肖 超，龔德鴻，錢 進

（貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院 貴州 貴陽 550025）

熱能與動力工程測試技術(shù)在熱工過程狀態(tài)檢測、過程控制及工程分析方面發(fā)揮了重要作用，同時熱能與動力工程測試技術(shù)是動力工程及工程熱物理學(xué)科科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)檢驗等過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。該課程要求學(xué)生掌握有關(guān)熱工過程參數(shù)測量技術(shù)的基本理論，常用測量儀表的工作原理、結(jié)構(gòu)和使用方法等。該課程對動力工程及工程熱物理學(xué)科畢業(yè)生從事工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等方面具有重要意義，是動力工程及工程熱物理相關(guān)學(xué)科的專業(yè)必修課程。

掌握熱能與動力工程測試技術(shù)課程的特點對實施教學(xué)方法有重要的理論指導(dǎo)作用。該課程涉及流體力學(xué)、傳熱學(xué)和電工學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有較強的綜合性；該課程涉及的測量參數(shù)包括溫度、壓力、流量和液位等與熱力發(fā)電廠及其動力機械運行密切相關(guān)，具有較強的應(yīng)用性；該課程章節(jié)之間相對獨立，涉及的測量參數(shù)及儀表種類繁多、儀表工作原理各異，其內(nèi)容具有多而雜的特點。另一方面，“因材施教”是教育學(xué)的重要原則。該課程教學(xué)的主要對象是大學(xué)生，只有充分了解當(dāng)代大學(xué)生的特點，才能夠制訂與之相適應(yīng)的教學(xué)方法，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、取得良好的教學(xué)效果。當(dāng)代大學(xué)生思想前衛(wèi)、崇尚自由、社交方式網(wǎng)絡(luò)化，使得他們反感傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法，拒絕被動地接受知識或理念；同時，他們具有強烈的好奇心和求知欲，愿意主動地嘗試和探索[2]。恰當(dāng)?shù)臒崮芘c動力工程測試技術(shù)課程教學(xué)方法對學(xué)科建設(shè)和高素質(zhì)人才培養(yǎng)等方面具有重要的推動作用。在該課程教學(xué)方法的研究方面，劉立衡等[3]從細致全面的備課、使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、詳細講解重點難點內(nèi)容、更新與優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、加強實踐環(huán)節(jié)和改進考核環(huán)節(jié)等方面提升熱工測量技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量。然而目前結(jié)合熱能與動力工程測試技術(shù)課程特點和當(dāng)代大學(xué)生特點的教學(xué)方法的研究尚未見報道。因此，本研究針對該課程的特點和當(dāng)代大學(xué)生的特點提出：①加強與專業(yè)基礎(chǔ)課的聯(lián)系；②理論教學(xué)與工程實踐相結(jié)合；③多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相融合的教學(xué)方法。以期培養(yǎng)學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣，滿足學(xué)生的好奇心和求知欲，最終提高學(xué)生的綜合能力，取得良好的教學(xué)效果。

1 加強與專業(yè)基礎(chǔ)課的聯(lián)系

專業(yè)基礎(chǔ)課是大學(xué)生掌握專業(yè)知識技能的重要課程，是大學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的必要基礎(chǔ)[4]。流體力學(xué)、傳熱學(xué)和電工學(xué)等課程是熱能與動力工程測試技術(shù)課程的基礎(chǔ)。受課時等方面的影響，該課程教學(xué)中普遍存在就課程論課程的現(xiàn)象，這將導(dǎo)致學(xué)生知其然，不知其所以然，不利于培養(yǎng)學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣，不利于學(xué)生綜合能力的提高，不符合現(xiàn)代化教學(xué)的育人理念。提高熱能與動力工程測試技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，首先，教師必須具有扎實的流體力學(xué)、傳熱學(xué)和電工學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課程的理論知識；其次，在教學(xué)過程中，教師既要講解該課程的知識，也要講解該課程與上述專業(yè)基礎(chǔ)課程的聯(lián)系，這樣才能使學(xué)生把本課程相關(guān)的知識融會貫通，知其然，知其所以然，從而激發(fā)學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣。

