《建筑环境与能源应用工程专业综合实验》 教案 重大

工程教育认证学生毕业要求序号毕业要求内容内涵解释1工程知识能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识应用于解决复杂工程问题。本标准项对学生的“工程知识”提出了“学以致用”的要求。包括两个方面，其一，学生必须具备解决复杂工程问题所需数学、自然科学、工程基础和专业知识；其二，能够将这些知识应用于解决复杂工程问题。前者是对知识结构的要求，后者是对知识运用的要求。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)能将数学、自然科学、工程科学的语言工具用于工程问题的表述;(2)能针对具体的对象建立数学模型并求解;(3)能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析专业工程问题;(4)能够将相关知识和数学模型方法用于专业工程问题解决方案的比较与综合。

本标准项描述的能力可通过数学、自然科学、工程基础、专业基础和专业类课程的教学来培养和评价。2问题分析能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。本标准项对学生“问题分析”能力提出了两方面的要求，其一，学生应学会基于科学原理思考问题；其二，学生应掌握“问题分析”的方法。前者是思维能力培养，后者是方法论教学。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)能运用相关科学原理，识别和判断复杂工程问题的关键环节;(2)能基于相关科学原理和数学模型方法正确表达复杂工程问题;(3)能认识到解决问题有多种方案可选择,会通过文献研究寻求可替代的解决方案;(4)能运用基本原理,借助文献研究,分析过程的影响因素，获得有效结论。

本标准项描述的能力可通过数学、自然科学、工程基础、专业基础类课程的教学来培养和评价。教学上应强调“问题分析”的方法论，培养学生的科学思维能力。3设计/开发解决方案能够针对复杂工程问题设计解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。本标准项对学生“设计/开发解决方案”的能力提出了广义和狭义的要求，广义上讲，学生应了解“面向工程设计和产品开发全周期、全流程设计/开发解决方案”的基本方法和技术;狭义上讲，学生应能够针对特定需求，完成单体和系统的设计。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)掌握工程设计和产品开发全周期、全流程的基本设计/开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素;(2)能够针对特定需求，完成单元(部件)的设计;(3)能够系统的进行工艺流程设计，在设计中体现创新意识;(4)在设计中能够考虑安全、健康、法律、文化及环境等制约因素。

本标准项描述的能力可通过设计类专业课程、相关通识课程，以及课程设计、产品或过程设计、毕业设计等实践环节来培养和评价。4研究能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。本标准项要求学生能够面向复杂工程问题，按照“调研、设计、实施、归纳”的思路开展研究。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，调研和分析复杂工程问题并提出解决方案;(2)能够根据对象特征，选择研究路线，设计实验方案;(3)能够根据实验方案构建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据;(4)能对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。

本标准项描述的能力可通过相关理论课程、实验课程、实践环节，以及课内外各类专题研究活动来培养和评价。5使用现代工具能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。本标准对学生“使用现代工具”的能力提出了“开发、选择和使用”的要求。现代工具包括技术、资源、现代工程工具和信息技术工具。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)了解专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性;(2)能够选择与使用恰当的仪器设备、信息资源、工程工具和专业模拟软件,对复杂工程问题进行分析、计算与设计;(3)能够针对具体的对象，开发或选用满足特定需求的现代工具，模拟和预测专业问题，并能够分析其局限性。

本标准项描述的能力可通过相关的专业基础课程，专业课程和实践环节来培养和评价。6工程与社会能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。本标准项要求学生关注“工程与社会的关系”，理解工程项目的实施不仅要考虑技术可行性，还必须考虑其市场相容性，即是否符合社会、健康、安全、法律以及文化等方面的外部制约因素要求。标准中提及的“工程相关背景”是指专业工程项目的实际应用场景。标准中所指的“对社会、健康、安全、法律以及文化的影响”不是一个宽泛的概念，是要求学生能够根据工程项目的实施背景，针对性的应用相关知识评价工程项目对这些制约因素的影响，理解应承担的相应责任。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)了解专业相关领域的技术标准体系、知识产权、产业政策和法律法规，理解不同社会文化对工程活动的影响;(2)能分析和评价专业工程实践对社会、健康、安全、法律、文化的影响，以及这些制约因素对项目实施的影响，并理解应承担的责任。

本标准项描述的能力可通过相关通识课程，专业课程和实习、实训等实践环节来培养和评价。7环境和可持续发展能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。本标准项要求学生必须建立环境和可持续发展的意识，在工程实践中能够关注、理解和评价环境保护、社会和谐，以及经济可持续、生态可持续、人类社会可持续的问题。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)知晓和理解环境保护和可持续发展的理念和内涵;(2)能够站在环境保护和可持续发展的角度思考专业工程实践的可持续性，评价产品周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。

本标准项描述的能力可通过涉及生态环境、经济社会可持续发展知识的相关课程，以及专业课程和实践环节来培养和评价。8职业规范具有人文社会科学素养，社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。建设者和接班人所肩负的责任和使命。“工程职业道德和规范”是指工程团体中人员必须共同遵守的道德规范和职业操守，不同工程领域对此有更细化的解读，但其核心要义是相同的，即诚实公正、诚信守则。工程专业的毕业生除了要求具备一定的思想道德素养和社会责任感，更应该强调工程职业的道德和规范，尤其是对公众的安全、健康和福祉，以及环境保护的社会责任。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)有正确价值观，理解个人与社会的关系，了解中国国情;(2)理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能在工程实践中自觉遵守;(3)理解工程师对公众的安全、健康和福祉，以及环境保护的社会责任，能够在工程实践中自觉履行责任。

本标准项描述的能力可通过思想政治、人文艺术、工程伦理、法律、职业规范等课程，以及社会实践、社团活动等实践环节来培养和评价。工程职业道德的培养应落实到学生基本品质的培养，如诚实公正(真实反映学习成果,不隐瞒问题，不夸大或虚构成果等);诚信守则(遵纪、守法、守时、不作弊,尊重知识产权等)。考核评价应更关注学生的行为表现。9个人和团队能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。本标准要求学生能够在多学科背景下的团队中，承担不同的角色。强调“多学科背景”是因为工程项目的开发和实施通常涉及不同学科领域的知识和人员，即便是某学科或某个人承担的工程创新和产品研发项目，其后续的中试、生产、市场、服务等也需要不同学科的人员协作，因此学生需要具备在多学科背景的团队中工作的能力。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)能与其他学科的成员有效沟通，合作共事;(2)能够在团队中独立或合作开展工作;(3)能够组织、协调和指挥团队开展工作。

本标准项描述的能力可通过课内外的各种教学实践活动，通过跨学科团队任务，合作性学习活动来培养和评价，并通过合理的评分标准，评价学生的表现。10沟通能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计说明文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。本标准对学生就专业问题进行有效沟通交流的能力，及其国际视野和跨文化交流的能力提出了要求。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)能就专业问题，以口头、文稿、图表等方式，准确表达自己的观点，回应质疑，理解与业界同行和社会公众交流的差异性。(2)了解专业领域的国际发展趋势，研究热点，理解和尊重世界不同文化的差异性和多样性;(3)具备跨文化交流的语言和书面表达能力，能就专业问题，在跨文化背景下进行基本沟通和交流。

本标准项描述的能力可通过相关理论和实践课程、学术交流活动、专题研讨活动来培养。通过合理的评分标准，评价学生的表现。11项目管理理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。本标准所述的“工程管理原理”主要是指按照工程项目或产品的设计和实施的全周期、全流程进行的过程管理，包括多任务协调、时间进度控制、相关资源调度、人力资源配备等。“经济决策方法”是指对工程项目或产品的设计和实施的全周期、全流程的成本进行分析和决策的方法。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)掌握工程项目中涉及的管理与经济决策方法;(2)了解工程及产品全周期、全流程的成本构成，理解其中涉及的工程管理与经济决策问题;(3)能在多学科环境下(包括模拟环境)，在设计开发解决方案的过程中，运用工程管理与经济决策方法。

