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關(guān)鍵詞:實踐教學(xué);創(chuàng)新;能源動力工程;改革
作者簡介:代元軍(1978-),男,河南正陽人,新疆工程學(xué)院電力工程系,副教授;孫玉新(1982-),女,吉林蛟河人,新疆工程學(xué)院電力工程系,講師。(新疆 烏魯木齊 830091)
中圖分類號:G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0102-02
能源是世界發(fā)展的重要資源和動力,能源的科學(xué)開發(fā)和優(yōu)化配置,是當(dāng)今各國現(xiàn)代工業(yè)以及國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展乃至富民強國的必由之路。新疆有著極為豐富的能源資源。據(jù)統(tǒng)計,新疆的石油、天然氣和煤炭預(yù)測資源量,分別占全國陸地預(yù)測資源量的30%、34%和40%,光、熱、風(fēng)等資源也在全國占有較大份額,這為新疆建設(shè)國家能源戰(zhàn)略基地奠定了堅實的基礎(chǔ)。
在新疆如此豐富的特色資源下,新疆本科院校能源與動力本科專業(yè)如何在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中結(jié)合新疆特色和學(xué)校特色,改革和創(chuàng)新層次分明、知識和能力逐級遞增的實踐教學(xué)體系,是擺在能源與動力工程教育工作者面前的難題。
一、分層次建立能源與動力工程專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)實驗中心
分層次建立能源與動力工程專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)實驗中心,將“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”三門能源與動力工程專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課程的相關(guān)實驗組合起來,并提出把“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”課程所涉及的相關(guān)實驗設(shè)置成四個層次的教學(xué)實驗方案。
第一層次實驗:基礎(chǔ)性教學(xué)實驗。主要是指與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的實驗(驗證性實驗),其中包括實驗方法、實驗技術(shù)的基本訓(xùn)練。例如在“工程流體力學(xué)”課程中設(shè)置了兩個專項實驗:雷諾實驗、伯努利能量方程實驗。在雷諾實驗中,主要讓學(xué)生觀察水流的流態(tài),即層流和紊流現(xiàn)象,然后測定上、下臨界雷諾數(shù),最終使學(xué)生了解流態(tài)與雷諾數(shù)的關(guān)系。在伯努利能量方程實驗中,主要是觀察流體流經(jīng)能量實驗管時的情況,并對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析,從而加深對能量方程的理解,并最終掌握測量流體流速的原理。在“工程熱力學(xué)”課程中,設(shè)置CO2臨界狀態(tài)觀測及P-V-T關(guān)系測定實驗,通過該實驗了解CO2臨界狀態(tài)的觀測方法,增加對臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識,以及對課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解,掌握CO2的P-V-T關(guān)系的測定方法,學(xué)會用實驗測定實際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧。
第二層次實驗:“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”中所涉及主要物理參數(shù)的測試手段和方法的實驗。主要是指溫度、壓力、流量、比熱、流速、傳熱系數(shù)、傳熱溫差及數(shù)據(jù)采集等測試手段和方法的訓(xùn)練。例如在“工程熱力學(xué)”課程中,設(shè)置氣體定壓比熱測定實驗。該實驗讓學(xué)生了解氣體比熱測定裝置的基本原理和構(gòu)思,熟悉本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法,掌握由基本數(shù)據(jù)計算出比熱值和求得比熱公式的方法,分析本實驗產(chǎn)生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。在“傳熱學(xué)”課程中,設(shè)置綜合傳熱性能實驗。該實驗通過測定不同表面狀態(tài)及氣流條件下管道的綜合傳熱系數(shù),觀察和分析影響傳熱的各種因素,從而對傳熱過程有一個直觀的了解。
第三層次實驗:實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)的綜合性實驗。主要是指以實現(xiàn)某一功能為目的,構(gòu)建工程性、設(shè)計性實驗,培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)想、設(shè)計、解決問題的能力。例如換熱器結(jié)構(gòu)改造的傳熱性能對比測試實驗。該實驗的測試對象為學(xué)生設(shè)計的換熱器外表面不同形狀的肋片,通過實驗測試其傳熱系數(shù),找到最佳的肋片形狀。
第四層次實驗:知識延展性實驗。主要是指通過互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、可視化技術(shù)介紹新知識、新技術(shù)、新發(fā)展,以期延伸和拓展學(xué)生知識視野和相關(guān)專業(yè)知識面。
通過以上四個層次的實驗訓(xùn)練,能夠培養(yǎng)能源與動力工程專業(yè)學(xué)生的流體及熱工實驗的實驗方法、實驗設(shè)計、實驗技術(shù)等實驗?zāi)芰Γ瑸檫M(jìn)一步開展專業(yè)課學(xué)習(xí)和專業(yè)性實驗打下堅實的基礎(chǔ)。
二、分級建立能源與動力工程專業(yè)實驗基地及教學(xué)實驗中心
1.初級為專業(yè)基本實驗
主要培養(yǎng)學(xué)生掌握能源動力工程領(lǐng)域常用的實驗方法,使用常用儀器、儀表,學(xué)會處理數(shù)據(jù),具有規(guī)范、熟練、準(zhǔn)確的實驗操作技能,重在學(xué)知識、練技能,屬于專業(yè)學(xué)習(xí)中的初級水平。專業(yè)基本實驗主要包括“公差與金屬材料”組建2個實驗臺位,“自動控制原理”組建2個實驗臺位,“熱工過程檢測技術(shù)”組建2個實驗臺位。
2.中級為專業(yè)綜合實驗
以專業(yè)方向課程設(shè)置為主線分別以熱電工程模塊、制冷空調(diào)工程模塊、新能源工程模塊三部分構(gòu)建專業(yè)平臺實驗。
熱電工程模塊包括鍋爐實驗平臺、汽輪機(jī)實驗平臺、熱工過程自動化實驗平臺;制冷空調(diào)工程模塊包括制冷原理及設(shè)備實驗平臺、空氣調(diào)節(jié)實驗平臺、供熱工程實驗平臺、食品冷凍冷藏原理與設(shè)備實驗平臺;新能源工程模塊包括風(fēng)能利用與控制技術(shù)實驗平臺、太陽能利用與控制技術(shù)實驗平臺。
3.高級為設(shè)計、創(chuàng)新實驗
在三大專業(yè)方向模塊綜合實驗的基礎(chǔ)上,依據(jù)自主專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計課題,組織大三、大四學(xué)生參加專業(yè)大賽或者參與教師科研項目。教師擬定實驗大綱、提出問題讓學(xué)生自行思考、分析、設(shè)計、優(yōu)選,重在鍛煉科學(xué)思維,發(fā)展創(chuàng)新能力,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、大膽創(chuàng)新的學(xué)習(xí)習(xí)慣。這種設(shè)計創(chuàng)新實驗是基于專業(yè)教學(xué)和科學(xué)研究之間的實驗,主要結(jié)合專業(yè)大賽和畢業(yè)設(shè)計來進(jìn)行。
三、建立能源與動力工程專業(yè)校內(nèi)仿真實習(xí)基地,改革傳統(tǒng)生產(chǎn)實習(xí)模式
生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)是為了加強學(xué)生對所學(xué)專業(yè)理論課程的理解、增強對所學(xué)專業(yè)的感性認(rèn)識,培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。在這一重要實踐環(huán)節(jié)的實施過程中存在諸多問題,實習(xí)質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期。以能源與動力工程專業(yè)方向之一的熱電工程為例,能源與動力工程專業(yè)學(xué)生在電廠實習(xí)花費較大;電廠企業(yè)出于安全和經(jīng)濟(jì)效益的考慮,和學(xué)校很難建立起長期穩(wěn)定的校外實習(xí)基地。由于電廠崗位工作的資質(zhì)要求,實習(xí)學(xué)生不能上崗操作,生產(chǎn)實習(xí)只能是走馬觀花,流于形式,實習(xí)效果得不到保證。
