動力工程及工程熱物理課程教學的思考范文

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【摘要】為了提高動力工程及工程熱物理專業研究生的培養質量，本文結合三峽大學本學科的發展概況，從課程教學的內容與體系、教學的方法、實踐教學環節、考試方式、科學前沿問題等方面進行了分析，對課程教學提出了新的要求，努力增強課程教學在研究生培養中的作用，進一步提高本學科人才培養質量。

【關鍵詞】動力工程及工程熱物理；研究生；課程教學

1.引言

能源是國家經濟的動力與命脈，能源開發與合理有效利用是社會發展源泉[1]。動力工程及工程熱物理是研究能源轉換、傳輸和利用的理論和技術，提高能源利用率，減少一次性能源消耗和污染物排放，推動國民經濟可持續發展的應用工程技術領域，主要學科方向有熱力循環理論與仿真、熱流體力學與葉輪機械、內燃機燃燒與排放、汽車動力總成與控制、工程熱物理、制冷空調中的能源利用、多相流燃燒熱物理等。隨著社會的發展，節能減排與新型能源產業的逐漸成為學科的發展趨勢，這對能源技術人才提出更高更新的要求，人才培養上需要跟上改革的步伐，研究生教育作為培育高水平科技人才的重要環節尤其要得到重視。研究生教育包括課程學習、實踐教學和學位論文等多個環節，其中課程學習是研究生培養的基礎，決定著人才培養的質量水平。2013年教育部等部門聯合了《關于深化研究生教育改革的意見》，明確要充分發揮課程教學在研究生培養中的作用[2]。在湖北省高校當中，開展動力工程及工程熱物理相關方向研究生教育的學校并不多，且各個學校的側重點不一樣。武漢大學以傳統的火電及水電設備為對象，研究狀態監測、運行控制等。華中科技大學主要圍繞化石能源的低碳高效安全利用和污染物脫除、能源終端利用優化與節能、可再生能源、先進動力裝置等方面開展科學研究和人才培養。武漢理工大學則以船舶柴油機為對象，面向船廠、柴油機廠、船舶設計院及汽車行業。武漢科技大學以冶金能源為主、武漢工程大學則以制冷及化工機械為主。因此如何因地制宜，合理開展本專業的研究生教學是一個亟待解決的問題。

2.學科發展

三峽大學位于湖北省宜昌市，該地區及周邊區域有一大批大型的能源與動力企業（如三峽水電站、葛洲壩水電站、宜昌安能熱電、宜昌宜化太平洋熱電、宜昌船舶柴油機有限公司等），從事能源生產以及流體機械、動力機械、化工過程機械等領域裝備的設計、制造、安裝、檢測與維護工作，從而為本學科的發展提供的廣闊的科研平臺。其次，學校與其他高校在能源動力方面的科學研究展開的廣泛的合作，在清華大學主導下的“節能減排-創新產業聯盟”也將以三峽大學為基地，開展ORC低溫余熱發電技術、船舶噴水推進技術等方面的研究工作。三峽大學于2016年獲批動力工程及工程熱物理一級學科碩士學位授權點。該一級學科點的設立，將使我校形成能源基地建設、能源裝備開發、能源控制、能源運行和輸送等較為完整的教學科研體系，優化我校碩士學位點布局；其次，促進“能源與動力工程”、“核科學與核技術”等相關專業的發展，促進其它專業研究內容的交融，培養更多高水平人才，增強服務能源動力行業和區域經濟社會發展的能源裝備研發能力，而且可在科技攻關、國家重大基礎研究等方面發揮更大作用。由于本學科學位點為新增，2017年才正式開始招生，研究生專業教學才剛剛起步，如何提高教學效果需要深入的思考與實踐。通過了解省內其它高校動力工程及工程熱物理學科的研究生教學情況，并結合三峽大學自身的學科發展方向和地方經濟需求，以及本科生培養的相關經驗[3,4]，特對本學科研究生教學提出以下對策與建議。

3.課程教學的對策與建議

3.1教學內容與體系銜接

結合專業實際教學情況及人才培養目標，選擇適合研究生教學的參考教材。同時根據學科方向來制定相應的教學大綱，對教學內容進行合理選取。例如，高等流體力學以本科階段的工程流體力學為基礎，從理論上分析偏微分方程及差分法；高等熱力學在熱力學第一定律和第二定律的基礎上，以熵方法為核心，重點講述變質量系統熱力學以及化學熱力學；數值傳熱學則以非穩態傳熱及對流換熱的數值計算為中心，結合能源裝備中的傳熱問題進行講解；計算流體力學則以軟件仿真為主，研究能源裝備的流動特性；流體傳動與控制以液壓為基礎，結合控制理論，研究流體響應問題。課程內每個模塊內容的學習不必局限于教材，可根據教學需要，適當的將相關課程的相關內容進行融會貫通，整理成一個較完整的知識系統。