本标准项描述的能力可通过涉及工程管理和经济决策知识的相关课程，以及设计类、研究类、实习实训类等教学实践环节来培养和评价。12终身学习具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。本标准强调终身学习的能力，是因为学生未来的职业发展将面临新技术、新产业、新业态、新模式的挑战，学科专业之间的交叉融合将成为社会技术进步的新趋势，所以学生必须建立终身学习的意识，具备终身学习的思维和行动能力。专业可从下列角度理解本标准项的内涵:(1)能在社会发展的大背景下，认识到自主和终身学习的必要性;(2)具有自主学习的能力，包括对技术问题的理解能力，归纳总结的能力和提出问题的能力等。

本标准项描述的能力可通过具有启发和引导作用的课程教学方法，以及课内外实践环节来培养和评价。上表内容摘自《工程教育认证通用标准解读及使用指南（2020版，试行）》实验课程建设要点介绍专业及课程人才培养目标1）专业人才培养目标根据国家《工程教育认证通用标准解读及使用指南》（2020版，试行），高校应基于学校定位和专业特色，通过充分有效的内外需求调研与分析，确定专业毕业生的培养目标，并满足培养德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人的总目标要求。依据高等学校建筑环境与能源应用工程专业评估（认证）标准，建筑环境与能源应用工程专业本科毕业生应具备以下12个方面的知识、能力和素质要求：（1）工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和建筑环境与能源应用工程专业知识用于解决复杂工程问题。理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。（2）问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析建筑环境与能源应用领域的复杂工程问题，以获得有效结论。（3）设计/开发解决方案：能够设计针对建筑环境与能源应用领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。（4）研究：能够基于科学原理并采用科学方法对建筑环境与能源应用领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。（5）使用现代工具：能够针对建筑环境与能源应用领域的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。（6）工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。（7）环境和可持续发展：能够理解和评价针对建筑环境与能源应用领域复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。（8）职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。（9）个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。（10）沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。（11）项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。（12）终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。2）课程人才培养目标建环专业综合实验课程属于实践环节课程，基于实验课程特点，其人才培养目标具有针对性，与理论课程相辅相成，共同支撑专业人才培养。学生通过对实验课程的学习，既可以加深对理论学习的理解，又可在工程知识、分析能力、研究能力、个人和团队沟通协调能力、解决复杂问题的能力、终身学习能力等方面得到有效的训练。实验课程人才培养目标可分为以下几方面：理解测试的相关概念，掌握暖通空调领域温湿度、压力、流速流量、热流量、组分气体核？等参数测试的常规仪器和智能化仪表的使用；核？掌握热量、动量、能量传递过程，暖通空调系统和设备的测试方法，以及测试数据的处理和分析方法；了解当前有关暖通、燃气工程相关的政策法规、规范和标准，了解暖通、燃气工程对健康、安全、法律、文化以及环境、社会可持续发展的影响；在实践中践行爱国、公正、法治、文明、和谐等社会主义核心价值观，建立健全的工程伦理体系，培养高尚的工程道德，并团队协作、交流共享等综合素质；能基于已学专业知识，结合文献研究等自学方法，设计科学的实验方案，自主进行实验测试，并能发现和解决实验过程中出现的突发情况，找到解决手段；对复杂的实验测试数据进行科学处理和分析，总结合理有效的结论，为解决建筑环境与能源应用专业各类系统复杂工程问题的方案及技术路线，提出创新性建议。实验课程依据性质不同，可分为基础实验、专业基础实验和专业实验3种，不同性质的实验课程，其人才培养目标各有侧重，但均应支撑具有更强实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质、复合型的“新工科”人才培养的总目标。2.实验教学理念及体系1）实验教学理念建环专业综合实验课程贯彻“学生成长为中心，能力、素质培养为核心”的教学理念，契合国家教育事业“十四五”发展规划、教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》等文件精神，并且紧紧围绕国家“绿色低碳发展”“‘双碳’目标”“健康中国”“数字中国”等战略，培养国家急需人才，服务国家重大需求。2）实验教学体系实验课程内容及目标基于重庆大学建筑环境与能源应用工程专业“工程创新人才培养的‘二三四’实践教学体系”（图1），并构建了针对专业综合实验教学的“一三三”实验教学体系（图2），该体系以培养“专业知识扎实、实践能力突出的综合型创新性人才”为目标，分“基础”“提升”“创新”3个培养层次，将“价值塑造、知识传授、能力培养”融为一体，使实验教学目标明确、层次分明，才德兼顾，并与其他实践课程、环节形成整体，更好的支撑人才培养，服务专业、学科建设。文不压线，右下改省略号文不压线，右下改省略号图1实践教学体右侧三箭头对齐，左侧高阶和低阶字符对齐文中为专业综合实验教学右侧三箭头对齐，左侧高阶和低阶字符对齐文中为专业综合实验教学图2实验教学体系3）实验教学模式和方法缺内容？缺内容？4）代表性教育模式教育模式是某种教育思想和具体方法、步骤和程序等有机结合，当这种结合体现出某些较稳定的特点时，就形成一种具体的教育模式。如传统教育模式就是以传统的教育思想为指导，通过形成特定的教育方法而构成的整体。教育模式可按其指导思想侧重点的不同分成许多具体类型，但总体上可分为如下两大的类别。（1）过程控制型教育模式过程控制型教育模式，关注学生的行为状态的变化过程。教师需要努力控制学生状态的变化过程和步骤，使其合理化。有以下几种代表性模式：夸美纽斯的教育过程模式该模式主要贡献在于提出观察是教育过程中学生的最初状态，即学生在教育过程中必须从观察开始，认为教育过程概括为4个关键步骤：观察、记忆、理解、练习。赫尔巴特的教育过程模式该模式提出在教育过程中学生的状态连续变化阶段为：明了、联想、系统、方法。在明了阶段，学生要集中注意力；在联想阶段，学生要把在明了阶段所学得的观念与以前的旧观念联系起来；在系统阶段，学生要对所学的内容加以理解，得出结论；在方法阶段，学生要把系统化了的知识运用于实际，去完成各种练习。③杜威的教育过程模式该模式提出在教育过程中学生的状态变化步骤为：面对一个真实的情境；在这个情境中产生问题；利用已有的知识进行观察；想出解决问题的方法；检验所想出的方法。杜威教育过程模式强调让学生通过活动来主动探索知识并充分思考，从而提出问题并解决问题，对培养专业人才的高等教育是非常有意义的。④程序教学模式该教育模式的实施过程是先将教材按其内容顺序以填空、选择等方式排列成问题序列，学生从头开始逐个解答，如答对则进入下一问题，答错则重新学习原有内容，直至答对再进入下一回题。