地方高校動(dòng)力工程及工程熱物理研究生課程教學(xué)的思考

余萬(wàn)+++徐翔+++蘇華山+++趙美云+++湯雙清

【摘要】為了提高動(dòng)力工程及工程熱物理專業(yè)研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，本文結(jié)合三峽大學(xué)本學(xué)科的發(fā)展概況，從課程教學(xué)的內(nèi)容與體系、教學(xué)的方法、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、考試方式、科學(xué)前沿問(wèn)題等方面進(jìn)行了分析，對(duì)課程教學(xué)提出了新的要求，努力增強(qiáng)課程教學(xué)在研究生培養(yǎng)中的作用，進(jìn)一步提高本學(xué)科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)力工程及工程熱物理 研究生 課程教學(xué)

【基金項(xiàng)目】2017年三峽大學(xué)研究生教學(xué)改革研究項(xiàng)目：面向能源裝備的動(dòng)力工程及工程熱物理專業(yè)研究生課程體系的構(gòu)建與實(shí)踐（SDYJ201717）。

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）48-0155-02

1.引言

能源是國(guó)家經(jīng)濟(jì)的動(dòng)力與命脈，能源開(kāi)發(fā)與合理有效利用是社會(huì)發(fā)展源泉[1]。動(dòng)力工程及工程熱物理是研究能源轉(zhuǎn)換、傳輸和利用的理論和技術(shù)，提高能源利用率，減少一次性能源消耗和污染物排放，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)用工程技術(shù)領(lǐng)域，主要學(xué)科方向有熱力循環(huán)理論與仿真、熱流體力學(xué)與葉輪機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)燃燒與排放、汽車動(dòng)力總成與控制、工程熱物理、制冷空調(diào)中的能源利用、多相流燃燒熱物理等。隨著社會(huì)的發(fā)展，節(jié)能減排與新型能源產(chǎn)業(yè)的逐漸成為學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)能源技術(shù)人才提出更高更新的要求，人才培養(yǎng)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(huán)節(jié)尤其要得到重視。

研究生教育包括課程學(xué)習(xí)、實(shí)踐教學(xué)和學(xué)位論文等多個(gè)環(huán)節(jié)，其中課程學(xué)習(xí)是研究生培養(yǎng)的基礎(chǔ)，決定著人才培養(yǎng)的質(zhì)量水平。2013年教育部等部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于深化研究生教育改革的意見(jiàn)》，明確要充分發(fā)揮課程教學(xué)在研究生培養(yǎng)中的作用[2]。

在湖北省高校當(dāng)中，開(kāi)展動(dòng)力工程及工程熱物理相關(guān)方向研究生教育的學(xué)校并不多，且各個(gè)學(xué)校的側(cè)重點(diǎn)不一樣。武漢大學(xué)以傳統(tǒng)的火電及水電設(shè)備為對(duì)象，研究狀態(tài)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行控制等。華中科技大學(xué)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(yōu)化與節(jié)能、可再生能源、先進(jìn)動(dòng)力裝置等方面開(kāi)展科學(xué)研究和人才培養(yǎng)。武漢理工大學(xué)則以船舶柴油機(jī)為對(duì)象，面向船廠、柴油機(jī)廠、船舶設(shè)計(jì)院及汽車行業(yè)。武漢科技大學(xué)以冶金能源為主、武漢工程大學(xué)則以制冷及化工機(jī)械為主。因此如何因地制宜，合理開(kāi)展本專業(yè)的研究生教學(xué)是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

2.學(xué)科發(fā)展

三峽大學(xué)位于湖北省宜昌市，該地區(qū)及周邊區(qū)域有一大批大型的能源與動(dòng)力企業(yè)（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(jī)有限公司等），從事能源生產(chǎn)以及流體機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、化工過(guò)程機(jī)械等領(lǐng)域裝備的設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢測(cè)與維護(hù)工作，從而為本學(xué)科的發(fā)展提供的廣闊的科研平臺(tái)。其次，學(xué)校與其他高校在能源動(dòng)力方面的科學(xué)研究展開(kāi)的廣泛的合作，在清華大學(xué)主導(dǎo)下的“節(jié)能減排-創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”也將以三峽大學(xué)為基地，開(kāi)展ORC低溫余熱發(fā)電技術(shù)、船舶噴水推進(jìn)技術(shù)等方面的研究工作。

