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關(guān)鍵詞:短跑,放松能力,訓(xùn)練,專項力量
0.前言
短跑的放松技術(shù)是一個抽象概念,不是單純的技術(shù)動作,而是多種因素在短跑運動中的綜合作用,是多個環(huán)節(jié)緊密結(jié)合形成的一個體系,即稱作放松能力。從生理學(xué)角度去理解,肌肉的放松意指肌肉的舒張,而肌肉的緊張意指肌肉的收縮。眾所周知,短跑是一項極限強度的運動,運動員在跑中無論哪個方面都承受著極大的刺激和負荷。因此很明顯,從單個方面的理論去解釋“放松”,并不是人們在短跑教學(xué)訓(xùn)練的實踐中所特指并廣泛使用的“放松”―短跑放松技術(shù)。根據(jù)“放松”一詞所涉及的有關(guān)因素和短跑技術(shù)要求,我們把“短跑放松能力”解釋為:短跑的放松能力是建立在正確的短跑動作技術(shù)之上的合理的肌肉用力方式和跑的節(jié)奏, 是為達到最佳運動成績的經(jīng)濟高效的短跑技術(shù), 是人體以最大的限度發(fā)揮機體的能量,獲得最高速度的一種方法。受神經(jīng)系統(tǒng)靈活性、心理品質(zhì)、速度耐力等生理、心理因素的影響。
1.研究對象及方法
1.1研究對象
蘇州市業(yè)余體校的8名短跑運動員,平均年齡為20歲,均為男性。論文大全。
1.2研究方法
1.2.1文獻資料法
通過各種學(xué)報期刊的廣泛查詢,深入了解其研究現(xiàn)狀和動態(tài),并收索與本論文相關(guān)的資料。
1.2.2實驗法
對實驗對象實施為期5個月的短跑訓(xùn)練,在訓(xùn)練實驗結(jié)束時測量訓(xùn)練前測量的指標,并對運動員的技術(shù)狀況進行評定,調(diào)查運動員的自我訓(xùn)練肌肉用力感覺。通過集訓(xùn)前后與運動員放松能力的有關(guān)身體素質(zhì)、技術(shù)情況、心理狀況及運動成績的變化來檢驗訓(xùn)練的效果,得出結(jié)論。
1.2.3數(shù)理統(tǒng)計法
采用SPSS12.0軟件統(tǒng)計包對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理。
2.結(jié)果與分析
2.1結(jié)果
影響運動員成績提高的因素是多方面的,如步長、步頻、身體素質(zhì)、心理素質(zhì)、放松能力等。論文大全。從短跑過程看,起跑、加速跑、途中跑和沖刺跑技術(shù)的好壞也影響著短跑運動的最終成績。經(jīng)過5個月的系統(tǒng)訓(xùn)練,運動員的身體素質(zhì)、動作技術(shù)和心理素質(zhì)都有了較大的提高(這在下文中有所論證),無可否認,這與運動成績的提高有直接關(guān)系。
2.1.1實驗前后100米成績的比較
實驗對象在實驗前后100米成績結(jié)果見表1,由表1可見,實驗后的成績比實驗前均有明顯提高,經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)分析T=3.142 ,P<0.01實驗前后訓(xùn)練效果差異顯著,達到了非常顯著的水平。論文大全。
表1 實驗對象在實驗前后的成績變化情況
過程裝備與控制工程工程熱力學(xué)教學(xué)改革過程裝備與控制工程(文中均簡稱“過控專業(yè)”)學(xué)科是機械類學(xué)科的一個重要分支,其自身屬于機械領(lǐng)域,但同時其又服務(wù)于過程工業(yè)。因此其主要以過程工業(yè)為專業(yè)背景。過程工業(yè)是以流程性物料(如氣體、液體、粉體等)為主要對象,以改變物料的狀態(tài)和性質(zhì)為主要目的。其包括冶金、化工、化學(xué)、煉油、制藥、食品、環(huán)保、能源、動力等諸多行業(yè)與部門。過程工業(yè)所涉及的一些物理、化學(xué)過程,主要有傳質(zhì)過程、傳熱過程、流動過程、反應(yīng)過程、機械過程、熱力學(xué)過程等。正是這些物理、化學(xué)過程,構(gòu)成了過程工業(yè)的生產(chǎn)過程。過程工業(yè)所涉及的對象是流程性物料,從原料到產(chǎn)品需經(jīng)過復(fù)雜的工藝過程,因而整個過程需要由為數(shù)眾多的單元構(gòu)成,而每一個單元又需要由能實現(xiàn)這一功能的設(shè)備來完成,而將這些單元設(shè)備連在一起便構(gòu)成了過程裝備。
工業(yè)過程中的物理、化學(xué)過程無不涉及能量的轉(zhuǎn)換和傳遞問題,而熱力過程又是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞的必要途徑。以熱力過程為研究對象的工程熱力學(xué)課程在專業(yè)學(xué)習中起到重要的作用。結(jié)合這幾年熱力學(xué)教學(xué)改革實踐以及我校實際,本文將分析過控專業(yè)所開設(shè)的工程熱力學(xué)課程教學(xué)中存在的問題,并就其改革的方向和方法進行探索和思考。
一、工程熱力學(xué)在過程裝備與控制工程專業(yè)中的地位
過控專業(yè)的總體框架為以“過程設(shè)備”為主體,以“過程工程”和“過程控制”為兩翼的“一體兩翼”。其中,過程設(shè)備主要是以焊接為主要制造手段的(諸如換熱器和鍋爐等)過程設(shè)備和以機械加工為主要的制造手段的(諸如壓縮機、離心機、泵、內(nèi)燃機和汽輪機等)過程設(shè)備。這些過程設(shè)備的共性在于,其目的是要通過一系列過程來獲得產(chǎn)品,這些過程伴隨著流體工質(zhì)的運動和能量的轉(zhuǎn)換。而工程熱力學(xué)的研究內(nèi)容就是通過工質(zhì)的狀態(tài)變化實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、通過掌握能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律獲得提高能量轉(zhuǎn)化效率的途徑。同時,過程裝備與控制工程專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)有三個層次:專業(yè)理論基礎(chǔ)知識、專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。在專業(yè)理論基礎(chǔ)知識中,熱力學(xué)基礎(chǔ)就是其中重要的內(nèi)容之一。因此工程熱力學(xué)是過程裝備與控制工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)理論基礎(chǔ)課。查閱相關(guān)文獻,不難發(fā)現(xiàn)目前在工程熱力學(xué)教學(xué)方法的探討和改進方面有許多有效的措施,但其中絕大部分都集中在能源動力類專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)上。雖然這些方式方法大多也可借鑒到過控專業(yè)工程熱力學(xué)的教學(xué)改革中。但由于專業(yè)發(fā)展方向的不同,使得課程改革相應(yīng)的側(cè)重點也難免會有所差異。具體針對過控專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)改革還少有文獻發(fā)表。為此本文僅針對內(nèi)蒙古科技大學(xué)的實際情況,提出過控專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)改革的一些建議和思考。