為了解決以上問題,在自治區(qū)煤炭煤電煤化工實訓(xùn)基地建設(shè)工程的不斷推進(jìn)下,新疆工程學(xué)院能源與動力工程專業(yè)將傳統(tǒng)的單純的在電廠企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)模式改為校內(nèi)仿真實習(xí)與校外實習(xí)相結(jié)合,并逐步過渡到以校內(nèi)仿真實習(xí)基地為主的生產(chǎn)實習(xí)模式。能源與動力工程專業(yè)的學(xué)生在新疆工程學(xué)院的300/600MW火電廠仿真實驗室開展與實際電廠 1∶1仿真的運行操作和故障處理的訓(xùn)練。
在仿真實習(xí)中,學(xué)生主要熟悉、掌握鍋爐機(jī)組及其主要附屬設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理和運行特性;熟悉鍋爐機(jī)組各系統(tǒng),如煤粉制備系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、疏水排污系統(tǒng)等的運行方式,運行監(jiān)控系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)概況;熟悉鍋爐機(jī)組正常運行中監(jiān)視、調(diào)節(jié)的主要內(nèi)容(參數(shù))及其調(diào)節(jié)方法,如負(fù)荷、給水、燃燒、汽溫等的調(diào)節(jié)和監(jiān)視;熟悉鍋爐機(jī)組起動前的準(zhǔn)備內(nèi)容,起動程序及起動過程中的有關(guān)注意事項;對鍋爐機(jī)組的幾種停運方式、停爐程序、停爐后的冷卻和養(yǎng)護(hù)等熟練操作;掌握鍋爐機(jī)組的事故預(yù)防和處理方法,學(xué)會分析有關(guān)事故,如給水、汽溫、管子爆破、煤粉爆炸、熄火等,以及事故發(fā)生原因、預(yù)防處理的方法;熟悉考核鍋爐運行的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。生產(chǎn)實習(xí)模式的改革改進(jìn)了學(xué)生的思維模式,強化了學(xué)生的工程意識,提高了學(xué)生參與實習(xí)的主動性、積極性,強化了學(xué)生的動手能力和綜合能力,培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。
四、改進(jìn)能源與動力工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
畢業(yè)設(shè)計是能源與動力工程專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前關(guān)鍵性的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié),是在教師的指導(dǎo)下學(xué)生獨立完成的工程設(shè)計或者論文。通過該綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的鍛煉,復(fù)習(xí)和鞏固本專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識,培養(yǎng)學(xué)生對已學(xué)知識和未學(xué)知識的綜合學(xué)習(xí)與運用能力。改進(jìn)能源與動力工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計,對培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和適應(yīng)社會要求的能力具有重要意義。
畢業(yè)設(shè)計所涉及的內(nèi)容,專業(yè)課程的任課教師應(yīng)該在授課過程中加強講授和訓(xùn)練,讓學(xué)生盡早掌握畢業(yè)設(shè)計的理論知識。要根據(jù)專業(yè)方向和現(xiàn)有的新技術(shù)和新方法提出貼近生產(chǎn)一線的畢業(yè)設(shè)計題目,并且要保證題目的多樣化,使得學(xué)生能盡量根據(jù)畢業(yè)后的工作方向確定題目,以便畢業(yè)后能夠盡快適應(yīng)工作崗位的專業(yè)要求。在畢業(yè)設(shè)計過程中,應(yīng)該加強檢查指導(dǎo)工作,保證學(xué)生能夠按時按質(zhì)的完成畢業(yè)設(shè)計。嚴(yán)格對畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行考核,通過考核評定出不同的等級,表彰設(shè)計過程中的優(yōu)秀學(xué)生,以此來督促和提高學(xué)生做好畢業(yè)設(shè)計工作。
五、結(jié)束語
在新疆經(jīng)濟(jì)大發(fā)展的推動下,新疆工程學(xué)院熱能與動力工程教研室通過積極調(diào)研和深入思考,對能源與動力工程專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革,并在實施過程中加以修訂和調(diào)整,最終取得了較好的效果。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:熱能動力;熱能轉(zhuǎn)換與利用;教學(xué)內(nèi)容
中圖分類號:G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)03-0139-02
在能源的利用中,絕大部分是通過熱能這一形態(tài)加以利用的,或由熱能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量后再加以利用。在未被充分利用的余能中,絕大部分也是以余熱的形式存在的。對各種余熱的回收與利用,也離不開熱能轉(zhuǎn)換與利用的知識[1]。自熱力學(xué)理論確立后,人們雖然從理論上認(rèn)識到,熱力學(xué)過程中能量的交換及其利用,應(yīng)根據(jù)熱力學(xué)第一定律和第二定律對能量的數(shù)量和品質(zhì)兩方面進(jìn)行分析研究。但是,在實際熱能工程技術(shù)的設(shè)計、管理和改進(jìn)上,主要還是依據(jù)熱力學(xué)第一定律,即能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。也就是說,只是單一地從能量的數(shù)量角度出發(fā),以焓為基礎(chǔ)的熱平衡計算分析方法。然而,由于此法未考慮熱力學(xué)第二定律所表明的能量品質(zhì),因為人們生活在地球表面的一定客觀環(huán)境中,供給人們所需的能量有可以利用的部分(稱有用能或“火用”)和受環(huán)境限制無法利用的部分(稱無用能或“火無”),即相同數(shù)量的不同形式的能量所含的“火用”和“火無”的數(shù)量是不一定相同的,或者說能量還具有另一方面的問題――品質(zhì)。因此,在認(rèn)識所謂能量損失上就產(chǎn)生一定程度的混淆,由此在確定能量損失的分布及采取提高能量利用效率的技術(shù)措施時,就難免在熱力學(xué)上得出錯誤的結(jié)論,達(dá)不到預(yù)期的效果。為此,近幾十年來,國內(nèi)外有關(guān)專家學(xué)者在熱力學(xué)的理論領(lǐng)域內(nèi)和工程技術(shù)的管理上大力提倡把熱力學(xué)第一定律和第二定律綜合起來考慮,并以第二定律為主,即從熱力過程不可逆性引起可用能損失變成無用能的角度出發(fā),以用火用為基準(zhǔn)的火用分析方法來評價能量利用的科學(xué)性和合理性。由于此“火用分析法”中的“火用效率”更能準(zhǔn)確地反映各熱力設(shè)備或整個裝置系統(tǒng)技術(shù)上或熱力學(xué)的完善程度,可以從中明確提高能源利用效率的正確目標(biāo),并采取相應(yīng)的措施。所以最近幾十年來,前蘇聯(lián)、德、日、法、美等國家已將“火用分析法”廣泛應(yīng)用于能源利用及動力、低溫、制冷、熱泵、化工、冶金等方面。最近二三十年來,我國也在火用分析的基礎(chǔ)理論及其實際應(yīng)用方面做了大量的研究,并已引起了科技界和高等工科院校的廣泛重視。許多院校的熱動專業(yè)都增設(shè)了“火用分析”的相關(guān)課程[2]。
一、“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程定位