程序教学模式的进度不是由教师决定，而主要是由学生自己的，即学习成功与否的反馈信息决定了学习是否进入下一步。所以，这种教育模式有利于照顾学生的个体差异。⑤掌握学习模式该模式提出学生学习了一个单元的内容之后，应立即进行测验，这种测验为“形成性评价”；然后让尚未掌握学习内容者进行矫正性学习；之后再对这些学生测验，这种测验称为“平行性测验”,如达到要求则转入下一阶段的学习，如达不到要则仍然进行矫正性学习。最后，各单元按上述学习过程结束后，再进行最后的测验，即“总结性评价”。掌握学习模式的特点是以教育目标作为依据，以学生所达到的程度这一反馈信息作为学习过程控制的基础。这种控制模式与程序教学有许多相似之处，但程序教学以自学为主，而掌握学习则主要是教师根据学生的掌握情况，通过反馈信息来调节自己的教育活动。⑥先行组织者模式先行组织者是指在教学正式内容之前给学生呈现的一种引导性内容，实质上就是旧知识与新知识联系的中介与桥梁。旨在帮助学生理解新知、促进学习的迁移，防止学生因旧知与新知不关联而削弱学习的有效性。（2）状态控制型教育模式状态控制型教育模式，主要关注学生是否达到良好的学习状态，并把建立这种学习状态作为提高教育效果的基础。有以下几种代表性模式：①奖罚式教育模式这种教育模式主要是一方面在学生建立良好的学习状态时给予奖励，另一方面，如果学生不愿或不能进入良好的学习状态时，就用各种方式惩罚之。历史上比较常见的方式有口头批评、责骂、罚站等等惩罚手段。这种教育模式的实质是依靠外部压力迫使学生进入良好的学习状态。②非指导性教学模式该模式是改变传统教育中那种教师居高临下的“指导”气氛，师生处于平等的地位，学生更容易感受到努力学习的责任，主动地调整自己以便更好地学习。③合作教育模式该模式是把师生关系理解为平等的合作关系。其主要内容为：反对压抑学生，要热爱学生、信任学生，做到师生真诚地合作，发挥学生的积极性和创造性，反对用分数和惩罚的手段强迫学生学习，应当给学生以成功的喜悦，让他们在成功中对学习产生兴趣。④高难度教学模式该模式认为，传统教育进度太慢，让学生反复地咀嚼已知的内容，导致学生们不动脑筋、精神消沉。因此，只要学生已经掌握了所学的知识，就要马上教给他们新的知识，以形成一定的挑战感，进而激发学习兴趣、强化注意力。高难度的目的是使学生产生思考的动力，激发学生的积极性。⑤暗示教学该模式最初在保加利亚试验和推行，后东欧、西欧、南美、北美各地都曾实验过这种方法。这种模式要使学生达到的状态是，愉快而不紧张，无杂念干扰，服从权威般地，无抗性地接受教育内容。所使用的调节信息有音乐、灯光、装饰、讲授教育内容时的语调、语速和节奏等等。与前面几种状态控制型教育模式相比，这种模式所达到的状态比较特殊，它要学生几乎清除掉一切与学习无关的想法，进入一种半催眠的状态之中，能够更加快速地、无阻碍地接受和理解教育内容，从而提高学习效率。5）实验教学模式建环专业综合实验基于“学生成长为中心，能力、素质培养为核心”的教学理念，以及具有更强实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质、复合型的“新工科”人才培养目标，结合实验课程不同教学内容难易程度、层次定位、教学条件，对“杜威的教育过程模式”“程序教学模式”“先行组织者模式”“非指导性教学模式”和“高难度教学模式”等教育模式进行融合转化，形成了独具特色的专业综合实验教学模式。课程实验项目可分为常规综合实验项目、虚拟仿真综合实验项目、设计性创新性综合实验项目三种类型实验，分别与专业综合实验“自主实践式”“独立探究式”“合作创新式”三种实验教学模式匹配。（1）“自主实践式”教学模式主要适用于常规综合实验项目，该模式按“课前预习——实践操作——实验分析”教学步骤开展，注重激发学生学习积极性，引导学生自主实践和操作。课前预习：学生提前预习实验相关内容及知识点；实践操作：在课堂中学生分组进行实验。实验过程中学生自主完成系统操作、工况调节、数据测试。教师以辅助为主，应对实验突发状况，解答学生疑问，为遇到困难的学生提供必要的帮助；实验分析：学生对实验测试数据进行独立处理和分析，教师通过QQ等线上平台给予必要的指导和答疑。（2）“独立探究式”教学模式主要适用于虚拟仿真综合实验项目，该模式按“基础巩固——独立实验——考核评测——应用知新——延伸拓展”教学步骤开展，注重激发学生学习积极性，引导学生独立思考探索，并挑战具有一定难度的学习内容。基础巩固：虚拟仿真实验项目实验系统均设置有课前自学章节，学生自学相关资料，巩固实验基础，提高后续实验学习效果；独立实验：学生自行完成课前自学章节，通过考核后，可独立进行实验探索。虚拟仿真实验不同于实体实验，实验过程由个人独立完成，实验过程一般分模型探索、系统设计、虚拟实验等多个层层递进，难度逐增的环节，学生需独立进行学习和操作。考核评测：在实验过程中或实验结束后，实验系统设置有不同难度不同形式的考核题，帮助学生检验知识的掌握和理解情况，帮助学生自查是否需要进行实验复习和回顾。应用知新：实验中会设置难度较大、综合性较高，更具挑战的思考、分析问题，引导学生发现问题并通过知识应用解决问题，培养创新思维、工程思维。延伸拓展：在实验的结尾，虚拟仿真实验系统一般基于实验项目的实验内容提供进一步延伸和拓展的学习资料供学生自学，部分项目会发布研讨课题供学生、老师进行讨论交流。（3）“合作创新式”教学模式主要适用于设计性创新性综合实验项目，该模式按“基础巩固——方案设计——自主实验——实验分析——分享研讨”教学步骤开展，注重激发学生学习积极性，引导学生通过小组合作独立完成具有一定挑战性的研究项目。设计性、创新性综合实验项目自主性、挑战度、综合性一般高于其他实验项目，不仅考查学生对专业知识的掌握，同时加强学生独立分析、解决复杂问题、团队协作、交流共享等能力以及科学思维、创新思维的培养。基础巩固：设计性、综合性实验一般均设置有基础知识学习章节，学生需进行一定的知识储备，并了解实验系统、仪器的操作，了解实验过程及注意事项。一些较为复杂的知识点需教师提供必要的讲解和指导。方案设计：设计性实验的实验方案由学生自行制定，部分实验分多个研究课题，各小组实验内容各不相同。各小组需结合实验系统条件，基于课题研究内容讨论制定适宜的实验方案。教师可提供必要的答疑和指导，围绕激发学生学习兴趣及潜力，培养学生创新思维及综合能力的教学目的，除非实验方案存在突出不合理性、存在危险性、不具有可行性等严重不足，教师在批阅实验方案时尽量不否决学生的实验方案，重点提供指导性的建议，帮助学生优化实验方案，提高实验科学性、合理性。自主实验：学生依据设计的实验方案进行实验测试，自主进行人员分工、系统调试、仪器设置，实验观察，保证实验顺利进行。教师则通过实验巡视、线上线下答疑等途径提供及时的指导，为学生营造一个自主轻松的实验环境，培养其独立发现问题、解决问题的能力。实验分析：学生依据实验测试数据进行实验分析，教师需明确各研究课题的分析深度要求，鼓励引导学生进行深层次思考。分享研讨：各小组通过研讨课介绍小组研究成果和结论，分享实验心得和疑惑，协同、共享，互相学习。教师对各组实验表现及成果给予评价，指正错误，解答疑问，鼓励学生互相提问。6）实验教学方式建环专业综合实验课程教学过程中充分应用探索式教学、任务驱动式教学、讨论式教学等教学方法，并通过“虚实结合、虚实互补”“线上线下相结合”“翻转课堂”等多元化教学方式开展教学。课程实验项目包括实体实验和虚拟仿真实验。在教学过程中，应充分考虑虚拟仿真实验与实体实验的互补，将二者结合进行实验教学，提升实验教学系统性及完整性。例如，教材提供以下3个项目组合方案供参考，教师可结合实际教学需求及条件，自行进行实验项目组合。表1虚实结合实验项目组合一实验类型虚拟仿真实验实体实验实验项目空调冷热源系统综合虚拟仿真实验螺杆式冷水机组系统综合实验燃气热水锅炉系统综合实验教学内容及能力培养教学更全面的系统组成，多工况系统运行特性及事故工况影响，锻炼较强的自学和分析总结能力。教学系统组成、调试，测试仪器、方法及少数工况实验，锻炼实践操作能力及基础的分析总结。难度综合实验★★★★综合实验★★★互补联系互补，并作为实体实验后的提升互补，作为虚拟实验前的基础表2虚实结合实验项目组合二实验类型虚拟仿真实验实体实验实验项目空调系统综合虚拟仿真实验风机盘管+独立新风系统综合实验全空气系统综合实验教学内容及能力培养教学更全面的系统组成，多工况系统运行特性及事故工况影响，冷热源及末端耦合现象，锻炼较强的自学和分析总结能力。