緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇工程熱力學論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

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中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0133-02

創新能力由多種能力構成，主要包括學習能力、分析能力、綜合能力、想象能力、創造能力、解決問題的能力與實踐能力等多種能力。創新能力的培養是一項系統工程，貫穿人才培養的全過程，滲透教學過程的各個方面。在當前的教學活動中，一般將課程設計、實驗和畢業設計（論文）等環節，作為創新能力培養的主要途徑。但對于工程熱力學之類的基礎課，如何在專業課程的教學中實現對學生創新能力的培養成為專業課教師深入思考的問題。筆者結合自己多年來的教學實踐，對工程熱力學教學活動中學生創新能力的培養進行了如下一些探討。

一、采用激勵啟發方式組織課堂教學

工程熱力學課程的特點是理論性強、概念抽象，教學難度大。在缺少專業工程背景的情況下，學生在學習過程中普遍感覺較為困難，甚至茫然不知所云。如何使學生能夠較好地掌握教學內容及熱力學基本內容，是工程熱力學課程教學的根本所在。在多年的教學過程中，我們發現在課堂教學中，除了需要借助優美的PPT多媒體課件來展示熱力學過程，更需要激發學生學習熱力學的興趣，在引入一些工程實例的基礎上，激勵學生去思考，及時地與學生就教學內容進行討論，促進學生對知識點的掌握和領悟。

與常規教學方法相比，課堂教學不再是文字、公式的羅列，PPT動畫的簡單演示，而是把教學的核心放在啟迪學生對熱力學概念、原理的思考及把握上，使學生在學習課程內容的同時，熟悉熱力學的系統內容、章節間的邏輯關系、基本原理等，形成對熱力學的一種系統的總體的認識和把握，而不是零散地去背誦記憶一些片段。通過這種激勵啟發式的教學，使學生做到理論和實際工程案例的結合，從而使熱力學知識很好地固化在學生的大腦中，并且達到靈活應用的目的。

激勵啟發式教學，需要教師在課堂教學前充分準備，精心設計課堂教學內容的每個環節，圍繞章節內容中的重點知識內容，設計問題及啟發實例，并完成課堂互動討論的教學組織，在此過程中需要教師飽含激情和較好的耐心，使學生在嚴肅活潑的氛圍中掌握熱力學的相關知識。

二、改進課堂教學PPT，增加工程實例

工程熱力學作為一門專業基礎課，與工程實際密切相關。在教學過程中，需要有很多的工程問題作為背景。以教科書為單一內容的PPT演示，并不能滿足課堂學生學習的需要。為了提高學生學習熱力學的興趣及深入掌握熱力學知識，迫切需要在傳統課件中加入工程實例，利用多媒體技術全面展示熱力學的工程應用，使學生在工程案例的演示中發現并體會工程熱力學的重要性及美感。通過工程案例的學習，使課堂教學內容圖文并茂，聲像結合，使學生在多方位、立體化地形成認知并達到對熱力學知識的理解、分析、記憶、掌握和應用。對于熱力學工程案例，我們選取了真空做功、制冷循環，內燃機等工程機械作為實例，進行詳細分析和講授。

工程案例的引入，將實際生活中與熱力學相關的問題引入到教學中，用所學知識來解釋工程問題，在講解中讓學生明白熱力學知識可以解決本專業涉及的實際專業問題，從而實現“從理論中來，到實踐中去”，實現對創新型人才的培養。

三、將工程熱力學的學習融入大學生創新項目中

在創新型人才培養中，需要提升學生運用基礎理論進行學術研究的能力和具有工程應用背景的有關開發、設計的能力。大學生創新項目的實施，有利于促進高校培養具有創新意識和能力的新型人才，促進高校探索并建立以科研活動為中心的教學模式，倡導以學生為主體的本科人才培養和研究性學習教學改革，充分調動學生主動學習的積極性、創新思維和創新意識，同時在項目實施中使學生逐漸掌握思考問題、解決問題的能力。

結合大學生創新項目，結合建筑環境與能源應用工程的專業特點，在指導學生大創項目時，將熱力學第一定律、熱力學第二定律和卡諾定律應用其中，使學生明白能源利用的守恒性，以及如何提高熱力循環的效率，減少不可逆損失，這些都成為學生應用所學知識來解決實際問題的一種鍛煉。學生在科研項目中，深化了對熱力學知識的認識，同時提高了自己思考問題、解決問題的能力。同時，鼓勵學生積極參加各類挑戰杯、建筑節能比賽、機械創新設計大賽等，通過這些競賽活動進一步提升自己的新能力。

四、改進課后作業完成形式，增加分析報告

工程熱力學課程是一門實踐性很強的課程，其中很多理論已用于工業過程。因此，在課后作業中，需要對傳統布置練習題來檢驗教學成果的方式進行改進，增加一些實際工業循環的實例，讓學生通過分析其所應用的原理，提交分析報告，并指出該工業過程效率提高的方式和途徑，以這樣的方式來激發學生學習的興趣，提高學生理論聯系實際的能力。同時，精選一些課后習題，通過詳解的方式，激發學生的創新意識和解決問題的能力，進一步促進創新型人才的培養。

創新是實現社會持續不斷向前發展的原動力，也是培養和造就一大批素質過硬、勇于創新的新世紀人才，保證國家高速發展的有力保障。創新能力的培養來自于理論和課堂，更在于理論和課堂之外的親身體會和具體的實踐操作。本文從工程熱力學教學與工程實例結合，與科研活動結合，改進課堂教學組織模式和課后作業完成形式等方面，探討了以培養創新型人才為目標下的工程熱力學教學改革與實踐，希望能夠進一步提高工程熱力學的教學質量和效果。

參考文獻：

[1]岳丹婷，呂欣榮，李青.深化熱工教學改革加強學生創新能力培養[J].2002，（4）：86-88.

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Destruction of Resources

2011，500pp

Hardback

ISBN9780521884556

B. R. Bakshi等編

本書從獨特的多學科的視角努力把嚴格的熱力學基礎知識在各個學科領域的應用展示出來，所有這些領域的探索都涉及了可持續發展問題。這些領域包括機械、化學工程、物理學、地理學、經濟學、生態學和工業生態學。

編者相信：需要一本像本書那樣能綜合反映熱力學基本原則在各個領域應用的專著，使人們能充分地了解熱力學基本原則可以在定性判斷“人類活動如何影響自然資源和環境”方面發揮重要的作用。所以本書的目的就是匯集各個領域的專家撰寫的各自領域內熱力學規則應用的最新成果，并將本書的最終目的演化為：不是在領域以外尋求解決本領域內的嚴格的科學和工程問題的方法，但是要吸取其他領域解決類似科學問題的經驗和智慧，定義好所要解決的問題的核心、堅定“環境保護”的原則，在本領域解決方法的基礎上適當融合其它學科的有效辦法，為將來有可能被稱之為“可持續性科學”的解決方法打下基礎。

全書分為4部分，含19篇論文，第1部分基礎，含第1-3章：1. 熱力學：廣義的有用能量和可用的最大功或放射本能（exergy）；2. 能量和放射本能（exergy）：研究資源利用需要的兩個概念？3. 熱力學給出的資源使用帳單。第2部分產品和過程，含第4-8章：4. 材料的分離和回收；5.轉換技術發展的一種基于熵的度量；6. 在生產過程中所用資源的熱力學分析；7. 超純度和能源利用：半導體制造的個案研究；8. 能源和利用：現狀、未來可能的發展路徑和熱力學的觀點。第3部分生命周期的評估和度量，含第9-13章：9. 用熱力學和統計學提高生命周期庫存數據的質量；10. 可持續發展技術：來自熱力學的度量；11. 生命周期評估中的熵的生產和資源消耗；12. 在工業和生態系統中的能量和物流；13.物流分析和投入產出分析的合成。第4部分經濟系統、社會系統、產業系統與生態系統，含第14-19章：14.能源和生態系統投入產出分析的早期發展；15. 放射本能（exergy）經濟學和放射本能（exergy）環境分析；16. 熵、經濟學和政策；17. 人口的一體化和隔離：熱力學家的一個觀點；18. 在生態系統中的放射本能（exeergy）分析：背景和挑戰；19. 熱力學用于可持續發展科學發展的思考。附錄：標準化學放射本能。

