機械大類專業(yè)熱工基礎(chǔ)理論課程內(nèi)容的整合與教學的探討

摘 要：機械大類專業(yè)的設(shè)置，是我校專業(yè)整合的重大教學改革。本文就機械大類專業(yè)下學科基礎(chǔ)課熱工基礎(chǔ)理論課程設(shè)置的必要性、教學內(nèi)容整合以及完成教學過程中的有關(guān)問題進行了探討，并提出了相應的解決辦法，為機械大類專業(yè)的其它課程的整合與教學提供參考經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：機械大類專業(yè) 課程整合 熱工基礎(chǔ)理論

中圖分類號:G423.07文獻標識碼:A文章編號: 1673-1875(2009)02-030-02

一、前言

2006年，我校機械與能源工程系的機械設(shè)計及自動化專業(yè)與熱能與動力工程專業(yè)合并為機械大類專業(yè)，并進行了首次按機械大類招生，確定了機械設(shè)計及自動化、現(xiàn)代制造技術(shù)、模具設(shè)計與制造、熱能工程、內(nèi)燃機與汽車、制冷與空調(diào)6個專業(yè)方向，其中后3個專業(yè)方向為熱能與動力工程專業(yè)的范疇。按大類招生是專業(yè)整合的發(fā)展方向，這有利于教學資源的優(yōu)化配置，有利于學生掌握更多專業(yè)基礎(chǔ)理論，有利于學生更靈活地選擇專業(yè)方向，有利于學生未來的發(fā)展，符合本科教育厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、會創(chuàng)新的教學要求，無疑是一種教學創(chuàng)新。但是，原兩個專業(yè)的學科基礎(chǔ)課程的側(cè)重點不同，經(jīng)過專業(yè)整合后，在四年的教學總課時不變的情況下，課程門數(shù)大大增加，給教學帶來諸多困難。因此，如何優(yōu)化整合好各門課程，值得我們?nèi)ヌ接?。本文就其中熱工基礎(chǔ)理論課程內(nèi)容的整合與教學中可能出現(xiàn)的問題進行深入分析，并提出有效的解決辦法。

二、熱工基礎(chǔ)理論課程的歷史沿革

我校機械大類專業(yè)熱工基礎(chǔ)理論課程涵蓋了工程流體力學、傳熱學和工程熱力學三門課程，它是熱能與動力工程專業(yè)十分重要的學科基礎(chǔ)課程。從建校時的內(nèi)燃機專業(yè)開設(shè)熱工基礎(chǔ)理論課程至今已有近四十年；1986年開設(shè)的熱能工程、制冷與空調(diào)專業(yè)，相繼開出工程流體力學、傳熱學和工程熱力學課程，均為多學時課程。在此期間，熱能工程專業(yè)對熱工基礎(chǔ)理論課程進行過部分整合，即將工程流體力學和泵與風機兩門課程整合成為流體力學泵與風機一門課程。2000年創(chuàng)辦“專本溝通”熱能與動力工程本科專業(yè)后，根據(jù)熱能與動力工程專業(yè)本科教學要求，又恢復成了工程流體力學、傳熱學和工程熱力學三門課程。

三、機械大類專業(yè)中開設(shè)熱工基礎(chǔ)理論課程的必要性

熱工基礎(chǔ)理論課程是許多學科的基礎(chǔ)理論，如熱物理、機械、建筑、電子、生命科學、化學、環(huán)境工程等。機械工程涉及液、氣壓的傳動與控制、潤滑、熱處理、散熱、材料成型等很多領(lǐng)域，機械設(shè)計及自動化專業(yè)主要側(cè)重于機械零件、機械設(shè)備的設(shè)計與制造，在本科學習階段，對于熱工理論有一定的基礎(chǔ)理論即可。而對于熱能與動力工程專業(yè)，側(cè)重于熱動力機械的設(shè)計、運行與維護。熱力機械主要是以熱能為動力，以各種流體為載體，實現(xiàn)熱能與機械能的轉(zhuǎn)換，牽涉到流體的運動、工質(zhì)及設(shè)備的傳質(zhì)傳熱和能量的轉(zhuǎn)換，因而該專業(yè)既要有機械理論基礎(chǔ)，又要有扎實的熱工基礎(chǔ)理論。另外，本課程還是本專業(yè)學生考研的必考課程?？傊?，在機械大類專業(yè)下，不但有開設(shè)該課程的必要性，而且應該放在極為重要的位置。

