关键词：传热学；多媒体教学；启发式教学
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）19-0038-01
教学改革是高等学校本科教学中一项重要的工作，对于提高教学水平和教学质量具有深远的意义。“传热学”是能源机械类及其相关专业的专业基础课，是一门理论性强、基础性强、应用性强的课程。[1，2]开展“传热学”课程教学改革，对提高专业型人才培养质量有着重要的意义。[3，4]
“传热学”课程是上海电力学院（以下简称“我校”）为热能与动力工程专业以及其他相关专业开设的重要的专业基础课，主要面向本科教育。课程的教学目标是培养学生运用传热学的基本理论和研究方法进行分析、解决实际工程中热量传递问题的能力，为学生学习后续课程和以后从事热能的合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计等方面的工作打下必要的基础。该课程的教学质量对本专业学生专业素质的提高有着重要的影响。但是，“传热学”课程组成员在近几年的教学过程中发现，教学方法死板、教学手段陈旧等问题往往会导致学生听课兴趣不高，在一定程度上影响了课程的教学质量。为此，课程组针对在教学中发现的问题，进行教学方法、教学手段的改革，激发了学生的学习兴趣，提高了教学质量。
一、“传热学”课程教学中存在的一些问题
“传热学”是一门理论性强、基础性强、应用性强的课程，学生反映学习难度较大，具体表现在：学生对本课程的学习和理解感觉比较困难；课堂内容学完后，学生很难将知识贯通使用。与此同时，教师在教学中也体会到存在的一些问题。一是学生对先修课程（如高等数学、流体力学等）的知识有所忘记，而“传热学”是一门承上启下的专业基础课，对先修基础课程的要求较高，因此导致学生学习起来就有些吃力；二是传统的教学方法较为死板，教师讲，学生听，“一言堂”式的上课模式让学生觉得上课枯燥无味，学生上课兴致不高；三是教学手段落后，教师难以在黑板上表达工程中复杂的传热问题，单凭“粉笔+黑板”和教师的口述，学生很难想象和理解复杂的传热关系。
二、教学改革的思考与实践
上述问题的存在促使课程组不断思考，寻求解决问题的方法。经过思考、讨论以及教学中的实际实践，在以下几方面进行了教学改革的尝试。
1.脱节知识的弥补
在长期的教学实践中，课程组体会“传热学”是一门专业基础课，在基础课、专业基础课、专业课整个课程体系中处于承前启后的地位，教学中应该注重该课程与前、后课程的关系，注意弥补学生知识的脱节。尽管课程中涉及的高等数学、流体力学等知识已经学过，但是多数同学已有所忘记，因此在教学中有必要进行适当的复习，唤起学生对这部分知识的深层记忆。同时，在教学中还要注意加强基础理论与工程实践结合，适时地引出传热学知识在锅炉、空调、制冷、通风等专业方向中的用途和重要性，激发学生的学习兴趣。
2.启发式教学方法的使用
尽管“传热学”课程还是以课堂讲授的教学方式为主，但要避免“填鸭式”的讲授方式。课程组对课堂教学方法进行了研讨和交流，为了提高学生的听课兴趣，对任课老师提出了以启发式讲授为主的建议。“启发式”教学方法在教学过程中要做到以下几个注重：
（1）注重按照先易后难、循序渐进的原则展开。譬如：先将传热过程与电路相类比，由热流=驱动力/热阻，引出导热热阻、对流换热热阻以及辐射换热空间热阻和表面热阻的概念，使学生一下子掌握了传热的计算。
（2）注重教思路，教方法。课堂教学中对于教学内容中理论、定律、公式不是简单地列出，满足于讲授某些具体的内容，而是在理论、定律、公式的引出、物理意义及应用的整个过程中启发学生思考，锻炼学生的思维能力，学会举一反三、活学活用。
