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热学实验总结范文1
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-06-000-02
传热学是一门研究热量传递规律的科学，它所涉及的领域非常广泛。特别是在能源动力、航空航天、建筑节能、材料冶金、机械制造、交通运输、化工制药、生物工程等领域更是蕴藏着大量的传热问题，形成了如相变与多相流传热、微尺度传热、生物传热、超常传热等传热学的多个学科分支[1-3]。
传热学课程是我校飞行器动力工程专业设置的专业基础课程，飞行器动力工程是动力工程与航空院校的结合，通过专业课程的学习，该专业学生要求可以对发动机的总体性能分析、总体与部件设计、故障分析等。传热学本身也是一门与各工程领域关系密切、应用性极强的专业课程。它植根于大量的工程实际之中，也必须服务于工程实际。本论文结合该专业工程实际情况，结合在传热学的教学过程中的几点讲课体会，把传热学比较枯燥的理论与学生的已有知识和感兴趣的实践联系起来，在实际教学中取得了令人满意的效果。
一、精心授课，提高教学质量
当前科技发展的速度日新月异，传热学方面的理论更加如此。但是我们的教学内容与这些新理论严重脱节，这在传热学实验方面尤为严重。同时部分同学认为传热学的实用性不强，对掌握专业技术帮助不大。因此导致大学传热学教学的受重视程度大大降低。这就需要把传热学知识与学生具体的专业应用及日常生活应用结合起来，提高同学们对该专业课程的学习兴趣。
在讲课时，我们要做到以下几点：第一，重点突出。根据教学要求，结合学生的专业需要，抓住重点，讲透概念，不断深化；第二，理论联系实际。在理论学习的同时，列举实际生活与生产中的应用实例，加深学生的印象，提高学生的学习兴趣。积极地引导学生对传热学、传热现象进行深人的思考。进行现代传热学的重要实验，大提高学生学习的积极性。
充分利用网络资源，结合飞行器动力工程专业，详细讲解传热学在飞行器发动机方面的应用。例如，在讲到三种换热方式及计算方式的环节，加入目前飞机发动机用到的几种冷却方式：辐射冷却，烧蚀冷却，膜冷却，再生冷却及发汗冷却等。同时着重讲解目前研究的前沿领域：再生冷却技术[4]。该过程同时涵盖了三种换热方式，如图1，包括燃油与壁面的对流换热，壁面的热传导，由于发动机温度较高，换热方式同时还包括辐射换热。收集相关实物图片，如图2所示，让同学对其冷却过程及相关的计算方法有直观而深刻的认识和掌握。
把日常生活中的应用实例代入的传热学的教学课堂里，让同学们了解到传热学应用的广泛性。例如，引入CPU芯片中的散热过程[5]，图3是一典型的台式计算机中的CPU散热器的图。在芯片内核内，电能转换成热能，发热升温，热量通过内核与金属外壳接触导热，传到金属外壳，热量通过金属外壳与散热器上的导热板的接触导热传到导热板，在导热板内热量以导热方式扩散传播到导热板上的肋片根处，在肋片内，热量以导热方式传播到肋片表面，风扇驱动空气流经肋片表面，热量最后以对流传热方式从肋片表面传到空气中。整个过程包括有：导热过程（其中多数是接触导热），空气对流传热过程。
图4所示的是采用有热管的笔记本计算机中CPU散热器，热量从导热板传到肋片，是通过热管传输，中间还有两处接触导热，在热管内，有蒸发传热和冷凝传热过程。
另外还有水冷式CPU散热器，热量从导热板传输到肋片，经由两处管内液体强迫对流传热，还有肋片与水管之间的接触传热。将CPU散热过程分解成若干个传热过程，分别分析研究每个传热过程的机理，目的是将传热学知识与实际日常生活及工程应用相结合，使同学们认识到传热学的实际应用，提高同学们学习传热学的兴趣，加深对传热学知识的掌握。
此外，利用多媒体教学时，为避免产生视觉疲劳，可以增加幻灯片的生动活泼性，适当设置一些动画效果。在放映多媒体课件时，要注意恰当控制好教学节奏，使得课件播放进程与学生的思维节奏同步合拍。
二、增加英文教学内容
培养具有全球化视野和国际交流能力的高素质专业人才是我国经济社会发展融入世界的需要。而传热学的基本概念很多来源于一些英文原著的翻译，在教学过程中，适当添加一些英文原文，一方面加深同学们对概念的理解，调节学生学习的紧张氛围，另一方面，增加同学们对专业词汇的掌握。同时，有利于学生在课外查找一些相关的外文文献，拓宽学生学习思路。对于提高教学质量、培养高素质的复合型人才具有很重要的意义。例如，引入传热的概念的英文介绍：Heat transfer：Thermal energy (heat): refers to the energy transported from one system to another as a result of difference temperature (%=T)。引入对流换热英文：Convective heat transfer。层流和湍流边界层：Laminar and turbulent boundary layers等。
三、注重课内教学与课外教学的有机结合
（一）建立教学信息中心。在教学信息中心，介绍传热学的历史与发展前景、最新理论的跟踪以及传热学的科普知识，让学生对传热学有充分的认识。
（二）采取设立选修课的手段，开辟“传热象探索园地”，让有兴趣的学生进行传热现象的深入探讨和研究。
