時間:2022-08-30 05:08:11
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專題:總體設計
專 業:機械工程
班 別:機自041
學 號:1037
學生姓名:
指導教師:
完成時間: XX年3月31日
學生宿舍地源熱泵供熱系統設計
----總體設計
1、選題的依據及意義:
1.依據:
進入90年代后,我國的居住環境和工業生產環境都已廣泛地應用熱水供應裝置,熱水供應裝置已成為現代學校居住必備。90年代中期,由于大中城市電力供應緊張,供電部門開始重視需求管理及削峰填谷,熱泵供熱技術提到了議事日程。近年來,由于能源結構的變化,促進了地源熱泵供熱機組的快速發展。
隨著生產和科技的不斷發展,人類對地源熱泵供熱技術也進行了1系列的改進,同時也在積極研究環保、節能的地源熱泵供熱產品和技術,現在利用成熟的電子技術來進行綜合的控制,并和太陽能結合更注意能源的綜合利用、節能、保護環境及趨向自然的舒適環境必然是今后發展的主題。
2.意義:
地源熱泵技術,是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩定的特性,,通過消耗電能,在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方,在夏天還可以將室內的余熱轉移到低位熱源中,達到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源,可以取代鍋爐或市政管網等傳統的供暖方式和中央空調系統。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時,它還可供應生活用水,可謂1舉3得,是1種有效地利用能源的方式。通常根據熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同,主要分成3類:
空氣源熱泵系統 ( air-source heat pump) ashp
水源熱泵系統 (water- source heat pump) wshp
地源熱泵系統 (ground- source heat pump)gshp
平時還有人把熱泵系統按照1次和2次介質的不同,分別叫做:
空氣---水熱泵系統
水 --- 空氣熱泵系統
水 --- 水熱泵系統
空氣---空氣熱泵系統
這些都是把熱源、熱匯以及空調系統的傳遞介質也包括進來分類形成的。
為了和國際標準接軌,我們還是應該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ashrae(美國采暖、制冷與空調工程師學會)統1了標準術語,無論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統。
另外,為了讓我們在學習和討論中更方便,介紹1些地源熱泵室外能量交換系統的概念:
土壤埋管系統----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)
地下水系統
地表水系統
這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見下圖)
圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖
圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖
圖。1。3 地表水系統圖
圖。1。4 地下水系統圖
2、國內外研究現狀及發展趨勢
1、地源熱泵的發展歷史
地源熱泵是1種先進的技術,它高效、節能、環保,有利于可持續發展。這項技術最先開始于19XX年,瑞士zoelly提出了“地熱源熱泵”的概念。1946年美國開始對地源熱泵進行系統研究,在俄勒岡州建成第1個地源熱泵系統,運行很成功,由此掀起了地源熱泵系統在美國的商用。1985年美國安裝地源熱泵14000臺,1997年則安裝了45000臺,目前已安裝了400000臺以上的地源熱泵,并且以每年10%的速度遞長。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調系統已經占到空調保有量的19%以上,其中在新建筑里面占30%。在歐洲國家里更多的是利用淺層地熱資源,來供熱或者取暖。上個世紀70年代以來,隨著能源和環境問題的逐漸變得嚴重,在各個方面節能也被更多的考慮,以可再生的地熱源為能源的地源熱泵又引起了人們的重視。尤其是近年來,隨著能源和環境問題的日益突出,地源熱泵的研究和應用發展迅速,國內外的很多高校和研究機構相繼開展了理論和實際應用方面的研究。