為燃煤的低位發(fā)熱量，QB是損失的熱量；ef、ea、es、eg和ew表示相應(yīng)各物質(zhì)流的比，IQ為向環(huán)境散失熱量而引起的損失。由題設(shè)得：mf=58298kg，ma=4.907×1.293×1.1×58298=406875kg，ms=410000kg，不考慮鍋爐排污損失mw=ms=410000kg，由已知溫度查表得：

ha=509.4kJ/kg sa=7.2245kJ/（kg?k） hs=3469.8kJ/kg，ss=3.5449kJ/（kg?k），hw=598.4kJ/kg，sw=2.4747kJ/（kg?k），ha=292.25kJ/kg，so=6.6732kJ/（kg?k）

圖1 鍋爐的能量平衡

圖2 鍋爐的平衡

按照圖1所示的鍋爐能量平衡關(guān)系，得出能量平衡方程：

mfQL+maha+mwhw=mshs+mghg+QB （1）

其中QB、mghg為損失的能量，而mshs-mwhw=ms（hs-hw）為有效利用的能量，則該鍋爐的能效率為：

η=

=

=1.91（2）

按照圖2所示的鍋爐平衡關(guān)系，可以寫出下面的平衡方程：

mfef+maea+mwew=mses+mgeg+IQ+IB（3）

式中IB表示整個鍋爐內(nèi)部過程總的損失?？紤]到mw=ms，則鍋爐內(nèi)部過程總損失為：

IB=mfef+maea-ms（es-ew）-mgeg-IQ（4）

該鍋爐的目的效率η應(yīng)為：

η= （5）

由于es=（hs-h0）-T0（Ss-S0），ew=（hw-h0）-T0（Sw-S0）兩式相減得：

es-ew=（hs-hw）-T0（Ss-Sw） （6）

用（5）對應(yīng)除以（2）可得：

η=η （7）

將（6）式代入上式，則有：

η=η（1-T0） （8）

代入數(shù)據(jù)得：

ea=（ha-h0）-T0（sa-so）

=（509.4kj/kg-292.25kj/kg）-292.3（7.2245-6.6732）

=56.01

η=η（1-T0）

=0.91（1-）

=0.69

3 結(jié)論

從以上的計(jì)算結(jié)果可以看出，雖然是對同一臺鍋爐進(jìn)行效率計(jì)算，但能效率和效率相差很大，能效率為91%而效率僅為69%，能效率的計(jì)算主要取決與鍋爐排煙向外界散熱的多少，主要考慮的是能量“數(shù)”的變化。但效率則不同，它不僅考慮了鍋爐燃燒過程中的外部損失，而且考慮了燃燒、傳熱等鍋爐內(nèi)部各個過程所造成的不可逆損失。實(shí)際上，蒸汽鍋爐的損失中最大的一項(xiàng)就是燃料燃燒和傳熱造成的損失，所以雖然從能效率即能量的數(shù)量上來看鍋爐損失的不多，但這部分能量都是高品位的能量，價值都很高[7][8]。

由此可見，效率比能效率更能完善地反映鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)性。所以，通過系統(tǒng)分析計(jì)算，找出損高的部位，采取相應(yīng)措施進(jìn)行改善。對目前我國火電機(jī)組熱力系統(tǒng)分析具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭體寬.熱力發(fā)電廠.中國電力出版社，2001.

[2]郭民臣，魏楠.電廠熱力系統(tǒng)矩陣熱平衡方程式及其應(yīng)用[J].動力工程，2002，22（2）：1733-1738.

[3]杜亞榮.600MW機(jī)組熱力系統(tǒng)的熱力學(xué)分析與優(yōu)化.碩士學(xué)位論文，保定：華北電力大學(xué)動力系，2007.

[4]朱明善.能量系統(tǒng)的分析.清華大學(xué)出版社，1988.

[5]林萬超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論.西安：西安交通大學(xué)出版社，1994.

[6]孫實(shí)文，林萬超.火電廠熱力系統(tǒng)定量分析通用模型[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，30（5）：123-125.

篇(7)

關(guān)鍵詞 熱力學(xué) 統(tǒng)計(jì)物理 課程教學(xué) 教學(xué)策略

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Explorations of Thermodynamics and Statistical Physics Teaching

ZHANG Jin

（Mathematics and Physics Department of Anhui Jianzhu University， Hefei， Anhui 230601）

Abstract The paper analyzes some teaching problems of Thermodynamics and Statistical physics， carries on research of effective teaching， has discussion of teaching content， teaching approaches and teaching methods for improvement in teaching quality of Thermodynamics and Statistical physics.