二、工程熱力學(xué)在過控專業(yè)存在的問題
1.我校過控專業(yè)設(shè)在機械工程學(xué)院。學(xué)院在制定培養(yǎng)方案和在學(xué)生培養(yǎng)過程當中均主要偏向于機械裝備方面。因此,過控專業(yè)學(xué)生的能源應(yīng)用意識和對能源轉(zhuǎn)換的理解上要滯后于能源動力類專業(yè)的學(xué)生。但正如本文前面所分析的,過控專業(yè)實際上又是與能源應(yīng)用和轉(zhuǎn)換密不可分的。
2.工程熱力學(xué)課程內(nèi)容知識點非常多,而且各個知識點之間又相互緊密聯(lián)系。同時課程中的概念十分抽象,具有較強的理論性。這在一定程度上增加了學(xué)生學(xué)習的難度和積極性。而這在過控專業(yè)更為突出,在教學(xué)中學(xué)生普遍反映熱力學(xué)課程太難,書中公式太多,內(nèi)容抽象,從一開始就產(chǎn)生了厭學(xué)情緒。
3.不同專業(yè)方向?qū)こ虩崃W(xué)知識需求的側(cè)重點不同,而針對不同專業(yè)安排教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)課時以及教材的選取還有待進一步完善。
三、工程熱力學(xué)在過控專業(yè)教學(xué)中的探索與思考
1.結(jié)合過控專業(yè)特色和專業(yè)方向,整合工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容
我校除了過控專業(yè),還有建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)、熱能與能源應(yīng)用工程專業(yè)均開設(shè)有工程熱力學(xué)課程。對于后兩個專業(yè)而言,其工程熱力學(xué)課程學(xué)時數(shù)較多,并且它們的能源應(yīng)用的方向性和技術(shù)性與工程熱力學(xué)要更加緊密。而過控專業(yè)相對來說熱力學(xué)學(xué)時數(shù)偏少,其專業(yè)方向性與工程熱力學(xué)就不是那么緊密。因此,在過控專業(yè)中所講授的熱力學(xué)課程內(nèi)容就不能像能源動力類專業(yè)中那樣面面俱到。那么只能根據(jù)過控專業(yè)的專業(yè)特點和專業(yè)方向?qū)崃W(xué)內(nèi)容進行取舍。優(yōu)化后的工程熱力學(xué)主要教學(xué)內(nèi)容為:熱力學(xué)第一定律及由其而展開的開口、閉口系統(tǒng)能量方程式;熱力學(xué)第二定律及由其而展開的卡諾循環(huán)與逆卡諾循環(huán)到孤立系統(tǒng)熵增原理;壓氣機的熱力過程;制冷循環(huán)、動力循環(huán);以及系統(tǒng)工質(zhì)(如水蒸氣)的熱力性質(zhì);其中一些基本概念(如熱力系統(tǒng)、功、熱、焓、熵、理想氣體、狀態(tài)方程等)貫穿在以上內(nèi)容的講解當中。
2.選定適用于過控專業(yè)的教材
目前出版的絕大部分工程熱力學(xué)教材都是根據(jù)能源動力類專業(yè)的特點和發(fā)展方向來編寫的。而能源動力類相應(yīng)的熱力學(xué)教材,不論是在教學(xué)內(nèi)容上,還是在知識結(jié)構(gòu)的編排,以及工程實例的選取上,都不能滿足過控專業(yè)的實際要求。以內(nèi)蒙古科技大學(xué)為例,學(xué)校開設(shè)有多個能源動力類專業(yè),相關(guān)熱力學(xué)教學(xué)師資力量較強。因此,基本是都是由能源動力類的專業(yè)老師來擔任過控專業(yè)的教學(xué)任務(wù)。同時,由于過控專業(yè)與能源動力類專業(yè)分屬不同的學(xué)院,在教學(xué)、培養(yǎng)方案、教材以及教學(xué)人員等方面無法實現(xiàn)有效的統(tǒng)籌規(guī)劃。此外,一些熱力學(xué)任課老師為了自己上課方便,在擔任過控專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)時,往往就直接采用能源動力類熱力學(xué)教材和講義。這些在一定程度影響到因材施教,同時也加大了過控專業(yè)學(xué)生的學(xué)習難度,從而影響學(xué)生學(xué)習積極性。因此,選定與過控專業(yè)相匹配的熱力學(xué)教材,并編寫相應(yīng)的講義對提高過控專業(yè)工程熱力學(xué)教學(xué)水平具有重要作用。
3.提高知識點講解的通俗易懂性
工程熱力學(xué)是一門理論性較強、知識點繁瑣、公式多、內(nèi)容抽象的專業(yè)基礎(chǔ)課。因此,如何對各個知識點的講解做到通俗易懂是非常考驗任課老師大智慧的。例如,任何一本教材都有它的局限性。例如同樣一個知識點,就出現(xiàn)在適用于過控專業(yè)教材的陳述和解釋上沒有能源動力類教材解釋的清晰易懂的情況。因此,在講義的編寫過程中,在課堂的講授中,不能局限與所選用的教材。作為熱力學(xué)任課教師要廣讀相關(guān)熱力學(xué)書籍和教材,平時留意日常生活的點點滴滴,這樣有利于例舉出與日常生活緊密相關(guān)的實例進行講解,從促進學(xué)生對知識點的理解。根據(jù)學(xué)生實際水平因材施教。熱力學(xué)的一個特點就是公式形式多、公式推導(dǎo)多。基礎(chǔ)差的學(xué)生聽起來會十分枯燥而且不好理解。那么我們可以明確就告訴學(xué)生不用去深究其如何推導(dǎo)得到的,只要熟悉幾個重要公式如何使用就可以了,但這就需要在教學(xué)中通過舉例或?qū)嵺`來加強這些公式的應(yīng)用。在實踐中引出并講解公式的應(yīng)用,比直接生硬的推導(dǎo)出一堆公式要更容易讓學(xué)生理解和接受。
4.加強以過控專業(yè)過程工程為背景的情景教學(xué)
過控專業(yè)突出工業(yè)過程的控制,而熱力過程又是工業(yè)中最為常見的過程之一。熱力學(xué)課程的主要任務(wù)是通過對課程
的學(xué)習,提高學(xué)生熱力學(xué)基礎(chǔ)理論水平,培養(yǎng)學(xué)生分析和處理問題的抽象能力和邏輯思維能力,為學(xué)生從事工業(yè)過程尤其是熱力過程的設(shè)計與控制工作奠定必備的理論基礎(chǔ)。但同時,通過課程的學(xué)習來培養(yǎng)學(xué)生對實際熱力過程的分析,做到實際工程于理論相結(jié)合顯得更為重要。因為這一方面可以培養(yǎng)學(xué)生的工程意識,另一方面可以加深學(xué)生對課程知識的認識,提高學(xué)習興趣。因此在工程熱力學(xué)的教學(xué)上,要注重工程實踐的融入。構(gòu)建實際的工程情景。將熱力學(xué)知識點融入到情景中去講授。例如,將空調(diào)實際制冷、供熱過程引入逆卡諾循環(huán)的講解中。讓學(xué)生理解逆卡諾循環(huán)為什么能夠?qū)崿F(xiàn)制冷和供熱功能。理解制冷系數(shù)和供熱系數(shù)的實際意義和價值;將機械領(lǐng)域常見的壓縮機、內(nèi)燃機等實際壓縮、膨脹等熱力過程引入到閉口系統(tǒng)、開口系統(tǒng)能量方程知識點上。以加強學(xué)生對能量方程的工程應(yīng)用價值的理解,培養(yǎng)學(xué)生工程意識。
5.增加熱力學(xué)基礎(chǔ)實驗學(xué)時,提高實踐能力