例如，皮托管測速技術(shù)和節(jié)流式流量計與流體力學(xué)具有較強的關(guān)聯(lián)性，儀器儀表涉及的核心理論為伯努利方程。在儀器儀表測量低速流體時，流體可看作不可壓縮流體，可以直接采用不可壓縮流體的伯努力方程計算流速和流量；當(dāng)測量高速流體或可壓縮流體時，需要在不可壓縮流體伯努力方程的基礎(chǔ)上對流速或流量的計算公式進行修正。熱輻射測溫技術(shù)與傳熱學(xué)中的輻射傳熱具有較強的相關(guān)性，其儀器儀表測量原理包括普朗克定律、斯蒂芬波爾斯曼定律和維恩位移定律，由普朗克定律和維恩位移公式引出單色輻射式光學(xué)高溫計（燈絲隱滅式光學(xué)高溫計和光電高溫計），由斯蒂芬波爾斯曼定律引出全輻射測溫計，由維恩位移定律引出比色高溫計（單通道光電比色高溫計和雙通道比色高溫計）等。熱線（熱膜）測速技術(shù)與傳熱學(xué)具有較強的相關(guān)性，其儀器儀表測量原理是對流傳熱理論。不考慮熱線的導(dǎo)熱和輻射熱損失，可以根據(jù)導(dǎo)線產(chǎn)熱量和對流熱損失建立熱平衡。流速影響對流傳熱量，影響導(dǎo)線與流體的溫度，導(dǎo)線溫度影響導(dǎo)線電阻及電流。在電壓一定的條件下，流體的流速影響導(dǎo)線的電流，因此電流的大小可以反映流速的大小。電容式差壓傳感器和電容式液位計與電工學(xué)具有較強的聯(lián)系，是電容器相關(guān)理論的應(yīng)用。電容器極板間的距離影響電容量，而極板間的距離受壓力的影響，因此電容量的變化可以反映壓力的變化，由此制成電容式差壓傳感器。電容器極板間相互遮蓋的面積影響電容量。如果以導(dǎo)電液體作為電容器的電極（動片），導(dǎo)電液體液位高低影響電極板間相互遮蓋的面積，從而影響電容量，因此電容量的變化可以反映導(dǎo)電液體液位高低，由此制成用于導(dǎo)電液體液位測量的電容式液位計。電容器介電常數(shù)影響電容量。非導(dǎo)電液體進入電極板間將影響電容器的介電常數(shù)，從而影響電容量，因此電容量的變化可以反映非導(dǎo)電液體液位高低，由此制成用于非導(dǎo)電液體液位測量的電容式液位計。明確課程之間的關(guān)聯(lián)性，促進知識與知識之間的高效交流，才能為學(xué)生專業(yè)知識的豐富和綜合能力的提高提供保障[5]。

2 理論教學(xué)與工程實踐相結(jié)合

理論教學(xué)是課程教學(xué)的基礎(chǔ)，是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的重要途徑和能力培養(yǎng)的主要環(huán)節(jié)。實踐教學(xué)是學(xué)生鞏固理論知識、加深理論認識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力、掌握科學(xué)方法的重要平臺。理論與實踐相結(jié)合是馬克思主義的基本立場和觀點方法，符合人才培養(yǎng)規(guī)律、符合學(xué)生認識事物及學(xué)習(xí)的規(guī)律[6]。理論教學(xué)與實踐教學(xué)在性質(zhì)和功能上存在較大的差別，但是二者又存在密切的聯(lián)系。理論知識能夠指導(dǎo)實踐教學(xué)，合理地解釋實踐中出現(xiàn)的現(xiàn)象；而實踐教學(xué)能夠加深學(xué)生對理論知識的理解，激發(fā)學(xué)生對理論學(xué)習(xí)的欲望，為學(xué)生以后的理論創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。理論教學(xué)與工程實踐教學(xué)相結(jié)合使工程教育從課堂驗證型向解決工程實際問題的能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)化，有利于提高學(xué)生的工程意識、工程能力，使學(xué)生養(yǎng)成工程素養(yǎng)[7]。

熱能與動力工程測試技術(shù)理論教學(xué)過程中應(yīng)該引入工程背景、剖析工程案例。例如，液位測量理論教學(xué)過程中引入火力發(fā)電廠鍋爐汽包水位測量的工程背景，闡明汽包水位對鍋爐安全、穩(wěn)定運行的重要性，測量汽包水位的必要性。汽包水位過高，蒸汽空間的有效高度減小，汽水分離效果降低，從而導(dǎo)致飽和蒸汽帶水進入過熱器使氣溫驟降，甚至帶入汽輪機造成大事故；如果汽包水位過低，水進入下降管后其壓力便將低于汽包工作壓力，導(dǎo)致引處爐水立即汽化、蒸汽上升返回汽包影響了下降管連續(xù)降水，造成小循環(huán)的破壞（抽空現(xiàn)象），甚至導(dǎo)致爐管爆破。由此激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引起學(xué)生對該內(nèi)容的重視程度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。校企聯(lián)合制訂工程實踐教學(xué)實施方案，協(xié)同組織實施溫度、壓力、流量和液位等參數(shù)測量的工程教學(xué)，將工程實際向?qū)嵺`教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化。例如，學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)過程中參觀火力發(fā)電廠，了解火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中測量的物理量、相應(yīng)的儀器儀表及工作原理。通過對水冷壁溫度測量、冷卻水流量測量、空氣流量測量、水蒸氣壓力測量、汽包水位測量、汽輪機轉(zhuǎn)速和振動測量等的學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對溫度、流量、壓力、液位、轉(zhuǎn)速和振動等參數(shù)測量理論及儀器儀表工作原理的認識。