隨著研究的深入,我們的地源熱泵研究工作者在全國范圍內舉行了各種交流探討會。中國制冷學會第2專業委員會主辦了“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國應用與發展問題專家研討會”;中國能源研究會地熱專業委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第4次全國地熱能開發利用研討會;從90年代開始,每屆全國暖通制冷學術年會上都有“熱泵應用”的專題;XX年6月19~23日,中美地源熱泵技術交流會在北京召開,會議介紹了地源熱泵技術,國外的應用狀況和在中國的推廣;山東建筑工程學院地源熱泵研究所與山東建筑學會熱能動力專業委員會聯合發起并承辦“國際地源熱泵新技術報告會”于XX年3月17日在山東建筑工程學院舉行,加強了國內外地源熱泵先進技術的交流。
2、地源熱泵在中國的發展現狀及前景:
目前在中國,地下水熱泵系統已開始廣泛使用,而土壤源熱泵系統尚處于研究機構工程摸索和研究階段。
從有關調查來看,地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實現100%的回灌,并回灌到同1含水層,不污染地下水,且能長時間穩定運行,并不容易做到。同時,還出現了大量不進行回灌的熱泵工程,更有甚者,出現了直接利用地下水通入風機盤管內進行空調。這樣做,1則污染水體,2則浪費水資源。
對于土壤源熱泵的發展主要是從1998年開始。國內數家大學建立了土壤源熱泵實驗臺,且大多數進行了地下換熱器與地面熱泵設備的長期聯合運行。其中1998年重慶建筑大學建設了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內的熱泵系統;1998年青島建工學院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統;湖南大學1998年建設了水平埋管土壤源熱泵系統;1999同濟大學建設了垂直土壤源熱泵系統。這些系統為中國推廣土壤源熱泵奠定了基礎。從XX年開始,在國內長春、濟南、溫州、重慶、米泉建立了1系列土壤源熱泵系統的示范工程。土壤源熱泵系統越來越多的被房地產商所關注和采用。
鑒于國內的國情和地源熱泵系統自身的特點,我們對其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術改進和規范化,由于其突出的節能和保護大氣環境的功能,還是存在著巨大的潛在的市場。水平埋管土壤源熱泵,雖然占地面積大,但靠地表換熱可以自然恢復地溫,在年排熱量和吸熱量不平衡的地區應用比較有優勢。而垂直埋管土壤源熱泵,隨著專業安裝隊伍的發展,鉆孔設備的完善,勢必會使造價大幅度降低,無疑會成為今后最有競爭力空調方式。
3、本課題研究方案:
本課題屬于設計改造現有熱水系統,學校宿舍的熱水供應系統。在改造中應該充分考慮到:
1、 學生的定時供熱,需要的功率及系統響應時間問題。
2、 屬于改造系統,要和現有的系統相結合。
3、 考慮到成本問題,造價是否合理。
4、 在使用過程中維護的費用及技術的要求是否合理。
5、 運行的安全及噪音處理問題。
6、 廢物的處理及環保問題。
4、本課題研究的內容:
廣西工學院北區5#的熱水供應改裝。
1、該大樓空調工程包括:
1-6層的熱水供應,所有宿舍。
2、設計參數:
每層有14個房間,每間8人,共6層。
3、柳州地區基本氣象參數:
根據物候報告,5月1號到10月1號之間為高溫區很少用熱水,寒假期間不用熱水
(1)、循環水換熱器的計算
(2)、土壤熱泵系統(gchp)的土壤換熱器設計
地下埋管換熱器是地源熱泵系統的關鍵組成部分,是土壤源熱泵系統設計的核心內容,其選擇的形式是否合理,設計的是否正確,關系到整個地源熱泵系統能否滿足要求和正常使用。
地下埋管換熱器設計主要包括地下熱交換器形式及管材選擇,管徑、管長及豎井數目、間距確定,管道阻力計算及水泵選型等
(3)、布置型式
目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式,即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場地大小、當地土壤類型以及挖掘成本,如果場地足夠大且無堅硬巖石,則水平式較經濟;如果場地面積有限時則采用垂直式布置,很多場合下這是唯1的選擇。
盡管水平布置通常是淺層埋管,初投資1般會便宜些,但它的換熱性能比豎埋管小很多,并且往往受可利用土地面積的限制,故1般采用垂直埋管布置方式。
3.1 水平埋管