相對于能源動力類專業(yè),我校過控專業(yè)學(xué)時數(shù)較少。再加上專業(yè)方向偏重于機械類。因此早期該課程教學(xué)大綱制定上就沒有安排基礎(chǔ)實驗學(xué)時。但是從多年教師授課和學(xué)生學(xué)習情況來看,增加一定學(xué)時的熱力學(xué)基礎(chǔ)實驗是非常有必要的。在課程安排上,可以精簡一部分理論知識的講授來滿足實驗學(xué)時。實驗內(nèi)容不在多,而在于精,具有一定代表性。其中要有必要的熱力過程演示實驗,以提高學(xué)生對熱力過程的深入認識;此外還需補充一到兩個綜合性實驗。如制冷循環(huán)、動力循環(huán)實驗等。這些都可以和內(nèi)蒙古科技大學(xué)能源動力類專業(yè)相關(guān)實驗相結(jié)合來開展。但需要注意的是,在講解及實驗的設(shè)計中要突出“過程”這個專業(yè)特點。
四、結(jié)束語
工程熱力學(xué)課程在過程裝備與控制工程專業(yè)中具有重要的地位,需要引起足夠的重視。針對專業(yè)特點和學(xué)生接受能力適時調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,因材施教,探索有效的教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)中有意識的構(gòu)建實踐情景,注重知識的工程應(yīng)用,在工程應(yīng)用中學(xué)知識,以培養(yǎng)學(xué)生的工程過程分析和應(yīng)用能力,提高學(xué)生工程應(yīng)用素質(zhì)。
參考文獻:
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1、交通能源與環(huán)境問題是21世紀
全球面臨的重大挑戰(zhàn)。對我國尤為嚴峻
目前世界汽車保有量約8億輛,預(yù)計到2020年全球汽車保有量將達到12億輛,主要增幅來自發(fā)展中國家。國際能源機構(gòu)(IEA)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,2001全球57%的石油消費在交通領(lǐng)域(其中美國達到67%)。預(yù)計到2020年交通用油占全球石油總消耗的62%以上。美國能源部預(yù)測,2020年以后,全球石油需求與常規(guī)石油供給之間將出現(xiàn)缺口,2050年的供需缺口幾乎相當于2000年世界石油總產(chǎn)量的兩倍。與此同時,交通能源消耗也是造成局部環(huán)境污染和全球溫室氣體排放的主要來源之一。為此,全球已達成共識:交通能源轉(zhuǎn)型勢在必行。
近年來,我國汽車業(yè)迅猛發(fā)展。2005年,我國汽車產(chǎn)銷量均超過570萬輛,分別居世界第三位和第二位,自主品牌轎車和汽車出口均出現(xiàn)大幅增長。預(yù)計2020年前我國將成為世界上最大的汽車制造國和主要的汽車出口國之一。我國目前的汽車人均保有量還很低,2005年每千人汽車保有量僅為美國的2.9%(21輛),大約相當于美國90年前的水平,是世界上汽車市場潛力最大的國家,預(yù)計2020年汽車保有量將達到1.3~1.5億輛。但是,當我國剛剛到達汽車社會門檻,車用石油消費在石油總消費中的比例(1/3以下)還大大低于世界平均水平時(1/2以上),我們已經(jīng)感受到了石油供應(yīng)的日益緊張。同時,車用石油消耗所產(chǎn)生的空氣污染和CO排放也正在變成愈來愈嚴重的問題,我國已經(jīng)成為世界上第二大CO排放國,由此產(chǎn)生的國際政治和經(jīng)濟爭端將會愈演愈烈。這充分表明,我國所面臨的石油安全與交通能源問題將來勢更猛,影響更大,挑戰(zhàn)更加嚴峻。按傳統(tǒng)交通能源動力系統(tǒng)發(fā)展下去,不可持續(xù),實現(xiàn)我國交通能源動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型是大勢所趨。
2、未來20年是我國交通能源動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略機遇期
歷史上,交通能源動力系統(tǒng)變革一直處于技術(shù)革命和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的核心位置。十九世紀,煤和蒸汽機火車引發(fā)了歐洲的工業(yè)革命,開創(chuàng)了人類的工業(yè)經(jīng)濟和工業(yè)文明;二十世紀,石油和內(nèi)燃機汽車促成了美國的經(jīng)濟騰飛,把人類帶入了基于石油的經(jīng)濟體系與物質(zhì)繁榮,也帶來了能源環(huán)境的巨大挑戰(zhàn)。進入二十一世紀,以替代燃料和混合動力為代表的各種新型汽車能源動力技術(shù)迅猛發(fā)展,相互競爭,引發(fā)了一場新的技術(shù)變革,預(yù)示著人類將要進入后石油時代過渡期和能源動力技術(shù)創(chuàng)新突破的機遇期。
這場能源動力系統(tǒng)變革的主要趨勢是汽車能源多元化、汽車動力電氣化和汽車排放潔凈化:基于可再生能源的生物燃料對于各種車輛具有良好的適用性,成為各國共同推廣的新型燃料。混合動力作為新型汽車能源動力技術(shù)共性平臺繼承了先進內(nèi)燃機技術(shù),結(jié)合高效潔凈的電力驅(qū)動方式,既充分利用現(xiàn)有燃料基礎(chǔ)設(shè)施,又能包容各種新型燃料,現(xiàn)已成為新型動力汽車產(chǎn)業(yè)化的里程碑,燃料電池作為一種新興能量轉(zhuǎn)換裝置,盡管目前還存在很多需要克服的技術(shù)障礙,但其作為新一代汽車能源動力系統(tǒng)的遠期解決方案仍然被全球所看好。
汽車能源動力技術(shù)的變革是一個比較漫長的過程。混合動力有望在近中期逐步普及;燃料電池汽車的規(guī)模商業(yè)化大約在2020年以后。面向中長期的汽車技術(shù)發(fā)展,我國汽車所處的這一技術(shù)變革時期為我國交通能源動力系統(tǒng)變革提供了歷史機遇。
機遇之一:中國的資源和能源狀況適合發(fā)展新能源交通動力系統(tǒng)。
中國缺油、少氣、多煤,這一結(jié)構(gòu)特點給交通能源可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。基于各種資源特點的多種替代燃料可以充分發(fā)揮我國地域遼闊和資源多樣性的優(yōu)勢,因地制宜發(fā)展基于煤炭的燃料工業(yè)、基于生物質(zhì)的農(nóng)業(yè)能源和基于天然氣的各種氣體燃料技術(shù),從而實現(xiàn)交通能源來源的多樣化。同時,從我國城鄉(xiāng)布局看,城市模式以大城市群為主要特點,汽車燃料基礎(chǔ)設(shè)施比較集中,有利于燃料清潔化管理和監(jiān)督。我國廣大農(nóng)村,隨地區(qū)不同,其一次能源資源特點也不同,這比較適合發(fā)展一次能源來源多元化、燃料制取和消費當?shù)鼗娜剂瞎?yīng)體系。
機遇之二:我國具有實現(xiàn)交通能源動力系統(tǒng)變革的后發(fā)優(yōu)勢。
