工程力学论文大全11篇

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2案例教学的教学特点

在案例教学的授课中，并不是以教师传授课程内容为主，而是把主导权交给学生．通过学生之间对教学案例中涉及到的问题进行讨论，对解决问题需要应用的理论知识进行引入解释，让学生主动思维，接受新的理论内容，并掌握在实际中引用知识的能力，做到学以致用．案例教学中，学生占主导地位，以学生为中心，教师引导学生积极思考、参与讨论．教学过程中，教师的任务是制定本堂课的教学目标，根据教学内容选择案例，分析学生的学习特点，制定出课堂讨论方案，课堂上组织学生讨论，讨论结束后进行归纳总结．根据教学内容选择的案例形式多样，难度也大不相同，有些案例涉及内容广泛、难度较大，可以提前将案例材料发给学生，进行提前预习．在课堂讨论过程中，可以采取针对案例中的问题循序渐进．例如：在某桥梁设计的工程问题案例教学中，可以对桥梁结构进行讨论，然后针对桥梁结构中的不同材料选择进行分析，同时联系结构和选择材料之间的关系．可以让学生课前对工程材料做一些了解，在课堂上根据结构进行材料选择．教学中没有所谓的标准答案，教师鼓励学生针对不同方案和观点进行讨论，在讨论中产生创造性的观点和方案．课堂讨论之后，教师对案例讨论中的不同观点进行总结，针对发言中存在的问题做点评，加深学生对案例的认识．做好总结是案例教学关键的步骤，能让学生对知识的理解得到深化．

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1.1引导学生积极动脑

先提出有关教学问题，创设一个工程应用环境。如讲扭转时，可以先将汽车传动轴的实例提出，让学生回答如何对轴的强度及大小进行校核计算，从材料选择到空实心轴的计算说起。然后，由教师总结，通过图片、动画、视频等将结构形状和构件的相互关系生动地展示在学生面前，再对轴进行受力分析、理论推导和计算。针对重要的概念和公式，布置课外作业加深。这样可使教学客观化，晦涩的问题简单化，枯燥的书本理论与工程联系应用化，增强了工程实践知识，活跃了课堂气氛。

1.2推动学生积极动口

传统的教学模式是以课堂、教材、教师为中心的，形成了教师单向灌输、学生被动接受的局面，这在客观上限制了学生的思维空间。现代教学目标应以学生为主体，学生是认识的主体，一切教学措施的安排最终都要落实到学生身上，充分调动学生的思维能力、创新能力。课堂教学主要采用任务驱动教学法，从第一次课开始，就指导学生带着2-3个工程实际问题，先预习教材，力争找到解决问题的方法，第二次课回到课堂讨论。课堂上接近一半的时间为学生发言讨论，余下时间教师总结。总结内容：概念清晰化、结构明朗化、公式深刻化。方式以推动学生口述为主。通过任务驱动，学生在探索中学习，在学习中不断获得成就感，调动了学生的学习兴趣，同时也锻炼了学生的语言表达能力、沟通能力和独立解决实际工程问题的能力。

1.3鼓励学生勤于动手

教师在平时的课堂教学中，只对重点知识讲解，重要公式的应用举一反三，给学生留有自学和思考的余地，给学生发现和提出各种各样问题的空间。通过创设学生自身知识的不足和学习问题的情景，激发学生的创新能动性，鼓励学生深层次探索。如：轮系课完毕，就布置学生课外作业：设计一个轮系，用最少的齿轮实现同轴反转，且速比i=2。在讲完理论力学时，课外作业为：设计一个最简单廉价的200L油桶平地搬运工具（完全人工作业）。充分相信学生的解决实际问题的能力，并加以鼓励引导。回到课堂师生点评，确定ABCD最佳方案。通过这种理论联系实际的任务驱动和自我探索，学生不仅加强了对所学知识的理解，同时提升了解决实际工程问题的创新能力。

2积极引导课外学习与实践

课外学习与实践能较快地拓展学生相关知识结构和解决实际问题的能力提升。教师要有意识地设计一些课外作业，引导学生课外学习与实践，一是扩大学生视野，加深对课程内容的理解，二是节约有限的课堂时间，充实课堂内容，时间用在刀刃上。

2.1引导学生文献检索开阔视野

通过文献检索，归纳总结，解决工程实际问题，是工科学生应该具备的基本技能。结合课程理论知识，由教师选题，让学生查阅文献资料，写出文献小节报告。例如，轴承课结束，布置课外作业：无油轴承技术现状、大推力滑动轴承技术进展等，要求学生查阅相关文献，并进行文献分类整理，最后通过分析文献，提出自己的设想或建议。通过对课程所涉及的文献进行广泛的阅读和理解，对该领域的研究现状、新水平、新动态、新发现等内容进行综合分析，写出500~1000字的文献小节。通过这一过程的学习和训练，课堂知识得到了提炼，相关的学科知识及应用得到了拓展。

2.2强化实践教学环节，提高学习兴趣

实践出真知，实践教学是巩固理论知识和加深对理论悟性的有效环节，是培养具有创新能力的高素质工程技术人员的重要途径。例如，减速器拆装实验，可以帮助学生了解减速器各部分的结构，考虑好拆装顺序，培养学生的观察能力和动手能力。碳钢材料的拉伸应力应变实验，可以使学生对应力形成过程、材料的比例极限σp、屈服极限σs、抗拉强度σb等有一个直观的认识，掌握许用应力基本概念及使用方法，加深对杆拉伸状态下基本几何尺寸的计算。通过实践环节的学习，培养了学生仔细认真的工作态度，加深了对理论知识的认知程度，激发了学生的学习热情。

2.3增加探索性问题，提高创新能力

传统教学作业是以课后作业为主，都是些常规练习，内容简单，答案唯一。这样虽有利于“基本功”的训练，但“多学少悟”的培养不利于学生创造力的发挥。针对工程问题的复杂性，实际问题是没有标准答案的。因此，在课外作业中，适当地增加一些探索性问题，能够激发学生主动思考的能力。例如，在学习应力时，对裂纹的危害及防护措施进行举例说明。通过查文献，独立思考，学生对力学分支———断裂力学有了一定的理解，意识到工程上的许多灾难是由裂纹引起的。这样的主动探索反过来提高了对书本理论知识的理解。一个学期进行几次这样的作业后，对提高学生的创新意识和研究实际问题的能力有明显的帮助，增强了学生对工程概念的感悟。