水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝2層雙管、單溝2層4管、單溝2層6管等形式,由于多層埋管的下層管處于1個較穩定的溫度場,換熱效率好于單層,而且占地面積較少,因此應用多層管的較多。(單層管最佳深度1。2~2。0m,雙層管1。6~2。4m)
近年來國外又新開發了兩種水平埋管形式,1種是扁平曲線狀管,另1種是螺旋狀管。它們的優點是使地溝長度縮短,而可埋設的管子長度增加。
3.2 垂直埋管
根據埋管形式的不同,1般有單u 形管,雙u 形管,套管式管,小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管,立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31~80m)和深埋(>80m)。
1)u 形管型:是在鉆孔的管井內安裝u 形管,1般管井直徑為100~150mm,井深10~200m,u 形管徑1般在φ50mm 以下
2)套管式換熱器:的外管直徑1般為100~200mm,內管為φ15~φ25mm。其換熱效率較u 形管提高16。7%。缺點:⑴下管比較困難,初投資比u 形管高。⑵在套管端部與內管進、出水連接處不好處理,易泄漏,因此適用于深度≤30m 的豎埋直管,對中埋采用此種形式宜慎重。
(4)、地下埋管系統環路方式:串聯方式和并聯方式
串聯方式的優點是:①1個回路具有單1流通通路,管內積存的空氣容易排出;
②串聯方式1般需采用較大直徑的管子,因此對于單位長度埋管換熱量來講,串聯方式換熱性能略高于其缺點是:①串聯方式需采用較大管徑的管子,因而成本較高;
②由于系統管徑大,在冬季氣溫低地區,系統內需充注的防凍液(如乙醇水溶液)多;
③安裝勞動成本增大;
④管路系統不能太長,否則系統阻力損失太大。
并聯方式的優點是:①由于可用較小管徑的管子,因此成本較串聯方式低;
②所需防凍液少;
③安裝勞動成本低。
其缺點是:①設計安裝中必須特別注意確保管內流體流速較高,以充分排出空氣;
②各并聯管道的長度盡量1致(偏差應≤10%),以保證每個并聯同的流量;
③確保每個并聯回路的進口與出口有相同的壓力,使用較大管徑的管子做集箱,可達到此目的。
從國內外工程實踐來看,中、深埋管采用并聯方式者居多;淺埋管采用串聯方式的多
(5)土壤換熱器的埋管材料回路有相
5.1 管材選擇
1般來講,1旦將地下埋管系統換熱器埋入地下后,基本不可能進行維修或更換,因此地下的管材應首先要保證其具有良好的化學穩定性、耐腐性
⑴ 聚乙烯(pe)和聚丁烯(pb)國外地源熱泵系統中得到了廣泛應用。
⑵ pvc(聚氯乙烯)管的導熱性差和可塑性不好,不易彎曲,接頭處耐壓能力差,容易導致泄漏,因此在地源熱泵系統中不推薦用pvc 管
⑶ 為了強化地下埋管的換熱,國外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不銹鋼鋼管,但目前實際應用不多。
5.2 管件與連接
⑴熱熔聯接(承接聯接和對接聯接,對于小管徑常采用)
⑵電熔聯結
(6)、埋管管長與埋管間距的確定
地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統布置和管材外,還需要有當地的土壤技術資料,如地下溫度、傳熱系數等(可以通過熱響應實驗測得)。
6.1 水平埋管:確定管溝數目及間距
埋管管長的估算:利用管材“換熱能力”,即單位埋管管長的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20~40w/m(管長)左右,;設計時可取換熱能力的下限值,即20 w/m。
單溝單管埋管總長具體計算公式如下:
其中l ——埋管總長,m
1 q ——冬季從土壤取出的熱量,kw,
分母“20”是每m 管長冬季從土壤取出的熱量,w/m
1.學術交流
德國亞琛工業大學土木工程專業一直位列德國高校前三名,其工程地質學科目前在德國高校排名第一。近年來,土木工程系選拔優秀的老師去亞琛工業大學進修,學習先進的教學理念,與此同時,亞琛工業大學先后派五名教授及教師十余人次來上海理工大學土木工程系合作交流。教師層面的交流更有益于學習國外的先進教學模式,為創新型人才的培養提供技術和制度上的保障。另外,土木工程系已入選為德國政府重點推薦的德國大學生(含本科生、碩士生和博士生)海外實習、實踐與國際交流基地,這一制度保障為雙方長期的學術交流提供了保證。目前,由土木工程系推動的上海理工大學與亞琛工業大學校際合作協議的簽署工作正在順利推進。
2.科研合作