教学系统组成、调试，测试仪器、方法及少数工况实验，锻炼实践操作能力及基础的分析总结。难度综合实验★★★★综合实验★★★互补联系互补，并作为实体实验后的提升互补，作为虚拟实验前的基础表3虚实结合实验项目组合三实验类型虚拟仿真实验实体实验实验项目热水供暖系统综合虚拟仿真实验供暖系统设计性综合实验教学内容及能力培养教学较全面的系统组成，多工况系统运行特性及事故工况影响，热源与末端的耦合，锻炼较强的自学和分析总结能力。教学对复杂研学实验系统自主进行实验方案设计、实验测试及分析，各课题小组分享研讨实验成果，培养科研、创新思维，锻炼分析、解决、总结复杂问题的能力及团队协作、交流共享的综合素质。难度综合实验★★★★综合实验★★★★★互补联系互补，并作为实体实验前的基础互补，作为虚拟实验后的提升课程建设了多个虚拟仿真实验项目，并部署于重庆大学虚拟仿真实验共享实验平台，教师可联系教材编写组获取实验资源使用权限，开展线上实验教学。图3重庆大学虚拟仿真实验教学共享平台学生可利用实验教材进行课前自学，掌握基本的实验知识和方法。教学的“知识传授”环节可从课堂移至课下，课堂则以自主实验操作、问题分析、研究讨论为主要教学内容，从而提高实验教学内容的高阶性、创新性和挑战度。图4研讨式教学（一）图5研讨式教学（二）图6自主实验（一）图7自主实验（二）3.实验课程思政建设1）课程思政的意义2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，“高校思想政治工作关系高校培养什么样的人、如何培养人以及为谁培养人这个根本问题。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。”2019年3月，习近平主持召开学校思想政治理论课教师座谈会上指出，要坚持显性教育和隐性教育相统一，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全程全位育人。党的二十大报告提出，“要深入实施人才强国战略。培养造就大批德才兼备的高素质人才，是国家和民族长远发展大计。加快建设国家战略人才力量，努力培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才。”中国高等教育人才培养目标，是努力培养担当民族复兴大任的时代新人，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。公共基础课程、专业教育课程、实践类课程作为思想政治隐性教育课程，其教学过程应坚持立德树人，培养学生爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体的精神，以及社会主义核心价值观、职业理想和职业道德。实验课程作为实践类课程，思政教育可具体体现在培养学生“知行合一”“务实创新”的科学精神、“敢闯”“会闯”的奋斗精神、“科技强国”的爱国精神，“实事求是”的职业道德等思想品质教育中。2）建环专业实验课程思政元素设计课程通过研学融合、产教结合实验项目，向学生展示国家社会、经济蓬勃发展，人们生活水平不断提升，科技实力不断加强的社会主义建设成果，增强学生民族自信心和自豪感；同时，实践教学过程中，向学生客观呈现能源供需矛盾、火灾危害严重、环境污染严峻等现实问题和挑战，使学生深刻体会国家“双碳”目标3）课程思政案例分享案例名称：助力国家“双碳”目标所属教学内容：供暖系统创新设计性综合实验教学过程描述：环节一、线上自学，稳扎基础线下实体实验开展之前，学生先通过热水供暖系统综合虚拟仿真实验系统进行自学，掌握典型的供暖系统组成，理解供暖系统运行特性，培养自主学习习惯、锻炼独立探索能力，进行知识储备，稳扎基础。图8线上虚拟仿真实验环节二、实验指导，引入主题教师对实验目的、探索过程、要求、系统及仪器、实验注意事项进行讲解，并介绍南方供暖国情需求、国际能源局势等专业背景和辐射供冷供暖一体化技术等前沿研究内容，帮助学生体会国家社会、经济蓬勃发展，人民生活水平不断提升，科技实力不断加强的民族自豪感，以及全球能源供需矛盾、“双碳”目标环节三、方案设计，团队协助学生分小组，选择实验课题，各小组成员互相配合，共同讨论制定实验方案，并提交一份小组方案书，期间可通过线上讨论群与教师进行讨论，同时教师在线上提供必要的指导资料。教师批改方案书后发放学生，学生根据教师意见优化实验方案。这个过程不仅锻炼了学生自主学习的能力，促进了知识转化与应用，还引导学生在团队中明确自身角色，通过同心协力攻克挑战，进一步培养了中华民族“友好互助”的优秀品德。环节四、自主实验，知行合一实验小组根据各自的实验课题在相应时段到相应实验房间进行自主实验，全程以学生为实验的主体，教师仅提供必要的辅助，锻炼学生及时发现和解决复杂实际问题的实践能力，引导学生知行合一，才德兼备。图9线下自主实验环节五、研讨分享，求实创新各实验小组的学生，根据实验测试的原始数据、实验课题研究内容及深度要求，进行实验数据处理、分析和总结，并在研讨课上进行实验成果展示，同时回答教师和其他小组提出的问题，也可将实验过程中存在的疑问或不解提出来，进行分享讨论。通过各组信息共享，学生对整个供暖系统知识有更深入、更全面的理解。实验中遇到的困难、疑惑得到很大程度的交流和指导，同时能深刻体会到协作、交流、共享的重要性，培养对科学问题实事求是、勇于创新的精神。图10研讨课分享膨胀式温度计玻璃管液体温度计玻璃管液体温度计的结构基本上是由装有感温液（或称测温介质）的感温泡、玻璃毛细管和刻度标尺3部分组成，如REF_Ref6679\h图1所示。感温泡位于温度计的下端，是玻璃管液体温度计感温的部分，可容纳绝大部分的感温液，所以也称为贮液泡。感温泡或直接由玻璃毛细管加工制成（称拉泡），或由焊接一段薄壁玻璃管制成（称接泡）。感温液是封装在温度计感温泡内的测温介质，具有体膨胀系数大、黏度小、高温下蒸汽压低、化学性能稳定、不变质以及在较宽的温度范围内能保持液态等特点。图1玻璃管液体温度计1—感温泡；2—玻璃毛细管；3—刻度标尺常用的测温液体有水银，甲苯、乙醇和煤油等有机液体。玻璃毛细管是连接在感温泡上的中心细玻璃管，感温液体随温度的变化在里面移动。标尺分度线直接刻在毛细管表面，或者通过长方形乳白色玻璃片标尺置于毛细管后。同时标尺上标有数字和温度单位符号，用来表明所测温度的高低。液体温度的变化引起的体积变化为： ΔV=a式中ΔV——液体的体积变化，m3；av——液体的体积膨胀系数，m³/（m³·℃）；V——液体体积，m³；Δt——液体温度变化，℃。常用测温液体测温范围及膨胀系数如下表所示：表1常用测温液体测温范围及膨胀系数测温液体名称使用温度/℃体胀系数视胀系数①汞铊-62~00.0001770.000157水银-30~+6000.000180.00016甲苯-80~+1000.001090.00107乙醇-80~+800.001050.000103煤油0~3000.000950.00093石油醚-120~00.001420.00140戊烷-200~200.000920.00090玻璃液体膨胀式温度计的示值误差表明其显示与真实值之间的偏差。普通型玻璃温度计与精密型玻璃温度计的允许示值误差见表2。表2玻璃温度计的允许示值误差感温液体温度测量范围/℃精密温度计分度值/℃普通温度计分度值/℃0.10.20.51.00.51.02.05.010允许示值误差/±℃有机液体-100～1.01.0——1.52———-60~-300.60.8——1.02———-30～00.40.6——1.01———0~100————1.01———水银-30～00.20.4——0.512——0~1000.20.3——0.512——100~2000.40.5——1.01.54——200~3000.60.7——1.023——300~400—1.01.53——410—400~500—1.22.03——410—500~600——————61010玻璃液体膨胀式温度计使用时易产生多种误差，常见误差及处理方法见表3。

