“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”課程教學(xué)內(nèi)容探討

摘要：對能源與動(dòng)力工程專業(yè)64學(xué)時(shí)本科課程“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對各個(gè)知識(shí)模塊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了說明和討論。所提出的“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”課程教學(xué)內(nèi)容具有注重寬深結(jié)合，注重工程素養(yǎng)培養(yǎng)，注重前沿教學(xué)的特點(diǎn)，對能源與動(dòng)力工程專業(yè)“鍋爐原理”課程的進(jìn)一步改革具有參考意義。

關(guān)鍵詞：鍋爐設(shè)備及運(yùn)行；鍋爐原理；本科教學(xué)；課程建設(shè)

作者簡介：馬有福（1978-），男，新疆伊犁人，上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，講師。（上海 200093）

基金項(xiàng)目：本文系2011年度上海理工大學(xué)核心課程（鍋爐設(shè)備及運(yùn)行）建設(shè)項(xiàng)目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0090-02

為拓展專業(yè)口徑，增強(qiáng)培養(yǎng)人才的適應(yīng)性，1999年上海理工大學(xué)（以下簡稱“我校”）對原有的9個(gè)能源動(dòng)力類二級專業(yè)進(jìn)行了調(diào)整合并，成立了熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，并下設(shè)能源與環(huán)境工程、動(dòng)力機(jī)械工程、制冷與空調(diào)工程以及工程熱物理四個(gè)專業(yè)方向。2013年我校“熱能與動(dòng)力工程”專業(yè)更名為“能源與動(dòng)力工程”，但四個(gè)專業(yè)方向保持不變。在上述四個(gè)專業(yè)方向中，能源與環(huán)境工程方向源于我校20世紀(jì)50年代創(chuàng)辦的鍋爐專業(yè)（后來改名為熱能工程專業(yè)），具有悠久的發(fā)展歷史。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我校熱能工程專業(yè)形成了偏重于鍋爐設(shè)計(jì)與制造方向的特色，與西安交通大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、清華大學(xué)同一專業(yè)的方向類似。因而，集鍋爐理論、設(shè)計(jì)及計(jì)算為一體的“鍋爐原理”課程始終是本專業(yè)最主要的專業(yè)課程。[1，4]

但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和制造業(yè)生產(chǎn)效率提高，鍋爐制造企業(yè)的用人需求趨于減少，而火電廠及其他鍋爐運(yùn)行單位的用人需求趨于增多。從我校能源與動(dòng)力工程專業(yè)（能源與環(huán)境工程）畢業(yè)生近幾年的就業(yè)統(tǒng)計(jì)來看，去往火電廠等鍋爐運(yùn)行單位的人數(shù)在逐漸增多。

此外，隨著全社會(huì)對節(jié)能減排工作的日益重視，廣大鍋爐運(yùn)行單位逐漸成為本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的重要力量，而且涌現(xiàn)出大量的能源科技服務(wù)企業(yè)，這與以往本專業(yè)科研任務(wù)基本由鍋爐主機(jī)制造企業(yè)承擔(dān)有所不同。因而，為適應(yīng)新形勢下本專業(yè)人才培養(yǎng)的新需求，2013年我校將“鍋爐原理”課程的名稱改為了“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”，同時(shí)對教學(xué)內(nèi)容做了調(diào)整，以期在優(yōu)化課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)和拓展學(xué)生視野方面起到積極的效果。本文對這一項(xiàng)課程改革工作進(jìn)行了總結(jié)和說明。

一、“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”教學(xué)內(nèi)容及其學(xué)時(shí)分配

“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”課程（以下簡稱“本課程”）是我校能源與動(dòng)力工程本科專業(yè)的專業(yè)主干課程（64學(xué)時(shí)），主要面向該專業(yè)的能源與環(huán)境工程方向（同時(shí)也作為選修課面向其余3個(gè)專業(yè)方向），其教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配如表1所示。

由表1可知，本課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為8個(gè)知識(shí)模塊。其中，模塊1～5為以往“鍋爐原理”課程的核心內(nèi)容，模塊6～8為本次課程內(nèi)容調(diào)整予以強(qiáng)化和新增的內(nèi)容。