四、機械大類專業(yè)的熱工基礎(chǔ)理論課程教學內(nèi)容的整合

機械大類專業(yè)，由于包含了機械設(shè)計及自動化與熱能與動力工程兩個專業(yè)，六個專業(yè)方向，因此，教學培養(yǎng)計劃必須符合各專業(yè)方向的培養(yǎng)要求。在我們的培養(yǎng)計劃中，確定了公共基礎(chǔ)課程、學科平臺課通用，專業(yè)課程根據(jù)各專業(yè)方向確定的原則；兩個專業(yè)未合并前，公共基礎(chǔ)課程是相同的，因而重點是學科平臺課的整合，即打通兩專業(yè)的所有學科基礎(chǔ)課程，加重學生基礎(chǔ)知識的學習和滿足學生選擇專業(yè)方向的需要。根據(jù)培養(yǎng)人才的目標與專業(yè)定位的要求，集體研究認為，在學科基礎(chǔ)課時占總課時比例不變的前提下，將原熱能與動力工程專業(yè)的工程流體力學、傳熱學和工程熱力學三門課程合并為熱工基礎(chǔ)理論課程裝入學科基礎(chǔ)課程平臺內(nèi)，共100學時（含實驗8課時）；課程內(nèi)容上，制訂了整合原三門課程公共的內(nèi)容，非公共內(nèi)容部分仍包含工程流體力學、傳熱學和工程熱力學三個獨立部分的原則。

熱工基礎(chǔ)理論是熱能與動力工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，我系機械設(shè)計及自動化專業(yè)此前并未開設(shè)此課程，所以如何整合熱工基礎(chǔ)理論課程的教學內(nèi)容成為我們的焦點問題。機械設(shè)計及自動化專業(yè)對熱工基礎(chǔ)理論只要求有一定的了解即可，而熱能與動力工程專業(yè)則要求厚重。原熱能與動力工程專業(yè)的熱工基礎(chǔ)理論課程分工程流體力學、傳熱學和工程熱力學三門課開，且每門課時數(shù)為56學時，共計168學時（含實驗課時）。而大類專業(yè)的培養(yǎng)計劃中，熱工基礎(chǔ)理論課程總共只有100學時，其中理論教學92學時，實驗8學時，比原教學計劃少了68學時；這能滿足機械設(shè)計及自動化專業(yè)的教學的需要，但不能滿足熱能與動力工程專業(yè)的教學要求，最終形成了不能滿足機械大類專業(yè)培養(yǎng)人才要求的矛盾。我們解決矛盾的具體辦法是：把工程流體力學、傳熱學和工程熱力學三門課程的內(nèi)容分解為基礎(chǔ)理論與工程應用兩部分，在培養(yǎng)計劃中，學科基礎(chǔ)課中的熱工基礎(chǔ)理論只包含基礎(chǔ)理論部分。92學時內(nèi)完成基礎(chǔ)理論教學，能同時滿足機械設(shè)計及自動化專業(yè)與熱能與動力工程專業(yè)的培養(yǎng)要求。工程應用部分，對于熱能與動力工程專業(yè)，則放在專業(yè)課程的教學中進行。如熱能工程方向，將傳熱學的工程應用部分放在鍋爐原理課程中進行，工程流體力學工程應用部分放在泵與風機課程中進行，而工程熱力學的應用部分放在汽輪機原理課程中進行；對于制冷與空調(diào)方向，傳熱學的工程應用部分放在換熱器的課程中進行，工程熱力學的應用部分放在制冷原理的課程中進行，這些課程的開設(shè)時間都居于其它專業(yè)課程之前。這樣，既保證了熱能與動力工程專業(yè)熱工基礎(chǔ)理論課程內(nèi)容的完整性，又保證了專業(yè)課程教學中對熱工理論知識的要求，從而，滿足了機械大類專業(yè)的教學要求。

五、完成熱工基礎(chǔ)理論課程教學的思考

任何新生事物的出現(xiàn)，都會存在許多的矛盾，關(guān)鍵是對矛盾的解決。機械大類專業(yè)2006年招生學生人數(shù)三百人，2007年招生人數(shù)近450人，2008年招生人數(shù)近500人，學生人數(shù)的大大增加和教學內(nèi)容的整合，為教學帶來了很多的問題與困難。如教學大綱的制訂、教材的建設(shè)、教師的安排與教學負擔增加、實驗項目的開出（實驗設(shè)備的數(shù)量有限，要全部開出實驗項目，就現(xiàn)在的條件，實驗設(shè)備與人員數(shù)都不夠，實驗周期長）等。為此，我們進行了如下的思考：