（3）注重引导学生围绕课程内容，提出传热问题。如：身边的哪些物理现象属于传热现象？本专业领域哪些地方用到传热学的知识？是如何应用的？哪些学科领域涉及传热的强化、削弱问题？哪些学科领域涉及对温度场的控制？如何解决？
3.多媒体教学手段的引入
“传热学”是一门重要的专业基础课，基本概念和基础理论部分内容较多，涉及的公式、图表和复杂的传热现象也比较多，传统的“黑板板书”的教学手段对教学信息的处理和呈现都比较单一，造成学生对于传热学内容的理解和掌握有一定的难度。随着计算机辅助教学技术的发展，课程组觉得将具有生动性、直观性和简明性等特点的多媒体教学手段引入课堂能够使教学更加生动，诸如烦琐的公式推导、难以描述的传热问题等教学问题通过多媒体手段的展现可以得到较好地解决。为此，课程组以教材为蓝本进行了多媒体电子课件的制作。制作完成的电子课件具有以下特点：教学内容详尽，对需要学生重点理解的内容，增加公式推导的细节和步骤，并辅助图片说明，有利于学生对内容的深入理解；图片穿插于电子课件中，加强学生对传热现象的感性认识；电子课件显示具有节奏感，教师讲到哪里，内容显示到哪里，有利于学生紧跟教师的讲课思路；文字的字体大小适中，使每位学生都能清晰地观看屏幕内容；画面整体布局合理，整齐有序，避免分散学生注意力。制作完成的多媒体电子课件已供任课老师引入到课堂教学中，并且已上传至教学网页上供学生课后参考使用。
一、《热工技术与应用》课程的特点
城市热能应用技术专业是我院的主干专业，《热工技术与应用》课程是本专业的一门主要专业基础课，在东北地区主要研究制热方向。一方面，它为学生今后学习专业课，如《锅炉原理》、《热工仪表与自动控制》等提供必要的基础理论知识和热工分析与热工计算能力，另一方面，通过实验、测试技能等综合训练，提高学生运用理论分析和解决工程实际问题的能力。但是该课理论性强、概念抽象、公式繁多，是学生公认的较难的课程。尤其对于城市热能应用技术专业（高职层次）教学来讲，由于学生高等数学基础薄弱，很多学不好本课程的学生，主要问题是出现在数学基础上。加上学时（56学时）有限，让初次接触该课的学生难以入门，从而产生畏惧心理。如何使《热工技术与应用》课程化难为易、化繁为简、化抽象为具体，以提高教学效果，在这里做初步研究。
二、课程改革的内容
1.教学内容的改革。本课程主要是研究热功转换及热传递规律的基本原理、概念，以及在热能工程问题上的应用。针对本课程概念多、公式多和线图多、理论性和应用性较强这些特点，在组织教学内容时努力做到：①重视基本概念和理论，精简公式推导，让学生理解基本概念和定理的实质，不必过分强调公式如何推导。②强化实际工程应用，将大量实际热力工程知识引入教学，列举大量工程实例，使学生能用热工知识分析和专业相关的实际问题，突出热工知识在城市热能应用技术专业中的应用，有助于培养学生对知识的理解和分析问题、解决问题的能力。③运用图表分析，紧密联系实际。图表分析是热工课中很重要的一部分内容，无论是工程热力学中的过程、循环、热量与功量分析，还是传热学中的换热分析计算，都以图表分析为基本工具。
