机械大类专业热流课程教学改革的探索与思考

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1、本文系陕西科技大学机电工程学院教改基金资助项目（编号：09JG18）机械大类专业热流课程教学改革的探索与思考—以陕西科技大学为例袁越锦张勇胡鹏睿李瑞虎陈海峰杨立军（陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021）【摘要】本文针对机械大类专业人才培养要求及热流课程本身特点，结合近两年来陕西科技大学热流课程教学存在的问题，探讨了热流课程的教学改革思路，建议适应机械大类各专业方向需求，建立分层次理论教学课程体系；结合理论教学，建立科学的实践教学体系；实行教研一体化的教学模式，增强教学中的科研含量。【关键词】热流课程；机械专业；教学改革近年来，基于“以流体介质能量载体为研究对象

2、，将热流力学规律、热量传递规律和能量转换规律进行横向融合，专业基础课向专业课领域进行纵向渗透”的思路，将《工程流体力学》、《工程热力学》与《传热学》三部分经典内容整合为一门综合性“热流课程”已得到越来越多专家学者的认同。如今这类课程已不仅仅可作为技术基础课看待，很多情况下甚至可以作为专业课对待。由于机械工程类专业技术人员所从事的工作无不涉及能量的转换和传递问题。因此，热流课程是培养21世纪工科类学生、尤其是机械类专业学生的一门公共技术基础课。陕西科技大学从1999年设立“过程装备与控制工程”专业后，《工程热力学》、《传热学》与《工程流体力学》三门课程陆续开设。经过十来

3、年的发展，目前该热流课程已成为学校机械大类各专业的一门公共课。一、机械大类专业热流课程存在的问题目前，陕西科技大学在机械大类专业中开设了5个专业方向，即：过程装备与控制工程、机械设计制造及自动化、工业工程、物流工程和材料成型及模具。由于热流课程内容知识点多、联系紧密、概念抽象、理论性较强等原因，开设该课程的过程中存在以下一些问题：（1）不同专业方向对热流知识需求的侧重点不同，该如何针对性地安排教学内容和课时量的多少是个不容易把握好的问题。（2）课程的实验项目单一，验证性实验居多，对有助于提高学生综合分析与解决问题能力以及实践创新能力的大型综合性实验（践）甚少；而且热流

4、实验设备价格昂贵、台套数少，当学生人数多时，供需矛盾相当突出。（3）教学方法和教学手段单一，热流课程开设之初采用的是教师在讲台上讲、学生在讲台下听的填鸭式教学。二、探索与思考1、适应机械大类各专业方向需求，建立分层次理论教学课程体系在机械大类专业中开设热流课程首先遇到的就是理论教学内容的安排问题。由于课时数的限制，在机械大类专业中开设热流课程不可能象在能源动力类专业中那样学习的内容知识点都面面俱到，只能结合机械大类下各专业方向的知识需求及其特点有所取舍。其基本思路是：以质量、能量和动量守恒为线索将传统的三门课程内容融会贯通，以形成有机的整体，构成较系统的一门课，以基本

5、概念基本定律为主要知识点围绕这些内容展开，改变一般《热工基础》课中把《传热学》和《工程热力学》当作两个独立部分，而且与《工程流体力学》内容不相关联的做法。基于以上思路，为适应机械大类各专业方向的需求，我们建立了热流课程分层次理论教学课程体系，如表1所示。它主要包括以下11个模块的内容：（1）流体静力学，（2）流体动力学基础，（3）气体动力学基础，（4）有旋流动和有势流动，（5）热能转换的基本概念和基本定律，（6）工质的热力性质和热力过程，（7）热传导，（8）对流换热，（9）辐射换热，（10）传热过程与应用，（11）热力循环与应用。表1分层次理论教学课程体系序号专业开设

6、学时理论教学内容所包含的模块1过程装备与控制工程120（1）~（11）2机械设计制造及自动化90（1）~（3）、（5）~（10）3材料成型及模具90（1）~（3）、（5）~（10）4物流工程60（1）~（2）、（5）~（9）5工业工程60（1）~（2）、（5）~（9）2、结合理论教学，建立科学的实践教学体系（1）建立热流课程基础实验平台。通过补充必要的演示实验，加强学生对内部机理、运动过程、系统整体的深入了解；改造和精炼验证型实验，加强其综合性，提高其精确性，使其实验结果的可靠性和实验效率得到改善；补充开设大型综合性（或设计性）实验，如复杂条件下工程传热系数测定、提高

7、循环效率、强化传热等。形成分层次（基础实验、技术基础实验、专业实验）、多类型（演示型、验证型、设计型、研究型等）和多专业共享的热流课程群实验教学平台，如表2所示。表2热流课程基础实验平台基础实验技术基础实验专业实验气体定压比热的测定流动阻力及局部阻力测定多通道烘缸纸张干燥实验流体流动雷诺数测定及伯努利方程验证喷管实验空调设备性能测试平板附面层速度分布及绕流柱体表面压力分布的测定对流传热系数的测定复杂条件下工程传热系数测定ＣＯ２Ｐ-Ｖ-Ｔ关系的测定及可视性饱和蒸汽压力和温度关系换热器实验非固结多孔介质孔隙蒸发流动与换热实验（2）建立远程与虚拟实验中心。