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關鍵詞：管理科學與工程；研究熱點；發展趨勢；比較分析

中圖分類號：C93 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2012）11-000-01

管理科學是研究管理過程中的帶有普遍性的客觀規律的科學。我國對管理科學的廣義范疇上的理解不同于國外管理科學的狹義范疇，國外的管理科學的產生和發展經歷了科學管理、行為科學、管理叢林三個階段；我國的管理科學發展同樣也經歷三個發展階段：改革開放以前的仿蘇模式，1977-1995年發展重建和現在的繁榮創新三個階段。由此可以看出我國的管理科學進入科學管理和管理叢林階段的時間晚于西方國家，而且二者研究的主要內容也有很大的差異。

一、國內外管理科學與工程研究的現狀特征

進入21世紀財富和經濟價值的創造都依賴于信息、金融資本、智能和觀念，使經濟社會跨進了信息與知識經濟時代。新世紀的到來，迫切的需要對適應信息時代知識經濟特點的新型管理科學的探討和研究。管理科學與工程主要是指通過吸收、改造、轉換其他學科的研究方法為管理科學的其他兩個領域提供基本技術、基本方法和基本手段。

1.國外的管理科學與工程研究的現狀特征

本文首先選用了60種有代表性的國外期刊，然后利用關鍵詞檢索的方法總結了在這十年的時間里被SCI和SSCI收錄的全部論文。從研究總量上來看，國外管理科學與工程研究的內容主要包括決策與對策理論、組織理論、運籌與管理；次之的是信息技術與管理、管理系統工程、評估技術、復雜性研究和一般的管理理論。而關于管理思想史、管理心理與行為理論、工業工程、預測技術等發面夫人論文相對來說要少很多。這主要是第二次世界大戰以后國外管理科學的研究重點是運用運籌學和系統工程等數量分析方法來提高管理的效率和決策的精確度，受到了人們的高度重視。而管理思想史、管理心理與行為理論并沒有得到新學科的支持，所以其研究力量相對來說就會減弱。縱觀歷史的發展變化，所有領域的論文都會有不同程度的增加。根據歷史的發展趨勢來看，運籌與管理、信息技術和管理將會保持繼續上升的發展態勢，得到研究人員的高度重視。

2.我國的管理科學與工程研究的現狀特征

這篇文章通過關鍵詞檢索，對在這十年里被中國期刊網收錄的44種期刊論文進行了系統的分析。我國的管理科學與工程研究中研究數量最多的內容是信息技術與管理和管理系統工程，然后是評估技術、預測技術和運籌與管理。而管理科學與管理思想史和管理心理與行為理論的數量只有不足20篇，不能發展成主流思想。這主要是基于信息技術的影響和國家對信息化戰略的高度重視，從歷史的縱向發展變化規律來看，信息技術與管理、管理系統工程、評估技術和預測技術的增長速度是最快的。在近幾年的發展變化中，管理系統工程、組織理論和預測技術保持持續穩定的上升趨勢，由此可以預見出未來的幾年中，他們將會成為研究的主要領域。此外，受政府政策和資助環境的影響，不同領域的論文數量增長波動大，落差也大，不利于學科的健康發展。

二、國內外管理科學與工程研究的熱點問題比較

“研究熱點”是反映在某一個時間范圍內，學術界對一些特定問題的關注程度。可以用在某一個領域內的情況和關鍵詞出現的頻率來說明對某一個理論研究的重視程度。熱點問題是隨著社會實踐的需要和理論研究的發展而發生變化的。研究熱點問題和研究的主流領域是相通的，也就是說一個問題成為研究的熱點問題，必然會引起該領域的專家學者的關注，必然推動了這一領域成為研究的主流領域。

1.國外的管理科學與工程研究的熱點問題

對于一個問題的廣泛關注，必然會引起這個問題所屬領域的專家和學者們高度重視和研究，也必然會使這個領域快速發展成為主流領域。通過對國外在這十來年收錄的論文的研究分析我們可以看出國外研究的熱點問題主要是一般管理領域的知識管理問題、管理系統的哲學屬性研究、和團隊管理及信息管理的方法論。

2.我國的管理科學與工程研究的熱點問題

隨著改革開放的程度的不斷加深，現代科學管理理論在我國的管理實踐中發揮著越來越重要的作用，受到理論界與決策接的高度重視。根據這十年收錄的重要的論文研究成果，我們得出結論是在一般管理理論領域中，我國研究的熱點問題是人本管理理論、管理模式的研究、知識管理的初步理論和基于知識的管理激勵。其次是運籌與管理領域的動態規劃、線性規劃、生產系統庫存優化理論和各種限制條件下的排隊系統。

3.國內外管理科學與工程研究的差異比較分析

根據這篇文章對國內外管理科學與工程研究的各個領域的分析，可以發現國內外在研究內容、發展趨勢和熱點問題等方面都存在明顯的差別。國內外共同的研究領域主要是運籌與管理、管理系統工程、組織行為和組織理念、評價理論與技術，這些也將是未來幾年的主要研究方向和研究重點，而一些在國外進行的復雜性研究、決策理論與技術等領域，在我國并沒有發展起來。但是受國外研究的影響，我國也將這兩個領域的研究作為熱點研究對象。

三、結語

進入21世紀以后，信息技術和知識資本的發展改變了人們的生活和工作方式，擴大了管理學科的研究內容，促進了改革方式的變革。適應社會經濟發展和理論研究的進步，誕生了很多新的領域，舊的領域逐漸被淘汰。而且國內外的管理科學研究的熱門話題也不斷變化更新。每一次新的研究都會促進管理學科與工程的進一步完善和創新，為今后的研究工作起到很好的指導作用。

參考文獻：

[1]鄒樹梁.張彩平.管理科學與工程碩士研究生復合型培養模式研究[J].湖南科技大學學報，2010（05）.

[2]許春燕，張亞麗.管理科學與工程專業碩士研究生論文選題方向與研究趨勢分析[J].科學時代，2010（12）.

[3]繆園，張偉倩，李媛.國內管理科學與工程研究熱點以及發展趨勢——近年國家自然科學基金資助項目的非線性分析[J].科學學與科學技術管理，2007（10）.

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關鍵詞：節能減排；全球氣候變化；工程熱力學；教學

作者簡介：張昊春（1977-），男，河北萬全人，哈爾濱工業大學能源科學與工程學院，講師；王洪杰（1962-），男，山東掖縣人，哈爾濱工業大學能源科學與工程學院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150001）

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）05-0052-02

一、歐美教學體系中的全球氣候變化及節能減排教學

工業革命帶來的現代經濟增長，使人類的物質財富以史無前例的速度擴張。但是，由于這種經濟社會發展模式是以使用化石燃料為基礎，化石能源生產和消費排放的大量溫室氣體導致全球氣候變化，引發了氣候變暖、極端天氣、氣象災難、海平面上升，危及整個人類的生存和發展。為遏制全球氣候變化，人類必須大幅減少化石燃料的使用，減少溫室氣體排放。未來的經濟社會發展模式必須建立在低碳基礎之上，通過低碳發展，研發和推廣低碳能源技術、增加碳匯、發展碳吸收技術，以及節能減排、產業升級、消費模式更新和制度創新，大幅提高單位碳排放的生產效率，推動應對氣候變化取得新的重大進展。這種變化代表著一種新發展模式的出現，必將深刻地改變人類的生產和生活方式。

應對全球氣候變化，加強節能減排事業是國家基本國策，也是當代高等工程教育中必然要深入和強化的教學內容。但是，目前沒有將其全面而系統納入現有的高等教育培養體系中，在教材、課堂教學和素質培養過程中并沒有占有相應的重要地位，如何在現有的教學體系中整合這部分內容成為教育者共同關注的問題。

2007年，受美國自然科學基金會的資助，美國Connecticut大學舉辦了名為“Frontiers in Transport Phenomena Research and Education：Energy Systems，Biological Systems，Security，Information Technology and Nanotechnology（傳輸現象研究和教育前沿：能源系統、生態系統、國家安全、信息技術和納米技術）”的研討會。國際工程熱力學領域著名學者，美國內華達大學機械工程系的Yunus Cengel教授做了題為“Green Practices into Engineering and Non-Engineering Education to Combat Climate Change（工程中引入綠色實踐及挑戰氣候變化的非工程教育）”的特邀報告，加拿大皇后大學的Patrick Osthuizen教授做了題為“Some Factors to Consider in Teaching Renewable Energy in an Undergraduate Engineering Program（在工科本科生教學計劃中講授可再生能源的一些考慮因素）”的報告，旨在改進現有的工程教學體系，從而保證發達國家在可再生能源領域的全球領導力[1]。

實際上，長期以來，與氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發與利用相關的教學和素質拓展內容在歐美的《工程熱力學》教材與教學體系中一直得到很好的整合，涉及現實中與能源相關的經濟、設計及國家安全問題，既學以致用，又幫助學生提高對工程實踐及安全的意識，還提高了學生的環境保護意識，代表了當前國際領域內工程熱力學教學的最高水平。如美國內達華大學（里諾校區）Yunus A. Cengel教授和北卡羅來納州立大學教授Michael Boles合著的《Thermodynamics：An Engineering Approach》一書[2]，是全球范圍內最為暢銷的工程熱力學教材，迄今為止已更新至第7版，其中關于能源與環境、氣候變化及能源有效利用的非傳統經典內容在書中所占的比重越來越大，彰顯了在前言中作者談到的著書宗旨：talks directly to tomorrow's engineers in a simple yet precise manner，that encourages creative thinking，and is read by the students with interest and enthusiasm（直接與未來的工程師以一種簡單而精確的方式對話，鼓勵創新性思維，讓學生讀起來感興趣并有熱情）。另一個例子是國際工程熱物理界著名學者Heniz Herwig教授所著的《Technische Thermodynamik（工程熱力學）》教材[3]，包含了溫室效應及核能、太陽能、風能、生物能等可再生能源在德國的實際應用案例。