首先,從學(xué)科角度講,認(rèn)識到“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程的銜接和過渡作用。本課程向上承接“工程熱力學(xué)”等前期專業(yè)基礎(chǔ)課程,是對上述基礎(chǔ)課程內(nèi)容的擴(kuò)展和深化;向下則與后續(xù)的“熱力發(fā)電廠”、“燃?xì)猕D蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電”、“制冷與低溫技術(shù)”、“能源與節(jié)能技術(shù)”等專業(yè)課程緊密相連,為學(xué)生理解掌握相關(guān)專業(yè)知識奠定基礎(chǔ)[3]。熱能動力工程專業(yè)的學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),可掌握熱能轉(zhuǎn)換的基本原理,并具備一定的分析研究和解決熱能利用中的具體問題的能力,為今后在實際工作中,管好、用好能源,降低企業(yè)的能源消耗,提高能源利用率打下基礎(chǔ)。熱能轉(zhuǎn)換與利用內(nèi)容豐富、發(fā)展迅速、學(xué)科交叉性強,涉及熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)等諸多專業(yè)課程,是熱能動力工程專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程。因此開設(shè)“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程非常必要,對于學(xué)生回顧深化所學(xué)過的“熱力學(xué)”等專業(yè)基礎(chǔ)課程,深入學(xué)習(xí)掌握后續(xù)專業(yè)課程,培養(yǎng)鍛煉學(xué)生利用所學(xué)理論知識分析、解決實際問題的能力,都有著非常重要的作用[4]。
二、熱能動力工程專業(yè)“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程設(shè)計
本課程要介紹有關(guān)熱能轉(zhuǎn)換與利用的基本原理、分析方法,以及實際轉(zhuǎn)換設(shè)備與系統(tǒng)地特點和設(shè)計計算方法。給學(xué)生在“工程熱力學(xué)”的基礎(chǔ)上提供“火用分析法”的基本理論、基本知識和基本方法,培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實際問題的能力,為將來合理地利用能源及從事節(jié)能工作打下必要的基礎(chǔ)?!盁崮苻D(zhuǎn)換與利用”課程是熱能動力工程專業(yè)的專業(yè)必修課,共48學(xué)時。先后介紹了能源概論、能量轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)、熱力系統(tǒng)分析、工業(yè)企業(yè)中的熱能利用、熱回收用換熱設(shè)備。
第1章能量概論,在介紹有關(guān)能源的一些基本概念的基礎(chǔ)上,認(rèn)識熱能的重要性,了解熱能利用現(xiàn)狀。熱能是人類使用最為廣泛的一種能量形式,在一次能源中,熱能資源也占了絕大部分。在能源的利用中,絕大部分是通過熱能這一形態(tài)加以利用的,或由熱能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量后再加以利用。在未被充分利用的余能中,絕大部分也是以余熱的形式存在的。
第2章能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)理論,重點介紹能量的質(zhì)量分析―火用分析的方法。為了有效地利用熱能,正確地指導(dǎo)節(jié)能工作的開展,找到能量損失所在,需要結(jié)合熱力學(xué)第一定律和第二定律,從量和質(zhì)兩個方面全面地進(jìn)行分析。本章就是要運用工程熱力學(xué)理論,介紹分析能量轉(zhuǎn)換過程的方法,著重介紹火用分析的方法,詳細(xì)敘述了不同條件下的火用、火用損失的計算方法及其影響因素,并介紹實際熱工設(shè)備的火用平衡、火用效率的分析方法。
第3章熱力系統(tǒng)分析,是用火用分析方法具體分析熱力循環(huán)和熱力系統(tǒng),弄清影響熱力系統(tǒng)效率的因素和提高效率的途徑。重點分析動力循環(huán)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng),分析各個轉(zhuǎn)換過程及系統(tǒng)的火用損失大小,找到減少火用損失的主攻方向,提出改進(jìn)整個熱力系統(tǒng),提高火用效率的主要途徑。
第4章工業(yè)企業(yè)中的熱能利用,介紹企業(yè)中的余熱資源及其利用方法,分析企業(yè)的能源平衡、能耗指標(biāo)以及余熱資源情況。介紹各種不同的余熱資源的回收方法、回收系統(tǒng)對節(jié)能效果的影響。提高企業(yè)的能源利用效率,挖掘節(jié)能潛力,對企業(yè)能源系統(tǒng)進(jìn)行分析,通過能量平衡確定其有效利用部分和各項損失的大小,尋求減少損失及有效回收利用余能的途徑。
第5章熱回收用換熱設(shè)備,介紹余熱回收用的各種換熱器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計計算方法、使用場合等內(nèi)容,為今后進(jìn)行余熱回收時,能正確選擇和設(shè)計計算換熱器,并為研究開發(fā)高效新型換熱器打下一定的基礎(chǔ)。同時介紹熱管換熱器、流化床換熱器等新型換熱器和換熱器的發(fā)展趨勢及優(yōu)化設(shè)計。
課程內(nèi)容分為理論與實踐兩部分,第一章、第二章運用熱力學(xué)基本理論闡述“火用”及“火用分析法”的基本概念、火用和火用損失的計算及火用分析的基本方法,即為火用和火用分析的基礎(chǔ)理論部分。第三~五章以工程實例說明火用分析法的具體應(yīng)用,分別對蒸汽動力裝置、氣體動力裝置及制冷、熱泵裝置進(jìn)行具體火用分析。并結(jié)合工業(yè)企業(yè)中的熱能利用介紹了余熱回收方法與換熱設(shè)備。對于本校的“熱能與動力工程專業(yè)”來說,本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)動力工程及工程熱物理的基礎(chǔ)理論,學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù),訓(xùn)練進(jìn)行動力機(jī)械與熱工設(shè)備設(shè)計、運行、實驗研究的基本能力。專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)置了電廠熱能與動力工程、工業(yè)爐窯工程、制冷及低溫工程、供熱工程等方向的專業(yè)課程。從專業(yè)培養(yǎng)方案的設(shè)置可以看出“熱能轉(zhuǎn)換與利用”是熱動專業(yè)的基礎(chǔ)課程,熱能轉(zhuǎn)換與利用的熱力學(xué)基礎(chǔ)理論是熱動專業(yè)的理論基礎(chǔ),熱能轉(zhuǎn)換與利用的熱力系統(tǒng)分析則是熱動專業(yè)的核心內(nèi)容,包括蒸汽動力循環(huán)的系統(tǒng)分析、燃?xì)猕D蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)分析、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)分析、中低溫余熱動力回收的熱力系統(tǒng)分析、熱泵系統(tǒng)分析等,是熱動專業(yè)的主要專業(yè)課程及核心課程。熱能轉(zhuǎn)換與利用課程的學(xué)習(xí)為后續(xù)的專業(yè)課程奠定了堅實的基礎(chǔ),也為熱動專業(yè)的學(xué)習(xí)奠定了深厚的基礎(chǔ)。因此,我們提出將熱力系統(tǒng)分析作為教學(xué)的主要側(cè)重內(nèi)容,熱能動力工程專業(yè)的學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí),可掌握熱能轉(zhuǎn)換的基本原理,并具備一定的分析研究和解決熱能利用中的具體問題的能力,為今后在實際工作中,管好、用好能源,降低企業(yè)的能源消耗,提高能源利用率打下基礎(chǔ)。
三、結(jié)論
“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程在熱能與動力工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中,起著承上啟下的銜接作用,課程內(nèi)容非常重要。由于熱能轉(zhuǎn)換與利用發(fā)展迅速,內(nèi)容豐富,本文以我校開設(shè)“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程的實踐為例,從“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程的定位、“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程教學(xué)內(nèi)容的編排兩個方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。提出將熱力系統(tǒng)分析作為教學(xué)的主要側(cè)重內(nèi)容,以培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實際問題的能力,為將來合理地利用能源及從事節(jié)能工作打下必要的基礎(chǔ)。我?!盁崮苻D(zhuǎn)換與利用”課程的內(nèi)容和教學(xué)體系設(shè)計總體上思路清晰、內(nèi)容充實、層次分明,很好地完成了“熱能轉(zhuǎn)換與利用”課程的既定目標(biāo)和要求。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】熱能與動力;應(yīng)用;創(chuàng)新