2.教学方法和教学手段的改革。教学方法和教学手段的改革目的就是要提高课程教学内容的形象性、生动性和通俗易懂性，提高教与学的效率，提高教学质量。根据本课程的性质和内容，选择切实可行的教学方法，如头脑风暴法、分组讨论法、案例分析法和现场教学法等。充分利用现代化教学手段，制作了实用的多媒体课件；借助计算机多媒体演示，使抽象的概念具体化，复杂的问题简单化，繁琐的内容精炼化，实际问题形象化。①头脑风暴法。在教学过程中，针对基本概念和基本理论内容的讲解，应多引用学生身边的例子、工程应用的实例。教师引出问题，有意识地启发学生思考，让他们积极踊跃回答问题，提出自己的见解和方案。最后老师总结，选取最佳方案。这样既加深了学生对概念的理解，又充分调动了学习的积极性、主动性和创造性，并且提升了学生的工程意识和分析问题、解决问题的能力。比如在讲解圆筒壁导热章节时，向学生提出问题：为什么保温饭盒具有保温性能，并设计几种提高保温性能的方案。引导学生积极思考，最后再引申到工程实际-供热管道保温问题上来。②案例分析法。在《热工技术与应用》的教学过程中，应始终把握理论教学联系实际案例的教学思想，突出热工理论和专业相结合的重要性，让学生体会到本课程是与专业密切相关的，进一步增强学生的学习兴趣。比如讲解热力过程与循环时，联系到热力设备是如何制热的。讲解水蒸气饱和压力与饱和温度对应关系时，联系到锅炉热力设备额定工作压力与温度的调解关系。在讲到传热学稳态导热部分时，提出冬天怎样穿衣服会更温暖等问题。学生往往会反应热烈，感到热工学就在自己身边，热工理论并不是高深莫测的，从而消除了畏惧心理，提高了学习兴趣。然后再从身边的问题引申到工程实例，比如锅炉等动力设备的工作原理、热工计量测试仪器仪表的设计开发等，由浅入深，使学生由被动学习变为主动学习，充分提高的了学习效果。③现场教学法。利用实验实训室、实训基地、校企合作单位等途径，组织学生现场教学，帮助学生更好地理解、巩固所学的理论知识，也可以学到更多课堂上学不到的知识，同时加强了学生实践技能的培养。在实际授课过程中，由于我们学院地处哈尔滨，冬天特别寒冷。学院有自己的供暖锅炉房，夏天正值锅炉维修期间，我们可以带领学生到锅炉房现场讲解锅炉炉墙的组成结构。冬天是锅炉运行的季节，我们可以带领学生到现场体会锅炉炉墙的保温效果，并可以参与锅炉的热工测试全过程。不但提高了教学效果，还培养了学生的职业能力。
3.考试改革。在以往的教学过程中，对学生学习效果的评价，无论考试课还是考查课，主要是通过课程考试来实现，存在评价目标单一、评价内容片面、评价方法简单化的缺陷。所以，应该在评价标准方面做改进，督促学生学习。为了体现学生是否对所学知识真正掌握和使用，克服学生为了考试而学习的弊端，使学生走出死记硬背的学习习惯，应探讨灵活多变的考核形式，发挥学生的学习潜能。通过多种考核方式，来评定学生的成绩，有助于督促学生对基础知识的掌握与巩固，以及分析问题解决问题的能力和实际动手操作的能力。
我院是骨干高职院校，城市热能应用技术专业的人才培养模式不同于其他院校，我院的特色和优势是更加强调对学生实践应用能力的培养，注重对学生应用开发、研究、科学咨询和技术转换能力的训练。因此《热工技术与应用》课程作为城市热能应用技术专业的主要专业基础课程，通过课程改革，更加注重行业化的专业方向、应用化的课程教学方法的实施，达到工程热力学和传热学在课程设置上条理清晰，内容关联性强；充分发挥教师备课的创造性，有效避免照本宣科；更能适应行业就业特点和社会经济的发展需求，更能激发学生学习的兴趣，有利于培养学生独立思考问题的能力。
参考文献：
[1]黄敏.热工与流体力学基础[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]徐红梅.高职热工基础课程的教学改革与实践[M].中国西部科技，2006，（16）.
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[4]黄凯旋.刘建华.热工课程教与学改革探索[J].集美大学学报，2001，（9：73.
[5]宋雪静.浅谈高职高专热工基础教学的思考[J].科技信息.2010，（17）：784.