本書是由來自世界各個國家的24位專家撰寫。可供相關領域的大學生、研究生、教師、工程師和研究人員閱讀和參考。

吳永禮，

研究員

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如何激勵研究生的創新意識，鍛煉和培養研究生的創新和研究能力，是研究生教育改革的重要課題之一。當前，傳統的接受式教學模式面臨巨大的挑戰，這種教學方式的特點是：教師在講臺上講授，學生在臺下做筆記，學生被動地接受知識，這種傳統的單向灌輸式教學方式，無法調動學生學習的積極性和主動性，學生往往在沒有壓力的狀態中學習，教學效果不佳。本科生相比，研究生身心已較為成熟，思維活躍、求知欲望和實踐意向都較為強烈，若還是采用傳統的灌輸式教學，注重結論和公式的推導，而這些結論和公式到底有何作用，學生常常并不清楚，學習積極性不高，教學效果事倍功半。學生缺乏研究創新，不能很好地解決實際問題，是傳統教學模式最大弊端，有的研究生在進入論文階段后不清楚科研論文如何寫作，對科學問題的敏感性不強，將文獻的閱讀變成簡單的課程學習，科研能力、創新能力都不強，專業課程內容呈老化，教學特點日益淡化，甚至浪費了課程學習階段，因此，有必要對研究生的課程，尤其是專業課程的教學方法和教學理念進行改革，引進國內外先進的教學方法和教學理論，提高研究生的科研能力和創新能力。

研究性教學模式是在綜合美國布魯納的“發現學習模式”和瑞士皮亞杰的“認知發展學說”基礎上構建的教學模式，主要強調它在與工程實踐結合較緊密的專業課程中的應用，是一種培養創造性人才的新途徑。因為學生學習的過程與科學家的研究過程在本質上是一致的，因此學生應像“科學家”一樣，以主人公的身份去發現問題、分析問題、解決問題，并在探究過程中獲取知識、發展技能、培養能力，特別是培養創新能力，發展自己的個性。研究性教學將科學研究的思想和過程融入課堂教學中，鼓勵和帶領學生從課本固有知識框架中走出來，勇敢且智慧地去發現未知，幫助學生形成自己對某一事物的分析路徑和獨特觀點。

《高等工程熱力學》是動力機械、制冷與低溫工程、工程熱物理、化工等與能源相關專業研究生的重點基礎課程，其理論對高效利用能源、節約能源以及開發新能源有重要的指導意義。其主要教學內容包括熱力學理論基礎、流體工質的熱力性質計算、多組分系統熱力學和相平衡、管內氣體流動熱力學。其教學目的是讓學生更深刻地理解熱力學三大定律，以及用熱力學知識去解決問題的方法。從以往的教學情況看，學生普遍反映理論較難理解，課程實用性不強，學習興趣不高。針對這種情況，筆者結合研究型教學的特點進行以下方面的嘗試。

一、改變教學手段，傳統教學模式和課堂討論式教學相結合

《高等工程熱力學》是本學院研究生的專業基礎課程，一些必要的理論和方法需要通過傳統教學模式教授給學生。在講授過程中，針對以往學生提出的實用性不強的問題，在講解某一理論的時候，更側重該理論及方法的應用背景，讓學生在結合使用背景去理解理論知識，達到事半功倍的效果。課堂討論則是研究型教學的一種方法，研究導向的教學模式側重于營造情境，提出問題，引導學生獨立思考，形成自己的觀點，而不在于給學生提供權威性的標準答案。在進行傳統教學的一個階段結束之后，進行一堂課堂討論，一方面，有利于加深學生對所學知識的理解；另一方面，也可以提高學生對問題獨立思考的能力。但組織課堂討論，要注重討論內容的選擇，過難或過于抽象的問題會使學生喪失興趣和信心，導致冷場。在課堂討論過程中，教師要始終把握討論的重點和方向，不致偏題，對于學生提出的觀點，教師要給予適當的點評和鼓勵，指出其不足，并引導討論逐步深入進行。同時為了避免同學在課堂上提出的問題比較空洞、缺乏一定的論據，在課堂討論的前二周時間會給學生布置下去題目，讓學生在課下進行查閱資料并歸納總結，最終在課堂上提出自己有理有據的論點。

同時筆者鼓勵學生自由思考、標新立異，引導學生在已有的學習和生活經驗基礎之上形成假說。比如，在進行“準平衡過程和可逆過程”這兩個基本概念的課堂討論中，有很多同學提出了對這兩個概念自己的理解，對原有的概念提出了質疑。同時通過課堂討論，大家也更深刻地理解了在經典熱力學中為什么要引入這兩個概念。

二、完善課程內容，追蹤研究領域的最新進展

學生要完成研究型的學習，單靠一本教材是不可能完成的。所以筆者在教學的過程中，針對某一部分教學內容，筆者經常是結合著國內外最新的研究文獻或者碩博論文進行講解，同時附上參考文獻。在整個課程的講解過程中，筆者共引用了10余本書，并對其進行簡短評價，學生可以根據自己的興趣和研究方向，有重點地對這些參考書和文獻進行深入的研究。研究生階段學生對研究領域內的所有未知充滿好奇，通過對本領域最新進展的學習，可培養學生創造性思維的意識。科研工作如果缺少創新性，則研究的價值就不能體現出來。因此筆者在授課過程中，一方面介紹當前研究的熱點問題，比如說開發環保型工質的問題、先進聯合循環的問題、不可逆熱力學中有限時間熱力學的問題等。同時還給學生介紹本專業的一些高水平期刊，比如說《Progress in Energy and Combustion Science》、《Microscale Thermophysical Engineering》等。讓學生追蹤本學科領域的最新研究進展，開拓自己的思路和視野。

三、改變評價體系，考核形式多樣化

過去的考試體系往往是一卷訂終身的形式，教學圍繞考試轉。最終考核的不是學生的綜合能力，而是學生的記憶能力。因此筆者和課程組其他人員討論，擬定采取“小組作業”和“個人作業”相結合的考核方式。小組作業一般由6～8人分工完成。在學期初期就將學生分組，每個小組的題目不同，要結合所學的內容和研究專題去確定題目。小組成員要定期進行討論。在小組研究過后，需要撰寫科技類的小論文，字數一般為3000字左右。之后，由小組成員分工把主要內容采用適當的形式（多采用PowerPoint）講解出來，其他小組的成員和教師會就作業內容提出問題。小組作業一般占個人總成績的40%，個人作業占個人成績的60%，其由期末考試、平時討論發言情況成績組成。期末考試改變過去閉卷考試的形式，而采取開卷考試的形式，試題題目側重于運用知識去解決實際問題的方法，而不再是公式的死記硬背。

通過這種考試形式的改變，在很大程度上調動了學生主動學習的積極性，對高等工程熱力學產生了濃厚的興趣。“小組作業”的形式改變了過去學生只是一個人悶頭拿著教材看和學的狀態，注重和組內其他人的交流，加強合作意識。同時小組的經常討論，也使得每個學生都得到了表達自己的機會，使學生的表達能力得到了加強。而科技論文的撰寫，是研究生今后從事科研的必備能力，因此課堂上科技論文的撰寫是其練兵的過程。這大大地激發了學生的學習興趣，同時也鼓勵學生的創新思維。

研究型大學培養的研究生更應該具有創新意識，因此在研究生專業基礎課上進行研究型教學的探索是非常有必要的，根據筆者進行的教學模式、教學內容和評價體系三方面的改革探索，已經確定初步的成效。但這僅僅是課程改革的開始，在教學模式和教學內容上我們還有許多工作要做，旨在使我們培養出來的研究生都符合知識經濟時代對創新人才的要求。

參考文獻：

[1]翟亞軍，哈明虎．我國研究生課程教學中存在的問題及對策研究[J].中國高教研究，2004，(6)：39-41.