二、教學內容的重新分配與系統整合

工程熱力學是研究熱能和機械能相互轉換規律及熱能有效利用的科學。“工程熱力學”課程是熱工、市政、航空航天等多個工程類專業的重要技術基礎課之一，課程的教學目的和主要任務是使學生掌握能量轉換的基本規律，并能正確運用這些規律進行熱工過程和熱力循環的分析計算[4]。本課程的學習不僅為學生學習專業課程提供必要的基礎理論知識，而且為學生畢業后解決生產實際問題和參加科學研究工作打下一定的理論基礎。以提高能源轉換效率為核心內容的“工程熱力學”課程與該主題有著天然的緊密聯系，可以在傳統的教學內容中納入現代元素，課程教學內容的重新分配與系統整合如表1所示。

三、實踐性環節

在實踐性環節中，[5]結合工程專業的科技創新活動，通過課程設計和課程論文，讓學生自己查閱資料，自己動手分析和解決問題，從而培養創造性思維能力和獨立研究能力，論文題目有中國可再生能源利用現狀調研、日常生活節能方案、教室照明用電浪費情況調查、航天系統能源設備調研等。

表2給出了一位2006年本科生完成的《個人節能計劃與實踐》的主要內容。

四、總結

應對全球氣候變化，節能減排是當代高等工程教育中必然要深入和強化的教學內容，但是目前尚未在教材、課堂教學和素質培養過程中占據相應的地位，在現有的教學體系中全面而有效整合這部分內容，業已成為國際工程教育界所共同關注的問題。歐美大學《工程熱力學》的教學體系中有效整合了氣候變化、能源高效利用、可再生能源開發與利用的內容，代表了當前國際領域內工程熱力學教學的最高水平。

筆者在寬專業和多學時“工程熱力學”教學實踐中，將與應對全球氣候變化與節能減排密切相關的國家政策、全球能源利用與環境污染現狀、能源的高效利用和新能源技術與工程熱力學各教學章節環節相整合，并指導學生開展實踐活動，取得了良好的教學效果，為“工程熱力學”課程教學與氣候變化與節能減排的整合進行了有效的探索和實踐。

參考文獻：

[1]楊玉順,張昊春,賀志宏.工程熱力學[M].北京:機械工業出版社,2009.

[2]張昊春,王洪杰,竇亞茹.高等工科《工程熱力學》創新教學模式研究和實踐[J],黑龍江教育,2010,(3):153-155.

[3]T.L.Bergman,A.Faghri,R.Viskanta.Frontiers in transport phenomena research and education:Energy systems,biological systems,security,information technology and nanotechnology[J].International J.of Heat and Mass Transfer,51,2008,4599-4613.

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關鍵詞 工程熱力學 教學方法 教學質量 實踐

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A

Research and Practice of Teaching Method on "Engineering Thermodynamics"

ZHANG Yong, LIU Yiwen, FU Lijuan

(Chongqing Automobile Institute, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054)

Abstract Engineering thermodynamics the basic course is to train engineering students' scientific quality in the 21st century, but also important technology-based course of heat and power engineering and related fields. Articles with "thick foundation, wide caliber" of education reform ideas, the teaching practice, from the curriculum, teaching content, teaching methods and means of performance evaluation, etc., made a number of reform ideas and methods. Teaching should be a clear learning objective, integration of knowledge structure, and update course content to highlight and to grasp the dynamic interdisciplinary research, focusing on integrating theory with practice, to strengthen the practice of teaching, in order to facilitate a comprehensive evaluation of teaching quality.

Key words engineering thermodynamics; teaching methods; teaching quality; practice

工程熱力學是一門以熱力學普遍原理為基礎，講述熱能與其他形式能量（主要是機械能）之間的轉換規律及其工程應用的基礎學科，是動力、能源、機械、材料、航空航天、生物（醫學）、化學以及環境工程等專業的重要技術基礎課，也是培養21世紀工科學生科學素質的公共基礎課。

然而長期以來，由于工程熱力學的概念抽象、理論深奧，對知識的理解和掌握有一定的難度，造成教師不易教，學生也不易學。學生對很多概念似懂非懂，缺乏學習興趣，教學效果欠佳。顯然，如何教好“工程熱力學”，使學生掌握熱力學基本原理及其工程應用，已成為該課程教學的關鍵。

1 課程特點及學習中存在的問題

工程熱力學是以熱力學普遍原理為基礎，針對具體問題采用抽象、概括、簡化和理想化的方法，建立分析模型，推導出一系列有用的公式，得到若干重要結論，并用這些公式和結論指導和解決工程實際問題。其顯著特點如下：

1.1 概念多且抽象難懂

工程熱力學不但概念多，并且概念的物理意義在不同使用條件下又有不同的引申，學習中很容易混淆。例如，功的概念，有體積變化功、有用功、排斥大氣功、推動功、流動功和技術功等等。熱容的概念，既可從定義出發分為質量熱容、摩爾熱容、體積熱容；又可按熱力過程的不同分為比定壓熱容和比定容熱容；還可以根據熱量計算方法的不同分為真實比熱容、平均比熱容和定值比熱容等。熱力系統的概念、熱力過程的概念和循環的概念等也是如此。

工程熱力學的概念、定律和分析過程較為抽象，都不涉及物質的具體結構，初學者很難深入領會。而且工程熱力學的很多概念和結論都是用數學公式來表達的，且推導過程并沒有結合具體的物理過程，而僅僅是通過數學關系式間的變換得出其物理結論。例如，從熵的定義式來看，熵應該與換熱量和系統溫度有關，但定義式又是怎樣反映熱過程進行的方向、限度和條件呢？由于學生以前很少接觸用數學語言描述物理概念的方法，普遍感覺熱力學的概念抽象難懂。

1.2 內容相互交叉且難理解

工程熱力學的研究內容也很多，主要包括熱力系統、狀態參數等基本概念，熱力學第一、第二定律等基本定律，常用工質的性質，過程和循環的分析及計算方法，化學熱力學等等。有些章節的內容還可以單獨成為一門學科方向，如研究燃氣動力循環的內燃機學，研究氣體流動的空氣動力學等。

可見，這些具體的研究內容，即與熱力學的基本原理相關聯，又引伸出許多復雜的公式和結論，還有自己相對獨立的結構體系。在學習過程中，學生普遍感覺課程的內容繁多，應付不暇，難于理解，顧此失彼。

1.3 公式應用條件復雜且難記憶

工程熱力學與工程實際問題聯系密切，涉及面廣，公式很多。即使同一個公式，在不同的應用條件下，也有很多不同的表達形式。例如，熱力學第一定律對于閉口系和開口系有兩種不同的表達式；對于可逆過程也有不同的表達形式；對于理想氣體的可逆過程還有不同的表達形式。這么多不同形式的公式，許多學生很難吃透公式的物理意義和具體的應用條件，在遇到熱工實際問題時，往往無法確定選用哪一個公式，靈活應用就更不用說了。

2 明確學習目的，激發學習興趣

興趣是學習的動力源泉之一，教學成功的關鍵是培養學生的學習興趣。教師可以從多個方面激發學生學習的興趣，但最重要的就是在第一堂課上讓學生明確學習的目的。教師除了要對工程熱力學的發展歷史，主要研究對象、內容和方法作一個常規的介紹外，還應對課程的開設情況、課程的實用價值和重要作用進行深入細致的闡述。首先，熱現象幾乎是每一個工程領域中都會碰到的物理現象，能量的有效與合理的利用幾乎是每一個工程師都需要解決的問題。在一些領域中，熱現象的規律還是制約技術發展的瓶頸問題。所以，在境內外的高等工程教育中，傳熱學、熱力學與流體力學課程的開設相當普遍。其次，無論從工業生產過程來看，還是從節約能源消耗來看，理工科學生都應該具備合理節能、用能的意識，并懂得其基本的應用技術。而熱工類課程的內容就是合理用能及節能理論中的最基礎與最核心的部分。最后，還應結合生產和生活中的實例，讓學生明白學到的熱力學知識可以解決和解釋很多實際問題，特別要強調專業與課程的聯系，和實際問題在課程中的理論基礎。這樣，才能使學生明確學習《工程熱力學》的專業目的性，對學習該門課程充滿期待。

3 教學方法的改革與實踐

實踐證明，提高課程教學質量的關鍵是改進教學方法。針對工程熱力學課程的特點，經過探索發現，實行啟發式教育，在課堂上加強互動，就一兩個中心問題展開討論，讓學生在思考中吸收新知識。先進的教學方法既可活躍學生的學術思想，激發學生的創新精神，又可顯著提高本課程的教學質量。

3.1 整合知識結構，優化課程體系

調整后的新專業所牽涉的知識結構比以前廣泛的多，要求學生掌握的知識面也比以前更寬。從培養復合型人才考慮，在不增加學時數的基礎上，應對課程體系進行優化和整合。

教學內容應提高起點、后移重點，簡化大學物理熱學中已涉及的部分內容，并略去繁瑣的公式推導。強調課程體系中理論與應用的有機結合和相互滲透，注意培養學生工程應用的觀念。同時，適當地介紹新型制冷循環、新型節能材料的工質熱物性等，本學科的最新研究成果及其應用，以擴大學生的知識面，啟發學生的創造性思維。另外，注意與其它課程之間的協調，上掛高等數學、理論和材料力學等基礎課程，下掛內燃機原理、鍋爐原理、供熱工程、制冷工程等專業課程，保證其作為技術基礎課程能為后續課程的學習、今后的工作和進一步的研究奠定扎實的理論基礎。

3.2 突出重點，精講多練

在課堂教學中，根據工程熱力學的特點和教學改革的要求，應采用精講多練的教學方法。這是因為，課程的內容多而課時少，教學中也不可能做到面面俱到，而某些原理在后續專業課程的學習中還會應用，授課時應有所側重，實行“精講”；課程有諸多應用條件復雜的公式，只有通過多做練習，才能深入理解公式的物理意義、變換規律及具體應用條件，做到融會貫通，靈活的應用它們來分析解決工程實際問題。

