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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇工程热力学意义,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
《热处理原理与工艺》是材料科学与工程专业金属材料方向的核心课程,主要讲授铁碳合金过冷奥氏体发生珠光体、马氏体、贝氏体等固态相变的原理,以及正火、退火、淬火、回火等热处理的方法和工艺。从教学内容上看,该课程不仅涉及到物理化学、金属学、晶体学等多门理论,具有理论性强、抽象性强、综合性强的特点,而且又与实际生产联系紧密,具有实践性强、知识更新速度快的特点。该课程既要求学生具备坚实的基础理论知识,又要求学生具备一定的分析解决实际问题的能力,能够根据固态相变的基本原理制订合理的热处理工艺路线。这就要求教师在教学过程中有针对性地进行理论结合实际、化理论为具体、化抽象为形象的授课,要达到这一目标,实践教学就成为其中的关键一环。
通过热处理实践促使学生对抽象问题的理解,通过基本原理的运用诠释实践过程的各种现象。因此,在该课程的教学中必须加大实践教学的力度,对传统的实践教学模式进行改革。笔者结合我院《热处理原理与工艺》课程实践教学开展的情况,提出了实验教学改革与实践的几点体会。
一、《热处理原理与工艺》实践教学存在的问题
1.教学内容陈旧,学生自主实验训练不足。由于受重视程度或实验条件的限制,大多数热处理实验内容没有随着实验技术手段的进步进行改进,这些很多年不变的实验内容难以具有挑战性,学生难以发生兴趣或产生求索的欲望,从而不重视实验,达不到预期目标。而且,传统的热处理实验侧重于学生单项技能和对知识的验证为主,综合性、设计性实验比重较轻,尤其是学生自主的开放性实验训练很少。这样就不能将热处理课程中的不同热处理工艺串联起来进行实验训练,缺乏让学生进行系统地综合运用所学知识与技能的主线。
2.教学模式单一,学生创新能力培养缺乏。材料专业涉及热处理实践的环节主要有课程实验、实习实践和毕业论文阶段。在实验教学环节,教师详细讲解实验原理、实验步骤、注意事项等,学生根据流程进行实际操作;在实习实践环节,学生在企业主要看生产过程和听师傅讲解,动手机会很少;在毕业设计环节,教师拟定题目,下达任务书,学生在教师指导下进行实验。在这些实践环节,教师是教学的主体,学生根本没有独立思考,只要按照教师的要求“照单抓药”即可。这种实践教学模式难以提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力,缺乏对学生创新思维、创新能力的培养。
3.教学资源匮乏,实践教学质量难以保证。随着学生规模的急剧增加,材料专业实践教学过程中不同程度的存在教学资源匮乏的问题。一方面,学生的扩招造成硬件设施的相对不足,导致实验任务安排与落实困难,造成实验安排在时间上相对集中,实验过程给学生参与动手的机会少,等等问题,使得实验教学匆匆走过场。同时,学生人数的增多也增加了实习实践的困难,企业不能接纳更多的学生进行实习,导致学生实习时间变短,实习过程走马观花。这些原因导致热处理实践教学流于形式,实践教学改革难以落到实处,实践教学质量自然难以保证。
二、《热处理原理与工艺》实践教学改革的措施
1.优化实践教学内容,增加学生自主性综设实验的比重。将大部分验证性实验项目整合成适合于使用仿真实验或多媒体教学软件教学,增加综设性实验比重,要求学生根据实验条件自主选材,自己设计热处理工艺方案并实施操作,独立观察显微组织和测试力学性能,锻炼学生发现问题、分析问题、解决问题的能力;更新实验内容,创新实验项目,确保实验教学内容科学前沿,注重传统与现代的结合、学与用的结合,在此基础上建立热处理相关的开放性实验项目库,鼓励学生在课外根据个人兴趣自主选择实验项目进行探索研究,培养学生的自主实践能力和科研兴趣。
2.充分挖掘校内外资源,改善实践教学条件。充分利用依托我院建设的国家复合改性聚合物工程技术研究中心、贵州省材料结构与强度重点实验室、贵州省激光技术应用工程研究中心、材料测试与结构分析实验中心等资源,建立仪器设备共享机制,为热处理实践教学创造良好的实验条件。加强与中航工业143厂、183厂、154厂、标准件厂及西南工具集团、贵州合润铝业、贵州金飞轮毂等建有热处理生产线的大中型企业合作,联合建立了学生实践实训基地,加强热处理实践教学条件建设,让学生在生产现场直接进行热处理实践技能和创新能力的锻炼和体验。
3.改革实践教学模式,建立多元化的实践教学体系。利用我院每年举办的金相技能大赛和参加全国大学生金相技能大赛的机会,组织学生进行制样培训和比赛。在此过程中,学生通过不同热处理状态金相试样的比较直观了解到热处理工艺对材料的组织性能的影响,能够加深对热处理的感性认识。同时,向学生全面介绍本学院教师的科研方向、承担的课题等信息,鼓励学生联系相关教师申请参与科研实验,同时支持学生组成课题组申报国家级、省级和校级大学生创新创业训练计划,在教师的指导下独立进行金属热处理相关项目的研究,将热处理的基本原理和工艺运用到科研实践中,进一步提高学生利用所学知识解决实际问题的能力。此外,在实习过程中针对实习工厂生产的实际情况,设计相关的实践项目,让学生带着项目、带着问题进行有针对性的实习并撰写实践报告,增强学生解决工程实际问题的意识和能力。
4.完善网络资源,建立网上实验平台。通过网页、微博、QQ群等方式搭建网上实验平台,将实验设备资料、实验教学教案、仪器操作视频、开放实验项目等相关信息共享在平台上。学生可以在网上了解仪器设备功能、实验方案设计、基本操作过程等内容,根据自己的兴趣选择实验项目或自拟项目进行网上预约实验,并可通过网络平台提出问题、寻求帮助,教师可以在网络平台上及时进行解答指导,增强教师和学生的互动。网络平台的建立不仅可以提高学生自主实验的便利性,更可以激发学生的学习兴趣,培养学生的动手能力和创新能力。
5.改进考评办法,发挥正向引导作用。为了从制度上引导、督促学生重视实验教学环节,提高学生的热处理实验积极性和学习兴趣,改进学生的考评办法,将课程实验成绩、项目实践成绩纳入本课程的综合成绩中去,且占总成绩比重不低于20%。课程实验考核主要从综设性实验方案拟定、实际操作、实验分析、实验报告等方面进行综合评定,按百分制给出分数,重点考查学生的创新思维和创新能力、实践动手能力;项目实践考核只针对部分对科研有兴趣的学生,其成绩作为平时成绩的加分因素,主要从科研项目的创新性和先进性、实验方案的合理性、实验结果的正确性、论文的规范性等方面综合评定。通过加大实践环节在总成绩中所占的比例,提高学生对热处理实践环节的重视程度,培养学生理论知识应用于实践的能力。
关键词 热处理;多媒体教学;启发式教学方法
中图分类号:G642.4 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2013)03-0112-02
Discussion on Teaching Strategy of Course of Principle and Process of Heat-treatment//Duan Yuanpei, Zhang Haitao, Li Chuanrui, Liu Minglang
Abstract Principle and Process of Heat-treatment is an important professional basic course for the specialty of material forming and control engineering. In order to improve the thirst for knowledge and learning effect of students, the “fun” was using as the main line and the teaching contents were innovated. Multimedia teaching, heuristic, discussion teaching method and strengthening practice teaching mode were also used in the teaching process.