[2]張喜德.研究生專業課程教學改革的探討與實踐[J].廣西大學學報(哲學社會科學版)，2006，(28)：65-66.

[3]孫旭峰。有限元法課程中的研究型教學實踐[J].高教論壇.2009，(3)：86-88.

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隨著時代的變遷、社會的進步和高等教育的發展，我國高等教育教學改革過程中不斷出現新的問題，期中課程的教學改革是核心，而改革重中之重是如何調動學生的學習積極性和促進學生綜合實踐能力的提高，本文結合多年的化工熱力學教學改革情況，談幾點體會以共勉。

1 引用研究性教學模式，創造主動學習氛圍

化工熱力學課程專業性比較強，內容比較枯燥，基本原理概念抽象、公式推導多、工程計算更是繁瑣，學生上課往往表現學習興趣不高。針對這一實際情況，教師首先需要對熱力學的基本知識進行梳理，按照教學計劃和要求對教學內容模塊進行劃分，并對教學內容外延知識體系進行補充，為課堂教學創造必要條件。化工熱力學的課堂教學要求教師用科學恰當的方法把自己所掌握的精確的專業知識教授給學生，為達到人才培養的目標，提高化工熱力學教學的時效性，部分引入以教師為主導、學生為主體的研究性教學模式，能夠充分調動學生學習的積極性。

研究性教學是指老師以課程內容和學生的知識積累為基礎，引導學生創造性地運用知識和能力，自主地發現問題、研究問題和解決問題，在研討中積累知識培養能力和鍛煉思維的新型教學模式。這種教學模式帶動學生積極地投入到課程學習中去發現問題、研究問題和解決問題，并在研究過程中獲取知識、提高技能、培養能力[1]。為此，在熱力學教學中，我們嘗試了“設定內容情境-啟發思考-交流探究-總結提升”教學環節，將復雜的熱力學知識體系，和學生先前學過的基本物理、化學、數學等知識緊密聯系起來，應用于實際，營造自主或團體進行討論和探究，和傳統的教學模式相比，大大提高了學生的學習積極性，并達到了能力培養的目的。

在實際教學過程中，曾嘗試選擇幾節內容，采取學生進行講課。教師布置任務范圍，提出要求，學生以團隊為單位首先學會讀懂教材內容，查找所需資料，再設計教學課件，最終在講臺上進行展示講解。從學生到老師角色的轉變，從自己學明白到講解清楚，激發出了學生對熱力學學習的興趣，加強了對知識的理解深度，與此同時活躍了課堂的氣氛，教師也可以從中觀察到學生的學習心理，尋找到教和學的突破口，對于課堂教學的創新和學生能力的培養具有重要意義。

2 利用多媒體和網絡教學手段，提高自主學習能力

針對化工熱力學知識體系和內容的具體特點，在教學方式上，發揮多媒體優勢進行教學，可以大大提高學習的時效性和增強學生學習的積極性。

多媒體技術應用文本、圖象、動畫、聲音等運載信息的媒體結合體，以圖文并茂的形式為化工熱力學教學充實供了多樣化、多維化的教學信息空間，使化工熱力學的教學內容、教學模式得到了很大的充實和改進[2]。結合化工熱力學自身的特點設計生動、立體、直觀性強的教學軟件，與公式推導的板書相結合，加快和加大課堂教學的信息量，吸引學生的注意力，提高了教學效果。

在多媒體內容的展現方式上，除了課堂教學外，充分利用互聯網，拓展網絡教學。學生反映平時在化工熱力學學習中，經常會遇到疑難問題，課堂時間又極其有限，往往會造成問題堆積。針對這一情況我們建立了化工熱力學網絡教學輔導平臺，可以師生交流、學生間交流，利用網絡的開放性、交互性、共享性的特點，傳遞與化工熱力學相關的前沿信息和資料，將教學內容在網上公開，實現資源共享，并及時為學生答疑解惑，隨時提出新問題，在網上進行自由討論，師生間共同研究，從而既迅速有效的解決了問題，又提高了學生的學習效率。

3 結合實驗實踐教學，培養工程實踐能力

化工熱力學的實驗教學是對化工熱力學基礎知識的綜合運用與實踐，意在培養學生建立獨立思考、觀察分析、解決問題、驗證結果的思維體系，培養學生靈活運用理論知識解決實際問題的能力；讓學生明確化工熱力學在工業生產中、科學研究和工程設計中的重要性，有一個比較完整的感性認識和理性認識，也是進行產品生產和科研開發的必要準備。在實驗教學的過程中，指導教師根據教學內容，詳細制訂系統完整的實驗過程，建立了“做什么實驗-為什么做實驗-怎么做實驗-如何提高實驗數據可靠性”思維引導方式，注重挖掘學生的內在潛能和啟發學生的智慧，在鞏固和深化專業理論知識的基礎上，要強化實驗中出現的各種現象，再把實驗過程中遇到的具體問題放入化工熱力學的課堂教學當中，在相互融入講解的過程中潛移默化的傳授給學生，使其印象深刻，充分理解。

化工熱力學所研究和解決的都是化工生產中的實際問題，因此實踐教學環節非常重要，在熱力學的應用章節的教學中，指導教師可以帶領學生直接參與到企業的生產之中，結合課堂教學實例，按照“裝置設想-實驗室開發-工程設計-生產操作運行-工藝改進”主線，在現場指導學生運用所學的化工熱力學基本理論聯系實際，完成一定的實習任務，同時使學生在真實的生產環境中獲取初步的職業訓練和積累簡單的生產操作經驗，逐步提升工程意識和理論聯系實際的能力；在企業實習實踐活動中，學生開始涉入企業的先進理念和特色文化的信息，增強了參加工程實踐活動的興趣，為將來走向工作崗位、立足企業打下良好的基礎[3]。

4 完善考核方式，促進培養目標達成

為了更好地評價學習的效果，必須進一步完善公平、公正、公開的考核體系，制定適應上述教學的評分標準，準確的反映學生的學習情況和能力發展水平，使學生在為成績而努力學習的過程中，能夠完成知識體系的建立和能力的提高。為此，教師應從培養學生學習思維和提高全面創新能力出發，逐步減輕期末理論考試的分量，傾向于平時的學習態度，如課堂表現情況，作業、實驗、實結情況都占一定的考核比例，堅持課內與課外相結合、考試與考評相結合的原則。評分的等級和標準要進一步細化，從激發學生的學習熱情出發，科學、有效、靈活的進行化工熱力學的考核評分工作。如在考核的過程中，我們不考核學生對化工熱力學公式的死記硬背，而是考核學生是否掌握了公式理論的應用場合條件，理解了各種符號的含義，能否明白推導步驟和過程，考核學生的推理、演繹能力等。

總之，從以上幾方面入手，對化工熱力學的教學工作有了更進一步的認識，以培養高素質化工人才為目的，通過不同教學方法的體驗，激發了學生的學習興趣，靈活運用化工熱力學的理論知識解決實際問題的綜合實踐能力。

【參考文獻】

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《工程熱力學》是一門將經典熱力學理論與工程實際應用相結合的應用基礎學科[1]，在我校該課程是面向“過程裝備與控制工程”（以下簡稱“過控”）、“油氣儲存工程”（以下簡稱“儲運”）等專業學生開設的一門重要的基礎理論課，為《過程流體機械》、《壓縮機與泵》等后續專業核心課程奠定熱力學基礎，在專業人才培養方案中占有舉足輕重的地位。可近年來，學生對該課程的學習熱情、學習掌握情況均每況愈下，教學現狀堪憂，影響到后續相關課程的開展，嚴重制約學生專業知識體系的形成。因此，筆者對不同專業的人才培養計劃方案、不同專業學生學習情況等進行相關調查與分析，并科學合理地開展一系列教學探索與實踐。

