热工基础课程发展战略规划研究

1、 国内外国内外热工基础课程教学发展热工基础课程教学发展沿革和现状沿革和现状 热工基础课程在工科各专业人才培养中的热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位地位 3.3.热工基础课程热工基础课程知识体系知识体系的基本要求的基本要求 4.4.对各大类工科专业开设热工基础课程的对各大类工科专业开设热工基础课程的建议建议 5.5.开设热工类课程的必备开设热工类课程的必备教学条件教学条件 6.6.今后今后5 5年热工基础课程年热工基础课程教学改革发展思路教学改革发展思路 1 1目目 录录教育部教育部20042004年年3 3月月1 1日正式批复日正式批复能源动力学科教学指导委员会能源动力学科教学指导委员会

2、负责进行能源动力学科专业发负责进行能源动力学科专业发展战略和专业人才培养规划的展战略和专业人才培养规划的研究研究。鉴于热工课程是能源动力类学鉴于热工课程是能源动力类学科的重要科的重要技术基础课程技术基础课程，同时，同时在其它多个大类专业的人才培在其它多个大类专业的人才培养中养中也具有重要地位也具有重要地位。因此，。因此，热工课程教学指导分委员会在热工课程教学指导分委员会在发展战略规划研究中承担了本发展战略规划研究中承担了本课程发展战略研究的任务。课程发展战略研究的任务。 前前 言言终身教育，素质教育，创新教育终身教育，素质教育，创新教育前前 言言热工基础课程热工基础课程工程热力学工程热力学传热

3、学传热学热工学热工学或热工基础或热工基础主要针对主要针对这三类这三类课程来进行课程来进行 本课程在本课程在国内外国内外工科教学中开设的工科教学中开设的历史和现状历史和现状 课程教学在各类专业人才培养中的课程教学在各类专业人才培养中的地位地位 在不同大类专业中热工课程的在不同大类专业中热工课程的开设方案开设方案 今后我国热工课程教学发展战略今后我国热工课程教学发展战略 等问题等问题进行了探讨进行了探讨 前前 言言1.1.国内外热工基础课程教学发展沿革和现状国内外热工基础课程教学发展沿革和现状追溯热工课程教学的历史发展轨迹，希望：追溯热工课程教学的历史发展轨迹，希望： 总结教育经验，发现高等教育的

4、一些规律；总结教育经验，发现高等教育的一些规律； 了解目前现状，把握发展趋势了解目前现状，把握发展趋势; ; 为制定发展战略提供纵向参考系。为制定发展战略提供纵向参考系。 1.1.国内外热工基础课程教学发展沿革和现状国内外热工基础课程教学发展沿革和现状国内国内历史历史国内国内现状现状 境外境外历史历史境外境外现状现状国国 内内境境 外外1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状解放前解放前1.1.国内外热工基础课程教学发展沿革和现状国内外热工基础课程教学发展沿革和现状在我国工科教学中，热工基础课程的设立，据目前在我国工科教学中，热工基础课程的设立，据目前可以查到的正式出版物的记载，可以查到的正式

5、出版物的记载，始于始于19111911年年（宣统（宣统3 3年）。年）。在当时的在当时的邮传部高等实业学堂邮传部高等实业学堂（交通大学前身）：（交通大学前身）： 铁路专科铁路专科（学制（学制3 3年）课程表中，列出了年）课程表中，列出了1818门课程门课程，其中有其中有“热力学热力学”，学时每周，学时每周3 3钟点，讲授钟点，讲授 2 2个学个学期期；在；在电机专科电机专科（学制（学制3 3年）的课程表中，有年）的课程表中，有1414门门课程课程，其中，其中也有热力学，每周也有热力学，每周3 3钟点，讲授钟点，讲授1 1学期学期。这以后热工课程就一直是这以后热工课程就一直是该校工学该校工学专业

6、的课程之一。专业的课程之一。表表 1 1949年前交通大学各个时段热工课程开设情况年前交通大学各个时段热工课程开设情况 年年 代代 学科（专业）学科（专业） 课程名称课程名称 周学时周学时 开课时间开课时间 铁路专科铁路专科 热力学热力学 3 3 年级年级 2 个学期个学期 1911 电机专科电机专科 热力学热力学 3 1 年级第年级第 1 学期学期 19211922 机械科及电机科机械科及电机科 热力工程热力工程 机械机械 4/电机电机 3 3 年级年级 2 个学期个学期 电机工程学院电机工程学院 热力工程热力工程 3 3 年级年级 2 个学期个学期 1936 机械工程学院机械工程学院 热力

7、工程热力工程 3 3 年级年级 2 个学期个学期 电机工程系电机工程系 热力学热力学 热工试验热工试验 热工学热工学 4 1 4 第第 4 学期学期 第第 6 学期学期 第第 5，6 学期学期 1943 机械工程系机械工程系 热力学热力学 热力工程热力工程 热工试验热工试验 4 4 1 第第 4 学期学期 第第 5 学期学期 第第 6 学期学期 土木工程系土木工程系 热工学热工学 3 第第 2 学期学期 机械工程系机械工程系 热力工程热力工程 机工试验机工试验 4 3 第第 1，2 学期学期 第第 1，2 学期学期 1947 电机工程系电机工程系 热工学热工学 热工试验热工试验 4 3 第第