近年來,上海理工大學土木工程系與亞琛工業大學科研方面的合作取得了一系列的成果,先后與亞琛工業大學合作申請完成中德團隊合作項目(PPP項目)、中國國家自然基金面上及國際合作項目、上海市教委海外實習交流項目、德國北威州科技部及德意志學術交流中心項目等十余項,并聯合舉辦國際會議,亞琛工大教授與上海理工大學土木工程系合作申請到德國國家基金重點項目及面上項目多項。另外,雙方聯合建立環境巖土工程實驗室以及聯合建立國家級研究中心的工作正在進行中,雙方的合作也先后在德國政府網站、德國亞琛工大校園網、德國駐華大使館網站及德意志學術中心網站上介紹。目前,德國亞琛工業大學和上海理工大學土木工程系的科研合作已經被中德兩國政府列入雙方聯合資助的框架,雙方下一步將聯合申請德國DFG和中國國家自然基金委聯合資助課題的題目。
3.人才聯合
培養人才培養工作一直是高校土木工程專業的重點,德國大學土木工程教學特點具備以下幾點特征:專業知識面寬,注意社會發展需要、專業方向的設置和調整;緊密聯系生產實際和就業市場的需求,不斷調整和補充知識結構;注重人才的獨立工作能力的培養,實踐性環節多;嚴格的考試和成績評定制度;教學方法注重講授示范性的科學方法。上海理工大學土木工程專業一直積極探索支持和激勵學生海外交流的新機制,積極推動交流互派、海外短期學習、海外畢業實習、參加國際學術會議等多渠道、多平臺、多模式的學生海外交流活動,拓展學生的國際視野。目前,土木工程系與亞琛工業大學的土木工程專業和工程地質專業開展了從本科生到博士生多個層次的合作交流,土木工程系每年都選派優秀學生到亞琛工業大學進修和交流,參與亞琛工業大學正在進行的一些國家級課題及重要工程項目。同時,選派學生去德國高校并參與到德國高校的課題組完成畢業論文和畢業設計,德方為每名學生配備了知名教授和經驗豐富的教師,分別擔任正副指導教師,學生們被安排在不同的課題組,分別參與亞琛工業大學正在進行的一些國家級課題及重要工程項目,要求每個中方學生必須真正融入德方研究團隊,每位學生在研修班結業時都必須報告自己的學習和研究成果,這樣通過雙方聯合培養豐富了土木工程專業人才培養的途徑;同時,土木工程系接受德方高校派學生來上海理工大學進行畢業設計、畢業論文和畢業實習以及學術交流,雙方學生之間的知識交流與共享促進了本校學生和德國名校之間的交流,開闊了學生的視野,大大提高了學生工程實踐的能力和團隊合作能力。目前,中德大學生聯合研發的邊坡智能預報系統正在德國的多個邊坡工程中試用。該系統將應用于北京周口店、浙江龍游的邊坡工程及上海隧道股份有限公司盾構開挖引起的地面沉降預報。
4.結論
被加州大學洛杉磯分校研究小組稱為磁電隨機存儲器的這款內存極有可能成為未來幾乎所有電子產品的內存條,包括智能手機、平板電腦、計算機、微處理器,也可專門用于數據存儲,如計算機和大型數據中心的固態磁盤等。
磁電隨機存儲器優于現有技術的主要優點是它耗能極低,同時密度大、讀取和寫入速度快、不揮發,不用加電也可保存數據(這類似于硬盤驅動器和閃存條,但速度要快得多)。
當前,磁性內存的技術基礎是自旋轉移矩,利用了電子(自旋體)的電荷和磁特性,以電流移動電子,向內存寫入數據。盡管自旋轉移矩與其他內存技術相比有諸多優勢,但其電流寫入機制仍須消耗一定能量,即寫入數據時會產生一定熱量。其存儲能力受到數據物理距離的限制,即寫入信息所需電流的限制。這種低位能力拉高了比特成本,從而限制了自旋轉移矩技術的應用。
在磁電隨機存儲器中,加州大學洛杉磯分校的研究小組用電壓取代電流來寫入數據。這樣就無須用導線移動大量的電子,而只須利用電壓(電勢差)即可開關磁位,向內存寫入信息。這樣計算機內存產生的熱量就大為減少,節能效率提高10到1000倍。此外,內存密度可提高5倍,在同樣的物理空間內能存儲更多的位信息,從而降低了比特成本。
該研究負責人為加州大學洛杉磯分校電氣工程系教授王康,成員還有論文第一作者、電氣工程研究生胡安· G·阿爾扎泰以及加州大學洛杉磯分校—國防高級研究計劃署非揮發邏輯項目經理、電氣工程助理研究員佩德拉姆·哈利利。
哈利利說:“以電壓控制納米級磁體的能力是磁學研究中令人興奮、快速增長的領域。這一工作為下列研究提供了新思考:如何以電壓脈沖控制開關方向,如何不用外部磁場就能確保設備正常工作,如何把它們整合成高密度存儲器陣列等。一旦做成商品,磁電隨機存儲器相對現行其他技術的優勢不僅表現在能量散失少上,還表現在能使磁阻隨機存儲器極為密實,這也很重要。由于成本低、性能高,磁電隨機存儲器可以挺進以前為成本和性能所困的新的應用領域。”
阿爾扎泰說:“最近首款自旋轉移矩—磁阻隨機存儲器(STT-RAM)商用芯片問世,它也為磁電隨機存儲器的推廣打開了大門,因為它們的設備原料和制造工藝十分相似,后者既可兼容STT-RAM當前的邏輯電流技術,又減緩了能量和密度的限制?!?/p>
名為《納米級磁穿隧接面的電壓開關控制》論文介紹了上述研究成果,在12月12日于舊金山召開的美國電氣和電子工程師協會國際電子設備2012年會上進行了宣讀,該年會是“半導體和電子設備領域突破性成果的杰出論壇”。