表3玻璃液体温度计的误差成因及处理方法误差成因名称误差原因处理方法零点位移玻璃的热后效应如发现零点位移，应将位移值加到以后所有读数上标尺位移内标式温度计的标尺与毛细管之间会因热膨胀或标尺固定位置变化而引起相对位移因热膨胀引起的位移数值小，可忽略不计；因标尺固定位置变化生成相对位移，且位移量较大，则应将温度计报废液柱断裂工作液体夹有气泡或搬运不慎等原因毛细管中液柱断裂会引起很大误差。可将温度计加热，使液柱连接起来。如不能使其连接，应将温度计报废。此外，还可采用冷却法、重力法和离心法使断裂液柱连接温度计惰性测温液体的黏附性和毛细管内壁不干净读数前用带橡胶头的木棒沿温度计轻敲，可改善惰性浸入深度温度计未浸入到规定深度全浸式温度计(刻度时温度计液柱全部浸入介质的温度计)应将温度计尽量插入被测介质中；局部浸入式温度计则应浸没到规定深度(不得少于60mm)读数方法不正确错误的读数方法引起误差应使视线与温度计标尺相垂直。对水银温度计，应按凸出弯月面的最高点读数，对乙醇等有机液体，应按凹月面的最低点读数水银温度计是常用的玻璃管液体温度计，其分度值有2.0℃、1.0℃、0.5℃、0.2℃、0.1℃等，还有可用于高精度测量的分度值0.05℃、0.02℃、0.01℃等。毛细管中未加压的水银玻璃温度计的测量上限一般为30℃，如果毛细管中充以2MPa的氮气，可以将测量上限提高到500℃，充以8MPa的氮气，可以将测量上限提高到750℃。水银温度计具有足够的精度且构造简单、价格便宜，所以应用相当广泛。它的缺点主要有由于水银的膨胀系数小，致使其灵敏度较低，玻璃管易损坏，无法实现远距离测量热情性大等。水银温度计的使用看似容易，其实许多人尤其是初学者往往因使用不当造成不应有的测量误差。使用水银温度计测温时应注意以下事项：（1）使用前应进行校验（可以采用标准液温多支比较法进行校验或采用精度更高级的温度计校验）。（2）不允许被测温度超过该种温度计的最大刻度值。（3）温度计有热惯性，应在温度计达到稳定状态后读数，读数时应在温度凸形弯月面的最高切线方向读取，目光直视。（4）水银温度计应与被测工质流动方向相垂直或呈倾斜状。（5）水银温度计常常发生水银柱断裂的情况，消除方法有以下两种。①冷修法。将温度计的测温包插入干冰和乙醇混合液中（温度不得超过-38℃）进行冷缩，使毛细管中的水银全部收缩到测温包中为止。②热修法。将温度计缓慢插入温度略高于测量上限的恒温槽中，使水银断裂部分与整个水银柱连接起来，再缓慢取出温度计，在空气中逐渐冷至室温。双金属温度计图2所示为双金属温度计敏感元件。它由两种热胀系数不同的金属片组合而成，将两片金属片粘贴在一起，一端固定，另一端为自由端，自由端与指示系统相连接。当温度由t0变化到t时，由于两种不同的金属片热膨胀程度不一致而发生弯曲，即双金属片由t0时初始位置变化到t时的相应位置，最后导致自由端产生一定的角位移α α=ft-t0即α的大小与温度差成一定的函数关系，通过标定刻度，即可测量温度。双金属温度计一般应用在-80~600℃范围，最好情况下，精度可达0.5~1.0级，常被用作恒定温度的控制元件，如一般用途的恒温箱、加热炉等就是采用双金属片来控制和调节“恒温”的。双金属温度计的突出特点是：抗振性能好，结构简单，牢固可靠，读数方便，但它的精度不高，测量范围也不大。图2双金属温度计敏感元件压力式温度计压力式温度计属于膨胀式温度计，但并非利用物体受热膨胀后的体积变化或尺寸变化反映温度，而是利用密闭容积内工作介质受热后压力升高来反映温度，是测量工作介质的压力来判断温度值的一种机械式仪表。压力式温度计的工作介质可以是气体、液体或蒸汽。压力式温度计主要由感温包、毛细管和压力敏感元件（如弹簧管、膜盒、波纹管等）组成。感温包、毛细管和弹簧管三者的内腔共同构成一个封闭容器，其中充满工作物质，典型构造如REF_Ref107\h图3所示。感温包直接与被测介质接触，因其把温度变化充分地传递给内部工作物质，所以其材料应具有防腐能力，并有良好的导热系数。为了提高灵敏度，感温包本身的受热膨胀应远远小于其内部工作物质的膨胀，故材料的体胀系数要小。此外，还应有足够的机械强度以便在较薄的容器壁上承受较大的内外压力差。通常用不锈钢或黄铜制造感温包，但黄铜只能用在非腐蚀性介质里。感温包受热后使内部工作物质温度升高使压力增大，此压力经毛细管传到弹簧管内，使弹簧管产生变形，并由传动系统带动指针，指示相应的温度值。图3压力式温度计1—感温包；2—毛细管；3—基座；4—弹簧管；5—拉杆；6—扇齿轮；7—柱齿轮；8—指针；9—刻度值目前，生产的压力温度计根据充入密闭系统内工作物质的不同可分为充气体压力温度计和充蒸气压力温度计。（1）充气体压力式温度计理想气体状态方程式pV=mRT表明，对一定质量m的气体，如果它的体积V一定，则它的温度T与压力p成正比。因此，在密封容器内充以气体，就构成充气体的压力温度计。工业上用的充气体的压力温度计通常充氮气，它能测量的最高温度可达500~550℃，在低温下则充氢气，它的测温下限可达-120℃。在过高的温度下，温包中充填的气体会较多地透过金属壁而扩散，会使仪表读数偏低。充蒸汽压力式温度计充蒸汽的压力温度计是根据低沸点液体的饱和蒸气压力只和气液分界面的温度有关这一原理制成的。其感温包中充入约占2/3容积的低沸点液体，其余容积则充满同一液体的饱和蒸汽。当感温包温度变化时，蒸汽的饱和蒸汽压力发生相应变化，这一压力变化通过插入到感温包底部的毛细管进行传递，在毛细管和弹簧管中充满上述同种液体，或充满不溶于感温包中液体的、在常温下不蒸发的高沸点液体（称为辅助液体），以传递压力。常用作工质的低沸点液体有氯甲烷、氯乙烷和丙酮等。充蒸汽的压力式温度计的优点是感温包的尺寸比较小、灵敏度高。其缺点是测量范围小、标尺刻度不均匀，而且由于充入蒸汽的原始压力与大气压力相差较小，其测量精度易受大气压力的影响。热电偶热电效应和热电偶测温原理两种不同金属焊接成的闭合电路被称为热电偶。由于不同金属自由电子的气密度不一样，在焊接处两种金属中的自由电子相互扩散出现差异，致使两金属接触处产生一个电势差，此为接触电动势。接触电动势除了与两种金属性质有关外，还与温度有关，在温度相同的情况下，两接头处电动势数值相等、方向相反，总电动势为零。若两接头处温度不同，两电动势数值不同，总电动势就不为零，闭合电路就会出现电流，这种由温差引起的电流称为温差电流。用温差电偶测量温度的方法：令一个接头的温度已知，另一个接头插入待测温度的物体中，测出电偶内出现的温差电流，便可推知被测温度。将A、B两种不同材质的金属导体的两端焊接成一个闭合回路，如REF_Ref6855\h图1所示。若两个接点处的温度不同，在闭合回路中就会有热电势产生，这种现象称为热电效应。两点间温差越大则热电势越大，在回路内接入毫伏表，它将指示出热电势的数值。热电偶正是基于这一热电效应与温度之间的关系来测量温度的。这两种不同材质的金属导体的组合体就称为热电偶，热电偶的热电极有正（+）、负（－）之分。图1热电偶原理图T>T0当T>T0时，在热端（T）和冷端（T0）所产生的等位电势分别为E1E2，此时回路中的总电势为： E=E1当热端温度T为测量点的实际温度时，为了使T与总电势E之间具有一定关系，令冷端温度T0不变，即E2=K（常数），这样回路中的总电势为： E=E1回路中产生的热电势仅是热端温度T的函数。当冷端温度T0=0℃时，可得出REF_Ref12604\h图2所示的热电势-温度特性曲线（E-t特性曲线）。根据上述原理，可以选择到许多反应灵敏准确、使用可靠耐久的金属导体来制作热电偶。