3.3 正確應用圖表，化抽象為形象

圖表具有直觀、形象、方便的特點，在工程熱力學中有其特殊的作用，應用也是經常性的。因為有些熱力過程或循環十分復雜，一般的分析計算根本不可能，只能憑借各類繪制的圖表進行計算；借助圖表還可利用計算機進行數值計算和模擬。所以，引導學生正確使用圖表是工程熱力學教學中應該特別重視的。

在剛開始接觸簡單的P-V圖、T-S圖時，為了給理解水蒸氣和濕空氣的圖表奠定基礎，就應提醒學生注意圖表的作用和細節，如怎樣在圖上區分吸熱、放熱，對內、對外作功；怎樣在圖上表示熱過程的方向等等。在介紹水蒸氣的h-s圖和濕空氣的h-d圖時，應重點說明它們的構圖原理，并通過各種等值線簇的繪制，講解各參數的變化規律。另外，為了讓學生掌握各種圖表的使用方法，還應安排一定數量的、通過圖表進行熱力計算的習題。

3.4 利用計算機輔助教學，促進師生互動

工程熱力學課程內容含有許多抽象的工作原理圖、系統循環圖。常規的板書教學浪費時間效果也不太理想。如果把這部分內容制作成集聲、光、色、圖、文于一體的多媒體課件，既直觀形象，又新穎生動。不但可加強授課的生動性，激發學生的學習興趣，還可加大教學信息量，增加單位時間內授課內容的深度和廣度，有利于學生理解和記憶課程內容。例如，我們可以用多媒體課件演示各種熱過程曲線的生成，還可以利用計算機繪制水蒸氣的各種圖線，免除查圖、查表的麻煩。

總之，在課堂上進行形象直觀的教學，充分利用計算機輔助教學，發揮多媒體的作用，可以幫助教師有效地提高教學效果和教學效率，也可以改變學生死記硬背和被動接受知識的學習方式。

3.5 加強實踐教學，理論聯系實際

工程熱力學有較強的工程應用背景，在加強基礎理論教學時，還要注意緊密聯系工程實際，吸收當今熱工科技的新成果，培養學生的創新能力。

實驗教學具有直觀性強的特點，可以很好地配合課堂教學。除了開設“空氣絕熱指數的測定”、“飽和蒸汽P-T曲線關系的測定”等驗證性試驗外，還開設了綜合設計性試驗，要求學生根據試驗目的，自己設計試驗方案，寫出詳細的試驗，并選擇試驗設備和用具，經教師審查合格后，方可開始試驗，最后還要進行實驗誤差分析。通過試驗，一方面加深了學生對熱力學基本原理的理解和認識，另一方面也鍛煉了學生的動手能力和獨立分析問題、解決問題的能力。

在課堂教學中，還應注重理論聯系實際，把抽象的理論知識與生動的工程實際問題相結合，用熱力學理論剖析自然現象，做到學以致用。一方面，可以采用案例教學法。例如，用相對濕度的概念來解釋為什么陰雨天晾衣服不易干，而晴天易干；用熱效率的概念來解釋為什么用電爐取暖比用電驅動熱泵取暖浪費等等。另一方面，結合具體教學內容適時地向學生介紹學科的最新研究成果及其應用。例如，在講解動力循環時，可以選擇介紹目前內燃機利用蘭金循環回收廢熱能量，提高整機效率的方法。實踐證明，把教學內容與工程實際問題密切聯系的教學方法，可以加強課堂教學的前瞻性和趣味性，能有效調動學生的求知欲，使其由“被動接受學習”轉變為“主動研究學習”，對提高教學效果大有幫助。

4 強化考試對教學的推動作用

考試作為檢驗學生對課程內容掌握程度的標尺，關系到教學質量和效果。為了使考試成績能科學、客觀、公平地反映學生對工程熱力學知識的掌握和應用能力，同時調動學生學習的主動性和積極性，可采用學生普遍認可的綜合評定成績的方式，即平時成績占10%、考勤占10%、實驗占10%、期末考試占70%。

為了有效避免學生死記硬背概念、定律和公式，教師應綜合運用選擇題、判斷改錯題、計算題和綜合分析題編制試卷，靈活考察熱力學的基本原理及應用。這是因為實際問題往往非常復雜，需要學生靈活應用多方面的理論知識才能做出正確解答。對于那些基礎知識不扎實的學生，只是簡單記住了書本上概念、定律和公式，面對各種似是而非的敘述也會舉棋不定，做出錯誤判斷也不足為奇。

5 結束語

工程熱力學是一門充滿生機的經典學科，大量的經典內容仍是現代學子為培養創新能力必須掌握的重要基礎。由于課程具有概念多且抽象、知識點多且相互交叉、公式多且應用條件復雜的特點，教師要把這門課講得精彩很不容易。因此，如何有效的提高“工程熱力學”的教學質量、解決學生難學、教師難講的問題，是值得長期研究的課題。

針對我校熱能與動力工程專業課程體系的教學改革，并結合自己的教學實踐，通過以上的嘗試，有重點、有目的的講解，取得了一定的效果，希望能對提高本課程的教學質量有所貢獻。

參考文獻

[1] 沈維道,童鈞耕.工程熱力學[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] 曾丹苓,敖越等.工程熱力學[M].北京:高等教育出版社,2002.

[3] 何雅玲.工程熱力學精要分析及典型題精解[M].西安:西安交通大學出版社,2000.

[4] 何宏舟,鄒崢等.提高“工程熱力學”課程教學質量的方法研究[J].集美大學學報,2002(3):3.

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關鍵詞：系統節能原理；課程改革；教學實踐；石化特色

作者簡介：馬利敏（1978-），女，遼寧西豐人，中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院，講師；姬忠禮（1963-），男，山東汶上人，中國石油大學（北京）機械與儲運工程學院，教授。（北京 102249）

基金項目：本文系“2010年中國石油大學（北京）校級重點教學改革項目”及“2012年中國石油大學（北京）青年教師專項培養基金”（項目編號：KYJJ20120415）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0106-02

一、系統節能原理課程改革的背景

在強調節能、注重環保的今天，使從事與能源開發、利用與轉化緊密相關工作的學生掌握系統節能原理的精髓并能夠學以致用有著非常重要的社會意義。系統節能原理是中國石油大學（以下簡稱“我校”）能源與動力工程專業一門重要專業課，32學時。其基礎理論部分，以工程熱力學基本定律為基礎。工程熱力學重點講授熱力學第一定律和熱力學第二定律的熵分析法，引入分析法。在本課程中，上述內容仍是重點，需重復介紹。基礎理論是晦澀與枯燥的，如只是重復介紹，不易激發學生學習興趣，難以獲得滿意的教學效果。因此，研究如何組織教學工作，使本課程與工程熱力學做好銜接，激發學生學習興趣，幫助其加深對基礎理論的理解，提高解決實際問題的能力，是十分必要的。同時，本課程還缺乏適合的教材，需要編寫課程講義。目前，缺乏能夠同時將經典及新興能量分析法進行全面介紹的教材，而在能量分析法的應用部分，也需要結合我校行業特點、畢業生就業去向，針對石油石化領域工程應用背景設置教學案例。我校于2010年批準了該課程的教學改革計劃，經過近幾年的努力，該教改計劃已經初步完成。

二、課程教學內容體系建設

教學內容改革是教學改革最核心、最基本的問題。教學內容主要由熱力學第一定律、熱力學第二定律熵分析法和分析、新的能量系統分析評價方法介紹組成。其中，根據教學目的與任務有效組織教學內容，要與基礎課程工程熱力學第一定律、第二定律知識點的學習有機結合，既避免教學內容的簡單重復，又要使學生通過本課程的學習對第一定律、第二定律有更為深刻的認知，并使學生能夠利用兩個熱力學基本定律熟練進行能量系統分析與評價、以及高效學習和應用新的分析、評價與優化方法。

1.熱力學第一定律

熱力學第一定律是工程熱力學教學內容的重點，主要講授閉口系統與穩流開口系的熱力學第一定律能量方程式的表達式及應用。在本課程中，進一步強調熱力學第一定律的一般表達式即：“進入系統的能量-離開系統的能量=系統總儲存能的變化”的正確靈活應用，重點介紹如何分析、列出非穩態充、放氣熱力過程的能量方程式，幫助學生進一步增強利用第一定律進行能量分析的能力。同時，通過對節流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等熱力過程分析來幫助同學們對第一定律的局限性有更為深入的理解。

2.熱力學第二定律熵分析法

熱力學第二定律是工程熱力學教學內容的重點與難點，主要講授熱力學第二定律的數學表達式，具體包括：卡諾循環+卡諾定理、克勞修斯積分不等式、閉口系及開口系統熵方程、孤立系統熵增原理。在本課程中，考慮到判斷一個熱力循環是否可行、可逆的數學判據容易理解而且是熱力過程的特例，故重點講述閉口系及開口系熵方程、孤立系統熵增原理。

在該部分從以下四個方面進行介紹：對于狀態參數熵的辨析：辨析熵是狀態參數與過程無關，強調判斷一個熱力過程能否進行、可逆的參量不是過程熵變而是過程熵產，引出后面由熵方程及孤立系統熵增原理計算過程熵產的知識點；重點講授熵方程的一般表達式，即：“進入系統的熵-離開系統的熵+過程熵產=系統熵變化”，通過典型例題幫助同學能夠利用熵方程列出閉口及開口系熵方程，并求取過程熵產；重點解析孤立系統熵增原理的實質及解題特點，并通過典型例題幫助學生認識到孤立系統熵增原理與熵方程的一致性：孤立系統熵增即熵方程中的熵產；作功能力損失方面除了介紹計算公式、通過計算熱力過程熵產及作功能力損失，還著重結合對節流、自由膨脹、混合、換熱、可逆定溫放熱壓縮等具體熱力過程分析讓學生體會第一定律與第二定律之間的聯系及第二定律的獨有貢獻。