磁電隨機存儲器采用了稱為受電壓控制的磁絕緣體結點的納米級結構,數層摞在一起,其中有兩層是磁性材料,一層磁場方向固定,另一層可通過電場加以控制。特殊設計的設備對電場很敏感。當施加電場時,兩個磁層間就產生了電位差,即電壓。電壓可通過在各層表面聚積或消除電子,向內存寫入信息。
王康指出:“像這樣能量極低的自旋電子設備,其潛在應用不只限于存儲器產業。這些存儲器可集合邏輯和計算,從而徹底消除預備電力,使即通型電子系統成為現實,極大提高設備功能?!?/p>
與廣東工業大學攜手培養高端人才
廣東省揭陽市高級技工學校在市人力資源和社會保障局的大力支持下,不斷開拓辦學新路子,在廣東工業大學屬下的計算機學院與管理學院設立工程碩士研究生揭陽教學點,與該大學共同培養高端人才。設置專業分別為計算機技術和軟件工程、工商管理碩士(MBA)、項目管理、物流工程管理。學員完成報名,經參加全國研究生統一考試錄取后,由廣東工業大學負責選派教授到學校授課和指導論文寫作,利用節假日和雙休日授課,畢業時由廣東工業大學頒發國務院學位委員會統一印制的學位證書。
鄭州市商業技師學院
烹飪專業再次發揮示范引領作用
2012年7月16~30日,鄭州市商業技師學院旅游烹飪系黨支部書記、人社部人才庫入選者朱,“中國烹飪大師”、第五屆全國烹飪技術比賽金牌獲得者趙春波兩位老師應邀赴北京擔綱由國家人力資源和社會保障部主辦的高技能人才師資培訓示范項目——烹飪專業一體化課程師資培訓任務,為全國技工院校培訓烹飪專業一體化骨干教師,引領該專業一體化教改方向。鄭州市商業技師學院旅游烹飪系擁有國家級大師名師23人,多次在國際、國家級技能大賽中奪得金獎,2011年10月,被國家人社部確定為烹飪專業一體化教學課程改革試驗的牽頭單位。
云南技師學院
省政府召開專題會議,三大措施助力學院發展
近日,云南省副省長高峰主持由省發改委、財政廳、教育廳、國土廳、省人力資源和社會保障廳、昆明市政府、昆明市有關廳局等單位的領導及相關處室負責人參加的會議,專題研究云南技師學院發展。高峰副省長指出,技師學院對高技能人才培養有著不可替代的重要作用。因此,為支持學院的建設,將在中等職業教育基礎能力建設專項經費中給予云南技師學院適當的政策傾斜,從今年開始,連續五年給予云南技師學院專項資金支持;建議云南省人力資源和社會保障廳加強與昆明市政府的溝通,爭取學院茨壩地塊以效益最大化原則處置,所得處置資金用以支持云南技師學院的建設;對云南技師學院的發展和建設,省委省政府歷來高度重視,大力支持,各委辦廳局、各級政府對云南技師學院今后的發展和建設應繼續給予大力支持。
唐山勞動技師學院
成功開展2012年教師公開示范課活動
為進一步提高課堂教學質量,加強對青年教師的培養,鼓勵教師提高課堂教學水平和授課技能,也為了讓一些優秀教師展示風采,唐山勞動技師學院開展了優秀教師公開示范課活動。在學院教務處及各系的積極組織下,參加觀摩活動的教師達468人次。此次講授公開課的有化工醫藥系、材料成型系、機床加工系、機械工程系、綜合技術系、電氣工程系的六名教師。講課結束后,教師進行10分鐘的說課,教務處長、副處長、各系六位教學主任對示范課一一進行點評。本次活動,達到了預期效果,對聽課教師起到了較好的示范與引領作用。
中山市技師學院
郭敏雄院長被評為全國科研杰出校長
在全國教育科研先進個人評選中,經教育部中國教師發展基金會組織專家委員會審核,中山市技師學院郭敏雄院長被評為全國科研杰出校長。中山市技師學院重視科研工作,學院形成了良好的教學研究風氣。據統計,學院教師2011年1月~2012年6月間共向期刊投稿122篇,錄用34篇;在廣東省職業技術教研室開展的2011年優秀論文評獎中,該院有27篇論文獲獎。學院教師在科研方面的突出表現,受到了廣東省人力資源和社會保障廳以及省職業技術教研室領導的高度贊揚。
廈門技師學院
車輛工程系學生在海西車展實踐
近日,廈門技師學院車輛工程系的學生圓滿結束了2012海西國際汽車博覽會相關實踐,也完成了車輛系與廈門建發汽車公司的又一次完美合作。參加此次活動的55名同學經過了專業知識和各方面素質考核及面試,從眾多競聘的學生中脫穎而出。在此次海西國際車展中,學院車輛系學生參與了謳歌、進口三菱、標致等一系列品牌汽車的宣傳、現場促銷等工作。他們自信、微笑地迎接每一位顧客,展示了一個汽車人的精神風貌和專業技能,贏得客戶、用人企業的一致好評。這次活動充分檢驗了學院教師教學、學生學習的成效,為教學提供了一個實習平臺和檢驗工具。
四川航天職業技術學院
現如今,基本上家家戶戶都有汽車,汽修也就成為了比較有前景的行業,那么汽修專業的同學們知道汽修論文致謝應該如何來撰寫嗎?下面是學術參考網小編為朋友們搜集整理的汽修論文致謝,希望可以幫到你!