從我國汽車發(fā)展階段看,具有后發(fā)優(yōu)勢。盡管發(fā)達國家政府均大力推動各種代用燃料汽車的應(yīng)用和向氫能燃料電池汽車動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型,但是其傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)龐大,石油基礎(chǔ)設(shè)施完善,消費習慣難以轉(zhuǎn)變,實施轉(zhuǎn)型社會成本高昂,轉(zhuǎn)型難度很大。而我國汽車工業(yè)剛剛發(fā)展起來,汽車普及率低,因而在汽車動力系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略選擇上,有更大的自由度。相對常規(guī)汽車而言,我國在新能源汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面具有比較優(yōu)勢。如果政策得當,可以在世界上率先實現(xiàn)轉(zhuǎn)型。
機遇之三:實施汽車動力系統(tǒng)變革,是多年來我國發(fā)展清潔汽車和電動汽車成功實踐的戰(zhàn)略總結(jié)和發(fā)展的必然要求。
基于對我國能源安全、環(huán)境保護和實現(xiàn)我國汽車工業(yè)跨越發(fā)展的戰(zhàn)略考慮,“九五”期間,科技部會同有關(guān)部委組織實施了“清潔汽車行動”,取得了重大階段性成果。截止2005年,全國已有燃氣汽車22萬輛,加氣站700余座,年替代石油150萬噸。而且天然氣汽車呈現(xiàn)快速增長勢頭,預(yù)計今后幾年將進入大規(guī)模推廣應(yīng)用階段。“十五”期間,科技部組織實施了“電動汽車重大科技專項”,國家投入8.8億元,是最大的科技專項之一。全國200余家單位、2000多名骨干科技人員直接參與實施,初步形成了官、產(chǎn)、學(xué)、研合作機制。目前,小型純電動車輛已經(jīng)開始小規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,混合動力汽車已有多個車型通過國家認證成為產(chǎn)品,燃料電池汽車已進入示范考核運行階段。自主開發(fā)的燃料電池、動力蓄電池、驅(qū)動電機和電子控制系統(tǒng)具備批量化生產(chǎn)能力。這為我國汽車動力轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實施,奠定了堅實的技術(shù)、人才和實踐基礎(chǔ)。
二、我國交通能源動力系統(tǒng)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇
基于我國汽車能源動力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)與機遇,我國汽車能源動力系統(tǒng)發(fā)展目標應(yīng)當是立足轉(zhuǎn)型、盡快轉(zhuǎn)型。但是,新型汽車能源動力系統(tǒng)與現(xiàn)有汽車能源動力系統(tǒng)存在著千絲萬縷的聯(lián)系。同時,我國當前汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和節(jié)能環(huán)保問題還要靠現(xiàn)有汽車能源動力技術(shù)解決。為此,應(yīng)當選擇一種“過渡”和“轉(zhuǎn)型”并行互動、協(xié)調(diào)發(fā)展的戰(zhàn)略。一方面,發(fā)展節(jié)能汽車解決緊迫的能源安全問題,另一方面,開展新能源汽車研究,瞄準未來汽車競爭制高點和實現(xiàn)汽車能源動力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
1、節(jié)能汽車
優(yōu)化現(xiàn)有以石油和內(nèi)燃機為基礎(chǔ)的車用能源動力系統(tǒng),發(fā)展節(jié)能汽車,重點發(fā)展直噴式內(nèi)燃機及其混合動力系
統(tǒng)。利用現(xiàn)有液體燃料基礎(chǔ)設(shè)施,實施汽柴油清潔化戰(zhàn)略,逐步與國際燃油規(guī)范接軌;大力發(fā)展各種合成燃料,尤其是符合中國國情的煤基合成燃料,并與汽柴油混合,形成新型清潔燃料。
2000年以來,我國汽車(包括農(nóng)用汽車)汽柴油年消費約占全國汽柴油消費總量的一半,石油消費的1/3左右。這一數(shù)據(jù)說明三個問題1)車用汽柴油消費總量與石油消費總量同步快速增長。考慮到汽車市場的持續(xù)升溫,石油安全風險很大。2)與國際平均水平相比,我國汽柴油消費占石油總消費的比例較低。通過石油消費結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化,可實施汽車燃料的間接替代。主要是通過置換方式將替代難度較小的工業(yè)燃料等用非石油產(chǎn)品先行替代,將其原先使用的石油燃料用于汽車。則在相同石油消費總量下,車用燃料消費總量大約具有20%以上的上升空間。3)我國目前車用燃油消費總量與汽車保有量之比偏高,也即汽車油耗量偏大,節(jié)能的潛力巨大。2002年,我國計入農(nóng)用車和摩托車后的等效平均單車年耗油量約為1.5噸,接近美國2000年的平均單車年耗油量,而大大高于2000年的法國(1.2噸)和日本(1噸)。平均單車年耗油量取決于車輛技術(shù)、車型結(jié)構(gòu)和行駛里程以及運行工況等因素,中長期均有較大的改善潛力。根據(jù)國家中長期科技規(guī)劃能源領(lǐng)域戰(zhàn)略研究結(jié)果,建議2020年我國汽車節(jié)能目標為:在汽車保有量調(diào)節(jié)在1.5億輛以內(nèi)的前提下,平均單車年油耗量控制在1噸左右。與目前相比,節(jié)約1/3左右,節(jié)油潛力70007萬噸左右。汽車燃油消耗總量控制在1.5~2億噸。為了達到這一目標,關(guān)鍵的節(jié)能汽車能源動力技術(shù)如下:
(1)高效柴油發(fā)動機技術(shù)
轎車柴油機節(jié)能效果與汽油混合動力不相上下。據(jù)國務(wù)院發(fā)展研究中心分析預(yù)測,如果2020年我國柴油轎車發(fā)展到乘用車的20%,則當年可節(jié)約燃料1880萬噸。為此應(yīng)當在我國發(fā)展先進的柴油轎車,但是必須解決好排放控制關(guān)鍵技術(shù)問題。主要包括:柴油機電控技術(shù),排氣后處理技術(shù)和清潔柴油與代用柴油技術(shù);柴油機電控高壓燃油噴射系統(tǒng)和智能化發(fā)動機電子管理系統(tǒng),是綠色高效柴油機核心關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)當大力發(fā)展;柴油機排放控制可采取如下應(yīng)對策略:EGR(廢氣再循環(huán))技術(shù)成熟,效果顯著,應(yīng)盡快推廣使用;DPF(微粒捕捉器)技術(shù)2010年前將會在歐洲柴油車普及,我國需加快應(yīng)用速度;NOX(氮氧化物)催化轉(zhuǎn)換器技術(shù)路線需要慎重選擇,深入研究;發(fā)展合成柴油和生物柴油對解決柴油的數(shù)量和質(zhì)量都具有重大意義,要大力發(fā)展代用柴油技術(shù),力爭在2020年,將生產(chǎn)能力提高到1000萬噸以上。根據(jù)2002年統(tǒng)計,我國農(nóng)用車所消耗的柴油總量與常規(guī)柴油車的柴油消耗總量不相上下。開發(fā)節(jié)能、經(jīng)濟的新型農(nóng)用車并逐步采用農(nóng)業(yè)能源作為燃料對于汽車節(jié)能和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟具有重大戰(zhàn)略意義。