一、嚴把課程考核質量關

對本校過控專業和儲運專業中《工程熱力學》的課程性質、購買教材情況、學生學習情況等多方面進行對比（如表1所示），從表中可知，不同專業學生的到課率和認真聽課率懸殊均很大，究其原因有以下三點。其一，學生未認識到選修課與必修課同等重要性，誤認為選修課教材不由學校統一購買且選修課程不由學校統一安排考試說明學校不重視選修課程。其二，由于學校多媒體教室有限，因此需要使用多媒體教室的選修課程原則上只能安排在周末或晚上，與學生的休閑娛樂時間沖突。其三，在選修課堂上做與學習無關事情的學生不在少數，學習功利心強。

表1 不同專業課程情況

選修課程成績評定重視課堂點名、課堂討論、課堂回答問題、課堂小測試、課后作業、小論文等過程考核環節，授課教師嚴把選修課程考核質量關，不給人情分。另外，可以借鑒西安交通大學、北京石油大學、西安石油大學等高校的做法，在學時允許的前提下，將《工程熱力學》改為必修課。

二、重視緒論課程建設

緒，絲端也，即是絲的頭，比喻事情的開始。《現代漢語詞典》中闡述為“學術論著的開頭部分，一般說明全書的大旨和內容等”[2]。筆者認為，“千頭萬緒，在此概論”，故稱“緒論”。可見，緒論課是對整體課程的總體概述和高度概括，起著提綱挈領、綱舉目張的作用。然而，通過查閱歷年的教學檢查資料和教學反饋意見，筆者發現在往屆教學環節中，課程緒論部分的教學安排和教學設計并未充分在“課程教學大綱”、“教學計劃進度表”、教案及授課過程中體現出來，存在對緒論課輕描淡寫甚至根本不講授緒論課的現象。直接進入正題，讓學生在第一課就面對抽象枯燥的知識，這讓很多學生無所適從。緒論課被忽視，究其原因，有以下三點：第一，起教學主導作用的教師乃至高校教學管理部門在主觀意識層面上沒有認識到緒論課的重要性。第二，緒論課既是課程的重點，又是課程的難點，并不容易把握。據報道，在美國通常只有資深教授才有資格講授緒論課。就緒論課對總體課程的統領作用及課程的廣度和深度而言，一堂精彩的緒論課，是對授課教師教學藝術、科研水平及知識面等綜合素質的全面考驗，因此緒論課最能體現一個教師的教學水平，有的教師深知其利害關系，不敢貿然應戰。第三，專業人才培養方案中課時被大量壓縮，教師無暇顧及緒論部分，此乃客觀原因。

在過控專業的選修課程開設中，允許學生以試聽第一節課的方式決定是否選擇此門課程，且要求教師合理設計板書。這一舉措對教師而言，要求更高，壓力與挑戰更大，促使教師摒棄照本宣科和敷衍應付，努力擴大知識面，結合理論與實踐，融入科研進課堂，學習教學藝術與授課技巧，等等。

作為課堂教學的第一課，緒論課既是課程的重點，更是課程的難點。《工程熱力學》緒論部分主要講授課程的研究對象、研究內容和研究方法等。研究對象是工程中能量轉換的基本規律及能量轉換與工質性質之間的關系，研究內容包括基本概念、基本定律、工質性質、熱力過程及工程應用，研究方法涉及宏觀和微觀兩方面。通過緒論課的學習，要求學生了解熱力學發展概況及工程熱力學發展現狀與趨勢，明確課程的學習目的、任務和主要內容，并掌握正確的學習方法。在緒論課中，教師要讓學生明白以下五點：為什么要學習這門課？這門課有什么作用？要學些什么內容？各內容之間存在哪些千絲萬縷的聯系？怎樣才能學好這門課？

要生動詳盡地闡明上述五方面內容，絕不能局限于書本，必須在有大量信息支撐的前提下，串講整本教材，舉工程事例，列工程現象，提出與生產生活緊密相關的問題，吊足學生胃口，在后續課程中陸續分析并解決問題，要讓學生在教師啟發下積極主動思考、收獲自己解決問題的喜悅與滿足。在緒論課中，有必要闡明此課程與后續課程的聯系，詳細介紹哪些知識點會在后續課程中涉及，讓學生重視并意識到課程學以致用的必要性。

三、全程注重學習力培養

對本科生而言，大學課堂并不是知識的簡單灌輸，而是思考能力、自學能力、分析解決問題能力的鍛煉與培養。并非所有畢業生均會從事本專業工作，在工作中也并非所學知識會直接涉及，只要學生能運用大學期間積累的學習力，通過正確途徑最終順利解決問題，便是本科教學的成功之處。

學習力的培養并非一蹴而就，需要在不同教學環節中全方位、多角度地練習。《工程熱力學》秉承這一授課理念，不將死記硬背的知識列為考核內容，亦不把簡單的套公式計算作為重要考核環節，重點落足于分析與思考，課堂全程采用啟發式提問教學方式，教師負責提問和引導，學生參與討論并回答問題，課堂氛圍輕松活躍。為避免抄襲作業現象的發生，應給每人布置不同題目，力求課外鞏固環節的有效性。

參考文獻：

[1]沈維道，等.工程熱力學（第四版）[M].高等教育出版社，2007.

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在高校工科專業，專業基礎課程肩負著連接基礎課和專業課的橋梁作用，由于課程涉及的理論深奧，公式和計算量大，教師在課堂上往往需要不停地講述，學生只能被動聽課，主動性難以發揮。國家教育部在 “關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見”中強調“要積極推動研究性教學，提高大學生的創新能力”，向高校明確提出了開展研究性教學的要求。如何在《工程熱力學》專業基礎課教學中實施研究性教學，將教學任務由原來的滿堂灌轉為傳授知識、創新思維和科研能力培養并進，五年來課題組教師針對實施研究性教學的理論基礎、實施條件和對策進行研究分析，調研了國外大學專業基礎課程研究性教學的經驗及特點，對《工程熱力學》課程從研究性課堂教學、課外教學、教學與科研結合3個角度，以及教材建設和考核方式等多方面，進行了教學實踐，取得了豐碩的教學成果。

一、研究性教學模式的構建

所謂研究性教學，就是將課內講授與課外實踐、教師引導與學生自學、教材與閱讀有機結合并達到完整、和諧、統一的教學。研究性教學是高水平工科大學應該具有的一種教學模式，是以研究為本的學習模式，讓學生在教師指導下主動學習，通過實行教學與研究的有機結合、人才培養與課程建設的有機結合，使學生有機會接觸科技前沿，擴大探索未知領域的視野，在學習過程中獲取探索世界的寬松環境，激發創新的欲望。而對于教師來說，在教學科研相結合的教學氛圍中，教師需要更新觀念和增強研究意識，提升自身的素質和能力，加強教師和學生間相互交流和互動，這樣才能很好地滿足研究性教學模式的需求。

二、研究性教學模式的實踐

（一）研究性課堂教學模式

課堂上強調教學的互動和學生的參與，讓學生思維始終處于思考和興奮狀態。課堂教學中，針對某些重要概念，及時給出靈活多樣的思考題，比如，在講授“熵”概念時提出問題：熱力學第二定律和達爾文進化論是否相違背？為什么熵不能減少？

在實施研究性課堂教學模式過程中，對課程信息量大、數學公式多的基礎理論部分，通過多媒體電子教案的制作，減少學生學習的枯燥性，我們還充分發揮網絡教學的優勢，進行相關輔助教學信息的傳輸，如通過錄像片直觀顯示與本領域相關的實際工程，動態顯示各種熱力現象的內在規律及影響因素等。通過網絡化的計算機輔助教學，完成答疑式、示教式等交互性和個別化的教學過程。

