机械大类专业热工基础理论课程内容的整合与教学的探讨

摘 要：机械大类专业的设置，是我校专业整合的重大教学改革。本文就机械大类专业下学科基础课热工基础理论课程设置的必要性、教学内容整合以及完成教学过程中的有关问题进行了探讨，并提出了相应的解决办法，为机械大类专业的其它课程的整合与教学提供参考经验。

关键词：机械大类专业 课程整合 热工基础理论

中图分类号:G423.07文献标识码:A文章编号: 1673-1875(2009)02-030-02

一、前言

2006年，我校机械与能源工程系的机械设计及自动化专业与热能与动力工程专业合并为机械大类专业，并进行了首次按机械大类招生，确定了机械设计及自动化、现代制造技术、模具设计与制造、热能工程、内燃机与汽车、制冷与空调6个专业方向，其中后3个专业方向为热能与动力工程专业的范畴。按大类招生是专业整合的发展方向，这有利于教学资源的优化配置，有利于学生掌握更多专业基础理论，有利于学生更灵活地选择专业方向，有利于学生未来的发展，符合本科教育厚基础、宽口径、强能力、会创新的教学要求，无疑是一种教学创新。但是，原两个专业的学科基础课程的侧重点不同，经过专业整合后，在四年的教学总课时不变的情况下，课程门数大大增加，给教学带来诸多困难。因此，如何优化整合好各门课程，值得我们去探讨。本文就其中热工基础理论课程内容的整合与教学中可能出现的问题进行深入分析，并提出有效的解决办法。

二、热工基础理论课程的历史沿革

我校机械大类专业热工基础理论课程涵盖了工程流体力学、传热学和工程热力学三门课程，它是热能与动力工程专业十分重要的学科基础课程。从建校时的内燃机专业开设热工基础理论课程至今已有近四十年；1986年开设的热能工程、制冷与空调专业，相继开出工程流体力学、传热学和工程热力学课程，均为多学时课程。在此期间，热能工程专业对热工基础理论课程进行过部分整合，即将工程流体力学和泵与风机两门课程整合成为流体力学泵与风机一门课程。2000年创办“专本沟通”热能与动力工程本科专业后，根据热能与动力工程专业本科教学要求，又恢复成了工程流体力学、传热学和工程热力学三门课程。

三、机械大类专业中开设热工基础理论课程的必要性

热工基础理论课程是许多学科的基础理论，如热物理、机械、建筑、电子、生命科学、化学、环境工程等。机械工程涉及液、气压的传动与控制、润滑、热处理、散热、材料成型等很多领域，机械设计及自动化专业主要侧重于机械零件、机械设备的设计与制造，在本科学习阶段，对于热工理论有一定的基础理论即可。而对于热能与动力工程专业，侧重于热动力机械的设计、运行与维护。热力机械主要是以热能为动力，以各种流体为载体，实现热能与机械能的转换，牵涉到流体的运动、工质及设备的传质传热和能量的转换，因而该专业既要有机械理论基础，又要有扎实的热工基础理论。另外，本课程还是本专业学生考研的必考课程。总之，在机械大类专业下，不但有开设该课程的必要性，而且应该放在极为重要的位置。

四、机械大类专业的热工基础理论课程教学内容的整合

机械大类专业，由于包含了机械设计及自动化与热能与动力工程两个专业，六个专业方向，因此，教学培养计划必须符合各专业方向的培养要求。在我们的培养计划中，确定了公共基础课程、学科平台课通用，专业课程根据各专业方向确定的原则；两个专业未合并前，公共基础课程是相同的，因而重点是学科平台课的整合，即打通两专业的所有学科基础课程，加重学生基础知识的学习和满足学生选择专业方向的需要。根据培养人才的目标与专业定位的要求，集体研究认为，在学科基础课时占总课时比例不变的前提下，将原热能与动力工程专业的工程流体力学、传热学和工程热力学三门课程合并为热工基础理论课程装入学科基础课程平台内，共100学时（含实验8课时）；课程内容上，制订了整合原三门课程公共的内容，非公共内容部分仍包含工程流体力学、传热学和工程热力学三个独立部分的原则。

热工基础理论是热能与动力工程专业的核心基础课程，我系机械设计及自动化专业此前并未开设此课程，所以如何整合热工基础理论课程的教学内容成为我们的焦点问题。机械设计及自动化专业对热工基础理论只要求有一定的了解即可，而热能与动力工程专业则要求厚重。原热能与动力工程专业的热工基础理论课程分工程流体力学、传热学和工程热力学三门课开，且每门课时数为56学时，共计168学时（含实验课时）。而大类专业的培养计划中，热工基础理论课程总共只有100学时，其中理论教学92学时，实验8学时，比原教学计划少了68学时；这能满足机械设计及自动化专业的教学的需要，但不能满足热能与动力工程专业的教学要求，最终形成了不能满足机械大类专业培养人才要求的矛盾。我们解决矛盾的具体办法是：把工程流体力学、传热学和工程热力学三门课程的内容分解为基础理论与工程应用两部分，在培养计划中，学科基础课中的热工基础理论只包含基础理论部分。92学时内完成基础理论教学，能同时满足机械设计及自动化专业与热能与动力工程专业的培养要求。工程应用部分，对于热能与动力工程专业，则放在专业课程的教学中进行。如热能工程方向，将传热学的工程应用部分放在锅炉原理课程中进行，工程流体力学工程应用部分放在泵与风机课程中进行，而工程热力学的应用部分放在汽轮机原理课程中进行；对于制冷与空调方向，传热学的工程应用部分放在换热器的课程中进行，工程热力学的应用部分放在制冷原理的课程中进行，这些课程的开设时间都居于其它专业课程之前。这样，既保证了热能与动力工程专业热工基础理论课程内容的完整性，又保证了专业课程教学中对热工理论知识的要求，从而，满足了机械大类专业的教学要求。