8、1，2 学期学期 第第 2 学期学期 由于缺乏资料，一时无法得到其它历史悠久由于缺乏资料，一时无法得到其它历史悠久高校工科教学中热工课程开设的记录。高校工科教学中热工课程开设的记录。 但是总的说来，但是总的说来，当时各个高校中开设热工课当时各个高校中开设热工课程的工科专业面是相当宽的。程的工科专业面是相当宽的。 1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状解放前解放前解放后解放后5050年代初，全国进行院系调整。从课程设置年代初，全国进行院系调整。从课程设置而言，而言，凡是设有机械系的学校都开设热力学课程凡是设有机械系的学校都开设热力学课程。后各校动力机械部分纷纷从机械系分出，单独设系，后各校动力

9、机械部分纷纷从机械系分出，单独设系，在在动力机械系内热力学课程教学得到进一步加强动力机械系内热力学课程教学得到进一步加强。至于传热学在至于传热学在5050年代初一般只作为工程热力学中的年代初一般只作为工程热力学中的几章予以介绍，并未单独设课。几章予以介绍，并未单独设课。当时国家提出全面向苏联学习，哈工大被定为工科当时国家提出全面向苏联学习，哈工大被定为工科院校全面学习苏联的样板。院校全面学习苏联的样板。5050年代中期学制定为五年代中期学制定为五年。哈工大与有关学校聘请了一批苏联专家，培养年。哈工大与有关学校聘请了一批苏联专家，培养了一批教师，建立了一批专业，教学计划基本上采了一批教师，建立了

10、一批专业，教学计划基本上采用苏联的。当时所用教材主要为前苏联作者的译本用苏联的。当时所用教材主要为前苏联作者的译本. .1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状解放后解放后【1 1】李特文】李特文. .工程热力学工程热力学(1(1，2 2，3 3册册). ). 宁榥，徐宁榥，徐华舫译，上海：龙门联合书局，华舫译，上海：龙门联合书局，1953-19541953-1954年年【2 2】阔尔尼茨基，鲁滨斯坦主编】阔尔尼茨基，鲁滨斯坦主编. . 普通热工学普通热工学（1 1，2 2，3 3，4 4册），李佑华，东北工学院热工教研组译，册），李佑华，东北工学院热工教研组译，北京：高等教育出版社，北京：高

11、等教育出版社，1956-19571956-1957【3 3】雅斯特列姆斯基著】雅斯特列姆斯基著. . 工程热力学工程热力学（1 1，2 2册），册），沈维道译，北京沈维道译，北京: :水利电力出版社，水利电力出版社，1956-19571956-1957年年【4 4】雷科夫著】雷科夫著. . 热传导理论热传导理论，裘列均，丁履德译，裘列均，丁履德译，北京北京: :高等教育出版社高等教育出版社,1955,1955【5 5】维尼克著】维尼克著. . 工程热学及传热学基础工程热学及传热学基础. . 严家禄，严家禄，张正荣译张正荣译. . 北京：冶金工业出版社北京：冶金工业出版社,1959 ,1959

12、1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状解放后解放后1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状解放后解放后19521952年时在北年时在北京大学任教的京大学任教的王补宣教授王补宣教授编编著的著的“热力学热力学”由上海中外书由上海中外书局出版。局出版。19541954年由年由王补王补宣教授宣教授翻译的翻译的前苏联米海耶前苏联米海耶夫的教材夫的教材“传传热学基础热学基础”在在国内出版。国内出版。该书俄文版曾该书俄文版曾两度获得前苏两度获得前苏联的斯大林奖联的斯大林奖，翻译本又以忠翻译本又以忠实原著、译文实原著、译文流畅而脍炙人流畅而脍炙人口，被国内有口，被国内有关院校普遍采关院校普遍采用。用。我国在

13、能源动力类等专业中的热工教学，自此我国在能源动力类等专业中的热工教学，自此按工程按工程热力学与传热学分别进行热力学与传热学分别进行。从从19561956年开始，年开始，国家号召我国高国家号召我国高等学校教师在学等学校教师在学习前苏联教材的习前苏联教材的基础上，根据我基础上，根据我国实际情况自己国实际情况自己编写教材。编写教材。此后我国作者自此后我国作者自行编著了一批热行编著了一批热工教材。工教材。1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状解放后解放后传热学传热学杨世铭、陈大燮杨世铭、陈大燮电力出版社出版电力出版社出版19581958 19601960年当时的高教部组建了热工教材编审委员会，年当时

14、的高教部组建了热工教材编审委员会，陈大燮教陈大燮教授出任主任，王补宣、杨世铭教授为副主任，委员有夏彦儒授出任主任，王补宣、杨世铭教授为副主任，委员有夏彦儒教授等。教授等。 该委员会制定了我国工程热力学、传热学及热工学的第一部该委员会制定了我国工程热力学、传热学及热工学的第一部教学大纲，组织作者出版了一批我国学者自行编写的教材，教学大纲，组织作者出版了一批我国学者自行编写的教材，奠定了我国热工类课程的教学基础。奠定了我国热工类课程的教学基础。 19851985年教育部重新组建了高等工业学校热工课程教学指导委年教育部重新组建了高等工业学校热工课程教学指导委员会，员会，王补宣、杨世铭教授受命出任主任