图2热电势-温度特性曲线热电偶的结构和标准化1）铠装热电偶完整的热电偶由热电极、绝缘套管、保护套管、接线盒等部分组成，如REF_Ref12896\h图3所示。热电极的直径由材料的价格、机械强度、导电率及用途和测温范围所决定。如是贵金属，热电极直径多用0.3～0.65mm的细丝；廉金属热电极直径一般为0.5～3.2mm。热电极的长度由安装条件、热电偶的插入深度来决定，通常为350～2000mm。绝缘套管的作用是防止两个热电极之间或热电极与保护套管之间短路。套管的材料和结构形式由使用温度范围确定，其结构形式有长有短，有单孔、双孔、四孔等多种规格。在1000℃以下采用普通陶瓷，1300℃以下采用高纯氧化铝，1600℃以下采用刚玉。保护套管为使热电偶不直接与被测介质接触。以防止化学腐蚀、玷污和机械损伤，将热电偶放入保护套管中。保护管的材质一般根据测量范围、加热区长度、环境气氛以及测温的时间常数等条件来决定。各种保护套管材料及其使用温度为：黄铜为400℃、碳钢为700℃、不锈钢为900℃、高温不锈钢为1000～1200℃、高纯氧化铝为1300℃、刚玉为1600℃、金属陶瓷为1800℃、氧化铍和氧化钍可达2200℃。接线盒一般由铝合金制成，供热电偶与补偿导线或引出线用，兼有密封和保护接线端子的作用。2）薄膜热电偶采用真空蒸镀或化学涂层等制造工艺将两种热电极材料蒸镀到绝缘基板上，形成薄膜状热电偶，其热端极点非常薄，大约0.01～0.1μm。薄膜热电偶适合于表面温度的快速测量，响应时间约为数毫秒。基板由云母或浸渍酚醛塑料片等制成，热电极由镍铬-镍硅、铜-康铜等。薄膜热电偶的测温范围一般在300℃以下，使用时可用胶粘剂将基板固定在被测物体的表面，示意图如REF_Ref13118\h图4所示。图3铠装热电偶的结构图4薄膜热电偶示意图1—接线盒；2—保护套管；1—热电极；2—热极点3—绝缘套管；4—热电偶3—绝缘基板；4—引出线热电偶的分类热电偶可分为标准化热电偶和非标准化热电偶。1）标准化热电偶标准化热电偶是指生产工艺成熟、成批生产、性能优良并已列入工业标准文件中的热电偶，具有统一的分度表，可互换并有配套的显示仪表供使用。国际电工委员会（InternationalElectroTechnicalCommission，IEC）向各国推荐七种标准化热电偶，我国标准化热电偶已经采用IEC标准。（1）廉金属热电偶T型（铜-康铜）热电偶的测温范围为－200～350℃，在廉金属热电偶中准确度最高，热电势较大，其主要原因是铜丝的纯度高而无应力。低于－200℃时热电势变化急剧降低，350℃以上则主要是受铜的氧化限制。K型（镍铬-镍铝或镍硅）热电偶在廉金属热电偶中测温范围最宽（－200～1100℃），温度-毫伏特性接近线性，热电势比S型热电偶大4～5倍，我国目前多用镍铬-镍硅热电偶取代镍铬-镍铝热电偶，它们的特性一样，而且脱氧化性强。它们使用同一分度表。E型（镍铬-康铜）热电偶虽不及K型热电偶应用广泛，但在标准型热电偶中灵敏度最高，在氧化气氛中可使用到1000℃。（2）贵金属热电偶S型（铂铑10-铂）热电偶在所有标准化热电偶中S型热电偶是准确度等级最高的，但热电势小，热电特性曲线非线性较大。长期使用测温上限可到1400℃。短期可测到1600℃，不适于还原性气氛。R型（铂铑13-铂）热电偶与S型热电偶相比除热电势稍大之外，其他特点均相同。它只作为引进设备的配件，不大量生产。B型（铂铑30-铂铑6）热电偶又简称为双铂铑热电偶。这种类型的热电偶具有铂铑-铂热电偶的各种特点，抗污染能力强，具有较好的稳定性，长期使用上限可达1600℃，但这种热电偶热电势最小，灵敏度低，室温下热电势极小，E（25）=2mV，故使用时一般不采用补偿导线，也不适用于还原性气氛。2）非标准化热电偶随着生产和科学技术的发展，测温范围向超高温和深低温两极拓展，测温精度的要求也日益提高，新的测温方法和传感器不断出现，有些热电偶目前尚无定型产品，热电势与温度的关系也没有标准化，所以称为非标准化热电偶，常用的有钨-铼系热电偶、钨-铱系热电偶等。热电偶的制作热电偶的制作常用以下两种方法。电弧焊接法。如图5所示，先准备一台调压器，找两个废旧1号干电池取出炭棒（或用直径相近的炭棒），将炭棒一端磨成锥体，另一端用导线拧紧在炭棒上，并接到调压器的输出端。调压器的输入端接电源，输出电压调到20V左右。两根炭棒水平放置在工作台上，中间留有间隙，将待焊的热电偶端头放在炭棒中间，两只炭棒向热电偶缓缓靠近，当产生弧光时两根导线熔化形成光滑无孔的球形焊接点，这样即焊好一个热电偶。图5热电偶电弧焊接法因焊接时弧光十分刺激人的眼睛，所以应戴上墨镜。工作电压过高，会使热电偶头部产生气孔或者焊接不牢，工作电压过低，金属熔化不好也会使焊接不牢。为确保焊接质量，应边焊边用放大镜检查，随时调整工作电压。不合格的焊头可剪掉重新焊接。若想得到比较理想的热电偶，需在焊接过程中不断摸索、总结经验。（2）锡焊接法。它与一般用电烙铁、焊锡焊接导线的方法相同，但只许使用焊药而严禁使用“锥水”，焊点要小并且力求圆滑。锡焊制作的热电偶性能相对比较稳定，因焊头比较牢固而不易损坏。但一般操作者难以达到对焊点的要求。制作好的热电偶，为防止漆皮被磨破造成短路，应用两种颜色的塑料套管保护起来。热电偶测温显示仪表根据热电偶的测温原理，当冷端温度一定时，热电偶回路的热电势只是被测温度的单值函数。因此可以在回路中加入测量热电势的仪表，通过测量热电偶回路的热电势来得到被测温度值。常用的测量热电势的仪表有动圈式仪表、电位差计和数字式电压表等。铜-康铜热电偶所产生的热电势较小，用毫伏计不易准确测量，所以与铜-康铜热电偶配用的二次仪表通常为高精度的电位差计。1）动圈式仪表这是一种直接变换式仪表，变换信号所需的能量是由热电势供给的。输出信号是仪表指针相对于标尺的位置，其工作原理如REF_Ref30235\h图6所示。图6动圈式仪表原理图REF_Ref30235\h图6（a）虚线框内是指示仪内部测量部分，其中RD处是一种测量微安级电流的磁电式指示仪表。热电偶经过补偿导线、冷端补偿器和外部调整电阻RC再与温度指示仪相连接。REF_Ref30235\h图6（b）是磁电式指示仪表的基本原理图。当处于均匀恒定磁场中的线圈通以电流I时，线圈将产生转动力矩M，在线圈几何尺寸和匝数已定的条件下，M只与流过线圈的电流成正比。动圈偏转角与流过动圈的电流具有单值正比关系。2）直流电位差计用动圈式仪表测量热电势虽然比较方便，但电流流过总回路，会因回路电阻变化而给测温带来误差。又由于机械方面和电磁方面的因素，很难进一步提高测量精度。因此在高精温度测量中常使用直流电位差计测量热电势。直流电位差计是按随动平衡方式工作的，采用把被测量与已知标准量比较后的差值调整至零差的测量方法，所以当直流电位差计处于静态平衡时热电偶回路没有电流，因而对测量回路电阻值的变化没有严格的要求。（1）手动电位差计。这是一种带积分环节的仪器，因此具有无差特性，这就决定了它可以具有很高的测量精度，工作原理见图7。图7手动电位差计原理REF_Ref30438\h图7中的直流工作电源EB是干电池或直流稳压电源，EN为标准电池。图中共有3个回路：A由EB、Rs、RN、RABC所组成的工作电流回路，回路的电流为I；B由Ex、RN和检流计G所组成的校准回路，回路电流为iN，其功能是调整工作电流I维持设计时所规定的电流值：C由Et、RAB和检流计G组成的测量回路，回路电流为i。当开关K置向“标准”位置时，校准回路工作，其电压方程为 EN-IR式中RG——检流计的内阻；