化工原理属于化工技术基础课程,该课程的内容是利用某些自然科学的原理,如数学、物理和化学,研究化学工程中通用的基本规律,研究分析各种化工单元操作的基本原理和典型化工设备的结构原理,给出工艺过程设计和设备设计的计算方法。这门课在化工类专业的教学计划中起到承前启后、由理及工的“桥梁”作用,是从自然科学领域的基础课向工程科学的专业课过渡的入门课程。化工原理课程研究化工过程中的原理及规律时,研究者多采用建立“模型”的研究方法。正确地建立所研究问题或对象的模型是描述问题和解决问题的关键。学者们认为在该课程的教学中强化建立模型的概念和重要性,对于培养学生利用基础科学理论研究工程问题的能力,养成工程思想方法有着重要的意义。
一、化工原理教学内容性质特点
从理论知识体系来看,先行的数学、物理和化学等课程主要是揭示自然界中的普遍规律,属于自然科学的范畴。而化工原理课程中所研究的问题是在化工过程设备中工艺物流内或物流之间所发生的多因素、多变量的物理过程,因此,分析和处理问题的方法也就与理科课程有较大的差异。动量传递、热量传递及质量传递等三种理论是贯穿于各单元操作的一条主线,是研究各种化工单元操作的理论基础。研究各单元操作中的动量、热量及质量传递现象,剖析认识其微观过程规律,对于所研究的微观过程进行“模型化”描述是非常有益的方法。化工过程中的某些物理体系,其影响因素比较少或者便于进行恰当地简化,可以直接引用已有的基础理论进行分析描述。而某些工程问题是多因素、多变量的综合性问题,力求准确地形象地“模型化”表征问题,探求合理的研究方法,是这门工程学科发展的核心。
二、化工原理教学中典型的建立“模型”的研究方法
1、流体静力学方程式的导出在化工原理中,流体流动是最常用和最重要的化工单元操作。为了研究流体流动过程中的规律,在工程上最关注流体能量的转换规律,而流体能量恰好通过流体流动参数如流速u、静压强p及相对于某一水平基准面的位高z等进行反映。首先从研究处于特殊状态的流体———静止流体入手,因为从力学的角度来考虑,静止流体恰是处于受力平衡的状态,处于一种特殊的运动形态。根据牛顿第二定律,力、运动位移和功(机械能)存在着内在的联系。机械能有三种基本形式,即位能(势能)、静压能和动能。对于静止的流体不会涉及到动能。能量守恒这是自然界中的基本规律,在静止的流体中是如何反映这一规律的呢?必须面对静止的流体这一物理体系,恰当地建立一模型作为分析描述的对象。从静止的流体(设流体为不可压缩性流体,其的密度为ρ)中任意取出一立方体形状的流体微元,其三个边长分别为dx、dy、dz,将其放置于空间三维直角坐标系中,并且dx边、dy边及dz边分别平行于x轴、y轴及z轴。该流体微元的中心点坐标为(x,y,z),该中心点流体的静压强为p。如图1所示。显然对于该流体微元在x轴、y轴z及轴上的受力分析是相似的。就以z轴方向上的分析为例。流体所受到的力分为表面力和体积力。从牛顿粘性定律来考虑,在平行于z轴的4个侧面上均不存在着剪切力,因为静止的流体微元与相邻的流体之间没有相对运动。上截面abcd上存在的静压力（式略）该式表明作用于单位质量静止流体在z轴方向上的力等于零。同理,设作用于单位流体质量上的体积力分别在x轴、y轴上的分量分别为X、Y,通过同样的分析可以得出作用于单位质量静止流体分别在轴、轴上的力的表达式为（式略）尽管在各方向上的力均等于零,但是,也要强调力的方向性,而一旦根据力×位移=功(机械能)的概念,将力转换成为功(机械能),则转变成了无方向性的标量。作如下的处理,分别在x轴、y轴及z轴方向上,设在力的作用下发生位移分别为dx、dy及dz将所得到的功(机械能)加和起来,得到下式（式略）静止流体微元受力模型的建立,也为研究定常态流动流体的基本规律奠定了基础。首先研究理想流体(粘度μ=0)定常态流动,这样,可暂时避免考虑在运动方向上流体层与层之间的剪切力,使得对于定常态流动着的流体微元受力分析结果的表示式仍然与静止流体微元的相同,但是,因为是运动着的流体,在运动方向上的力、加速度的关系则仍然根据牛顿第二定律来定。