过程装备与控制工程专业工程热力学教学改革探讨

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1、过程装备与控制工程专业工程热力学教学改革探讨　　以热力过程为研究对象的工程热力学课程在以过程工业为背景的过程装备与控制工程专业教学中的作用日益凸显。分析了工程热力学课程在过程装备与控制工程专业中的地位。结合我校特点，分析了课程教学中存在的若干问题，并针对过程装备与控制工程专业要求及热力学课程特点，对工程热力学课程的教学方法和手段进行了探索和思考。　　过程装备与控制工程工程热力学教学改革过程装备与控制工程（文中均简称“过控专业”）学科是机械类学科的一个重要分支，其自身属于机械领域，但同时其又服务于过程工业。因此其主要以过

2、程工业为专业背景。过程工业是以流程性物料（如气体、液体、粉体等）为主要对象，以改变物料的状态和性质为主要目的。其包括冶金、化工、化学、炼油、制药、食品、环保、能源、动力等诸多行业与部门。过程工业所涉及的一些物理、化学过程，主要有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成，而每一个单元又需要由能实现这一功能的设备来完成，而将这些单元设备连在一起便构

3、成了过程装备。7　　工业过程中的物理、化学过程无不涉及能量的转换和传递问题，而热力过程又是实现能量转换和传递的必要途径。以热力过程为研究对象的工程热力学课程在专业学习中起到重要的作用。结合这几年热力学教学改革实践以及我校实际，本文将分析过控专业所开设的工程热力学课程教学中存在的问题，并就其改革的方向和方法进行探索和思考。　　一、工程热力学在过程装备与控制工程专业中的地位　　过控专业的总体框架为以“过程设备”为主体，以“过程工程”和“过程控制”为两翼的“一体两翼”。其中，过程设备主要是以焊接为主要制造手段的（诸如换热器和

4、锅炉等）过程设备和以机械加工为主要的制造手段的（诸如压缩机、离心机、泵、内燃机和汽轮机等）过程设备。这些过程设备的共性在于，其目的是要通过一系列过程来获得产品，这些过程伴随着流体工质的运动和能量的转换。而工程热力学的研究内容就是通过工质的状态变化实现能量的转换、通过掌握能量的转换规律获得提高能量转化效率的途径。同时，过程装备与控制工程专业的知识结构有三个层次：专业理论基础知识、专业技术基础知识和专业知识。在专业理论基础知识中，热力学基础就是其中重要的内容之一。因此工程热力学是过程装备与控制工程专业的一门重要的专业理论基

5、础课。查阅相关文献，不难发现目前在工程热力学教学方法的探讨和改进方面有许多有效的措施，但其中绝大部分都集中在能源动力类专业工程热力学教学上。虽然这些方式方法大多也可借鉴到过控专业工程热力学的教学改革中。但由于专业发展方向的不同，使得课程改革相应的侧重点也难免会有所差异。具体针对过控专业工程热力学教学改革还少有文献发表。为此本文仅针对内蒙古科技大学的实际情况，提出过控专业工程热力学教学改革的一些建议和思考。　　二、工程热力学在过控专业存在的问题7　　1.我校过控专业设在机械工程学院。学院在制定培养方案和在学生培养过程当中

6、均主要偏向于机械装备方面。因此，过控专业学生的能源应用意识和对能源转换的理解上要滞后于能源动力类专业的学生。但正如本文前面所分析的，过控专业实际上又是与能源应用和转换密不可分的。　　2.工程热力学课程内容知识点非常多，而且各个知识点之间又相互紧密联系。同时课程中的概念十分抽象，具有较强的理论性。这在一定程度上增加了学生学习的难度和积极性。而这在过控专业更为突出，在教学中学生普遍反映热力学课程太难，书中公式太多，内容抽象，从一开始就产生了厌学情绪。　　3.不同专业方向对工程热力学知识需求的侧重点不同，而针对不同专业安排教

7、学内容、教学课时以及教材的选取还有待进一步完善。　　三、工程热力学在过控专业教学中的探索与思考　　1.结合过控专业特色和专业方向，整合工程热力学教学内容7　　我校除了过控专业，还有建筑环境与能源应用工程专业、热能与能源应用工程专业均开设有工程热力学课程。对于后两个专业而言，其工程热力学课程学时数较多，并且它们的能源应用的方向性和技术性与工程热力学要更加紧密。而过控专业相对来说热力学学时数偏少，其专业方向性与工程热力学就不是那么紧密。因此，在过控专业中所讲授的热力学课程内容就不能像能源动力类专业中那样面面俱到。那么只能根

8、据过控专业的专业特点和专业方向对热力学内容进行取舍。优化后的工程热力学主要教学内容为：热力学第一定律及由其而展开的开口、闭口系统能量方程式；热力学第二定律及由其而展开的卡诺循环与逆卡诺循环到孤立系统熵增原理；压气机的热力过程；制冷循环、动力循环；以及系统工质（如水蒸气）的热力性质；其中一些基本概念（如热力系统、功、热、焓、熵、理想