3改革课程考评方式的实践

传统的考评方式多为闭卷考试，由于本课程内容多、实践性强的特殊性，仅凭期末闭卷考试成绩不能全面反映学生掌握知识和运用知识的能力。为此，对考核内容进行了改革实践。改革前，只采用期末考试作为学生的最终课程成绩。改革后采用期末考试成绩和平时成绩相结合的方式对学生进行评价。学生成绩考评内容，一是考查理论知识的掌握情况，通过期末闭卷考试成绩呈现。二是检验学生运用所学知识解决实际问题的能力，通过平时课堂讨论、课外作业成绩体现。改革后，这种多元化的考核方式对学生知识的获得、能力的培养和素质的提高有明显的效果。

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二、工程管理专业课程体系的建设

根据调研，用人单位对工程管理专业毕业生在知识和能力的要求上可以总结为六点：一是要求掌握扎实的工程管理的基本理论和方法；二是要求掌握投资经济的基本理论和基本知识；三是要求熟悉土木工程技术知识；四是要求熟悉工程项目建设的方针、政策和法规；五是要求毕业生具有施工、测量、材料等方向的初步实践能力；六是要求具有运用计算机辅助解决管理问题的能力。由此，本文认为，以就业为导向的课程体系建设应该包括以下三个步骤：1.首先，根据用人单位的需求调查，从岗位需求、精化岗位知识和技能出发，设定专业主干课程设置。独立学院工程管理专业的专业主干课程应该包括建筑施工、工程概预算、工程测量、工程项目管理、建筑材料、项目可行性研究、工程监理、物业管理等。2.其次，根据专业主干课程的需要设置专业基础课程。结合专业特色，工程管理专业应设置四大类的专业基础课程：一是工程类基础课程，主要包括工程制图、建筑设备、工程力学等；二是经济类基础课程，主要包括经济学、工程经济学、投资经济学、统计学等；三是管理类基础课程，主要包括管理学原理、运筹学、工程财务管理等；四是法律类平台课程，主要包括经济法、工程建设法律法规。由于该部分课程较多，独立学院应该根据自己的优势，进行轻重点抉择，以便突出自身特色。3.最后，结合公共基础课程，毕业论文（设计）和实习，共同构建系统、务实，合理的专业课程体系。独立学院工程管理专业在课程体系的建设上充分考虑社会需求、考虑学校的具体情况，考虑工程管理专业的特色，考虑课程之间的衔接关系，从而才能构建出系统，合理、务实和操作性强的课程体系。

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1.课程知识涵盖面较广该课程包含了对各类型电厂的全面介绍、各类电气主接线特点与应用、输配电网元件的稳态建模以及潮流与短路计算分析、电气设备的选择、负荷特性分析和保护的设置等。该门课程的内容基本涉及到了电力的各个环节，涵盖了“发电厂电气部分”、“发电厂动力设备”、“电力系统分析”、“电力系统继电保护”等课程的基础先修内容。因为是基础课，与专业课相比，对内容的教学深度需要适度的把握。

2.课程理论性强、内容较抽象该门课程中的内容如输配电网的运行分析、设备的选择和校验、保护的设置和整定都需要进行大量的计算分析，理论性较强，且一环扣一环，相互嵌套，互为作用，如果前修知识点没有理解和掌握，后续知识的学习会更加困难。电力系统的运行特点是无法凭借眼睛直观观察，无论是潮流、电压、损耗、电流等必须通过仪表测量、采集、传输到数据库方能进行分析与统计。设备选择如断路器、隔离开关、电流互感器等设备以及电气主接线的选择等都比较抽象。

3.电力行业快速发展，相应的教学内容需要不断更新电力行业快速发展，技术不断推陈出新，如保护装置、防雷装置、调速装置、接线方式等的不断发展使得课程有些内容需要不断调整。电网的发展如分布式电源的引入、特高压的引入、灵活交流输电系统的引入、电力市场的不断发展等使得电力系统的运行特点与传统电力系统有所差别，为了能让学生跟得上电力技术的发展，课程的相关内容也需不断更新。

二、工程案例教学的引入

电气工程与自动化学院毕业的学生大多从事生产一线的工作，需要具有分析问题和解决问题的能力，需要具有良好的专业素质和实践能力，能从错综复杂的现象中抓住本质，及时、准确地解决工程中遇到的问题。这些技能离不开对电力系统原理和系统性知识的掌握。但单纯地根据课件或教材讲原理，学生难免会觉得乏味、枯燥，而且看不到应用的前景，主动性和积极性都无法提高。因此，在课堂中适当引入工程案例教学，从案例中让学生明白理论同时学会把理论和实际进行结合，老师也从简单的知识传授者与灌输者变成学生的引导者和促进者。“电力工程基础”课程主要知识点引入主要的案例分析如下：

1.水电厂和火电厂的运行如果只是简单根据流程介绍水电厂从水库到尾水管的工作过程或火电厂概括地阐述风、煤、水、蒸汽、烟、尘等系统，则既抽象又显枯燥。如通过案例教学方式，引入实拍的水电或火电教学片，让学生观看一遍，然后针对课件中的相关知识结合教学片中具体过程和实物进行讲解，学生会更容易理解。

2.电气主接线电气主接线需要介绍每种接线方式的优缺点、倒闸操作、图形的绘制等。主接线方式有单母线及改进接线、双母线及改进接线、一台半断路器接线、单元接线、角型接线、桥型接线等多种接线形式。如果一一介绍各种接线，学生不但记不住还很容易混淆。根据收集到的一些电厂和变电站的典型资料，分析具有以上不同接线电厂或变电站特点；再根据变电站的实际特点引入接线方式的分析，从实际到理论，让学生主动归纳各自的优缺点，让书本知识形象和生动起来，在生动中培养学生追索知识的动力；同时，在介绍电厂和变电站接线时也可以引入一些设备的介绍，为后面的设备选择奠定基础。倒闸操作也是相对复杂的，如母线隔离开关相对线路隔离开关“先通后断”或断路器相对隔离开关“后通先断”。学生总觉得特别难以理解，而这个知识点的理解正确与否关乎学生对实际生产的安全操作，对人生的保护。因此，在这个知识点上特地根据实际操作制作了flash工程设备操作程序动画，让学生观察违规操作引起电弧和大面积停电现象，在潜移默化中让学生明白道理，无需复杂的分析。

