动力工程及工程热物理课程教学的思考范文

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【摘要】为了提高动力工程及工程热物理专业研究生的培养质量，本文结合三峡大学本学科的发展概况，从课程教学的内容与体系、教学的方法、实践教学环节、考试方式、科学前沿问题等方面进行了分析，对课程教学提出了新的要求，努力增强课程教学在研究生培养中的作用，进一步提高本学科人才培养质量。

【关键词】动力工程及工程热物理；研究生；课程教学

1.引言

能源是国家经济的动力与命脉，能源开发与合理有效利用是社会发展源泉[1]。动力工程及工程热物理是研究能源转换、传输和利用的理论和技术，提高能源利用率，减少一次性能源消耗和污染物排放，推动国民经济可持续发展的应用工程技术领域，主要学科方向有热力循环理论与仿真、热流体力学与叶轮机械、内燃机燃烧与排放、汽车动力总成与控制、工程热物理、制冷空调中的能源利用、多相流燃烧热物理等。随着社会的发展，节能减排与新型能源产业的逐渐成为学科的发展趋势，这对能源技术人才提出更高更新的要求，人才培养上需要跟上改革的步伐，研究生教育作为培育高水平科技人才的重要环节尤其要得到重视。研究生教育包括课程学习、实践教学和学位论文等多个环节，其中课程学习是研究生培养的基础，决定着人才培养的质量水平。2013年教育部等部门联合了《关于深化研究生教育改革的意见》，明确要充分发挥课程教学在研究生培养中的作用[2]。在湖北省高校当中，开展动力工程及工程热物理相关方向研究生教育的学校并不多，且各个学校的侧重点不一样。武汉大学以传统的火电及水电设备为对象，研究状态监测、运行控制等。华中科技大学主要围绕化石能源的低碳高效安全利用和污染物脱除、能源终端利用优化与节能、可再生能源、先进动力装置等方面开展科学研究和人才培养。武汉理工大学则以船舶柴油机为对象，面向船厂、柴油机厂、船舶设计院及汽车行业。武汉科技大学以冶金能源为主、武汉工程大学则以制冷及化工机械为主。因此如何因地制宜，合理开展本专业的研究生教学是一个亟待解决的问题。

2.学科发展

三峡大学位于湖北省宜昌市，该地区及周边区域有一大批大型的能源与动力企业（如三峡水电站、葛洲坝水电站、宜昌安能热电、宜昌宜化太平洋热电、宜昌船舶柴油机有限公司等），从事能源生产以及流体机械、动力机械、化工过程机械等领域装备的设计、制造、安装、检测与维护工作，从而为本学科的发展提供的广阔的科研平台。其次，学校与其他高校在能源动力方面的科学研究展开的广泛的合作，在清华大学主导下的“节能减排-创新产业联盟”也将以三峡大学为基地，开展ORC低温余热发电技术、船舶喷水推进技术等方面的研究工作。三峡大学于2016年获批动力工程及工程热物理一级学科硕士学位授权点。该一级学科点的设立，将使我校形成能源基地建设、能源装备开发、能源控制、能源运行和输送等较为完整的教学科研体系，优化我校硕士学位点布局；其次，促进“能源与动力工程”、“核科学与核技术”等相关专业的发展，促进其它专业研究内容的交融，培养更多高水平人才，增强服务能源动力行业和区域经济社会发展的能源装备研发能力，而且可在科技攻关、国家重大基础研究等方面发挥更大作用。由于本学科学位点为新增，2017年才正式开始招生，研究生专业教学才刚刚起步，如何提高教学效果需要深入的思考与实践。通过了解省内其它高校动力工程及工程热物理学科的研究生教学情况，并结合三峡大学自身的学科发展方向和地方经济需求，以及本科生培养的相关经验[3,4]，特对本学科研究生教学提出以下对策与建议。

3.课程教学的对策与建议

3.1教学内容与体系衔接

结合专业实际教学情况及人才培养目标，选择适合研究生教学的参考教材。同时根据学科方向来制定相应的教学大纲，对教学内容进行合理选取。例如，高等流体力学以本科阶段的工程流体力学为基础，从理论上分析偏微分方程及差分法；高等热力学在热力学第一定律和第二定律的基础上，以熵方法为核心，重点讲述变质量系统热力学以及化学热力学；数值传热学则以非稳态传热及对流换热的数值计算为中心，结合能源装备中的传热问题进行讲解；计算流体力学则以软件仿真为主，研究能源装备的流动特性；流体传动与控制以液压为基础，结合控制理论，研究流体响应问题。课程内每个模块内容的学习不必局限于教材，可根据教学需要，适当的将相关课程的相关内容进行融会贯通，整理成一个较完整的知识系统。