例如,在z轴方向上,可写出（式略）2、通过圆筒壁定常态热传导速率表达式的导出化工管道和多种化工设备的形状都是圆筒形的,很多化工过程需要涉及通过这种圆筒壁传热的问题。为了利用傅立叶一维热传导定律来描述通过圆筒壁热传导速率的问题,需要建立合适的模型,并且考虑采用相适宜的坐标系。根据发生传热的实际情况,热量沿着圆筒壁的厚度方向,从壁的一侧传到另一侧。在整个圆周横截面上是完全相同的情形,在圆筒壁的长度方向上几乎不存在温度的差异,故一般视为均匀一致。因此,建立“圆筒壁”模型,将其巧妙地放置于柱坐标系中(如图2所示),圆筒的中心轴与Z轴相重合。假设圆筒内有稳定的热源,保持内壁温度为t1,圆筒壁外环境条件保持稳定,外壁温度为t2。圆筒壁材料在平均温度下的热导率为λ。热量仅沿着壁的厚度方向,即圆筒壁半径r方向发生传递,传热面为圆筒壁面,即2πrl,半径r方向即为传热面的法线方向。因此,在所建立的这样的模型中,热传导仍然为定常态一维的问题。选取了柱坐标以及恰当的圆筒壁模型摆放方式这是关键。在这种定常态温度场热传导的过程中,传热面积是随着半径的变化而变化的,所以,热流密度q值在这样的温度场中是变化的,但是在总传热面积上的传热速率Q为一不变的值,即Q既不随时间变化,又不随半径变化。写出表达式为（式略）3、气体吸收模型和传质速率的研究在研究气体吸收传质速率之前,首先要明确传质发生的机理。研究者普遍认为,流体的分子扩散和质点对流是引起传质的根本原因。膜理论是研究分子扩散传质的最直观的简化模型。膜理论认为,如果气相和液相的流动状况保持稳定,则传质过程能够保持为某一定常态。膜理论假定在气液相界面的两侧,分别存在着一层静止(近似静止)的气膜和液膜。在膜内存在着溶质组分在传质方向上(如图3所示z向)的分子扩散和主体流动。考虑单位时间内、穿过单位膜面积的溶质组分A的量NA(kmol/s.m2),其由两部分组成,一是分子扩散,由费克定律来描述（式略）4、流体穿过颗粒层压降(机械能损失)的研究在固定床反应器、过滤等操作中遇到这种问题。流体在通过固体颗粒床层所形成的弯曲交错的网状结构通道的过程中产生机械能损失,对于这样的流动直接进行如实的数学描述几乎是不可能的。根据流体力学的理论,某流体穿过某种颗粒床层时,有两个关键的因素决定着流体的机械能损失:(1)流体在网状结构通道中流过时对于流体产生粘滞力的颗粒的所有表面积;(2)流体在网状结构通道中的实际流速。借鉴相关问题的研究成果,建立合理简化的物理模型(如图4所示)。研究流体流动机械能损失的问题,自然容易联想到流体流过直管时的机械能损失问题。设法建立合理简化的物理模型,诚然,必须保持要保持简化的物理模型与原型中在产生流体的机械能损失这个问题上要具有等效性。为了确保简化的物理模型与原模型的等效性,就要保持影响流体机械能损失的两个关键因素不变。将厚度为L的固定床中的所有不规则通道,简化成为Le长度为的一组平行细管,并规定:(1)所有细管的内表面积等于床层颗粒的全部有效表面积;(2)所有细管中供流体流动的全部空间等于颗粒床层的空隙容积。采用已有的理论,描述简化的物理模型的机械能损失(即原模型的机械能损失)。根据流体力学,并联管路的机械能损失等于其中某一支路的机械能损失,所以,只描述简化模型中任意一根细管的机械能损失即可。根据直管机械能损失的表达式可以写出物理模型的机械能损失(压降)（式略）
什么是热能与动力工程？
我们可以从字面上对本专业名字进行一下拆解，其实就是热能、动力、工程。首先是工程，因此本专业就是一个工科专业，如果你希望获得诺贝尔物理奖、化学奖这些理科方面的成就的话，你就不要再把你的眼光停留在这个专业上了。其次就是热能与动力，因此只要工程中涉及到热（或冷）、能量、能源、动力等这些问题时，这个专业几乎都能解决。因此它的就业面非常的广，大到热电厂、核电厂，飞机、船舶、汽车的发动机设计，小到电子设备冷却等，厉害到航天飞行器的热管理、热回收，一般到家用空调、冰箱的设计。我们这专业无处不在。