15、与副主任王补宣、杨世铭教授受命出任主任与副主任。至今已至今已经是第五届，该委员会主持制定了工程热力学、传热学课程经是第五届，该委员会主持制定了工程热力学、传热学课程的基本要求，多次召开了全国热工课程教学研讨会，对我国的基本要求，多次召开了全国热工课程教学研讨会，对我国热工课程教材的建设与教师队伍的成长起了重要作用。热工课程教材的建设与教师队伍的成长起了重要作用。 1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状解放后解放后在在我国热工课程教学中，值得大书一笔的是教育部热工教材我国热工课程教学中，值得大书一笔的是教育部热工教材编审委员会（后改为教学指导委员会）的设立和所进行的工作编审委员会（后改为教学指

16、导委员会）的设立和所进行的工作到上世纪末，我国共有到上世纪末，我国共有150150余所余所高等工业学校高等工业学校开设有热工类课程，分布在除台湾，西藏，开设有热工类课程，分布在除台湾，西藏，青海三省以外的境内有关高校。青海三省以外的境内有关高校。全国热工课程教学的全国热工课程教学的一般情况一般情况是：是： （1 1）热工课程的设置主要在能源动力类、石）热工课程的设置主要在能源动力类、石油化工类、航天航空类、土建类、交通运输、油化工类、航天航空类、土建类、交通运输、轻纺食品等大类专业；（轻纺食品等大类专业；（2 2）热工教学实验以）热工教学实验以验证性为主，测试手段比较落后，设备比较验证性为主，

17、测试手段比较落后，设备比较陈旧；（陈旧；（3 3）已经出版了一批由我国作者自行）已经出版了一批由我国作者自行编写的工程热力学、传热学与热工学的教材。编写的工程热力学、传热学与热工学的教材。 1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状现状现状开课的大类专业面也有所扩大，机械类专业开课的大类专业面也有所扩大，机械类专业目前也大多开出了少学时的热工学课程，例目前也大多开出了少学时的热工学课程，例如清华大学对机械系，精密仪器系、汽车系，如清华大学对机械系，精密仪器系、汽车系，力学系等开设有力学系等开设有4848学时的热工基础教程；学时的热工基础教程；经过近经过近5 5年来年来211211工程建设等项目的

18、支持，我工程建设等项目的支持，我国热工实验教学情况有了较大的改观；国热工实验教学情况有了较大的改观；同时出版了一批面向同时出版了一批面向2121世纪的教材。但是与世纪的教材。但是与国际上工业先进国家的热工课程教学相比较，国际上工业先进国家的热工课程教学相比较，还有较大的差距。还有较大的差距。 1.1 国内的历史和现状国内的历史和现状现状现状 （1）近代热科学的产生与初期的发展集中在）近代热科学的产生与初期的发展集中在欧洲国家。欧洲国家。热科学研究的起源可以追溯到热科学研究的起源可以追溯到Galileo(1592)的时代。的时代。而且早期热学作为物而且早期热学作为物理学的一部分，热力学与传热学的

19、研究是溶理学的一部分，热力学与传热学的研究是溶为一体的。为一体的。 例如例如Boltzmann从热力学证明了从热力学证明了Stefan由实验得出的由实验得出的辐射四次方定律。又如热力学第二定律的创建人之辐射四次方定律。又如热力学第二定律的创建人之一，一，L Kelvin在在1862年按半无限大物体传热问题的年按半无限大物体传热问题的计算，估算了地球的年龄。计算，估算了地球的年龄。1.2 国外、境外的历史和现状国外、境外的历史和现状历史历史 （2）无论热力学还是传热学，其发展都经历了）无论热力学还是传热学，其发展都经历了从从“科学科学”到到“工程工程”的过程的过程，即，从初期作为物理，即，从初期

20、作为物理学一部分的热学演变、发展成为密切结合工程实际学一部分的热学演变、发展成为密切结合工程实际的的“工程热力学工程热力学”与与“工程传热学工程传热学”。一批德国科。一批德国科学家学家Prandtl，Karman，Nusselt，Blasius以及后来以及后来的的Eckert，还有前苏联科学家（如还有前苏联科学家（如Kirpichev等）作等）作出了贡献。出了贡献。 （3）二次大战以后，传热学的研究）二次大战以后，传热学的研究中心由德国转移中心由德国转移到美国到美国，其中，其中Jakob，Karman以及以及Eckert三位德国三位德国科学家的移居美国起了很大的作用。科学家的移居美国起了很大的

21、作用。 （4）欧美国家工程热力学与传热学课程的开设始于）欧美国家工程热力学与传热学课程的开设始于何时，暂时无法查考。何时，暂时无法查考。1.2 国外、境外的历史和现状国外、境外的历史和现状历史历史1.2 国外、境外的历史和现状国外、境外的历史和现状历史历史 最早的一本传热最早的一本传热学可能是德国科学可能是德国科学家学家Grober的著的著作（作（1921）然而影响比较然而影响比较大的则要推大的则要推McAdams的的“Heat transmission”（1933）随后随后Jakob 与与 Hawkins 的教材，的教材，Eckert的教材的教材相继问世，成为相继问世，成为20世纪世纪405

