新疆少數民族大學生“鍋爐原理”教學方法的探討

魏博?胡申華?樊小朝

摘要：“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業最重要的一門專業課，與實際聯系緊密，知識點分散性強，具有很強的學科交叉性，各部分之間又有很強的聯系性，內容復雜，教師難教，學生難學。考慮到新疆少數民族大學生自身的語言和文化的特殊性，針對學生在“鍋爐原理”學習中存在的問題，為提高少數民族大學生的科學素養，對“鍋爐原理”課程的教學方法進行了探討。

關鍵詞：少數民族大學生；教學方法；鍋爐原理

作者簡介：魏博（1985-），男，新疆阿克蘇人，新疆大學電氣工程學院，講師；胡申華（1972-），男，湖南慈利人，新疆大學電氣工程學院，教授。（新疆 烏魯木齊 830000）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0092-02

少數民族大學生教育是我國高等教育的重要組成部分，是提高少數民族地區科學文化水平，加快我國社會主義現代化建設的一條重要途徑。[1]新疆是一個多民族地區，民族地區科技展的關鍵之一是民族科技隊伍的壯大。[2]當前，新疆作為我國最主要的能源基地，煤炭儲量超過全國儲量40%以上，在未來很長一段時間內，將為我國電力事業的發展提供強大的能源基礎。[3]大量的電力企業進駐新疆，對熱能與動力工程專業學生的需求日益擴大，對該專業學生的專業知識素養要求也逐漸提高。“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業最主要的專業課之一，[4]如何使少數民族學生較好地掌握該門課程，是新疆熱能與動力工程專業任課教師的一個新的挑戰。本文結合新疆大學（以下簡稱“我校”）給少數民族學生講授“鍋爐原理”課程所積累的一些經驗，針對該課程的教學進行一些探討和研究。

一、新疆少數民族大學生特點

1.漢語言水平低

目前熱能與動力工程專業課教育采用漢語授課方式，由于部分來自經濟發展落后地區的少數民族學生基本或僅僅只懂一點漢語。這些少數民族大學生入學后僅接受過一年時間的漢語教學，使其中部分少數民族學生未能達到接受專業教學的一般漢語水平，對專業教學帶來了很大的困難。[5]

2.基礎知識相對較差

由于新疆地域廣闊，偏遠地區發展落后，師資力量及水平嚴重不足，導致學生在中學階段學習基礎不足，尤其是熱能與動力工程專業教學需要強大的數學和物理基礎，與學生現有知識之間差距產生了很大的矛盾。[6]為解決該問題帶來的困難，加大了“鍋爐原理”課程總課時量，以期通過對基本知識的重復，使學生能夠更好地掌握知識。但大量的課程教學（比同級漢族班多15%）也給民族學生帶來了很大的學習壓力。

3.學習以簡單記憶為主

由于“鍋爐原理”課程需要使學生靈活運用所學知識，并用于解決電站鍋爐運行、檢修時的實際問題。但少數民族學生由于漢語水平不高，漢語理解能力有限，學習主要以簡單記憶為主，缺乏解決問題的能力。

新疆少數民族學生在學習時存在的主要困難集中在語言掌握能力不足，給教學帶來了很多困難。[7]

二、“鍋爐原理”課程重要性及其特點

“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業的核心課程，其主要目的是讓學生認識和了解鍋爐，熟悉其工作流程，設備組成及工作原理，影響鍋爐安全、經濟運行的因素，不同故障的解決方案，并能對鍋爐進行設計計算。[8]

1.內容復雜性和學科交叉性

鍋爐是一種結構非常復雜的大型能量轉化設備，“鍋爐原理”圍繞著鍋爐進行，是一門實踐性很強的專業課。[9]該課程主要分為四部分：第一，燃料及燃燒，涉及到燃料性質、燃燒理論、燃燒設備、制粉設備等知識；第二，換熱及換熱設備，換熱原理涉及到爐膛輻射換熱，水平煙道和豎直煙道對流換熱，管壁導熱及管內對流換熱；換熱設備包括水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器等；第三，空氣、煙氣及水動力學涉及爐膛空氣動力學、水汽循環、蒸汽品質及凈化；第四，鍋爐運行及自動控制，涉及爐內結渣、受熱面積灰、腐蝕、磨損等。從上述內容可見，課程涉及傳熱學、流體力學、熱力學、燃燒學、材料力學、機械工程、電工學、自動控制原理、無機化學等多個學科領域，學科交叉性很強。當前高參數、大容量臨界鍋爐的快速發展，需要學生對各方面的知識都有所了解。

2.知識點分散性及各部分之間的聯系性

“鍋爐原理”內容的復雜性導致了其知識點具有很強的分散性，但是各部分的知識主要服務于鍋爐的能量轉化過程，各知識點之間又通過鍋爐整體聯系緊密聯系在一起。首當其沖的問題就是要讓學生對鍋爐整體有宏觀的了解，但去鍋爐現場的認識實習都安排在課程結束后，學生很難將理論知識與實際的鍋爐聯系起來；其次，在各知識點分開講授時，無論從哪里開始講都會碰到其他沒有學過的知識，這就需要講清在鍋爐整體中起到的作用，并與鍋爐整體聯系起來，有時知識點前后交叉，令少數民族學生接受存在困難。