那你也许有疑问，就业面这么广，是不是学习很累？其实也未必。目前，拥有这个专业的高校有很多，比如清华大学、西安交通大学、上海交通大学、中国科学技术大学、华中科技大学、浙江大学等一些顶尖大学，一般的有比如南京航空航天大学等这些“211工程”大学，普通的比如南京工程学院等。不同的高校，学的侧重点也会有所不同。比如东南大学侧重的是电力领域，北京航空航天大学侧重的就是航空航天领域，江苏大学侧重的是流体机械领域，还有一些大学侧重的可能是制冷、空调这些领域。但是无论你大学里学的侧重哪个领域，就业时也可以再次选择。比如在大学你学的是侧重制冷领域的，以后就业时你也可以去电力领域，因为本科学到的专业的基础都是一样的。
都要学点什么？
这个问题很好回答，因为我的八年时间就是在不停上课、自习、实验、写论文中度过的。刚进大学，学校的一些权威教授就会给你讲述一下什么是热能动力工程，其实和我上面说的也差不多。当然你可以通过他们了解到一些细节，不过那时的你估计还并不能完全理解。
在大一一年、大二上半年这段时间内估计接触不到我们专业的很多东西，这一年半，主要就学习外语、高等数学、线性代数、大学物理等一些公共基础课，这时候还是高中向大学的过渡阶段，学习也需要认真、需要做题，但不会像高中那么累。这时候的基础需要打牢，但不要和高中一样，尽做难题，应该以掌握基础知识为主要任务。因为这些内容的学习主要是服务后期的专业课学习的，因为我们专业是工科，不需要像理科一样。同时，课余时间可以去参加参加活动，培养一项兴趣爱好，这会使你终身受益。
在公共基础课程学习中，还会学习一些机械、弱电方面的基础知识，比如机械制图、电工电子学等。为什么学习这些课程呢？因为在我们的专业课中经常会出现机械和电子这些领域的一些专业知识。因此作为未来的热能工程师，不仅要有扎实的能源方面的基础知识，还得学会看机械图和知道一些自动化的原理。所以学习还是比较苦的。不过也不要太担心，因为其他专业只要掌握一些原理知识就行了。
无论你在哪个高校学习，无论你将来侧重哪个领域的工作，专业基础课是必须要学好的。虽然不同的高校在公共基础课和专业课的设置上会有些不同，但流体力学、工程热力学、传热学这三门大课是大家一致认同的专业基础课。工程热力学这么课相对来说简单，因为在大学物理课上都有所介绍，学起来也不是太累，而且得高分的概率很大。流体力学和传热学是两门新课，学起来也会有点压力，且流体力学又是传热学的基础，因此这两门课都需要认真对待。同时这两门课又对你的就业、考研和将来的科研帮助极大。在专业基础课学完后，就可以学专业课了，比如主要有涡轮机原理、锅炉原理、电厂设备、热力系统等。这些课程的名字虽然比较拗口，但实际上学起来并不太难，因为专业课主要破解的就是一些原理问题。涡轮机是一种原动机，主要通过叶片的转动将气体的热能转换成机械能，从而带动发电机或作为飞机的动力。涡轮机原理这课一直被认为是所有专业课中比较难的一门，因为课程里面几乎涵盖了所有的专业基础课。但由于涡轮应用范围广，相应的就业机会大，获得的报酬多，因此受到大部分热能工程师的青睐，因此如果你以后致力于涡轮机方面的工作，基础课的学习绝对不可以偷懒。
工科除了理论知识的学习，还有不少的实习需要去完成。去大中型电厂实习，是大三、大四时的主要任务。说是去实习，其实也就是去参观一下而已，从而了解电厂的流程。很多人认为女生去学工科很累，其实也未必。学工科的女生比较少，因此受关注也会多一点，谈恋爱的机会也会大很多。而且女生比较刻苦，获得保送研究生的机会也大。现在的工科已经不是大家想象的那样了，满脸油污、力大如牛这些词已经不合适了。在电厂，大部分时间你只要按个按钮就行了，因此这些工作同样适合女生。因此热能与动力工程这个专业适合所有人群。
到了研究生阶段，还会有高等工程热力学、高等流体力学、高等传热学、燃烧学、计算热物理等课程，研究手段主要有理论研究、实验研究和计算机模拟，利用这三种研究手段去解决一些工程中的问题，是热能与动力工程专业研究生的主要任务。
就业、再升学情景如何？
之前已经提及我们这个专业就业面是非常广的，虽然有时我们也感慨我们是一群“丝”，但我还没听说有失业的，就连四年在网吧度过的哥们都可以找到工作。本科一般都会把我们专业命名为热能与动力工程，虽然也分方向，比如电厂方向、制冷方向等，但就业不受很大影响。到了研究生，我们这个专业的大名就叫做动力工程及工程热物理专业，底下又分为工程热物理、热能工程、制冷、动力机械、流体机械、车辆工程等一些小方向，又根据不同的导师会有不同的研究方向。但无论怎么细化，专业基础课还是一样的。因此工作时改方向也比较容易。
