任好玲+繆騁+林添良

摘要：以國家教育工程認(rèn)證為契機(jī)，針對專業(yè)基礎(chǔ)課程——傳熱學(xué)，探索傳熱學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在機(jī)械工程領(lǐng)域的應(yīng)用，利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)平臺(tái)，研究機(jī)械工程材料的熱導(dǎo)率、表面形狀等對熱量傳遞的影響，分析傳熱學(xué)對機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)、加工及維護(hù)過程的影響，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生將本科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與科研活動(dòng)相融合，利用科研成果促進(jìn)和豐富本科教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新和思考能力，培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；工程認(rèn)證；傳熱學(xué)；科研

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）33-0279-02

一、概述

近年來，在“科教興國”戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，我國的高等教育事業(yè)取得了前所未有的飛速發(fā)展。高等教育規(guī)模和總量的擴(kuò)大在很大程度上提高了國民的總體素質(zhì)，帶動(dòng)了社會(huì)文明的進(jìn)步與發(fā)展，同時(shí)使高校面臨機(jī)制創(chuàng)新、培養(yǎng)高素質(zhì)學(xué)生及市場競爭的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)對高校實(shí)踐教學(xué)提出了更新、更高的要求。教育部《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)普通高等學(xué)校實(shí)踐教學(xué)的若干意見》明確指出：“要大力加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，切實(shí)提高大學(xué)生的實(shí)踐能力。高等學(xué)校要強(qiáng)化實(shí)踐育人的意識(shí)，區(qū)別不同學(xué)科對實(shí)踐教學(xué)的要求，合理制定實(shí)踐教學(xué)方案，完善實(shí)踐教學(xué)體系?！币虼耍咝１仨毤訌?qiáng)實(shí)踐教學(xué)，積極推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革，構(gòu)建體系完整、結(jié)構(gòu)合理的實(shí)踐教學(xué)體系，提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

傳熱學(xué)是一門理論性強(qiáng)、應(yīng)用廣泛的專業(yè)基礎(chǔ)課程，機(jī)械產(chǎn)品的全過程均與其密切相關(guān)。隨著中國制造2025和工業(yè)4.0的提出，對于產(chǎn)品的性能要求越來越高，而熱量對機(jī)械產(chǎn)品性能具有重要影響。但受傳統(tǒng)教育思想的影響，長期以來重理論輕實(shí)踐、重知識(shí)輕能力的思想占主導(dǎo)地位，且缺乏將本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合的意識(shí)，本科教學(xué)與科學(xué)研究一直處于并行狀態(tài)，尤其是傳熱學(xué)這種學(xué)科基礎(chǔ)課程，一直以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，應(yīng)用性和綜合性的實(shí)驗(yàn)較少，雖然能使學(xué)生加深對理論知識(shí)的理解，掌握一定的測試方法，但缺乏與實(shí)際相聯(lián)系的渠道，不懂如何運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)解決工程實(shí)際問題。因此，本文以華僑大學(xué)傳熱學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備升級(jí)改造為契機(jī)，探索在本科教學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上開展傳熱學(xué)相關(guān)科學(xué)研究的途徑，促使學(xué)生以機(jī)械工程實(shí)際問題為導(dǎo)向，進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證的能力，努力培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)需要的基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新意識(shí)和解決工程實(shí)際問題等能力的復(fù)合型人才。

二、目前存在的問題

所謂知己知彼才能百戰(zhàn)不殆，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改革前，對目前的傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問題進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

1.本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一。長期以來，本科的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)一直以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，按照既定的流程、機(jī)械地重復(fù)著一成不變的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重匱乏，學(xué)生缺乏興趣，沒有積極性和主動(dòng)性，造成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)流于形式，嚴(yán)重浪費(fèi)了教學(xué)資源和授課時(shí)間。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏必要的引導(dǎo)性。本科實(shí)驗(yàn)設(shè)置僅按照理論課程內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，驗(yàn)證理論內(nèi)容，并沒有將其與工程實(shí)際相聯(lián)系，講授該部分實(shí)驗(yàn)也可用于解決工程實(shí)際中的各種問題，或在什么條件下可以進(jìn)行推廣；針對實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，也僅限于對理論知識(shí)的解釋，并沒有從工程實(shí)際出發(fā)進(jìn)行講解。

3.本科實(shí)驗(yàn)室利用率嚴(yán)重偏低。一般專業(yè)基礎(chǔ)課程或?qū)I(yè)課的實(shí)驗(yàn)課時(shí)占本門課程總學(xué)時(shí)的■或更少，僅在課程后半期才進(jìn)行幾個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，其他時(shí)間均處于閑置狀態(tài)，占用大量的存放空間，造成資源浪費(fèi)。且長久閑置的實(shí)驗(yàn)儀器，由于疏于維護(hù)，極易出現(xiàn)故障，造成安全隱患。

4.本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室不能進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)造?？蒲谢顒?dòng)是一種基于現(xiàn)有知識(shí)架構(gòu)進(jìn)行二次知識(shí)創(chuàng)造的過程，而本科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，基本上是最經(jīng)典和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置，僅做知識(shí)傳承，而沒有創(chuàng)造新知識(shí)。因此，不能將最新的學(xué)科發(fā)展融于本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不能讓同學(xué)體會(huì)到創(chuàng)造知識(shí)的快感。

