热能与动力测试技术教学改革与创新

高豪杰+严军+熊永莲+金丽珠

摘要：动力工程行业的快速发展，对本领域各项参数的测量方法以及相应的测试系统提出了更高的要求，也对相应的应用型人才培养提出了更高的目标与要求。本文以热能与动力工程专业本科生的《热能与动力测试技术》的教学实践改革为基础，探讨了教学内容、教学手段以及实验环节的实践与创新。以期提高相关专业学生的理论知识素养，培养学生理论联系实际的能力、分析解决问题的能力以及创新能力。

关键词：测试技术；实践；教学改革；创新

一、 前言

“热能与动力测试技术”是能源与动力工程、热能工程等领域重要的专业基础课。本课程是以热能动力工程领域基本参数测量的方法、传感器的特点及应用、测试系统与仪表的工作原理和测试系统动态特性为主要内容的一门应用型基础课程。本课程相关教材的内容和质量相对滞后于测试技术的发展速度，教材中的新技术、案例以及插图也相对落后。然而，随着社会经济的發展，新型检测技术和新型仪器设备不断出现，教学需要的知识面更加广泛。同时，由于教学课时数的限制，课堂和实验教学的内容简单、缺乏系统性，不易发挥学生的主观能动性，影响了教学质量。课堂和实验教学方法较单一，学生缺乏对实践应用的了解，降低了学习积极性。因此，在有限的课堂和实验教学学时内，如何增强课堂的生动性和直观性，加强理论与实践的联系，让学生了解所学内容的应用价值，有效激发学生自主学习能力，提高理论联系实际和分析解决问题的能力是本门课程教学改革的关键问题。

二、 传统教学内容和手段的局限性

随着测试技术的快速发展，许多新型的传感器和测试系统不断出现，并且已经逐渐向热能与动力工程的多数领域渗透。伴随着控制理论、智能仪表和计算机信息技术等的发展，热能与动力测试技术已经成为一门交叉学科。然后，由于教材、课件以及实验仪器的建设大大落后于测试技术的发展，传统的教学内容和方法很难满足现阶段的教学需求，促使了热能与动力测试技术的教学改革和创新。

目前的热能与动力测试技术教材分为测量系统、传感器和参数测量三个部分。传感器和参数测量部分主要以传感器的原理为主，而关于测试方法、测试案例以及测试数据处理、测试系统的结构、新型的测量系统等方面的内容则较为匮乏。教材中偏重介绍传统的传感器，缺乏对最新型传感器的结构、应用以及相应的发展趋势的介绍。现行教材缺乏传感器在工程实践中应用的案例，缺乏最新的技术，插图过于简略，不利于学生知识面的拓展和应用型人才的培养。

传统教学一般以教材为基础，导致教材内容妨碍了课堂内容的拓展。由于教材内容不够精练，加之学时数较少，大大降低了教学效率。此外，由于教材内容较单调，缺乏生动的案例和图片，影响了多媒体课件和板书内容的质量。

三、 教学内容与方法的实践改革

（一） 教学内容的优化

目前能源与动力类专业的本科生主要从事动力系统及装置的设计、生产、加工以及维护，偶尔涉及传感器以及测试系统的使用及选型，而较少从事测试技术相关的理论研究。因此，在学时受限的情况下，热能与动力测试技术的教学应坚持以应用为主和理论为辅的原则，增加案例教学，以适应未来工作的需求。

现行教材严重落后于测试技术发展和工程应用，教材中的案例和图表相对落后，关于新型传感器和新应用的内容也较少。结合科技发展的速度和教材建设相对落后匮乏的现实，在课堂教学演示时可适当增加一些动态的图片或视频，引入一些新的应用领域：如无人驾驶、人工智能、宇宙探索以及物联网、远程控制等内容，在课堂讨论中增加学生对测试技术的兴趣，提高教学质量。

