能源工程概論課程實踐教學研究

謝春玲

摘? 要 依據中國能源發展戰略的基本構想，清潔、高效利用能源是能源工程解決能源危機和環境污染問題的最佳途徑。結合新工科背景對人才的需求，從多元化角度拓展課程教學實踐環節，為從事相關專業課程教學的高校教師提供借鑒。

關鍵詞 能源工程概論;實踐教學;實踐基地;虛擬仿真實驗教學

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）20-0124-02

Teaching Research of Energy Engineering Introduction Curricu-lum Practice//XIE Chunling

Abstract According to the basic idea of China’s energy develop-ment strategy， the best way to solve the problem of energy crisis and?environmental pollution is energy that is used cleanly and efficiently.?With the talent demand of new engineering background， the curricu-lum teaching practice is diversified. The research can provide some reference to related professional teachers.

Key words energy engineering introduction; practice teaching; prac-tice base; virtual simulation experiment teaching

0? 前言

能源是人類文明賴以發展的重要物質基礎，隨著人類對環境的要求越來越高，能源利用過程中出現的問題越來越突出，高效、清潔的能源系統是解決問題的途徑之一[1-2]。

先進理論和技術層出不窮，高校教師擔負著培養適應能源動力產業發展的高水平應用型人才的重任。

1? 能源工程概論課程簡介

能源工程概論課程是煙臺大學面向能源與動力工程專業開設的專業基礎課，教材選用劉柏謙主編的《能源工程概論》，按照全書內容，該課程主要講授常規化石能源和新能源兩大模塊。其中，常規化石能源模塊主要介紹煤炭、燃料油、燃料氣成分和指標，中國能源發展狀況，能量存儲技術等;聯合發電工程部分介紹常規火電廠、燃蒸聯合循環電廠總體組成和運行原理等。新能源模塊主要介紹潔凈煤技術、煤的潔凈燃燒技術、各類新能源與可再生能源特點和利用技術。

2? 實踐教學突出問題：授課形式單一化

能源工程概論課程教學主要采取教師主講基礎理論課、課堂師生互動提問及課下答疑相結合的教學模式，這種直接硬性灌輸講授的方式雖然具有直面溝通的優勢，但是對于工程實踐性較強的課程，教學方式過于單一枯燥，嚴重缺乏教學實踐環節，學生的主動性和創造性不能充分發揮，教學效果不佳。同時，課程教學內容大多是基本知識點講解，缺乏知識的廣度與深度。如聯合發電工程課程教學僅僅局限于發電系統的工程設計及基礎知識的講解，而對于生態環境、前沿技術等關注不夠，與之相關的資源、環境的合理利用等內容涉及的廣度不夠。

3? 實踐教學改革措施：手段多元化，課內外一體化

為了更好地適應新工科背景下人才培養需求，采用多元化教學手段構建能源工程概論課程實踐教學課內外一體化教學模式，如圖1所示。該教學模式強調感性認識的重要性，注重學生實際動手能力的培養，增強實踐環節的廣度與深度。

3.1? 利用多媒體融合虛擬現實技術使教學形象生動化

將課程原有的靜態PPT形象化，生動化，利用視頻、動畫等技術展示教學過程中學生難以形成空間概念的結構等難點。利用具有交互性和直觀性的虛擬仿真實驗教學方式，有利于學生形成長久性記憶。最為重要的是，在實驗的過程中，學生是實驗的主體，具有自主性和可重復性。通過人機交互的實驗環境，給學生視覺感官帶來一種全新的體驗，可以充分調動學生學習的主觀能動性，使學生在課堂上接觸的知識面大大拓寬。通過這種方式激發學生學習的興趣之后，可促進學生主動學習基礎理論知識，并積極運用到實踐中[3]。

例如，聯合循環電廠燃氣輪機結構復雜，是發電工程教學中的難點。燃氣輪機虛擬拆裝內部構造既形象又逼真，結合實驗室實體結構進行進一步講解，做到實體發動機與虛擬拆裝完美結合。突破課程難點之后，學生對火電廠各部件名稱、內部結構、電力生產過程就有了清晰的理解。

再如，在講解新能源部分核能產生及利用時，教師可以利用Flash慢放來解析中子轟擊鈾原子核發生核裂變鏈式反應的過程，中子和鈾的原子核采用鮮明的色彩吸引學生的注意力，產生視覺美感。Flash中一代又一代中子轟擊鈾核產生核能的過程通過不斷運動變化的情景展示出來，可以喚起學生的學習興趣，激發他們去主動思考問題，提高教學效率和質量。