因此，為改變本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備目前閑置率高、利用率低、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置單一和試驗(yàn)過程缺乏引導(dǎo)性等問題，促進(jìn)學(xué)生的參與意識(shí)和提高積極性，有必要對傳熱學(xué)本科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行改造，探索其與科研活動(dòng)相融合的途徑和方法。

三、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與科研融合措施

1.模塊化實(shí)驗(yàn)組合。以傳熱學(xué)三種最基本的傳熱方式為主題劃分實(shí)驗(yàn)?zāi)K，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上探索每種傳熱方式的核心問題，分析每種傳熱方式的基本特征、測試方法，比較它們的異同，建立模塊化實(shí)驗(yàn)。通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和講解，結(jié)合課堂知識(shí)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深對三種基本傳熱方式的認(rèn)識(shí)和理解。

2.增加實(shí)驗(yàn)耗材及基本裝備?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備僅能按照給定的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。要擴(kuò)展本科教學(xué)平臺(tái)的功能，使其為科研服務(wù)，并最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性想法，必然要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上按照學(xué)生的可行性方案，在符合實(shí)驗(yàn)臺(tái)測試基礎(chǔ)上，制備必要的耗材或添加一定數(shù)量的裝備，以完成必要的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.以工程實(shí)際問題為引導(dǎo)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。以工程認(rèn)證和工程實(shí)際為導(dǎo)向，以解決工程實(shí)際問題為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生從工程實(shí)際中提煉傳熱學(xué)相關(guān)問題的能力，增強(qiáng)分析基本傳熱學(xué)過程的能力。通過對實(shí)際問題的合理簡化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)和過程，并在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)的測試，利用獲得的現(xiàn)象和結(jié)果分析實(shí)際工程問題，并不斷地修正實(shí)驗(yàn)，以求所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)?zāi)茏畲罂赡艿胤从彻こ虒?shí)際，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的探索能力及不盲從的創(chuàng)新精神。

4.以學(xué)生為中心，鼓勵(lì)學(xué)生多關(guān)注工程實(shí)際問題和生活中的傳熱學(xué)現(xiàn)象，養(yǎng)成善于觀察、勤于思考、勇于求證的良好習(xí)慣。鼓勵(lì)學(xué)生自帶課題，實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供全方位技術(shù)指導(dǎo)等服務(wù)。建設(shè)完善的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和實(shí)踐動(dòng)手的能力，增強(qiáng)學(xué)生的科研參與意識(shí)和鉆研精神。

四、教學(xué)改革成果

通過初步改革，學(xué)生養(yǎng)成了善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考、勇于質(zhì)疑、樂于動(dòng)手的學(xué)習(xí)習(xí)慣。例如，對于城市基礎(chǔ)建設(shè)中經(jīng)常用到的挖掘機(jī)，在學(xué)習(xí)了傳熱學(xué)后，學(xué)生發(fā)出疑問，挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)使用的油箱很小，與實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的大型油箱存在很大差別，冷卻效果如何？為此，學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)華僑大學(xué)某老師的挖掘機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)經(jīng)常在連續(xù)工作后出現(xiàn)油箱溫度過高的問題，對其液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行計(jì)算，并利用傳熱學(xué)設(shè)備測定了液壓油的導(dǎo)熱系數(shù)、液壓管路的導(dǎo)熱率及輻射熱量，確定了需要冷卻系統(tǒng)的功率，改進(jìn)了原有風(fēng)冷系統(tǒng)。經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的冷卻系統(tǒng)能有效降低液壓挖掘機(jī)的油溫，保證了系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，獲得了老師的肯定。學(xué)生也以此課題為基礎(chǔ)，作為其畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，所做工作獲得廣大老師的認(rèn)可，完美地將本科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與科研活動(dòng)結(jié)合，并有效解決了實(shí)際問題。

五、結(jié)論

本文以教育工程認(rèn)證和華僑大學(xué)傳熱學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)升級(jí)為契機(jī)，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研活動(dòng)相結(jié)合，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，解決了科研中與傳熱學(xué)相關(guān)的實(shí)際問題，提高了設(shè)備的性能。實(shí)踐證明，將傳熱學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與機(jī)械工程科研相融合，是一項(xiàng)切實(shí)可行、值得推廣的有益經(jīng)驗(yàn)。

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Explore of the Promotion of the Integration of the Heat Transfer Experiment Platform and the Mechanical Engineering

REN Hao-ling，MIAO Cheng，LIN Tian-liang

（College of Mechanical Engineering and Automation，Huaqiao University，Xiamen，F(xiàn)ujian 361021，China）

Abstract：Grasping the opportunity of the national engineer certification，for the professional basic course-heat transfer，explore the application of the basic experiments of the heat transfer in the mechanical engineering. The experiment platform is utilized to study the influence of the thermal conductivity and thermal conductivity of the materials on the heat transfer process. The influence of the heat transfer on the design，processing and maintenance of the mechanical equipment is analyzed. The students are guided to integrate the basic experiment platform with the scientific research. The teaching process is improved and enriched by the research achievements. The project practice ability，innovation and thinking capacity are strengthened and all-round developed talents are cultivated based on this research.

Key words：mechanical engineering；engineering certification；heat transfer；scientific research