3.输配电网的运行分析在给学生介绍本章的基本概念后，引入电力工程数字仿真软件PSASP进行电力元件的稳态建模、潮流计算、短路电流计算。为了让学生便于理解，仅选取5节点系统和无穷大系统作为演示，演示潮流计算、短路计算和暂稳分析。通过PSASP良好的人机交互界面，曲线阅览室等让学生直观而形象地理解实际的潮流计算和短路计算结果。当然，演示过程中需要插入原理性的分析，通过改变元件参数、电压水平等观察计算结果的变化，巧妙引入电网运行分析原理，避免公式的大量直接推导，让学生的兴趣和积极性得以提高，主动去探索，由“教为中心”过渡到“学为中心”。

4.继电保护和防雷保护继电保护在“电力工程基础”这门课中主要讲三段式保护。三段式保护包括动作电流的整定、动作时间的整定、灵敏度的校验等，分析起来较为复杂，而且保护之间的相互配合用语言来描述反而让学生容易混淆。只能通过软件模拟实现工程实际的典型三段式保护的整定和动作案例，分析不同地点短路时保护的动作与配合、不同线路参数和短路方式对保护灵敏度的影响。防雷保护则可以从生产实际中引入案例，如变电站、电厂等。

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所谓人性化产品，就是包含人机工程的产品，只要是"人"所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的"物"，在设计和制造时都必须把"人的因素"作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面；而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。

那么，对于一件产品是如何来评价它在人机工程学方面是否符合规范呢?以德国Sturlgart设计中心为例，在评选每年优良产品时，人机工程上所设定的标准为：

1)产品与人体的尺寸、形状及用力是否配合；

2)产品是否顺手和好使用；

3)是否防止了使用人操作时意外伤害和错用时产生的危险；

4)各操作单元是否实用；各元件在安置上能否使其意义毫无疑问的被辨认；

5)产品是否便于清洗、保养及修理。

一般情况下，在设计教育中常以上述第三项较为强调，而消费者在购买商品时，则是以产品的视觉效果、商场气氛及价值来决定购买行为的成立与否，但作为一名好的设计师应为产品长期使用的效果及舒适性负责，尤其是避免伤害与危险的防止更是不可忽视的考虑因素。如，在操作计算机的上机姿势中，在现行的上机条件下，操作员常常是手臂向前悬空着来操作键盘和鼠标的。手臂的悬空形成了肩颈部的静态疲劳，使得操作员不得不将背部靠在椅子靠背上作业(后靠姿势会加大悬空的手臂的前伸程度，从而增大肩部所需要的平衡力矩，加快肩颈部的疲劳)，而当操作员脱离靠背又手臂悬空时，体重就全部需要由脊柱来承担，其结果或者是腰背的疲劳酸痛，或者是腰肌放弃维持直坐姿势而塌腰驼背，或者是把手腕抵在桌沿而引发腕管综合症。那么，要解决诸如此类的问题，设计师就必须充分考虑人机工程学的因素。

所谓人机工程学，亦即是应用人体测量学、人体力学、劳动生理学、劳动心理学等学科的研究方法，对人体结构特征和机能特征进行研究，提供人体各部分的尺寸、重量、体表面积、比重、重心以及人体各部分在活动时的相互关系和可及范围等人体结构特征参数；还提供人体各部分的出力范围、活动范围、动作速度、动作频率、重心变化以及动作时的习惯等人体机能特征参数，分

析人的视觉、听觉、触觉以及肤觉等感觉器官的机能特性；分析人在各种劳动时的生理变化、能量消耗、疲劳机理以及人对各种劳动负荷的适应能力；探讨人在工作中影响心理状态的因素以及心理因素对工作效率的影响等。

人机工程学因素往往是企业提高其竞争力的手法之一。若说"人性化产品"是与"人"合为一体的产品设计，"人机工程因素"则是设计工业产品时的人机界面所必须考虑的因素。在我国即将加入WTO所面临的冲击下，中国的制造业无不是严阵以待，企图在竞争中保持优势。管理大师麦克·波特(MICHAELPORTER)曾说过，企业具备竞争优势的两个方式，一是扩大生产规模，走向规模经济，才能占有成本上的优势；另一个便是创造企业或产品的附加值，制造消费者趋之若鹜的心理。在现今产品和质量逐步提高，且消费者对商品品质要求越来越高的情况下，各产品制造商们无不力求突破，希望能出奇制胜，打动消费者的心。拿当今世界上提出的"健康"人机工程学的新要求为例，即是用某些考虑人机因素的辅产品，如：电动腰靠、紫外线阻隔(UV、CUT)等来提高产品人性化的层次，籍此创造其他品牌无法模仿的优势，而赢得消费者青睬的。

究竟什么样的产品需要人机工程呢？在设计上又如何表现，才能成为符合人机工程学的产品呢?

工业设计师指出，就电脑的相关部件和设备而言，如键盘、鼠标等输入装置，因使用者可能长时间利用其从事工作或娱乐，接触的时间较长，在使用时也可能十分投入。因此，人机工程学就成了设计上最主要的条件之一。

人机工程学的显著特点是，在认真研究人、机、环境三个要素本身特性的基础上，不单纯着眼于个别要素的优良与否，而是将使用"物"的人和所设计的"物"以及人与"物"所共处的环境作为一个系统来研究。在人机工程学中将这个系统称为"人——机——环境"系统。这个系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的关系决定着系统总体的性能。本学科的人机系统设计理论，就是科学地利用三个要素间的有机联系来寻求系统的最佳参数。

系统设计的一般方法，通常是在明确系统总体要求的前提下，着重分析和研究人、机、环境三个要素对系统总体性能的影响，如系统中人和机的职能如何分工；如何配合；环境如何适应人；机对环境又有何影响等问题，经过不断修正和完善三要素的结构方式，最终确保系统最优组合方案的实现。这是人机工程学为工业设计开拓了新的思路，并提供了独特的设计方法和有关理论依据。