Key words Thermodynamics; statistical physics; course teaching; teaching strategies

作為大學(xué)物理專業(yè)的四大力學(xué)之一――熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理是一門學(xué)生感覺難學(xué)，教師感覺難教的課程。學(xué)生總體感覺這門課程公式和概念較多、對高等數(shù)學(xué)的要求較高、與日常生活又比較脫離，不知道學(xué)了之后有什么用。而教師普遍感覺內(nèi)容較為零散，與其他物理課程重復(fù)內(nèi)容又較多，因此往往感覺較難將課程前后融會貫通，將公式和概念講得淺顯易懂又具有一定深度。本文對熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理課程的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，分別對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段進(jìn)行了探討，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

1 課程內(nèi)容的優(yōu)化

熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理中的部分內(nèi)容與其他物理專業(yè)課程有一定的重復(fù)。例如第一章熱力學(xué)的基本規(guī)律，該部分內(nèi)容在前期課程熱學(xué)中基本都已學(xué)過。因此在講解該部分內(nèi)容時，學(xué)生難免會感到?jīng)]有新鮮感。但是這部分內(nèi)容對熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理后面章節(jié)的內(nèi)容又非常重要，是后期內(nèi)容的基礎(chǔ)，尤其是熱力學(xué)三定律，如果理解不透徹，后面章節(jié)的內(nèi)容就更難以理解。同時第一章熱力學(xué)的基本規(guī)律又不完全等同于熱學(xué)課程所學(xué)。例如對溫度的理解，熱學(xué)強(qiáng)調(diào)溫度是冷熱程度的度量，而在熱統(tǒng)中則更著重于強(qiáng)調(diào)溫度是一個態(tài)函數(shù)?？傮w來說熱學(xué)強(qiáng)調(diào)熱的本質(zhì)，熱究竟是什么，怎樣發(fā)生等問題，而熱統(tǒng)則是研究熱的傳遞和循環(huán)等過程，與熱學(xué)相比更側(cè)重于動態(tài)的研究。因此對于和熱學(xué)重復(fù)的內(nèi)容部分，既不能完全不講，也不能細(xì)枝末節(jié)地詳細(xì)講述，而應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)講述一些重要概念不同于熱學(xué)的理解方式。

另外，對于熱統(tǒng)后半部分統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，學(xué)生是首次接觸統(tǒng)計(jì)物理，并且統(tǒng)計(jì)物理與前面部分熱力學(xué)研究方法上又完全不同，所以學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時學(xué)生會覺得很吃力。因此對統(tǒng)計(jì)物理前半部分內(nèi)容要在合理安排課時的前提下盡可能講得詳細(xì)透徹，使學(xué)生能聽懂，能理解和掌握，后半部分內(nèi)容處理方法和前面基本相同，因此可以相對簡單地講解。同時熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理并不是完全分割獨(dú)立的兩部分，實(shí)際上它們相輔相成，互為補(bǔ)充，統(tǒng)計(jì)物理的很多結(jié)論回歸到熱力學(xué)的結(jié)果。因此統(tǒng)計(jì)物理這部分內(nèi)容也應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)和熱力學(xué)內(nèi)容的相互呼應(yīng)。使學(xué)生感覺到這兩部分是整體，而不是零散、毫不相關(guān)的內(nèi)容。

2 教學(xué)方法的幾點(diǎn)建議

2.1 公式的講解

熱統(tǒng)這門課程難學(xué)的一個重要原因就是公式非常多，而且很多涉及偏微分甚至有的還不是完全微分。例如內(nèi)能的微變量用，是個全微分，而微功用表示，不是個全微分，而一個公式里面往往可能既涉及全微分也有不完全微分，因此一定要區(qū)分和解釋清楚。比如內(nèi)能要強(qiáng)調(diào)是態(tài)函數(shù)與過程無關(guān)，因此用表示，而做功與過程密切相關(guān)，因此不是全微分。這些一定要講解清楚，否則學(xué)生非常容易搞混淆。熱統(tǒng)這門課程里的公式的另一個特點(diǎn)是多而且近似，例如麥?zhǔn)详P(guān)系，單純地背下來實(shí)際十分困難，因此需要尋找公式的規(guī)律，甚至可以編一些順口溜等，便于學(xué)生的記憶。另外，講清楚公式從何而來，又有哪些應(yīng)用，往往對公式的記憶和理解也很重要，進(jìn)而也能讓學(xué)生搞清楚這門課程的學(xué)習(xí)到底有什么用，而這離不開習(xí)題的講解，因此對于難以理解的公式，適當(dāng)?shù)牧?xí)題有助于學(xué)生對公式的學(xué)習(xí)。