我的畢業論文是在韋xx老師的精心指導和大力支持下完成的,他淵博的知識開闊的視野給了我深深的啟迪,論文凝聚著他的血汗,他以嚴謹的治學態度和敬業精神深深的感染了我對我的工作學習產生了深淵的影響,在此我向他表示衷心的謝意
這三年來感謝廣西工業職業技術學院汽車工程系的老師對我專業思維及專業技能的培養,他們在學業上的心細指導為我工作和繼續學習打下了良好的基礎,在這里我要像諸位老師深深的鞠上一躬!特別是我的班主任吳廷川老師,雖然他不是我的專業老師,但是在這三年來,在思想以及生活上給予我鼓舞與關懷讓我走出了很多失落的時候,“明師之恩,誠為過于天地,重于父母”,對吳老師的感激之情我無法用語言來表達,在此向吳老師致以最崇高的敬意和最真誠的謝意!
感謝這三年來我的朋友以及汽修0932班的四十多位同學對我的學習,生活和工作的支持和關心。三年來我們真心相待,和睦共處,不是兄弟勝是兄弟!正是一路上有你們我的求學生涯才不會感到孤獨,馬上就要各奔前程了,希望你們有好的前途,失敗不要灰心,你的背后還有汽修0932班這個大家庭!
最后我要感謝我的父母,你們生我養我,縱有三世也無法回報你們,要離開你們出去工作了,我在心里默默的祝福你們平安健康,我不會讓你們失望的,會好好工作回報社會的。
關鍵詞 系統思想 系統工程 系統觀 課程建設
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.11.025
System Engineering Series Courses Construction
Based on System Thought Training
TANG Xianlun, HU Xiangdong, CHEN Gonggui, GUO Fei
(College of Automation, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065)
Abstract System thought training in the teaching process of system engineering series courses is important for the postgraduate students of control science and engineering to set up complete system view. Combining the teaching practice, this paper discusses the curriculum construction based on system thought training, such as strengthening the guidance of system thought training, strengthening the training of system thought for students, reforming a system-level task-driven teaching mode and applying the research achievements into the teaching practice and so on. The practice shows that enhancing the training of system thought in the teaching process of system engineering series courses is conducive to the cultivation of system thought and innovative ability of the postgraduate students of control science and engineering.
Key words system thought; system engineering; system view; curriculum construction
系統工程師的培養已經成為國內外大學教育的一個重要方向,如果在控制類研究生教育中忽略了系統思想與理念的培養與引導,而只是局限于具體的、具有非常強的時間性的技術細節,將很難培養出符合飛速發展的時代要求的具有很強的適應能力與創新能力的新型人才。①②作為系統思想和工程技術核心體現的系統工程系列課程的建設對控制科學與工程、系統科學等學科的研究生培養有著重要意義。③該系列課程包括系統工程理論與方法、線性系統理論、運籌學、系統辨識與自適應控制、制造系統工程、生產系統的建模與仿真等,在控制科學與工程學科體系建設中占有舉足輕重的地位,可為研究生形成關于系統工程的知識體系奠定基礎。探索與實踐表明,在控制類研究生的系統工程系列課程的教學過程中加強系統思想培養對培養學生樹立完整的系統觀,使其能站在系統觀的高度來觀察、分析和處理現實世界中的實際問題具有重要作用。④
1 在系列課程建設中加強系統思想培養的意義
控制科學與工程學科所設置的一些基礎課程和專業課程最終都是為系統設計服務的,特別是系統工程系列課程,是進行系統設計的基本工具,與系統設計結合緊密。⑤⑥而培養控制科學與工程學科研究生的目標,學生應當具備系統級設計能力,因此系統思想的培養應該貫徹在學生的培養過程中。