22、0年代的代表作。年代的代表作。Holman 的传热学第一的传热学第一版出版于版出版于1963年。年。到到2020世纪世纪8080年代以后，年代以后，工程热力学与传热学已工程热力学与传热学已经成为欧美国家机械类学生的必修课经成为欧美国家机械类学生的必修课，有的学，有的学校还设为校还设为工科学生基础课程工科学生基础课程。根据我们的调查统计，根据我们的调查统计，在境外的高等工程教育在境外的高等工程教育中，传热学与热力学课程的开设相当普遍。中，传热学与热力学课程的开设相当普遍。 1.2 国外、境外的历史和现状国外、境外的历史和现状现代现代美美 国：依利诺依斯大学（国：依利诺依斯大学（Urbana-Ch

23、ampain分校），明尼苏分校），明尼苏 达大学，加州大学（达大学，加州大学（Santa Barbra分校），分校）， 赖斯（赖斯（Rice）大学，克列姆逊（大学，克列姆逊（Clemson）大学，大学， 夏威夷大学；佛罗里达国际大学；夏威夷大学；佛罗里达国际大学；英英 国：国： 杜汉（杜汉（Durham）大学、里兹（大学、里兹（Leeds）大学及格拉斯大学及格拉斯 哥（哥（Glasgow）大学；利物浦大学；大学；利物浦大学；加拿大：多伦多大学；加拿大：多伦多大学； 日日 本：本： 京都大学、九州大学，群马，广岛，九京都大学、九州大学，群马，广岛，九 州工业大学；州工业大学；新加坡：南洋理工大学

24、，国立新加坡大学；新加坡：南洋理工大学，国立新加坡大学；韩韩 国：国： 汉城大学，韩国科学技术学院（汉城大学，韩国科学技术学院（KAIST），），仁荷大学仁荷大学香香 港：港： 香港大学，香港科技大学等香港大学，香港科技大学等1.2 国外、境外的历史和现状国外、境外的历史和现状现代现代2.001 材料力学；材料力学； 2.002 材料力学材料力学II； 2.003 系统、模态与控制；系统、模态与控制； 2.005 热流工程热流工程I；2.006 热流工程热流工程II； 2.007 设计引论；设计引论；2.008 设计与制造设计与制造II； 2.009 产品工程过程；产品工程过程；2.14 控制

25、系统原理；控制系统原理； 2.171 数字控制系统的数字控制系统的 分析与设计；分析与设计；2.192 动态战略规划；动态战略规划； 2.25 高等流体力学；高等流体力学；2.26 可压缩流体动力学；可压缩流体动力学； 2.40 热力学；热力学；2.51 传热传质学；传热传质学； 2.52 热迁移过程模化与热迁移过程模化与 方法；方法；2.63 技术的应用；技术的应用； 2.672 实验室项目；实验室项目；2.739 产品设计与开发；产品设计与开发； 2.744 产品设计；产品设计；2.792J 定量生理学；器官移植系统；定量生理学；器官移植系统；2.852 制造系统分析；制造系统分析； 2.

26、993 机械工程专题机械工程专题 举例举例1：麻省理工学院机械工程系麻省理工学院机械工程系ME200 热力学热力学I；ME203 力学工程设计引论；力学工程设计引论；ME270 力学基础力学基础I；ME274 力学基础力学基础II；ME290 一年级讲座；一年级讲座；ME300 热力学热力学II；ME309 流体力学；流体力学；ME325 传热传质学；传热传质学；ME352 机械设计机械设计I；ME413 噪声控制；噪声控制；ME444 CAD；ME452 机械设计机械设计II；ME46 工程设计；工程设计；ME475 自动控制系统。自动控制系统。另有，本科生及研究生均可从另有，本科生及研究生

27、均可从21门专业课程中选修学分。门专业课程中选修学分。举例举例2：普渡大学工学院机械系普渡大学工学院机械系密西根大学的机械系在美国名列前茅。密西根大学的机械系在美国名列前茅。UMUM机械系相当于我国机械系相当于我国高校学科基础和专业课的高校学科基础和专业课的4444必修学分中热流理论类课程有必修学分中热流理论类课程有9 9学分：学分：工程热力学工程热力学，3 3学分和传热学，学分和传热学，4 4学分、流体力学学分、流体力学3 3学学分。分。占占23%23%，选修课程中还有工程热力学，选修课程中还有工程热力学，3 3学分。学分。举例举例3：普渡大学工学院机械系普渡大学工学院机械系表表2 2 密西

28、根大学工学院机械系学科基础和专业课课程学分密西根大学工学院机械系学科基础和专业课课程学分 力学类力学类 热工热工理论类理论类 振动类振动类 机械机械设计类设计类 系统与系统与控制类控制类 材料类材料类 实验实验 944124482099279918ME205热力学热力学； ME211气体动力学引论；气体动力学引论；ME213传热学；传热学； ME231工程材料；工程材料；ME240动力系统模化与分析；动力系统模化与分析；ME250热科学实验；热科学实验； ME261信号处理、仪表及控信号处理、仪表及控 制基础；制基础；ME271机械设计机械设计I； ME272机械设计机械设计II；ME280高

29、级机械设计项目；高级机械设计项目；ME291讲座（以上为讲座（以上为ME必修课）；必修课）；ME293专门项目；专门项目； ME296荣誉项目；荣誉项目；ME297荣誉讲座。荣誉讲座。 举例举例4：依利诺依斯大学（依利诺依斯大学（Urbana-Champain分校）分校） 专门化课程：专门化课程：ME301ME301中级热力学；中级热力学； ME302ME302核能工程；核能工程；ME303ME303应用燃烧学；应用燃烧学； ME304ME304能量转化系统（能量转化系统（MEME必修）；必修）；ME305ME305中级气体动力学；中级气体动力学； ME306ME306中级传热学；中级传热学；