（二） 教学过程的优化

热能与动力测试技术对理论和实践内容都有较高的要求，尤其注重实践环节的教学，因此应根据不同课程内容设置以教学目的为导向的多元化教学模式，以提高教学质量。

1. 多样化展示手段

在课堂教学过程中，协调板书、多媒体资源以及实物模型三者之间的关系，在教学时不可忽视传统板书教学的重要性，一些重要的提纲、概念、定理以及需要强调的重点内容需要以板书的形式进行展示，以增强学生对课程结构和重点知识的理解。在进行课堂教学时还应充分发挥多媒体课件的作用，多媒体课件对课程内容的展示更加直观，能够加入一些动态图片和视频以及结构原理图，将抽象的教学内容形象化展示，化繁为简。此外，多媒体教学还能够节约板书书写和图形绘制的时间，提高教学效率。在进行传感器的理论和应用案例讲解时，将传感器的实物带入课堂，进行实物的应用展示，让学生充分认识到其应用的广泛性以及其与日常工作的紧密联系，从而主动去了解传感器的工作原理以及最新的研究进展，激发学习的热情。

2. 采用启发式教学模式

在课堂教学过程中，努力激发学生的热情，让学生成为课堂的主角。适当穿插各种传感器和测试系统的应用案例，邀请学生参与讨论。将课堂中所涉及的重点内容进行划分，并给出不同的命题，以小论文的课题形式分给各个小组。由学生分组查阅测试技术的相关教材、参考书和网络资源，将成果以小论文的形式提交，并将查阅的重点资料以及重要结论制作成PPT进行讨论。鼓励学生提出自己的新发现和观点。

此外，在实践教学过程中，注重调动学生对实验内容学习的积极性。提出有趣的问题，激发学生的好奇心，使得学生主动参与实验。例如，在进行“液体温度的测量”实验时，可先讲述温度与我们日常生活之间的紧密联系，调动学生的思维，然后提问“如何才能精确测量不同物体的温度呢？”，“你知道的温度测量方法有哪些呢？”；然后分类介绍温度的测量手段，不同手段的优劣以及范围，最后介绍测量系统的组成，与教材进行前后呼应；紧接着引导学生采用不同方式对液体温度进行测量，并对不同方式得到的结果进行对比分析，主动思考和解决问题。学生带着问题和好奇心参与实验，会使得实验效果事半功倍。

3. 考核方法改革

在平时考核中，加入以实践应用为主题的开放型课题，如热能厂检测系统的方案、规划设计、传感器选型和远程控制规划等。指导学生通过查阅相关文献资料来获得相关信息，最后通过团队协作完成任务。适当加大实践环节和开放型课题在考核中所占的比例，鼓励学生参与工程实践。endprint

4. 拓展实践教学环节

适当加大实践环节的学时数，拓展测试技术相应的实践基地。在课程学时内带领学生参观热能动力工程相关的工业企业，现场学习和了解工程内检测系统的应用情况，在有条件的情况下鼓励学生参与工厂的实习实践。

四、 教学方法与手段的创新

在教学过程中，根据测试系统、信号处理、传感器和参数测试等不同的教學内容，采用不同的教学方法，激发学生的兴趣。

尝试在教学过程中增加案例教学的比例，从实际案例中有针对性地发现问题、提出问题、分析并解决问题，达到理论与实际的紧密关联。让学生通过案例分析，主动地去学习相关知识，提高理论素养和综合应用能力。

进行测试技术相关实验室的改进，设置一些开放性实验，让学生动手搭建测试平台。以“温度的测量”实验为例，尝试让学生自己进行热电偶温度传感器的制作和安装，并逐步完成信号线路，巡检仪以及操作系统的搭建，最终完成整套测试系统。最后，学生使用自己搭设的测试平台进行温度的测量，并不断修正实验数据，完成数据的处理。这样将大大提高学生的动手能力、理论联系实际的能力、独立分析解决问题的能力以及创新能力。

五、 结论

本文探讨了热能与动力测试技术课程的传统教学内容以及其存在的诸多弊端。在此基础上，尝试进行教学内容与方法的实践改革与创新，探讨了教学内容优化、教学展示手段的多样化、启发式教学以及考核方式改进和实践环节的拓展等内容。提倡增大案例式教学的比重，在课堂中引入最新的传感器以及测试系统的应用案例。适当增大实践教学的比重，以期提高学生的理论知识素养，培养学生理论联系实际的能力、分析解决问题的能力以及一定的创新能力。

参考文献：

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作者简介：

高豪杰，严军，熊永莲，金丽珠，江苏省盐城市，盐城工学院汽车工程学院。endprint