Key words heat-treatment; multimedia teaching; heuristic teaching method
热处理原理及工艺课程是安徽工程大学材料成型及控制工程专业一门重要的专业基础课,教学内容分为热处理原理和热处理工艺两部分。其中,热处理原理介绍奥氏体转变、马氏体转变等钢在加热及冷却过程中发生的组织及性能转变规律;热处理工艺介绍退火、正火等热处理方法。通过对这门课的学习,可以让学生在掌握热处理原理的基础上合理地制订热处理工艺路线。
从教学内容上看,热处理原理部分理论性强,内容抽象,热处理工艺部分又与实际生产联系紧密,如果不注意教学策略,学生在难于理解运用的同时就会觉得枯燥无味,很难产生学习兴趣,教学效果也较差。然而,该课程的教学目标要求学生既要具备坚实的基础理论知识,还要具备一定的分析解决实际问题的能力。那么,怎样实现这一目标呢?针对教学内容的特点,笔者尝试采用以下策略进行教学实践,收到良好的教学效果。
1 以“趣”为主线
孔子说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”可见,“兴趣”才是最好的老师。因此,在热处理原理及工艺课程的教学过程中,可深入挖掘教材内容,通过举例子讲故事、从现象出发引导学生思考等方法,有目的地设计“兴奋点”以激发学生兴趣,培养学生的学习思考能力,以适当的案例启发学生的思维,探究现象的本质,找出规律。
如在教学热处理这章内容时,先设计些观察思考题,例如:“两段直径为1 mm的钢丝,同时放在酒精灯上加热到赤红色,而后一段放在水中冷却,另一段在空气中自然冷却。当钢丝完全冷却后进行折弯,发现在水中冷却的钢丝很容易折断,而放在空气中冷却的钢丝不易断裂,甚至可以卷成圆圈。加热温度相同,由于冷却方式的不同导致同种材料性能的差异,为什么?”“敲击学生金工实习作品小锤子的锤头,一锤头工作面出现凹凸不平,而另一个经热处理的锤头工作面仍然非常平整。两铁榔头为同种材料所制,为何热处理后工作面敲击后仍平整如初?是什么原因导致锤头性能的差异呢?”通过这些思考题的提出,好奇的学生就会把兴趣转移到热处理课程枯燥、抽象的内容上。
2 教学内容改革
热处理原理及工艺课程的教学内容包含热处理原理和热处理工艺两部分:第一部分“热处理原理”概念多,理论性强,内容抽象,且与材料科学基础等基础课程内容联系密切;第二部分“热处理工艺”部分与实际生产联系紧密。第一部分内容是第二部分的理论基础,而第二部分内容是第一部分的应用。因此在教学过程中,教师应抓住主线,突出重点,注重理论联系实际,并且强化实验教学环节。
随着科学技术的迅速发展,热处理领域新工艺、新理论不断出现。因此,处理好传统内容与现代内容的关系,适当压缩、简化经典内容,充实当前热处理领域的最新研究成果。如增加激光热处理、真空热处理等现代化的热处理方法等内容,使学生及时了解热处理原理及工艺的最新研究和发展动态。
3 采用多媒体教学
与“一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴”的传统教学方式相比,多媒体教学的优势在于其是图、文、声、像、动画、视频的有机结合体。在热处理原理及工艺课程上的教学工作中,采用多媒体教学手段,可将抽象的概念转化为图文并茂的画面,将复杂的工艺过程转化为直观的视频,使学生能够充分利用视觉和听觉来获取新知识,教学内容直观易懂,课堂气氛生动活泼,易于被学生理解。并且采用多媒体教学方式,节省了大量的粉笔板书时间,使教师能够有更多精力对学生课堂进行管理和引导,提高了教学效率。
例如,对于与实践联系紧密的“钢的热处理工艺:淬火、正火、退火、回火等”内容,学生很难想象热处理的工艺过程。采用多媒体教学方法,将热处理工艺制作成为动画或录像放给学生观看,使他们有身临其境的感觉,对热处理工艺过程有了直观的了解,给课堂增添了更多趣味,极大地调动了学生的兴趣,增强了学习效果。目前已连续几届采用自制的多媒体课件进行教学,受到学生的广泛欢迎,增强了教学效果。
4 采用启发式、讨论式教学方法
热处理原理及工艺课程知识系统性较强,且原理和工艺部分联系紧密。因此,在教学过程中应注意有关概念之间的内部联系,注重其本质特点的讲解,从而进行它们异同的比较。并且,针对特定内容进行启发诱导,激发学生的求知欲望,使学生不但活跃了思维,而且接受了新知识,巩固了旧知识。但要想做好启发教学,教师必须下功夫深入研究教材,通过多种途径来调动学生学习的积极主动性,启发学生进行独立思考。
在每节课的教学过程中,教师不与学生进行互动,不仅使课堂气氛沉重,学生失去学习兴趣,而且教师也不了解学生对知识点的理解掌握程度。在教学过程中,可以采用课堂提问、组织讨论等方式,与学生进行互动和交流。采用讨论式教学方式不仅活跃课堂气氛,调动学生学习的积极性,而且能培养学生独立思考和积极思考的能力,实现教学质量的良好反馈。但要想组织好课堂讨论,教师首先要针对具体内容设计讨论主题,并且在讨论过程中应注重引导学生联系所学理论知识。
例如,对于零件的淬火热处理工艺而言,淬火工艺的合理选择有利于零件减少变形和开裂的倾向。因此,在“钢的淬火热处理工艺”这部分内容的讲解过程中,可以进行分组讨论,并且在讨论过程中教师加以引导。这样,大多数学生对淬火热处理工艺有了更深的理解,针对具体零件可以正确选择热处理工艺路线。
5 强化实践教学
热处理原理及工艺课程的教学目标之一即让学生灵活运用热处理工艺来解决实际问题,那么怎样提高学生理论与实际联系的能力呢?实验教学是解决这一问题很好的途径,通过实验教学环节,既可以培养学生理论联系实际的思维方式,提高学生的实践能力,反过来又可以促进理论教学效果的增强。