0 引言
熱能與動力工程是一項新興的科技項目,其在應(yīng)用中主要的作用就是高效節(jié)能,降低能源消耗。熱能與動力工程科技在不斷發(fā)展過程中實現(xiàn)了對資源的合理使用,減少了不必要的損失,同時,也避免出現(xiàn)了人力資源的浪費。熱能與動力工程不僅僅能夠提供能源的使用效率,在經(jīng)濟(jì)效益方面效果也非常好,對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有很大的促進(jìn)作用。
1 熱能與動力工程簡介
在我國熱能與動力工程其是多門科學(xué)技術(shù)的綜合,其中包括現(xiàn)代能源科學(xué)技術(shù),信息科學(xué)技術(shù)和管理技術(shù)等,在這之中涉及的有熱能動力設(shè)備及系統(tǒng)的設(shè)計、運行、自動控制、信息處理、計算機(jī)應(yīng)用、環(huán)境保護(hù)、能源高效清潔利用以及新能源開發(fā)等等工作,隨著改革開放的全面深化,水利水電工程與熱能動力專業(yè)相結(jié)合,確切地說,水利水電工程專業(yè)并入后者之中,由止盼成了熱力發(fā)動機(jī)、熱能與動力機(jī)械、制冷與低溫技術(shù)和水利水電動力等不同的專業(yè)。從專業(yè)角度來看,熱能與動力工程內(nèi)容龐大,涉及電子、電力和計算機(jī)等多等躊斗,自動化水平高。因此,該專業(yè)的課程設(shè)置,應(yīng)與社會發(fā)展相適應(yīng),可滿足生產(chǎn)的需要。
熱能與動力發(fā)展現(xiàn)狀目前,中國已成為世界最大煤炭生產(chǎn)國、消費國,眾所周知,中國的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主?,F(xiàn)階段,由于工業(yè)發(fā)展的影響,中國環(huán)境問題非常嚴(yán)重,隨著人們環(huán)保意識的提升,熱能與動力專業(yè)面臨較大的經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展壓力,因為煤炭污染的開發(fā)和利用是環(huán)境問題的主要原因。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級,對能源資源,特別是電能的需求上升在新形勢下,如不提高煤炭能源利用率,環(huán)境問題將會變得更為嚴(yán)重可能成為紹齊社會發(fā)展的巨大障礙。同時,中國作為世界第二大石油進(jìn)口國,對國外石油依賴勝逐年上升,所有這些均使得中國能源安全面臨巨大考驗。長期以來,中國實寧科助夕型經(jīng)濟(jì)發(fā)展,技術(shù)水平低,能源利用率與發(fā)達(dá)國家相比,低30~40個百分點,差距比較大,導(dǎo)致在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中,環(huán)境虧染問題無法有效避免。因此,在能源利用中,推產(chǎn)先進(jìn)節(jié)吠剎支術(shù)、可再生能源與新能源,提高資源利用率,任務(wù)繁重。中國政府雖大力倡導(dǎo)發(fā)展新能源技術(shù),投入了大量的支持資金,但由于新能源技術(shù)研發(fā)的見效慢,因此短時斯內(nèi)還無法改變現(xiàn)行的能源結(jié)構(gòu),生態(tài)環(huán)境面臨的壓力依然比較大。通過分析可知,中國熱能與動力工業(yè)發(fā)展形勢嚴(yán)峻,在發(fā)展中面臨巨大挑戰(zhàn)。同時也意味著,在未來發(fā)展中中國需要大量熱能與動力工程專業(yè)人才,人才的發(fā)揮空間大。
2 熱能動力的應(yīng)用
2.1 熱電廠中的應(yīng)用
當(dāng)下,對于循環(huán)流化床鍋爐的控制問題眾多國內(nèi)外的學(xué)者和專家一般通過兩方面進(jìn)行研究:一方面是通過運用智能控制的理念,采用預(yù)測控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、自適應(yīng)控制等方法對循環(huán)流化床的控制進(jìn)行研究;第二方面是改進(jìn)現(xiàn)階段被普遍采用的PID控制器,進(jìn)一步加大PID控制器的魯棒性和解耦性能。
2.1.1 改進(jìn)PID控制
當(dāng)下的工業(yè)領(lǐng)域中,約有90%左右的控制是采用PID控制器來實現(xiàn)的,因其結(jié)構(gòu)相對簡單并且魯棒性也較好。現(xiàn)階段DCS系統(tǒng)被一些自動化公司運用在循環(huán)流化床鍋爐中,但也是通過PID控制器對其進(jìn)行控制。但PID控制器的解耦性能和魯棒性基本上不能滿足循環(huán)流化床鍋爐的控制需要,因此導(dǎo)致這些控制系統(tǒng)的控制性能普遍降低。
2.1.2 預(yù)測控制
控制輸入結(jié)構(gòu)成為預(yù)測函數(shù)控制的關(guān)鍵因素,對于建造的模型進(jìn)行實時預(yù)測,因此跟蹤能力和魯棒性將會得到提高,此種方式適于控制循環(huán)流化床鍋爐。采用多模型自適應(yīng)方法,提出了一種多模型預(yù)估控制方案,對循環(huán)流化床鍋爐的主汽溫控制對象進(jìn)行了研究,仿真效果良好,進(jìn)而將其應(yīng)用于床溫控制。
2.1.3 模糊控制
模糊控制作為一種智能的人工控制手段,其基本理論是以模糊集合理論為基礎(chǔ),從而進(jìn)一步的模擬人的表達(dá)方式、推理方法使得智能控制,模糊控制的算法比較的簡單,且其性能相對優(yōu)良,具有較強的魯棒性,對于難以運用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行精確描述、延遲時間比較長的系統(tǒng)具有明顯的特點,將會為循環(huán)流化床鍋爐的控制問題提供了很好的解決方案。
2.2 鍋爐中的應(yīng)用
鍋爐主要由兩個部分組成,一個部分是外殼,另外一部分是電器控制系統(tǒng)。在鍋爐中,底殼的主要功能就是固定鍋爐,然后進(jìn)行燃燒,在底殼上還要安裝一些控制鍋爐的控制部件,這樣能夠保證鍋爐具有非常良好的保護(hù)功能。在鍋爐中,底殼是非常重要的組成部分,也是保護(hù)鍋爐正常運行的關(guān)鍵部分。近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,熱能控制過程中應(yīng)用了很多的先進(jìn)技術(shù),全自動控制轉(zhuǎn)換系統(tǒng)已經(jīng)慢慢實現(xiàn),利用計算機(jī)能夠?qū)﹀仩t進(jìn)行智能控制,同時,能夠提高鍋爐的運行精密度,使其在進(jìn)行燃燒時能夠更加的均衡。
燃燒控制技術(shù),鍋爐燃燒中產(chǎn)生的能量如果能合理使用,可以幫助電氣企業(yè)緩解能源緊張的局面。目前鍋爐種類很多,使用的燃料也在發(fā)生變化,隨著技術(shù)的進(jìn)步,可以研究出更加有效的燃料。要實現(xiàn)對燃燒的控制,可以從鍋爐的溫度和燃燒數(shù)值方面進(jìn)幸予周節(jié)二要控制鍋爐的溫度需要把空氣和燃燒結(jié)合起來一起調(diào)整,這種調(diào)整需要控制的因素太多,需要分析各方面的清況。對于空氣和燃料的調(diào)節(jié)需要進(jìn)行多次試驗,才可以保證這種方法有效。還可以根據(jù)燃燒清況控制空氣和燃料,這種方法的技術(shù)要求很高,需要分析的數(shù)據(jù)也非常多二通過分析收集的數(shù)據(jù)得出最終的結(jié)論,可以保證它的有效性。
3 熱能與動力工程的未來發(fā)展
從實際清況看,熱能與動力工程專業(yè)就業(yè)前景被看好,工業(yè)的發(fā)展使其就要前景樂觀,從近年就業(yè)市場上能夠看出,該專業(yè)學(xué)生處于供不應(yīng)求的局面,占據(jù)主動。目前,中國就業(yè)形勢嚴(yán)峻,高校畢業(yè)生就業(yè)壓力不被看好,一些理科學(xué)生選擇熱能與動力工程專業(yè),這就足以說明該專業(yè)就業(yè)前景好。由于熱能與動力工程的專業(yè)幽雖,從近年的就業(yè)市場來看,市場上大量缺乏技術(shù)型人才,技術(shù)人才待遇較好,在工資、福利等方面均比其他專業(yè)高,由于該專業(yè)在能源、環(huán)保和航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用普遍,因止比擾業(yè)不成問題,收入也十分罕見。
4 結(jié)語