3.2教学方法

改革本学科的课程内容丰富，理论性较强，相关概念多且较为抽象，课堂教学形成了“教师课堂板书推导公式，学生课后使用公式做题”的传统教学模式，学生难以理解。因此，需要对课堂理论教学进行改革，增加相应的图片和动画，通过课堂讨论和与生活工程相结合的实力增加学生的兴趣和理解能力。以计算流体力学为例，由于学生都有了一定的流体力学基础，故本课程更应注重学生学习方法的掌握和能力的提高，主要讲授流体力学仿真的思路与解决问题的步骤。可结合授课教师的研究领域或各自导师的研究领域来讲解实例，并通过小组讨论的形式来比较各自方法的优劣，交流各自的经验。课后作业应布置与学生研究课题较为接近的内容，学生完成后在课堂上自行讲解交流，提升教学效果。每门课程都应根据授课内容，合理采用不同的方法进行教学，如介绍流体力学在工程上的应用时，可预先布置文献查阅任务，让学生利用网络收集相关文字、图片等信息资料，自己做成课件，课堂上与同学分享，以提高学生的资料收集能力和表述能力；课程的教学可以采取翻转课堂的方式进行小组讨论，让学生通过文献的阅读和自身的理解进行举例，以加深学生的学习能力和理解能力，让学生理解研究科学问题的一般方法，以实现学生的科学研究和实践能力的提高。

3.3科学前沿问题分析

研究生的主要任务是针对某一科学问题或领域展开研究。在教学过程中，教师应在基本理论的基础上，介绍相关科学前沿问题，引导学生积极思考，使学习更有目的性和方向性。例如讲述泵内部流动机理及产品开发时，可应用理论分析、数值计算与实验研究相结合的方法对泵内部流动进行三维流场数值计算和性能预测，同时应用国际先进的测试系统对泵内部流动参数进行测量及研究。讲述高等流体力学及流体传动与控制时，可结合当前新兴技术喷水推进问题来进行讲解，讲述喷水推进的基本原理及应用领域，及其在军工、节能等领域的应用前景。而在高热工程热力学和数值传热学中，可结合学校与清华大学主导下的“节能减排-创新产业联盟”中ORC低温余热发电技术来进行讲解，紧密结合国家相关政策及科研热点，激发学生的科研热情，开拓其视野。

3.4实践教学环节改革

实践环节包括实验、课程设计和软件学习等。很多时候由于实验条件的限制，实验教学多为演示性的，由实验教师先上实验课，然后演示讲解，学生分组模仿实验教师进行操作，写出实验报告，很容易流于形式。因此，通过实践教学环节改革，首先需要明确实践的目的，在告知学生基本理论、规范、操作和注意事项基础上，结合学生的科研方向来设置问题启发学生思考，让学生掌握实验设备、实验目的、实验原理以及正常的操作步骤，剩余的工作交给学生自己动手，互相学习，在此期间，教师不定时对实验中存在的问题进行指导，让每个学生都有动手实践的机会，同时鼓励学生独立思考，利用现有的实验设备进行一些探索性的实验研究。另外可以让研究生进本科生的实验室，了解现有实验装置，并协助实验老师来指导本科实验教学。

3.5考核方式改革理论课程教学

考核方式依然以试卷为主，但是题型从原有的全部客观题逐步转为主观题的考测，尽可能要求学生对所学知识有宏观的把握，并具有较强的实际应用能力，也就是要求学生有较强的对知识的再应用能力。例如，对某个流体现象的解释，采用了什么原理，现象告诉我们什么道理等。实践课程可根据实践环节的形式以及达成的目标进行考核，其成绩的评定不是单纯的根据出勤时间和报告质量，通过一般笔试问题和面试问题的设置，如：该项目如何分工，是否有更好的工程方案等，从而让学生真正投入到实践环节中。

4.结论

三峡大学作为一所地方高校，研究生的培养在追求科技前沿的同时，也应兼顾区域经济发展的技术需求。动力工程及工程热物理作为新增硕士授权点，其课程的教学更不能照搬其他高校的培养模式，应该结合自身发展特色和地方经济需求，对研究生课程教学进行调整，对教学内容、教学方法、实践教学环节、课程考核环节进行深入思考，努力增强课程教学在研究生培养中的作用，进一步提高本学科硕士生的培养质量。

参考文献：

[1]国家自然科学基金委员会工程与材料科学部.工程热物理与能源利用学科发展战略研究报告(2011~2020).北京：科学出版社，2011

[2]李聪,李传常,李微,何建军.能源新形势下动力工程及工程热物理研究生课程教学新思考.课程教育研究，2016(04):158-159

[3]余万,陈从平,徐翔,赵美云.能源与动力工程专业核心课程体系建设的研究.科教文汇，2014(34):64-65

[4]陈从平,徐翔,余万,方子帆,陈法法.能源动力类专业应用型人才培养模式改革探索.科技视界，2014(34):37,111

作者：余万；徐翔；苏华山；赵美云；汤双清 单位：三峡大学机械与动力学院