熱能與動力測試技術教學改革與創新

高豪杰+嚴軍+熊永蓮+金麗珠

摘要：動力工程行業的快速發展，對本領域各項參數的測量方法以及相應的測試系統提出了更高的要求，也對相應的應用型人才培養提出了更高的目標與要求。本文以熱能與動力工程專業本科生的《熱能與動力測試技術》的教學實踐改革為基礎，探討了教學內容、教學手段以及實驗環節的實踐與創新。以期提高相關專業學生的理論知識素養，培養學生理論聯系實際的能力、分析解決問題的能力以及創新能力。

關鍵詞：測試技術；實踐；教學改革；創新

一、 前言

“熱能與動力測試技術”是能源與動力工程、熱能工程等領域重要的專業基礎課。本課程是以熱能動力工程領域基本參數測量的方法、傳感器的特點及應用、測試系統與儀表的工作原理和測試系統動態特性為主要內容的一門應用型基礎課程。本課程相關教材的內容和質量相對滯后于測試技術的發展速度，教材中的新技術、案例以及插圖也相對落后。然而，隨著社會經濟的發展，新型檢測技術和新型儀器設備不斷出現，教學需要的知識面更加廣泛。同時，由于教學課時數的限制，課堂和實驗教學的內容簡單、缺乏系統性，不易發揮學生的主觀能動性，影響了教學質量。課堂和實驗教學方法較單一，學生缺乏對實踐應用的了解，降低了學習積極性。因此，在有限的課堂和實驗教學學時內，如何增強課堂的生動性和直觀性，加強理論與實踐的聯系，讓學生了解所學內容的應用價值，有效激發學生自主學習能力，提高理論聯系實際和分析解決問題的能力是本門課程教學改革的關鍵問題。

二、 傳統教學內容和手段的局限性

隨著測試技術的快速發展，許多新型的傳感器和測試系統不斷出現，并且已經逐漸向熱能與動力工程的多數領域滲透。伴隨著控制理論、智能儀表和計算機信息技術等的發展，熱能與動力測試技術已經成為一門交叉學科。然后，由于教材、課件以及實驗儀器的建設大大落后于測試技術的發展，傳統的教學內容和方法很難滿足現階段的教學需求，促使了熱能與動力測試技術的教學改革和創新。

目前的熱能與動力測試技術教材分為測量系統、傳感器和參數測量三個部分。傳感器和參數測量部分主要以傳感器的原理為主，而關于測試方法、測試案例以及測試數據處理、測試系統的結構、新型的測量系統等方面的內容則較為匱乏。教材中偏重介紹傳統的傳感器，缺乏對最新型傳感器的結構、應用以及相應的發展趨勢的介紹。現行教材缺乏傳感器在工程實踐中應用的案例，缺乏最新的技術，插圖過于簡略，不利于學生知識面的拓展和應用型人才的培養。

傳統教學一般以教材為基礎，導致教材內容妨礙了課堂內容的拓展。由于教材內容不夠精練，加之學時數較少，大大降低了教學效率。此外，由于教材內容較單調，缺乏生動的案例和圖片，影響了多媒體課件和板書內容的質量。

三、 教學內容與方法的實踐改革

（一） 教學內容的優化

目前能源與動力類專業的本科生主要從事動力系統及裝置的設計、生產、加工以及維護，偶爾涉及傳感器以及測試系統的使用及選型，而較少從事測試技術相關的理論研究。因此，在學時受限的情況下，熱能與動力測試技術的教學應堅持以應用為主和理論為輔的原則，增加案例教學，以適應未來工作的需求。

現行教材嚴重落后于測試技術發展和工程應用，教材中的案例和圖表相對落后，關于新型傳感器和新應用的內容也較少。結合科技發展的速度和教材建設相對落后匱乏的現實，在課堂教學演示時可適當增加一些動態的圖片或視頻，引入一些新的應用領域：如無人駕駛、人工智能、宇宙探索以及物聯網、遠程控制等內容，在課堂討論中增加學生對測試技術的興趣，提高教學質量。