（三）开设课外专题讲座。课外专题讲座也是提高学生兴趣的有效途径。它不仅让学生有机会接触传热学的前沿，更深人地了解传热学的发展动向，激发他们的兴趣及投身传热学研究的志向。
（四）要求学生通过各种方式收集信息，撰写传热学原理的应用论文，作为平时作业。通过这个途径拓宽学生的知识面。
四、理论与实验相结合，构建先进的传热学实验教学体系
传热学是一门实验学科，传热学的一切原理和定律都是从生产的实践和科学实验中总结出来的，反之又经受生产的检验并推动其发展。因此，必须注重传热教学中理论学习与实验探索的结合。在传热实验教学方面，在预备性实验、基础性实验、设计性实验和综合性实验的基础上可以引入模拟演示实验。
通过预备性实验为理论的学习打好基础，通过基础性实验来验证一些传热规律，从而使学生对这些传热学原理和规律有一个感性的认识。但由行器换热实验设备价格及操作条件的限制，发动机换热实验作为动手实验实行比较困难，考虑到该专业的性质要求，可以在课堂上增加演示实验，例如，模拟涡轮旋转叶片冷却通道换热实验，模拟气流平行于旋转轴方向的流动和气流垂直于旋转轴方向向外流及向内流等三种情况，基本概括冷却系统的全貌。通过演示实验，让学生直观认识到发动机涡轮叶片冷却过程。
此外，实验室应该建设成为自主型、开放式的实验室，让学生能够根据自己的兴趣爱好去进行传热现象的探索，充分培养学生对传热学的兴趣。
五、加强中青年教师实践锻炼
目前大批高学历的青年教师正在成为各高校讲台上的主力军，他们正在成为我国高教战线的栋梁。但也不可否认，长期的学校学习，严重缺乏工程实践。同时，青年教师工作后，忙于应付各种日常工作，实践环节进修的机会非常少，因而也不可能向学生传播工程实践知识。部分教师、特别是面临职称评聘的中青年教师对上课采取应付的态度，课余不钻研教学法，上课时拿本教科书照本宣科，不能激发学生的学习热情，使教学质量下降[6]。
为改变这种状况，可以采用青年教师下工程现场或实验室工作半年到一年、青年教师与老教师结对、定期进行教学法研究活动等。同时对教师的考核制度应作相应的变动，使青年教师愿在提高教学质量和增加实践经历上花费较多的精力。
六、结论
综上所述，随着传热学学科的不断发展，教学内容的不断增多，“传热学”教学改革势在必行。只有全方位的教学改革，教师综合素质的不断提高，教材和教学方法的不断创新，才能巩固大学传热学的基础地位，使学生学完大学传热学之后，思维能力和解决实际问题的能力有显著的提高，为今后的专业课程和社会实践活动奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]杨世铭,陶文铨.传热学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]戴锅生.传热学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1999.
[3]王厚华.传热学[M].重庆:重庆大学出版社,2006.
[4]蒋劲.超燃冲压发动机燃烧室再生冷却研究[D].西北工业大学,2006,(6).
热学实验总结范文2
［关键词］CFD传热学教学改革
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）06-0119-02
引言
传热学课程是湖南城市学院建筑环境与能源应用工程专业的一门重要的专业基础课，也是我校重点建设的课程。由于传热学课程的知识点多，课时在教学改革的推进中又不断被压缩，在这个矛盾中，学生们常感觉对知识点的学习不够深入，有许多问题想进一步进行深究却无法实现，导致教学质量有所下降。作为教师应当如何高效地利用课堂时间提高教学质量，使学生们能够真正掌握该门课程所需要掌握的知识点，为以后专业课的学习打好基础，是当前传热学进行教学改革的重点及难点。要解决以上矛盾问题就必须提高学习效率，笔者认为将目前常用的计算机辅助手段引入传热学教学将有效解决这一矛盾现象。
计算流体动力学CFD技术是利用质量守恒，牛顿第二定律和能量守恒这三大定律的最基本形式，即积分方程或者偏微分方程转换成离散代数形式，然后求解代数方程得到离散的空间或时间上的流程数值，从而揭示其物理特性和规律的一门学科，目前已成为十分热门的研究领域，目前已广泛应用于换热器流固热耦合三维流场仿真、电子设备热设计、通风空调设计、多种翅片管换热及流动特性模拟、多孔介质区域流动模拟、建筑风场模拟、复杂几何结构气动外流场模拟等许多工程领域。目前已有部分高校教师尝试将CFD技术应用到 “传热学”的教学中，该教学方法能够将各种课堂上学习的传热现象在屏幕上生动、形象地通过CFD软件模拟，对于稳态问题，可以通过计算结果的云图方式表示出来，对于非稳态问题，可以以动态变化的动画形式表示出来。通过模拟画面与基础理论知识进行对比，能够加深学生对相应知识的理解，另外，计算机模拟又能十分灵活地改变各种参数，参数变化后能得到不同的结果，这也能激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
一、教学内容和方法的改革