三峽大學(xué)于2016年獲批動(dòng)力工程及工程熱物理一級(jí)學(xué)科碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)。該一級(jí)學(xué)科點(diǎn)的設(shè)立，將使我校形成能源基地建設(shè)、能源裝備開(kāi)發(fā)、能源控制、能源運(yùn)行和輸送等較為完整的教學(xué)科研體系，優(yōu)化我校碩士學(xué)位點(diǎn)布局；其次，促進(jìn)“能源與動(dòng)力工程”、“核科學(xué)與核技術(shù)”等相關(guān)專業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)其它專業(yè)研究?jī)?nèi)容的交融，培養(yǎng)更多高水平人才，增強(qiáng)服務(wù)能源動(dòng)力行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的能源裝備研發(fā)能力，而且可在科技攻關(guān)、國(guó)家重大基礎(chǔ)研究等方面發(fā)揮更大作用。

由于本學(xué)科學(xué)位點(diǎn)為新增，2017年才正式開(kāi)始招生，研究生專業(yè)教學(xué)才剛剛起步，如何提高教學(xué)效果需要深入的思考與實(shí)踐。通過(guò)了解省內(nèi)其它高校動(dòng)力工程及工程熱物理學(xué)科的研究生教學(xué)情況，并結(jié)合三峽大學(xué)自身的學(xué)科發(fā)展方向和地方經(jīng)濟(jì)需求，以及本科生培養(yǎng)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)[3，4]，特對(duì)本學(xué)科研究生教學(xué)提出以下對(duì)策與建議。

3.課程教學(xué)的對(duì)策與建議

3.1 教學(xué)內(nèi)容與體系銜接

結(jié)合專業(yè)實(shí)際教學(xué)情況及人才培養(yǎng)目標(biāo)，選擇適合研究生教學(xué)的參考教材。同時(shí)根據(jù)學(xué)科方向來(lái)制定相應(yīng)的教學(xué)大綱，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理選取。例如，高等流體力學(xué)以本科階段的工程流體力學(xué)為基礎(chǔ)，從理論上分析偏微分方程及差分法；高等熱力學(xué)在熱力學(xué)第一定律和第二定律的基礎(chǔ)上，以熵方法為核心，重點(diǎn)講述變質(zhì)量系統(tǒng)熱力學(xué)以及化學(xué)熱力學(xué)；數(shù)值傳熱學(xué)則以非穩(wěn)態(tài)傳熱及對(duì)流換熱的數(shù)值計(jì)算為中心，結(jié)合能源裝備中的傳熱問(wèn)題進(jìn)行講解；計(jì)算流體力學(xué)則以軟件仿真為主，研究能源裝備的流動(dòng)特性；流體傳動(dòng)與控制以液壓為基礎(chǔ)，結(jié)合控制理論，研究流體響應(yīng)問(wèn)題。課程內(nèi)每個(gè)模塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)不必局限于教材，可根據(jù)教學(xué)需要，適當(dāng)?shù)膶⑾嚓P(guān)課程的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行融會(huì)貫通，整理成一個(gè)較完整的知識(shí)系統(tǒng)。

3.2教學(xué)方法改革

本學(xué)科的課程內(nèi)容豐富，理論性較強(qiáng)，相關(guān)概念多且較為抽象，課堂教學(xué)形成了“教師課堂板書推導(dǎo)公式，學(xué)生課后使用公式做題”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生難以理解。因此，需要對(duì)課堂理論教學(xué)進(jìn)行改革，增加相應(yīng)的圖片和動(dòng)畫，通過(guò)課堂討論和與生活工程相結(jié)合的實(shí)力增加學(xué)生的興趣和理解能力。

以計(jì)算流體力學(xué)為例，由于學(xué)生都有了一定的流體力學(xué)基礎(chǔ)，故本課程更應(yīng)注重學(xué)生學(xué)習(xí)方法的掌握和能力的提高，主要講授流體力學(xué)仿真的思路與解決問(wèn)題的步驟。可結(jié)合授課教師的研究領(lǐng)域或各自導(dǎo)師的研究領(lǐng)域來(lái)講解實(shí)例，并通過(guò)小組討論的形式來(lái)比較各自方法的優(yōu)劣，交流各自的經(jīng)驗(yàn)。課后作業(yè)應(yīng)布置與學(xué)生研究課題較為接近的內(nèi)容，學(xué)生完成后在課堂上自行講解交流，提升教學(xué)效果。