表1 “鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

二、“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)說明及探討

與以往的“鍋爐原理”教學(xué)內(nèi)容相比，本課程教學(xué)內(nèi)容有以下特點(diǎn)：

1.充分注意與相關(guān)課程的內(nèi)容銜接，避免不同課程重復(fù)講授相同或相似內(nèi)容

在多數(shù)本科院校的熱能與動(dòng)力工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中均將“燃燒學(xué)”或其相似課程列為了“鍋爐原理”的前修課程，我校為“工程燃燒學(xué)”。因此，在本課程教學(xué)內(nèi)容中不再專門介紹基礎(chǔ)燃燒理論，但強(qiáng)調(diào)以燃燒理論為基礎(chǔ)深入講解各類鍋爐燃燒設(shè)備的技術(shù)原理和工作特性。

此外，鑒于與能源利用有關(guān)的環(huán)境問題日益突出，能源與環(huán)境學(xué)科交叉日益緊密，在多數(shù)本科院校的熱能與動(dòng)力工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中設(shè)置了有關(guān)“燃燒污染物排放及控制”的專業(yè)課程，比如我校設(shè)置有“大氣污染控制工程”課程。因而，雖然“燃燒污染物排放及控制”的確是與鍋爐設(shè)備密切相關(guān)的議題，但為避免與后續(xù)課程的教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，在本課程教學(xué)內(nèi)容中不再介紹“燃燒污染物減排與控制”。但與燃燒過程及燃燒設(shè)備密切相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)（如低NOx燃燒技術(shù)等）仍保留在本課程的鍋爐燃燒設(shè)備模塊中講授。

另一方面，對那些屬于鍋爐設(shè)備重要工作過程，但在其他課程中未有涉及的理論知識(shí)點(diǎn)（如鍋爐水動(dòng)力模塊中的氣液兩相流），仍在本課程中保留必要的學(xué)時(shí)講授，使教學(xué)內(nèi)容具有與本科教育相適應(yīng)的理論深度。

2.縮減鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算方法的學(xué)時(shí)，從而拓展課程知識(shí)面，并培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自學(xué)能力

鍋爐設(shè)計(jì)是以大量計(jì)算為基礎(chǔ)，主要有強(qiáng)度計(jì)算、熱力計(jì)算、煙風(fēng)阻力計(jì)算及水動(dòng)力計(jì)算等。其中，熱力計(jì)算是鍋爐受熱面設(shè)計(jì)布置的依據(jù)，也是完成其他計(jì)算的基礎(chǔ)，在所有鍋爐計(jì)算中處于核心地位。因而在早期的“鍋爐原理”教學(xué)中，一般用與“鍋爐燃燒設(shè)備”大體相同的學(xué)時(shí)講授鍋爐熱力計(jì)算方法。然而，隨著本科專業(yè)向?qū)捒趶脚囵B(yǎng)方向的推進(jìn)以及對大學(xué)本科通識(shí)教育的日益重視，專業(yè)課課時(shí)不斷縮減，所以必需對以往的“鍋爐原理”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理取舍，從而在少學(xué)時(shí)條件下仍保證專業(yè)課程的培養(yǎng)質(zhì)量。因此，本課程大幅縮減了鍋爐熱力計(jì)算的學(xué)時(shí)，僅在鍋爐總體設(shè)計(jì)與布置模塊中用2學(xué)時(shí)講授其基本計(jì)算原理、特點(diǎn)及程序，至于各類鍋爐受熱面的具體熱力計(jì)算方法則要求學(xué)生在課下自學(xué)。由于已有前修課程“傳熱學(xué)”的基礎(chǔ)，學(xué)生自學(xué)這部分內(nèi)容是可行的。此外，在后續(xù)的實(shí)踐課程“鍋爐課程設(shè)計(jì)”（其主要任務(wù)為完成一鍋爐的熱力計(jì)算和總圖繪制）中，學(xué)生可在指導(dǎo)教師的輔助下進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)鍋爐熱力計(jì)算方法及其應(yīng)用。由此，可節(jié)余出一些課時(shí)用于拓展課程知識(shí)面，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立自學(xué)并完成工程設(shè)計(jì)計(jì)算的能力。