在研究熱能和動力工程時,可以針對他們創(chuàng)新方面存在的問題進(jìn)行改造,把影響因素控制在一定范圍內(nèi),不會影響熱能和動能的使用還可以對應(yīng)用熱能和動能的設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新。可以根據(jù)設(shè)備的應(yīng)用途徑和功能進(jìn)行改造,提高設(shè)備利用能源的效率,進(jìn)而研發(fā)出新型能源,緩解當(dāng)今能源緊張的情況。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞:特色專業(yè)建設(shè);人才培養(yǎng)方案優(yōu)化;專業(yè)實踐性教學(xué);改革與實踐;特色
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)06-0262-02
“熱能與動力工程”專業(yè)在1998年教育部專業(yè)調(diào)整前包含了水力機(jī)械及工程、水利水電動力工程、熱能工程、熱電廠工程、熱力發(fā)動機(jī)、化工過程機(jī)械、制冷與低溫技術(shù)、能源工程等多個學(xué)科專業(yè)方向的大專業(yè),是我國高等教育工科門類中的一個重要專業(yè),長期以來為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)特別是能源工業(yè)培養(yǎng)了大量的熱能動力工程高級人才。我校熱能與動力工程專業(yè)早在上世紀(jì)70年代開始招生和培養(yǎng)“水力機(jī)械”本科人才,1986年該專業(yè)開始招生碩士研究生,2003年“熱能與動力工程”被批準(zhǔn)為四川省品牌專業(yè),在2008年被批準(zhǔn)為國家級特色專業(yè)。西華大學(xué)在五十余年的人才培養(yǎng)生涯中始終秉承“求是、明德、卓越”的校訓(xùn),堅持培養(yǎng)“具有高尚的人格素養(yǎng),具有強烈的責(zé)任意識,具有扎實的實際能力,具有奮進(jìn)的改革精神的優(yōu)秀人才”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。學(xué)校面向西南地區(qū),特別是四川省的水電能源開發(fā),培養(yǎng)“熱能與動力工程”應(yīng)用型人才,經(jīng)過長期的教學(xué)和人才培養(yǎng)方案優(yōu)化與實踐、大量的專業(yè)教學(xué)改革和試點,已基本固化形成了目前具有我校特色的熱能與動力工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案,體現(xiàn)了國家級特色專業(yè)人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化與特色的培育。
一、特色專業(yè)建設(shè)目標(biāo)與專業(yè)建設(shè)思路
四川是我國能源大省,水力資源十分豐富,是國家重大水電能源建設(shè)基地。大力培養(yǎng)現(xiàn)代水電能源建設(shè)的熱能與動力工程專業(yè)高級專門技術(shù)人才,是大力發(fā)展水電支柱產(chǎn)業(yè),實現(xiàn)四川水電事業(yè)跨越式發(fā)展、實施“工業(yè)強省”戰(zhàn)略的需要。為了適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及四川能源建設(shè)和西部大開發(fā)的形勢,作為省屬綜合性大學(xué),專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)緊密結(jié)合四川省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展及學(xué)校的實際情況來確定專業(yè)的建設(shè)目標(biāo)和發(fā)展思路?!盁崮芘c動力工程”國家級特色專業(yè)建設(shè)的整體目標(biāo)是:秉承“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重實踐、適應(yīng)企業(yè)需求”的辦學(xué)思想,堅持以為四川、西部地區(qū)乃至全國的地方經(jīng)濟(jì)、科技、社會發(fā)展服務(wù)為宗旨,立足于用新技術(shù)、新思路、新模式等改造和提升專業(yè),培養(yǎng)新世紀(jì)水電能源建設(shè)所需的高級工程技術(shù)和管理人才。力爭把本專業(yè)建設(shè)成為四川省地方高校中有影響力的特色專業(yè),在水電能源建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)達(dá)到省內(nèi)領(lǐng)先、國內(nèi)先進(jìn),形成較明顯的專業(yè)特色和優(yōu)勢。特色專業(yè)建設(shè)思路:以提供四川省“大力發(fā)展水電支柱產(chǎn)業(yè)”人才支持為思路,以實施四川省“工業(yè)強省”戰(zhàn)略為指南,以教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)為根本,建設(shè)一支具有改革創(chuàng)新意識、熱愛熱能與動力工程專業(yè)教學(xué)、理論與生產(chǎn)實踐知識相結(jié)合、教學(xué)經(jīng)驗豐富、師德高尚、既能開展高水平的科學(xué)研究又能從事專業(yè)教學(xué)的教師團(tuán)隊;以課程建設(shè)為基礎(chǔ),以課程教學(xué)改革為動力,以學(xué)科建設(shè)和科學(xué)研究為龍頭,優(yōu)化構(gòu)建熱能與動力工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程體系結(jié)構(gòu);在師資隊伍團(tuán)隊建設(shè)、課程教學(xué)改革的同時,根據(jù)本學(xué)科專業(yè)發(fā)展的新動向和行業(yè)所提出的新要求,更新教學(xué)內(nèi)容,建設(shè)具有本校特色的專業(yè)課程教材;以建設(shè)教育部流體動力機(jī)械重點實驗室和四川省流體機(jī)械省級重點實驗室為契機(jī),強化實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),積極建設(shè)校內(nèi)外的生產(chǎn)實習(xí)基地,探索并建立學(xué)校和企業(yè)共同參與的學(xué)生實踐能力培養(yǎng)模式、考核評價機(jī)制,全面提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量是特色專業(yè)建設(shè)的核心。
二、培養(yǎng)方案的優(yōu)化與應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色的體現(xiàn)
在2010年新一輪人才培養(yǎng)方案調(diào)整前,我們首先在調(diào)研全國類同我校開設(shè)的熱能與動力工程專業(yè)及方向的高校教學(xué)計劃的基礎(chǔ)上,根據(jù)我們自身專業(yè)的辦學(xué)實踐以及國家在西南地區(qū)對“熱能與動力工程專業(yè)”人才的社會需求,結(jié)合學(xué)校新的本科人才培養(yǎng)計劃的調(diào)整,對原有的培養(yǎng)方案進(jìn)行大膽的改革優(yōu)化,將本科人才4年的培養(yǎng)計劃分為五大人才培養(yǎng)模塊,即:人格與素養(yǎng)課程群、表達(dá)與理解課程群、發(fā)展基礎(chǔ)課程群、專業(yè)與服務(wù)課程群、研討與探究課程群,將原來的課程教學(xué)計劃按照這五大模塊進(jìn)行歸類優(yōu)化,并科學(xué)地分配各個模塊的學(xué)分比例,見表1所示。
我校該專業(yè)主要側(cè)重于水輪機(jī)、水泵設(shè)計、制造、水電站機(jī)電設(shè)備運行維護(hù)與管理人才的培養(yǎng),在人才培養(yǎng)方案中自始至終貫穿水力機(jī)械的設(shè)計與制造技術(shù)為主線,注重水力機(jī)械及工程、水利水電動力工程兩個專業(yè)方向的課程在人才培養(yǎng)中課程的互選與知識的融合,建立水力機(jī)械及工程設(shè)計制造以及水利水電動力工程設(shè)計、運行、維護(hù)與管理合二為一的人才培養(yǎng)體系特色,從機(jī)組的選型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)制造、安裝檢修、運行維護(hù)與管理等各個方面理論聯(lián)系實際,同時還注重相關(guān)專業(yè)知識的融合,如水文、地質(zhì)、水工建筑、施工以及電站監(jiān)測等。因此,畢業(yè)的學(xué)生主要集中在水輪機(jī)、水泵設(shè)計制造企業(yè)、水電工程設(shè)計院、工程局、各大中小型水電站。在課程內(nèi)容設(shè)置上,著重強化兩個專業(yè)方向的理論教學(xué)與實踐教學(xué)的相輔相成、相互滲透,進(jìn)一步突出對專業(yè)知識綜合運用的能力、系統(tǒng)工程設(shè)計的能力、創(chuàng)新能力與工程實踐能力的培養(yǎng)。其中,理論教學(xué)環(huán)節(jié)的五個課程群中分別設(shè)置了必修、選修課,在專業(yè)與服務(wù)課程群中又分別設(shè)置了核心課程以及各專業(yè)方向的選修課程,兩個專業(yè)方向上的可相互替換課程供學(xué)生選擇,能較好地滿足學(xué)生個性的培養(yǎng)。