(2)節(jié)能汽油發(fā)動機技術(shù)
當前,我國的轎車基本上是汽油轎車,目前采用的轎車汽油發(fā)動機還有20%以上的節(jié)能潛力。汽油發(fā)動機節(jié)能技術(shù)的發(fā)展呈如下趨勢:缸內(nèi)直噴技術(shù)、電輔助增壓、電動氣門、可變壓縮比、停缸控制技術(shù)等將在今后五年規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。世界各國正在對直噴汽油發(fā)動機技術(shù)開展深入研究。以日本為代表的非均質(zhì)直噴技術(shù)面臨燃燒穩(wěn)定性和后處理等問題,以歐洲為代表的均質(zhì)直噴技術(shù)正在興起。電動氣門與無凸輪發(fā)動機技術(shù)也在突破之中。電動氣門具有與電控噴射同等重要的意義,它將給發(fā)動機空氣系統(tǒng)控制和循環(huán)過程管理帶來一系列節(jié)能技術(shù)變革,如取消節(jié)氣門,可變壓縮比、部分停缸等。目前我國轎車主要集中在大城市。在中小城市和農(nóng)村,摩托車和三輪摩托車是主要個人交通工具,保有量已達1.2億輛以上,其節(jié)能環(huán)保水平急待提高,其升級換代趨勢值得關(guān)注。有針對性的開發(fā)具有中國特色的超微型節(jié)能汽油車具有重要的節(jié)能意義和市場前景。
(3)先進的混合內(nèi)燃機技術(shù)
先進內(nèi)燃機的發(fā)展呈現(xiàn)多重混合化趨勢。燃料供應(yīng)的混合:常規(guī)汽柴油與代用燃料混合。以常規(guī)汽柴油為主,將各種代用燃料,包括醇醚燃料與汽柴油摻混并進行適當設(shè)計將會成為主流燃料技術(shù)。燃燒方式的混合:汽油機均質(zhì)充氣與柴油機壓燃點燃混合。以燃料混合技術(shù)和控制技術(shù)為基礎(chǔ),綜合汽油機和柴油機兩種燃燒方式優(yōu)點的均質(zhì)壓燃HCCI內(nèi)燃機技術(shù)正在興起。輸出功率的混合:內(nèi)燃機與電機功率的混合。新型集成化大功率啟動電機/發(fā)電機一體化裝置ISG與新型電源系統(tǒng)技術(shù)既是內(nèi)燃機電控技術(shù)的擴展和深化,也是復(fù)雜混合動力傳動系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊技術(shù)。內(nèi)燃機的混合化是聯(lián)結(jié)現(xiàn)有汽車節(jié)能環(huán)保技術(shù)與新能源汽車技術(shù)之間的橋梁。
2、新能源汽車
開發(fā)新一代車用能源動力系統(tǒng),發(fā)展新能源汽車。重點發(fā)展各種液體代用燃料發(fā)動機及其混合動力汽車,逐步過渡到采用生物燃料的混合動力和可充電的混合動力;進一步發(fā)展以天然氣為主體的氣體燃料基礎(chǔ)設(shè)施,分步建設(shè)長期可持續(xù)利用的氣體燃料供應(yīng)網(wǎng)絡(luò);以天然氣發(fā)動機為基礎(chǔ),發(fā)展各種燃氣動力,尤其是天然氣/氫氣內(nèi)燃機及其混合動力;發(fā)展新一代燃料電池發(fā)動機及其混合動力,到2020年,達到規(guī)模商業(yè)化水平;大力推進動力電池的技術(shù)進步,發(fā)展適合中國國情的純電動車尤其是微型純電動車。以城市公交車輛為重點,以點帶面,穩(wěn)步推進新能源汽車的示范與商業(yè)化。
(1)車用能源轉(zhuǎn)型的方向和重點
車用能源轉(zhuǎn)型的方向?qū)氖汀⑻烊粴?煤層氣、煤基燃料向生物質(zhì)燃料和化石能、核能及可再生能源制氫和發(fā)電過渡。從資源來源看,中長期車用石油替代燃料的主體將來自三方面:煤基燃料、生物燃料、天然氣燃料。到2020年,總量將可達到三千萬噸以上,占車用燃料總消費的15%~20%,與歐盟的預(yù)期目標基本相同。從車輛應(yīng)用角度看,車用代用燃料主要有三類:含氧燃料(醇/醚/酯)、合成油(BTL/CTL/GTL)、氣體燃料(甲烷氣/合成氣/氫氣)。含氧燃料技術(shù)成熟,是近期推廣應(yīng)用的重點,一般以摻混使用為宜。合成油與現(xiàn)有車輛技術(shù)體系和基礎(chǔ)設(shè)施完全兼容,而且是一種優(yōu)質(zhì)的環(huán)保燃料。其技術(shù)也還有較大的改進余地。從中長期看,將成為一種主體代用燃料。氣體燃料中,甲烷氣是近中期的重點,以天然氣為例,2020年,我國天然氣供應(yīng)量可達到1200億立方米以上,如拿出10%左右用于汽車就可替代1千萬噸左右汽柴油;合成氣是各種一次能源通過氣化工藝制成的富氫氣體,是各種汽車新型燃料的原料氣,也可直接用作車用燃料,在車用能源轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,氫氣是一種原料來源廣泛、尾氣排放為零的環(huán)保燃料,是車用能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標之一。根據(jù)國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要,我國將從基礎(chǔ)科學(xué)研究、前沿技術(shù)創(chuàng)新、工程應(yīng)用開發(fā)等多個層
面實施對氫能技術(shù)的重點突破。
(2)汽車動力轉(zhuǎn)型與混合動力
汽車動力系統(tǒng)是一個完整的體系,包括燃料、發(fā)動機、動力傳動系統(tǒng)三個主要層次。根據(jù)生命周期循環(huán)分析,從油井到車輪的效率來看,源于石油的最佳組合是:汽油/柴油一內(nèi)燃機―混合動力。源于天然氣、煤的氫燃料電池及其混合動力可與合成燃料內(nèi)燃機及其混合動力競爭。近年來,汽車動力系統(tǒng)最大的突破是混合動力技術(shù),它為汽車動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型奠定了基礎(chǔ)平臺。
當前,內(nèi)燃機混合動力轎車產(chǎn)業(yè)化是動力轉(zhuǎn)型的里程碑。采用混聯(lián)式汽油混合動力系統(tǒng)的轎車城市工況可節(jié)油40%左右。混合動力還為汽車排放控制尤其是城市工況條件下的排放控制提供了有效的新途徑。鑒于我國私人轎車主要集中在大中城市,混合動力轎車非常適合在我國推廣使用。同時,我國是一個公交車大國,在公交車中推廣使用混合動力車輛也具有重要的節(jié)能環(huán)保意義。要借鑒我國汽車產(chǎn)業(yè)在發(fā)動機電控噴射等技術(shù)變革中所積累的開發(fā)經(jīng)驗和商業(yè)模式,并通過稅收優(yōu)惠等激勵政策,大力開發(fā)和推廣混合動力。
今后,發(fā)展我國混合動力有兩條技術(shù)路線值得重視:一是轎車混合動力的模塊化。通過功能模塊的發(fā)展與組合逐步推進汽車動力的電氣化。從只具備自動啟停、怠速關(guān)機功能的“微混合(micro-hybrid)”、以并聯(lián)式混合動力發(fā)動機為主體的“輕混合(mild-hybrid)”和以混聯(lián)式為特征的“全混合(full-hybrid)”,隨著電功率的比例逐步提高,最終過渡到串聯(lián)式“可充電混合(plug-in-hybrid)”。二是城市客車混合動力系統(tǒng)的平臺化。發(fā)電機組+驅(qū)動電機+儲能裝置構(gòu)成了混合動力系統(tǒng)的基本技術(shù)平臺。通過換用不同的輔助動力總成(APU)適應(yīng)從汽、柴油內(nèi)燃機到氫能燃料電池各種不同的能源動力轉(zhuǎn)化裝置,形成油―電、氣―電、電―電各種不同混合動力,促進動力系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡與轉(zhuǎn)型。