因此,为了培养学生理论联系实际独立解决问题的能力,在学时紧的情况下,仍安排实验8学时,实验学时占总课时的17%。并且,为了提高学生的积极主动性,将部分实验由演示性实验改为设计性实验,由学生自己动手完成实验的全过程。例如,钢的淬透性测定实验,原来为演示性实验,即材料的热处理过程由实验教师完成,仅由学生进行硬度测试并绘制硬度随深度变化曲线,确定硬化层深度,比较不同材料的淬透性。现在该实验为综合设计性实验,学生根据给定材料的化学成分,根据学习的理论知识,首先合理制定淬火工艺路线,然后在实验室独立完成热处理工艺操作,这一环节结束后再进行硬度测试、不同材料淬透性比较等过程。新方式能更好地调动学生学习的主动性,强化了学生对理论知识的理解。
另外,还可通过认识实习、生产实习等实践教学环节来弥补学校教学条件的不足,让学生走进企业,亲身感受实际生产环境,体验实际生产过程。并且在学生参观过程中,经验丰富的车间技术人员针对生产内容进行细致解说,引导学生把所学理论知识与实际生产过程进行结合,使学习的知识不断深化,从而大大提高该课程的教学质量。
6 结论
在热处理原理及工艺的教学中,应针对课程内容特点,通过以“趣”为主线,对教学内容进行改革,采用多媒体教学,启发式、讨论式教学方法及强化实践教学等方式,以激发学生学习的积极性和主动性,使学生更好地理解知识、掌握知识、灵活运用知识。
参考文献
[1]陆兴.热处理工程基础[M].北京:机械工业出版社,2008.
[2]李传瑞,丁丽,王银凤.热处理原理及工艺课程教学的改革与实践[J].时代教育:教育教学版,2009(10):27.
由于浮法玻璃的产量相当巨大,所以其严重影响到我国的经济和相关产业。浮法玻璃制造工艺一向被公认为是玻璃生产工艺里面的规模生产技术水平最高的,但是它也存在诸多的问题,比如:其溶制时间很长、其溶制的温度很高、其余热和废气度环境的危害很大、能源和原材料的消耗量也很大等等。除此以外,生产出来的玻璃产品还依赖高温、严格的气氛控制以及长时间保温等来确保锡槽和熔窑等生产设备的稳定。所以,对其的生产还需要做进一步研究,以促进发展的平衡。
化学热力学就是一个能到做到全方位分析和研究的工具,不需要太多的数据就可以研究材料生产制备的热加工过程和过程中材料的相结构以及其性能的嬗变规律。对于这一点,在钢铁材料的研究运用中最为显著。然而,大家也都清楚,玻璃是典型的非晶态无定型的物质,并且它的结构极为复杂,和相结构和相组成比较简单的金属材料是大有不同。因此,所采用的模型、计算方法还有对应的数据库以及其数据整理等都会不同,需要对此一一展开研究。本文是阐述通过尝试使用化学热力学方法来研究浮法玻璃的一些工作,希望可以启到一定的作用。
化学热力学计算的研究平台MTDATA
MTDATA是一整套电子计算机软件程序包和数据库技术,是用于多项复杂体系化学热力学、热过程计算分析。它的工作原理就是以热力学物理相平衡的原则。通过积累的简单系统的热力学数据和专门构建的数据库来作为基础,根据选择的或者设计的模型来展开计算分析工作。全过程通过相变热力学计算分析以及非平衡计算的模型方法和实际测量的数据,就可以气相在内的体系各相间的真实相互转变的关系,由此可以很清楚地知道材料的制备和加工的过程,从而找出可以提高产品质量的关键点和环保的途径,这样有助于可持续发展。针对平板玻璃而言,其结构的形成,产品性能的变化,玻璃气泡与玻璃产品性能,其熔化制备过程中的硅酸盐反应过程细节,气氛与澄清,气体成分分布以及熔窑侵蚀等对玻璃生产工艺过程很重要,可是传统的方法却很难深入到系统的研究,所以采用这种方法比较合适。
数据的采集和数据库
之前就有提到说浮法玻璃的组成是非常的复杂的,而且整体体系的化学热力学相变过程所涉及到的因素也很多。所以在这个计算处理的过程中,不能仅是简单的数据叠加,需要专门设计计算的流程和模型以及专业的数据库才可以满足。所以,NPL的方法是和皮尔金顿等企业合作建设MTOX数据库,并且不断地升级,可以涵盖研究中可以包含的所有的气体系统。其数据库的问题对于研究的结果是否具有准确性和实用性启着关键的作用。在研究中,发现了浮法玻璃在高温液态的时的气态的含量对玻璃液的澄清和产品的光学性能影响较大。所有计算体系中,对采用的数据和数据库需要进行部分实测和计算调整。因为一般的浮法玻璃都是氧化物体系,含氧类的气体为主,通过氧化物的气体传感器,利用电化学原理,形成系统的装置,实施实验室和生产在线测量,经过整理、对比以及计算分析,便可以推算出玻璃窑和玻璃液中气体的含量变化规律,以此作为化学热力学计算的基础数据之一。
玻璃形成的过程
普通硅酸盐玻璃成分结构很复杂,玻璃结构的形成过程对于玻璃的研究者和制造者来说,十分重要。如果可以掌握玻璃结构的形成规律以及与制备环境条件和原料的组成的关系,就可以很全面地控制玻璃的改性、玻璃的生产以及其加工,找到工艺制度需要改进的地方和可以采用环保的生产的措施等等。虽然热力学计算出的相比较复杂,但是它的结构变化是对应着普通平板玻璃液相形成的变化规律,这便可以结合现代的结构分析方法来分析总结出玻璃的结构和形成的特点。
玻璃生产中所用的澄清剂
玻璃澄清也就是将玻璃里面的气泡清除掉。现在采用热力学研究的方法就是,通过设计研制的探测器,定位安放和测量获得气体、气泡的信息。进行计算,做好化学组成、温度的研究,从而建立模型,掌握气泡的衍生和变化的规律。从而专门研发相关的澄清剂和专门的数据库,促进深入研究气泡的形成变化。
总结
流行性出血热合并重症急性胰腺炎临床少见,本例通过腹膜透析治疗达到临床治愈。
流行性出血热(epidemic hemorrhagic fever,EHF)是病毒引起的自然疫源性疾病。本病的主要病理变化是全身小血管和毛细血管广泛性损害,临床上以发热、低血压、出血、肾脏损害等为特征。本院接收1例合并重症急性胰腺炎应用腹膜透析成功抢救治愈,现报告如下。
1 病历摘要