3.熱力學第二定律分析法

由于學時有限并且概念抽象難以理解，分析法在工程熱力學中屬于選講內容，即便講授，也多是簡要介紹。本課程中，分析法是授課重點，從以下四個方面進行講授：第一，概念及計算公式，包括機械、熱量（冷量）、內能、焓和化學。第二，重點講授方程的一般表達式“進入系統的-離開系統的-過程損=系統變化”，通過典型例題幫助同學能夠利用方程列出閉口及開口系方程，并求取過程損。同時，在分析典型例題時，引導學生同時用熵分析法來計算過程的作功能力損失，讓學生自覺地認識到分析法中所得到的損失即熵分析法中計算的作功能力損失、體會兩種分析法的一致性及分析法的優勢。第三，效率、損系數的概念及公式，以及在典型熱力設備、過程及熱力循環中的計算。第四，針對本學科領域典型的火力發電裝置、燃氣輪機發電裝置和低溫制冷裝置、LNG液化裝置、天然氣凈化裝置、油田聯合站等，設置工程背景很強的案例，教師與同學們一起分析循環裝置及各組成設備的效率、損失及損系數等，讓同學們認識到分析法在進行系統能量分析時的重要性及提高利用該方法解決實際工程問題的能力。

4.新發展起來的能量系統分析與優化方法

介紹能級分析法、經濟學、夾點技術、全生命周期分析法、能值理論等新發展起來的能量系統分析與優化方法的基本理論及應用，鼓勵學生查閱相關文獻獲取更多知識。這部分內容與留給學生的學習報告緊密相關，將在下文介紹。

目前還沒有適合于本專業本科教學的系統節能方面的教材，本課程教學內容主要參考自沈維道等[1]主編《工程熱力學》、朱明善等[2]編著《工程熱力學》、傅秦生[3]編著《能量系統的熱力學分析方法》和馮霄[4]編著《化工節能原理與技術》、何雅玲[5]主編《工程熱力學精要分析典型題解》等教材及專著，結合教學團隊多年來收集整理的工程案例編寫成講義供教師及學生使用。

三、教學方式改革

教學中的主體是學生，調動學生學習主動性，提高其學習興趣和學習效果是教學方式改革的目的。學生們對于國際上最新的、與未來工作緊密相關及實用性強的知識以及確實能提高自身素質與能力的教學環節更感興趣。

1.采用多媒體與板書有機結合的教學模式

充分利用多媒體教學信息量大，圖像、視頻生動形象的特點，同時結合傳統板書講解復雜推導更容易被學生掌握的優點以提升教學效果。這種授課方式既可以增大授課信息量、有效吸引學生注意力，同時又能使學生通過與老師一起板書推導對所學重點、難點有更為深刻的認知。

2.提高課堂教學吸引力

通過針對每一個重要概念及知識點設計的系列典型例題、思考題吸引學生注意力，激發學生學習興趣，引導其積極參與到教學中來。而且教學團隊經過多年的教學和科研積累，收集并提煉出與石化工程緊密關聯的工程案例，通過案例的討論和分析，增強學生學習理論知識的興趣，提升課堂教學的互動效果，增強學生運用理論知識分析并解決工程實際問題的能力。

3.布置作業形式靈活多樣

對于重要的基本概念，以讀書筆記的作業形式激發學生學習興趣。本課程涉及眾多抽象概念和公式，追溯熱量、溫度、熵、熱力學第二定律、等重要基本概念的由來、發展歷程，可使學生在搜集資料的過程中對這些概念有一個直接的感性認知，同時也有助于學生認識到這些知識在本學科發展中的重要作用。

要求學生組成2～3人的學習小組，除常規課下作業外，課上作業以小組為單位完成。課上作業為教師針對每次課的重點和難點內容設計的多為填空、選擇和問答形式的練習題，課前打印好分發給每個學習小組。在講課過程中，留出適合時間讓學生及時完成。教學實踐表明課上作業非常利于學生把握住和消化吸收重難點知識，且能提高學生學習的注意力，達到良好的教學效果。

四、課程考核方式的教學改革

本課程考試采用閉卷+學習報告的形式。在閉卷考試中，只有一種類型題，即計算題。本課程一個重要教學目的就是使學生能夠熟練、正確應用第一、第二定律尤其是分析法分析實際裝置的用能情況，所以考查學生的學習效果應用型計算題是較為合適的。

學習報告要求每個學習小組（2～3人組成）圍繞與本學科緊密相關的實際裝置進行國內外能量分析與優化方面的調研，提交1份不少于4000字、有5篇以上參考文獻的學習報告，并根據報告內容制作ppt，每小組選派1名學生進行報告，匯報10分鐘，討論5分鐘。報告題目憑學生興趣自選。學習報告這種考核形式不僅促使學生自主學習，開闊視野，加深認知，而且可以鍛煉和提高學生多方面的能力。學生們自選的題目有：超臨界及超超臨界蒸汽動力裝置；燃氣輪機裝置；燃氣蒸汽聯合循環裝置；冷熱電三聯供裝置；地源熱泵裝置；低溫磁制冷裝置；煤制油裝置；燃料電池；低溫地熱發電裝置；天然氣壓氣站燃氣輪機余熱利用；天然氣凈化裝置；油田聯合站；LNG接收站冷能利用等等。

近4年的教學實踐也表明學生們非常接受和歡迎這種考核形式，并且每一年都會有讓教師感到驚喜的學習報告，這也說明要想學生切實提高學習能力、扎實掌握專業知識確實也需要教師有意識地去創造機會及科學引導。

五、教學效果

經過近4年的教學實踐，團隊通過對歷年學生評教、學生考試成績分析以及學生在本科畢業設計及成為本校研究生后所選與系統節能原理相關方向課題的表現等進行了調研，證明該課程改革是卓有成效的。學生對工程熱力學及系統節能知識的接受能力增強，學習興趣明顯提高。靈活適宜的授課方式、作業形式以及考試方式受到學生的普遍歡迎。總之，通過課程建設與教學實踐，使學生在學習過程中發揮了主體作用，激發了學生學習興趣，提高了學生的綜合能力，教學效果良好，達到了既定教學目標。

參考文獻：

[1] 沈維道，童鈞耕. 工程熱力學[M]. 第四版.北京：高等教育出版社，2007.

[2] 朱明善，劉穎，林兆莊，等.工程熱力學[M]. 第二版.北京：清華大學出版社，2011.

[3] 傅秦生. 能量系統的熱力學分析方法[M]. 西安：西安交通大學出版社，2005.

篇5

從熱力學的觀點就有序無序而論,可以把物質體系分為兩類:一類不需要和外界環境進行物質和能量的交換,即在孤立的條件下和在平衡的條件下得以維持其結構。另一類體系只有通過和外界環境進行物質和能量的交換,在非平衡條件下才得以維持并呈現出宏觀范圍的時空有序。經典熱力學只能對第一類體系做出解釋和預言,因此必須從封閉體系推廣到敞開體系。熱力學的這種推廣,形成了一門新的學科――不可逆過程熱力學。對非平衡態和不可逆過程作定量的描述,就是不可逆過程熱力學(或非平衡態熱力學)的內容和任務。不可逆過程熱力學雖然在理論系統上還不夠完善和成熟,但有廣闊的前景,已經在一些領域中得到了應用,如擴散、熱傳導、熱電效應、化學反應和電極過程等,特別是生物體系的應用更為廣闊。

本書是一本優秀的、能夠代表日新月異的不可逆過程熱力學發展水平的專著,收集了本領域各版本相關時段的上百篇的有代表性的學科成果。與其書名中的“廣延”一詞對應,本書在內容上更加強調對“非平衡態”的開拓性的描述,即相比與經典熱力學更加豐富的自變量,例如熱通量,熵通量等。從1988年第一版問世以來,廣受好評,已成為學科公認的經典教材之一。本書為第四版,新增了從上一版(2001年)至今的新材料、新應用及新的理論發展的相關內容,并對以前的一些內容,如公式的物理意義、邊界條件的表述等做了重排使之更為規范易懂。

本書的內容共分三大部分。第一部分一般性理論,包括第1-3章:1.經典的、理性的、漢密爾頓體系的非平衡態熱力學;2.廣延不可逆熱力學:演化方程;3.廣延不可逆熱力學:態的非平衡方程。第二部分微觀基礎理論,包括第4-8章:4.氣體動力學理論;5.波動理論;6.信息理論;7.線性響應理論;8.計算機模擬。第三部分精選應用,包括第9-18章:9.剛性導體中的雙曲型熱傳導;10.微,納系統中的熱傳導;11.流體中的波:聲波、超聲波和激波;12.廣義流體力學;13.非典型擴散、熱擴散和懸浮液;14.電氣系統和微型器件模型的建立;15.從熱彈性固體到流變材料;16.剪切流動下的聚合物溶液熱力學;17.具有相對論性質的表述;18.粘性宇宙模型和宇宙論的觀點。

作者David Jou是公立巴塞羅那自治大學物理系教授,也是加泰羅尼亞研究所科學與技術部門的成員之一。

本書內容豐富,適合物理、化學、工程學、生物學及材料學等學科師生及研究人員參考。

篇6

Abstract： Teaching plans for all students should be made according to their differences in learning ability and learning foundation， especially in learning objective in the process of stratified teaching. Stereoscopic teaching patterns can largely stimulate students' learning interests and train their abilities in independent thinking， analyzing problems and solving problems. Based on the teaching practice of the author， this paper proposes the stratified stereoscopic teaching method for engineering thermodynamics. This method can reveal the internal relationship among the scattered knowledge points， weave stratified knowledge network and link theory with practice， which can stimulate students' learning interest. All the students can be divided into three classes： basic type， extended type and high type， who can be taught in accordance of their aptitude. To mobilize and inspire different types of students' interest will make the classroom atmosphere active and improve the overall learning effect. And good effects that all the students got greater than 70 and 89.5% of all the students greater than 80 have been obtained in the teaching practice of this method.