在学习传热学的过程中，大部分学生都反映传热学基础理论比较晦涩难懂，特别是讲到对流传热部分，大篇幅内容都是讲经验公式，让学生印象不深。作为老师在课堂上没有具体动态地将传热现象讲授给学生，容易造成传热学理论知识学习无法与工程实践相结合，对于传热学这样实践性较强的专业基础课，该现象需要尽快转变。传统的教学把实践部分的教学放在实验室中，但是由于学校实验经费、实验条件以及实验课时等问题约束，使得实验教学无法满足学生们的需要，比如实验室的器材无法给每个学生都能动手的机会，导致许多实验都成为演示性的实验，理论与实际不能相结合的问题突出。仅使用传统的教学方法讲授传热学课程，其教学效果无法得到保障，而该学科在本专业中十分重要，对传热学知识的掌握程度将直接影响其他相关专业课程的学习。
CFD技术与传热学教学相结合是解决上述问题的捷径，传热学中的一些传热过程是可以通过CFD软件在课堂上进行简单的演示性模拟的，特别是对一些在实验室环境难以实现的实验，更能体现出计算机模拟的优势。而且模拟过程以及结果都以彩色画面在屏幕上展示出来，很直观，能增强学生对传热过程的感性认识。在课堂上也能传授一部分CFD软件的应用入门知识，学生们掌握一定的应用基础知识后也能独立地动手来模拟甚至探索书本以外的传热现象，如果在这个过程中遇到难题也更愿意探索深究其中的原因，如此良性循环不但能增加课堂生动性，提高每位学生的学习积极性，同时也得到了最佳的教学效果。
二、教学手段的改进
（一）多媒体教学
目前在课堂上应用最为广泛的是PPT，其特点是形象、生动、容易制作，但对于建筑环境与设备工程专业这样的工科专业而言，更重要的是理论与实践相结合，PPT在直观性方面还有待加强。而与实践没有紧密联系的教学方法必然与当前学校教育改革的精神相背离，也与大学教育的本质相冲突。在这种情况下多媒体教学的改革势在必行，笔者认为教学手段除了多媒体PPT教学外应该加入一部分CFD软件的模拟教学内容。例如在导热问题数值解法基础一章中，如果按照教材中所提示的，在课堂中用PPT演示区域与时间的离散化，就会相当抽象，对于初次接触导热问题数值解法的学生们来说比较晦涩难懂，但是如果引入CFD技术，比如通过fluent软件中的前处理软件gambit对某一生活中常见的物体进行网格的划分，就能生动形象地解释离散的含义，有利于学生们对课堂知识的理解。
（二）双语教学
在课堂中，特别是课件中应引入双语教学。一方面，要了解传热学的最新的研究进展必须查阅外文期刊、国际会议论文集以及相关领域国际知名研究人员的研究报告，如果在该领域进行研究，无论是参加国际会议还是撰写科技文章，都需要用到专业英语，因此在课堂中学习相关的专业英语是十分必要的；另一方面，各类CFD软件都是英文界面的，掌握好专业英语对CFD软件的理解也能提供很好的帮助，以FLUENT软件为例，该软件为全英文的，目前也有许多该软件的教材，教材的形式往往是以实例教学为主。在这些教材中，对实例中的操作进行了详细的讲解，而对于专业英语学得好的学生，其中各种参数的设置含义将十分清晰，学习效果也将事半功倍，而如果专业英语不太好，对于参数设置半知半解，学习完这些教程也没有理解其实质，往往事倍功半。学生如果想自学该软件也必须学好专业英语。
三、实践教学环节的改革
除了课堂上，传热学教学中另一个重要的部分就是实践教学环节，充分利用实践教学环节加深学生们对所学知识的掌握并提升其创新能力，是教学改革的一项重要任务。
传统的实践教学以实验为主，这一点作为实践教学的根本，必须继续加强，一方面积极推进学校实验装置的建设，把硬件设备建设好是学生进行创新性研究的基础。另外，作为实验的补充，将CFD技术引入实践教学环节也是十分可行的，CFD技术引入实践教学后能提高实践教学的深度和广度，而且该技术在以后的学习工作中都将有用武之地。在设计CFD实验中，可以通过设定不同的条件，来保证学生们的题目都不相同，都必须进行独立思考，避免了互相抄袭的现象。同时CFD试验带有更多的不确定性，一个设定条件的改变都能影响最后模拟的结果，这势必会带来课下更多的学习探讨，开拓了学生的思维，不光在课堂上听老师讲解，更要自己动脑学习，除了掌握所学知识，更能培养学生创新能力。
四、总结
将CFD技术引入“传热学”课堂教学中，通过CFD软件强大的图形显示功能，使学生更易于理解和掌握课程中的基本理论，能有效解决课程教学中的一些难于讲解的问题，提高多媒体课堂教学水平。在实践教学环节中增加CFD试验部分，提高了实践教学的深度和广度，为传热学教学改革开辟了一条新途径。
［参考文献］
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热学实验总结范文3
关键词：传热学；民族大学生；案例教学
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）19-0039-02“传热学”是研究由温差所引起的热量传递规律的科学，[1]是热动专业学生的一门重要的专业基础课，是联系基础课和专业课的桥梁和纽带。传热学在生产技术领域的应用十分广泛，在能源动力、化工、材料、机械、电气、建筑、交通以及航空航天等领域中存在大量的热量传递问题。传热学的理论体系日臻完善，内容不断得到充实及改进，已成为现代科技中充满活力的主要基础学科之一。本课程在民族大学生能力培养和知识结构体系中起着承前启后的作用。因此，如何完善这门课程的课堂教学，使民族大学生成为有用人才是一个严肃的问题。笔者将结合近几年在“传热学”教研中的经验，谈谈在“传热学”在民族大学生教学中的一些认识。