2.2 概念、定理和定律的講解

熱統(tǒng)書中也涉及到很多物理概念、定理和定律，而教材中往往因?yàn)槠邢薏]有一一交待這些概念、定理和定律的來龍去脈。例如卡諾定理，學(xué)完熱力學(xué)第二定律后緊跟著下一節(jié)就是卡諾定理，但教材中只介紹了卡諾定理的具體內(nèi)容和簡單推論，學(xué)生學(xué)起來就覺得很茫然，不知道為什么要學(xué)卡諾定理，和熱力學(xué)第二定律有什么關(guān)聯(lián)，興趣也就不大。往往教師費(fèi)勁講了半天，學(xué)生聽得一知半解。這時候如果在講卡諾定理之前，先講清楚為什么提出了卡諾定理，卡諾當(dāng)年是在什么情況下提出，遇到了哪些困難，他對熱機(jī)的發(fā)展有了什么推動作用，也就是略微講解部分卡諾定理提出的科學(xué)史，這樣既可以吸引學(xué)生的興趣，而且對于這個定理，學(xué)生能夠知其然且知其所以然，同時也啟迪了學(xué)生勇于創(chuàng)新的精神。這樣才能真正讓學(xué)生感受到熱統(tǒng)這門課的魅力，體會它的思想和方法，真正意義上培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

2.3 前沿科技知識的引入

大學(xué)生教學(xué)不同于高中教學(xué)，學(xué)生不僅應(yīng)該掌握基本的理論，對一些科技前沿也應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)了解。這要求教師不僅能很好地把握教材內(nèi)容，同時也要常了解相關(guān)的科研動態(tài)。前沿科技知識介紹不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且啟發(fā)學(xué)生的思維能力，甚至于對學(xué)生在以后考研選擇方向時也有很大益處。

3 教學(xué)手段的改進(jìn)

目前很多高?；径季邆涠嗝襟w教學(xué)條件，提倡板書和多媒體結(jié)合。板書多用于復(fù)雜公式的推導(dǎo)，誠然公式的推導(dǎo)需要板書的幫助，但是板書應(yīng)該不僅僅用于枯燥的公式推導(dǎo)，有時候?qū)⒄谜n的主體框架，甚至大的標(biāo)題之間的聯(lián)系寫在板書上，這樣學(xué)生感覺邏輯性會更強(qiáng)，環(huán)環(huán)相扣，有利于學(xué)生整體知識框架的構(gòu)建，和對課程內(nèi)容有更好的理解。而多媒體教學(xué)中幻燈片可以適量減少文字部分，圖文并茂、生動活潑的PPT很容易吸引學(xué)生，有些部分內(nèi)容如果輔助動畫演示或者視頻將可以達(dá)到更好的效果。比如玻爾茲曼分布，玻色分布和費(fèi)米分布，三種分布的區(qū)別和聯(lián)系，如果完全靠教師的講解，有時候會有理解上的困難，但如果輔助了動畫，學(xué)生一目了然，更容易理解，也更容易記憶。但是也非動畫和視頻越多越好，過多的情況下，反而讓人感覺重點(diǎn)不突出，本末倒置，因此板書和多媒體的有效結(jié)合十分重要。這就需要教師很好地把握教材，課下須花大量精力搜集豐富的課外材料，做好備課工作。

4 結(jié)語

總之，要教好熱統(tǒng)這門課并非易事，需要教師對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，對教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行研究，尋找合適的方法和手段，這需要教師也要不斷學(xué)習(xí)和反思，不斷改進(jìn)，在熱統(tǒng)的教學(xué)過程中和學(xué)生一起共同學(xué)習(xí)成長，實(shí)現(xiàn)熱統(tǒng)教學(xué)的真正目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 包景東.熱力學(xué)“時間之箭”.大學(xué)物理，2011.30（10）.

[2] 林宗涵.熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué).北京大學(xué)出版社，2007.