3.拓展和強(qiáng)化了鍋爐水處理方面的教學(xué)內(nèi)容

絕大多數(shù)的工業(yè)生產(chǎn)過程都會(huì)耗水，與鍋爐設(shè)備密切相關(guān)的火力發(fā)電行業(yè)更是所有工業(yè)行業(yè)中的第一耗水大戶。因而，筆者認(rèn)為以“卓越工程師”為培養(yǎng)目標(biāo)的工科大學(xué)生，應(yīng)該了解和掌握一些必需的水科學(xué)知識(shí)和水處理技術(shù)。然而在多數(shù)院校熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的選修課程列表中，未有設(shè)置“工業(yè)水處理”相關(guān)課程，我校亦是如此。為此，在本課程教學(xué)內(nèi)容中加大了鍋爐水處理模塊的教學(xué)學(xué)時(shí)，以期以鍋爐水處理為載體，增強(qiáng)學(xué)生對水科學(xué)和水處理技術(shù)的認(rèn)識(shí)。這部分內(nèi)容的講授可以《熱力發(fā)電廠水處理》作為參考教材。

4.拓展和強(qiáng)化了鍋爐運(yùn)行及事故方面的教學(xué)內(nèi)容

在我校以往的“鍋爐原理”教學(xué)中，有關(guān)鍋爐運(yùn)行的教學(xué)課時(shí)較少（一般為2～4學(xué)時(shí)），因而學(xué)生對相關(guān)知識(shí)點(diǎn)了解不深，知識(shí)面也較窄。正如“引言”中所述，在新形勢下鍋爐教學(xué)中有必要進(jìn)一步拓展和強(qiáng)化鍋爐運(yùn)行方面的內(nèi)容。為突出這種變化，課程名稱由“鍋爐原理”改為了“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”。鍋爐運(yùn)行模塊的教學(xué)內(nèi)容具有知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，而多數(shù)教師的從業(yè)經(jīng)歷較為單一（即未有鍋爐運(yùn)行單位的實(shí)踐經(jīng)歷），使得這部分內(nèi)容的講授會(huì)相對較難。對此，任課教師需從積極參與相關(guān)科研項(xiàng)目等各種可能的途徑加強(qiáng)學(xué)習(xí)和提高，從而高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)。

5.增加了鍋爐技術(shù)專題講座模塊，以拓展學(xué)生視野，提高學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)

隨著清潔高效發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和可持續(xù)能源研究的興起，與之密切相關(guān)的鍋爐技術(shù)也在不斷更新和發(fā)展。為使學(xué)生了解鍋爐技術(shù)的典型應(yīng)用和最新進(jìn)展，在本課程中增加了鍋爐技術(shù)專題講座模塊，講授超（超）臨界發(fā)電及其鍋爐、大型循環(huán)流化床鍋爐、生物質(zhì)鍋爐、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)余熱鍋爐四個(gè)專題。該模塊主要講授各專題的關(guān)鍵技術(shù)與最新進(jìn)展，對教師的授課準(zhǔn)備提出了更高的要求，但有利于提高學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)，為學(xué)生就業(yè)或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)打下較好的基礎(chǔ)。

三、總結(jié)

在以往“鍋爐原理”課程的基礎(chǔ)上，本文對我校能源與動(dòng)力工程專業(yè)64學(xué)時(shí)本科課程“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對各個(gè)知識(shí)模塊的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了說明和討論。優(yōu)化調(diào)整后的“鍋爐設(shè)備及運(yùn)行”教學(xué)內(nèi)容充分注意與相關(guān)課程的內(nèi)容銜接，避免了不同課程重復(fù)講授相同或相似內(nèi)容。同時(shí)由縮減鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算方法所占學(xué)時(shí)，拓展了課程知識(shí)面，強(qiáng)化了鍋爐水處理與鍋爐運(yùn)行方面的教學(xué)內(nèi)容，新增了鍋爐技術(shù)專題講座模塊。這些嘗試對能源與動(dòng)力工程專業(yè)“鍋爐原理”課程的進(jìn)一步改革具有參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王培萍，李偉然，徐敏強(qiáng)，等.“電站鍋爐原理”教學(xué)改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[J].中國電力教育，2009，（146）：80-81.

[2]趙雪峰.“電廠鍋爐原理及設(shè)備”課程教學(xué)研究探討[J].中國電力教育，2010，（173）：97-98.

[3]王波.淺談“鍋爐原理”課程教學(xué)中的若干問題[J].中國電力教育，2011，（211）：196-197.

[4]王世昌.淺論《鍋爐原理》教學(xué)的新問題和對策[J].教育教學(xué)論壇，2013，（43）：51-53.

（責(zé)任編輯：王意琴）