一、民族大学生的学习情况
从学习的主体——民族大学生入手考虑问题，具体包括如下几个方面：
1.民族大学生基础薄弱
根据新疆大学新生入学成绩统计，2009级到2011级入学的热动民族大学生高考平均分为450分左右。学生基础不好，学习起来难度就很大，也就没有信心，要在热动行业有所作为就要多努力。
2.民族大学生学习习惯
民族大学生语言能力很强，有一名维族女学生会八种语言。但是，一名合格的工科大学生不仅仅要会语言，更重要的是要懂工程技术。然而，他们的学习习惯非常不好，比如上课不注意听讲、不做笔记、课下很少看书、不认真做作业、实验课上不专心、考前背课本、很少做题等。作为工科学生，不做题很难取得好成绩，因此就导致基础课尤其是数学课、流体力学也包括传热学不及格率很高。老师时刻提醒他们如何听课、如何学习，以改变不良的习惯及作风，使其养成良好的学习习惯。
3.民族大学生学习兴趣
民族大学生爱歌舞，但是，一提到学习就无精打采，这就是问题关键所在：没有学习兴趣。因此，这就需要老师多去鼓励他们，给他们自信心，让民族大学生对学习感兴趣，真正成为学习的主角。
对民族大学生学习情况有所了解之后，如何让民族大学生在薄弱基础上，养成良好的学习习惯，让他们真正成为学习的主角，那么就需要结合“传热学”提出具体教学指导思想，进一步探讨民族大学生“传热学”的教学方法。
二、“传热学”的教学指导思想
“传热学”课程的内容主要包括：导热、对流传热、辐射传热以及传热过程和换热。该课程连贯性和系统性较差，表现为基本概念繁多、公式紊乱、重点分散等，不利于学生的理解和记忆。[2]那么，如何学好“传热学”，其教学指导思想又是什么呢？中国古语说：“授人以鱼，三餐之需；授人以渔，终生之用。”因此，课堂教学的指导思想应是以知识传授为载体，[3]通过本课程的教学，民族大学生全面掌握传热学的基本规律，深刻理解导热、对流传热、辐射传热、传热过程和换热器以及传质学等知识体系，并关注在工程实际中的应用，努力培养民族大学生应用传热学理论，发现、分析并解决实际问题的能力。
要想使民族大学生学好传热学，首先应了解他们是怎么想的，知道他们的优点和缺点，区别于汉族同学，最重要的还是提高他们的学习兴趣，将课堂教学的主体由教师转移到学生，[4]让他们成为学习的主角，这就需要授课老师做好教学的“互动”。课堂教学师生互动的过程，教师要多观察学生的课堂表现，不要急于讲知识，要让学生参与进来，真正让学生变被动学习为主动。目前，国内外的教育工作者提出了很多的教学方法，总结起来这些教学方法应该说都从某些方面体现教学“互动”让学生成为学习的主角的思想。
三、“传热学”教学方法
“传热学”是热动专业重要的专业基础课，也是重要的技术课。其主要任务是通过多种教学环节，运用各种教学手段和方法，使学生理解掌握传热学的基本概念、基本原理及基本计算方法；培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，以及实验动手技能，为后继课程的学习、从事工程技术工作、科学研究以及开拓新技术领域，打下坚实的理论基础。
传统的教学方式仍然是“填鸭式”，德国教育家第斯多惠说过“教育的艺术不在于传授本领，而在于激励唤醒”。“填鸭式”教学如果灌输得好，学生受益，但是大部分时候，学生只能消极被动地适应课程和适应老师。这种以大纲、教材、教参为主线的传统教学观念及做法，严重束缚了学生的全面发展。因此，现代教育理念是把学生、教师、教材、教育为四大要素加以合理地结合，对旧的教育体系重新调整，将“填鸭”转变为“问题解决及能力培养”，强调师生的合作精神，注重学生的个性培养以及个人能力的全面发展。
下面笔者将结合新疆大学热动专业的民族大学生谈谈传热学的课堂教学的一些方法。
1.做好笔记，加强学习效果
要求学生在上课时做好学习笔记，将解决问题的思路、方法、重点、学习心得及存在的问题等认真做好记录，以加强学习效果，便于检查复习，并且要硬性要求，与最后成绩考评直接挂钩。实践表明做一些硬性要求是必要的，有助于民族大学生的教学。
热学实验总结范文4
关键词：传热学；任务教学法；课程设计
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0044-02
传热学是一门研究由温差引起的热量传递规律的科学，是现代科学技术中最重要的基础学科之一，它不仅是能源动力、交通运输、石油化工等专业本科生的一门重要专业基础课，而且在机械、电子、土木、航天航空和轻纺食品等工程技术领域里的应用也十分广泛。目前大连海洋大学（以下简称“我校”）该课程体系是由理论、实验、实习和课程设计四个环节所组成。其中传热学课程设计这个教学环节是紧接在传热学课程理论教学之后进行的一个综合性实践教学环节，也是学生综合运用传热学、换热器设计以及相关先修课程知识，联系实际生产和日常生活，以完成以某一特定设计任务为主的一次工程设计实践环节（包括自行完成主体设备的选型计算、材料选择及内部结构设计、工艺计算及主要尺寸设计，主要附属设备的选型设计，主体设备总图的绘制等，同时还要综合考虑制造成本、加工工艺难度、维护保养等因素）。因此，该课程设计在整个课程体系教学改革中的地位十分重要。[1-3]