3.2? 實驗課內容創新化，提高學生創新思維能力

能源工程概論課內學時設置教學實驗課程，教師布置創新實驗題目，學生抽簽組合分組，培養團隊協作精神。創新實驗與新技術緊密結合，教師要調動大家積極參與實驗方案討論，強化學生將課內基礎理論應用于實踐的意識，培養學生解決實際工程問題的能力[3]。如在新能源這一部分，讓學生動手自制太陽能電池，測試太陽能集熱器性能，自制風光互補路燈，設計太陽能斯特林充電樁等。通過實踐環節引導學生重視能源與動力工程專業相關領域的新技術、新設備發展趨勢，密切聯系生產實際，為學生提供職業發展的空間。實驗課程融入課程思政要素，努力培養學生的職業技能和創新精神，將對學生融入社會起到極大的促進作用[4]。

3.3? 利用網絡資源開闊學生視野，增強自主學習能力

課程相關網絡資源為學生個性化學習提供了良好的平臺，如智慧樹在線課程平臺、中國新能源與可再生能源網、中國能源網、國家虛擬仿真實驗教學項目共享服務平臺等。學生可以根據課上的掌握情況、自身的能力和興趣，自主選擇能源工程概論課程的學習內容，作為課堂內容和實驗課的補充和擴展。教師在課堂內容重要的知識點上設置相應的網址鏈接，學生可以按照適合自己的學習方式自主學習，自主性得以充分發揮，個性化學習得以實現。

3.4? 指導學生參加科技賽事等，培養綜合型實踐能力

大學生科技競賽是提高教學質量的重要手段，將科技競賽與教學實踐互促融合，改變傳統的“理論課+實驗課”的教育理念，拓寬以賽促教、以賽促學的新理念。優化大學生科技競賽和課程實踐教學，選取一些與課程內容緊密聯系、有代表性的典型賽事，如“大學生節能減排社會實踐與科技競賽”“中國可再生能源學會大學生優秀科技作品競賽”等。團隊教師甄選大賽典型作品，作為教學案例輔助課程重難點教學。通過賽事的引領作用，讓學生在平時學習的過程中感受科技賽事的氛圍，充分發揮自主創新能力，增強教學成效 [5]。

3.5? 開展相關學術活動，增強學術交流能力

在當今社會競爭較大的背景下，大學生溝通與交流能力需要進一步增強。在課程教學實施過程中，鼓勵教學團隊組織能源領域學術交流活動，邀請領域內知名專家作學術報告，讓學生了解能源領域國際前沿技術，同專家學者互動，使學生在良好的學術氛圍中獲得豐富的課外知識，加深對課堂內重點內容的理解，增強知識理解的深度。

3.6? 與實踐基地形成良好互動，提高就業與創業能力

教學團隊與相關能源企業人員建立互動，凝練能源行業應用項目，轉變成與課程知識點緊密聯系的教學案例，教學內容更貼近能源行業實際，在一定程度上更能滿足企業實際需求，增強學生就業競爭力。此外，教學團隊積極聯系校外實踐平臺，實現資源共享，結合專業要求和學生的職業生涯規劃，與煙臺熱力發電廠合作建立長期穩定的實踐基地，定期帶領學生去基地參加實踐活動，加深學生對能源產業生產現狀的了解。通過與企業關聯的實踐基地活動，可以把理論教學與生產實際緊密結合，加深學生對專業知識的理解，從而提高學生的綜合素質，有助于學生更好地掌握專業知識和業務技能，提高學生的就業與創業的能力。

3.7? 利用開放的科技館進一步鞏固基礎理論，提高服務社會能力

目前，我國科技館事業發展非常迅速，具有一定規模和水平的科技館面向社會開放，能源工程概論課外實踐要充分利用科技展館。如在講解核能發電內容時可以帶領學生參觀全國首個核電專題展覽館——山東核電科技館，加強學生對核能特點、產生與利用和核電站運行原理的認識與理解，消除對核的恐懼。同時指導學生積極競聘科技館義務講解員，應用所學知識回報社會。

4? 結語

為了適應新工科背景對能源與動力工程專業人才的需求，構筑能源工程概論課內外一體化實踐教學體系，采用多元化實踐教學手段，提高學生的培養質量和創新設計能力，促進學生自主學習以及獨立從事科學研究，收到良好的效果。■

參考文獻

[1]中央黨校中國能源可持續發展戰略課題組，中國能源可持續發展戰略構想[N].經濟參考報，2004-12-28.

[2]徐良才，郭英海，公衍偉，等.淺談中國主要能源利用現狀及未來能源發展趨勢[J].能源技術管理，2010（3）：155-157.

[3]劉龍祥.“虛”“實”結合與自主設計在發酵工程實驗教學中的應用[J].現代園藝，2020（21）：203-204.

[4]梁衛武.船舶動力裝置安裝課程“教、學、做”一體化教學思考[J].船舶職業教育，2014，2（6）：10-13.

[5]劉方.職業院校專業教學與技能競賽有機融合的探析：以“船舶動力裝置安裝工藝”課程的專業教學為例[J].科教導刊，2009（8）：123-124.