大学本科机械类“热工基础”课程教学改革探讨

对我国热工基础课程发展的一些思考

摘要：本文在简要回顾热工课程教学的历史后，着重介绍和分析了工业发达国家近十年热工及相关课程的教学与教材编著情况，最后提出对该类课程发展的一些思考和意见。认为，热工基础类课程作为介绍热能的有效合理利用及转换与传递规律的课程，应当成为工科类学生的一门公共技术基础课。

关键词：工程热力学；传热学；课程历史与发展；思考和建议

热工课程以研究热能的有效利用及转换与传递规律为其基本内容，在工科许多大类专业的人才培养中具有重要地位。在我国，热工基础课程一般指工程热力学与传热学两门课程，内容主要由工程热力学与传热学组成的“热工学”或“热工基础”也属于热工基础课程的范畴。本文的讨论主要针对这三类课程来进行。

至上世纪末，我国热工课程开设的情况是：有150余所高等工业学校开设热工类课程，分布在除台湾、西藏、青海三省区以外的境内高校。全国热工课程教学的一般情况是：(1)热工课程的设置主要在能源动力类、石油化工类、航天航空类、土建类、交通运输、轻纺食品等大类专业；(2)热工教学实验以验证性为主，测试手段比较落后，设备比较陈旧：(3)已经出版了一批由我国作者自行编写的工程热力学、传热学与热工学教材。

6年多来，经过“211工程”、“985工程”建设项目的支持，我国热工实验教学情况有了较大改观，开课的大类专业面有所扩大，机械类专业目前大多开出了少学时的热工学课程。同时通过教育部组织的面向21世纪教学内容和课程体系的改革，以及21世纪初高等教育教学改革项目的实践，出版了一批面向21世纪课程教材，使我国热工课程教材的内容有了较大的更新，编著水平也明显提高。在近十年中，国际上工业先进国家也同时在进行着类似的改革，并出现了一批比较优秀的新教材。与这些先进国家的热工课程教学和新教材相比较，我国还有一定的差距，某些方面差距还比较大。

本文在简要回顾了热工课程教学的历史后，着重介绍和分析了工业发达国家近十年中热工及相关课程的教学与教材编著情况，最后提出作者的意见，以求教于国内同行专家和教师。

《装备制造技术＞＞２ｏｌｏ年第６期　

关于热工基础系列课程改革的建议　

李广华　

（大连水产学院机械工程学院，辽宁大连１１６０２３）　

摘要：针对热工基础课程的特点和在教学实践过程中出现的诸多问题，以及目前大部分学生的学习状况，提出了课程改革的目标和　方向，并且给出具体的改革措施。　关键词：热工基础课程；教学改革；案例分析　

中图分类号：Ｇ６４２．０　文献标识码：Ｂ　

热工基础课程，包括工程热力学、传热学及工程流体力学　

３门课程；以研究热能的利用、转化及传递规律为基本内容，　该课程在工科许多专业的人才培养中占有重要的地位，近几　

年来在机械类的各个专业中都相应开设了该课程，在大连水　

产学院的热动专业、轮机专业及机械制造专业也均有开设。对　于热动和轮机专业来说，热工课程的基本理论对学生后续的　

专业课程都有重要的支撑作用，对机械制造专业的铸造、焊接　

中金属融化，热处理中的热现象问题，机械加工过程中热变形　

的控制问题，润滑油的流动与滑油的数量等问题，有重要的实　际意义。　

经过了数年的教学实践，发现了教学上目前存在着诸多的　

问题，笔者认为有必要对课程的教学改革作深入探讨和研究。　

１　课程特点　

１．１　概念繁多。容易混淆　

仅工程热力学部分中涉及的概念包括开口系统、闭口系　

统、绝热系统和孤立系统；平衡状态与准平衡态；准平衡过程　与可逆过程、不可逆过程；容积变化功、推动功、流动功、有用　

功、轴功和技术功；理想气体和实际气体等等，这些概念的内　

涵、外延、物理意义及概念间的区别及联系等，都是需要准确　

理解和掌握的内容。工质的热力性质及热力过程、理想循环和　

实际循环中的概念也为数不少。传热学与流体力学部分涉及　的概念有稳态过程、非稳态过程、各种准则数、层流、紊流等　

等，概念繁多，且容易混淆。　

１．２公式众多，难于记忆　热力学第一定律就可以得到开口系统和闭口系统、总量　

表达式和微元表达式、准静态过程和可逆过程的演化式等等　

不少于１０个公式；热力学第二定律中的克劳修斯积分不等　

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“工程热力学与传热学”课程教学改革的探索与实践

作者：武和全 薛盈盈 胡宏伟

来源：《科教导刊》2012年第12期

0 引言

“工程热力学与传热学”是汽车服务工程、热能与动力工程等专业的必修课程。它是研究热能与机械能相互转换及热量传递规律的一门学科。作为工科类的一门专业基础课，“工程热力学与传热学”课程教学历史悠久，至今已有五十多年。然而该课程存在“理论性强”、“知识点多”、“难于理解”等特点，长期困扰着广大师生。因此对该课程进行教学改革，探索提高“工程热力学与传热学”课程教学质量的方法是十分必要的。

