西安建筑科技大学64062085

西安建筑科技大学教育教学改革立项申请表项目类别重点项目项目名称热工与流体力学课程群教学新模式探索与建设项目负责人赵蕾所在单位环境与市政工程学院联系电话82202169申报日期[e-mail]西安建筑科技大学教务处制填表说明一、本表要求打印。二、本表一式三份，A4纸左侧装订成册。三、每个项目负责人限报一名。四、填写中如栏目篇幅不够，可自行加页。五、主要参加人员：指参加本项目实质性研究的工作者，不含项目负责人。六、项目类别包括：重点项目和面上项目。—１—一、基本情况项目名称热工与流体力学课程群教学新模式探索与建设负责人姓名赵蕾性别女民族汉出生年月1971．3职称副教授职务副处长学历（或同等学力）博士联系电话[phone]所在部门国际交流与合作处工作地点行政楼310室研究专长工程热物理、建筑室内热舒适与空气品质、空调制冷系统特性与控制主要参与人员姓名职称研究专长学历单位E-mail本人签名郭亚军副教授强化传热研究生西安建筑科技大学[e-mail]张志政副教授流体力学大学本科西安建筑科技大学[e-mail]朱常琳副教授制冷与空调研究生西安建筑科技大学[e-mail]朱陆莉助研员教学管理大学本科西安建筑科技大学[e-mail]预期的主要成果B、F、GA专著B论文C研究报告D调查报告E实验报告F电脑软件G其他—２—二、项目概况本项目研究内容综述工程热力学、流体力学和传热学是我校建筑环境与设备工程专业的三大支柱技术基础课程，对给水排水工程、环境工程、土木工程、材料工程以及机械工程等专业也必不可少。它们构成了后续专业课程学习的基础平台，也是培养21世纪工科学生科学素质的公共基础课,并为研究生阶段进一步深入学习高等工程热力学、高等流体力学、高等传热学和数值传热学奠定基础。工程热力学、传热学与流体力学从能量守恒、热量传递方式和规律、流体中的力学性质与理论，阐明了工程中流体流动、热量转换和传递的规律。流体是能量的最佳载体，能量交换中不可缺少的介质，基于能量守恒定律可以建立流动理论，了解流体的力学性质又可以更好地实现能量交换和传递问题的计算。三门课程相互支撑、相互渗透，具有十分广泛的应用领域。它们是我校建筑环境与设备工程、给排水工程、环境工程专业的基础平台课程。但长期以来因概念抽象、学生缺乏相应的工程概念和工程背景而使这三门课程一直被认为既难教也难学，学过之后又很难将学到的理论知识和相关的工程实际结合起来。而且近年来这一课程群的教学总学时也一再缩减，如，建环专业1998年此三门课程共240学时，现已缩减为206学时，使课程讲授过程中难以兼顾教学要求、实践能力及科学素质的培养。该教改立项旨在抓住三门课程间的依托和支撑关系，摸索出这一课程群的理论教学、实践教学和科学研究相结合的新教学模式，改变以教师为中心的现状，以学生为主体，采取多种教学手段和教学方法，激发学生的学习兴趣，重视能力的培养，尝试双语教学和多媒体教学，将知识以易于接受的最佳方式传授给学生，提高学生解决实际工程问题的能力，以适应人才培养“厚基础，宽口径”的要求，使我校的毕业生在工程实践中适应性强，进步快，后劲足。该教改项目将在课程的内容及衔接、课程体系的建设、教学方法和手段的改进等方面进行如下改革：1．优化整合教学和实验内容，建立分层次新课程体系根据该课程群各课程的特点及衔接关系，结合各专业的具体要求，根据实际的课时数，各有侧重，制定出适合我校各专业面向的教学大纲和教学计划，优化教学内容，建立分层次新课程体系，以符合各专业人才培养目标。2．探索理论教学、实践教学与科学研究相结合的教学模式，培养学生分析问题的一般方法以及工程应用的初步能力，注重学生的科学素质和科学思维方式的培养（1）提出一套启发式教学方法，结合实物教学法、问题教学法，基于各个专业所涉及的典型工程案例，讲述理论的应用，为今后工程实践打下坚实的基础；（2）引入国外优秀教材，吸取其精华，优化教学内容，适当地采用双语教学，扩大学生的专业知识面，把握三门学科的国际发展趋势；（3）将量纲分析与相似理论引入实验教学，开出个性化实验，丰富实验内容，提高实验教学水平；（4）将课堂教学与课外科技活动结合起来，因材施教，激发学生的创新思维，培养学生的理论分析、计算机分析、实验测试分析以及小论文写作等能力。