患者男性,39岁。因寒战、高热,腹痛伴腰痛4 d于2006年6月28日入院。病史:患者4天前无诱因出现发热,体温高达39℃,伴头痛,全身酸痛,中上腹痛,呈持续性钝痛向腰背部放散,腰痛,腹胀,无明确鼠类接触史。入院时查体:血压110/60 mm Hg,急性病容,全身皮肤黏膜无出血点及黄染,未见皮肤搔痕,颜面潮红,眼结膜无充血。双肺呼吸音清,心率90次/min,节律规整,各瓣膜听诊区未闻及病理性杂音,腹部饱满,未见Grey-Turner征及Cullen征,未见肠型,左上腹部压痛,无反跳痛及肌紧张,肝脾肋下未触及肿大,肠鸣音弱,2~3次/min,移动性浊音阴性,双肾区叩击痛(+),双下肢无水肿。辅助检查:血常规WBC 5.13×109/L,N 0.88,L 0.07,PLT 71×109/L,异型淋巴细胞0.07。尿常规RBC 9.2/HPF,WBC 5.4/HPF,PRO (+++),GLU(++)。胸片未见异常。生化特点:血ALT 183.7U/L,TBA 43.27 μmol/L,TB 21.7 μmol/L ,GGT 427.5 U/L,AST 306 U/L,M-AST 36.7 U/L,UREA 3.29 mmol/L,CR 75.7 μmol/L ,K+ 3.7 mol /L,AMY 269 U/L,P-AMY 206.8 U/L,LIP 410.3 U/L,ASO 457.7 IU/ml,CRP 79.66 mg/L,GLU 9.1 mmol/L,CK 279 U/L,CK-MB 28.8 U/L,HBDH 544 U/L,LDH 893 U/L。出血热抗体IgM(+),IgG(+)。血补体及免疫球蛋白正常。乙肝两对半正常,肝炎分型阴性。超声特点:双肾彩超示双肾形体饱满,肝脂肪浸润,脾稍大,胰腺相对饱满。胰腺CT:胰腺形态饱满,胰周、腹腔间隙渗出,考虑胰腺炎。入院后监测胰酶、肝功能、血糖、肾功能指标进行性升高,经请院内会诊,明确临床诊断为流行性出血热,急性重症胰腺炎,急性肾功能衰竭,急性肝损害。治疗上给予暂禁食,给予营养支持、抗感染、抗病毒、减少胰液分泌、保肝、控制血糖、对症治疗。因肾功能进行性恶化,住院第5天血肌酐最高达597.7 μmol/L,在原治疗基础上紧急行急性腹膜透析置管术,术后应用Baxter双联腹膜透析液2000 ml,5次/d腹膜透析,患者症状及各项指标显著缓解,根据病情调整用药,腹膜透析治疗24 d,各项指标均恢复正常,行腹膜透析管拔管术,继续巩固治疗,于第30天治愈出院。现随诊11个月,各项指标均正常。
2 讨论
流行性出血热(EHF)是由流行性出血热病毒(EHFV)对人体呈泛嗜性感染[1],导致人体多器官损害,而临床上以发热、充血出血、休克、急性肾功能损害为突出表现的一组综合征。其中流行性出血热急性肾功能衰竭的发病机理主要是:①病毒直接损伤肾小管及毛细血管,以及由此造成的肾微循环障碍;②抗原抗体复合物沉积所致的肾单位损伤;③各种因素如血中肾素、血管紧张素Ⅱ(ATⅡ)、血栓素A2明显增高;广泛性毛细血管损伤所致的血浆外渗、血液浓缩等所引起的肾血管痉挛及肾血流量减少。
本病例不仅有上述症状、体征和实验室检查,可确诊为流行性出血热,尚有以下特点:①该患为城市固定人口,无鼠类接触史;②该患合并重症急性胰腺炎,临床少见;③合并严重急性肝损害、急性肾功能衰竭,无明显分期表现,易误诊、漏诊;④该患经腹膜透析治疗迅速缓解病情,达到治愈出院,随诊病情无复发,预后好。可见,此病例的临床观察及分析告诉我们:①鉴于当前我国人口的流动性比较大,特别是在城市就诊的散发例或非高峰季节发病者,医疗工作者提高对本病的警惕性,是早期诊断的一个重要环节。若是早期诊断,治疗及时合理,则非典型病例或轻型病例,发热期、休克期及少尿期病程可缩短,或表现轻微,或出现越期现象而呈不典型经过,使患者轻松、顺利、安全地度过各期达到痊愈,否则死于休克期、少尿期的比例较高。②腹膜透析治疗是一个有效的治疗方法,可显著缩短病程,提高治愈率,有助于提高患者生命质量,减少医疗费用,在临床上应广泛推广。
【关键词】地热水;梯级综合利用
引言
地热是一种在合理利用条件下可再生的清洁能源。地热资源的利用可以大大降低煤炭、石油等的消耗,有利于减少二氧化硫等的排放,改善居住环境。为了响应国家节能减排的政策,改善传统的供暖模式所造成的环境污染和能源浪费,北京中医药大学渤海校区(黄骅)地热水综合利工程采用地热水梯级综合利用技术,成功替代了原有的地热直供,使地热供暖尾水得以充分利用,从而大大降低了资源的浪费和环境热污染。本文以中医药大学地热水梯级综合利用工程为例讲述地热水梯级综合利用,取得了良好的使用效果,实现了非常好的经济效益。
一、项目概况
本工程为中医药大学渤海校区(黄骅)一期供热工程,为三栋教学楼、图书馆、实验楼、学生食堂、学生宿舍、教工宿舍及相应附属服务设施供暖。一期总建筑面积15.1万,全部由地热水机房供应采暖热源(行政楼除外,行政楼采用地源热泵空调系统),总供热负荷约7000kW。
二、系统方案选择
采用上述方式,一级板式换热器可提供3139.5kW热量;二级板式换热器可提供3255.8 kW热量,再加上热泵机组的输入功率可满足一期工程的全部供热需求。
三、主要设备选型
地热水机房选用2台钛合金防腐蚀板式换热器,3台螺杆式热泵机组,相关详细参数见表1。
四、技术经济指标分析
五、结果与讨论
由上述可知,在不采用地热水梯级综合利用的情况下,使用板换直接换热供暖,仅能满足约6万平米的建筑采暖,其余9万余平米得考虑采用天然气锅炉或者其他方式供暖,不仅初投资会高出很多,而且运行费用也会达到20-30元/的不利境地。所以采用地热水梯级综合利用,不仅工艺流程简单,运行稳定且可以实现机房供热的无人值守。不仅节省经济运行成本而且具有非常好的环境排放效果,实现功能、经济、环境及运行费用的全丰收,具有非常大的推广价值。同时本工程的地热井还是由废弃油井改造的,对于附近有废弃油井的工程更具有借鉴意义。
参考文献:
[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册〔M〕.2版.北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2] 地源热泵工程技术规范GB 50366-2005(2009)。