(3)汽車能源動力轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵與瓶頸:動力蓄電池和氫能燃料電池
目前,新型動力電池尚不能很好滿足汽車使用要求,即使對于已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的國外混合動力轎車用動力電池也還存在初始成本高,使用壽命短等問題。動力蓄電池同時涉及混合動力、純電動和燃料電池三種電動汽車,因此動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型將強烈依賴電池技術(shù)的突破。盡管混合動力的產(chǎn)業(yè)化會大大促進動力電池尤其是高功率型動力電池的技術(shù)進步,但是近三十年來車用動力電池研發(fā)的經(jīng)驗表明其技術(shù)進步過程將呈現(xiàn)出長期、穩(wěn)步和漸變的特征。
氫燃料電池系統(tǒng)是最具效率潛力的車用發(fā)動機,并能帶來全新的汽車設(shè)計概念。據(jù)IEA2004年統(tǒng)計,全球能源科技研發(fā)公共資金投入中約12%投向了氫能燃料電池。近年來,燃料電池汽車技術(shù)得到了快速的發(fā)展,例如電堆大規(guī)模生產(chǎn)成本已降低到接近100美元/千瓦。但是,車用燃料電池商業(yè)化還面臨一系列重大挑戰(zhàn):壽命仍需提高兩倍以上,還有儲氫、氫源基礎(chǔ)設(shè)施等重大問題有待解決。以低溫膜和碳極板為標志的車用質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)研發(fā)和投資的第一已經(jīng)過去。以復(fù)合增強高溫膜、低鉑催化劑和金屬雙極板為標志的新一代技術(shù)正在興起。美國能源部2005年8月最新技術(shù)路線圖,美國國會批準繼續(xù)加大氫能燃料電池投入,全球正在為燃料電池產(chǎn)業(yè)化而繼續(xù)努力,我國在氫能燃料電池技術(shù)競爭中處于除日本、加拿大、美國之后的第二行列。
總體上講,燃料電池是車用動力系統(tǒng)的一個長遠解決方案。其中,燃料電池城市大客車可望率先實現(xiàn)商業(yè)化。美國正在實施國家計劃,目標是到2015年使燃料電池城市客車占到新增城市公交車的10%。相比而言,城市公交在我國更具戰(zhàn)略地位,我國大客車產(chǎn)業(yè)更具國際競爭力。應(yīng)當把燃料電池大客車作為燃料電池汽車商業(yè)化的突破口。
(4)我國新型能源動力汽車發(fā)展趨勢與進程展望
綜合國外各種研究預(yù)測和各大國際汽車公司與能源公司的技術(shù)發(fā)展路線圖,結(jié)合我國具體國情和發(fā)展現(xiàn)狀,可初步展望我國汽車能源動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型趨勢
1)2010年左右,隨著石油價格的上漲和燃油稅的征收以及排放法規(guī)與國際接軌,我國汽車能源動力系統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)型的轉(zhuǎn)折點將會出現(xiàn)。以混合動力和混合燃料為主體的新能源動力系統(tǒng)車輛產(chǎn)業(yè)化將會到來。
2)2020年左右,隨著常規(guī)石油供需缺口的出現(xiàn)和C02政策法規(guī)的實施以及燃料電池、動力電池等新型能源動力技術(shù)的進步,我國汽車能源動力系統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)型將取得進一步突破,燃料電池轎車產(chǎn)業(yè)化可望興起。
3)2l世紀上半葉,基于各種液體燃料及其基礎(chǔ)設(shè)施的先進內(nèi)燃機與混合動力車、基于各種氣體燃料及其基礎(chǔ)設(shè)施的燃氣與燃料電池車、基于電燃料及其基礎(chǔ)設(shè)施的純電動車在將會長期并存。其中先進內(nèi)燃機與混合動力車將占主導(dǎo)地位。燃氣與燃料電池車以及純電動車之和在2l世紀中葉前后可望達到汽車銷量的1/3~1/2。
我國新型汽車能源動力系統(tǒng)的發(fā)展進程路線將是沿著中國特色之路逐步走向世界前沿。
內(nèi)燃機及其混合動力車將會出現(xiàn)適合我國城市工況的輕度混合動力小型車、適合地區(qū)特點的超微型汽油車等特色車型,其所用燃料近中期將以汽柴油為主,摻混少量替代燃料。中遠期,各種替代燃料的比例將會逐步加大逐步發(fā)展出基于生物燃料的充電式(plug-in)內(nèi)燃混合動力車。
燃氣與燃料電池車將從目前世界上最大的天然氣公交車隊、燃料電池混合動力公交車隊,逐步發(fā)展出規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的氫能燃料電池轎車。
純電動車將從目前世界上最大的電動自行車生產(chǎn)國(年產(chǎn)千萬輛),發(fā)展出裝備先進動力電池的微型電動車并廣泛推廣使用。
考慮到新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用推廣中的各種風險和不確定性,上述預(yù)測是一種比較初步和粗略的估計,需要根據(jù)新的進展加以修正。但這一展望可以作為我們努力爭取的目標。
三、我國應(yīng)采取的科技對策
基于節(jié)能與新能源汽車“過渡”與“轉(zhuǎn)型”的雙重發(fā)展戰(zhàn)略,我國汽車能源動力系統(tǒng)的科技對策可遵循三條基本技術(shù)路線。三管齊下,并行互動:
(1)開發(fā)和推廣先進內(nèi)燃機與混合動力汽車,解決緊迫的節(jié)能與環(huán)保問題并促進自主品牌汽車發(fā)展,推進動力系統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)型。
(2)研發(fā)和應(yīng)用氣體燃料、煤基燃料和生物燃料等汽車代用燃料,促進交通能源來源多元化,同時有步驟的推動基礎(chǔ)設(shè)施的擴展和轉(zhuǎn)型。
(3)開展燃料電池汽車和純電動車的研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化,促進新能源電動汽車技術(shù)創(chuàng)新與重點跨越。
近年來,國家攻關(guān)計劃、清潔汽車行動、電動汽車重大科技專項的實施,極大地推動了我國節(jié)能和新能源汽車的技術(shù)變革。根據(jù)國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃,今后將進一步加大力度,推進我國汽車能源動
力科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化。為此建議:
1)以2020年節(jié)約和替代車用燃料總量達到1億噸(節(jié)約7000萬噸,替代3000萬噸)為目標,推進節(jié)能與新能源汽車并行互動與協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略。在市場方面,要以節(jié)能汽車為主體,大力發(fā)展小型化和微型化的節(jié)能環(huán)保國民車,盡快實施燃油稅,加大油耗法規(guī)推進力度。在研發(fā)方面,要以新能源汽車為戰(zhàn)略重點,緊緊抓住未來二十年汽車能源動力系統(tǒng)技術(shù)變革的戰(zhàn)略機遇期,官產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān),實現(xiàn)中國汽車產(chǎn)業(yè)由產(chǎn)量大國到技術(shù)強國的跨越發(fā)展。
2)采用“置換”(間接替代)、“摻混”(部分替代)、“代替”(全部替代)三管齊下,先易后難、穩(wěn)步發(fā)展汽車替代能源;大力發(fā)展煤基、生物質(zhì)基、天然氣基石油替代燃料,促進交通能源多元化;繼續(xù)發(fā)展燃油、燃氣、電三種燃料/能源的基礎(chǔ)設(shè)施,實現(xiàn)交通能源載體盡可能的兼容性和一體化。
3)開發(fā)醇/醚/酯含氧燃料、BTL/CTL/GTL合成油、天然氣/合成氣/氫氣氣體燃料三大類代用燃料技術(shù)及其車輛應(yīng)用技術(shù),推進汽車燃料因時、因地、有序、有限的多元化液體代用燃料宜以摻混應(yīng)用為主,通過合理的燃料設(shè)計、優(yōu)化的整車匹配和規(guī)范的油品管理,逐步替代石油柴油;全力推進車用燃料技術(shù)創(chuàng)新尤其是合成氣技術(shù)、存儲運技術(shù)等,建立代用燃料的基礎(chǔ)技術(shù)平臺,以適應(yīng)交通能源轉(zhuǎn)型過程中代用燃料品種的變化與過渡。
關(guān)鍵詞:CDIO;項目;課程體系
1將CDIO引入能源動力類課程體系的必要性
CDIO工程教育模式以構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)、運行(Operate)全過程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力—包括個人的學(xué)科知識和推理能力、個人能力、人際團隊能力、工程系統(tǒng)能力與現(xiàn)代企業(yè)對工程人才的需求相適應(yīng)。以往大學(xué)課程體系的設(shè)置過分注重單學(xué)科課程的理論性和知識的系統(tǒng)性,課堂教學(xué)以教師講授教材知識為主,學(xué)生學(xué)習興趣不濃,目標性不強,往往被動接受,學(xué)生的主動性難以調(diào)動,不適合培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力、自學(xué)的能力、解決問題的能力以及工程應(yīng)用的能力。理論學(xué)習和工程應(yīng)用相脫節(jié),學(xué)生感覺學(xué)習理論空洞,不知如何應(yīng)用,畢業(yè)生缺乏工程實踐設(shè)計能力,不能滿足現(xiàn)代企業(yè)需求,面臨巨大的就業(yè)壓力。針對這種現(xiàn)狀,將CDIO工程教育模式引入能源動力類課程體系,注重培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力,將理論課程與實踐環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián),全面培養(yǎng)學(xué)生的工程能力勢在必行。
2基于CDIO工程教育模式的能源動力類課程體系的構(gòu)建
沈陽理工大學(xué)能源動力類課程體系以項目設(shè)計為主線,項目分為3個層次,一級項目貫穿于整個本科教育階段,使學(xué)生完整的得到構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作等方面的系統(tǒng)訓(xùn)練,一級項目所包含的知識、能力由二級、三級項目和課程組成。一級項目設(shè)初級和高級兩個階段,初級階段是工程導(dǎo)論項目,這個項目讓一年級的新生了解能源動力類產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計、實施、運行4個過程的生命周期,高級階段即畢業(yè)設(shè)計,學(xué)生獨立完成一個能源動力類產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計、實施和運作的完整過程,一級項目包含本專業(yè)主要核心課程,體現(xiàn)本專業(yè)主要能力。二級項目是一組課程的知識的綜合應(yīng)用,引導(dǎo)一組相關(guān)課程的學(xué)習,重點突出某項能力要求。三級項目則是針對單門課程的綜合實驗和課程設(shè)計,增強學(xué)生對該門課程內(nèi)容的理解。沈陽理工大學(xué)能源與動力工程專業(yè)以應(yīng)用大型工程軟件進行車用內(nèi)燃機及其零部件產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和制造的能力培養(yǎng)為特色,以熱工、力學(xué)和機械理論為基礎(chǔ),以計算機和控制技術(shù)為工具,培養(yǎng)既具有動力機械工程基本理論知識和基本技能,又具有扎實的內(nèi)燃機方向的理論知識和基本技能,能從事汽車發(fā)動機研究、設(shè)計、制造、試驗以及生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等方面工作,具有較強工程實踐能力,德、智、體全面發(fā)展的高級應(yīng)用型人才。為實現(xiàn)上述培養(yǎng)目標和專業(yè)特色,沈陽理工大學(xué)能源與動力工程專業(yè)基于CDIO理念的二級項目課程體系如圖2所示,三級項目課程體系見表1。另外,在此基礎(chǔ)上,還開設(shè)了工程崗位實踐和生產(chǎn)實習等實踐課程,讓學(xué)生深入到企業(yè),了解相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程與現(xiàn)代企業(yè)的運轉(zhuǎn)過程及企業(yè)對人才的要求和標準。
3案例解析基于CDIO能源動力類課程體系改革的實施方案
3.1項目的實施方案
為保證基于CDIO課程體系的運行,課程的安排以階段項目為中心組成課程模塊,使學(xué)生通過課程模塊的學(xué)習能夠順利完成階段項目。一級項目第一階段:在學(xué)習工程設(shè)計導(dǎo)論的基礎(chǔ)上,將學(xué)生分為若干個小組,由指導(dǎo)教師引導(dǎo)學(xué)生通過查閱資料制定一個典型零部件或機構(gòu)的初步設(shè)計計劃書,并由指導(dǎo)教師向?qū)W生講解CDIO的內(nèi)涵與思想,使學(xué)生了解CDIO理念及工科學(xué)生應(yīng)具備的學(xué)科知識和推理能力、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力,以及完成這一項目需要哪些知識模塊和能力,使學(xué)生對將要學(xué)習的專業(yè)課程及將要參與的CDIO實踐活動具備初步的認識,從而有目的的學(xué)習,通過具體的實踐過程將理論與實踐有機地結(jié)合起來,調(diào)動主動學(xué)習的積極性解決問題。