關鍵詞： 分層次；立體化；工程熱力學

Key words： stratified；stereoscopic；engineering thermodynamics

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）04-0154-03

0 引言

《工程熱力學》是眾多專業重要的基礎理論課，尤其對熱能動力工程、能源工程、建筑環境、車輛工程及機械制造等類專業的學生而言，掌握這門課程的基本理論，對今后從事科學研究、工程應用及管理工作都非常重要[1-2]。不得不承認，每個班上都有一批學生對這門課都非常感興趣，在這門課上也非常用功，學習效果也不錯，但還有一少部分學生對該課程不是太感興趣，課堂上無精打采，甚至會上課玩手機，心不在焉，學習效果當然會很差。如何改變這種現狀是實現《工程熱力學》教學目標的關鍵環節。美國心理學家布魯姆在掌握學習理論中指出，“許多學生在學習中未能取得優異成績，主要問題不是學生智慧、能力欠缺，而是由于未得到適當的教學條件和合理的幫助造成的”。的確，在網絡游戲盛行的今天，確實有一部分大學生因為沉迷網絡游戲無法自拔而最終不得不輟學。“如果提供適當的學習條件，大多數學生在學習能力、學習速度、進一步學習動機等多方面就會變得十分相似”。“分層次”教學就是要最大限度地為不同層次的學生提供這種“學習條件”和“必要的全新的學習機會”。分層次教學近年來被越來越多的學校采用，它面向全體學生，承認學生差異，根據學生學習基礎的不同和學習能力的差異，更重要的是學習目標的不同，制定不同的教學計劃，實施不同層次的教學。而立體式教學模式在很大程度上能夠激發學生的學習興趣，培養其獨立思考問題、分析問題與解決問題的能力。因此，本文根據自己的教學實踐提出了針對《工程熱力學》的分層次立體式教學方法，該教學方法通過立體地編織知識網絡，闡釋零星知識點之間的內在聯系，并將課本理論聯系到實際中去來激發學生的學習興趣。同時將聽課對象人為的劃分為三類，即：基礎型、擴展型和拔高型，分別針對三類學生因材施教，并充分利用三類學生各自的愛好和興趣來活躍課堂氣氛，激發各類學生的學習興趣，提高學生學習的主觀能動性，以全面提高整體學習效果。

1 分層次教學

“分層次”教學思想，源于孔子提出的“因材施教”。分層次教學是近年來被越來越多的學校采用的一種教學模式，它是面向全體學生，承認學生差異，根據學生學習基礎的不同和學習能力的差異，更重要的是學習目標的不同，制定不同的教學計劃，實施不同層次的教學，進行不同層次的評價。許澤明等[3]對計算機基礎的分層次教學進行了研究，針對班內差異著重對教學目標、課堂教學和作業輔導三方面的分層次教學進行了論述。楊晶[4]對分層次教學模式在“高等數學”教學中的應用進行了分析，提出將學生分成不同的層次進行教學，把教學內容按照不同的層次進行教學以及把教學知識模塊按照不同的層次進行教學的分層次教學策略。分層次教學[5]是以班級為單位，以課堂為主陣地，以大綱、教材和學生學習能力差異的情況制定的分層教學目標為中心，以班級教學、分組教學和個別輔導的有機結合為基本形式，對每個學生負責的教學模式。張培紅等[6]對流體力學課程分層次教學模式研究，探討了流體力學分層次教學模式改革中學生主體層次、教學大綱的層次化、課堂訓練和作業布置的層次化、實驗課教學的層次化以及考核方法和手段的改革，并分析了保障層次化教學改革的其他關鍵措施。而賈銀江等[7]針對計算機等專業提出了數據結構實驗的分層次教學。總之，分層次教學在公共基礎課教學和專業基礎課教學中具有重要的理論和實踐意義。

為什么要進行分層次教學？現代教育學與心理學的研究成果表明，教學是教師與學生以課堂為主渠道的交往過程，是教師的教與學生的學的統一活動。教學是教與學的統一，教學既是科學，又是藝術。具體地說有兩點：

第一，教師的教應該適應學生的學。教師要以教的差異性主動適應學生學的差異性；學生之間的差別可以表現為層次上的差異，教也應該分層次。

第二，學生之間的差異一方面對教學帶來困難，另一方面也是一種可供開發利用的資源。學生的主體性不僅表現為他是“學”的主體，而且在某種程度上他還可以成為“教”的主體。

分層教學的策略就是面向全體學生和學生的每個方面，承認差異，適應差異，利用差異，因材施教，促進學生的全面發展。因此，在《工程熱力學》教學中進行全方位、多層面的分層次教學，是提高教與學的效果、搭建學生各自學習的最佳階梯，使每個學生都能找到適合自己的培養方式，同時調動學生學習可能性中的易變因素，使教學要求與各級學生的可能性相互適應，它能使不同層次的學生在學習興趣、學習成績及思維能力等方面都有不同程度提高，使不同層次的學生在自己的“最近發展區”內獲得發展。

2 立體式教學

立體式教學模式[8]在很大程度上能夠激發學生的學習興趣，培養其獨立思考問題、分析問題與解決問題的能力。在《工程熱力學》課程中采用立體式教學模式，立體化夯實課程基礎、立體化搭建知識框架、立體化設計教學環節的教學實踐與教學效果校驗，使教與學皆受益匪淺。對學生的情況和所講授課程的內容設計出立體的網絡結構，交叉運用多種教學手段和輔助設備，使學生有目的、自覺地完成問題的發現和解決，并通過教學反饋及時完善等措施，可以立體化地夯實教學基礎，立體化地搭建知識框架，立體化地設計教學環節。顧鍵萍[9]對高校計算機基礎分層式立體化教學模式進行了有益探討。王春曉[10]等以本科生教學為視角進行了立體式課堂教學的研究，提出立體式課堂教學的核心之處在于突破對本科生進行單純的專業知識灌輸，轉而構造課堂教學內容的立體性，即以專業知識教育為核心，以思想政治教育為主線，以就業創業教育為精髓，以專業相關知識為輔助。《工程熱力學》這門專業基礎課也可以充分利用立體化教學方法，立體化夯實基礎，立體化搭建專業知識框架，這樣必然會促進學生學習。

3 分層次立體化教學的實施

筆者在《工程熱力學》的教學中根據學生自己學習目標的不同，將學生分為了三類：基礎型、擴展型和拔高型。基礎型主要包括相關基礎較差，平常還經常掛課，老師必須經常督促才會學習的少數學生。基礎型學生一般都有累記的掛課學分，很多可能達到兩位，甚至面臨留級的尷尬局面。因此，利用適當的教學方法，使基礎型學生達到《工程熱力學》的教學目標，同時能使其對今后的大學學習產生自信和興趣，是本文教學方法的重要目標。拔高型主要包括相關基礎很好，立志保研，出國繼續深造或將進入大型企業或研究所工作，學習成績目前保持在專業較前的學生。這部分學生，學習很用功，并在課余時間他們甚至喜歡到實驗室去做點力所能及的科研工作。如何引導學部分學生，掌握一定的書本之外又與《工程熱力學》密切相關的知識是分層次立體化教學的重要目標。擴展型學生介于基礎型和拔高型之間，也可以與其他兩種類型進行轉化，只要適當引導，他們一般都能達到較好的學習目標。

進行分層次教學的一個重要環節就是如何對三類學生進行劃分，主要有兩種方法。①向輔導員和班長及學委調查，將經常掛課而又學習懶散的劃為基礎型，將成績排名較好的劃為拔高型，其他的為擴展型。②通過上課提問進行劃分，根據提問調查結果最終確認劃分情況。作者本人在《工程熱力學》的教學中，每次課經常利用15分鐘左右時間，邊回顧知識邊提問10個小問題，這樣很快就能找到基礎型學生，這些學生也是教學關注的重點。基礎型學生是最需要幫助的，讓他們在這門課上取得較好成績，產生學習興趣，對其將來發展具有至關重要的引導作用。基礎型學生主要督促其掌握基本原理及其內在聯系，對于拔高型學生可以引導他們在科研中進一步認識深化所學基礎知識，對于擴展型學生，可以引導他們適當地擴展書本知識。

《工程熱力學》是熱工等專業的基礎課，是學習傳熱學及電廠相關專業課的基礎，《工程熱力學》與熱工相關科目可以構成一張立體化的網絡，同時《工程熱力學》自身知識脈絡也是一張立體化網絡。基礎型學生主要掌握《工程熱力學》內部知識的主要脈絡即可，這樣既能適應他們的接收能力，又能培養其一定解決問題的能力，擴展型學生需掌握《工程熱力學》絕大分知識網絡，而拔高型學生，不但要掌握基礎知識網絡，還要了解整個專業知識網絡，以加深其對《工程熱力學》基礎地位的認識。當然以上劃分是基本目標，學生可以在掌握以上知識基礎上，可以根據自己的興趣進一步擴大知識面。