[3] 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB 50736-2012。
[4] 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范GB50242-2002。
关键词:数学物理;工程热力学;教学
作者简介:高蓬辉(1979-),男,山西兴县人,中国矿业大学力学与建筑工程学院,副教授;张东海(1977-),男,江苏徐州人,中国矿业大学力学与建筑工程学院,副教授。(江苏 徐州 221116)
基金项目:本文系中国矿业大学青年教师教学改革资助项目(项目编号:2001207)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)22-0087-02
“工程热力学”为能源工程、机械工程、化学工程、材料工程以及航空航天工程等多门学科的发展奠定了基础,热工理论的研究与应用直接决定能源转化效率、节能技术及环境保护实施的成效,对于人类社会的可持续发展具有重大意义。因此,作为高校工科专业的重要基础课,加强“工程热力学”的教学效果就尤为重要。我国近两百所高校开设建筑环境与能源应用工程专业,全部将“工程热力学”课程设置为主干专业基础课之一。“工程热力学”课程不仅是后续专业课程学习的理论基础,同时直接为学生今后的科研和工作实践提供理论指导,具有重要的学习意义和实际应用价值。[1]
笔者根据自身在“工程热力学”课程教学过程中的切身体会和经验,指出应注重将基础数学、物理理论知识融会于“工程热力学”课程讲授过程中,促进学生对热力学中抽象概念和过程的深入理解,达到提高和改善教学效果的重要作用和目的。
一、基础数学物理知识在热力学理论中的体现
热力学的先修课程主要有高等数学和普通物理等课程,在教学中发现许多学生高等数学知识薄弱,需要在课堂教学中讲解大量的高等数学知识,才能使课堂教学质量得到保证,然而却浪费了“工程热力学”课程自身的教学时数,因此探索基础数学、物理知识体系与热力学之间合理的联系以及有机过渡的教学方法成为热力学教学中必须重视的问题之一。
热力学作为一门非常系统且抽象的学科,其科学性、严谨性主要是通过各个章节中贯穿其中的数学体系来构建而成的。如何科学、深入理解这些繁杂这些概念和数学结论,成为课堂教学活动中非常关键的一环。以下我们将例举热力学中非常重要的一些基于数理知识的基本概念和理论推导过程。
1.状态参数
在热力学的教学过程中,我们把系统中瞬间表现的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状态,简称为状态。[2]热力状态反映了工质大量分子热运动的平均特性,描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。而状态参数是热力系统状态的单值函数,与热力过程无关,状态参数的这一特性的数学特征为点函数,表示为:
(1)
循环积分为:
(2)
在教学活动中,应将微分的理念融入到状态参数概念的讲解中,并通过全微分将热力系统状态参数为点函数的特性进一步阐述,使学生深入理解热力状态参数的特殊性。
2.微变量dh与变化量h的区别
在热力学第一定律的学习过程中,对于焓有两个非常相似的公式:
(3)
(4)
上式(3)和(4),从外形来看,非常相似,且学生在学习过程中,也容易忽视其细微差别。从数学角度来看,在教学过程中应对其进行区分。式(3)为焓的微分计算表达式,dh为焓的微变量值;式(4)为焓的改变量计算表达式,h为焓的变化量,即式(4)是通过对式(3)进行积分后得到的。这些细微概念上的差别,带来完全不同的热力学分析。通过上述的详细讲解和区别,可以加深学生对热力学中相关公式和计算过程的理解。
3.卡诺循环与极限的概念
卡诺循环解决了在一定的高温热源T1和低温热源T2间,热功转换最大效率的问题。由于卡诺循环是典型的可逆循环,在整个热力转换过程中,没有熵产,即没有不可逆因素所引起的做功能力的损失,因此,该循环热效率ηtc=1-T2/T1成为两热源T1、T2之间工作热机的最大循环热效率。
在课堂讲解中,联系实际工业生产和生活中的热力机械,指出实际热力机械的热功转换效率都低于卡诺循环热效率ηtc,原因在于卡诺循环作为可逆循环,是一理想热力循环,其热效率为实际生产、生活中热力循环效率的极限。[3]因此,实际生产和生活中的热力循环效率只能小于卡诺循环的热效率,不可能大于卡诺循环的热效率。这样从数学极限的角度也解释了为什么卡诺循环效率是一定高、低温热源间工作热机的最大效率的问题,使学生更加容易理解卡诺循环这节的相关概念和理论。
4.音速
研究流体在管道内流动时,我们提出了音速α,并且对定熵流动中音速用下面的公式进行计算:
(5)
在得到音速与温度之间的函数关系时,指出理想气体定熵过程方程式:
(6)
对式(6)进行变形,得到 (7)
在将式(7)代入式(5)时,遇到与是否等效的问题,从形式看,一为偏微分关系,另一为全微分关系。但从变量与因变量的角度来看,同样反映出变量与因变量间的函数变化关系,在课堂教学过程中,需要对这一细微差别进行讲解,以促进学生对物理过程以及数学关系的理解,不可一带而过,从而造成学生概念以及数学关系理解上的断层和缺失。
二、构筑基础数理知识与“工程热力学”课程有机结合的教学方法
“工程热力学”课程的一个重要特点是基本理论多,基本概念抽象。为此,在课堂教学中针对基本理论部分,把讲解重点放在基本理论和基本概念的深入理解上,如状态参数、可逆过程、热功转换、热力学第一、二定律、卡诺循环、卡诺定律、熵等,这些一定要详细讲解、分析透彻。特别是热力学第二定律的课堂教学中,因为该部分内容概念抽象、原理费解,又不能用实验来演示,所以学生学习非常困难,但热力学第二定律作为“工程热力学”课程的核心内容之一,非常重要。凡此种种,笔者作为“工程热力学”课程的讲授教师,在教学活动中,认为通过将基础数理知识与“工程热力学”课程有机结合的教学方法,可以提高和改善课堂教学效果,促进学生对“工程热力学”课程内容的掌握和理解。教学活动中可以采取以下的方法,以实现将基础数理知识与“工程热力学”课程结合的教学:
1.课程准备阶段
在“工程热力学”课程的备课阶段,先将本章节内容难以理解的概念、定理以及公式推导过程摘出来,同时考虑这些部分与哪些基础数学、物理知识相关,并将这部分数理知识作为课堂讲授内容的铺垫部分准备到“工程热力学”课程的课堂教学活动中,即将这部分基础数理知识写入课堂讲义、PPT教学幻灯片中。
2.课堂讲授阶段
在“工程热力学”课程的课堂讲授过程中,将热力学基本概念、原理和公式的推导与基础数理知识结合起来,在讲授过程中,实现热力学本身内容与基础数学、物理知识的互动讲解,从而达到改善教学效果、使学生易于理解和掌握的教学目的,实现学生对复杂、难懂内容的系统把握和理解。
3.课后反馈阶段
课后可以与学生围绕课程教学内容进行沟通,对课堂教学不足之处进行查漏补缺,一方面可以掌握学生的掌握情况,另一方面可以对教学方法不断改进,起到再次升华的作用。
三、结论
“工程热力学”作为能源、机械和化工等众多学科领域方面的一门基础专业课,其重要性不言而喻。如何改进已有的教学方法,改善和提高现有的课堂教学效果,成为各高校“工程热力学”课程教师所共同关注的关键问题之一。本文从笔者自身的教学体会出发,根据“工程热力学”课程内容的特点,提出将基础数理知识融入到“工程热力学”的教学活动中,并给出了实现将基础数理知识与“工程热力学”课程结合的教学方法和途径,为“工程热力学”课程的讲授提供了新的思路和方法,对其他课程的教学改革也有一定的借鉴意义。
参考文献:
[1]欧阳琴,寇广孝.建筑环境与设备工程专业“工程热力学”课程改革探索[J].教育教学研究,2011,(12):191-192.
关键词:热力学第二定律实质;熵;不可逆;卡诺定理微观意义
中图分类号:TK123 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)48-0181-03
熵是热力学中一个非常重要并且抽象的概念,学生能否全面地、彻底地掌握第二定律,对熵概念以及热力学第二定律实质的理解至关重要。
目前工程热力学的教学中普遍存在一个问题[1,2],就是熵概念的引入时机和方式。这些教材中,熵概念的第一次引出,即以其微分形式:dS=dQrev/T。熵的这个定义只给出了状态函数熵的微分或熵变,并没有熵的直接表达式[3]。这种只提出熵的定义,却不阐明熵自身的物理意义的引进方式,使得学生对熵的物理意义全然不知,只是一味的死记硬背熵变计算公式。这时候的熵可谓是“千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面”。然而,在后期进入到热力学第二定律的章节学习后,熵随着第二定律的数学表达式又突然冒了出来,而且还花样翻新,例如克劳修斯不等式:dS≥dQ/Tr。通常这个时候,学生开始犯糊涂了,与前面熵初次引入时的熵变定义式搞混了,而后紧接着还要推出孤立系统的熵增原理等,如果整体教学中缺乏清晰的主线和脉络、不阐明不可逆引起熵增的实质原因,却铺开来广讲或一味地让学生沉浸在大量的熵变计算中,效果差强人意,如很多学生常把孤立系统的熵只增不减理解为熵只增不减,或者不明白为什么处处可逆的卡诺循环的热效率也不能达到百分之百。这样的错误表明学生对热力学第二定律尚未真正掌握。
热力学第二定律的教学是从分析自然现象展开的:如打碎的鸡蛋不可能自行复原、水不能在自然条件下由低处流到高处等,这些现象表明一切自然发生过程都有其特殊的方向性。再者,我们熟悉这样的经验事实:当两个不同温度的物体相互接触时,热量不可能自动地由低温物体传到高温物体,而这恰恰就是由克劳修斯提出的热二定律的一种经典表述,此时热二定律看起来还如此简单,学生尚不难理解,但仅仅停留在这个层面理解热二定律,显然是不够的。热力学二定律虽来源于生活,但远高于生活。在指出另一种由开尔文从热转化功的角度阐述的热二定律时,学生开始有点迷糊了。开尔文表述为:不可能制成一种循环动作的热机,只从单一热源吸取热量,使之完全变成有用的功而不产生其他影响。
按照通常的教学程序,接下来的教学点就是卡诺循环。如果这个时候,再把讲课的重点放在对构成卡诺循环的两个定熵、两个定温过程的讲解上,学生感觉热二定律更难捉摸了,何况这之后还要推导熵的不等式,熵――这个令物理学家都“混乱”的概念可能一下子就把学生击倒了。如果这样安排教学,定会加剧学生对第二定律整章内容的恐惧心理,甚至最终导致放弃对热二定律整章的学习,
所以,在这些内容的教学中,绝不能循规蹈矩,应适时地对教学的顺序做相应的调整,紧紧抓住一条清晰的脉络讨论,不广讲、不偏离主线太多,抓住本质(类比干),在该过程中适时地、善巧地引出一些主要的第二定律表述(枝),顺藤摸瓜,最终完全揭示热力学第二定律的内涵。这样,学生容易抓住主线,对整章的知识框架有清晰的认识,就不会对纷繁的不同表述和不等式望而生畏。教师在后期的具体教学中,再去围绕其他各种表述进行细化讨论和延展,就可事半功倍。这种先抓本质的教学思路非常适合热力学第二定律和熵――这种既纷杂,又抽象的教学内容。
下面以一种脉络式的教学思路对热二定律进行探究,层层递进,分析现象得到结论,引出提问,再分析,得到下一个结论,直至把热力学第二定律实质诠释出来。
首先,通过两个热机的常见工程实例――火力发电厂和汽车发动机动力循环入手,引出热力学第二定律在热转化成功的过程中有低温热源存在、同时有部分热量被抛入低温热源的现实(讲解电厂冷却塔以及汽车尾气余热排放至外界环境)。由实例可初步得到任何热机的效率不仅不能大于百分之百,也不能等于百分之百,也即效率必须小于百分之百。该结论映证了开尔文说法。
结论1:热一定律告诉我们效率不能大于100%,开尔文说法得到热机效率只能小于100%。
提问1:效率不能等于百分之百,等于多少,99%?