（二）研究性教學內容的創新

推行研究性教學模式，我們對教學內容的改革采用了由一般到特殊的體系，較傳統的從特殊到一般的教學體系有明顯的先進性。例如熱力學第一定律的講授，從能量守恒定律在熱力學中的應用講起，然后再討論涉及熱能時的特殊性，以及在閉系、開系和循環過程中的應用，進而按照不同的專業要求，進行不同的取舍和組合。在課堂上循序漸進的講透并行結構中的一個知識點，其余并行結構的內容，通過讓學生參照授課內容自學，有意識地培養自己的知識遷移和應用能力。

研究性教學內容的創新，還集中表現在將授課教師的科研成果引入課堂教學，例如我們將復合墻體的節能改造等科研成果結合教材內容進行實例講解，拉近學生與最新成果的距離，開拓學生思維，吸引學生注意力，提高從事科研工作的興趣。

（三）研究性國家規劃教材的修訂

在修訂出版的國家十二五規劃教材《工程熱力學》（第六版）中，為配合研究性課堂教學的實施，在保留傳統內容和學時需求基礎上，對教學內容進行了更新，增加反映當今熱工領域最新科研成果，刪去與基礎課程交叉重復的內容，并進一步從工程應用的角度來加以論述。對教材的編寫形式也進行了積極的創新和優化，突出了新知識、新技術和新方法，將工程熱力最新發展及在解決現代科學技術問題中的應用，滲透到各章節中，如新型制冷工質及新循環等，使學生能夠站在工程熱力學學科發展前沿，了解本課程與國民經濟、現代科學技術發展之間的關系，激發學生的學習興趣。

在各章節中增設了小結、討論與交流、查閱資料等教學形式，對新教材例題與課后習題的修訂，一方面借鑒國外教材經驗，增加了大量的例題與習題，另一方面結合國內工程實際的需求，在習題的選取上，注重與工程實際的結合，突出工程價值。

（四）研究性教學的結構化考核方式

在研究性教學實踐中，對學生學習成績的評價，提出貫穿整個教學環節的結構化多環節的加權平均考核方式，實行平時、期中考試、小論文、作業、實驗、期末考試全方位考核學生學習質量的考核方法。

平時成績包括課堂提問與討論，鼓勵學生積極思考和發言，考核平時學習態度和基本知識掌握情況。實踐環節的考核，通過課內實驗和開放性實驗，考核學生動手能力，克服高分低能現象。期末考試卷中，增加結合工程實踐的綜合分析題型，考查學生學習本課程后的分析和解決問題能力。在本課程教學之初就布置學生撰寫科技小論文，學生對本項作業表現了極高的學習興趣，有的同學還寫出了水平較高的論文。例如，有同學利用課余時間完成了關于“北方地區輔助采暖的最佳方式”“建筑節能的未來”等好文章。

（五）教學與科研結合的課外教學

研究性教學的實施還拓展到教學與科研結合的課外教學，設計開放性實踐教學計劃，多方面切入完成教學與科研結合的課外教學實踐過程。一是完善了現有的“演示型”“驗證型”實驗項目，二是結合教師的科研項目和成果，將其梳理成為“應用型”“設計型”“綜合型”實驗。近兩年學生自由選擇和組織團隊，利用實驗裝置和課堂上研究性教學所述的實驗范圍內容，通過完成新型散熱器測試、新型材料蓄能以及吸收式熱泵等方面的創新實驗，調動了學生學習的主觀能動性，多次參加系列大學生創新競賽。

教師結合自己的科研項目到實驗室中承擔部分實踐教學工作，指導學生進行創新實踐活動，是研究性課外教學實施的關鍵。教師利用自己的科研課題，開發科研創新綜合型實驗，為學生提供盡可能多的科研機會。目前課題組每位教師都帶領本科學生，結合自己的科研課題，完成大學生科技創新活動，為大學生下一步進入研究生深造奠定了基礎。

三、研究性教學模式的實踐效果

《工程熱力學》課程經過5年研究性教學模式的探索和實踐，注重了理論教學、實驗教學及課外科研活動的協調，強調了學生創新能力和綜合素質的培養，改變了對學生填鴨式的學習方式。近5年來，在《工程熱力學》建成為省級精品課程基礎上，課程組教師承擔完成了國家和省十二五教學課題，以及高教學會的教研項目4項，陸續出版國家十一五、十二五規劃教材3部，2名骨干教師培養成為學校基礎學科帶頭人， 2名教師晉升為副教授，課題組共組織50余個科研創新實驗小組，近100余名學生參加了科技創新實驗，如“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽等，獲國家和校多項獎勵。

研究性教學既能發揮教師的主導作用，又能發揮學生的主體作用；既能培養學生的學習興趣，又能提高學生分析解決問題的能力；既能使學生掌握系統扎實的基礎知識，又能培養學生的實際操作能力，克服了接受性教學的缺陷。

研究性教學的實施不僅拓寬了學生的知識面，提升了學習和科研能力，還提高了他們的協作精神和交往能力。教師教學理念也發生改變，能及時了解知識發展與創新動態，更新教學資源，充實教學內容，真正做到教與學的和諧統一。

參考文獻：

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篇（7）

主管單位：中國科學院

主辦單位：中國工程熱物理學會;中國科學院工程熱物理研究所

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：0253-231X

國內刊號：11-2091/O4

郵發代號：2-185

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1980

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國科學引文數據庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽：

中科雙效期刊

聯系方式

期刊簡介

篇（8）

【基金項目】本文系2013年哈爾濱工程大學教學改革項目“基于創新型人才培養的《燃料與燃燒》教學模式改革研究與實踐”（JG2013YB09）的研究成果。

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）18-0057-02

現代社會能源主要來源于化石燃料的燃燒，能源短缺已成為世界各國面臨的迫切問題，尋求新型燃料以及研發高效低污染燃燒裝置已成為各國面臨的重大任務。 “燃料與燃燒”是一門研究化石燃料及其燃燒規律的傳統學科，同時又是一門反映最新燃料及燃燒技術，并與之保持同步的新學科。

作為高等院校熱能與動力專業方向的重要專業基礎課，“燃料與燃燒”以“高等數學”、“大學物理”、“大學化學”、“工程熱力學”、“傳熱學”和“流體力學”等傳統基礎課程的知識為基礎，由于涉及學科多，應用知識繁復，與其他基礎課程相比，具有課程理論難度大、跨度大、知識點多且零散和對數學要求高等特點[1，2]。為此，針對我校熱能與動力工程專業人才培養特點和要求，結合多年教學實踐經驗，對“燃料與燃燒”課程教學內容的制訂及教學手段的選擇提出自己的建議。

一、課程內容及特點

1.課程內容

“燃料與燃燒”包括燃料、化學熱力學、化學動力學、燃料的著火理論、火焰的傳播與穩定理論、預混燃燒理論和擴散燃燒理論等基礎理論，液體燃料、固體燃料的燃燒過程及其經典的模型等教學模塊；課程主要包含：（1）燃料、（2）燃燒過程的物質平衡與熱平衡、（3）化學反應動力學、（4）燃燒系統守恒方程、（5）著火和燃燒界限、（6）預混氣的燃燒、（7）層流預混火焰、（8）層流擴散燃燒、（9）氣體湍流燃燒、（10）液體燃料的擴散燃燒、（11）固體燃料的燃燒、（12）燃燒污染與防治、（13）船舶動力裝置的燃燒等教學內容。

2.課程特點

實際燃燒過程涉及質量、動量和能量的交換和變換，涉及燃料和氧化劑之間的化學反應，具體過程十分復雜。“燃料與燃燒”課程知識點多、理論性強、學科交叉性強。因此，一方面，該課程的學習要求學生很好地掌握前期“大學物理”、“大學化學”、“工程熱力學”、“傳熱學”和“流體力學”等專業基礎課程的內容；另一方面，該課程的學習又可以促進了學生對上述課程知識點的理解。