三、專業(yè)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)改革實踐與應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色的體現(xiàn)
國家級特色專業(yè)“熱能與動力工程”的主要專業(yè)性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)有:專業(yè)認(rèn)識實習(xí)、專業(yè)課程的實驗、專業(yè)課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等,專業(yè)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)主要是充分利用該專業(yè)較好的校內(nèi)實驗室條件和校外實習(xí)基地,在實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容和實踐教學(xué)模式方面進(jìn)行如下大膽的優(yōu)化改革與實踐。
1.充分利用校內(nèi)資源,建設(shè)專業(yè)校內(nèi)實習(xí)基地,全天候向?qū)W生開放。該專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)好,該專業(yè)所在的學(xué)科是四川省重點學(xué)科,該專業(yè)的實驗室始建于1974年的學(xué)校水力機(jī)械實驗室。歷經(jīng)三十余年的發(fā)展和歷史積淀,經(jīng)過幾代人的艱苦創(chuàng)業(yè)和辛勤工作,創(chuàng)立了今天實驗室建設(shè)與發(fā)展的堅實基礎(chǔ),該專業(yè)的水力機(jī)械實驗室依托于教育部與四川省共建的流體動力機(jī)械實驗室、流體機(jī)械及工程四川省重點實驗室、流體機(jī)械四川省高校重點實驗室、四川省水電工程示范中心、學(xué)院實驗中心等,擁有較好的教學(xué)科研條件,裝備有大型流體機(jī)械試驗臺、B級泵閥試驗臺、多相流動試驗臺、三維PIV測試系統(tǒng)、三維激光多普勒測速及粒子動態(tài)分析儀系統(tǒng)、三維熱線/熱膜風(fēng)速計、高速攝影機(jī)、頻譜分析儀系統(tǒng)、水利水電工程仿真系統(tǒng)、智能建筑仿真系統(tǒng)、流體機(jī)械虛擬產(chǎn)品開發(fā)平臺、Fluent流動計算分析軟件等國內(nèi)外先進(jìn)水平的教學(xué)和科研設(shè)備,本專業(yè)的學(xué)生可全天候到實驗室開展現(xiàn)場參觀教學(xué)、專業(yè)課程實驗、專業(yè)課程的設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計。專業(yè)實驗室為學(xué)生的校內(nèi)實習(xí)、實踐提供了有力的保障。
2.充分利用校外資源,建設(shè)專業(yè)校外實習(xí)基地群,并聘請校外兼職教師指導(dǎo)生產(chǎn)、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計。該專業(yè)充分利用辦學(xué)歷史較長、有較好的校友資源的優(yōu)勢,在校外建立了二十余個專業(yè)實習(xí)基地群,并在實習(xí)基地聘請了一批實踐經(jīng)驗豐富、理論水平較高的本專業(yè)的老大哥或老大姐。如在重慶水輪機(jī)廠我們聘請的邱江維副總、高工,宜賓富源水電設(shè)備制造有限公司的趙愛民副總、高工,東電集團(tuán)東風(fēng)電機(jī)股份有限公司的胡江鴻總經(jīng)理、高工,東電集團(tuán)東方電機(jī)股份有限公司的石清華副總、教授級高工、四川華電瓦屋山水電開發(fā)有限公司的趙勇副總、廠長等等,有了他們的幫助與指導(dǎo)較好地解決了該專業(yè)兩個方向的生產(chǎn)、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計。
3.探索將“生產(chǎn)、畢業(yè)實習(xí)”轉(zhuǎn)變成“生產(chǎn)、畢業(yè)實踐”的實習(xí)模式。由于實習(xí)基地單位的生產(chǎn)任務(wù)普遍較重,很多實習(xí)單位均把接待實習(xí)變成了一定形式上的參觀學(xué)習(xí),根本不讓學(xué)生在現(xiàn)場動手。于是,我們利用聘請校外實習(xí)指導(dǎo)教師的辦法,在實習(xí)基地聘請具有專業(yè)技術(shù)特長的專家、具有豐富管理經(jīng)驗的領(lǐng)導(dǎo)作為學(xué)生生產(chǎn)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)教師,成功探索將“生產(chǎn)、畢業(yè)實習(xí)”轉(zhuǎn)變成“生產(chǎn)、畢業(yè)實踐”的實習(xí)模式。同時,校內(nèi)指導(dǎo)教師和校外指導(dǎo)教師相互密切配合,有效提升了校外現(xiàn)場實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。如我們在實習(xí)現(xiàn)場進(jìn)行水泵(葉輪)的木模制作工藝教學(xué)時,就邀請企業(yè)具有豐富木模制作經(jīng)驗的工人師傅為指導(dǎo)教師,現(xiàn)場給同學(xué)們進(jìn)行制作講解,同學(xué)們再自己動手現(xiàn)場制作,通過這一學(xué)習(xí)過程,不僅同學(xué)們掌握了有些書本上根本找不到的技能,而且鍛煉了同學(xué)們的實際動手能力。在水電站的實習(xí)中,如果沒有校外指導(dǎo)教師的現(xiàn)場指導(dǎo),光有校內(nèi)指導(dǎo)教師,同學(xué)們根本就不可能完成水電站機(jī)組的開停機(jī)操作,以及日常維護(hù)檢修跟班操作等實習(xí)項目。
4.積極倡導(dǎo)學(xué)生參與到教師的科研項目中,教師將科研項目引入到學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計題目中。在熱能與動力工程專業(yè)的學(xué)生中,已基本形成了一股好的學(xué)風(fēng),同學(xué)們積極與專業(yè)課程教師聯(lián)系,積極參與到教師們的科研課題組中去,教師們也非常愿意本科生同學(xué)參與研究工作。如同學(xué)們參與宋文武老師的紅巖子水電站協(xié)聯(lián)關(guān)系曲線的現(xiàn)場測試工作項目,參與符杰、曾永忠老師的水輪機(jī)水泵CFD分析計算等課題,近年來學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的題目中,教師的科研真實題目多了,結(jié)合畢業(yè)生就業(yè)需求課題的題目也多了。
5.積極鼓勵本科生與本學(xué)科專業(yè)的研究生共同學(xué)習(xí)。學(xué)院為每一位本專業(yè)的研究生配有研究學(xué)習(xí)室,這些研究室均是開放的,同時也對本專業(yè)的本科生開放,本科生可以進(jìn)研究室與研究生一道共同學(xué)習(xí)。我們還為西華大學(xué)西華學(xué)院的熱能與動力工程專業(yè)的學(xué)生在研究室提供學(xué)習(xí)的地方,直接參與到研究生的科研項目研究中去,共同學(xué)習(xí)與討論。
6.豐富學(xué)生第二課堂,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在豐富學(xué)生第二課堂,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面,我們積極鼓勵學(xué)生參加國家、四川省、學(xué)校的各種科技競賽活動,如大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”、“西華杯”、“科技創(chuàng)新月”等競賽,學(xué)院制定了相關(guān)的鼓勵政策,已經(jīng)取得十分可喜的成績。
在熱能與動力工程國家級特色專業(yè)人才培養(yǎng)方案優(yōu)化構(gòu)建和專業(yè)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)改革實踐的過程中,我們首先考慮了國家對熱能與動力工程培養(yǎng)應(yīng)用型人才知識結(jié)構(gòu)的需要,同時在人才培養(yǎng)方案中盡量體現(xiàn)和彰顯我們自身學(xué)科專業(yè)的優(yōu)勢,合理定位該專業(yè)的辦學(xué)目標(biāo)和辦學(xué)思路,力求辦出自身的專業(yè)特色,避免該專業(yè)與其他學(xué)校同樣專業(yè)的同質(zhì)化,有利于我們培養(yǎng)出來的該專業(yè)學(xué)生在激烈的市場競爭中有用武之地,提高社會對該專業(yè)學(xué)生的認(rèn)可度和接收度,實現(xiàn)國家級特色專業(yè)建設(shè)的初衷和出發(fā)點。
參考文獻(xiàn):
[1]余燕,李慶剛.加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探討[D].西華大學(xué)2012教研教改論文集,北京:高等教育出版社,2012.
