科研转化教学情况(1) 科研成果促进本科生教学实验的拓宽、改进与

科研转化教学情况

本教学团队长期以来，十分重视将教师自己的科学研究成果转化到本科生的教学实践中去，丰富本科生的教学实验，取得了很好的成绩。

近10年来，本教学团队的成员连续承担了国家973项目4项，国家自然科学重点基金3项，面上基金20余项以及多项工企业合作项目，我们注意从研究成果中提炼出可以改进、丰富与拓宽本科生教学的内容。

在211工程建设中，为了全面改善本科生的实验教学条件，群策群力，自制和新建了22种、43台套的本科生“热与流体”教学实验台（这中间包含有很多台位，是教师科研成果的转化），并在国内首次提出及实践了热工教学实验4级体系，以适应不同专业、不同层次学生的要求。在教育部组织的“211工程”一期验收中，专家们对我们教学中不断能将新的科研成果转化为教学方面所作的工作，给予了高度的评价，被誉为“西安交大的特色”。

下面，从本科生的实验教学与教材建设两大方面来分别举例予以说明。

（1）科研成果促进本科生教学实验的拓宽、改进与现代化

以下是在科研项目成果的基础上转化成为本科生教学实验的例子。

1）流体及壁面温度测量方法演示实验台

本团队多年进行流体换热及其强化的科学研究，在测定流体温度方面积累了丰硕的经验，本试验台就是基于我们的研究成果而自主设计的创新的教学实验，内容为用实验比较的方法说明不同测温方法的效果和偏差，这样的实验在我国高校教学实验中为首例，参见图1所示。

图 1 流体及壁面温度测量方法演示实验台

2）光学方法（差分干涉）测量传热介质的温度场分布

这是基于本团队教师从事应用马赫－赞特干涉仪进行空气温度场测定研究的成果而延伸出来的一个教学实验，并且用图像处理的方法得出换热元件的局部表面传热系数，在高校本科生实验教学中亦属首次尝试，参见图2所示。

图2 差分干涉法传热介质温度测量试验台

3）纹影法边界层演示仪

这是基于本团队对于空气自然对流换热长期的科学研究，而延伸出来的观察在垂直平板上热边界层逐渐成长的演示实验，实验台完全自行设计与制作，参见图3所示。

4）流体饱和蒸气压测量实验

这是基于本教学团队长期以来在工质热物性测定方面的科学研究成果而自行设计、制造的国内唯一的本科生教学试验台，本实验的主要目的是在了解标准铂电阻温度计的使用方法基础上，掌握流体饱和蒸气压的测量原理与方法，参见图4所示。

图3 空气自然对流热边界层演示

图 4 流体饱和蒸气压测量实验台

5）燃料电池车教学演示实验台

本团队成员是国家自然科学重点基金“质子交换膜燃料电池中的关键热物理问题”的主要参加者，在执行这一项目过程建设了这一演示实验台，旨在使学生基本了解燃料电池的工作机理和燃料电池系统的构成，以拓宽本科生的知识与眼界，参见图5所示。

6）热声振荡的可视化实验

这是基于本团队在热声热机方面多年的科学研究而转化出来的本科生演示实验，旨在使学生初步认识热声效应的基本原理和声波制冷现象，参见图6所示。

7）声波驱动热声制冷实验

学生在进行了上述可视化试验后进行本试验，旨在使学生进一步理解声波制冷的发生机

理，了解一种新型制冷方式的原理，参见图7所示。

图 5 燃料电池车教学演示实验台

图6 热声演示实验台实物图

图7 声波驱动热声制冷系统的实物图

8）电子器件自然对流冷却实验台

这是本团队教师在完成企业合同科研项目后转化而来的本科生教学实验台，在其上可以进行自然对流冷却的电子器件的散热特性测定，参见图8所示。

9）电子器件强制对流冷却传热实验台

这是本团队教师在完成企业合同科研项目后，转化而来的本科生教学实验台，在其上可

以进行强制对流冷却的电子器件的散热特性测定，参见图9所示。

图8 大空间自然对流冷却实验台

图9 电子器件强制对流冷却传热实验台

上述从科研成果转化而来的本科生实验，有的，如流体及壁面温度测量方法演示实验和纹影法边界层演示，已经成为每个本科生必修实验，其余则据各门课程以及专业对传热学、热力学要求的不同而由教师选择，同时也作为学生课外兴趣小组的活动内容之一，在本科生培养中起到积极作用。