新疆高校能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新改革與實(shí)踐

摘要：在新疆經(jīng)濟(jì)大發(fā)展的推動(dòng)下，以服務(wù)新疆現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展為己任的地方應(yīng)用型本科院校開(kāi)設(shè)的能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)必須符合新疆區(qū)情和學(xué)校的發(fā)展定位，其核心是對(duì)學(xué)生工程設(shè)計(jì)理念和工程創(chuàng)造能力的培養(yǎng)訓(xùn)練，這一改革將集中反映在實(shí)踐教學(xué)設(shè)置中。提出了新疆工程學(xué)院針對(duì)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新改革的一些思考。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng)新；能源動(dòng)力工程；改革

作者簡(jiǎn)介：代元軍（1978-），男，河南正陽(yáng)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(lèi)號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）29-0102-02

能源是世界發(fā)展的重要資源和動(dòng)力，能源的科學(xué)開(kāi)發(fā)和優(yōu)化配置，是當(dāng)今各國(guó)現(xiàn)代工業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展乃至富民強(qiáng)國(guó)的必由之路。新疆有著極為豐富的能源資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，新疆的石油、天然氣和煤炭預(yù)測(cè)資源量，分別占全國(guó)陸地預(yù)測(cè)資源量的30%、34%和40%，光、熱、風(fēng)等資源也在全國(guó)占有較大份額，這為新疆建設(shè)國(guó)家能源戰(zhàn)略基地奠定了堅(jiān)實(shí)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(dòng)力本科專(zhuān)業(yè)如何在實(shí)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(shí)和能力逐級(jí)遞增的實(shí)踐教學(xué)體系，是擺在能源與動(dòng)力工程教育工作者面前的難題。

一、分層次建立能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心

分層次建立能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，將“工程流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”三門(mén)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)組合起來(lái)，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(shí)驗(yàn)設(shè)置成四個(gè)層次的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方案。

第一層次實(shí)驗(yàn)：基礎(chǔ)性教學(xué)實(shí)驗(yàn)。主要是指與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)），其中包括實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)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(gè)專(zhuān)項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：雷諾實(shí)驗(yàn)、伯努利能量方程實(shí)驗(yàn)。在雷諾實(shí)驗(yàn)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(cè)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(shí)驗(yàn)中，主要是觀察流體流經(jīng)能量實(shí)驗(yàn)管時(shí)的情況，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而加深對(duì)能量方程的理解，并最終掌握測(cè)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(cè)及P-V-T關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)了解CO2臨界狀態(tài)的觀測(cè)方法，增加對(duì)臨界狀態(tài)概念的感性認(rèn)識(shí)，以及對(duì)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(cè)定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧。

第二層次實(shí)驗(yàn)：“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(cè)試手段和方法的實(shí)驗(yàn)。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(cè)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(cè)定實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解氣體比熱測(cè)定裝置的基本原理和構(gòu)思，熟悉本實(shí)驗(yàn)中測(cè)溫、測(cè)壓、測(cè)熱、測(cè)流量的方法，掌握由基本數(shù)據(jù)計(jì)算出比熱值和求得比熱公式的方法，分析本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)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(duì)傳熱過(guò)程有一個(gè)直觀的了解。

第三層次實(shí)驗(yàn)：實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的綜合性實(shí)驗(yàn)。主要是指以實(shí)現(xiàn)某一功能為目的，構(gòu)建工程性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)想、設(shè)計(jì)、解決問(wèn)題的能力。例如換熱器結(jié)構(gòu)改造的傳熱性能對(duì)比測(cè)試實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的測(cè)試對(duì)象為學(xué)生設(shè)計(jì)的換熱器外表面不同形狀的肋片，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試其傳熱系數(shù)，找到最佳的肋片形狀。

第四層次實(shí)驗(yàn)：知識(shí)延展性實(shí)驗(yàn)。主要是指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、可視化技術(shù)介紹新知識(shí)、新技術(shù)、新發(fā)展，以期延伸和拓展學(xué)生知識(shí)視野和相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)面。

通過(guò)以上四個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，能夠培養(yǎng)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的流體及熱工實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)等實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑸檫M(jìn)一步開(kāi)展專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)和專(zhuān)業(yè)性實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、分級(jí)建立能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)基地及教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心

1.初級(jí)為專(zhuān)業(yè)基本實(shí)驗(yàn)

主要培養(yǎng)學(xué)生掌握能源動(dòng)力工程領(lǐng)域常用的實(shí)驗(yàn)方法，使用常用儀器、儀表，學(xué)會(huì)處理數(shù)據(jù)，具有規(guī)范、熟練、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)操作技能，重在學(xué)知識(shí)、練技能，屬于專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中的初級(jí)水平。專(zhuān)業(yè)基本實(shí)驗(yàn)主要包括“公差與金屬材料”組建2個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)位，“自動(dòng)控制原理”組建2個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)位，“熱工過(guò)程檢測(cè)技術(shù)”組建2個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)位。