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關(guān)鍵詞 能源與動力工程 實驗室建設(shè) 節(jié)能創(chuàng)新 人才培養(yǎng)
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2017.03.022
0 引言
能源與動力工程是一門培養(yǎng)能源動力學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才的專業(yè)。當(dāng)今國家“十二五”規(guī)劃把單位GDP能耗在“十一五”基礎(chǔ)上下降16%作為目標(biāo),節(jié)能減排迫在眉梢。面對國家及世界節(jié)能減排的大形勢,能源與動力工程專業(yè)義不容辭承擔(dān)起了本專業(yè)應(yīng)盡的義務(wù)。有人稱實驗室是大學(xué)的核心競爭力,[1][2]高等學(xué)校對人才的培養(yǎng)離不開實驗設(shè)備和實踐教學(xué)。毫不夸張地說,實驗室建設(shè)水平的高低,已經(jīng)成為衡量一所院校辦學(xué)水平及人才培養(yǎng)高低的重要標(biāo)志。但是隨著科技社會的進(jìn)步,傳統(tǒng)模式的實驗教學(xué)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)校學(xué)生對實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的發(fā)展。因此,完善能源與動力工程專業(yè)的實驗室建設(shè),使它緊密結(jié)合節(jié)能創(chuàng)新型人才的培養(yǎng),是當(dāng)今全國乃至世界培養(yǎng)優(yōu)秀節(jié)能創(chuàng)新型人才的迫切需要。
1 實驗室建設(shè)及節(jié)能創(chuàng)新人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
當(dāng)今各高校的實驗室普遍存在著實踐教學(xué)理念落后,教學(xué)體系不完善,實驗設(shè)備陳舊落后,實驗室管理體制封閉落后等問題。而高校肩負(fù)著為國家輸送人才的重任,這就要求各高校培養(yǎng)的人才應(yīng)該能夠適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)科技的不斷發(fā)展、具有扎實可靠的科學(xué)文化知識、保持高度的創(chuàng)新能力及精神。然而能動實驗室也像其他專業(yè)一樣存在著普遍的幾個問題,難以適應(yīng)培養(yǎng)新型高素質(zhì)人才的需要。
(1)實踐教學(xué)理念落后。傳統(tǒng)教學(xué)理念認(rèn)為,實踐教學(xué)是依附于理論教學(xué)的,所以在教學(xué)上,實驗教學(xué)一向不如理論教學(xué)那樣受到重視,人們往往忽視基礎(chǔ)課及專業(yè)基礎(chǔ)課的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)能力及科技創(chuàng)新能力的作用。錯誤地認(rèn)為實踐教學(xué)是理論教學(xué)的依附品,實驗課不過是理論課的陪襯,實踐教學(xué)人員只是教學(xué)的輔助人員。
(2)實驗設(shè)備陳舊落后、數(shù)量少。高校的實驗室建設(shè)及維護(hù)普遍存在經(jīng)費少的問題,實驗室的設(shè)備很多是剛組建時購買的,笨重陳舊、技術(shù)性能差,并沒有隨著教學(xué)任務(wù)的變化更新?lián)Q代?,F(xiàn)有的實驗設(shè)備臺套數(shù)少,實驗教學(xué)學(xué)時又有限,造成實驗課時學(xué)生往往是每5~10人一臺設(shè)備,學(xué)生不能得到充分的操作機(jī)會,導(dǎo)致個別同學(xué)在實驗的操作過程中濫竽充數(shù),自己不動手,只是為了來實驗室簽到,應(yīng)付授課老師,課后又抄襲其他同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)及報告。[3][4]最終導(dǎo)致學(xué)生得不到充分的動手能力訓(xùn)練,極大地影響了學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。
(3)實驗教師參差不齊,實驗技能不高,工作積極性低。大多數(shù)高校的實驗教學(xué)人員被劃為教學(xué)輔助人員,地位及工資待遇水平均低于教學(xué)及科研人員,同時受到培訓(xùn)提升的機(jī)會也少很多,一般能力強的R等嗽倍疾輝咐詞笛槭夜ぷ鰲R虼聳笛榻淌Χ游樗刂始澳芰Σ尾畈黃耄人員不穩(wěn)定,專職的實驗教師缺口大,職稱及學(xué)歷低。各高校往往是在安排完教學(xué)科研的人員后才進(jìn)行安排實驗室專職教師,甚至個別高校的實驗教師專業(yè)不對口,實驗技能水平很低,工作積極性不高,只是應(yīng)付工作。
(4)實驗室管理體制封閉落后。實驗室管理封閉,限制了學(xué)生利用課外業(yè)余時間進(jìn)行實驗學(xué)習(xí)的機(jī)會。由于高校實驗室管理體制不健全,管理人員有限,導(dǎo)致很多良好的實驗設(shè)施設(shè)備閑置,不能被充分利用。設(shè)計型、綜合型實驗要求學(xué)生自己設(shè)計實驗,從問題的提出、實驗方案的設(shè)計到最終實施以及得出結(jié)論,都應(yīng)該完全或主要由學(xué)生來操做完成,而目前實驗室的封閉管理并不能滿足這種需求。同時實驗室管理分散、各自為政,再加上教學(xué)經(jīng)費不夠充裕,使得實驗教學(xué)體系不完整,科學(xué)實驗?zāi)芰Σ粍?chuàng)新不夠現(xiàn)代化。管理的缺失極易造成實驗室低層次重復(fù)建設(shè),并且很難跟蹤科技發(fā)展前沿、組建高水平的實驗室平臺。分散的管理也造成了設(shè)備的使用效率低下,更不利于實驗教師隊伍的引進(jìn)、提高與培養(yǎng)。實驗教學(xué)管理體系長期以來都缺乏整體的優(yōu)化和相對獨立的管理運行。
(5)人才培養(yǎng)教條。目前的實驗室對人才的培養(yǎng)不注重創(chuàng)新性,只是簡單地將基礎(chǔ)理論演示或讓學(xué)生按部就班的操作一遍,迂腐教條的按照陳舊的辦法機(jī)械授課,根本不給學(xué)生創(chuàng)新的機(jī)會。學(xué)?;蛘邍視幸恍﹦?chuàng)新性實驗的競賽等卻很難實施下去,往往結(jié)果都不理想,沒有實現(xiàn)真正的創(chuàng)新。
2 節(jié)能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗室建設(shè)探析
節(jié)能創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)不能只靠理論教學(xué),非常關(guān)鍵的一環(huán)就是在實踐中培養(yǎng)。通過對能源與動力工程實驗室的建設(shè)改造,培養(yǎng)出不僅有深厚的理論基礎(chǔ)更要有扎實可靠的動手實踐及創(chuàng)新能力的當(dāng)代大學(xué)生。