3．完成一套立体化教材的编写建设包括纸制教材、电子教材、习题集及典型题分析与解答书、试题库、实验指导书在内的立体化教材，优化教学内容，其中包括编写一本适合中国大学生阅读的双语工程热力学教材；制作多媒体课件，加强网络课堂、答疑、部分课程录像的建设。4.重视实践能力的培养，进一步拓宽专业口径，把握学科发展方向（1）在现有条件上优化资源，充实设备，建设开放式热工、流体力学实验室，同时完成为配合开放式教学实验的开展所需要的实验指导材料的编制。（2）加强学院资料室的建设，及时购买有关这一课程群的最新书籍供教学参考。—３—三、立项依据1．立项依据：本项目研究的基本内容与重点难点；国内外同类项目研究状况及趋势；本项目的理论意义和实践意义以及创新之处。工程热力学、传热学与流体力学三门课程的内容联系紧密，相互支撑、相互渗透，共同构成了与流体流动和能量转换相关专业的公共基础课体系。工程热力学的第一、二定律是进行传热学研究的基础，流体作为热能的载体，其力学性能对其输送、转换和传递规律有很重要的影响。从学科上讲，工程热力学、传热学与流体力学这三门课程各成体系，它们既是基础学科，又属于用途广泛的应用学科；既是古老的学科，又是不断发展、充满活力的学科。这三门课程服务于不同的专业方向时，结合专业特点各有侧重。这一课程群的理论性较强，概念抽象，较难掌握，计算关联式多，且易混淆。对学生利用高等数学知识进行综合分析和处理问题的能力要求较高，而且由于学生普遍缺乏对流体的感性认识和实际工程问题的背景知识，使工程热力学、流体力学和传热学历来被认为是既难教、也难学的三门课程。而且，以往教材体系，对三门课程的支撑和衔接关系强调不够，内容重叠部分在教学安排上也存在前后搭接上的矛盾。为改变这一状况，提高教学质量，特申请该教改项目，旨在修订教学大纲，根据专业特色优化教学内容，传授知识、培养学生对能量转换问题、简单流体力学问题和传热问题的分析和求解能力，使学生掌握一定实验技能的同时，更注重提高学生科学素质、自学能力、综合分析问题与解决问题的能力、实践创新能力等。国内外就工程热力学、传热学及流体力学单门课程的教学改革开展较多，比如清华大学、西安交通大学分别在这几门课程与科研活动相结合、建设开放性实验室等方面都做了不少工作。上海海事大学目前正针对轮机专业进行这一课程群的改革和建设。由于工程热力学、流体力学和传热学是航空航天、能源动力、化工、车辆工程、机械工程等众多专业的重要基础理论课，适用面广，教材往往侧重能动、航天和化工领域的应用，会使其他专业学生在学习时产生其应用与自己所涉足的领域相去甚远的感觉而失去学习动力和兴趣，殊不知这一课程群的理论在与我校专业结合的领域也应用频繁，不可缺少。目前，国内在这一领域的研究急需开展。项目的基本内容及重点和难点：本教改项目突出课程群建设的重点是：教学内容的优化及更新，新教学模式的探索和应用等。1.结合建筑环境与设备工程、给排水工程、环境工程、土木工程及机械工程专业的特点，分析三门课之间的衔接以及与后续专业课的关系，分层次编制适应各专业需求的教学大纲和教学计划。2.结合各专业的特点，以学生有感性认识的事例、模型实物教学，制作多媒体课件，有声有色地引出理论，深入讲解，以增加学生对相关理论的理解。采用启发式教学方法，结合问题教学法，如将换热问题按管内、管外区分，针对自然对流和强制对流问题分别讲述，强调其异同点，提高学生利用基础理论解决实际工程问题的能力。试行工程热力学双语教学。因材施教，激发学生的创新思维，培养其创新能力。3．