關于現代熱工測試技術的教學思考

廣州航海學院 船舶與海洋工程學院 廣東 廣州 510725

1 課程介紹

隨著時代發展以及科技進步,測試工作對科學研究、技術開發和生產檢驗等領域起著重要作用,不同的工科專業也都開設此課程,如機械測試技術、電器測試技術、軟件測試技術、材料測試技術,甚至現今快速發展的大數據測試技術都已在研究,以測試為手段、控制為目的,把現代測試技術和傳統的測試基本原理方法結合起來[1-5]。

熱工測試技術是能源與動力工程的一門專業必選課程,是一門理論與實踐相結合的課程,主要介紹能源與動力工程領域中的測量理論及其技術。課程內容可主要分三部分,第一介紹測量系統的組成及其基本特性,包括靜態特性和動態特性;第二部分則介紹測量的誤差分析及數據處理,其中誤差分析包括系統誤差、隨機誤差和疏失誤差;第三部分則分章節對能源與動力工程領域的溫度、壓力、流速、流量、液位、轉速等參數的測量原理、測試設備詳細介紹。本文從幾方面對該課程在教材選擇、課程講授、課內實驗、答疑和考核等方面對課程介紹。

2 課程教學

教材選取:根據學校課程性質,本課選擇俞小莉、嚴兆大主編的《熱能與動力工程測試技術》第三版作為教材,同時也參考鄭正泉主編的《熱能與動力工程測試技術》,陸光軍主編的《測試技術》、唐經文主編的《熱能與動力工程測試技術》,以及多本傳感器與測試技術的相關教材。

教學過程中課前、課中、課后,搭建課程框架:在本課程學習過程中,按照整個課程學習包括課前、課中、課后,涉及到的文件資料包括教學大綱、教材、教案、教學日歷、課件、課內實驗、課后作業等,每一環節都與課程教學效果有關。課前須備齊資料,如教學大綱是教學主要依據,教材是課程核心資料,教案課堂教學的基本依據,教學日歷則體現教學進度、時間安排,教學資料是教學質量的基本保障。課前需備課充分,才能保障課堂教學效果。

課堂中資料則主要是教學ppt,教學課件制作則關系到課程內容。以本課程教材為例,全書共分十二章節,前三章內容包括緒論、測量系統的基本特性、測量誤差分析及數據處理,從第四章開始就到具體測量對象,包括溫度、力與壓力、流速、流量、液位、轉速轉矩和功率、排放測量,因課時限制,后面兩章振動、噪聲測量作為學生課后自學內容。每一部分課件內容都要根據課程設計,如理論部分,基本特性分靜態特性和動態特性,首先需將測量系統、理想測量系統、線性時不變線性系統的內容介紹清楚,靜態特性參數有量程、精度等級、線性度、靈敏度、分辨率、遲滯誤差重復性誤差、漂移,每一個參數含義不同,尤其是與輸入、輸出量的區別,所以在課件制作及授課過程中需要結合實際例子介紹,如可借用一臺壓差傳感器及其詳細說明書講解此處知識點。

現以流量測量內容為例介紹。流量有體積流量和質量流量兩種,根據其測量方法分容積型、速度型、質量型流量計,每一種流量計又可再分多種,如容積型流量計則有齒輪流量計、腰輪流量計、刮板式流量計、皮膜式流量計、轉筒式流量計等,因此實際工程應用中的流量計種類繁多。選擇設備時根據流體性質如氣體或液體、潔凈還是臟污、腐蝕或非腐蝕、低粘度還是高粘度等,同時也要考慮其精度等級、使用場合、技術要求、生產成本等因素。其較常用的節流式流量計,屬于速度型流量計,其測量原理基于流體連續性方程和能量方程,這部分知識需聯系流體力學。其主要結構是節流裝置,節流裝置的開口尺寸、加工、安裝條件等都會影響測量精度;光纖流量計、超聲波流量計是最近幾十年使用較多的流量計,對于這種新型流量計可結合廠家宣傳視頻以及理論知識講授效果更好。

任課教師和學生,發揮引導及主觀能動性:參與課程傳授學習的任課教師和學生,任課教師要做到課前備課充分,對教材、大綱、教案、課件熟練掌握,課中要思路清晰、環節緊湊、重難點突出,課后要做到反思、課程安排是否合理、學生狀態如何,這樣對課前、課中、課后三個環節都準備充分,同時涉及到其他課程知識點在教學過程需要旁征博引時也可深入講解。

教學過程中要充分調動學生主觀能動性。課前布置任務,學生可利用手機、網絡資源進行預習,課程中跟進老師進度,充分討論,課后布置適當作業。同時為提高學生興趣,可以設置幾個熱點問題,分組討論,調動學生的積極性,也可結合教師科研項目、大學生創新創業活動讓學生在項目中加深對課程學習。

3 課程后強化

課內實驗,直觀認識課堂:課內實驗雖課時不多,但對課程起比較重要作用。如開設的K型熱電偶單臂電橋的實驗,利用PLC實驗室供學生操作。實驗環節包括連接電路、工況調節、實驗測試、數據記錄以及后續數據處理,同學們即可以分組合作、開展實驗,又可分工,也可針對實驗問題、實驗現象討論。雖僅有2課時,但涉及到課本教材中的4章節的內容,將課程理論與實踐結合,對熱電效應、熱電偶測量的四大基本定律、電橋電路的連接和調節、溫度與輸出信號之間的關系有直觀認識。

集中答疑和考試考核,加深課堂知識:課程最后的集中答疑,當理論課程已結束、課內實驗完成,通過這種集中答疑的活動,任課教師可掌握每位同學學習狀況,課程中難、疑點,甚至跟課程相關的其他課程學習狀況也可深入了解。在最后總結式課程結束后,任課教師需要對整個課程深入反思,做到課程中出現的問題以后不再發生,課中較好的方式繼續發揚,保證課程在教與學中逐漸提升。

最后一個環節即課程的考核,此課程為考試課。整個課程知識點較多,如測量種類就有近十種,每一種涉及到的設備種類也有幾種,由此下來,課程所涉及到知識點廣而散。所以在課程傳授中也需注意,重點講解、輕重結合,對每一次新內容詳細講解,相似內容則進行分類,有重點、有層次。在考試考核方面,以客觀題為主,重在考查學生對測試技術的了解和與專業結合運用及在以后從事相關工作時可以很快熟練?？荚囎鳛檎n程最后一個環節,可加深學生對課本知識的學習和掌握,最后環節對整個課程做到更好的傳授和學習。

4 結論

熱工測試技術課程作為能源與動力工程的一門必選課,是一門理論與實踐相結合課程。要掌握好一門課程,涉及到多方面的知識。本文通過對熱工測試技術課程進行深入剖析,對教材選擇,教學過程中課前、課中、課后安排,課程內容制作,任課教師和學生主觀能動性,課內實驗與集中答疑和考試考核等方面進行總結。當今世界,智能化、多樣化、數字化的科技發展迅速,對學生的要求也日新月異,本課程即可以鞏固前期課程知識理論,同時也為后續專業課程奠定基礎,培養鍛煉學生應用測試技術解決現代工程技術能力。