30、ME307ME307太阳能利用；太阳能利用； ME308ME308对流换热的流体力学问题；对流换热的流体力学问题；ME310ME310流动与传热的数值技术；流动与传热的数值技术；ME312ME312现代控制现论；现代控制现论；ME313ME313机械工程系统的计算机控制；机械工程系统的计算机控制；ME314ME314摩擦学引论；摩擦学引论；ME315ME315摩擦学；摩擦学； ME320ME320机械系统的运动学与动力学；机械系统的运动学与动力学；M321M321制冷与低温；制冷与低温； M323M323热系统设计；热系统设计；M331M331内燃机；内燃机； M336M336汽车动力学；汽车

31、动力学；M342M342运动学分析与综合；运动学分析与综合； ME345ME345有限元分析引论；有限元分析引论；ME346ME346工程材料失效机理；工程材料失效机理； ME347ME347机械零件失效分析；机械零件失效分析；ME351ME351材料加工过程；材料加工过程； ME388ME388工业控制系统工业控制系统 举例举例4：依利诺依斯大学（依利诺依斯大学（Urbana-Champain分校）分校）ME1750 生物工程引论；生物工程引论；ME/CE1770 工程制图与可视化引论；工程制图与可视化引论；ME2016 计算技术；计算技术； ME2110 创造性的决定与软件；创造性的决定与

32、软件；ME2751 力学引论；力学引论； ME2202 刚体动力学；刚体动力学；ME3015 系统动力学与控制系统动力学与控制;ME3056 实验方法论；实验方法论；ME3180 机械设计；机械设计； ME3201 材料力学；材料力学；ME3322热力学；热力学； ME3340流体力学；流体力学；ME3345传热学；传热学； ME3720 热流工程引论。热流工程引论。举例举例5：佐治亚理工学院（佐治亚理工学院（GIT）机械系机械系ME318 工程计算方法；工程计算方法； ME324机械系统的运动学与动力学；机械系统的运动学与动力学；ME330 流体力学；流体力学； ME333T技术交流；技术交

33、流；ME334 材料工程；材料工程； ME134L材料工程实验；材料工程实验；ME335 概率与设计；概率与设计； ME336 材料加工；材料加工；ME136L 材料加工实验；材料加工实验； ME338机械另件；机械另件；ME339 传热学；传热学； ME242L 热流科学实验；热流科学实验；ME343 热流系统；热流系统； ME344动力学与控制；动力学与控制；ME244L 动力系统与控制实验；动力系统与控制实验；ME353 工程经济分析；工程经济分析；ME366J机械工程设计方法学；机械工程设计方法学； ME466K机械工程设计项目。机械工程设计项目。举例举例6：德克萨斯大学（德克萨斯大学

34、（Austin）机械系机械系专业方向课专业方向课 分别对生物医学工程等列出了七个方向的选修分别对生物医学工程等列出了七个方向的选修的的课程，例如对热流系统方向列出课程为：课程，例如对热流系统方向列出课程为：可压缩流体力学；可压缩流体力学； 电机与磁器件；电机与磁器件；透平机械与可压缩流；透平机械与可压缩流； 中级传热学；中级传热学；能量系统实验；能量系统实验； 计算流体动力学引论；计算流体动力学引论；燃烧机械过程；燃烧机械过程； 车辆工程；车辆工程；热系统设计；热系统设计； 空调系统设计；空调系统设计；太阳能系统设计等太阳能系统设计等。举例举例6：德克萨斯大学（德克萨斯大学（Austin）机械

35、系机械系MEME主修课：主修课：ME1896 热力学；热力学； M19abc流体力学与气体动力学；流体力学与气体动力学；ME20 传热学；传热学； ME70机械系统运动学引论；机械系统运动学引论；ME71工程设计引论；工程设计引论； ME72工程设计实验；工程设计实验；ME73 机械另件设计；机械另件设计； ME90abc高级论文（实验）；高级论文（实验）；ME91abc高级论文（分析）；高级论文（分析）；ME/CE96 机械工程实验；机械工程实验；CE/ME97 流体机械实验。流体机械实验。 专门方向课程专门方向课程1414门供学生选修门供学生选修，例如：例如：ME115ab 机器人运动学引

36、论；机器人运动学引论；ME119a 传热学与热力学；传热学与热力学；ME131高级机器人；操纵与定向；高级机器人；操纵与定向；ME932高级机器人；导航与视觉高级机器人；导航与视觉 举例举例7：加州理工学院（加州理工学院（CIT）机械系机械系MEME主修课：主修课：ME201-0 力学力学I； ME202-0 力学力学II；ME220-0 热力学热力学I； ME224-0 实验工程实验工程I；ME240-0 机械设计与制造引论；机械设计与制造引论；ME241-0 流体力学；流体力学； ME262-0应力分析与有限元。应力分析与有限元。 专门方向课程专门方向课程2121门：门： 属于热能工程方向