教材及有专业特色的习题库建设，收集、整理和完善思考题库，给学生更多的创新思维空间。4．加强实验室建设，开设个性化实验，诸如实际气体性质、提高循环效率、强化传热、射流等方面都能允许学生自行设计方案进行实验，以深入理解教学内容。创新点：1．课程体系与面向专业相结合更加紧密；2．采用启发式教学方法，多种教学手段和方法相结合，注重系统性和完整性，充分强调解决工程问题的重要性，加强素质教育；用形象生动的实例和问题引出理论，采用可视化教学，演示问题的解，使复杂抽象的数学公式直观化。3．注重三门课程相互支撑和衔接的立体化新教材以及有专业特色的习题库建设；4．因材施教，对部分或个别拔尖学生组织课外兴趣或较高层次的科学研究活动。—４—2．项目实施方案：项目拟采用的研究方法技术路线；拟解决的关键问题；预期成果及效果分析。拟采用的研究方法和技术路线：1．完善课程体系的建设，改进教学方法首先，结合我校内该课程群所支撑的建筑环境与设备工程、给排水工程、环境工程、土木工程等各专业的特色和要求，广泛调研，吸取名校的教学经验，改革并建设适应我校人才培养目标的《工程热力学》、《流体力学》与《传热学》技术基础课程群体系，改进和制定教学大纲和教学要求，充分体现教改的思路。提出一套启发式教学方法，结合问题教学法，基于建筑环境与设备工程、给排水工程、环境工程、土木工程、机械工程等专业的典型工程案例，说明理论的应用；同时，加强实物教学和教学实践环节的建设，帮助学生加深对概念、理论的理解；因材施教，对部分或个别拔尖学生组织课外兴趣或较高层次的科学研究活动。建设开放式热工、流体力学实验室，在现有条件上优化资源，充实设备，建成具有开放性的教学实验室，同时完成为配合开放式教学实验的开展所需要的实验指导材料的编制。2．修订和编写教材，建设习题库，制作多媒体课件，加强网络教学环境的建设（1）编写《工程热力学》双语教材拟根据近四年来，工程热力学试行了双语教学教学经验，在吃透国外教材的前提下，吸取中、英文教材的长处，编写一部难度适中、内容详略得当，语言准确精炼的双语教材，改革习题构成，增加培养学生能力训练的题目。（2）完善自编教材《流体力学》流体力学教学现采用的是由我校教师自编的教材、习题集和实验指导书，仍存在诸如章节顺序安排不尽合理、某些概念表述不够准确等问题，拟对教材进行改编和修订。（3）进一步开发和完善与教材配套的多媒体课件拟选用实景、动画等方式，将学生缺乏的背景知识形象地展现出来，制作图文结合，生动形象，充实工程实例通俗易懂的多媒体课件，适应不同专业的教学要求，激发学生的学习兴趣和创新思维，提高教学效率。建设网络习题集和测试训练题库，逐步完善网络答疑系统，以使教学相长。（4）现有电子文档资源全部上网，建设网络课堂，包括网络课程、网络答疑、网络讨论、网络测验（考试）等等。关键问题：（1）结合课程所面向专业的要求，制定富有特色的教学大纲；（2）提出新的教学方法，使理论和实际应用紧密联系，形象生动，易于理解；（3）编写的教材及适合不同专业教学训练的习题集。预期成果及效果分析：（1）拟发表1~2篇教学改革、教材改革方面的论文；（2）编写富有特色的教材1套（包含双语教材1本），习题集1套，多媒体课件1套；（3）加强实验室建设，开设1~2个创新型实验；通过本项目的建设，明显提高我校各专业热工与流体力学课程的教学质量，使学生在能量分析、传热和流体力学方面综合分析和处理问题能力得到提高。为进一步将热工及流体力学课程群建设成为建筑环境与设备专业的精品课程体系一部分奠定基础。—５—3．项目实施、完成条件和项目可行性分析：项目负责人已有教学研究成果和教学获奖；参加者的研究水平和时间保证；项目已有的研究基础；项目缺少的研究条件和拟解决的途径。项目实施、完成条件和可行性分析自我校1956年设立供热、供燃气、空调与通风专业以来，就开始开设了《工程热力学》、《传热学》及《流体力学》等三门课程，已具备完备的教学材料和一支合格的教师队伍。项目申报人自2