一、传热学课程设计的现状与改革方向
目前高校的课程设计大多数是依附于理论课程而开设的，与理论教学同步并在授课计划范围内完成，通常课程设计的过程往往是学生仿照教师的设计过程和设计指导书上的步骤来进行。因此课程设计的核心主要是指导教师，学生按教师预先给定好的设计流程进行，被动地接受设计方案，丧失了主动参与课程设计的积极性和热情，而且在设计中发生问题也不能及时反馈。这样的结果，将大大降低学生的动手能力、分析和解决问题的能力，更谈不上对学生工程素质的培养了。
随着对培养工程素质人才的需求和对传统课程设计教学模式改革的呼声越来越高，一种“以学生为中心”的教学理念即“任务学习法”越来越受到教育工作者的重视。这种教学模式主要是体现“任务导向”和“学生主体、教师主导”的教学原则，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，甚至于交流合作的能力，这同样也是当前培养知识、能力、素质综合发展的工程型人才的改革方向。[4，5]
二、基于任务型教学法的课程设计改革原则
为了将任务教学法成功而高效地运用于传热学课程设计这一实践教学环节，在改革之前必须制订某些行之有效的原则作为指导，以便使其更好地发挥功用。考虑到任务型教学法是一种以任务为核心单位计划和组织教学的途径，它强调在“做中学”，不仅吸收了以往多种教学方法的优点，而且和其他的教学方法并不排斥。因此，笔者在教学改革实施过程中根据此教学方法的特点提出了以下的课程设计原则。[6]
1.将较难的任务前置
大量的研究结果表明，学生在整个学习过程中的精力是有限的。根据笔者多年指导课程设计的教学经验，发现学生往往在学习过程的前半阶段思想最为活跃，精力也最为充沛。因此，在给定课程设计任务后，教师应有意识地把那些理论性强、需要花费大量精力才能掌握的较难的任务环节放在课程设计的前半阶段，例如对换热器的选型计算部分。这不仅仅是因为这些较难的学习任务往往更具有冒险性和创新性，而且这样的设置可以极大地激发学生的学习兴趣和好奇心，从实际教学反馈效果来看教学效果良好，也更有利于教师灵活地推动整个课程设计教学流程的进行。
2.将安静的教学任务前置
激烈的教学活动能让学生的大脑兴奋，特别是在课程设计的后半阶段，学生往往会感觉到疲惫，这个时候如果再进行安静的教学活动，学生的大脑就会处于一种抑制状态，从而影响整个课程设计的教学效果。因此，为了保证学生处于科学、合理的学习状态，指导教师应当把相对较为安静的教学任务安排在课程设计的前半阶段。
3.将整个课程设计连贯化
根据任务型教学法的指导思想，任务的设计是实施任务型教学法的关键和前提。因此，在课程设计正式开始之前，教师应指导每名学生根据分配的相关参数独立构建设计项目，每一项目均设计任务若干，在任务设计的过程中考虑行业发展、企业需求的实际情况，同时把传热学作为基础技能贯穿于任务环中，让学生提前对任务环的大体框架有一个较为清晰的了解。同时以任务为核心单位计划和组织教学，在“教中做”，在“做中学”，通过一系列的集体活动或个人活动来开展课程设计，最后对所涉及的全部教学内容进行整合并总结。总之，每一个教学环节都应该紧密相连，从教学设计角度保证课程设计的连贯性，并让学生能够获得最佳的学习效果。
三、课程设计的具体改革步骤
1.改革课程设计的教学大纲
课程设计中的教学目标和任务都是依据教学大纲提出的，而教学大纲中所提出的相关教学要求和教学任务就是开展课程设计的指挥棒，其作用不言而喻。显然，大纲中的这些目标和要求应该能够体现任务教学法的任务设计思想。
通过传热学课程设计这一实践环节，应该让学生掌握换热器设备设计的基本程序和方法，熟悉查阅技术资料、国家技术标准的途径，正确地选用公式和数据，加强工程计算和CAD绘图能力，初步形成工程优化意识，并能运用简洁的文字和工程语言正确表述设计思想和结果，从而培养学生的工程能力和创新能力。笔者在总结以往教改经验的基础上，将教学大纲作为前任务阶段进行改革，根据行业的发展趋势以及学生日后就业的企业需求，为每名学生都构建了不同的设计项目，引导学生自主地参与到任务设计环节中来。当学生对自身任务有了较为明确的认知后，就可以进入任务环阶段了。
2.课程设计题目的设定
在任务环阶段需要学生采用各种方法和手段去完成任务要求。如何能让学生从课程设计中既学到有用的知识和技能，同时又符合传热学课程设计的教学要求，这是课程设计题目设定的最根本原则。考虑到传热学课程设计最多一般也就两周的时间，同时受各种条件的限制，学生到现场测量考察换热器实物的可能性很小。如果设置的课程设计题目过大过深，学生可能会没有时间深入研究任务而只是忙于完成形式上的设计报告。因此，在设计题目的设定上，指导书中会尽量选取学生在学校和日常生活中能接触到的常见换热器类型，同时做到每名学生的初始设计参数都不一样，从而培养学生自主设计的独立工作意识。[7]
3.教学环境的改革
传统的课程设计教学环境已经不能很好地适应新形势下的课程设计教学要求。任务教学法就是要以学生为中心，创新教学模式和教学方法，建立以学生为主体、教师为主导的教学模式，通过组建课程设计小组，激发学生学习兴趣，引导学生通过组内分工、信息资源共享、技术难题攻关、组内讨论、组外交流等多种方式参与到教师的各个教学环节中去，鼓励每一名学生发挥自身特点，积极参与到设计团队的任务中，充分利用学生主观能动性，师生共同营造一个轻松热烈的教学环境。