作为一个全息系统的局部，一个产品中包括了我们这个商品社会中的全部信息。一件设计优良的产品，必然是人、环境、经济、技术、文化等因素巧妙融合、平衡的产物。开始一项产品设计的动机可能来自各个方面，有的是为了改进功能，有的是为了降低成本，有的是为了改变外观，强化"柜台效应"，以吸引购买者，更多的情况是上述几方面兼而有之。于是，对设计师的要求就可能来自功能、技术、成本、使用者的爱好等各种角度。不同的产品设计的重点也大不相同，暖水瓶的设计显然就要比香水瓶的设计考虑更多的人机问题；再以肇及设计所设计的电脑游戏遥感器为例，乍见此产品时，看似不符合人机工程学，但实际使用时却很合手，操控性良好，而且遥感器外型颇酷，用此摇杆玩空战游戏，有操控战斗机的味道。相比于市场上其他同类型的产品，即使售价比一般产品高出许多，也一样大受欢迎，足见其魅力所在。但也有这样一种产品，在市场上受到欢迎，是因其外型讨好且成本不高所致，但缺点是产品轻，因此，在使用时本来一只手操作很方便，却不得不双手并用才行，这就是该产品在人机工学上的不足之处；但在成本、售价及市场因素的考虑下，厂商还是推出此种产品。而对于专业用品就不同了，例如美发师每天所使用的吹风机，除草机工人所使用的修剪机就绝对不能轻视人机工程学在生理层面上的考虑。

然而，一个好的产品设计是可以涵盖形态和人机因素的，产品的外形一样也可以有机会作人机工程的发挥。以TEAGE为微软所设计的易用鼠标球而言，该鼠标是特别为儿童体验电脑而设计的，在方案决定之前对儿童的抓握方式进行了研究，黄白两色相间的鼠标球使儿童们在学习电脑时，增加了趣味性和功能性。该产品已经超脱了产品造型上的束缚，除让其更好用之外，也同时赋予了产品新的意义与想象空间。

除了一般的大众消费品之外，专为特殊族群所设计的产品在人机工程学上也有更多的考虑。如，残疾人用的瓷器套具，此套设计是专为残疾人做的餐具，又不让人直接看出它们是专为残疾人做的。故而，设计师在充分考虑了人机工程学的基础上，特别处理手把的凹凸，使患者拿在手里有一种心态上的平衡感，既能看到，又能摸到，但又不那么显眼。

再以医疗设备来说，病床、医疗椅等产品，在设汁上不只是考虑操作要符合人机工程学，在材料上也应力求人性化，增加产品的亲和力，以提高产品的"EQ"。

由于学科来源的多样性和应用的广泛性，人机工程学中采用的各种研究方法种类很多，有些是从人体测量学、工程心理学等学科中沿用下来的，有些是从其他有关学科借鉴过来的，更多的是从应用的目标出发创造出来的。其中常用于一般产品设计领域的方法有如下几类：

1，测量方法

测量方法是人机工程学中研究人形体特征的主要方法，它包括尺度测量、动态测量、力量测量、体积测量、肌肉疲劳测量和其他生理变化的测量等几个方面。

2．模型工作方法

这是设计师必不可少的工作方法。设计师可通过模型构思方案，规划尺度，检查效果，发现问题，有效地提高设计成功率。

3．调查方法

人机工程学中许多感觉和心理指标很难用测量的办法获得。有些即使有可能，但从设计师工作范围来看也无此必要，因此，设计师常以调查的方法获得这方面的信息。如每年持续对1000人的生活形态进行宏观研究，收集分析人格特征、消费心理、使用性格、扩散角色、媒体接触、日常用品使用、设计偏好、活动时间分配、家庭空间运用以及人口计测等，并建立起相应的资料库。调查的结果尽管较难量化，但却能给人以直观的感受，有时反而更有效。

4．数据的处理方法

当设计人员测量或调查的是一个群体时，其结果就会有一定的离散度，必须运用数学方法进行分析处理，才能转化成具有应用价值的数据库，对设计产生指导意义。

当今的工业设计师面临着多种活动和课题，例如：电视资讯、互动电视、通用遥控器等，与企业合作的范围也很广，在实施产品的人性化设计过程中，通常采用如下的设计程序：

1)建立并运用资料库(这在前面已有论述)；

2)决定研究主题；

3)观察阶段：

*目标轮廓*访识/观察*使用模式/议题

4)发展阶段：

*关键议题*产品概念*测试与评估

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所谓的绿化化学主要指的就是能够对环境不会造成污染，同时也能够十分有利于保护环境的化学工程。简单的一点来说主要是采用化学的技术以及方法来有效的减少或者是消除一些对于人类有害以及防治社会安全发展的不利的因素。绿色化学主要就是将污染从源头进行有效的消除，其中也包括了含有原子经济性以及高选择性的一些反应，同时绿化化学能够生产出来对于环境有利的一些材料，并且也能够经过回收废物进行循环利用的科学。

1.2关于新的分离技术

从广义的角度来看，所谓的分离强化首先就是要对设备进行不断的强化，然而在对生产的工艺进行强化，进而从整体上来说就是只要能够将设备变小以及能量转化效率提高的技术变为化学的分离技术强化的结果。这样做不仅仅能够更好的有利于可持续发展的理念，同时也是化学分离技术的发展趋势之一。但是，传统的化工分离技术主要是根据沸点的不同，把一些不同组成成分的物质进行分析，然而随着科学技术的不断发展以及对于该项工作的不断研究，进而得出该项技术具有着十分广阔的发展前景，但是在应用的过程中还是存在着很多的问题，主要是这项技术的研究对分子蒸馏的基础理论研究相对来说还是比较少，并且在理论方面也没有能够得到充分的说明。但是随着科学技术的不断发展，分解技术也得到了不断深入的研究，并且也取得了不错的效果，并且也渐渐的把信息技术引入到了分离技术的研究以及开发当中，进而在对热力学以及传递的性质进行的研究，对于分子模拟大大的提高了预测热力学的平衡等，因此在进行研究以及开发的过程中对于分离技术具有着十分深远的意义。