37、的有：属于热能工程方向的有：ME370-0 热力学热力学II； ME373-0 工程流体力学；工程流体力学；ME377-0 传热学；传热学；ME379-0 燃烧工程基础等四门。燃烧工程基础等四门。 举例举例8：美国西北大学机械系美国西北大学机械系举例举例8：英国利物浦大学机械系英国利物浦大学机械系第第1、2学年学年热力学，流体力学，热力学，流体力学，固体力学，动力学，数学固体力学，动力学，数学电工，工业管理，计算方法电工，工业管理，计算方法第第3学年学年 传热学，流体力学，传热学，流体力学，固体力学，动力学，实验方法，固体力学，动力学，实验方法，有限元分析，小组设计有限元分析，小组设计(gro

38、up design); 第第4学年学年 压力容器与管线；计算流体动力学；能量利用与控压力容器与管线；计算流体动力学；能量利用与控制，制，法语，德语，西班牙语；四个工程选修专题法语，德语，西班牙语；四个工程选修专题总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况(1)热学课程境外高等学校中工程类专业普遍开设的课程热学课程境外高等学校中工程类专业普遍开设的课程 热现象几乎是每一个工程领域中都会碰到的物理现热现象几乎是每一个工程领域中都会碰到的物理现象，能量的有效与合理的利用几乎是每一个工程师都需象，能量的有效与合理的利用几乎是每一个工程师都需要解决的问题。要解决的问题。 在有一些领域中，热

39、现象的规律还是制约技术发展在有一些领域中，热现象的规律还是制约技术发展的瓶颈问题。的瓶颈问题。 因而在境外的高等工程教育中，传热学，热力学与因而在境外的高等工程教育中，传热学，热力学与流体力学课程的开设相当普遍。流体力学课程的开设相当普遍。 在境外高等学校各种工程学科中，在境外高等学校各种工程学科中，机械工程学科机械工程学科是是把把热工类课程热工类课程作为作为必修课程的最主要学科之一。必修课程的最主要学科之一。 许多学校把热学类课程作为许多学校把热学类课程作为工学院工学院的的公共课程公共课程，如，如美国依阿华（美国依阿华（lowalowa）州立大学工学院在州立大学工学院在20002000年开出

40、的年开出的8181门课程中（不含基础课），包括有门课程中（不含基础课），包括有电子、信息、计电子、信息、计算机、控制、电磁场算机、控制、电磁场等系列课程，其中等系列课程，其中热学方面的基热学方面的基本课程有四门，即热力学本课程有四门，即热力学I，热力学热力学II，传热学及热流传热学及热流系统设计（系统设计（Thermal fluid system design）。）。总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况国外教授与校友的共同反应国外教授与校友的共同反应 总的反应是国内工科教育的知识面比较窄总的反应是国内工科教育的知识面比较窄, ,需要拓宽。需要拓宽。 以美国以美国AkronA

41、kron大学机械系系主任钟道藩教授大学机械系系主任钟道藩教授的来信为例：的来信为例：“我深感国内机械系课程专业分割太细微，与我深感国内机械系课程专业分割太细微，与美美国机械系课程诧异颇大。我们机械系的必修课国机械系课程诧异颇大。我们机械系的必修课很广泛但不深入。机械系学生必须念：很广泛但不深入。机械系学生必须念：总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况Thermal-Fluid Science，Solid mechanics及及System control三大类三大类, 大四的学生大四的学生Concepts of design, Design of energy system,

42、 Design of mechanical system 及及Control system design 亦是每人的必修课亦是每人的必修课。总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况“由于大部分课程的差异，国内来美的研究生往往由于大部分课程的差异，国内来美的研究生往往需要补修大学部的课程。譬如需要补修大学部的课程。譬如 Mechanical Engineering 的毕业生要补的毕业生要补 Heat Transfer, Thermal Design Components 及及 Control System Design. 若是若是 Thermal Engineering 的毕业生

43、又缺的毕业生又缺Vibrations, Design of Mechanical Components等，这是美国各大学机械系主任的共同感觉。所以等，这是美国各大学机械系主任的共同感觉。所以我一直鼓吹国内机械系本科生课程应加强拓宽，减我一直鼓吹国内机械系本科生课程应加强拓宽，减少专业化。少专业化。”总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况（2 2）热工课程的开设方式）热工课程的开设方式 美国、英国等高等学校机械工程系美国、英国等高等学校机械工程系主修课程主修课程的设置一的设置一般分为两个层次：般分为两个层次： 1 1）基本层次中开设：）基本层次中开设：该层次中的课程一般复盖了该

44、校该层次中的课程一般复盖了该校机械系各个研究方向的最基本的原理，是该系所有学机械系各个研究方向的最基本的原理，是该系所有学生的必修课，在这一层次课程中均包含流体力学、热生的必修课，在这一层次课程中均包含流体力学、热力学、传热学的基本原理课程在内；力学、传热学的基本原理课程在内；在这个层次上，在这个层次上，所必修的课程的门类均比我国机械类专业要广的多；所必修的课程的门类均比我国机械类专业要广的多； 2 2）专门化层次中开设：）专门化层次中开设：该层次中按专业方向不同而分该层次中按专业方向不同而分成若干组课程供学生选修。而成若干组课程供学生选修。而在这一层次上，专门化在这一层次上，专门化课程的深度

45、就比我国的浅，且内容上未必是某一个方课程的深度就比我国的浅，且内容上未必是某一个方向的系统课程。向的系统课程。 总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况（3 3）最近十年美国热工课程教学的发展）最近十年美国热工课程教学的发展在最近在最近1010年中，美国高等学校工科热工课程的教学呈年中，美国高等学校工科热工课程的教学呈现出许多新的发展趋向，值得我们重视。现出许多新的发展趋向，值得我们重视。首先在热工课程教材方面，美国高校中出现了像：首先在热工课程教材方面，美国高校中出现了像： Cengel的的Thermodynamics An Engineering Approach Ceng