在系統工程系列課程中加強學生系統思想的培養,可以讓學生學會站在系統層面上看問題,具有系統觀和整體意識;讓學生掌握基礎知識的體系結構,將各個基礎知識點融會貫通,并將基礎知識與實際工程相結合;讓學生學會對系統進行逐級分解,并進行設計的方法。總之,加強系統思想的培養有利于將學生培養成具有總體系統設計能力的人才。
2 當前系列課程教學過程中存在的問題
系統工程系列課程經過近幾年的建設,為本學科碩士研究生形成關于系統工程的基礎知識體系發揮了重要作用。這些課程主要講授開發、運行各類復雜系統所需要的思想方法、工作程序和分析手段,包括貫穿始終的系統思想和系統工程技術,既有系統工程的理論基礎,又有系統工程的方法論和應用。系統工程系列課程在控制科學與工程學科研究生人才培養過程中所具有的重要地位決定了其在教學中的重要性。在實際教學中,學生對課程學習非常重視,學習熱情也很高,但在教學過程中還存在不少問題,影響了教學質量和效果。
(1)傳統的系統工程系列課程的教學方法偏重于其中數學方法的掌握和應用,而對于更重要的系統思想卻很少關注。
(2)教學中忽視了實踐的重要作用。學生們只是學會了基本原理,而不注重系統工程在實際中的應用,不能將系統工程的理論和方法與本專業結合起來。
(3)學生的頭腦中沒有完全形成“系統”的概念,表現在理解系統最優化比較吃力。這主要是因為學生對“系統”的認識不足造成;另外,教學方法和教學手段的相對落后也阻礙了學生頭腦中及時形成“系統”的概念。
基于以上教學實踐中遇到的問題,并結合本校辦學定位與人才培養目標,系統工程系列課程需要結合控制類學科的建設目標,將系列課程建設成培養學生系統思想的示范性重要平臺。
3 基于系統思想培養的系統工程系列課程建設實踐
(1)加強對學生培養系統思想的引導。引導學生瞄準世界科學的前沿,研究和思考人類社會和科學面臨的重大現實問題。正面地介紹現代系統科學的思維方法和思想成果,使學生對于現代系統科學帶來的啟示有所了解,有所體會,讓學生們能和國際學術界同步地研究和思索。教師以專業學科領域研究的歷史沿革和跨學科分析的視角準備自己的教學內容,通過基礎理論的傳授方式引導研究生了解所學專業領域的研究前沿。教師引導學生對系統思想進行培養,包含指導學生對本學科或者相近學科領域相關的方法論理論進行比較深入的學習。
(2)加強學生系統思想培養方面的訓練。在系列課程的授課過程中有意識地加強學生系統思想培養方面的訓練,在課堂上組織學術報告、學術交流、學術辯論等,課后組織學生進行資料查閱、對實際問題進行系統分析并進行論文撰寫。著重細化系統初步分析、規范分析、綜合分析方法,并要求學生根據實例利用系統工程的思想和方法做出相應分析。⑦如在“系統工程理論與方法”課程的授課過程中,組建由三到四人組成的分析小組,各個小組首先完成第一階段布置的思考討論題,并且在“系統工程方法論”一講結束前,結合自己所要開展的課題研究或者以前自己曾實現過的系統提出一個可以用系統分析原理進行分析的問題,或者根據教師提供的問題背景,初步形成小組擬進行分析的題目(課堂討論Ⅰ);隨著課程內容的推進,各小組完成系統分析報告的框架,結課前在課堂上進行交流(課堂討論Ⅱ);課程結束后需要完成正式的系統分析報告,分析中鼓勵學生使用必要的專用軟件。課外自覺并及時地做好各章節的思考與練習題,并在此基礎上做好兩三次集中的課堂練習,強化對基本知識的掌握。
(3)引入系統級任務驅動的教學模式。以系統級任務為脈絡展開教學,并在教學過程中始終強調系統分析與設計的思想,通過系統級任務將各個基本知識點整合在一起,讓學生可從整體上把握知識的體系結構。系統級任務設計應當體現系統設計的基本方法,如果總體任務具有一定的復雜度,則可將任務逐級分解為一些子模塊,從而將系統思想融入到任務當中。
(4)加強系列課程之間的聯系,建設案例庫。在盡量考慮系列課程聯系的基礎上,加強對系列課程中各門課程教學理念、教學方法、教學內容等方面的研究。在考慮完成本課程教學內容的基礎上,增加能增強系列課程中課程間聯系的知識點的講解學時。⑧對課程內容相關的案例進行收集與設計,加強系統工程相關案例庫建設,以豐富課堂內容,供學生進行案例分析使用。
(5)將科研成果融入到實際教學中.老師們在承擔相關研究生課程時,將自己的科研成果盡量融入到實際教學中去,將實際的工程系統作為工程實例呈獻給學生,讓學生進行系統分析。通過將實際工程系統作為教學案例并和理論教學結合,讓學生融會貫通所學的知識點,通過自己的思考拓寬自己的視野,使其能站在系統觀的高度來處理現實世界中的實際問題。⑨
4 結論
系統工程系列課程的建設對研究生建立完整的系統觀具有重要意義,對學生系統思想和創新能力的培養意義深遠,通過這些課程的學習,基本掌握了系統工程方法論,能初步用系統的觀點分析問題,并基本掌握系統工程分析解決問題的基本概念、基本原理和基本方法,初步具有運用系統工程方法分析解決實際問題的能力。我們對基于系統思想培養的系統工程系列課程建設進行了一些探索和改革,將系統思想的培養融入到系列課程的教學過程當中,既有利于培養學生的系統設計思想,也有利于學生知識體系結構的形成。當然,在系列課程建設中培養學生系統思想的教學改革是一項長期而艱巨的任務,還有大量工作需要我們去繼續努力,我們要不斷積極探索和研究培養學生系統思想的方法、措施和管理手段,以適應培養具有很強適應能力與創新能力的新型人才的需要。
基金項目:重慶市研究生教育教學改革研究項目(yjg143061)
注釋
① 陳偉,樊豐,顧慶水.將系統思想的培養貫穿于教學過程[J].實驗科學與技術,2012.10(6):276-278,308.