一級項目第二階段:進行概念模型設(shè)計—零部件三維實體造型和虛擬裝配結(jié)合二級項目1完成,初步了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu),學(xué)會應(yīng)用建模工具描述產(chǎn)品,掌握基本的工程基礎(chǔ)知識。一級項目第三階段:進行零部件的細致設(shè)計、系統(tǒng)及零部件的理論分析、虛擬試驗及制造工藝設(shè)計結(jié)合二級項目2完成,學(xué)會運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、基礎(chǔ)性以及專門性工程知識綜合應(yīng)用于解決復(fù)雜工程問題,并得出實證性結(jié)論,為復(fù)雜工程問題設(shè)計解決方案,創(chuàng)造、選擇適當?shù)默F(xiàn)代工程及信息技術(shù)工具(包括仿真和建模工具)將其應(yīng)用于復(fù)雜的工程活動中。一級項目的第四階段:高級階段即畢業(yè)設(shè)計—學(xué)生獨立完成一個能源動力類產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計、實施和運作的完整過程,進一步體驗設(shè)計與創(chuàng)新。在項目的實施過程中,除了使學(xué)生掌握了相關(guān)的工程知識、學(xué)科知識,產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)的建造能力外,還可以通過企業(yè)調(diào)研、工作任務(wù)分析會、小組合作、項目階段總結(jié)項目技術(shù)文檔的編制、項目匯報使學(xué)生的個人能力、團隊協(xié)作能力、溝通能力(包括語言交流、書面交流、圖表交流、電子及多媒體交流)、終身學(xué)習能力得到全面提升。
3.2學(xué)習效果考核
為保證學(xué)習質(zhì)量,每一階段的項目都要有項目成果,編寫相應(yīng)的技術(shù)文檔和項目總結(jié)報告,項目取得了預(yù)期效果方可進行下一階段。考核注重學(xué)生在個人人際交往能力,產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)建造能力以及學(xué)科知識等方面的學(xué)習。
3.3工程實踐場所保障
支持和鼓勵學(xué)生通過動手學(xué)習產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)的建造能力,學(xué)習學(xué)科知識。汽車實驗中心包括熱工基礎(chǔ)實驗室、汽車構(gòu)造實驗室、汽車電子實驗室、汽車振動實驗室、發(fā)動機綜合性能實驗室、車輛故障診斷、檢測及維護實驗室、汽車及其典型零部件制造工藝實驗室面向?qū)W生全面開放,學(xué)生進入實驗室只需進行登記,就可在實驗室開展實踐、實驗活動,為學(xué)生提供了良好的工程實踐、實驗場所。
3.4教師教學(xué)能力保障
要求教師均有企業(yè)實踐經(jīng)歷,參與企業(yè)的生產(chǎn)過程,教師通過企業(yè)鍛煉提高個人人際交往能力以及產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)建造能力。另外教師也組成指導(dǎo)團隊,由經(jīng)驗豐富、責任心強的教師擔任組長,定期開展教學(xué)研討,通過相互交流和相互學(xué)習,不斷提高教師對學(xué)生的指導(dǎo)能力。
4課程體系改革所取得的成效
(1)教學(xué)改革實踐得到了學(xué)生的肯定,學(xué)生的工程實踐能力得到明顯提高,已畢業(yè)學(xué)生受到用人單位的好評。(2)學(xué)生學(xué)習方式及學(xué)習興趣發(fā)生了轉(zhuǎn)變,從傳統(tǒng)的接受式學(xué)習向主動、探討、合作、有目的的學(xué)習轉(zhuǎn)變,激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力,在校期間,很多學(xué)生設(shè)計、制造出多項創(chuàng)新設(shè)計成果。(3)教學(xué)質(zhì)量有明顯提高,改革成果得到學(xué)校的認可。如內(nèi)燃機原理課程被評為校優(yōu)秀課,內(nèi)燃機原理課程改革獲校教學(xué)成果三等獎。
西安交大雖然在最近幾年的排名中有所下滑,但是排名什么的有沒有真正的參考價值并不好說。首先從學(xué)校角度來說,西安交大作為C9(即九校聯(lián)盟,中國首個頂尖大學(xué)間聯(lián)盟,聯(lián)盟成員包括北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等9所高校)之一的學(xué)校,實力是不容置疑的。西安交大是理工科為主的綜合性學(xué)校,工科的實力最強,其中電氣、能動、機械等都是全國數(shù)一數(shù)二的。我高考那年的最低分數(shù)線并不特別高,可能是其他地方的同學(xué)都不想來西北這么遠的地方上學(xué)。但是我覺得光從學(xué)校角度考慮的話,還是不錯的選擇。
我的專業(yè)是能源動力系統(tǒng)及自動化,簡稱就是能動,專業(yè)排名是和清華不分上下的。大一大二大家都是一樣,學(xué)習基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程,當然也有全校選修與輔修課。大三之前,也就是我現(xiàn)在這個階段將進行分模塊,即選擇更小的方向,包括熱、冷和新能源。熱主要從事火力發(fā)電、內(nèi)燃機等方面的工作,冷包括制冷、壓縮機、流體機械等,新能源可能會單獨成為一門專業(yè)。這些更小的方向就看你以后是讀研還是考慮出國再做決定。就業(yè)的話,與能源、發(fā)電、制冷甚至航天研究方面相關(guān)的單位都有。能源動力系統(tǒng)及自動化是一個就業(yè)面非常廣的專業(yè),而且主要是面向大中型的國有企業(yè)和研究所。
當然,所有專業(yè)都一樣,你必須考慮清楚自己適合做科研還是立即工作。如果你覺得自己適合做科研,你可以選擇讀研(學(xué)校有保送研究生制度,但一般都要求讀到博士畢業(yè))。如果你覺得自己不適合讀研,喜歡與人打交道,你可以選擇直接就業(yè)。因為讀研往往會使你的選擇越來越窄,你越專業(yè)化,就業(yè)方向也就越狹窄了。當然,這些都是后話。
在選擇專業(yè)的時候,你可能會聽說一些熱門的專業(yè),比如電氣和ACCA。如果你分數(shù)不是特別高,這兩個專業(yè)可能不會被錄取。學(xué)校也有轉(zhuǎn)專業(yè)的政策,大一結(jié)束后你可以轉(zhuǎn)到除ACCA外的其他專業(yè)。也就是說,你進了大學(xué)努力一年,還是有機會進電氣這個專業(yè)的。到大二還有一次機會轉(zhuǎn)專業(yè),是管理學(xué)院的招生和經(jīng)禾金融實驗班的招生。這兩個專業(yè)只從本校大二的理工科學(xué)生中錄取。當然,任何專業(yè)不是說你報上就前途一片光明了,再熱門的專業(yè)也不是人人都能找到好的工作。
學(xué)習生活方面,學(xué)校的學(xué)習氛圍比較濃厚,但也不乏各種學(xué)生會和社團活動。圖書館和自習室從開學(xué)到期末人都比較多。大型活動的話,每年都有“交大之星”的選秀活動,今年已經(jīng)是第33屆了。學(xué)校實行“書院制”,將不同專業(yè)的學(xué)生分在一個書院,增進不同專業(yè)間的聯(lián)系。