（二） 教學過程的優化

熱能與動力測試技術對理論和實踐內容都有較高的要求，尤其注重實踐環節的教學，因此應根據不同課程內容設置以教學目的為導向的多元化教學模式，以提高教學質量。

1. 多樣化展示手段

在課堂教學過程中，協調板書、多媒體資源以及實物模型三者之間的關系，在教學時不可忽視傳統板書教學的重要性，一些重要的提綱、概念、定理以及需要強調的重點內容需要以板書的形式進行展示，以增強學生對課程結構和重點知識的理解。在進行課堂教學時還應充分發揮多媒體課件的作用，多媒體課件對課程內容的展示更加直觀，能夠加入一些動態圖片和視頻以及結構原理圖，將抽象的教學內容形象化展示，化繁為簡。此外，多媒體教學還能夠節約板書書寫和圖形繪制的時間，提高教學效率。在進行傳感器的理論和應用案例講解時，將傳感器的實物帶入課堂，進行實物的應用展示，讓學生充分認識到其應用的廣泛性以及其與日常工作的緊密聯系，從而主動去了解傳感器的工作原理以及最新的研究進展，激發學習的熱情。

2. 采用啟發式教學模式

在課堂教學過程中，努力激發學生的熱情，讓學生成為課堂的主角。適當穿插各種傳感器和測試系統的應用案例，邀請學生參與討論。將課堂中所涉及的重點內容進行劃分，并給出不同的命題，以小論文的課題形式分給各個小組。由學生分組查閱測試技術的相關教材、參考書和網絡資源，將成果以小論文的形式提交，并將查閱的重點資料以及重要結論制作成PPT進行討論。鼓勵學生提出自己的新發現和觀點。

此外，在實踐教學過程中，注重調動學生對實驗內容學習的積極性。提出有趣的問題，激發學生的好奇心，使得學生主動參與實驗。例如，在進行“液體溫度的測量”實驗時，可先講述溫度與我們日常生活之間的緊密聯系，調動學生的思維，然后提問“如何才能精確測量不同物體的溫度呢？”，“你知道的溫度測量方法有哪些呢？”；然后分類介紹溫度的測量手段，不同手段的優劣以及范圍，最后介紹測量系統的組成，與教材進行前后呼應；緊接著引導學生采用不同方式對液體溫度進行測量，并對不同方式得到的結果進行對比分析，主動思考和解決問題。學生帶著問題和好奇心參與實驗，會使得實驗效果事半功倍。

3. 考核方法改革

在平時考核中，加入以實踐應用為主題的開放型課題，如熱能廠檢測系統的方案、規劃設計、傳感器選型和遠程控制規劃等。指導學生通過查閱相關文獻資料來獲得相關信息，最后通過團隊協作完成任務。適當加大實踐環節和開放型課題在考核中所占的比例，鼓勵學生參與工程實踐。endprint

4. 拓展實踐教學環節

適當加大實踐環節的學時數，拓展測試技術相應的實踐基地。在課程學時內帶領學生參觀熱能動力工程相關的工業企業，現場學習和了解工程內檢測系統的應用情況，在有條件的情況下鼓勵學生參與工廠的實習實踐。

四、 教學方法與手段的創新

在教學過程中，根據測試系統、信號處理、傳感器和參數測試等不同的教學內容，采用不同的教學方法，激發學生的興趣。

嘗試在教學過程中增加案例教學的比例，從實際案例中有針對性地發現問題、提出問題、分析并解決問題，達到理論與實際的緊密關聯。讓學生通過案例分析，主動地去學習相關知識，提高理論素養和綜合應用能力。

進行測試技術相關實驗室的改進，設置一些開放性實驗，讓學生動手搭建測試平臺。以“溫度的測量”實驗為例，嘗試讓學生自己進行熱電偶溫度傳感器的制作和安裝，并逐步完成信號線路，巡檢儀以及操作系統的搭建，最終完成整套測試系統。最后，學生使用自己搭設的測試平臺進行溫度的測量，并不斷修正實驗數據，完成數據的處理。這樣將大大提高學生的動手能力、理論聯系實際的能力、獨立分析解決問題的能力以及創新能力。

五、 結論

本文探討了熱能與動力測試技術課程的傳統教學內容以及其存在的諸多弊端。在此基礎上，嘗試進行教學內容與方法的實踐改革與創新，探討了教學內容優化、教學展示手段的多樣化、啟發式教學以及考核方式改進和實踐環節的拓展等內容。提倡增大案例式教學的比重，在課堂中引入最新的傳感器以及測試系統的應用案例。適當增大實踐教學的比重，以期提高學生的理論知識素養，培養學生理論聯系實際的能力、分析解決問題的能力以及一定的創新能力。

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作者簡介：

高豪杰，嚴軍，熊永蓮，金麗珠，江蘇省鹽城市，鹽城工學院汽車工程學院。endprint