1）制訂合理的教學大綱

大類招生條件下，由于熱工基礎(chǔ)理論要滿足整個機械大類專業(yè)的學生對知識需要，同時不能降低熱能與動力工程專業(yè)對熱工基礎(chǔ)理論的要求，還要考慮熱能與動力工程專業(yè)學生考研的問題（熱工基礎(chǔ)理論是熱能與動力工程專業(yè)考研的必考課程），因此，制訂教學大綱時，要進行全面的考慮，綜合權(quán)衡各方面的因素，制訂出科學合理的教學大綱。學科基礎(chǔ)平臺課中的熱工基礎(chǔ)理論內(nèi)容的教學大綱以滿足熱能與動力工程專業(yè)的要求為原則制訂。為此，我們對基本理論內(nèi)容進行了具體分析和規(guī)劃，對實驗項目和教學的考核辦法做出了具體的要求。工程應用部分的內(nèi)容體現(xiàn)在相應的專業(yè)課程的教學大綱中。

2）教材的選擇與建設(shè)

良好的教材是很好完成教學的基本物質(zhì)條件。原熱能與動力工程專業(yè)的熱工基礎(chǔ)理論課程采用工程流體力學、傳熱學和工程熱力學三本國家級規(guī)劃教材。目前，在國內(nèi)，機械設(shè)計及自動化與熱能與動力工程專業(yè)合并為機械大類專業(yè)的學校不多，有關(guān)機械大類專業(yè)的熱工基礎(chǔ)理論課程教材很少。2006年，中國電力出版社出版了熱工基礎(chǔ)及流體力學這本教材，主要適用于電廠熱工控制及自動化、環(huán)境工程、建筑環(huán)境及設(shè)備工程等專業(yè)，顯然不適應我們的教學要求。我們在教材建設(shè)中考慮兩種方式：一是仍采用原熱能與動力工程專業(yè)所采用的三本教材，但對應教學的具體內(nèi)容進行了整合，二是自行編寫教材。

3）任課教師的安排

本專業(yè)的熱工基礎(chǔ)理論課程包含的工程流體力學、傳熱學和工程熱力學三門課程，從內(nèi)容上講，是相互聯(lián)系的，但又各自獨立。目前2006級分6個班進行上課，共552課時，顯然教學工作量大，一位教師完成該課程的教學是不可能的。由三位教師承擔教學，每人184學時，工作量飽滿。據(jù)此我們設(shè)計了兩種方案：一種是每個班的教學由三位教師共同完成，分別負責工程流體力學、傳熱學和工程熱力學部分的教學。另一種方案是由三位教師完成，每位教師負責兩個班的教學，則存在每位教師相當于要上兩門新課的問題?？紤]到教師的其它的工作安排，為減輕教師的教學負擔，偏向于采用第一種方案。在任課教師選用上，必須是熱能與動力工程專業(yè)的專業(yè)課教師，因為熱工基礎(chǔ)理論課程是學習專業(yè)課程的基礎(chǔ)，專業(yè)課教師對此認識深刻、對知識把握得準，在教學中更能把握好教學的重點與教學方法。

4）實驗教學的安排

原熱工基礎(chǔ)理論的三門課程的教學在一學年內(nèi)完成，而現(xiàn)在一個學期內(nèi)完成，即92學時的教學在16周內(nèi)完成（每周6學時）。由于學生人數(shù)多，實驗設(shè)備套數(shù)有限，又只能在一個學期的時間完成實驗，難度大。目前，實驗教師只有3人，2006級有學生300人，每個實驗項目只有四套設(shè)備，每個實驗項目每套設(shè)備供3位學生做實驗，每次只能安排12位學生做實驗；若每天24位學生做實驗，完成教學大綱中的5個實驗項目，要4位教師63個工作日才能完成該課程的實驗教學，可見工作量極大。目前，為完成該門課的實驗教學，我們采用三種辦法：一是要增加實驗設(shè)備；二是增加實驗人員；三是每天完成多組實驗。事實上，大類招生下，由于學生人數(shù)的增加，所有的學科基礎(chǔ)課的實驗工作量均大大的增加，普遍存在實驗工作量過大的問題，值得深入的研究。

六、結(jié)語

我系機械大類專業(yè)的設(shè)置，旨在優(yōu)化教學、合理利用教學資源，培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、寬口徑、具有創(chuàng)新能力的高級應用型人才，是一次重大的教學改革。改革是為了發(fā)展，但改革過程當中一定會碰到新的問題，熱工基礎(chǔ)理論課程的有關(guān)問題僅僅是眾多問題中的一個。為了更好的完善我們的教學，本文中提到的一些問題及解決辦法，還有待于進一步的探討，更有待于教學實施后對教學效果的檢驗。