每門課程都應(yīng)根據(jù)授課內(nèi)容，合理采用不同的方法進(jìn)行教學(xué)，如介紹流體力學(xué)在工程上的應(yīng)用時(shí)，可預(yù)先布置文獻(xiàn)查閱任務(wù)，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)收集相關(guān)文字、圖片等信息資料，自己做成課件，課堂上與同學(xué)分享，以提高學(xué)生的資料收集能力和表述能力；課程的教學(xué)可以采取翻轉(zhuǎn)課堂的方式進(jìn)行小組討論，讓學(xué)生通過(guò)文獻(xiàn)的閱讀和自身的理解進(jìn)行舉例，以加深學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和理解能力，讓學(xué)生理解研究科學(xué)問(wèn)題的一般方法，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的科學(xué)研究和實(shí)踐能力的提高。

3.3科學(xué)前沿問(wèn)題分析

研究生的主要任務(wù)是針對(duì)某一科學(xué)問(wèn)題或領(lǐng)域展開(kāi)研究。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)在基本理論的基礎(chǔ)上，介紹相關(guān)科學(xué)前沿問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，使學(xué)習(xí)更有目的性和方向性。例如講述泵內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，可應(yīng)用理論分析、數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)泵內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行三維流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算和性能預(yù)測(cè)，同時(shí)應(yīng)用國(guó)際先進(jìn)的測(cè)試系統(tǒng)對(duì)泵內(nèi)部流動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量及研究。講述高等流體力學(xué)及流體傳動(dòng)與控制時(shí)，可結(jié)合當(dāng)前新興技術(shù)噴水推進(jìn)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行講解，講述噴水推進(jìn)的基本原理及應(yīng)用領(lǐng)域，及其在軍工、節(jié)能等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。而在高熱工程熱力學(xué)和數(shù)值傳熱學(xué)中，可結(jié)合學(xué)校與清華大學(xué)主導(dǎo)下的“節(jié)能減排-創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”中ORC低溫余熱發(fā)電技術(shù)來(lái)進(jìn)行講解，緊密結(jié)合國(guó)家相關(guān)政策及科研熱點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的科研熱情，開(kāi)拓其視野。

3.4實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革

實(shí)踐環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和軟件學(xué)習(xí)等。很多時(shí)候由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為演示性的，由實(shí)驗(yàn)教師先上實(shí)驗(yàn)課，然后演示講解，學(xué)生分組模仿實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行操作，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，很容易流于形式。因此，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革，首先需要明確實(shí)踐的目的，在告知學(xué)生基本理論、規(guī)范、操作和注意事項(xiàng)基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生的科研方向來(lái)設(shè)置問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理以及正常的操作步驟，剩余的工作交給學(xué)生自己動(dòng)手，互相學(xué)習(xí)，在此期間，教師不定時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題進(jìn)行指導(dǎo)，讓每個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行一些探索性的實(shí)驗(yàn)研究。另外可以讓研究生進(jìn)本科生的實(shí)驗(yàn)室，了解現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置，并協(xié)助實(shí)驗(yàn)老師來(lái)指導(dǎo)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.5考核方式改革

理論課程教學(xué)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(zhuǎn)為主觀題的考測(cè)，盡可能要求學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有宏觀的把握，并具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用能力，也就是要求學(xué)生有較強(qiáng)的對(duì)知識(shí)的再應(yīng)用能力。例如，對(duì)某個(gè)流體現(xiàn)象的解釋，采用了什么原理，現(xiàn)象告訴我們什么道理等。

實(shí)踐課程可根據(jù)實(shí)踐環(huán)節(jié)的形式以及達(dá)成的目標(biāo)進(jìn)行考核，其成績(jī)的評(píng)定不是單純的根據(jù)出勤時(shí)間和報(bào)告質(zhì)量，通過(guò)一般筆試問(wèn)題和面試問(wèn)題的設(shè)置，如：該項(xiàng)目如何分工，是否有更好的工程方案等，從而讓學(xué)生真正投入到實(shí)踐環(huán)節(jié)中。

4.結(jié)論

三峽大學(xué)作為一所地方高校，研究生的培養(yǎng)在追求科技前沿的同時(shí)，也應(yīng)兼顧區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)需求。動(dòng)力工程及工程熱物理作為新增碩士授權(quán)點(diǎn)，其課程的教學(xué)更不能照搬其他高校的培養(yǎng)模式，應(yīng)該結(jié)合自身發(fā)展特色和地方經(jīng)濟(jì)需求，對(duì)研究生課程教學(xué)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、課程考核環(huán)節(jié)進(jìn)行深入思考，努力增強(qiáng)課程教學(xué)在研究生培養(yǎng)中的作用，進(jìn)一步提高本學(xué)科碩士生的培養(yǎng)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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

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