（1）公共基础实验
主要包括物理实验、化学实验、计算机基本操作实验、电子电工实验等。
（2）专业基础实验
主要包括材料科学基础实验、材料工程基础实验、材料研究与测试方法专业基础训练及综合实验。依据相应课程大纲，每门课程至少开设4个实验项日，且能支持专业培养日标的达成。
（3）专业实验
主要包括专业技能训练、材料制备与性能综合实验等。要求开设材料的力学、热学、电学等性能相关实验至少7项，同时完成至少1种材料的制备，包括原料的选择—配方计算—工艺方案设计—制备—相关性能测试及结构分析等全过程训练。
2、材料物理
学科基础知识被视为专业类基础知识，包括材料科学基础、材料工程基础、材料结构表征等知识领城。
（1）材料科学基础知识包括材料结构、晶休缺陷、相结构与相图、非晶态结构与性能、固体表面与界面、材料的凝固与气相沉积、扩散与固态相变、烧结、变形与断裂、材料的电子结构与物理性能以及材料概论等。
（2）材料工程基础知误包括流体流动基础、热量传递、传质过程及其控制、材料及其产品设计、选材、制造加工成型以及失效分析等方面的基础知识，工程制图、机械设计及制造础、电工电子学等。
（3）物理化学知识包括气体、热力学第一定律、热力学第二定律、多组分系统热力学、化学平衡、相平衡、化学反应动力学、电化学、表面现象和胶体分散系统等。
3、冶金工程
主要课程：冶金工程概论、传输原理、金属学原理、金属材料及热处理、冶金物理化学、钢铁冶金学、有色金属冶金学、材料现代分析方法耐火材料等。
【关键词】热力动力工程；能源；锅炉仿真
热能动力工程专业的应用性增强，它主要是以机械工程学和跨热能动力工程作为理论基础，通过热能和机械能的转换，来产生动力。而锅炉正是能量转换的工具，只有在锅炉进行合理的设计，才可以达到一定的使用效果，最近几年，我国锅炉的种类逐渐增多，但在锅炉的制造和使用方面，还存在很多问题，这样导致能源的利用率较低，所以怎样才能提高能源的利用率是目前国家热能动力工程方面需要研究的问题。
1.我国当前动力工程的情况以及发展趋势
1.1我国当前动力工程的发展情况
我国热力动力工程专业形成于20世纪50年代，兴起于苏联，主要包括的学科有锅炉、电厂热能、内燃机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程等几十个小专业。而在我国，改革开放之后，我国由几十个小专业压缩为九个，随即不久，就从原来的几十个专业合并为一个专业，目前我国已有120多所高效舍友热能与动力工程专业。
对于热动主要研究的方面是热能与动力，是一种应用性强的专业，主要学习的基础知识有：机械工程、热能动力工程和工程热物理，还要学习能量转换以及有效利用的理论和技术，掌握制冷空调设备、制冷装置、动力机械与动力工程、流体机械等设计、制造和实验研究的基本技术。这个专业在很多领域上有着很广泛的应用，同时也是我国科技发展的基础方向。随着我国的经济发展，市场经济的建立，社会需求和经济分配状态以及科技发展的趋势等都成为我国现阶段的挑战，也是当前本专业在我国教育发展的主要方向，而且热动也是当前动力工程师的基本训练。
1.2我国当前动力工程的发展趋势
首先是在动力控制工程方向发展，主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。其次是在热力发动机及汽车工程方向上主要掌握内燃机原理、内燃机的结构、设计、测试、燃料和燃烧，还有热力发动机排放、环境工程概论以及内燃机电子控制、热力发动机传热和热负荷等方面的知识。在制冷低温工程和流体机械方向上，需要掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统，制冷空调与低温各种设备和装置，各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。除此之外，在水利水电工程方向上主要掌握掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识，以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