2在热传导过程中的研究进展以及方向

2.1关于微细尺度传热的研究

所谓的微细尺度主要是从空间尺度以及时间尺度微细的研究以及对传热学规律的研究，目前在传热学当中已经是成立了一个分支，并且其发展的前景也是十分的广阔。在物体的特征尺寸要大于载体离子的平均尺寸的时候，就是连续的介质便依然是成立的，然而因为尺度是微细的，并且以前的假设影响因素也将会随着发生着改变，进而将会导致流动以及传热的规律出现一定程度的改变。当前随着纳米以及微米的技术得到了不断的发展，并且已经是受到了人们十分广泛的关注，在很多的领域当中也都在是围绕着微细尺度传热学进行不断的研究，并且已经是在不少的领域当中取得了不错的成果，比如在微型热管以及高集成的电子设备当中。

2.2关于强化传热过程中的研究

对于这项研究主要是从改进换热器的设备方面进行入手的，其研究开始的目的主要是为了能够更好的提高传热的效率，同时也是为了能够改进设备的持续对外放热，对于这项研究的改进主要是包括了传热材料以及生产工艺的改进，同时将传统的设计进度优化等内容。

2.3关于传热的理论研究

在最近的几年来，该项工作的研究人员主要是在滴状冷凝在生产中的应用进行研究，但是一直到目前也没有能够得到实现。其主要的问题便是怎样的获得实现的滴状冷凝，以及如何的是冷凝的表面寿命得到延长。目前其主要的问题就是如何改变冷凝界面的性质，以及怎样才能够将冷凝应用到工业当中进行传染改造。在沸腾传热的过程中，其传热的方式不仅仅在机械以及石油化工行业当中得到了十分广泛的应用，同时也在航天行业当中得到了十分广泛的应用。长期以来人们也一直对于液体出现核态沸腾的主要原因进行着不断的研究。

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1．1鼓励参与性原则

案例教学的展开要保证学生参与的积极性。学生是学习的主体，是知识的接受方，学生掌握知识的程度关系到实际课堂教学实际效果。案例教学的主体是学生，充分发挥学生的主观能动性，让学生积极参与进来，例如针对非点源性水污染问题，让学生自己设计具体生态工程措施来尝试解决，并进一步分析在实施过程中，运用到的生态工程原理，通过案例分析提高学生综合运用知识的能力。

1．2案例选取典型性和真实性原则

案例教学过程中，案例的选择很关键，①必须遵循案例的典型性原则。案例教学是为了让学生更好的掌握生态工程学的教材内容，所选案例不能脱离教材本身的知识点，案例具有典型性，并具有较好的实施效果。②案例必须是真实存在的。这是由生态工程学科的应用性与实践性等特点所决定的。比如在生态工程原理教学中，针对小流域综合治理问题具体案例，讲解效益协调统一原理的运用，典型的是我国甘肃省陇南县的“九子登科”模式，通过“山顶戴帽子，山腰系带子，坡地修台子，地埂锁边子，荒山荒沟栽苗子，山脚种果子，沟底穿靴子，见缝插针钉扣子，秋田盖罩子”一系列措施，在考虑到生态效益和环境效益的同时，又兼顾到经济效益，起到了明显的效果，各种措施的结果是建立一个稳定、持久、高效的生态系统。让学生从实际案例中体会到生态工程原理的实施效果，进一步加深学生对原理的理解和掌握。

1．3案例的启发性

要发挥培养学生能力的作用就必须使教学具有启发性，要求教学案例提供不完全信息，同时针对案例所提出的问题要具有启发性，并对学生的讨论进行引导，起到开拓学生的思维，激发学生探索兴趣的作用。如在讲授生态工程的生态位原理时，例举“家鱼共生混养”生产模式这一生态位理论应用的典型案例。要求学生以四大家鱼混养为例，说明它们的栖居水层和主要的食物来源，启发其思维，使学生更深入地理解家鱼共生混养模式是基于不同的鱼类所处的水层和取食不同，不会发生生存资源的激烈竞争，提高了资源(空间、食物等)的利用效率和生态系统的生产力，从而强化学生对生态位原理在生态工程中应用的理解。同时，在授课时请学生分别进行阐述和讨论，便可较为明晰地使学生理解和掌握相关知识。

2生态工程学案例设置的主要内容

生态工程学的教学内容主要分为生态工程原理、生态工程设计、农业生态工程、环境生态工程、林业生态工程、景观生态工程、城市生态工程等六部分，其中相对比较适合设置为教学案例的专题内容如下:

2．1生态工程原理

生态工程原理是实施生态工程的重要理论基础。生态工程原理着重讲述了生态学原理、经济学原理、工程学原理三大部分。针对这方面的内容，可以设置为案例的题材较多，例如:生态位原理中的稻田养鱼、家鱼共生混养;限制因子原理和耐性定律中的水体富营养化控制、重金属污染植物修复;食物链原理中的食物链加环、生物调控;效益协调统一原理中的“九子登科”模式等。这些原理方面的案例可以使学生充分理解和掌握生态工程的理论体系和基础，是生态工程原理及应用的关键和核心。

2．2生态工程设计

生态工程作为一门应用性的学科，离不开设计。生态工程设计主要介绍了生态工程设计的原则、基本程序、技术路线、具体的设计案例等方面的内容。可以结合污染水体修复工程设计来进行讲解和讨论，例如:白洋淀非点源污染控制的生态工程设计、温州横河水体治理示范工程设计等。

2．3农业生态工程

农业生态工程着重讲述了农业生态系统概念、类型及模式、农业生态工程技术、装配农业生态工程等内容。该方面的内容可以设置为案例的题材较多，如:生态农业、立体农业、生态果园工程模式、桑基鱼塘模式、稻田养鱼等。可以让学生充分认识不同的农业生态工程模式的应用案例，从而激发学生的兴趣。

2．4环境生态工程

环境生态工程主要介绍了目前环境问题、污染生态工程、湿地生态工程等方面的内容。可以结合目前的主要污染问题和应对措施实例来进行案例分析，如:温室效应、水土流失、污水土地处理技术、受损水体生态修复工程、固体废弃物处理生态工程、退化湿地的生态恢复与重建等，让学生理解生态工程在解决具体环境问题方面的作用，起到促进学生学习的效果。