3.2教學方法

改革本學科的課程內容豐富，理論性較強，相關概念多且較為抽象，課堂教學形成了“教師課堂板書推導公式，學生課后使用公式做題”的傳統教學模式，學生難以理解。因此，需要對課堂理論教學進行改革，增加相應的圖片和動畫，通過課堂討論和與生活工程相結合的實力增加學生的興趣和理解能力。以計算流體力學為例，由于學生都有了一定的流體力學基礎，故本課程更應注重學生學習方法的掌握和能力的提高，主要講授流體力學仿真的思路與解決問題的步驟。可結合授課教師的研究領域或各自導師的研究領域來講解實例，并通過小組討論的形式來比較各自方法的優劣，交流各自的經驗。課后作業應布置與學生研究課題較為接近的內容，學生完成后在課堂上自行講解交流，提升教學效果。每門課程都應根據授課內容，合理采用不同的方法進行教學，如介紹流體力學在工程上的應用時，可預先布置文獻查閱任務，讓學生利用網絡收集相關文字、圖片等信息資料，自己做成課件，課堂上與同學分享，以提高學生的資料收集能力和表述能力；課程的教學可以采取翻轉課堂的方式進行小組討論，讓學生通過文獻的閱讀和自身的理解進行舉例，以加深學生的學習能力和理解能力，讓學生理解研究科學問題的一般方法，以實現學生的科學研究和實踐能力的提高。

3.3科學前沿問題分析

研究生的主要任務是針對某一科學問題或領域展開研究。在教學過程中，教師應在基本理論的基礎上，介紹相關科學前沿問題，引導學生積極思考，使學習更有目的性和方向性。例如講述泵內部流動機理及產品開發時，可應用理論分析、數值計算與實驗研究相結合的方法對泵內部流動進行三維流場數值計算和性能預測，同時應用國際先進的測試系統對泵內部流動參數進行測量及研究。講述高等流體力學及流體傳動與控制時，可結合當前新興技術噴水推進問題來進行講解，講述噴水推進的基本原理及應用領域，及其在軍工、節能等領域的應用前景。而在高熱工程熱力學和數值傳熱學中，可結合學校與清華大學主導下的“節能減排-創新產業聯盟”中ORC低溫余熱發電技術來進行講解，緊密結合國家相關政策及科研熱點，激發學生的科研熱情，開拓其視野。

3.4實踐教學環節改革

實踐環節包括實驗、課程設計和軟件學習等。很多時候由于實驗條件的限制，實驗教學多為演示性的，由實驗教師先上實驗課，然后演示講解，學生分組模仿實驗教師進行操作，寫出實驗報告，很容易流于形式。因此，通過實踐教學環節改革，首先需要明確實踐的目的，在告知學生基本理論、規范、操作和注意事項基礎上，結合學生的科研方向來設置問題啟發學生思考，讓學生掌握實驗設備、實驗目的、實驗原理以及正常的操作步驟，剩余的工作交給學生自己動手，互相學習，在此期間，教師不定時對實驗中存在的問題進行指導，讓每個學生都有動手實踐的機會，同時鼓勵學生獨立思考，利用現有的實驗設備進行一些探索性的實驗研究。另外可以讓研究生進本科生的實驗室，了解現有實驗裝置，并協助實驗老師來指導本科實驗教學。

3.5考核方式改革理論課程教學

考核方式依然以試卷為主，但是題型從原有的全部客觀題逐步轉為主觀題的考測，盡可能要求學生對所學知識有宏觀的把握，并具有較強的實際應用能力，也就是要求學生有較強的對知識的再應用能力。例如，對某個流體現象的解釋，采用了什么原理，現象告訴我們什么道理等。實踐課程可根據實踐環節的形式以及達成的目標進行考核，其成績的評定不是單純的根據出勤時間和報告質量，通過一般筆試問題和面試問題的設置，如：該項目如何分工，是否有更好的工程方案等，從而讓學生真正投入到實踐環節中。

4.結論

三峽大學作為一所地方高校，研究生的培養在追求科技前沿的同時，也應兼顧區域經濟發展的技術需求。動力工程及工程熱物理作為新增碩士授權點，其課程的教學更不能照搬其他高校的培養模式，應該結合自身發展特色和地方經濟需求，對研究生課程教學進行調整，對教學內容、教學方法、實踐教學環節、課程考核環節進行深入思考，努力增強課程教學在研究生培養中的作用，進一步提高本學科碩士生的培養質量。

參考文獻：

[1]國家自然科學基金委員會工程與材料科學部.工程熱物理與能源利用學科發展戰略研究報告(2011~2020).北京：科學出版社，2011

[2]李聰,李傳常,李微,何建軍.能源新形勢下動力工程及工程熱物理研究生課程教學新思考.課程教育研究，2016(04):158-159

[3]余萬,陳從平,徐翔,趙美云.能源與動力工程專業核心課程體系建設的研究.科教文匯，2014(34):64-65

[4]陳從平,徐翔,余萬,方子帆,陳法法.能源動力類專業應用型人才培養模式改革探索.科技視界，2014(34):37,111

作者：余萬；徐翔；蘇華山；趙美云；湯雙清 單位：三峽大學機械與動力學院