RE调整Rs以改变工作电流回路的工作电流I，使检流计G指零，即iN=0，则EN=IR将开关K置向“测量”位置，此时测量回路工作，其电压方程为 Et-式中RE——移动电阻RABC的滑动点B使检流计G指零，则i=0，Et=IRAB，由于I已是精确的工作电流值，同时手动电位差计的高精度决定于高灵敏度的检测计、仪表内稳定和准确的各电阻值以及稳定的标准电压。常用高精度的手动电位差计最小读数可达0.01μV。自动电子电位差计。由于手动电位差计精度高，在精密测量中显示出很大的优越性，所以广泛地应用于科学实验和计量部门中。而在工业生产过程中大多需要进行连续测量与记录，要求既要具有较高测量精度又能连续自动记录被测温度。自动电子电位差计是较理想的一种。它的精度等级为0.5级，除可以自动显示和自动记录被测温度值外，还可以自动补偿热电偶的冷端温度。增加附件后还能增加参数超限自动报警、多笔记录和对被测参数进行自动控制等多种功能。自动电子电位差计的基本工作原理如图8所示。它的工作电流回路和测量回路可以与手动电位差计类比，只是去掉了检流计，而用电子放大器对微小的不平衡电压进行放大，然后驱动可逆电动机通过一套机械装置自动进行电压平衡的操作，最终消除不平衡电压。因此它也是一种带积分环节具有无差特性的仪表。图8自动电子电位计原理图图8中的EB为稳压电源，恒值电流I流过电阻RP。若RP上的分压UAB=Et，则电子放大器的输入偏差电压∆E=Et-UAB=0，RP上的滑动点B的位置反映了被测值Et，若UAB≠Et，则电子放大器的输入偏差电压∆E≠0，经放大后能有足够的功率去驱动可逆电动机，并根据∆E>0或∆E<0做正向或反向转动，经机械系统带动RP的滑点B或左或右移动，直到Et3）数字式电压表热电偶所配用的数字式电压表的基本原理是把被测的模拟电压量转换为二进位制的数字量，再用数码显示器按十进位数码显示出来。其核心部件是模-数转换器，简称为A/D转换器。比较适用的A/D转换器根据转换原理的不同可分为两种：一种为逐次逼近式A/D转换器；另一种为双积分式A/D转换器。前者因其转换速度快，在计算机数据采集与处理系统中所用的AD转换器多属此类，它每转换一次所需时间为1～100μs，最通用的约为25μs；后者虽然转换速度较慢，每转换一次约30ms，但其抗干扰能力较强，价格低，常用于数字式电压表中。参考端温度处理根据热电偶的测温原理，EABT，T0=fT-fT0的关系式可看出，热电偶回路所产生的热电势，只有在固定冷端温度T01）冷端恒温法维持冷端恒温的方法很多，常见的方法有以下两种。把冷端引至冰点槽内，维持冷端始终为0℃，但使用起来不大方便。一般在实验室精密测量中使用，特别是分度和校验热电偶时都要用它。可以购买高精度的冰点槽，控温精度可以达到0±0.002℃。也可以利用保温瓶自制冰点槽，保温瓶内用纯水制成冰水混合状态，瓶内温度可以保持为0±0.1℃。把冷端用补偿导线引至电加热的恒温器内，维持冷端为某一恒定的温度。通常一个恒温器可供许多支热电偶同时使用。此法适于工业应用。2）补偿导线法补偿导线法的原理是在一定温度范围内，采用与配用热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的廉金属导线作为补偿导线。如REF_Ref25765\h图9所示，其中A'、B'为补偿导线，在一定温度范围内（如0～100℃），它的热电特性与主热电偶A、B的热电特性基本相同，所以A'、B'可视为A、B热电极的延长，因而热电偶的冷端也从T0'处移到T0处，这样热电偶回路的热电势只同T和T0有关，原冷端T0'的变化不再影响读数。若T0=0，则仪表对应着热端的实际温度值；若T0≠0需进行补偿与修正。图9补偿导线连接的热电偶温度计当用补偿导线把热电偶的冷端延长到某一温度T0处（通常是环境温度）。然后再对冷端温度进行修正。假设检测温度为T，热电偶冷端温度为T0，所测得的电势值为E（T，TN），则总电势可按式（5）计算： EAB(T，0)=EAB(T，利用分度表先查出EAB（TN，0）的数值，就可计算出合成电势EAB（T，0）的数值，按照该值再查分度表，得出被测温度T。3）补偿电桥法补偿电桥法是在热电偶测温系统中串联一个不平衡电桥，此电桥输出的电压随热电偶冷端温度变化而变化，从而修正热电偶冷端温度波动引入的误差。如REF_Ref25925\h图10所示，电桥由直流稳压电源供电，桥臂电阻r1=r2=r3=1Ω，是用电阻温度系数很小的锰铜丝绕制，阻值不随温度改变。rcu是用电阻温度系数很大的铜线绕制，在环境温度20℃时，rcu=r1=r2=r3=1Ω，这时电桥平衡，无电压输出。rcu值随冷端温度改变而改变，于是电桥两端A、B就会输出一个不平衡电压。如选择适当的Rs，可使电桥的电压输出特性与配用热电偶的热电特性相似。同时，电桥输出的电压方向在Tn（冷端温度）>20℃时与热电偶的电势方向相同，若Tn<20℃则电桥的电压输出方向与热电偶的电势方向相反，从而起到冷端温度自动补偿的作用。当Tn=20℃时，补偿电桥平衡，无电压输出，热电偶冷端温度无补偿。因此，在使用该种补偿器时，必须把显示仪表的起始点调到20℃的位置。图10补偿电桥热电阻常用的热电阻有铂热电阻、铜热电阻、镍热电阻和半导体热敏电阻。1.导体热电阻1）铂热电阻铂热电阻是一种国际公认的成熟产品，它性能稳定、重复性好、精度高，所以在工业用温度传感器中得到了广泛应用。一般情况下，它的测温范围一般为－200～650℃。按0℃时的电阻值R（℃）的大小分为10Ω（分度号为Pt10）和100Ω（分度号为Pt100）等，测温范围较大，适合－200～850℃、10Ω铂热电阻的感温元件是用较粗的铂丝绕制而成，耐温性能明显优于100Ω的铂热电阻，主要用于650℃以上的温区；100Ω铂热电阻主要用于650℃以下的温区，虽也可用于650℃以上温区，但在650℃以上温区不允许有A级误差核，“关于误差等级（如A级误差），通常与铂热电阻的精度和稳定性有关，不是简单地由其电阻值或应用温区决定”？，如REF_Ref12905\h图1所示。核，“关于误差等级（如A级误差），通常与铂热电阻的精度和稳定性有关，不是简单地由其电阻值或应用温区决定”？图1铂热电阻一般热电阻温度计适用于中、低温且热惰性较大场合的测量，其测温范围为－20～500℃。它测温精度高，并可进行远距离和多点测量。它的灵敏度不及热电偶，不适用于波动大、时间常数小的测温对象。2）铜热电阻由于铂是贵重金属，因此，在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，普遍采用铜热电阻进行温度测量，它的测量范围一般为－50～150℃。3）镍热电阻镍热电阻的电阻温度系数α较铂热电阻大，约为铂热电阻的1.5倍，使用温度范围为－50～300℃。但是，温度在200℃左右时，具有特异点，故多用于150℃以下。我国虽已规定其为标准化的热电阻，但还未制定出相应的标准分度表，故目前多用于温度变化范围小，灵敏度要求高的场合。上述3种热电阻均是标准化的热电阻温度计，其中铂热电阻还可用来制造精密的标准热电阻，而铜和镍只作为工业用热电阻。2.半导体热敏电阻半导体热敏电阻通常由锰、镍、铜、钴、铁等金属氧化物的混合物烧结而成。热敏电阻的资源丰富、价格低廉、化学稳定性好，元件表面用玻璃等陶瓷材料封装，可用于环境较恶劣的场合。热敏电阻的资源丰富、价格低廉、化学稳定性好，元件表面用玻璃等陶瓷材料封装，可用于环境较恶劣的场合。有效地利用这些特点，可研制出灵敏度高、响应速度快、使用方便的温度计。半导体热敏电阻常用的材料由铁、镍、锰、钴、钼、钛、镁等复合氧化物高温烧结而成。