圖1是一張基礎知識立體網絡圖，本文就以此為例對分層次立體化教學進行分析。

熱力系兩大重點：分類和狀態。狀態包括平衡、準靜、可逆及狀態參數等重要知識點。同時要講清楚，平衡條件，為什么引入準靜，可逆，準靜條件下，膨脹功表達式，可逆條件下熱量表達式，狀態參數的特征，這些是基礎型學生必須掌握的。進一步結合狀態參數的特征，引出疑問，δq=Tds，為什么只能適用于可逆過程？此問題將狀態參數特征與熱力學第二定律中的克勞修斯不等聯系起來。是拔高型學生必須掌握的。熱力學分類中，四個系統的特征及為什么引入這些系系統，及其內在聯系是什么？閉口系與開口系為熱一律提供了研究對象，分別對應兩類方程（穩態），這兩類方程又是等價的（難點），等價性能推導出技術功表達式。開口系方程用于描述噴管內流動現象，可以輕松地把噴管的基礎知識引出。孤立系為熱二律提供了研究對象，對應著熵增原理，熵增原理又可以用一個特殊的系統進行證明（難點），這又是熱力學第一定律的內容，僅拔高學生掌握。簡單可壓縮系統，與狀態公理聯系起來，可以解釋簡單可壓縮系統為什么有兩個獨立參數。綜合開口系、閉口系，可逆過程，可以得到熱力學一般關系式，結合理想氣體的特征，可以得到理想氣體焓和熵的微分表達式等，這又可以為p-v圖或T-s圖作圖提供理論指導等，又可用于循環中熱效率分析。通過以上一個小小立體圖，就可以關聯《工程熱力學》非混合氣體的絕大分部知識點，可以極大提高學生的學習興趣，同時可以根據不同學生的學習層次提出不同的學習要求。

在《工程熱力學》的立體化分層次教學過程中，作者還將全班57個學生劃分為五組，每組中不同層次學生互相搭配，通過組內討論形式，每組確定一個與工程熱力學相關的研究或調研性課題，經過一個月時間充分準備后五個組分別進行答辯互評。被確定的課題包括：家用汽車渦輪增壓的原理及實現方法，太陽能利用中熱力學問題，相變儲能問題，導熱微分方程的推導，噴管內流動方程的推導等。同學們選題及ppt制作都非常認真，通過互相講述和評論，同學們開闊了視野，增加了學習興趣，取得了良好效果。

經過一學期的分層次立體化教學實踐，兩個實踐班的成績（見表1）基本讓人滿意。

兩個班學生總共57人，80分以上達到51人，優良達到89.5%，并且沒有70分以下的學生。這也是作者《工程熱力學》教學成績最好的一次，這次教學實踐成績與往年明顯的不同是沒有學生掛課，并沒有成績低于70分的學生，這說明所有學生的學習積極性都已經調動起來，所有學生都在學習。這也真正達到了分層次立體化教學的教學目標。

4 結論

目前網絡游戲盛行，大學生沉迷游戲不得不輟學的現象時有發生，造成人才浪費和不良社會影響，即使正常學習的學生也有自己不同的學習目標和追求。面向全體學生，承認學生差異，根據學生學習基礎的不同和學習能力的差異，更重要的是學習目標的不同，制定不同的教學計劃，實施不同層次的教學，通過有效的手段最大程度上激發學生的學習興趣，培養其獨立思考問題、分析問題與解決問題的能力，對于各類學生都具有重要意義。

本文根據自己的教學實踐提出了針對《工程熱力學》的分層次立體式教學方法，該教學方法通過立體地編織知識網絡，闡釋零星知識點之間的內在聯系，并將課本理論聯系到實際中去來激發學生的學習興趣。同時將聽課對象人為的劃分為三類，即：基礎型、擴展型和拔高型，分別針對三類學生因材施教，并充分利用三類學生各自的愛好和興趣來活躍課堂氣氛，激發各類學生的學習興趣，提高學生學習的主觀能動性，以全面提高整體學習效果。作者采用分層次立體教學方法針對兩個班的《工程熱力學》進行了教學實踐取得了良好的教學效果，80分以上學生占89.5%，并且沒有低于70分的學生。這也是作者《工程熱力學》教學成績最好的一次，這次教學實踐成績與往年明顯的不同是沒有學生掛課，并沒有成績低于70分的學生，這說明所有學生的學習積極性都已經調動起來，所有學生都在學習。這也真正達到了分層次立體化教學的教學目標。這一門課的學習有可能讓那些沉迷游戲將迷失自己的學習找回大學學習的自信，讓他們重新找到學習的樂趣，將來成為國家棟梁之才。

參考文獻：

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[8]文斌，劉春妍，康兆敏.立體式教學模式的研究與實踐――以《實變函數》課程為例[J].綏化學院學報，2013，03：133-135，141.

篇7

筆者多年來一直從事化學工程與工藝專業課的教學工作，在教學過程中一方面發現學生不能很好地將前期學過的內容運用于后續課程中；但在另一方面，由于各門課程是相互緊密聯系的，有時又會出現課程內容的重復。如相平衡熱力學方面的知識，在化工熱力學中已有涉及，在分離工程中就不必再大篇幅地進行介紹。正是由于各門課程之間有千絲萬縷的聯系，各門課程的教學內容要進行合理安排，如果在教學安排上不注重教學內容的安排，只是簡單重復，勢必引起學生厭倦或厭學。為合理組織教學內容，理順關系，優化課程設置，避免教學內容的簡單重復，同時又不能遺漏某些章節，在制定教學大綱時，將核心課程群的課程作為一個整體來優化課程設置，改革教學內容。即在制定教學大綱時，核心課程群教學內容的安排，尤其是對于交叉性內容，不同的具體課程，其目標應各有側重，并據此安排教學內容和課時。在化工熱力學的教學過程中，適當刪減與物理化學重復的內容。在相平衡常數計算過程中，該計算過程涉及真實氣體的狀態方程，若在化工熱力學中已經作了較深入的討論，在分離工程中，采用拿來主義即可。在單級相平衡過程所涉及的泡、露點及閃蒸過程的計算，分離工程和化工熱力學這兩門課程應該互為補充。除此之外，加大課程群的整合力度，將相關的內容整合在某一門課程里，如化工分離工程中的分離順序和分離過程選擇等內容移到化工工藝學課程里結合具體工藝流程進行分析。在各門課程互通有無的基礎上，對于交叉性內容，核心課程群的后續課程就比較容易把握重心和尺度了，只需適度地引導學生加以鞏固和復習，重在運用和擴展。對于學生來說，適當地固和復習交叉性內容，對于學生有很積極的作用，一是能有效地將相關課程結合起來，二是使他們意識到已經握了相關的基礎知識，比較容易克服畏難和厭學情緒，從而能較快地接受新知識。這樣不僅避免了簡單的重復，節省了學時，同時還激發了學生的學習興趣，提高了學習效果。

2、采用計算機輔助教學

隨著計算機的日益普及，計算機正成為人類除書本外獲取知識和信息的另一主要途徑。計算機在解決工程問題中的應用得到廣泛重視，計算機已逐漸成為一種重要的輔助教學工具[3]。為了適應化工科技發展的要求，將化學、化工知識與計算機技術緊密地結合起來十分必要。尤其是在化工熱力學和分離工程中，化工熱力學以熱力學第一和第二定律為基礎，對化工分離過程和化學反應器所需的相平衡、化學反應平衡數據、參數、平衡時的狀態進行熱力學分析和計算。所涉及的計算問題較為復雜，計算工作量大，且待解變量之間的關系往往是非線性或不能用函數形式表達[4]。分離工程的主要內容是分離過程開發和設計中遇到的工程問題，主要闡述精餾、吸收、萃取等單元操作的分離流程和設計計算，分離對象通常為二元以上的物系，計算量大而復雜[5]。一方面手工計算很難完成實際的計算過程；另一方面，繁瑣而枯燥的計算容易出錯，往往會扼殺學生的學習興趣。在這兩門課程中采用計算機編程可以快速準確地解決曲線擬合、數值積分和方程求解等，可以節省計算時間，提高工藝設計計算的準確度，從而大大提高學生的計算機應用水平和工程計算能力。在化工專業實驗中增設計算機數據采集實驗、計算機過程控制實驗和計算機仿真實驗的教學內容。運用新技術，引入化工流程實驗和設計型實驗，將仿真操作與小型化工實驗裝置結合，使學生不進工廠就能了解化工生產的裝置和操作過程，這種將傳統的在實驗室內進行的實驗和計算機仿真實驗系統協調地結合，不但擴展了實驗內容、節省了實驗時間，鞏固了所學知識，而且對提高學生創造性和動手能力都是十分有利的[6]。

3、緊跟學科發展前沿，及時更新和補充教學內容

隨著創新時代的到來，人類社會的方方面面都在發生著深刻的變化，毫無疑問，化工行業也進入到了一個創新發展的時代。而要實現與適應這種創新，非常重要的一個方面就是學生在課堂上所學的知識不能與之脫節，因而在課堂教學中要關注當前學科發展中所面臨的一些熱點和難點問題。針對化工科技的最新發展，在課堂教學中不斷剔除陳舊的理論，充實新的理論和知識，增加一些能反映現代科學技術發展的前沿內容。例如，隨著超臨界流體萃取、膜分離等新型分離技術的發展，在化工分離工程中增加這方面的知識；隨著新產品、新工藝、新技術和新設備的涌現，在化工工藝學教學過程中不斷補充與課程相關的最新化工生產技術和科研成果。及時更新和補充專業課的教學內容要，不僅拉近了教學與學科前沿的距離，還促進了學生對新知識和新技術的認知，拓寬了學生知識面，培養能夠適應化工企業的發展和社會需求的化工人才。