46、el的的Heat transfer- A practical approach Incropera/DeWitt 的的Fundamentals of heat transfer。这些教材取材丰富、构思新颖、内容先进。这些教材取材丰富、构思新颖、内容先进。 总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况 在热工实验方面，在热工实验方面，2020世纪末美国高校也进行了面向世纪末美国高校也进行了面向2121世纪的世纪的探索，例如美国普渡大学探索，例如美国普渡大学DeWittDeWitt等三位教授进行了题为等三位教授进行了题为“Curriculum for the 21th CenturyC

47、urriculum for the 21th Century” ” 的研究，对于传热的研究，对于传热学试验提出了以下改革内容：学试验提出了以下改革内容：1）to conduct fewer “traditional ” experiments, creating the time for the students to perform team projects（减少减少“传统传统”的实的实验，增加学生进行团队项目的时间）；验，增加学生进行团队项目的时间）；2）to provide challenging industrial design projects（增加有挑增加有挑战性的工程设计项目

48、）；战性的工程设计项目）；3）to offer “hand-on” experience（给予动手训练机会）；给予动手训练机会）；4）to partner with industrial sponsors（训练与工程界合作）；训练与工程界合作）；5）to nurture the communication of the project result（培养交流培养交流项目结果的能力）。项目结果的能力）。 总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况为此，该校改进了原有的实验系统，配备了为此，该校改进了原有的实验系统，配备了数据采集系统，同时从数据采集系统，同时从工业界不断引入设计工业

49、界不断引入设计性的实验课题，并分解成为性的实验课题，并分解成为team project（团团队项目）的内容。队项目）的内容。总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况强调了强调了减少传统的实验减少传统的实验，增加来自，增加来自工业界工业界实际项目的训练实际项目的训练；强调了；强调了团队合作团队合作的训练；的训练；强调了强调了培养交流与动手的能力培养交流与动手的能力。周周次次 实实 验验 名名 称称 涵盖的教学内容与目的涵盖的教学内容与目的 2 存在自然对流时的辐射加热存在自然对流时的辐射加热 能量平衡，多种模式热交换能量平衡，多种模式热交换 3 对流与辐射冷却对流与辐射冷却 能量

50、平衡，多种模式热交换，能量平衡，多种模式热交换，对流换热系数对流换热系数 5 肋片表面的接触热阻肋片表面的接触热阻 能量平衡，导热，能量平衡，导热， 扩展表面扩展表面 7 非稳态导热非稳态导热 能量平衡，非稳态导热，热物能量平衡，非稳态导热，热物性性 9 强制对流换热强制对流换热 能量平衡，对流关联式能量平衡，对流关联式 10 强制对流质交换强制对流质交换 能量平衡，对流关联式能量平衡，对流关联式 14 用辐射计确定光学高温计的用辐射计确定光学高温计的法向发射率法向发射率 表面的辐射特性， 非接触式温表面的辐射特性， 非接触式温度测量，发射率测定度测量，发射率测定 当然传统的实验还是需要的，是

51、加深学生对教学内容当然传统的实验还是需要的，是加深学生对教学内容的理解以及培养动手能力的环节。在传统实验的内容的理解以及培养动手能力的环节。在传统实验的内容与组织上也要与组织上也要注意综合性注意综合性的培养。我们来看的培养。我们来看普渡大学普渡大学ME315ME315的传统传热学实验课程的内容。的传统传热学实验课程的内容。总结：总结：境外热工课程的开设情况境外热工课程的开设情况2.2.热工基础课程在工科各专业人才热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位培养中的地位 我们认为：我们认为：热工课程的基本知识应当成为工科各专热工课程的基本知识应当成为工科各专业学生必须具备的技术素质业学生必须具备的技

52、术素质，热工课程热工课程应当成为我国工科学生、尤其是机械类应当成为我国工科学生、尤其是机械类专业的学生的专业的学生的共同的工程基础课程共同的工程基础课程。2.1 2.1 从自然现象与各类工程物理过程的本身及从自然现象与各类工程物理过程的本身及 执行可持续发展能源政策来看执行可持续发展能源政策来看 2.2 2.2 从各大类专业所包括的技术领域中所固有从各大类专业所包括的技术领域中所固有 的热现象来看的热现象来看 2.3 2.3 从高新技术和近代数理理论的发展情况来从高新技术和近代数理理论的发展情况来 看看 2.2.热工基础课程在工科各专业人才热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位培养中的地位

53、2.1 2.1 从自然现象与各类工程物理过程的本身及从自然现象与各类工程物理过程的本身及 执行可持续发展能源政策来看执行可持续发展能源政策来看 2.2.热工基础课程在工科各专业人才热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位培养中的地位 热工课程以研究热工课程以研究热能与其它形式能量的转换规律热能与其它形式能量的转换规律、有效利用有效利用及及热量传递规律热量传递规律为其基本内容。热现象是为其基本内容。热现象是自然界中最普遍的物理现象，同时各个工程技术领自然界中最普遍的物理现象，同时各个工程技术领域中及日常生活中的各种其它形式能量域中及日常生活中的各种其它形式能量最终大都是最终大都是以热能的形式耗散