各种热敏电阻器的工作条件一定要在其出厂参数允许范围之内。热敏电阻的主要参数有十余项，即标称电阻值、使用环境温度（最高工作温度）、测量功率、额定功率、标称电压（最大工作电压）、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等。其中，标称电阻值是在25℃零功率时的电阻值，实际上总有一定误差，应在±10%之内。普通热敏电阻的工作温度范围较大，可根据需要从－55～315℃中选择。值得注意的是，不同型号热敏电阻的最高工作温度差异很大，如MFI1片状负温度系数热敏电阻器为125℃，而MF53-1仅为70℃（一般不要超过50℃）。热敏电阻的主要缺点是其阻值与温度的关系呈非线性，元件的稳定性及互换性较差。而且除高温热敏电阻外，不能用于350℃以上的高温。3.特殊热电阻1）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为𝜙1～8mm，最小可达𝜙0.25mm。通常测温范围为－200~600℃。与普通型热电阻相比，它具有下列优点。①体积小，内部无空气隙，热惯性小，测量滞后小。②力学性能好，耐振，抗冲击。③能弯曲，便于安装。④使用寿命长。2）薄膜铂热电阻利用膜工艺改变原有的线绕工艺，制备薄膜铂电阻。它是利用真空镀膜法将纯铂直接蒸镀在绝缘的基板上而制成。它的测温范围是－50～600℃。由于薄膜热容量小，导热系数大，因此薄膜铂热电阻能够准确地测出物体表面的真实温度。薄膜铂热电阻的生产工艺成熟，产量高，适用于表面、狭小区域、快速测温及需要高阻值的场合。3）厚膜铂热电阻厚膜铂电阻是用高纯铂粉与玻璃粉混合，加有机载体调成糊状浆料，用丝网印刷在刚玉基片上。再绕结安装引线，调整电阻值。最后涂玻璃釉作为电绝缘保护层。厚膜铂电阻与线绕铂电阻的应用范围基本相同。在表面温度测量及在机械振动的环境下，应用明显优于线绕式热电阻。4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体隔绝。因受到火花或电弧等的影响，电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值，为此更换新的电阻体为好，若采用焊接修理，焊后要校验合格后才能使用。4.热电阻测温显示仪表与热电阻配套使用的二次仪表种类繁多，包括比率计、不平衡电桥、自动平衡电桥及铂电阻数字温度计等。这些仪表用于测量热电阻值，连接线路也不同。在选择适宜的仪表与线路时，必须依据测量对象的具体要求，注意以下两点。①热电阻和显示仪表的分度号必须一致，以确保测量结果的准确性。②为了有效消除连接导线电阻变化对测量结果的影响，必须采用三线制接法。1）平衡电桥测温图2（a）为平衡电桥测温基本原理图，图中Rt为热电阻，阻值随温度而变化，R2、R3为固定电阻，R1为可变电阻，由这四个电阻组成桥路的四个桥臂。G为检流计，E为电源。当Rt值改变时，桥路平衡被破坏，检流计G偏转，这时改变R1值，使电桥重新达到平衡，检流计G指零，这时有 Rt×R Rt=由于R2和R3都是固定的已知电阻，其比值为常数，所以被测电阻Rt与R1成正比，只要沿R1敷设标尺，便可根据触头位置读出被测电阻值，换算成被测温度。REF_Ref10357\h图2（b）所示是平衡电桥实际测温电路，R1、R2、R3是固定电阻，RH是滑线电阻（可变电阻），Rt是热电阻，Rw是把热电阻连接到电桥上去的连接导线电阻。其中R1＋r1、R2、R3和Rt＋2Rw＋（RH+r1）构成电桥的四个臂。另外在电桥的一条对角线cd上（又称电源对角线）接电源E，另一对角线ab上（又称测量对角线）接检流计。（a）平衡电桥测温原理图（b）平衡电桥两线接法实际测温原理图图2平衡电桥测温电路原理图平衡电桥测温具有以下特点：①电源的种类和稳定性一般不影响测量结果。②用平衡电桥测温是基于零值法，因此能得到较高的测量精度。③如把热电阻Rt置于滑线电阻RH的相邻桥臂上，就能得到线性的转换规律核，。在平衡电桥中，热电阻Rt核，。在平衡电桥中，热电阻Rt和滑线电阻RH（或其他桥臂上的电阻）的放置位置并不直接决定转换规律的线性性。转换规律的线性性取决于电桥的设计、电阻的温度特性以及测量电路的整体特性。④连接导线引起的环境温度附加误差，可采用三线接法（REF_Ref14272\h图3），把此项误差减到最小。应注意，工作电流始终流过热电阻Rt，对于标准型热电阻，准许通过的最大电流为7mA，超过此值电阻体会发热，引起测量误差。REF_Ref10357\h图2（b）中，除热电阻Rt和Rw铜连接导线电阻外，其余电阻都是用不随温度变化的锰铜线做成的。测量温度时，Rt置于被测介质中以感受被测温度的变化，而Rw处于测温现场的环境中，它随着环境温度会发生变化。采用二线法连接热电阻时，导线电阻的变化会影响测量结果。为了减小这项误差，多采用三线连接法（REF_Ref14272\h图3），即用三根电阻均为Rw的导线将热电阻与测温电桥相连。图3三线法平衡电桥测温原理图2）不平衡电桥测温不平衡电桥测温见REF_Ref2412\h图4，它的工作原理是当被测温度为下限值Tmin（相应于Rmin）时，电桥恰好处于平衡状态，测量对角线的电流Iy=0。当T≠Tmi时（Rt≠Rmi），电桥平衡被破坏，Iy≠0且随着T与Tmin偏差的加大，Iy的值也愈大。这样，只要能推导出Rt与Iy的关系，根据Iy的大小即可判断被测温度值。由推导可知， Iy=由上式可见，Iy与Rt呈非线性关系，也就是说不平衡电桥的转换规律Iy=f（Rt）是非线性的，且电源电压E的数值和稳定性对Iy有影响。为了消除电源的影响，不平衡电桥多采用稳压电源或稳流电源供电。式中Iy是检流计G的等效电阻。图4三线法不平衡电桥测温原理图不平衡电桥与平衡电桥相比，有以下特点：①虽然两者都可能存在连接导线引起的环境温度附加误差，但都可用三线接法予以减小。②不平衡电桥能连续地自动指示被测温度，而无需像平衡电桥那样另增加一套自动平衡装置，因此结构简单，价格便宜。③不平衡电桥具有非线性的转换规律。核，转换规律的线性性取决于电桥的具体设计和所使用的传感器，而不是不平衡电桥本身固有的特性。？核，转换规律的线性性取决于电桥的具体设计和所使用的传感器，而不是不平衡电桥本身固有的特性。？④电源电压的稳定性对不平衡电桥的测量结果有影响，特别是在高精度应用中，最好使用稳压电源（或稳流电源）供电。不平衡电桥在自动检测中应用极广，在配接热电阻的动圈仪表、数字仪表、电子电位差计的测量电路中都有应用。此外在温度变送器，热电偶冷端温度补偿电桥、电子秤、电磁流量计等很多仪表中都用到了不平衡电桥。3）有源四线制热电阻测温在热电阻测温电路中，采用恒流源供电可以构成四线制电路，如REF_Ref21744\h图5所示。这种接线方式主要用于高精度温度测量。其中两根引线为热电阻提供恒流源I，在热电阻上产生电压降U=IRt，通过另两根引线引至电位差计或高精度电压表进行测量。它能够完全消除引线电阻对测量的影响。图5有源四线制热电阻测温原理图4）热电阻变送器热电阻可以根据测温要求制成各种规格的温度传感器，一般不单独构成测温仪表，它只是显示仪表、变送仪表或计算机测量系统的测温元件。长距离传输热电阻温度传感器的测温信号时，容易引起多种误差。因此可以就地将热电阻传感器的测温信号通过转换电路变换成标准信号（如DDZ-Ⅲ型仪表的4～20mA、DC信号），再进行传输。变送器的电路可分为三部分：电阻-电压转换、线性化处理及电压-电流转换电路。变送器可以与热电阻温度传感器做成一体化结构