1 课程特点及教学现状

“工程热力学与传热学”课程主要包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程计算、传热学的基本概念、换热器热计算等。由于该课程源于实际生活的总结，包括理论知识的推导及经验公式的应用，教学内容需要联系大学物理和高等数学等方面的知识，教学难度大，存在的主要问题有：

1.1 课程总学时偏少

“工程热力学与传热学”课程围绕能量转换与传递这一主线，是对工程热力学与传热学两个研究方向的综合。其特点是涉及内容广，知识点多。然而，随着社会的发展，教育思想、教育观念在不断变化着，大学阶段开设的课程越来越多，分配给每一门课程（特别是专业基础课）的学时数不断减少。①总学时数不断减少与教学内容不断增加之间的矛盾，是“工程热力学与传热学”授课教师面临的一个重要矛盾。要继续保持或提高该课程的教学质量，就必须要调整教学大纲，改革教学方法，对授课内容有所取舍，突出重点和难点。

1.2 实践环节少

“工程热力学与传热学”作为一门专业基础课程，其知识点的归纳，大多是來源于人们对实践知识的长期积累和总结。因此该课程必须与实践教学紧密结合起来。由于实验设备的有限性，而现有每个班级的人数众多，必须分多个组进行实验。这必然导致实验课程时间过长、教师的工作量过大等。因此为回避这些问题，许多高校在讲授专业基础课实验时，往往采取集中统一安排实验的方式，且实验学时占总学时的比例非常小。这样实验课程与理论课程完全分开，学生对于实验缺乏深刻的认识，影响了他们对于理论知识的理解和消化。比如在讲授稳定流动能量方程应用领域的时候，需要做蒸汽轮机的热交换、换热器的热交换、压缩机的热交换龙源期刊网

机械大类专业热工基础理论课程内容的整合与教学的探讨

一、前言

2006年，我校机械与能源工程系的机械设计及自动化专业与热能与动力工程专业合并为机械大类专业，并进行了首次按机械大类招生，确定了机械设计及自动化、现代制造技术、模具设计与制造、热能工程、内燃机与汽车、制冷与空调6个专业方向，其中后3个专业方向为热能与动力工程专业的范畴。按大类招生是专业整合的发展方向，这有利于教学资源的优化配置，有利于学生掌握更多专业基础理论，有利于学生更灵活地选择专业方向，有利于学生未来的发展，符合本科教育厚基础、宽口径、强能力、会创新的教学要求，无疑是一种教学创新。但是，原两个专业的学科基础课程的侧重点不同，经过专业整合后，在四年的教学总课时不变的情况下，课程门数大大增加，给教学带来诸多困难。因此，如何优化整合好各门课程，值得我们去探讨。本文就其中热工基础理论课程内容的整合与教学中可能出现的问题进行深入分析，并提出有效的解决办法。

二、热工基础理论课程的历史沿革

我校机械大类专业热工基础理论课程涵盖了工程流体力学、传热学和工程热力学三门课程，它是热能与动力工程专业十分重要的学科基础课程。从建校时的内燃机专业开设热工基础理论课程至今已有近四十年；1986年开设的热能工程、制冷与空调专业，相继开出工程流体力学、传热学和工程热力学课程，均为多学时课程。在此期间，热能工程专业对热工基础理论课程进行过部分整合，即将工程流体力学和泵与风机两门课程整合成为流体力学泵与风机一门课程。2000年创办“专本沟通”热能与动力工程本科专业后，根据热能与动力工程专业本科教学要求，又恢复成了工程流体力学、传热学和工程热力学三门课程。

三、机械大类专业中开设热工基础理论课程的必要性

热工基础理论课程是许多学科的基础理论，如热物理、机械、建筑、电子、生命科学、化学、环境工程等。机械工程涉及液、气压的传动与控制、润滑、热处理、散热、材料成型等很多领域，机械设计及自动化专业主要侧重于机械零件、机械设备的设计与制造，在本科学习阶段，对于热工理论有一定的基础理论即可。而对于热能与动力工程专业，侧重于热动力机械的设计、运行与维护。热力机械主要是以热能为动力，以各种流体为载体，实现热能与机械能的转换，牵涉到流体的运动、工质及设备的传质传热和能量的转换，因而该专业既要有机械理论基础，又要有扎实的热工基础理论。另外，本课程还是本专业学生考研的必考课程。总之，在机械大类专业下，不但有开设该课程的必要性，而且应该放在极为重要的位置。