2.工业炉的发展
工业炉的作用是将燃料燃烧产生的热量，用来对物料和工件加热。工业炉是工业加热的关键设备，广泛应用于国民经济的各行各业，量大面广，品种多，影响极大。我国在很久以前就出现了很完善的炼铜炉，随着技术的发展，炼铜炉发展迅速。而发展到现在，据不完全统计，全国12个行业县以上企业，工业炉装备11万台以上，机械行业占7.5万台（占炉窑总数66%）。工业炉中燃料炉约6万台，占炉窑总数55%以上，电炉绝5万台。也就是说大部分地区都在使用工业炉，而燃烧炉又是工业炉中使用最多的，所以对于工业炉发展对于我国的工业发展有着很重要的作用。
3.关于炉内燃烧控制技术的运用
对于燃烧控制技术是当前步进炉发展的核心技术之一，而当前控制技术已逐渐由原来的手动控制转换为自动控制，而当前加热炉选用的自控方式主要有空燃比例连续控制系统以及双交叉限幅控制系统。
3.1空比例连续控制系统
该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等组成。工作原理是由热电偶或气体分析装置检测出来的数据传送到PLC，由此得到的偏差值按比例积分、微分运算分别对空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度进行调节，可以达到控制空气/燃气比例和炉内温度之目的。
3.2双交叉限幅控制系统
该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等组成。工作原理是：通过一个温度传感器热电偶把测量的温度变成一个电信号，该信号表示测量点的实际温度。
4.仿真锅炉风机翼型叶片
对于锅炉的叶轮机械内部，流场复杂，有着非定长特征，所以在实验检测方面就会有很大的困难，而目前没有完善的流体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象，需要流动实验和数值模拟了解机械内部流动本质。
5.热能工程技术在能源方面发展
5.1在能源方面出现的问题
对于当今世界，各个国家都很重视能源的问题，而能源动力工业又是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱产业，所以在国家各方面的发展上起到了很重要的作用。对于风机，是一种能源利用中产生的机械，它本身装有多个叶片，通过轴旋转推动气流，这种风机主要广泛应用在发电厂、锅炉和工业路遥的通风和引风，对矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和很多大型的建筑物实现内部通风，同时实现排尘和进行冷却。对于在一些发电站里，随着机组的发展，电站需要向更安全、更可靠地方向发展才行，所以电站对风机也提出了更高的要求，解决掉一些安全问题，像锅炉经常出现烧坏电机、窜轴、叶轮飞车等事故，这种事故严重危害到设备的使用以及工作人员的生命安全，同时在经济方面也有大量的损失。
5.2在能源方面的发展前景
能源是人类社会赖以生存和经济可持续发展的重要物质基础，所以怎样让能源更合理的开发和使用就会很大程度上推进世界经济和人类社会的发展，而我国经济发展同样离不开能源，当前我国在能源发展方面主要以“新能源、核能、只能电网、常规能源、节能减排”为主要发展方向，而热能与动力工程专业正是符合国家的能源战略发展方向，通过结合很多门专业课程的学习，来培养能适应国家能源领域快速发展要求的高级研究应用型人才。
6.结语
本研究主要根据我国热能动力工程在锅炉方面的应用和发展做了一些研究，在锅炉的燃烧控制方面，在燃烧方式、风机的旋转问题以及资源利用率方面做出了一系列的分析和阐述，总结出热能动力工程无论在锅炉的发展或是其他方面都起着很重要的作用，通过结合和利用一些理论知识能够转换成实际的应用，将更利于热能动力工程的发展。
参考文献