② 張楊,張立彬,馬志遠.哈佛大學拔尖人才培養模式探討[J].學位與研究生教育,2012(4):72-77.
③ 曹玉華,郭曉燕,高銳濤.“控制論系統觀”視閾下人才培養模式的構建――以工科設計類專業為例[J].黑龍江高教研究,2011(3):134-136.
④ 佘遠富,陳景春.試論創新人才培養與研究生教育體系改革[J].研究生教育研究,2013(1):7-10.
⑤ 戴先中.自動化科學與技術學科的內容、地位與體系[M].北京:高等教育出版社,2003.
⑥ 中國科學技術協會.控制科學與工程學科發展報告[M].北京:中國科學技術出版社,2011.
⑦ 馬玉真,宋方臻,邵海燕.建模仿真實例教學在研究生創新教育中的應用[J].實驗技術與管理,2012.29(6):86-89.
為了讓我們更好的理解運用課本上學到的東西,提前實踐專業知識。2014年的第一周學校給了我們一次實習的機會。1號元旦放假,2號就正式開始了。當天李老師讓我們觀看了交通安全的宣傳教育片,那些慘不忍睹的畫面讓我們深切認識到交通事故的危害性,更讓我們這些未來交通工程方面的工作者有一種任重道遠的感覺,我們需要做的太多了。
根據省教育廳、省財政廳《關于實施福建省高等學校本科教學質量與教學改革工程的通知》(閩教高[XX]48號)精神,本著對畢業生實習工作的高度重視,注重實踐型人才的培養,森林工程系認真組織集中安排,并監督實施畢業實習,將XX級森林工程專業的畢業實習提前至今年暑假開展。在森林工程系主任周新年教授的精心組織安排和熱情指導下,森林工程XX級全體同學于XX年7月1日至8月9日,分別在福安市交通工程勘測設計室、江西贛南交通設計院福建分院、北京建達道橋咨詢有限公司、三明永達公路工程有限公司、沙縣交通局等多家設計或施工單位圓滿完成了畢業實習任務。這種做法對于學生落實畢業實習計劃,完成畢業實習教學大綱及其教學內容,及提高畢業論文(設計)質量都具有很大的促進作用,同時也有利于促進畢業生的及早就業。
“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,通過森林工程畢業實習,同學們不僅鞏固了課堂上學到的道路勘測設計、橋梁工程、路基與路面工程、基礎工程、土木工程材料、木材生產技術與管理和工程索道等學科的基本理論、基本知識和基本技能,還為畢業論文選題和撰寫畢業論文奠定了基礎。畢業實習中,同學們將所學知識應用于實踐,不僅學會了認識、思考和解決森林工程領域的技術問題,同時也提高了工程實踐能力和研究森林工程問題的能力。
此次實習共分為5個小組,分別到不同的施工單位或設計單位進行實習,在老師有條不紊的指導下,同學們工作認真,服從安排,我森工“堅韌不拔、創新求變、奮勇爭先”的精神得到了充分發揚。針對各隊的實習內容做了以下總結:
1.內業材料整理。主要包括學會看圖紙、內業的計算處理、實驗室關于土的含水量以及壓實度的檢驗等。
2.熟悉掌握各種工程試驗專用儀器的檢驗方法。包括混凝土坍落度筒檢驗方法、瀝青針入度儀檢驗方法、鋼筋冷彎彎心檢驗方法、環刀檢驗方法以及路基承載力檢驗方法等。
3.采集外業數據,運用學習軟件,根據已有數據進行設計。包括熟悉各種測量儀器的使用,提高外業數據采集效率;鞏固cad基本操作,學習運用南方cass7.0數字測圖軟件、五星計價軟件,學習工程概預算的一些基本程序和算法;掌握路線大師設計軟件,對已有的測量數據進行設計。
4.參與工程的設計和施工。通過親身參與工程的設計施工,拓展專業知識面、提高設計能力和施工組織水平,學習設計從業人員與時俱進和實干敬業的精神,同時了解單位運作、經營與管理等方面的知識。