五、完成热工基础理论课程教学的思考

任何新生事物的出现，都会存在许多的矛盾，关键是对矛盾的解决。机械大类专业2006年招生学生人数三百人，2007年招生人数近450人，2008年招生人数近500人，学生人数的大大增加和教学内容的整合，为教学带来了很多的问题与困难。如教学大纲的制订、教材的建设、教师的安排与教学负担增加、实验项目的开出（实验设备的数量有限，要全部开出实验项目，就现在的条件，实验设备与人员数都不够，实验周期长）等。为此，我们进行了如下的思考：

1）制订合理的教学大纲

大类招生条件下，由于热工基础理论要满足整个机械大类专业的学生对知识需要，同时不能降低热能与动力工程专业对热工基础理论的要求，还要考虑热能与动力工程专业学生考研的问题（热工基础理论是热能与动力工程专业考研的必考课程），因此，制订教学大纲时，要进行全面的考虑，综合权衡各方面的因素，制订出科学合理的教学大纲。学科基础平台课中的热工基础理论内容的教学大纲以满足热能与动力工程专业的要求为原则制订。为此，我们对基本理论内容进行了具体分析和规划，对实验项目和教学的考核办法做出了具体的要求。工程应用部分的内容体现在相应的专业课程的教学大纲中。

2）教材的选择与建设

良好的教材是很好完成教学的基本物质条件。原热能与动力工程专业的热工基础理论课程采用工程流体力学、传热学和工程热力学三本国家级规划教材。目前，在国内，机械设计及自动化与热能与动力工程专业合并为机械大类专业的学校不多，有关机械大类专业的热工基础理论课程教材很少。2006年，中国电力出版社出版了热工基础及流体力学这本教材，主要适用于电厂热工控制及自动化、环境工程、建筑环境及设备工程等专业，显然不适应我们的教学要求。我们在教材建设中考虑两种方式：一是仍采用原热能与动力工程专业所采用的三本教材，但对应教学的具体内容进行了整合，二是自行编写教材。

3）任课教师的安排

本专业的热工基础理论课程包含的工程流体力学、传热学和工程热力学三门课程，从内容上讲，是相互联系的，但又各自独立。目前2006级分6个班进行上课，共552课时，显然教学工作量大，一位教师完成该课程的教学是不可能的。由三位教师承担教学，每人184学时，工作量饱满。据此我们设计了两种方案：一种是每个班的教学由三位教师共同完成，分别负责工程流体力学、传热学和工程热力学部分的教学。另一种方案是由三位教师完成，每位教师负责两个班的教学，则存在每位教师相当于要上两门新课的问题。考虑到教师的其它的工作安排，为减轻教师的教学负担，偏向于采用第一种方案。在任课教师选用上，必须是热能与动力工程专业的专业课教师，因为热工基础理论课程是学习专业课程的基础，专业课教师对此认识深刻、对知识把握得准，在教学中更能把握好教学的重点与教学方法。

4）实验教学的安排

原热工基础理论的三门课程的教学在一学年内完成，而现在一个学期内完成，即92学时的教学在16周内完成（每周6学时）。由于学生人数多，实验设备套数有限，又只能在一个学期的时间完成实验，难度大。目前，实验教师只有3人，2006级有学生300人，每个实验项目只有四套设备，每个实验项目每套设备供3位学生做实验，每次只能安排12位学生做实验；若每天24位学生做实验，完成教学大纲中的5个实验项目，要4位教师63个工作日才能完成该课程的实验教学，可见工作量极大。目前，为完成该门课的实验教学，我们采用三种办法：一是要增加实验设备；二是增加实验人员；三是每天完成多组实验。事实上，大类招生下，由于学生人数的增加，所有的学科基础课的实验工作量均大大的增加，普遍存在实验工作量过大的问题，值得深入的研究。

六、结语

我系机械大类专业的设置，旨在优化教学、合理利用教学资源，培养厚基础、宽口径、具有创新能力的高级应用型人才，是一次重大的教学改革。改革是为了发展，但改革过程当中一定会碰到新的问题，热工基础理论课程的有关问题仅仅是众多问题中的一个。为了更好的完善我们的教学，本文中提到的一些问题及解决办法，还有待于进一步的探讨,更有待于教学实施后对教学效果的检验。

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