3生态工程教学案例的应用

生态工程课程教学中运用案例教学法是课程自身的特点决定的，其目的十分明确，即服务于课程教学，促进学生对知识的理解、掌握和运用，提高课程教学质量。既要鼓励学生积极参与，也要考虑到案例的典型性、真实性和启发性。激发学生对生态环境问题和现象的兴趣，并具备运用所学知识来解决实际问题的能力。如在讲解典型生态工程设计案例时，以白洋淀非点源污染控制的生态工程为例，让学生预先查阅文献资料，并针对非点源污染问题提出自己的建议和看法，并运用生态工程技术设计初步的控制方案，在课堂上与师生共同交流讨论，这样不但培养了学生探索知识的能力，也锻炼了学生解决问题的能力，最重要的是使学生真正认识和理解了生态工程在治理具体污染环境问题上的作用和效果;在讲授林业生态工程部分时，以我国林业生态工程为例，要求学生提前搜集我国十大林业生态工程相关信息资料，在课堂上与学生进行交流，既可以使学生深刻认识我国林业工程建设的迫切性和取得的成果，又可以从不同类型的林业生态工程对具体环境的改善来进一步认识林业生态工程原理;另外，在讲解到城市生态工程部分，以城市生态恢复工程的典范———清溪川复原工程为例，要求学生搜集韩国首尔清溪川复原前的图片，列举清溪川复原前主要存在的生态环境问题，阐述复原的紧迫性和复原后对生态环境改善的程度;同时与学生交流和讨论清溪川的复原工程中，韩国政府具体实施了哪些工程，这些工程分别针对哪些环境问题，最终具体实施效果如何。通过这些实际案例的分析，培养和启发学生分析问题和解决问题的能力。

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1.2改革意义以培养学生工程实践能力为主的工程图学实验教学改革，其主线为设计，核心为三维，也就是说根据设计方案的描述、零件造型、部件预装配，到生成二维工程图的整个过程，将徒手轴测图、仪器图等图学内容与工程设计相结合。从而使学生在学习中逐渐形成设计思维，并能够运用先进的设计表达方法。这种新的实践教学体系实现了计算机与传统的工程图学的融合，其时代特征十分鲜明，并拜托了传统的以二维图形为核心的教学方法，从原来的技能教学向思维方式的引导教学转型，注重培养学生的创新意识与创新能力，与当前工程设计发展变化的需要更加符合。

2改革的主要内容

2.1改革实施方案针对传统的工程图学实践环节进行改革，将传统的二维表达介质向基于几何造型系统的三维设计介质转移，突出“三维”和“设计”两个重点。工程图形学课程的核心理论是计算机造型理论、摄影理论，课程教学的主要目的就是为设计服务，提高学生的设计能力，所以在新的发展形势下，要提高学生实践能力，就要培养他们设计产品的构思和利用现代技术表达设计理念的能力。只有加强工程图形学课程的实践教学，形成适应时代需求的实践教学体系，培养的学生才能适应时展的需要。

2.2主要研究内容

(1)增强表达能力及三维形象思维的培养。三维模型是一种抽象模型，但是相比于其他的抽象模型更符合人类形象思维方式，并且在现代工程设计中又具有独特的优势，所以，应用范围越来越广。但是三维造型和二维投影不同，所以一定要对学生进行专门的轴测图训练，提高他们的空间想象能力。此外，利用CAD制图软件也可以实现将模型与其投影对应，这样对学生理解三维模型与二维投影的对应关系非常有帮助。

(2)增强团队精神和协同设计的培养。协同设计主要是对团队进行分组，组建三维零件库，在虚拟条件下进行预装配，让学生在设计、装配的过程中逐步了解和掌握现代工程设计的特点，培养团队精神。

(3)增强强化现代工程设计和表达意识的培养。教学的开展主要围绕“设计”进行，安排开放性作业，让学生在设计过程中充分发挥想象力，运用所学知识进行“自主设计表达”，现代化设计工具对现代工程设计来说非常重要，在其在处理图形文件的方式上应用最多。所以，要重点讲解工作原理。

3改革的主要方法

3.1教学方法以工程设计作为主线，对设计的投影知识、设计基础、三维造型等进行详细的实现活动。在整个实践的过程中突出三维立体的作用，并从三维立体入手，对物体构成的原理进行全面的理解和表达。学生首先通过徒手绘制轴测图，展示设计方案；其次在计算机上建立三维模型，并对其进行工程分析、虚拟预装配、生成零件图；最后拼画二维装配图的仪器图等。在这个过程当中，将计算机辅助、仪器图和徒手轴测图等知识和工程设计相结合，让学生养成现代先进的设计思维，并掌握先进的设计方法。

3.2教学实践

(1)选题阶段。在该阶段主要是教师为学生提供相关的工程设计的命题。学生则通过对市场的调研，从而确定命题研究的方向，之后再开始查找研究的资料，并最终确定设计的方案。通过对学生采用开放式训练，可以使自身的发散思维和逻辑思维得到有效的培养，并且可以使学生的工程意识得到激发和发挥。

(2)通过轴测图展示学生设计的方案。通过采用轴测图的方式，让学生学会徒手绘制三维立体的草图，并对设计的产品做初步的描述。进行描述。在工程上轴测图是一个很好的辅助图样，通过轴测图的绘制还可以增强学生的空间概念，培养学生的空间想象能力，使学生画图、看图水平得到全面提升。

(3)利用计算机辅助设计的阶段。并采用常用的CAD三维立体软件，对模型进行初步的虚拟预装，使得其成为二维的工程图。可以使学生三维造型、绘图及其表达技能得到全面的提升，还可以增强学生三维实体造型及其表达部分的工程意识。学生在进行三维零件的特征设计时应该以零件形成的加工工艺流程作为引导，在进行工程图的生成制作时则应该以机械制图国家标准的规定启发学生，使学生的规范意识和标准意识得到提升，培养学生的多学科工程的实践能力，将工程实际与课程内容紧密结合在一起。

(4)拼画装配图阶段。根据前述产品零件图和设计方案，拼画部件的二维装配图。上述实践教学体系具有时代特点，在天津大学机械类2013及2014级学生实施取得了卓有成效的收获。以计算机几何造型为核心的图形学与工程设计紧密结合为一体，培养了学生形成自顶向下的设计思维方式，掌握了先进的设计表达方法，培养学生了现代设计意识。