4、與科研相結合，以專業實驗為載體，促進專業理論知識的學習

專業實驗教學內容的改革是本課程群建設的重要內容。我校化學工程與工藝專業實驗一直獨立設課，內容上偏重有機合成，與核心課程群教學內容關聯不夠緊密，不能行之有效地檢驗和運用課程群的知識。為此，在實驗內容的精選和安排上，力求注意實驗的典型性、系統性以及課程群中各門課程的結合，充分考慮工程學與工藝學實驗的平衡，在內容上力求具備典型性、先進性及綜合性。專業實驗改革的重點是完善綜合型實驗，力爭使核心課程群的內容在專業實驗中都得以反映。結合化學工程與工藝專業任課教師的科研方向、科研與教學成果，從教師的科研中選取一部分較成熟的內容對現已開設的專業實驗進行改進和完善。使學生對本學科的發展前沿有所了解，有效培養學生學習新知識的興趣，培養創造力和探索精神。例如苯甲醚的溴化反應，同時有對位和鄰位產物生成，由于這兩個化合物結構相似、沸點相近，采用普通分離手段如精餾較難實現分離，因此可采用化工分離工程中所涉及的特殊精餾的方法進行分離。除了對產物進行分析外，還可以讓學生利用化學反應工程和化工熱力學所學的知識對這個反應過程進行熱力學和動力學方面的分析，為分離過程和反應過程提供相平衡、反應平衡數據，為優化合成工藝提供理論基礎。通過設計這樣一個專業實驗，將化工熱力學、化工分離工程、化學反應工程、化工工藝學等專業課和專業實驗有機地結合起來。真正做到理論學習與專業實驗相輔相成，充分發揮專業實驗在理論學習和實踐學習中的重要作用。通過實驗幫助學生對所學的專業知識進行系統地梳理，促進對專業理論知識的理解和掌握。

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標新創異 突破熱力學第二定律

我們更尊重“實踐是檢驗真理的唯一標準”的準則。熱力學第二定律的實質就是：熱量只能自發地從高溫向低溫順向流動，而從來不反流。如果在實踐中發現了熱量“反流”的事實，熱力學第二定律的實質就被突破了，這是前所未有的突破。

上世紀70年代初，劉榮逵在工作中偶然間發現，當鋼棒的一端燒紅，放入水中冷卻的時候，拿著鋼棒的手不是感到溫度降低，而是感到更加的灼熱。經過多年的潛心研究和反復試驗，證明熱量發生了“反流”并證明，在這個“世界”上不是只有物質存在，而還有與物質對立的另一“半”；它沒有溫度，沒有引力，沒有真空，它是非物質的，劉榮逵稱其為非物質“真冷”。劉榮逵的這一重大發現突破了物質在“世界”上的唯一存在。非物質“真冷”可使熱量“反流”，是熱的對立面，是熱存在的前提，這一觀點突破了熱量“從來不反流”的熱力學第二定律。

近來在百度、360、搜狐、GOOGEL各大搜索引擎上，陸續以“中國第一位諾貝爾獎獲得者誕生？！榮耀究竟花落誰家，屠呦呦還是？”的題目在第一頁的第一項做了報道，報道劉榮逵先生在實驗中發現了熱量“反流”的事實，上述文章的作者說：“只要這一現象被證實，就是物理學界的新突破、新發展！也就應該、必須被授予諾貝爾獎！”。 除此之外，這些搜索引擎上，還以“沖刺諾貝爾獎的科學家――記發現‘真冷’第一人劉榮逵高級工程師”的題目在第一頁第一項做了報道。把中國的科學新發現長時間放到各大搜索引擎的第一頁的第一項來報道， 這不是得不得什么獎的問題，而是人們對中國必須要有重大原創性科學發現的期盼。這種期盼就是在科學發現上的中國夢，每一個中國人都有責任和義務讓這一夢想成真。

深謀遠略 制勝王道

多年來，劉榮逵經過反復的科學實驗，還有了以下的論證與發現：

一是發現熱量“反流”，突破了熱量“從來不反流”的熱力學第二定律。二是在熱量“反流”中發現非物質“真冷”，這突破了物質在“世界”上唯一存在。在滿世界都是物質的情況下，提出物質之外還有非物質，這無疑是一種重大的思維革命。

三是發現非物質“真冷”也可以流動，突破了世界只有熱能可以流動并可增減物質溫度的片面性。

四是發現“熱冷”感應“規律”，它是給熱量“反流”以動力的規律，它與“電磁感應規律”十分相似，它相當于“冷熱”里的“電磁感應規律”。這應是宇宙中非物質的第一個定律。

五是發現“真冷”對熱量逆向的驅趕的“真冷力”，應是獨立于萬有引力、電磁力、強力和弱力之外第五種新知的自然作用力。

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物理化學是在物理和化學兩大學科基礎上發展起來的。它以豐富的化學現象和體系為對象，大量采納物理學的理論成就與實驗技術，探索、歸納和研究化學的基本規律和理論，構成化學科學的理論基礎。物理化學的水平在相當大程度上反映了化學發展的深度。

物理化學不僅是化學、化工專業學生的重要基礎課，同時也是藥學、食品科學、生物工程、建筑工程、材料工程等專業學生的理論基礎課[1～4]。該文中，筆者將針對目前藥學專業物理化學教學中存在的問題，提出了幾點提高該課程教學效果的體會。

1 物理化學在藥學專業的地位

藥學是連接健康科學和化學科學的醫療保健行業，它承擔著確保藥品的安全和有效使用的職責。藥學專業培養具備藥學學科基本理論、基本知識和實驗技能，能在藥品生產、檢驗、流通、使用和研究與開發領域從事鑒定、藥物設計、一般藥物制劑及臨床合理用藥等方面工作的科學技術人才。

物理化學與藥學密切相關。新藥設計、藥物合成路線的選擇、工藝條件的確定、反應速率及機制的確定都需要化學熱力學及化學動力學基礎；藥物劑型的設計及研制，藥物的穩定性及其在體內的吸收、分布、代謝都與物理化學原理密切相關。近年來納米材料在藥學中受到廣泛重視，微粒分散系統在實現定時、定量、定位給藥中能夠發揮獨特的作用，表面化學、膠體化學是其重要基礎。事實上，從藥物的研發、生產、貯存到藥物的使用和吸收直至發揮作用，都與物理化學有關。物理化學也與藥學各專業課的學習密切相關，是前期化學課程的規律總結，也是后續藥學課程的理論和實驗基礎。

2 物理化學課程的特點及在教學過程中普遍存在的問題

我校的物理化學課程是藥學專業大二學生的專業基礎了，根據大綱要求設置理論課72學時、實驗課27學時，要求學生在一學期的時間內完成熱力學、動力學、化學平衡、相平衡等十章學習內容，學生普遍反映物理化學課程是“難學”的專業基礎課，究其原因，這與課程特點有關系。

（1）物理化學理論性強，內容抽象，概念多、公式多、計算多，學生在學習過程中往往感到內容繁雜，理解吃力。比如：熱力學狀態函數“熵S、吉布斯能G、亥姆霍茲能F”的導出及理解，學生普遍反映對于這類抽象的內容在課堂上似乎聽懂了，但課后再看還是不理解。

（2）物理化學非常重視使用數學和物理方法，通過數學的嚴密推導得出系統各物理量間定量關系，進而獲得過程變化的規律。學生往往被繁雜的公式推導過程所困擾，在講授功W的計算時，系統變化過程不同（等溫條件、等壓條件、絕熱條件），計算的公式也不同，對于高等數學基礎薄弱的學生而言，往往糾結于公式推導中的積分、微分，而忘了推導公式的目的，導致盲目使用公式而得出錯誤的結論，久而久之，打擊了學生學習的積極性。

（3）物理化學課程主要講授基礎知識，教材中涉及與藥學專業應用的實例較少，所以學生一般很難將理論知識與藥學實踐聯系在一起，缺乏了學習興趣。

3 提高物理化學課程教學效果的幾點體會

3.1 重視緒論課的講授，激發學生學習興趣

托爾斯泰說過“成功的教學所需要的不是強制，而是激發學生的興趣。”只有當學生對問題有了強烈的興趣，才可能對問題大膽的去探究。學生能否大膽思考，善于思考，決定著學生能否能對知識牢固掌握和靈活運用。緒論是每門學科教學的第一課，也是課程建設中的重要一環。上好緒論課對于物理化學課程而言顯得尤為重要。該課程是一門專業基礎必修課，通過緒論的講授，應充分調動學生的學習興趣，營造學生主動學習的學習氛圍。

一般，緒論部分包含三方面的內容：物理化學的任務和內容、物理化學的發展及其與藥學的關系、物理化學的學習方法。在講授過程中，我們可以通過設疑、舉例、講解的方法凸顯物理化學的重要性。通過課堂提問“金剛石可以變成石墨，石墨能不能變成金剛石呢？如果想讓石墨變成金剛石，需要施加怎樣的外界條件呢？”，告訴學生這個問題可以通過化學熱力學的知識進行預測，從而引出化學熱力學，告訴學生化學熱力學可以解決藥物合成工業中的能量衡算與能量的合理利用、設計新的反應路線的可能性和反應限度問題。通過提問“為什么有些藥物要求病人一天吃一次，而有些要求一天吃三次”，告訴學生類似的問題可以運用化學動力學的知識解答，告訴學生藥物生產工藝條件的優化和工藝流程的選擇、藥物制劑的穩定性和有效期預算、藥物在體內的吸收、分布、代謝等過程都設計化學動力學知識，化學動力學是解決這些問題的理論基礎。

3.2 根據專業課程的要求，調整教學內容，做到有所側重，適當取舍

第一，根據專業特點選擇教學內容。結構化學是物理化學的重要組成部分，對于綜合性大學化學專業的學生，這是必修課，但對于藥學專業，結構化學與后續課程及實際應用聯系較少，所以藥學專業重點講授化學熱力學、化學動力學、電化學、表面化學、膠體與大分子系統。同時，電化學知識已在無機化學課程學習中有所涉及，應避免重復講解。

第二，要求學生弱化對公式推導過程的掌握，重點把握公式的物理意義和使用條件。強調公式推導過程是為了更好的理解公式的物理意義及使用條件，完全掌握固然好，但如果無法掌握也不用過于糾結，重點是要把握公式的物理意義和使用條件，掌握各個公式的使用條件。

第三，降低理論難度，重點教會學生物理化學的思維方法。物理化學的抽象化、理想化的思維方法是學生感到物理化學難學的原因之一，但這種思維方法是符合認知規律的，學生通過物理化學的學習，應了解和學會這種思維方法。比如：理想狀態是比較簡單、容易考察的狀態，物理化學往往從理想狀態入手，研究其內在規律，在此規律的基礎上加以修正，使其適合非理想即實際條件的使用。比如：在講解化學反應等溫方程式時，方程式的推導以理想氣體作為考察對象，壓力以PB表示，此公式可以推廣到實際高壓氣體，處理方法為：給PB乘以校正因子γB得到表征真實氣體壓力的物理量逸度fB，用fB來代替PB。