(1)轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)觀念,提高對實驗教學(xué)的認(rèn)識。加強實驗室的建設(shè),首先要轉(zhuǎn)變認(rèn)識觀念,提高對實驗教學(xué)在高素質(zhì)人才培養(yǎng)中地位的認(rèn)識。實驗教學(xué)與理論教學(xué)具有一樣的地位,兩者之間相輔相成,相互補充。實驗教學(xué)不是理論教學(xué)的驗證場所,更不是為其輔助的教學(xué)場所,而是學(xué)生從中獲取知識、激發(fā)內(nèi)在潛能的關(guān)鍵場所,應(yīng)當(dāng)將實驗教學(xué)作為高校學(xué)生,特別要作為高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生學(xué)習(xí)的重要手段。要盡可能做到實驗教學(xué)獨立設(shè)置課程,使其連貫化、系統(tǒng)化。觀念上要明確:實驗教學(xué)不只是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力的目的,更關(guān)鍵的是培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)能力、分析能力、動手能力、思維能力和創(chuàng)新能力。同時要認(rèn)識到實驗室是實踐教學(xué)的主要基地,是培養(yǎng)高素質(zhì)節(jié)能創(chuàng)新型人才的主戰(zhàn)場,真正加大建設(shè)實驗室的力度。
(2)加強實驗教學(xué)教師隊伍的建設(shè),提高專業(yè)技術(shù)人員素質(zhì)。人是決定性的因素,建立一支作風(fēng)過硬、素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理、事業(yè)心強且穩(wěn)定團(tuán)結(jié)的實驗教師隊伍,是節(jié)能創(chuàng)新型實驗室建設(shè)的重中之重。實驗教學(xué)想要培養(yǎng)具有科技創(chuàng)新精神和科研創(chuàng)新能力的學(xué)生,就必須有一支高素質(zhì)的實驗教學(xué)教師隊伍。實驗室教師不僅要有深厚的理論基礎(chǔ),更要具備很強的專業(yè)動手能力和科技研發(fā)能力。對于驗證性實驗,實驗教師要講解精練、生動,對各種儀器、儀表操作熟練,檢查、排除故障迅速,示范性強;對于綜合、設(shè)計性實驗,實驗教師講課要目的明確、條理清楚,有很強的工程實踐能力和動手能力;對于創(chuàng)新性實驗,則要求實驗教師有較強的創(chuàng)新思維能力,接受新知識快,有很強的科技研發(fā)能力。因此,建立一支高素質(zhì)的實驗教師隊伍尤為重要,沒有一支高素質(zhì)的實驗技術(shù)隊伍,培養(yǎng)高素質(zhì)的學(xué)生只能是一句空話,不可能落到實處。
(3)優(yōu)化實驗內(nèi)容,編寫高質(zhì)量的實驗教學(xué)教材。實驗教材是進(jìn)行所有實驗教學(xué)的基礎(chǔ),做好實驗教材編寫尤為重要。實驗教材的教學(xué)內(nèi)容,要跟上專業(yè)教學(xué)改革的步伐,要淘汰落后的、過于膚淺的項目,增加反映時代特色的新內(nèi)容新方法。能源與動力工程專業(yè)的實驗教學(xué)分為兩部分:一部分是基礎(chǔ)實驗,包括《工程熱力學(xué)》、《傳熱學(xué)》、《流體力學(xué)》、《燃料及燃燒》等內(nèi)容,實驗教學(xué)就要根據(jù)其教學(xué)要求把知識點覆蓋到位,以利于專業(yè)課的學(xué)習(xí);另一部分是專業(yè)實驗課,包括《工業(yè)爐窯》、《鍋爐》、《熱工測量技術(shù)》等,以為以后的專業(yè)技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)為宗旨,綜合各門專業(yè)課的知識獨立開設(shè)能動類實驗課,設(shè)計好設(shè)計性實驗、驗證性實驗、創(chuàng)新性實驗及綜合性實驗。編寫實驗教材,除了要具有正確的思想觀念和相當(dāng)高的科學(xué)技術(shù)水平外,更要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和開發(fā)能力。
(4)提高實驗教學(xué)質(zhì)量,改革實驗方法及手段。實驗教學(xué)的內(nèi)容是教學(xué)的靈魂,實驗的方法及手段反映了總體的教學(xué)水平,所以提高教學(xué)質(zhì)量是一個永恒主題。實驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),特別是高新技術(shù),要大膽革新實驗方法及手段,加強實驗效果,提高實驗的效率。當(dāng)前將計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)及仿真技術(shù)引入實驗室,并實施開放式的實驗教學(xué),將極大地豐富實驗教學(xué)的內(nèi)容,將當(dāng)今先進(jìn)的節(jié)能理念及技術(shù)引進(jìn)實驗室,更加有利于培養(yǎng)學(xué)生的開拓創(chuàng)新精神和節(jié)能創(chuàng)新能力。
(5)理順實驗室管理體制,建立健全實驗教學(xué)的管理體系。隨著時代改革的深化,質(zhì)量將代替數(shù)量成為一個實驗室發(fā)展價值的重要判別標(biāo)準(zhǔn)。高校實驗室的現(xiàn)代管理體制將取代傳統(tǒng)老套的管理模式,將創(chuàng)新和服務(wù)代替生硬和無效的實驗室管理。實驗室的管理要走資源化集約化管理的路子,逐步現(xiàn)實驗管理的集約化和信息化。同時加強實驗設(shè)備的共享與流通,優(yōu)化實驗教學(xué)資源配置,發(fā)揮現(xiàn)有實驗資源效益的最大化。從根本上建設(shè)科學(xué)、合理、完整的開放型實驗室。建立起“熱工綜合應(yīng)用實驗室”、“流場綜合分析開放實驗室”、“熱工檢測開放實驗室”等技術(shù)含量高、實驗手段先進(jìn)前沿的實驗室,并盡快建立起適應(yīng)理論教學(xué)任務(wù)的實驗教學(xué)管理體系。使實驗室教學(xué)管理中心真正成為實驗教學(xué)的實體,更有利于人盡其才、物盡其用,充分發(fā)揮實驗室在節(jié)能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的作用。進(jìn)一步加強深化實驗室教學(xué)改革的任務(wù)任重而道遠(yuǎn),培養(yǎng)具有高素質(zhì)的新型人才,需要廣大的實驗工作者更新觀念、勇于改革、銳意進(jìn)取、不斷創(chuàng)新。
3 結(jié)束語
實驗教學(xué),在目前的能源與動力工程專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)及人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中是一項較薄弱的環(huán)節(jié),應(yīng)該合理規(guī)劃形成產(chǎn)、學(xué)、研齊頭并進(jìn),同時有力促進(jìn)學(xué)生在節(jié)能專業(yè)領(lǐng)域的思維發(fā)展,是一直存在而且尚未得到有效解決的問題。上述討論是在我校實驗教學(xué)建設(shè)、不斷整合改革專業(yè)實驗室及各實驗教學(xué)項目、同時合理搭建實驗教學(xué)及科研平臺的基礎(chǔ)上形成的。實踐證明,開放的實驗思路、合理的整合實驗資源、構(gòu)建校園內(nèi)外共享的實驗平臺,對實驗室的建設(shè)及節(jié)能創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)極其有效。
參考文獻(xiàn)
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