(5)拓展阶段。组织学生参观学科实验室，如请教师做“微铣削加工研究现状及发展趋势”等前沿技术讲座，介绍微铣削加工背景、加工特点、加工应用、研究现状及发展前景。学生加入相关的课题研究，如微/纳操作系统，如图2所示，喷涂设备及系统，如图3所示测喷机器人。

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但是仍未达到国家所规定的公开招标规模标准，并且在价格方面相对较高，已经达到了工程所在地区公开招标的标准，但是也需要按照国家的要求进行合理的招标工作。

2）维修工程的规模不算大

没有达到工程所在地区的规模，但是达到了该工程所属企业公开招标的标准，就要按照该企业的标准进行招标工作。

3）维修工程的规模较小

甚至都没有达到所在行业的标准，但是价格相对而言较高，如果处理不当，也会出现一系列的问题，因此需要学院的积极配合。

4）维修工程的规模很小

未达到学院所组织的招标标准，那么就要求有关部门运用邀请招标的方式进行招标。

5）维修工程的规模十分小

已经属于零星工程的范畴，没有必要进行招标工作。对于这类的维修工程，每个项目的价格不会很高，但是会经常进行维修，所以次数较多时就会变成大额度的工程。

2、加强管理，确保质量

因为维修工程属于一些较小型的项目，因此对安全的要求相对而言较低，并且有关的管理者对该工程的质量要求也没有新建工程的高，重视程度较低。所以，在实际工作中重复修补的现象层出不穷，这种现象不仅严重影响了我们的生活，还会对工程效益造成一定的损失。针对该类问题，必须要对学院维修工程的质量进行严格把关，加强对该工程施工的管理措施以及审计力度。

1）加强管理维修工程。

在安全方面和使用功能方面，维修会对建筑物产生一定的影响，在现实生活中也可以看到因为施工质量问题而造成的重大事故层出不穷，因此，一定要重新审视维修工程的质量问题。在学校中，要专门设立机构对维修工程进行严格管理，对维修工程重视起来，落实到工程质量上。

2）提高管理人员的专业素质。

维修工程虽然面积小，但是涉及到的知识十分广泛，工艺复杂，这也就要求管理人员具有专业的管理素质。但是就目前看来，学院中的管理人员大多都未具备过硬的专业素质，对维修过程中的一些施工技术以及材料的选用了解的比较片面，因此在管理过程中无法制定出专业化的管理方案，从而主导权就落到了施工单位手中，如果遇到极端情况，或者遇到一些不良的承包商，就无法对建筑的安全性作出保证，很容易出现建筑质量问题。因此，学院要加强对工作人员的专业培训，进而提高管理人员的专业水平，保证维修工程的质量问题。

3）促进过程中的管理。

由于在上课期间学生人流量大，无法对一些建筑进行维修，所以，学院的维修工程大多是在寒暑假进行。因此在这期间，学校要制定出详细的计划，并且严格按照进度表进行，以保证在规定期间能顺利完成，不影响学院和学生的正常工作和学习。对于一些较大的维修工程，学校还要做好相应的设计工作，对于一些比较繁琐复杂的设计结构，学校应该找资质较深的单位进行设计，以达到相应的标准。除此之外，学校的管理人员需要做好估价，严格杜绝豆腐渣工程，不合格的材料和设备决不允许使用到工程中。在实施过程中，管理人员要加强对工程的监控，做好工程审计工作，因为审计工作是建设单位对工程实施监督的关键环节，在维修过程中起着举足轻重的作用。此外，还应当规范施工人员的行为，以保证建筑质量过关。

3、完善档案，提升效益

在每个学院都会有档案室，学院建立档案室对有关项目的运行、维修和扩建均可存留有关依据。对于新建的工程的档案一般比较完整，而对于维修工程，学院却此并未加强重视，导致维修工程的档案被忽视。大部分学院中因为当时没有做好维修工程档案管理工作，以至于多年后诸多工程无法顺利进行，造成的后果可想而知。因此，本文提出以下的建议：

1）重视档案管理工作。

学院的档案管理工作者应当提高意识，积极配合基建人员的工作，让相关的管理人员做好相应的信息管理以及收集。在这个过程中，要做到几个同步，一是有关的档案管理与计划同步；二是档案管理与施工同步；三是维修档案与工程交付同步。

2）提高档案管理质量。

如果学院要对档案管理的相关人员加强培训，就应该认识到维修工程的档案管理不仅是管理人员的职责更是学院相关人员的工作。因此，学院一定要对该职位进行督察，不能安排完毕后便置之不理，应当化被动为主动，严格管理，以促进相关人员的专业素质以及工程的进程和质量。

3）提高效率。

因为管理部门要对工程的档案进行相关的备份，以形成独立档案，所以学院应当建立健全的档案管理流程，建立登记制度，防止档案流失现象的发生。与此同时，学院还要加强对档案管理的现代化建设，跟上时代的步伐，建立更加便捷的电子档案，编制较为快速的检索工具，让该工程档案的利用效率获得提高。

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二、改进课堂教学PPT，增加工程实例

工程热力学作为一门专业基础课，与工程实际密切相关。在教学过程中，需要有很多的工程问题作为背景。以教科书为单一内容的PPT演示，并不能满足课堂学生学习的需要。为了提高学生学习热力学的兴趣及深入掌握热力学知识，迫切需要在传统课件中加入工程实例，利用多媒体技术全面展示热力学的工程应用，使学生在工程案例的演示中发现并体会工程热力学的重要性及美感。通过工程案例的学习，使课堂教学内容图文并茂，声像结合，使学生在多方位、立体化地形成认知并达到对热力学知识的理解、分析、记忆、掌握和应用。对于热力学工程案例，我们选取了真空做功、制冷循环，内燃机等工程机械作为实例，进行详细分析和讲授。工程案例的引入，将实际生活中与热力学相关的问题引入到教学中，用所学知识来解释工程问题，在讲解中让学生明白热力学知识可以解决本专业涉及的实际专业问题，从而实现“从理论中来，到实践中去”，实现对创新型人才的培养。