“燃料與燃燒”課程理論性強、知識涉及面廣，是一門典型的理論和實驗相結合的學科。由于燃燒過程的復雜性，截至目前，燃燒科學的研究仍然以實驗研究為主。先進診斷技術的不斷出現使得燃燒實驗獲取的數據更加可靠、準確[3]。20世紀以來，著火模型、火焰傳播理論、反應流體力學和計算流體力學等的建立使燃燒理論有了長足的發展。并且，隨著大型計算機的出現，使得采用數值模擬方法研究燃燒過程已經成為發展趨勢[4]，這些都有力地促進了燃燒技術的發展。但這些理論模型對于本科生而言很難理解。這就要求授課老師探索適合本科生知識結構及認知水平的教學內容和教學手段。

二、教學方法

1.教材的選擇

“燃料與燃燒”這門課程知識點多、理論性強、概念抽象，如何上好這門課，選擇適合的教材是非常重要的環節。好的教材有利于制訂合理的教學內容和教學計劃，可以有效促進教師的教學和學生的學習。目前市面上發行的教材主要有國外教材的國內翻譯版和國內教材兩類，比如Kuo. Kenneth K.的《Principles of Combustion》和Turns. S. R.的《An Introduction to Combustion》以及國內顧恒祥編著的《燃料與燃燒》教材和嚴傳俊的《燃燒學》等，這兩類教材各有特點。合適的教材應該能夠與學生的知識結構及認知能力相適應，與該課程的教學目標相適應[5]。

針對本課程的特點，教材的內容要全要新，應能夠較好地反映當前燃燒理論發展水平及技術發展現狀。教材內容應當包括燃料、化學熱力學、化學動力學、燃燒物理基礎、預混燃燒及擴散燃燒、液體及固體燃料的燃燒等。由于是面向本科生的教材，應當內容簡單易懂、表述深入淺出、實例豐富直觀、結構邏輯清晰，能有效銜接理論分析與工程實例，這樣才能提高學生學習興趣。目前國內出版的《燃料與燃燒》教材要么理論性太強，要么涵蓋內容不全面，要么內容深度不夠，總之都存在這樣或那樣的問題。為此，根據我校本科熱能與動力工程專業方向學生培養的目標和特點，我校“燃料與燃燒”課程組的老師編寫了適合我校學生使用的《燃料與燃燒》教材，該教材系統地闡述了燃燒的基本原理和理論；詳細講述了燃料動力學燃燒的計算方法，詳細論述了燃燒熱力學和燃燒化學反應動力學，著重介紹了船舶動力裝置涉及的預混燃燒和油滴蒸發控制的擴散燃燒；最后，為及時反映燃燒技術的最新研究進展，增添了新型船舶動力裝置所采用的燃燒技術[6]。在教材的編撰過程中，大量引用了我校教師及研究生們的研究成果。教材針對性強、內容新穎，強調了“燃料與燃燒”課程的理論性和工程應用性，培養了學生學以致用、理論聯系實際的能力和素養。

2.教學內容設計

“燃料與燃燒”課程教學內容應該具有目標性、實效性、科學性、啟發性，為此在其教學內容的設計過程中，應該注意以下幾點：

①內容要重點突出。“燃料與燃燒”課程內容包括化學熱力學、反應動力學基礎、著火理論、火焰傳播與穩定理論、液體燃料及固體燃料的燃燒等部分，但在各部分內容的講解上要有重點。課程中化學熱力學和化學動力學基礎是整個課程的理論基礎，講解內容包括化學平衡、熱化學、化學反應速率、質量作用定律、反應級數、活化分子碰撞理論及鏈鎖反應理論等。其中，化學反應速率、質量作用定律、阿累尼烏斯公式和鏈鎖反應理論可作重點講解。關于著火理論，授課重點放在閉口系統著火理論模型的建立和結果分析上，并分析燃燒放熱量和散熱量隨溫度的變化曲線，確定著火溫度與初始溫度、物理化學因素和散熱強度的關系。對于火焰傳播與穩定理論，授課的重點在火焰傳播概念、氣體的動力燃燒與擴散燃燒及火焰穩定的基本原理與方法的講解。對于預混燃燒，授課的重點在瑞利公式、郎肯-雨果尼奧公式的推導，以及爆震波、緩燃波的性質，并分析層流火焰的傳播速度。對于擴散燃燒和液體燃料的燃燒，重點在伯克-舒曼理論、燃料射流的唯象分析、液體燃料的霧化、蒸發模型及液滴的質量燃燒速率。對于固體燃料的燃燒，碳的燃燒化學反應及碳粒的燃燒速度可作為授課重點。

②理論與實踐相結合。“燃料與燃燒”是一門理論性及實踐性都很強的學科。課程涉及的相關理論模型比較抽象，不易掌握。因此，該課程的教學內容必須與工程或生活實踐緊密結合。在課程教學內容設計過程中必須將理論與具體工程案例或燃燒相關生活案例相結合，以具體案例作為切入點，將復雜抽象的理論概念穿插到生動、具體的案例中進行講解。對于熱能與動力專業的本科生，筆者結合船舶柴油機，利用燃燒學理論講解燃燒室結構設計、燃油燃燒過程、過量空氣系數、著火等這些具體設計方案背后的理論依據，從而強化對燃燒理論的理解；結合汽油機和柴油機，講解點燃和壓燃，講解不同燃燒方式對汽油機和柴油機的影響，講解烴類燃料著火點和自燃點的區別；結合家用燃氣灶臺，講解燃料的擴散燃燒。通過以上措施，使學生課本理論與實踐統一。

3.教學方法設計

①采用啟發式教育。在“燃料與燃燒”課程教學過程中從學生的知識結構及認知能力出發，結合具體的教學內容和教學目標，采用提問、討論和案例分析等多種方式，讓學生參與教學過程，激發學生的學習熱情，使他們在活躍、開放的教學氛圍中理解掌握燃料與燃燒相關的知識點，并逐步掌握應用相關知識點分析解決實際問題的能力和提升團隊合作能力。

②多媒體與板書的有機結合。隨著計算機技術的發展，多媒體技術已成為課堂教學的重要手段。多媒體教學課件圖文并茂、內容豐富、信息量大。就“燃料與燃燒”而言，燃燒過程細節可以被生動地顯示出來，危險實驗也可被充分地展示出來，使學生能夠更加深刻、有效地理解相關燃燒理論和燃燒過程。但是，使用多媒體技術授課，老師講課速度加快，課程信息量增加，學生課堂緊張度增加，易造成學生的思維跟不上授課速度，影響教學效果。板書比較靈活，便于控制授課節奏，適合于講解復雜理論模型，教師在授課過程中，可以通過板書引領學生的思維，進行詳細的講解和推導，學生易于理解和融會知識。但是，板書速度慢、效率低。因此，在“燃料與燃燒”課程教學過程中，將多媒體教學與傳統板書有機結合，揚長避短，充分發揮各自優勢，以達到最佳的教學效果。

③多種考核手段的結合。在教學過程中，采用多樣化的考核手段，了解學生對課程知識點的掌握情況，督促學生的學習。平時成績、課堂提問、課后作業、案例分析、階段考試和小論文等都可以作為考核手段。但無論采用何種形式的考核手段都應當從激發學生的學習熱情、提高學生的學習效果和增加學生對本課程本專業的認識出發。

三、結論

綜上所述，“燃料與燃燒”融合了“大學物理”、“工程熱力學”、“傳熱學”、“流體力學”、“氣體動力學”和“高等數學”等課程的知識。在教學過程中應點面集合，重點突出，理論聯系實際，加強對學生實踐能力、團隊合作能力和創新能力的培養，不斷更新教學內容。同時，作為老師，需要不斷學習，及時掌握該課程新的知識點，及時更新教學內容。

參考文獻：

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篇（9）

1．引言

換熱器作為一種各工業領域廣泛使用的設備，它的研究倍受重視。目前關于換熱器的研究大致有兩個方向，一是研究換熱器傳熱強化，主要目的是提高換熱器流體和固壁間的對流換熱系數，進而提高換熱器的效能。二是從可用能的角度研究換熱器的熱力學優化，包括換熱器的熵產分析、火用效率分析等，從使換熱過程不可逆性最小的角度來優化換熱器。其中過增元提出的換熱器溫差場均勻性原則，一方面可以指導新的提高換熱器效能的方法，另一方面也可以對換熱器熱力學優化做分析。本文是從溫差場均勻性原則出發，將其應用于逆流換熱器的優化過程，并對各種優化方法進行分析比較。