3.3 注重課程內容的系統性和整體性講授，強調知識的連續性和相關性

物理化學的前后內容有非常緊密的聯系，講授過程中應強調知識的邏輯性和系統性，注重知識的歸納總結。教材中章節雖多，但主要內容只涉及兩部分：化學熱力學和化學動力學。除了化學動力學，其他章節均可理解為化學熱力學相關內容：熱力學第一規律和熱力學第二規律是化學熱力學的基本規律，其他章節均為這兩個基本規律的應用，比如將基本規律應用于化學反應就衍生出化學平衡的知識，應用于多組分系統就衍生出多組分系統熱力學和相平衡，應用于電化學反應就衍生出電化學知識等。

3.4 注重實驗教學，培養學生運用理論知識分析問題、解決問題的能力

課程的理論教學和實驗教學是相輔相成的，好的實驗課將有助于更好的理解理論知識，通過實驗操作學生也更能體會理論知識的作用。比如：通過“蔗糖水解”實驗，利用旋光儀測定蔗糖在酸存在下的水解速度常數，可以讓學生更好的理解一級反應（或準一級反應）。要讓把實驗課與理論課放在同等重要的地位，要求學生課前預習實驗，課后對實驗數據做認真處理，體會理論與實踐的結合，培養學生實踐能力和創新能力。

3.5 重視習題的重要性，通過學生課后練習，做到及時反饋對知識的理解程度

習題是學好物理化學的重要環節。雖然主張大學生的學習以自主安排為主，但對于物理化學課程的學習，我們提倡教師每節課都應根據所學知識挑選難度適中的習題作為課后練習布置給學生，通過習題強化對知識的鞏固。同時，對于學生普遍感覺困惑的習題，應抽出時間講解，及時幫助學生查漏補缺。

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關鍵詞：專業基礎課；演示性實驗；綜合性實驗；開發實驗室；仿真實驗

一、實驗教學在專業基礎課中的地位及重要性

實驗是科學探索的先導。大學生通過基本實驗教學能掌握基本的實驗技能，能深入理解專業基礎課中的基本理論知識。實驗教學是培養大學生專業領域創新意識和探索能力不可替代的手段。實驗教學已被列為實現創新人才培養目標的重要教學環節。熱能工程、建筑環境與設備工程等專業的專業基礎課包括工程熱力學、傳熱學和工程流體力學。它們普遍存在概念多、理論抽象、公式繁雜等問題，有必要通過實驗環節加強教學方面的理解。本文從專業基礎課的基礎實驗出發，在原有實驗教學體系的基礎上，對專業課程的實驗室建設和教學改革提出一些構想。

二、能源動力類專業的實驗教學體系基礎

《工程熱力學》、《工程流體力學》和《傳熱學》三門課程的實驗是能源動力類專業最為重要的專業基礎課程，一般包括：①換熱器溫差傳熱做功能力損失測定；②水的沸騰過程及其P-T汽化曲線測定；③噴管流動特性實驗；④壓縮機效率測定實驗；⑤制冷循環性能系數ε測定；⑥冷卻塔性能測試實驗；⑦CO2超臨界P-V-T實驗測定；⑧空氣的比熱容的測定；⑨管道內雷諾實驗；⑩能量方程（伯努利方程）實驗等。

1.基礎實驗的作用。河北工業大學能源與環境工程學院熱能工程專業為了充分發揮實驗教學的功能，在實驗課上引導和培養學生的實驗技能及動手能力，理清實驗課教學與專業基礎理論課程的關系，要求學生以嚴謹求實的態度、以科學創新意識積極動手完成實驗，讓學生理解實驗課中實驗現象與教學理論的關系、實驗現象得出的結論在理論教學中的作用以及現象與理論的過渡過程等，以期通過實驗教學環節達到理解抽象理論和概念的目標。首先是基本測量儀器儀表以及測量系統的使用，包括溫度、液位、流量、濕度、流速等基本熱工參數的測量，目的是使學生了解和掌握基本物性參數中測量的基本原理與方法。指導教師在定壓條件下幫助學生完成空氣比熱的測量實驗、金屬熱導率等基本實驗教學，讓學生通過這些實驗過程理解物質屬性的測量方法，并在理論教學上逐步進行專業基礎課的其他相關實驗。

2.演示性實驗在教學中的重要地位。在經費條件有限的情況下，演示性和驗證性實驗可以填充實驗教學中的部分不足。演示性實驗通過直觀視覺反映抽象的概念或理論，對于學生理解抽象概念，印證基本理論有較大幫助，既可以達到鞏固課堂上所學內容的目的，又可以使學生初步熟悉各種儀器設備及其操作規程。比如工程熱力學課程是熱能工程、建筑環境與設備等專業非常重要的專業基礎課之一。它對后續專業課程的學習起著至關重要的作用。這是其本身知識體系所決定的。我們知道熱力學理論是從熱能與機械能相互轉換的實踐中發展起來的，主要內容圍繞熱與功轉換。其中動力循環部分，有較多的抽象的概念，例如熱力學第二定律，開爾文說：“不可能制造出從單一熱源吸熱，使之全部轉化為功而不留下其他任何變化的熱力發動機”。該定律用實驗驗證非常困難，而用仿真實驗則比較容易做到。水的定壓加熱過程實驗，包括水的一點（三相點）、二線（飽和水線、飽和蒸汽線）、三區（過冷水區、汽水兩相共存區、過熱蒸汽區）、五態（過冷水、飽和水、濕蒸汽、飽和蒸汽和過熱蒸汽），加入動畫仿真，學生就很容易掌握水蒸汽的熱力性質。熱力過程和熱力循環中一些內容也可以加入動畫仿真，在教學上引導學生自主分析，從而提高其對知識的理解和對知識的感受能力。工程流體力學可以進行自然循環靜壓傳遞揚水演示實驗水流流動形態及繞流演示實驗、流譜演示實驗、水擊現象演示實驗、虹吸原理演示實驗、空化機理演示實驗、紊動機理演示實驗等。

3.仿真實驗室的建設和健全。仿真實驗室可以利用動畫軟件進行研究演示，在節約財力的基礎上，能部分達到學生理解實驗的目的，特別是大型復雜實驗。相關的例子如《工程熱力學》鍋爐中工質水的定壓加熱過程，由過冷水加熱到飽和水、到飽和蒸汽、再到過熱蒸汽的過程涉及復雜煩瑣的計算，若通過計算機編程技術來計算此過程，不僅可提高計算效率，還可鍛煉學生把編程技術用于工程計算的能力。《水和水蒸氣熱力性質圖表》和《空氣熱力性質圖表》等這些傳統圖表，通過編寫程序的方法使用，可有效降低出錯的可能性。現在很多設計和科研部門已采用一些工具軟件。有一些工具軟件使用的項目，可以借鑒其他高校正在進行的火電機組仿真實驗室的建設和健全。模擬實驗項目有200MW和300MW火電機組的全過程，包括鍋爐啟動前的準備：制粉系統首先投入運行，鍋爐給水系統相繼打開，引風系統相繼作用，系統點火，空氣預熱器配風，相應參數維持到正常運行狀態，汽輪機開始正常沖轉、加負荷、并網等，給水三沖量控制投入，爐膛壁溫的檢測等環節的實施。讓學生通過仿真實驗加深對鍋爐機組、汽輪機機組等主輔設備系統組成和運行原理的認識和理解；通過仿真實驗來理解熱力發電廠中鍋爐給水控制、給煤控制和蒸汽控制系統的基本功能、組成和操作方法；通過模擬實際操作，對現代大型火力發電機組的運行方式進行比較深入的認識，同時對火電機組仿真技術有了一定的了解。學生通過對不同容量火電機組的全工況仿真運行實踐，不僅可以提高動手能力，而且深入理解專業知識，也增加了專業自信。

4.綜合性實驗教學和開放實驗室。逐步建立綜合性實驗教學和開放實驗室是實驗教學的重要環節。綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或與之相關課程的實驗。為了進一步拓展學生的實驗領域和實驗技能，我們以專業基礎課的理論指導開拓綜合性實驗，在有限物力及財力的條件下，通過自行研制設計開發新的實驗內容，在現有設備和熱工系統的基礎上改造原有設備和系統，開發研制具有新功能的系統。例如，在換熱器實驗臺上，把原來的換熱管改成熱管等項目；在利用太陽能集熱器加熱水的系統中，改造其成為小型溴化鋰制冷系統中蒸汽發生器中的熱源。在條件允許的情況下，可組織學生設計和安排實驗的基礎平臺，以激發學生在此方面學習的積極性和探索精神的熱情。目前正在做不同管道（螺紋管、波紋管等）的換熱器的傳熱性能的研發，就讓學生感受到了自主學習和探索的樂趣。我們在開展創新層次實踐平臺的構建，培養學生獨立思考和創新能力方面還需要很多設想，要不斷地將其付諸實現，需要不斷的探索和努力。

依據熱能工程和建筑環境與設備專業基礎課的特點和需求，提出專業基礎課中實驗教學在優化理論課程中的重要地位，并使專業基礎實驗教學項目和教學手段，在教學中得到一體化的建設和整合，可以通過分階段、有重點、分項目地安排實驗教學課程，將傳統的把工程流體力學、工程熱力學和傳熱學的實驗教學分割開來的實驗教學整合為四個階段的實驗教學環境，在不同階段有計劃系統地培養和訓練學生，不斷提高教學效果。高等學校的根本任務是培養人才，無論高素質的工程技術人才還是具有科學探索精神的科技人才都離不開高素質的師資隊伍和科學先進的教學理念以及過硬的實驗教學方法和手段。

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