在热力学第二定律尚未问世之前,热机工程师错误地把热机效率的最理想目标定为100%。1824年,法国工程师卡诺对此提出了质疑,他在确定的高温热源T1与低温热源T2之间,构建一个最理想(即热效率最大)的热机循环――卡诺循环。按最理想的假定,该循环至少应保证过程无摩擦(无耗散)和传热无温差(准静态)等条件,也即循环必须可逆。但即便这样一个最理想的热机循环效率也并不等于或者接近100%,而是依赖于高低温热源本身的温度(?浊c=1-T2/T1卡诺定理)。
以前述的两个典型的热机实例分析。目前,火电厂蒸汽动力循环[4],一般T1=500℃,环境为T2=25℃,按照卡诺循环最理想效率为62%,大大低于100%;汽车燃气动力循环,T1=1000℃,T2=25℃,卡诺效率为76%,也低于100%。
结论2:在确定温度的高低温热源之间的全可逆理想循环,热效率有一峰值,受温度限制,可能远低于100%。(机理暂不解释,见结论6后的反推)
提问2:实际工程中,摩擦耗散等不可逆因素必定不可避免,这对热机的效率又有何影响?
经验和事实表明:一切实际过程都包含摩擦,粘滞,电阻等耗散因素,必然是不可逆的。仍以上面提到的热机实例来分析。实际工程中,蒸汽动力循环热效率为45%左右(
结论3:自然界中,一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的,不可逆损失造成热效率降低。
一个自发进行的不可逆过程,其逆过程决不可能不付任何代价的自动进行。例如:为什么热量可以从高温热源自动的传向低温热源,而不会自动地从低温热源传向高温热源。因此,一个过程的不可逆性与其说是决定于过程本身,不如说是决定于它的初态和终态。这也预示存在着一个与初态和终态有关的某个状态函数,用以左右一个过程的方向。
问题3:一个自发(不可逆过程)初态和终态有什么本质的不同?
以气体绝热自由膨胀分析自发过程初态与终态的区别:理想气体绝热自由膨胀是不可逆的。一刚性绝热容器被隔板分开,左边有气态工质,右边真空,在隔板被抽去的瞬间,气体聚集在左半部,这是一种非平衡态,此后气体将自动膨胀充满整个容器,最终达到平衡态。其反过程由平衡态回到非平衡态的过程不可能自动发生。观察到绝热自由膨胀初终态有两方面的不同:
1.终态体积变大,分子相互位置分布更加无序;
2.可利用与右侧空间的势差推动活塞向外输出容积变化功,但由于进行自发膨胀,作功为零。
对于一个热力学系统,如果处于非平衡态(与外界存在势差,有作功能力),我们认为它处于较有序的状态,如果处于平衡态(与外界无势差,无作功能力),我们认为它处于较无序的状态。
再者,功热转换的自发过程:高速行驶的汽车,突遇事故瞬间停止,原有动能耗散成环境中的热能,能量的数量虽然守恒,但能量的无序性增加。而该过程的逆过程――环境热转换成动能显然不能自发进行。热是分子混乱运动的一种表现,而功是分子有序运动的结果。功转变成热是从规则运动转化为不规则运动,混乱度增加,是自发的过程;而要将无序运动的热转化为有序运动的功就不可能自动发生。
结论4:热力学第二定律:各种自发过程的方向性具有共同的本质:无序性(混乱度)增加,能量质衰退。
问题4:如何定量地描写状态的无序性的变化(如增加)和作功能力的变化(如衰减)?
从以上例子可以看出:热力学第二定律揭示一切不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行,可用一个新的状态函数作为表征系统混乱度的一种量度,状态函数――“熵S”被引出。
所以,熵的物理意义:系统无序性(混乱度)的量度。
结论5:孤立系统中的熵永不减少。孤立系统中发生可逆过程,其熵不变,作功能力无衰减;孤立系统中发生不可逆过程,其熵增加,作功能力降低。热力学第二定律也可表述为:一切自发过程总是向着熵增加的方向进行,向能质衰减的方向进行。
问题5:为什么宏观演化必定按“熵增”的方向进行,熵增的本质是什么?