54、于环境及宇宙之中。以热能的形式耗散于环境及宇宙之中。面临的形势既严峻又极具挑战性面临的形势既严峻又极具挑战性 我国能源动力类相关专业人才的培养面临着既严我国能源动力类相关专业人才的培养面临着既严 峻又极具挑战性的形势。能源及环境是目前世界各国峻又极具挑战性的形势。能源及环境是目前世界各国 所面临的头等社会问题，能源资源的国际间竞争愈演所面临的头等社会问题，能源资源的国际间竞争愈演 愈烈：伊拉克战争及战后重建，中日双方在俄罗斯输愈烈：伊拉克战争及战后重建，中日双方在俄罗斯输 油管线走向上的角逐等，都是国家间能源战略利益冲油管线走向上的角逐等，都是国家间能源战略利益冲 突的具体反映。突的具体反映。

55、 我国现有能源利用效率很低，与发达国家存在着我国现有能源利用效率很低，与发达国家存在着 较大的差距：单位产值能耗是世界平均水平的较大的差距：单位产值能耗是世界平均水平的2 2.3.3倍倍. . 2.2.热工基础课程在工科各专业人才热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位培养中的地位 20202.2.热工基础课程在工科各专业人才热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位培养中的地位 2.2.热工基础课程在工科各专业人才热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位培养中的地位 我国的人均能源资源并不丰富，我国的资源发展必然我国的人均能源资源并不丰富，我国的资源发展必然走走资源节约型资源节约型的道路。我国

56、中长期能源发展规划制定的道路。我国中长期能源发展规划制定了了节能优先战略节能优先战略。提高能源利用率是确保我国中长期。提高能源利用率是确保我国中长期能源供需平衡的先决条件，无论是从国内资源还是世能源供需平衡的先决条件，无论是从国内资源还是世界资源的可获量考虑，中国只有创造比目前工业化国界资源的可获量考虑，中国只有创造比目前工业化国家更高的能源效率，才可能在有限的资源保证下，实家更高的能源效率，才可能在有限的资源保证下，实现高速经济增长和达到中等发达国家人均水平。现高速经济增长和达到中等发达国家人均水平。20202.2.热工基础课程在工科各专业人才热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位培养中的

57、地位 如果用国际上先进的技术和设备替代现有落后技术和如果用国际上先进的技术和设备替代现有落后技术和设备，全部节能潜力可达目前能源消费量的设备，全部节能潜力可达目前能源消费量的5050，如，如用国内已有的先进技术和设备进行落后设备的更新，用国内已有的先进技术和设备进行落后设备的更新，总节能潜力可达目前能源消费量的总节能潜力可达目前能源消费量的3030。因此，无论从电力的生产，能源的节约以及工业生产因此，无论从电力的生产，能源的节约以及工业生产过程的本身特点来看，工科学生应该具备合理用能、过程的本身特点来看，工科学生应该具备合理用能、节能的意识并懂得其基本的技术，而热工课程的内容节能的意识并懂得其

58、基本的技术，而热工课程的内容是合理用能及节能理论中的最基础与核心的部分。是合理用能及节能理论中的最基础与核心的部分。 2.2 2.2 从各大类专业所包括的技术领域中所固有的热现象来看从各大类专业所包括的技术领域中所固有的热现象来看 2.2.热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位 门门类类 复盖的专业复盖的专业名称名称 有关的热现象或技术问题举例有关的热现象或技术问题举例 地地 矿矿类类 1.1. 采矿工程采矿工程2.2. 石油工程石油工程3.3. 矿物加工矿物加工 工程工程4.4.勘探技术勘探技术 与工程与工程5.5.资源勘查资源勘查 工程工程 矿物与

59、石油的开采、储运、加矿物与石油的开采、储运、加工过程中的加热、冷却、分离和工过程中的加热、冷却、分离和精制等过程；精制等过程；加热炉的热设计、效率提高，加热炉的热设计、效率提高，余热回收等；余热回收等；矿物加工过程中所用各种换热矿物加工过程中所用各种换热设备的设计，开发及性能改进等。设备的设计，开发及性能改进等。 2.2 2.2 从各大类专业所包括的技术领域中所固有的热现从各大类专业所包括的技术领域中所固有的热现 象来看象来看(21(21大类）大类） 2.2.热工基础课程在工科各专业人才热工基础课程在工科各专业人才培养中的地位培养中的地位 门门类类 复盖的专业复盖的专业名称名称 有关的热现象或

60、技术问题举例有关的热现象或技术问题举例 材材料料类类 1 1 冶金工程冶金工程2 2 金属材料金属材料 工程工程3 3 无机非金无机非金 属材料工属材料工程程4 4 高分子材高分子材 料与工程料与工程 金属熔化、凝固中的传热问题，金属熔化、凝固中的传热问题，板坯连铸中的传热问题；板坯连铸中的传热问题；加热炉、熔化炉的热设计；加热炉、熔化炉的热设计；射流冲击冷却技术；射流冲击冷却技术；陶瓷、玻璃等无机材料制造过陶瓷、玻璃等无机材料制造过程中的燃烧，干燥与冷却过程的程中的燃烧，干燥与冷却过程的控制与组织；控制与组织；塑料成型过程中的加热与冷却塑料成型过程中的加热与冷却过程的控制；过程的控制；单晶硅