三、教學方法探索

1.重點基本概念重復性講授

由于少數民族學生漢語水平有限，理解能力與漢族學生相比，存在一點的差距，這就要求在講授“鍋爐原理”基本概念時，對基本概念必須進行多次重復，以保證學生能夠對基本概念理解及記憶。如講授鍋爐熱量平衡時，在該章節開始時，就需要對熱平衡概念進行詳細的闡述，講清鍋爐吸熱量q1、排煙熱損失q2、化學未完全燃燒熱損失q3、機械未完全燃燒熱損失q4、散熱損失q5及灰渣物理熱損失q6的具體意義，并舉例說明，讓學生對熱量平衡的各個內容有全面的認識；在第二次課開始時，對這些概念進行重復介紹，強化學生的記憶；在鍋爐機組熱平衡這一章結束時，再對該知識點進行重復，學生經過三次重復，基本能掌握該知識點。

2.鍋爐設備形象化

鍋爐結構極其復雜，單純講授和課本上簡單的圖表很難使少數民族學生理解鍋爐設備的結構；鍋爐的能量轉換過程包括燃料燃燒將化學能轉化為煙氣的熱能，煙氣熱能傳遞到循環水中，熱力過程相對較多。在講授的時候，可借助CAD、3DMAX等動畫制作軟件畫出鍋爐設備工作流程，FLUENT、ANALYSIS、SOLIDWORKS等仿真軟件對燃燒、流動、換熱過程進行模擬，將結果展示給學生看，加強少數民族學生對相關知識點的理解，使其在畢業工作后，更易于將所學知識與現場實際結合起來。

3.鍋爐參數數字化

“鍋爐原理”是與電廠實際緊密結合的一門課程，為了使少數民族學生對鍋爐的認識更加深刻，需要使用一些電站鍋爐經典數據，強化這部分學生對鍋爐設備、運行過程的理解。如：電站鍋爐排煙溫度一般為120℃，還需講清原因，因為排煙溫度越高，則排煙損失越大，在涉及階段就要盡可能降低排煙溫度，但是溫度太低，則會使煙氣中的SO2在尾部煙道凝結，腐蝕受熱面；再如，舉例某350MW超臨界鍋爐爐膛的長、寬、高分別為15.287m、13.217m、59.0m，同時講清設計成該參數的原因，主要與煤質有關，針對易結渣煤，需要較小的容積熱負荷，則鍋爐容積需要越大；針對難著火煤，需要較大的截面熱負荷和燃燒器區域熱負荷，則鍋爐截面積需要較小；針對難燃盡煤，需要燃燒時間加長，則鍋爐需要較大的高度。通過數據可加強學生的記憶，并對鍋爐有了更加具體的認識，可提高少數民族學生對相關知識點的理解。

4.相關知識聯系化

“鍋爐原理”知識結構復雜，但是很多內容都具有很強的聯系性，在講授時需要用前后聯系、橫向對比等方式進行講授，如：在講授鍋爐燃料成份時，可聯系其他方面知識進行講授。煤的工業分析可得到煤中水分、揮發分、固定碳、灰分。水分會影響到燃料的著火，在著火階段，需要先用部分熱量加熱煤中水分，使其全部蒸發；蒸發后，在煤中留下孔隙，又利于燃料更快地接觸氧氣；經過換熱后，水分熱容量大，會增大排煙損失。揮發分是決定燃料是否易于著火的主要參數，揮發分越高，越容易著火，那么在設計鍋爐時，其截面熱負荷要求則越小。固定碳是燃料中主要的發熱部分，其含量越高，發熱量越高，用煤量越少，但其致密程度影響煤在爐膛中的燃盡。越致密，燃盡能力越低，則需要在設計鍋爐時增加鍋爐高度，在低負荷運行時盡量使用下層燃燒器，或降低煤粉細度來保證煤的燃盡，降低未完全燃燒熱損失。灰分含量影響灰渣物理熱損失q6，灰分越大，q6越大；灰分大的煤，在燃燒時會在煤粒外部形成一層灰殼，阻擋氧氣與煤中的可燃性物質接觸；灰分大的煤，煙氣中灰顆粒較多，會增加對受熱面管道的磨損。

這樣講授這部分知識可使少數民族學生詳細地理解燃料與其他過程的相互關系，便于學生對全體知識的掌握。

四、結束語

“鍋爐原理”課程是熱能與動力工程最主要的專業課之一，與實際電廠聯系緊密，對學生來說非常重要，但該課程知識點多，涉及面廣 ，且相互間聯系緊密，教師難教，學生難學，尤其是地處新疆的少數民族學生的教育和學習更加困難。筆者在教學中進行了一些有益的探索，增強了學生對鍋爐的理解，使大多數少數民族學生能夠掌握“鍋爐原理”的基本知識點，取得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]姜波，熊發政.少數民族工科人才培養的緊迫性與特殊性[J].新疆大學學報（哲學·人文社會科學版），2013，（1）：71-73.

[2]馮勇，何金春，晉強.新疆工科專業改進少數民族大學生教學探討[J].中國電力教育，2013，（14）.

[3]吳筠.對新疆煤炭資源開發利用的思考 [J].新疆社科論壇，

2011，（2）.

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

[5]吳建琴.新疆少數民族大學生《基礎物理》學習策略研究[J].上海：華東師范大學，2007.

[6]李玉芳，劉洪光，曾小云.新疆少數民族大學生專業課程教學方法的探討[J].教書育人，2009，24（21）.

[7]時謙，李雪蓮，管曉虎.新疆少數民族大學生電工學課程教學方法的探討[J].高教論壇，2011，6（27）.

[8]閆志勇，潘江.PBL 教學法在“鍋爐原理”課程教學中的實踐與思考[J].中國電力教育，2012，2（19）.

[9]付新宇.《鍋爐原理》課程中易混淆的幾個系數及熱水鍋爐的防垢[J].黑龍江科技信息，2012，（7）：11.

（責任編輯：王意琴）