2．換熱器溫差場均勻性原則

過增元在1992年《熱流體學》[1]一書中定義了溫差場不均勻因子，應用于順流、逆流和叉流換熱器，發現在相同的傳熱單元數NTU、熱容量比W和流體進口溫度的條件下，逆流換熱器溫差場最均勻，效能也最高，熵產也最小。進而在1996[2]年定義溫差場均勻性因子，提出了換熱器熱性能的溫差場均勻性原則：在NTU和W一定時，換熱器的溫差場越均勻，其效能越高。并采用數值方法對13種換熱器的溫差場和效能進行了分析，驗證此原則的正確性。通過熵產分析指出此原則是以熱力學第二定律為理論依據的。同時針對叉流換熱器，提出了分配換熱面積來改善換熱器性能的新方法。過先生又在2002[3]年給出了簡單順流、逆流、叉流換熱器溫差場均勻性因子的解析表達式，同時通過實驗的方法對此原則進行了驗證，針對多流程叉流換熱器，舉例說明用改變管路連接的方法來改變溫差場均勻因子，進而改變換熱器的效能。在2003[4]年提出基于溫差場均勻的場協同原則，同時將此原則應用于多股流換熱器中，提出換熱器傳熱性能的高低取決于冷熱流體溫度場的協同程度，而不是流動方式。

從上述溫差場均勻性原則的提出、驗證和發展歷程來看，這一理論已經比較成熟，也是從傳熱物理機制方面優化換熱器的新探索，可以利用它比較實際換熱器的換熱性能。很多換熱器大都是復合型流動方式的換熱器，基本上沒有解析表達式；尤其對于叉流換熱器，應用此原則，可以在NTU和W給定時，改變傳熱面積的分布或是管路連接方式，來改變換熱器的效能。溫差場均勻性原則前提條件是NTU和W值恒定。對于換熱方式（逆流）已定的換熱器，在W和NTU變化時，應該如何應用此原則是本文討論的主要內容。

3．溫差場均勻性原則在逆流換熱器熱力學優化中的應用

過先生[3]將溫差場均勻性原則用于指導叉流換熱器的優化，并對優化效果進行了分析驗證。溫差場均勻性原則，是從研究對流換熱的物理機制出發[5]，用于指導各種形式換熱器的優化。本文目的就是應用這一原則來指導逆流換熱器優化方法的選擇。

3.1逆流換熱器已有熱力學優化方法比較分析

以目標函數區分的優化方法大概有兩類：一是傳熱過程熵產分析，二是定義火用效率分析。

關于熵產，徐志明、楊善讓[6]等人定義熵產生數Ns：單位換熱量的熵產。以Ns最小為目標，通過泛函求極值求得換熱器溫度和熱流的最優分布，得到結論：使W略大于1實現最優參數分布。他們從溫度分布的角度來優化換熱器，提供了一種從換熱內部的細節研究問題的思路。能大曦[7]等人在分析換熱器的熵產時得到了類似的結論：在W為1時，換熱器的Ns最小。同時指出徐志明等人研究得到的W略大于1的結論，是因為他們定義的NTU與常規的定義不同。綜合分析前二者可以得到：當NTU一定W變化時，使W為1，換熱器性能最佳。對于逆流換熱器，W為1就意味著溫差場均勻，符合溫差場均勻的原則。當W不變NTU變化時，對于Ns的變化，能大曦[7]等人的研究得到：對于逆流換熱器，W不變，隨著NTU的變化，Ns單調減小。

關于火用效率分析，徐志明、楊善讓[8]等人，給出考慮阻力的火用效率取極大值的方法。通過定義火用效率：

分析火用效率隨NTU和W的變化，下圖是他們分析的結果。從上述結果看出：對于逆流換熱器，W不變，NTU較大時，隨著NTU的變化，η會越來越低，NTU不變，W變化時，η在W近似為1時取得最大。

比較熵產和火用效率兩種方法的結論可以得到，NTU不變，W變化時，二者結論基本一致。而對于W不變，NTU變化的情況，隨著W增大，Ns單調減小，而也降低了。兩種方法出現了矛盾。下面通過溫差場均勻性原則對兩種方法比較選擇。

3.2逆流換熱器熵產和溫差場均勻性分析

3.2.1逆流換熱器W變化時，看換熱器的效能、Ns、溫差不均勻因子變化規律。

分析中采用文獻中已有的表達式：

(a)換熱器的效能[8]：

(b)換熱器的熵產[7]：

(c)熵產生數[7]：

其中：。

的解析表達式見文獻[7]，換熱器的表達式見[3]，圖1給出W從0.1變到0.9時，、以及變化結果。其中

由圖中得到：隨著熱容量比接近于1，換熱器溫差場均勻性因子增加了，熵產減小了。同時結合徐志明[8]等人分析火用效率的結論，綜合得到：在NTU不變，W越接近于1，換熱器溫差場均勻性因子越大，熵產生數越小，火用效率越高。即熵產分析和火用分析均符合溫差場均勻性原則。另外從圖中看出效能隨著溫差場的均勻而降低了，用效能來評價換熱器性能和熱力學分析結論出現了矛盾。當NTU一定，如果要求不同的W得到相同的換熱量的話，那么W小的流體，熱側流體的流量很大，保證如此高的流量也要有代價，同時由于流量大，通過換熱器時阻力損失也大，與之相對應的火用損失也大，火用效率[7]降低了。因此同時得到單純用效能來評價換熱器是不可靠的結論。

3.2.2W一定，NTU變化時，溫差場均勻性因子、熵產生數以及效能的變化。為便于和火用效率[7]分析的結果作對比，取熱容量比：

得到結果如下：

圖2Ns－NTUφ-NTU和ε-NTU曲線

由上圖可見，當W不變時，隨著NTU的增加，Ns變小了，效能增加了，但溫差場變得不均勻了。結合徐志明[8]的結論，火用效率變小。發現此時火用效率判據符合溫差場的均勻性原則，而熵產分析卻和原則相反了。Bejan[10]曾把逆流換熱器傳熱過程的熵產分為不平衡流動即熱容量不匹配的熵產和由于傳熱面積有限引起的熵產。能大曦[7]等人對兩部分熵產比較得到：兩部分的熵產隨NTU的變化，趨勢是相反的。由于換熱面積有限引起的熵產隨NTU增加而減小，由于不平衡流動的熵產隨NTU增加而增大。對于逆流換熱器，溫差場均勻與否只取決于W是否為1。不難理解只有由熱容量不匹配引起的熵產變化趨勢能用溫差場均勻性原則來解釋。換句話說，熵產生數來做判據包含了換熱的物理機制之外的部分，在對換熱器做優化時，應怎樣用它還有待進一步的分析。從這個角度考慮，基于換熱的物理機制建議選擇火用效率作為換熱器熱力學優化的判據。

4．結論

（1）針對逆流換熱器，比較已有優化方法，發現熵產分析和火用效率分析在W一定，NTU變化時得到的結論出現了矛盾。

（2）應用溫差場均勻性原則，對比溫差場均勻性程度變化的趨勢和熵產生數、火用效率的變化趨勢，得到火用效率和溫差場均勻程度變化趨勢相協調，選用火用效率來做優化更能反映換熱的物理機制。因此建議用火用效率來優化換熱器。