基于以往的课程设计教学经验，采用灵活的情景式教学比较有利于任务教学法的开展，同时适当结合CDIO（构思、设计、实现、运作）模式等先进教学方法，展开对设计任务的团队讨论及研究模式，注重原理和应用相结合，强化以工程实例为载体的案例教学，将课程设计与工程体系有机结合，强化综合设计和工程实践训练。同时开展专题讨论，强化能力的培养。教学中增加一些专题讨论、工程案例、工程项目研究报告，有助于培养学生分析、解决问题的能力，创新意识和创新能力。
4.评价与考核方式的改革
从学生的长远发展来看，对学生的评价与考核不过是激励他们不断学习和进步的一种手段。既然实践环节的教学目的是侧重提高学生的动手实践能力，那么其评价考核方式就应与传统的理论教学有所区别，针对任务教学法更应如此。
由于任务教学法是以任务作为教学的主线，以学生实践作为中心，以老师作为辅导。因此，在考核方式上也应以学生为主体，以设计任务完成的质量作为考核依据，而不再以最终的课程设计报告作为终结性评价指标。每个学生作为个体既是自己任务的设计者，也是其他同学的“同行”，可以对其他同学的设计进行评价打分，因为学生在一起共同完成课程设计任务的同时，对彼此平时的表现也是最为了解的，这样可以提升评价考核的公平性与透明度，有效促进学生们的学习积极性。
四、结束语
总而言之，任务教学法有效地打破了传统的教学模式，最大限度地发挥了学生学习的积极性和主动性，不仅符合新形势下对高素质工程技术人才培养的需要，同时在教学实践中也取得了良好的教学效果。在教学中，教师要不断地总结实际经验，运用任务教学法，实现传热学课程设计教学效果的不断提高。
参考文献：
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热学实验总结范文5
石蜡作为相变储能材料具有相变焓高、相变温度范围广、价格低等优点，但其较低的导热系数限制了它的传热性能。本研究使用两种不同相变温度的石蜡复合，以得到更广泛的使用温度范围；同时通过加入石墨提高材料的导热速率。通过差示扫描量热法测试复合后的相变温度和相变焓。
关键词：石蜡；复合；石墨；相变材料； 相变焓
复合相变材料是充分利用各类相变材料的优点，克服相变温度过低或者过高的缺点，或者相变过程中形变过大的缺陷等，通过将多种材料复合的方法合成具有特定相变温度和较高相变焓的复合材料[1]。石蜡作为提炼石油的副产品，来源丰富，价格便宜，无毒且无腐蚀性。但石蜡因导热性能较差在石蜡类储热相变材料中加入其它导热率高的物质，使之成为具有高导热率的新型复合相变材料，常见的方法有：石蜡与金属材料的复合[2]。石蜡与石墨的复合[3]。石蜡与交联树脂高分子的复合[4]。
本文采用熔融共混法将不同熔点的石蜡进行复合，同时加入石墨以改善导热速率。通过差示扫描量热法测试复合后的相变温度和相变焓。
1、材料制备
1.1 原料
本实验选取两种不同熔点的石蜡做相变材料，分别为石蜡80（熔点为80°）和石蜡100（熔点为100°）。原材料来自中国石油化工股份有限公司。选用细度为10000目的石墨，来自青岛金来石墨有限公司。
1.2 制备过程
1.2.1 主要设备
本实验的主要设备有电炉、石棉网、电子秤、烧杯、玻璃棒。
1.2.2 制备过程
本实验的具体制备方法采用熔融共混法，是将石蜡与石墨以一定的质量比在较高温度下熔解搅拌，使两种材料均匀混合，然后降温冷却。
（1）用电子秤分别称取石蜡80（2份，各5g）、石蜡110（2份，各5g）
（2）将石棉网放电炉上，打开电炉；
（3）取一份石蜡80和和石蜡110倒入1号烧杯，用电炉对烧杯进行加热，同时用玻璃棒缓慢搅拌，直到熔融；
（4）停止加热，直至复合物冷却凝固，由此得到复合石蜡，即样品3。
（5）再取一份石蜡80和和石蜡110倒入2号烧杯，用电炉对烧杯进行加热，用玻璃棒缓慢搅拌，直到熔融；
（6）再往加热的烧杯加入0.2g石墨，快速搅拌，让石蜡与石墨充分融合；
（7）停止加热，直至复合物冷却凝固，得到样品4；
（8）实验结束。
1.3 石蜡/石墨复合相变材料形态表征
制成的复合物石蜡80/石蜡110和石蜡80/石蜡110/石墨用数码相机拍摄得到如图1和图2所示。
图1 石蜡80/石蜡110图2 石蜡80/石蜡110/石墨
Fig 1 Paraffin 80/ Paraffin 110Fig 2 Paraffin 80/ Paraffin 110/ Graphite
从图中可看出，复合物表观透亮、均匀，说明熔合均匀，已制备出符合预期的复合相变材料。
2.热学性能测试
利用差示扫描量热仪对4个样品的热学性能进行研究，即石蜡80（样品1）、石蜡110（样品2）、石蜡80/石蜡110（样品3）、石蜡80/石蜡110/石墨（样品4）。
每一个样品的测试量为8～10mg，测试温度从0～300℃，升温速率10℃/min。本实验的测试过程是将样品装入标准铝坩埚，然后放入DSC测试仪器中。先从室温升温至300℃保温然后自然降温至室温，就完成一次测试，得到DSC曲线。4个试样的DSC测试结果显示在图3中。我们将其热学指标总结在表1中。