2.中級(jí)為專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)

以專(zhuān)業(yè)方向課程設(shè)置為主線(xiàn)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(zhuān)業(yè)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)。

熱電工程模塊包括鍋爐實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、汽輪機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、熱工過(guò)程自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；制冷空調(diào)工程模塊包括制冷原理及設(shè)備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、空氣調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、供熱工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、食品冷凍冷藏原理與設(shè)備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；新能源工程模塊包括風(fēng)能利用與控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、太陽(yáng)能利用與控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

3.高級(jí)為設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

在三大專(zhuān)業(yè)方向模塊綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)自主專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)和畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，組織大三、大四學(xué)生參加專(zhuān)業(yè)大賽或者參與教師科研項(xiàng)目。教師擬定實(shí)驗(yàn)大綱、提出問(wèn)題讓學(xué)生自行思考、分析、設(shè)計(jì)、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(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是基于專(zhuān)業(yè)教學(xué)和科學(xué)研究之間的實(shí)驗(yàn)，主要結(jié)合專(zhuān)業(yè)大賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行。

三、建立能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)校內(nèi)仿真實(shí)習(xí)基地，改革傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)模式

生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)是為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)理論課程的理解、增強(qiáng)對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在這一重要實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)施過(guò)程中存在諸多問(wèn)題，實(shí)習(xí)質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期。以能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)方向之一的熱電工程為例，能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在電廠實(shí)習(xí)花費(fèi)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(zhǎng)期穩(wěn)定的校外實(shí)習(xí)基地。由于電廠崗位工作的資質(zhì)要求，實(shí)習(xí)學(xué)生不能上崗操作，生產(chǎn)實(shí)習(xí)只能是走馬觀花，流于形式，實(shí)習(xí)效果得不到保證。

為了解決以上問(wèn)題，在自治區(qū)煤炭煤電煤化工實(shí)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(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)將傳統(tǒng)的單純的在電廠企業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)模式改為校內(nèi)仿真實(shí)習(xí)與校外實(shí)習(xí)相結(jié)合，并逐步過(guò)渡到以校內(nèi)仿真實(shí)習(xí)基地為主的生產(chǎn)實(shí)習(xí)模式。能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在新疆工程學(xué)院的300/600MW火電廠仿真實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展與實(shí)際電廠 1∶1仿真的運(yùn)行操作和故障處理的訓(xùn)練。

在仿真實(shí)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(yùn)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(yùn)行方式，運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)概況；熟悉鍋爐機(jī)組正常運(yùn)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(dòng)前的準(zhǔn)備內(nèi)容，起動(dòng)程序及起動(dòng)過(guò)程中的有關(guān)注意事項(xiàng)；對(duì)鍋爐機(jī)組的幾種停運(yùn)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(huì)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(yùn)行的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)模式的改革改進(jìn)了學(xué)生的思維模式，強(qiáng)化了學(xué)生的工程意識(shí)，提高了學(xué)生參與實(shí)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，強(qiáng)化了學(xué)生的動(dòng)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(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

畢業(yè)設(shè)計(jì)是能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前關(guān)鍵性的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是在教師的指導(dǎo)下學(xué)生獨(dú)立完成的工程設(shè)計(jì)或者論文。通過(guò)該綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的鍛煉，復(fù)習(xí)和鞏固本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)和未學(xué)知識(shí)的綜合學(xué)習(xí)與運(yùn)用能力。改進(jìn)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和適應(yīng)社會(huì)要求的能力具有重要意義。

畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容，專(zhuān)業(yè)課程的任課教師應(yīng)該在授課過(guò)程中加強(qiáng)講授和訓(xùn)練，讓學(xué)生盡早掌握畢業(yè)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)。要根據(jù)專(zhuān)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(xiàn)的畢業(yè)設(shè)計(jì)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(zhuān)業(yè)要求。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)檢查指導(dǎo)工作，保證學(xué)生能夠按時(shí)按質(zhì)的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。嚴(yán)格對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行考核，通過(guò)考核評(píng)定出不同的等級(jí)，表彰設(shè)計(jì)過(guò)程中的優(yōu)秀學(xué)生，以此來(lái)督促和提高學(xué)生做好畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。

五、結(jié)束語(yǔ)

在新疆經(jīng)濟(jì)大發(fā)展的推動(dòng)下，新疆工程學(xué)院熱能與動(dòng)力工程教研室通過(guò)積極調(diào)研和深入思考，對(duì)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革，并在實(shí)施過(guò)程中加以修訂和調(diào)整，最終取得了較好的效果。

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（責(zé)任編輯：孫晴）