參考文獻

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2化工專業英語教學實踐改革的方案——專題報告教學模式

在教材中完善的同時，及時更新化工專業英語的教學大綱和課程教授內容的PPT制作。在此主要強調PPT的模塊式教學，將課程的教授分成八個系列專題報告，每一個專題可以論述一個具體領域的概況，便于學生更全面地認識化學工程與工藝專業究竟是一個怎么樣的行業。結合學生已修過的《化工熱力學》、《化工原理》、《分離工程》、《潔凈煤技術》、《化工設計》、《石油煉制工程》專業課，尤其是煤化工(煤制油、煤制天然氣、煤制甲醇、煤制烯烴)、煤層氣綜合利用、清潔油品生產、生物質能轉化、稀土潔凈化生產等領域發展，列舉出各個領域中典型的工藝進行介紹，可以更加深刻理解各個工藝過程。比如，專題報告五主要介紹聚丙烯聚丙烯產品的特點和用途，生產工藝的具體流程和特點，以及催化劑的特性。專題報告教學模式(圖2)的教學更能提高學生對于前言工藝和典型的認識和熟悉，為學生步入社會和工作崗位奠定一定的基礎。

3科技論文寫作的初步入門

通常情況下，科技英語論文文章結構嚴謹，文體形式多樣化，如論文、論述、實驗報告、教材、專利、說明書等，文章尊重客觀事實，多以敘述原理，描述自然現象為主，用詞嚴謹、理論推導多、表達明確、邏輯性強。為此，從化工領域的期刊中(比如，Industrial&EngineeringChemistryResearch.，AIchE，Energy&Fuel等)中選取幾篇文章，每篇論文的大體框架基本為題目、作者及地址、摘要、前言、實驗部分、結果與討論、結論、致謝、參考文獻等九個部分，然后進行閱讀講解，著重介紹閱讀過程中如何迅速把握論文的重點，哪些需要精讀，哪些需要略讀，在此基礎上才能有效提高閱讀論文的效率。在熟練閱讀的基礎上，針對以上的論文框架，展開具體每個部分應該怎樣去寫，并進行舉例說明。每講完一部分，需要給出一個題目，要求同學們一起來討論并給出一個具體的寫作方案，這些全部都要求學生在課堂上完成，這樣便于及時消化內容，達到趁熱打鐵的效果。在學期末組織學生模擬參加一次國際學術會議，將課上的同學分成幾個大組，各組的學生可以在課下利用課余時間搜集一些針對化工領域的相關材料，親自動手組織和編寫材料，制作PPT，并與其它組的學生進行交流和講解，這樣既能使學生及時了解當今世界最新科技動態，又能將本人在專業領域研究的新成果和新思路直接與同行進行交流。這樣也可以打破傳統的以教師為主的劣勢，充分發揮學生的主觀能動性和團隊協作能力，從讀、寫、講上突破自我，更加適應專業英語對于化工專業人才的培養。

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1.1 宏觀低速階段

研究宏觀低速的理論是牛頓力學,研究對象為宏觀低速運動的物體。例如:汽車、火車的運動,地球衛星的發射。在牛頓力學中,牛頓認為:質量、時間、空間都是絕對的。也就是說,對于時間來講不存在延長和收縮的問題,即時間是在一秒鐘,一秒鐘地或一個小時,一個小時地均勻流失。對于空間和質量來講也不存在著變大或變小的問題。牛頓力學的三大定律,就是在這樣的基礎上建立的。

1.2 宏觀高速階段

研究宏觀高速的理論是愛因斯坦的相對論力學,愛因斯坦在1905年發表了論文相對論力學。愛因斯坦認為空間、質量、時間都是相對的。并且找出了動質量和靜質量之間的關系:其中m0為靜質量;m為動質量。

1.3 微觀低速階段

其理論是薛定諤,海森堡兩個創立的量子力學。研究對象為分子、原子、電子、粒子等肉眼所看不見的物質。

1.4 微觀高速階段

理論是量子場論,研究對象為宇宙射線,放射性元素。例如:“鐳”。量子場論就是粒子通過相互作用而被產生,湮滅或相互轉化的規律。例如:通過對天外射線射向地球宇宙射線的研究發現“反粒子”,即電子的反粒子正電子。負電子與正電子相互作用湮沒—— 轉化為二個γ光子,例如“閃電”。

2物理學與工程技術的關系

物理學與工程技術有著密切的關系,他們之間是相互促進共同發展的。我們平時常說科學技術,實際上科學和技術是兩個不同的概念。科學解決理論問題,而技術解決實際問題。科學是發現自然界當中確實存在的事實,并且建立理論,把這些理論和現象聯系起來。科學主要是探索未知,而技術是把科學取得的成果和理論應用于實際當中,從而解決實際問題。所以技術是在理論相對比較成熟的領域里邊工作。科學與工程技術相互促進的模式主要有以下兩種。

2.1 技術—— 物理—— 技術

例如:蒸汽機的發明和蒸汽機在工業當中的應用形成了第一次工業革命—— 熱力學統計物理—— 蒸汽機效率的提高,內燃機,燃氣輪機的發明。這一次主要是這樣:由于蒸汽機的發明,在當初工業應用上,出現了很多應用技術的問題。例如蒸汽機發明的初期熱效率很低,大概不到5％。這樣,就對物理提出了很尖銳的問題。那就是熱機的效率最高能達到多少？熱機的效率有沒有上限？上限是多少？再一個就是通過什么樣的方式來提高熱機的效率？由于這些問題就促進了物理學的發展,正是在這些問題解決的過程當中,逐漸形成和建立了熱力學統計物理。而熱力學統計物理很好地回答了提高熱機效率的途徑,以及提高熱機效率的限度等等這些理論上的問題。

2.2 物理—— 技術—— 物理

例如:(1)電磁學—— 發電機,電力電器,無線電通信技術—— 電磁學;電磁學從庫侖定律的發現,以及法拉第發現電磁感應定律,直到1865年麥克斯韋建立電磁學基本理論,這些都是科學家在實驗室里邊逐漸形成的,這都是理論建立的過程,而這些理論應用于實際就發明了電動機、發電機等其它電器以及無線電通信技術,而這些實用技術的進一步發展又給電磁學提出來了許多需要解決的實際問題。正是這些問題的逐步解決,使得電磁學更加的完善和在理論上進一步得到了提高。(2)量子力學,半導體物理—— 晶體管超級大規模集成電路技術,電子計算機技術,激光技術—— 量子力學,激光物理;量子力學是20世紀初期為了解決物理上的一些疑難問題而建立起來的一種理論,這種理論應用于解決晶體的問題就形成了半導體技術,而半導體技術的進一步發展就發明了大規模集成電路和超大規模集成電路,而超大規模集成電路的發明是產生電子計算機的主要物質基礎,而正是由于電子計算機技術的發展又向量子力學提出了一些其他更加深刻需要解決的問題,而這些問題的解決就促進了量子力學的進一步發展和完善。(3)狹義相對論,質能關系E=mc2,E=mc2—— 原子彈及核能的利用—— 核物理,粒子物理,高能物理;狹義相對論是20世紀初期愛因斯坦建立的一種理論,他是為了解決電磁學等其他物理學科上的一些經典物理當中理論上的一些不協調和不自恰這樣一種矛盾而提出的一種理論,這種理論當中有一個很重要的理論結果,那就是質能關系E=mc2,E=mc2。而這種質能關系被我們稱為打開核能寶庫的鑰匙,這一理論結果的應用直接導致了或者指導了核能的應用,而對于核能的進一步應用又提出了許多新的問題,而這些新問題的進一步解決使得理論更加完善而得到進一步提高,從而形成像核物理,粒子物理,以及高能物理等等,那么實際技術上問題的解決又進一步促進了物理學的發展。

3結語

應該說物理和技術有著密切的聯系,物理原理及理論的初創式開發和應用都形成了當時的高新技術,物理學仍然是當代高新技術的主要源泉。所有新技術的產生都在物理學中經歷了長期醞釀。例如:1909年盧瑟福的粒子散射實驗—— 40年后的核能利用;1917年愛因斯坦的受激發射理論—— 1960年第一臺激光器的誕生等,整個信息技術的產生、發展,其硬件部分都是以物理學為基礎的。

參考文獻

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