从表1中可以看出，相较于石蜡的相变温度，石蜡和石墨复合而成的相变材料相变温度变化不大。石蜡80的的相变焓为167.6j/g，石蜡110的相变焓为168.0j/g，石蜡80/石蜡110的相变焓为173.5j/g，石蜡80/石蜡110/石墨的相变焓为172.3j/g。对比相变焓的变化，石蜡/石墨复合相变材料有所变化，但变化很小，说明复合相变材料具有较大的蓄热能力，对单位质量石蜡的蓄热能力影响很小。
3.结论
本论文经过实验设计和分析测试，顺利完成了预定的各项研究工作，制备得到石蜡/石墨复合相变材料，提高了传热性能。验证了石蜡/石墨复合相变材料仍然具有石蜡相变焓高、储热能力强的特点。
[参考文献]
[1]杨树，叶莹.聚乙二醇/聚丙烯定形相变材料的制备及表征[J].纺织学报，2013，34（7）.
[2]KHAN M A，ROHATGI P K.Numerical solution to a moving boundar pmblem in a composite medium[J].Numerica1 Heat Transfer，1994，25：209-221.
[3]MEHLING H，HIEBLER S，ZIEGLER F.Latent Heat Storage Using a PCM-Graphite Composite Material[M].Stuttgart，Germlly：TERRASTOCK，2000.
[4]YE Hong，GE Xueshi.Preparation of polyethylene-paraffin compound as a form-stable solid-liquid pbase change material[J]. Solar Energy Materials&Solar Cells，2000，64：37-44.
热学实验总结范文6
关键词 热力学第一定律 热力学第一定律 卡诺定理
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.04.039
Teaching of the First Law of Thermodynamics and
the Second Law of Thermodynamics
WU Hequan， XIE Wenhong
（College of Automative and Mechanical Engineering，
Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hu'nan 410114）
Abstract Details of the emergence and development of the first law of thermodynamics， the second law of thermodynamics and the linkages between them. Further understanding of the process of teaching the knowledge of thermodynamics has played a good role in promoting， improving the quality of teaching.
Key words First Law of Thermodynamics; Second Law of Thermodynamics; Carnot theorem
0 引言
“工程热力学及传热学”课程是主要研究热能与机械能互相转换以及热量传递规律的一门学科。“工程热力学及传热学”围绕能量转换与传递这一主线，是对工程热力学及传热学两个研究方向的综合。其特点是涉及内容广，知识点多，主要包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力过程计算、传热学的基本概念、换热器热计算等。它在社会生活中的应用是非常广泛的，在很多领域包括现代工业、农业、交通运输和国防建设等。虽然热机发展一百多年，已经非常完善，很多热力学理论已经在实践中得到了应用。但是在面对如今国际社会能源短缺、环境污染等问题中，推进热力学的研究，提高能源的利用效率是解决这些问题的一个关键。而热力学第一和第二定律是热力学基础，学好并掌握这些基本理论，才能更好地研究热能传递和转换的规律并把它转化成实际成果应用到社会生产生活之中。
1 热力学第一定律概述
热力学第一定律实质是能量守恒定律在热现象上的应用。能量守恒定律可以表示为：自然界的一切物质都具有能量，能量有多种不同的表现形式，可以从一种形式转化为另外一种形式，也可以从一个物体传递给另外的物体，在转化和传递过程能量保持不变。热力学第一定律则可以表述为：热可以变为功，功也可以变为热;当一定量的热消失时，必产生等量的功;消耗一定量的功时，必产生与之相应数量的热。表达式为： = +。热力学第一定律否认了能量的无中生有，正因为如此那种不需要任何动力和燃料就能持续做功的第一类永动机只能是幻想。