以54张扑克牌的排序为例分析自发过程熵增的根本原因。新扑克最初的排序极其有序,我们称其为一种微观态,概率为1/54!。随机洗牌后,混乱度增大,此时排序非常混乱的微观态数要大很多。这样,扑克牌从有序自发到无序(孤立系统熵增大)的过程,就是扑克排序从小概率往大概率发展的过程。然而,这个过程的逆过程,也即微观态数减小的过程,是从概率大往概率小发展,不能自动进行。这就是为什么即使洗无数次牌,也不可能再出现当初最有序的低熵状态。这就反映了不可逆过程熵增的本质,即热力学概率增大。
可以从54张牌的系统拓展到由大量分子构成的热力学系统,同样遵从这样一个规律。
结论6:系统从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态进行,这是热力学第二定律的统计意义。
再回到结论2,可对卡诺定理进行微观解释:可逆热机循环中,工质从高温热源吸收热量Q1,将其中最大可以转化为功的部分W转化为了功,这部分能量从热功,能量品质升高,这样一个非自发过程不能不费代价的进行,同时一定要使得另外一部分热量Q2从高温热源传向了低温热源,这部分能量的品质降低去与之补偿,两者正好相抵,这是可逆的情况。如果热机不可逆,相同的Q1情况下,传给低温热源的热量大于Q2,能量品质降低的份额大于能量品质升高的份额,总体由于不可逆造成能量品质衰退,作功减少。
经过以上脉络法教学方式层层递进,主线清晰,学生能够紧跟教学思路,分析现象,得到结论,引出新问,再分析,一步步接近热力学第二定律的实质。该教学方式最大的优势体现在只需要半个小时的课时就可清楚地揭示热力学第二定律的核心机理,而后可围绕这个核心再展开不等式推导等其他教学内容。这样的教学方式,做到了使学生概念清晰,思路明确,故能取得事半功倍的教学效果。
参考文献:
[1]沈维道,童钧耕.工程热力学[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]康乐明,吴家正等.工程热力学[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
【关键词】工程热力学;教学方式;改革;体会
【中图分类号】G426 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5962(2013)02(a)-0061-01
《工程热力学》是一门应用性、实践性较强的专业基础课,是能源、机械、航空航天、材料、化学、生物等领域专业的重要技术基础课程,是培养在涉及能源特别是与热能相关的各领域中具有创新能力人才的基础,由于该课程具有内容多、跨度大、概念抽象等特点,因此,如何启发和引导学生理解、掌握课程中的基本理论知识,激发学生的学习热情和主动性就显得的极为重要。本文作者根据多年讲授《工程热力学》课程的经历,通过一些教学方式改革的初步尝试,逐步总结出了一些提高工程热力学教学效果的体会,以与其他同行进行探讨。
1、重新构建知识体系
《工程热力学》作为专业技术基础课,它既有专业基础课的一般特点,理论性强,是专业学习的理论和基础;又有专业课的特色,即技术性强,有较强的针对性和实用性。但高职高专工程热力学教材种类多,处处可寻,却给人“千人一面”的印象,教材内容大量沿袭了传统内容,知识体系相对单一。为了加强对学生综合素质、能力的培养,在教学实践中对传统的教学内容可以做一些整合,重新构建知识体系。
从宏观角度,工程热力学内容可以分成两块课程体系结构:基础理论和实际应用。从知识体系划分,工程热力学内容可以分成三块课程体系结构:概念、定理与定律;工质的基本热力性质;实际工作过程。
(1)概念(主要包括系统、平衡状态、状态参数、可逆过程、循环、功和热等);定理和定律(主要包括:热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、卡诺定理、盖斯定律、基尔霍夫定律等)。
(2)研究工质(主要包括理想气体;实际气体;水蒸气;湿空气;制冷工质)的基本热力性质。
(3)研究各种热工设备中的工作过程。即应用热力学概念、定理或基本定律,分析计算工质在各种热工设备中经历的状态变化过程和循环中的主要热力参数(主要包括压力、温度、体积、内能、焓、熵、功、热量、热效率等),并探讨和分析影响能量转换效果的因素,以其提高转换效果的途径。
从课程内容的角度,学生在学习了热力学第一定律与第二定律,初步了解和掌握了理想气体热力性质和过程基本规律之后,可以应用这些基本知识分析、解决一些实际问题,达到对所学知识的第一次初步理解和应用。然后,在进一步学习了实际气体热力性质和过程之后,更深层次的应用前面所学的基本知识,深入分析实际装置中的热力过程(喷管过程,压气机过程)和多种循环,从而达到能在更高的认知层面上进一步综合、灵活应用工程热力学的知识去解决实际问题。
2、注重基础理论的讲授和公式的运用
《工程热力学》中基本的理论、概念对学生掌握知识的运用非常重要,因此,在课程讲授过程中,应注重学生对基本概念的理解和掌握上。在对基本概念讲授时,将概念的含义、公式中每个参数的含义、单位都要给学生做非常明确的解释,要求学生真正理解概念和公式的意义。同时,在讲授基本理论时,要对基本理论必须理解严密,举例恰当,用语准确,以使学生对概念有非常清晰的理解。
工程热力学中的公式很多,设计到的公式推导量很大。但是,并不是所有的公式都需要在课堂上进行推导。在教学中,应将影响到公式推导过程的关键地方给学生详细解释,而对于比较简单、学生在课下能够自己推导的则一语带过,这样,有利于学生对过程的理解,同时还不会影响到授课的进度。
工程热力学公式的合理应用是对学生最基本的要求,因此在授课中,要注重学生对公式中物理参数含义的理解,结合公式推导过程加以分析和记忆,从而深入理解公式的内涵和具体应用过程。
3、充分利用网络教学平台
教育的核心是“授以渔,而非鱼”,无论多么优秀的教师也无法倾其所有把学生今后所需要的知识都“灌”给学生,而且,单靠一本教材的单一化课堂教学,往往容易造成难以激发学生的学习热情,教学信息量不够饱满等缺点。为了方便学生课后学习、增强学生的学习自主性、丰富教学素材,我们要充分利用网络教学平台,在网络上共享课件与讲义、多种教材与参考书、习题库与解答、试题库及标准答案,这样,各类层次的学生都可在课后。充分利用网站内的教学资源,查阅、下载相关资料,温习、巩固和扩充课堂所学知识,达到各自的学习目的。同时,教师还能及时通过网络在线解答学生的疑问,缩短了师生间的距离。
4、理论与实际相结合
《工程热力学》课程理论性虽然很强,但与实际结合紧密,因此,在讲授每一个概念和基本理论时,举一些与实际生活紧密相关的例子,有助于学生更好地理解概念和理论,例如,在介绍热力学第二定律的实质时,要让学生明白热力过程的方向性,可以举一些实际生活中的例子,如,转动的自行车轮在空气中没有外力作用下,将转动的动能转换成热能停止下来,但反过来,自行车车轮不可能吸收空气中的热能将其转换成动能再旋转起来,这样,既激发了学生的学习热情,又将基本理论与实际结合了起来,使学生通过生活中的实例加深对工程热力学基本理论知识的掌握和应用。