三、将工程热力学的学习融入大学生创新项目中

在创新型人才培养中，需要提升学生运用基础理论进行学术研究的能力和具有工程应用背景的有关开发、设计的能力。大学生创新项目的实施，有利于促进高校培养具有创新意识和能力的新型人才，促进高校探索并建立以科研活动为中心的教学模式，倡导以学生为主体的本科人才培养和研究性学习教学改革，充分调动学生主动学习的积极性、创新思维和创新意识，同时在项目实施中使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的能力。结合大学生创新项目，结合建筑环境与能源应用工程的专业特点，在指导学生大创项目时，将热力学第一定律、热力学第二定律和卡诺定律应用其中，使学生明白能源利用的守恒性，以及如何提高热力循环的效率，减少不可逆损失，这些都成为学生应用所学知识来解决实际问题的一种锻炼。学生在科研项目中，深化了对热力学知识的认识，同时提高了自己思考问题、解决问题的能力。同时，鼓励学生积极参加各类挑战杯、建筑节能比赛、机械创新设计大赛等，通过这些竞赛活动进一步提升自己的创新能力。

四、改进课后作业完成形式，增加分析报告

工程热力学课程是一门实践性很强的课程，其中很多理论已用于工业过程。因此，在课后作业中，需要对传统布置练习题来检验教学成果的方式进行改进，增加一些实际工业循环的实例，让学生通过分析其所应用的原理，提交分析报告，并指出该工业过程效率提高的方式和途径，以这样的方式来激发学生学习的兴趣，提高学生理论联系实际的能力。同时，精选一些课后习题，通过详解的方式，激发学生的创新意识和解决问题的能力，进一步促进创新型人才的培养。创新是实现社会持续不断向前发展的原动力，也是培养和造就一大批素质过硬、勇于创新的新世纪人才，保证国家高速发展的有力保障。创新能力的培养来自于理论和课堂，更在于理论和课堂之外的亲身体会和具体的实践操作。

本文从工程热力学教学与工程实例结合，与科研活动结合，改进课堂教学组织模式和课后作业完成形式等方面，探讨了以培养创新型人才为目标下的工程热力学教学改革与实践，希望能够进一步提高工程热力学的教学质量和效果。

作者:高蓬辉 张东海 王义江 黄 炜 单位:中国矿业大学力学与建筑工程学院建筑环境与能源应用工程系

参考文献：

[1]岳丹婷,吕欣荣,李青.深化热工教学改革加强学生创新能力培养[J].2002,(4):86-88.

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1.优化课程内容和结构。以水利水电工程各类水工建筑物的施工为对象，依其施工技术、组织特征，建立相应的科学体系，归纳了几个典型建筑物（如土石坝、混凝土坝和地下洞室），引入案例教学法，按这些建筑物的施工程序（施工过程），阐明它们的基本技术组织原理，构成课程结构体系的骨架。

2.构建分级课程导学体系。学生需要通过教师的导学安排来学习，教师导学的任务主要包括三个：一是为学生提供充足的学习资源，引导学生正确有效地学习；二是指导学生，解答其在学习过程中遇到的问题；三是监控学习过程，并对学习效果进行评估和考核。本教学团队按照“课程团队－课程辅导教师－教学班－学生”设置分级导学体系，导学方式包括课堂教学、分组讨论、在线辅导和讨论等。课程团队负责课程的整体设置，包括制定教学大纲、考试大纲，安排教学进度，分配教学资源，以及确定教学方案等。课程辅导教师负责按照课程团队的安排实施具体的教学活动，如引导学生学习，评价学生的学习效果等。教学班的设置是以班为单位组织教学，安排学习任务。学生按进度安排参加课堂教学，完成课外自主学习。

3.建立立体化教学资源库。教学资源库包括了优选的课程纸质教材、立体化的多媒体课件与辅助教学的案例库动画短片、习题库等教学资源。（1）多媒体课件。教学团队充分利用先进的现代教学手段，开发了多媒体教学软件和工程资料录像等教学课件，主要用于教师的课堂教学。课件的信息量与课程教学的学时相适应，用提纲式的幻灯，阐述课程的重点、难点。（2）辅助资源库。为了辅助教学，除了多媒体课件外，还需要大量脚本数据、图形、音频、视频、教学软件等元素释解教学难点，从而提高课堂教学效率。这些资源以施工对象为单元形成辅助资源库，用于教师备课和学生扩展知识。主要包括工程导航（已建工程施工技术影像实录）、视野拓展（新技术、新材料、新工艺）、仿真动画（对难以理解的复杂施工过程及其组织开发基于虚拟现实技术的三维可视化动态仿真模型，对复杂的工艺过程开发Flas等）等模块。教学团队自主开发制作和整理了三峡、水布垭、龙开口等工程施工过程的三维动态演示视频及部分施工机械和施工技术的视频，根据教材中的附图制作了flas，通过对施工技术的说明及工程实例的演示，将枯燥的文字表述和静态的黑白图片变成动态影像，直观形象地演示大坝的浇筑过程，进行施工方案优化分析等。（3）习题库。试题库，是以课程为单元的测试手段集合，用于检验教学效果。团队精选并编写习题，兼顾题目的难度和广度，注重解题思路和技巧的培养。其特点是可以通过计算机随即抽取、组合，以适应不同的测试对象，利于考教分离。主要用于教师对学生考核及学生自测。

4.开发网络互动平台。其主要功能：（1）系统导航与管理。本系统主要通过检索、导航条、图文链接等方式实现导航，提供对应课程标准、教材内容简介、教学大纲、任课教师情况、考核方法以及使用本系统的操作步骤和方法等。（2）基于网络的教育资源共享与互动学习。基于网络的虚拟教学环境，让远程共享与远程学习成为可能，为学生深入学习水利工程施工提供平台，学生可以利用网络方便快捷地获取自己所需要的资源，为师生之间提供即时的讨论、答疑平台。（3）实时反馈与评价。系统可以实时考查学生的学习效果，并将结果反馈给学生和教师。教学效果评价包括单元测试、课后作业、综合测试和教师课后评价等。学生针对学习内容进行自我测试，教师依据测试结果评价学生的学习情况，学生也可以根据自测结果了解自己目前的知识水平，选择相应的学习内容进行学习。