能量转换与守恒定律首先是从力学中以“活力守恒”的形式提出来的。系统吸热，内能应增加;外界对系统做功，内能也增加。若系统既吸热，外界又对系统做功，则内能增加等于这两者之和。热力学第一定律就是能量转化和守恒定律。十九世纪中期，在长期生产实践和大量科学实验的基础上，它才以科学定律的形式被确立起来。著名物理学笛卡尔在1644年就提出了“运动守恒”的概念，随后德国数学家莱布尼兹引入了“活力”的概念，意大利物理学家伽利略研究斜面问题和摆的运动，斯蒂芬研究杠杆定理。伯努利的流体运动方程实际上就是流体运动中的机械能守恒定律，1834年爱尔兰物理学家哈密顿《论动力学的普遍方法》，提出了哈密顿原理。至此能量守恒定律及其应用已经成为力学中的基本内容，为能量守恒定律的建立准备了条件。1841～1843年，德国科学家迈克尔和英文物理学家焦耳提出了热能与机械能相互转换的观点，为热力学第一定律的建立奠定了基础。
热力学第一定律的确立，突破了人们关于物质运动的机械观念的范围，从本质上表明了各种物质运动形式之间相互转换的可能性，说明运动形式相互转换的能力也是不灭的，是物质本身固有的。
2 热力学第二定律
热力学第一定律说明了热能是可以转换的，可以由热能转换成机械能，也可以由机械能转换成热能，而且能量不会消失。但是如果仅仅只是这样，那有很多现象是解释不了的。比如一辆小车给它一定动能，让它在路上行驶，走了一段路程后，由于小车和路面有摩擦，小车速度逐渐减小，最后停止。原来的动能全部转化为摩擦产生的热能，然而反过来，这些热能能还给小车，再重新让它动起来吗？再比如一个烧红了的锻件，放在空气中便会慢慢冷却。显然，热能从锻件散发到周围环境中了;周围环境获得的能量等于锻件放出的热量。反过来，这个已经冷却了的锻件能从周围环境中收回那部分散失的热量，重新赤热起来吗？这样的过程都不违反热力学第一定律。然而，经验告诉我们，这是不可能的。
所以在热能转换为机械能这一问题中，除了要遵循热力学第一定律，还要满足其它约束条件。这就是热力学第二定律的研究内容。热力学第二定律的实质就是指出了一切自然过程的不可逆性，也就是说自然界中的过程具有方向性。过程总是自发地朝着一定的方向进行。机械能总是自发地转变为热能;热量总是自发地从高温物体传向低温物体等等。这些自发过程的反向过程（称为非自发过程）是不会自发进行的。这种不可逆的过程可以用熵来描述。自然界的一切自发过程都是朝着熵增大的方向进行的。只有可逆过程，系统的熵保持不变。这就是熵增原理，这是热力学第二定律的其中一种表述方式。
在热力学第二定律告诉我们能量转化具有方向性。即机械能可以百分之百的转化为热能，但热能转化为机械能的效率不可能达到百分之百。那么热机的效率最高能达到多少呢？1824年，法国工程师卡诺提出了一种热效率最高的循环――卡诺循环。它包括两个等温过程和两个绝热过程。如果把高温热源的温度记为，低温热源的温度记为，通过热力学计算可以得到卡诺循环的热效率表达式 = /。当高温热源的温度足够高，而低温热源的温度足够低的时候，卡诺循环的热效率理论上可以无限的接近1，因此可以说卡诺循环的热效率最高。从中可以得出以下结论：（1）卡诺循环的热效率只决定于高温热源和低温热源的温度，也就是工质吸热和放热时的温度;（2）增大，减少，可以提高卡诺循环的热效率;（3）卡诺循环的热效率只能小于1，不能可能等于1。因高温热源的温度不能等于无穷大，低温热源的温度也不可能等于零。这就表明热能不可能全部转变为机械能;（4）当 = 时，卡诺循环的热效率为零。这表明，在没有温差存在的热力系统中，热能不可能转变为机械能。或者说，单热源的热机，即第二类永动机是不可能造成的。
在卡诺定理的基础上，人们总结出了热力学第二定律的两种主要表述方式。克劳修斯说法：热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。开尔文说法：不可能从单一热源取热使之完全变成有用功而不产生其它任何他影响。它们都说明了自发过程的不可逆性，可以证明这两种表述方式是等价的。那种设想把海洋或空气当作单一热源，从中吸收热量并完全转化为有用功的第二类永动机是不可能实现的。
热力学第二定律的意义实际已经远远超出了热机热效率的范畴，它指出了自然过程进行的方向性，说明了能量品质的高低。
3 结语
热力学第一定律和热力学第二定律是人们在日常社会生产实践中总结出来的普遍规律，它们被许多实验和具体实践证明是正确的。热力学第一定律和热力学第二定律的建立，奠定了工程热力学与传热学的理论基础，也彻底了永动机的幻想。大学生在学习热力学第一定律和热力学第二定律时应该理解它的内容，实质，掌握它的重点和难点。了解热力学第一定律和热力学第二定律的发展过程，要学会自我归纳总结，做到独立思考。教师应该把精力放在提高热力学第一定律和热力学第二定律的教学深度以及加强实践应用上。热力学第一定律和热力学第二定律是自然界的普遍法则，蕴含了大道理，验证了辩证唯物主义思想，所以教师应该把事物发展的科学道理在这一章充分展现出来。热力学第一定律和热力学第二定律是“工程热力学及传热学”课程的重要内容，也是理工科学生必须掌握的基本知识，因此对它们进行深入研究有利于提高课程的教学质量。相信对热力学第一定律和热力学第二定律的研究一定会推动社会的进一步发展。
基金项目：长沙理工大学教改课题项目
参考文献
[1] 李岳林，刘志强，武和全.工程热力学与传热学[M].北京：人民交通出版社，2013.
[2] 沈维道，童钧耕.工程热力学[M].北京：高等教育出版社，2007.
