《热工学》课程是木材科学与工程专业的专业基础课,本文详细分析了该课程在木材科学与工程专业中的地位和作用,教学过程中面临的困境以及相应的对策。
【关键词】木材科学与工程;热工学;地位;困境;对策
【中图分类号】S781-4;G642.4 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089(2017)17-0016-02
《热工学》又称《热工基础》、《热工原理》或《热工基础及应用》,基本内容是工程热力学、传热学及其主要的热工设备。工程热力学的主要内容是热力学基本概念、热力学第一/二定律、理想气体和水蒸气的性质及热力过程;传热学主要内容是热量传递的三种基本方式(导热、对流换热和辐射换热);热工设备部分主要包括动力循环装置、制冷循环装置和换热器[1]。对于能源类专业的学生,热工学中的工程热力學和传热学通常会单独开课,并且设置62学时以上的课时数。然而对于大部分非能源类专业的学生而言,一般把工程热力学和传热学结合起来,安排32学时课时数[2]。
对于木材科学与工程专业,热工学是一门专业基础课,主要为人造板工艺学和木材干燥学等涉及能源利用和转化的专业核心课程服务。然而,基于当前本科教学课程设置重基础、重实践的指导原则,许多专业基础课、专业选修课的都受到了冲击,专业对此类课程的重视程度逐年下降,课时数不断减少,学生难以理解该课程对于其专业核心课程学习的重要性。因此,结合自身的多年热工学教学经验,本文详细的分析了热工学课程在木材科学与工程专业中的地位、面临的困境及拟采取的对策。
一、热工学课程在木材科学与工程专业中的地位和作用
木材科学与工程专业主要培养学生掌握木材学、木材干燥和加工、木制品及家具生产技术加工和利用、人造板工艺、木质产品加工设备等相关基础理论和专业知识,在其课程体系中会涉及较多的能量利用和转化、热量传递和热能设备等相关问题,此类问题都与热工学的课程内容密切相关。木材干燥学课程涉及到较多的热能利用问题,包括干燥介质的选择、生产和输送;木材在干燥过程中的传热和传质基本特性;干燥窑保温材料的选择及热量的高效利用等。人造板课程同样涉及较多的热能利用问题,包括纤维板、刨花板和胶合板热压过程中传热介质的选择、热压过程所需能量大小和能量利用效率、能量在人造板的热压过程中的传输特性、温度在人造板厚度方向上的分布情况、人造板基本单元制备过程中的能源问题等。林产化学与工业和生物质能源课程中木材的热化学转化过程(炭化和气化)中的能量利用及其传热传质特性等。
木材加工行业中涉及较多的传热介质,如空气、水蒸气和导热油等,加热的空气和水蒸气用于木材干燥过程,加热的导热油主要用于人造板热压过程,此类介质的传热和传质特征将显著影响木制品和人造板的性能。其次,木材加工过程中将会用到非常多的热能设备,包括锅炉、内燃机、换热器等。最后,在木材干燥和人造板热压过程中都会涉及到热量传递的三种方式,包括导热、对流换热和辐射换热。
综上所述,热工学课程的内容与木材科学与工作专业的核心课程密切相关,并且在木材加工实际应用过程中也会用到非常多的热工学基本知识和理论,接触到大量能量利用和转化设备。对于木材科学与工程专业,热工学是一门非常重要的专业基础课。只有学好这门课程,才能更好的理解专业核心课程中涉及热工转化和传热的知识点,帮助企业解决热能相关设备问题,提高企业生产效率。
二、热工学课程在木材科学与工程专业中的困境
虽然热工学是该专业的专业基础课程,但是在实际教学过程也存在不少问题。
1.最主要的问题是课程内容多,安排的学时数太少,一般才32学时。随着木材加工高效综合利用新技术的不断出现,因此本科生的课程数量逐渐增加,然而总学分数却是固定的,因此会压缩原有课程的学时数。此外,热工学课程内容非常多,涵盖工程热力学、传热学及其主要的热工设备,含绪论在内总共有13个章节,因此有些章节2个学时必须讲完,学生难以快速掌握基本知识点,无法有效解决课程内容多,授课时间少的矛盾。
2.授课学期安排不合理,热工学课程经常与专业核心课(如木材干燥学、人造板工艺学和木工机械)安排在同一学期同一时间段开展教学,即本科生还未完全了解热工学的基本常识,就已经在专业课中碰到了热工学的知识点,造成专业课的教学效果下降,无法体现热工学专业基础课的作用。
3.学生学习热工学的积极性不高,由于热工学的知识点非常多,热能转化和传递的基本定义和计算公式非常多,学生经常把各个定义和基本公式混淆,随着上课的深入,很多学生就已经跟不上课程内容,容易产生放弃学习该门课程的想法。
4.教学模式落后,目前此类课程授课仍然以教师为主体,向学生灌输繁杂的各种概念和理论,相互之间的互动交流较少。现在的学生已经不满足于“上课记笔记,下课做习题,考试背书本”的教学模式,一些书本上写的非常清楚的公式和定义,他们听起来枯燥无味,无法集中精力听讲,严重影响教学质量。
5.无法开展实验课程教学,热工学正常