3 多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相融合

目前，教師在教學(xué)過程中常用的教學(xué)方法主要為，多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)。兩種教學(xué)方法各有所長。板書是傳統(tǒng)教學(xué)的典型代表，是教師教授學(xué)生知識最直接、最常用的渠道。教師利用板書可以層級書寫講授內(nèi)容，由淺入深地引入相關(guān)概念，從而引導(dǎo)學(xué)生掌握晦澀難懂的理論[8]。多媒體教學(xué)是指利用多媒體計算機，綜合處理和控制符號、語言、文字、聲音、圖形、圖像和音像等多種媒體信息，把多媒體的各個要素按教學(xué)要求進行有機組合并通過屏幕或投影機投影顯示出來，同時按需要加上聲音的配合，以及使用者與計算機之間的人機交互操作，完成教學(xué)或訓(xùn)練過程。多媒體教學(xué)具有直觀、生動、形象等優(yōu)點[9]，與學(xué)生追求網(wǎng)絡(luò)化的心理不謀而合，有利于提高大學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣[10]。熱能與動力工程測試技術(shù)中不同的教學(xué)內(nèi)容需要不同的教學(xué)方法與之相適應(yīng)。教師一味地拘泥于某一種教學(xué)方法傳授知識難以取得良好的教學(xué)效果，應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要采用靈活的教學(xué)手段。

參數(shù)測量的理論知識晦澀難懂，教師教授學(xué)生該方面的知識需要通過傳統(tǒng)教學(xué)方法。例如，二維氣流速度測量理論中通過擾流物體的表面壓力分布規(guī)律確定三孔測速管上兩個方向孔中心線之間的夾角，通過總壓孔和方向孔之間的壓差計算流速，由方向孔壓力平衡得到流速的方向；振動測量理論中由牛頓運動方程得到彈性系統(tǒng)質(zhì)量和框架之間的相對運動關(guān)系，并討論振動體的頻率和測振儀頻率相對大小對測量的影響規(guī)律。儀表工作原理是熱能與動力工程測試技術(shù)課程的教學(xué)重點，而以文字結(jié)合靜態(tài)圖片的形式難以生動地呈現(xiàn)儀表的動態(tài)工作過程。利用多媒體通過動畫的方式可以使靜態(tài)、抽象的儀表工作原理生動化、具體化。例如，雙金屬溫度計是動態(tài)的機械過程。教授該儀表工作原理可以利用軟件繪制雙金屬溫度計兩種金屬熱脹冷縮的偏差，外層金屬的膨脹量或冷縮量大于內(nèi)層金屬，導(dǎo)致雙金屬螺旋運動，從而建立起旋轉(zhuǎn)量角度與溫度之間的關(guān)系。熱分布式熱式質(zhì)量流量計包含加熱器和測溫元件等復(fù)雜的元件。教師教授學(xué)生該流量計工作原理可以利用軟件繪制加熱器加熱使管壁呈現(xiàn)穩(wěn)定的溫度分布，而管內(nèi)流體的流動使管壁冷卻、改變管壁溫度分布，從而建立起流量與管壁溫度分布的關(guān)系。熱能與動力工程測試技術(shù)課程教學(xué)過程中教師可以吸收多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而全面提高教學(xué)效果[11]。

4 結(jié)語

熱能與動力工程測試技術(shù)是動力工程及工程熱物理學(xué)科的核心課程，恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法對學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)等方面具有重要的現(xiàn)實意義。該課程的教學(xué)方法應(yīng)與該課程的特點和當(dāng)代大學(xué)生的特點相結(jié)合。該課程具有綜合性強、應(yīng)用性強和內(nèi)容多而雜的特點；當(dāng)代大學(xué)生思想前衛(wèi)、崇尚自由，具有強烈的好奇心和求知欲。針對該課程和當(dāng)代大學(xué)生的特點，本文提出加強與專業(yè)基礎(chǔ)課的聯(lián)系，理論教學(xué)與工程實踐相結(jié)合，多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相融合的教學(xué)方法，以期培養(yǎng)學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣，滿足學(xué)生的好奇心和求知欲，最終提高學(xué)生的綜合能力、取得良好的教學(xué)效果。本文對熱能與動力工程測試技術(shù)課程教學(xué)具有重要的理論指導(dǎo)意義。