融入創新競賽的船舶動力裝置課程實踐教學研究

謝春玲

摘要：船舶動力裝置的性能直接影響船舶的性能，船舶行業研究人員以改進動力裝置性能為引領，高等院校船舶動力教育工作者以培養具有綜合素質的船舶行業人才為目標，從教學引入創新競賽角度出發，改進教學方法，提高教學質量。

Abstract： Ship power plant performance has direct impact on the performance of ships. To improve the power plant performance is the guide for ship industry researchers. Ship power in colleges and universities education staff take to fostering the ship industry talents with comprehensive quality as the goal. The innovation competition from the perspective of teaching is introduced to improve teaching methods and quality.

關鍵詞：船舶動力;科技競賽;教學改革

Key words： ship power;innovation competition;teaching reform

中圖分類號：G642.423? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0229-02

0? 引言

海軍裝備、船舶運輸和海洋開發都需要船舶作為運載平臺。船舶動力裝置的性能很大程度上決定了船舶的性能。隨著船舶行業的飛速發展，動力裝置的內涵、類型與結構更加多樣化和復雜化。船舶動力裝置教學團隊圍繞教育改革精神，以加強基礎知識，拓寬知識面，提高學生綜合素質為原則，不斷地融入教學體系內核因子，進行教學改革研究，提高人才培養質量。

1? 船舶動力裝置課程簡況

船舶動力裝置課程是面向輪機工程專業本科生開設的專業課程。課程選用的教材是哈爾濱工程大學出版的《船舶動力裝置概論》，主要講授船舶動力裝置的系統組成、結構、工作原理、性能、新技術及發展趨勢。其中涵蓋船舶柴油機、船舶燃氣輪機、船舶鍋爐及汽輪機、船舶核動力、聯合動力裝置、軸系傳動和特種動力裝置等。聯合動力裝置包括CODOG（Combined Diesel or Gas Turbine）和CODAG（Combined Diesel and Gas Turbine）柴油機和燃氣輪機交替和共同工作聯合動力裝置，COG1OG2（Combined Gas Turbine One or Gas Turbine Two）和COGAG（Combined Gas Turbine and Gas Turbine）兩臺燃氣輪機交替和共同工作聯合動力裝置、電力推進等[1]。特種動力包括熱氣機、各類閉式循環發動機、燃料電池、蓄熱式非傳統能源和采用空間傳輸機構的特種發動機。課程幾乎涉及各類型船舶動力裝置，融合多門學科和各種高新技術。培養學生進行船舶推進系統選型、設計和分析解決船舶動力裝置相關問題的能力。目前課程教學過程中，一些動力裝置方向大學生科技賽事同教學環節隔離，沒有充分利用科技賽事的引領作用，賽事的良好資源沒有融合在教學中，教學團隊針對船舶動力相關賽事與課程實踐教學融合，有針對性地研究教學改革措施。

2? 融入科技競賽，提升教學質量

科技競賽與實踐環節教學是相互促進的，科技競賽是實踐環節課程的補充和延伸;實踐環節課程是科技競賽成果的展示平臺。將大學生科技競賽活動成果融入課程內容，會使更多的學生加入科技競賽活動的隊伍，從而在校園中形成良好的創新氛圍[2-3]。

2.1 賽事引領，優化教學組織方式

以全國大學生船舶能源與動力創新大賽為例，此賽事由江蘇科技大學、江蘇省內燃機學會、江蘇省造船工程學會、中國造船工程學會、船舶輪機學術委員會主辦，主要圍繞船舶能源使用設計與優化、動力系統的優化設計等。其中技能賽以拆卸、裝復和成功運行柴油機為考察方式，通過拆裝的速度、工藝、發動次數等方面進行打分;設計賽主要以船舶力系統創新設計為主要內容，以實物、模型或創意設計等作為展示方法，以評審答辯等方式進行評判[4]。大賽緊扣船舶能源與動力的科技創新研究與實踐，通過設計賽和技能賽，有效地將專業知識和船舶行業特色相結合，為全國高校大學生提供了展示聰明才智的舞臺，激發了學子們創新實踐的熱情和探索科技的潛能，營造了濃厚的科技創新氛圍，提高了學生的創新能力和團隊合作意識。

教師可以根據學生的設計研究能力和實踐操作能力，優化教學組織方式，將實踐教學分組分層，以賽事為引領，布置與課程知識點相關的科學問題指導學生研究，提高學生實踐技能和獨立進行科學研究的能力。對于動手能力較強的學生鼓勵其參加動力裝置相關的技能大賽。對于研究能力強的學生，指導其參加船舶動力裝置相關的創新設計賽事。通過教學實踐環節集體準備賽事，各盡所能發揮特長。

2.2 通過參與賽事，提高綜合能力

圖1為學生根據斯特林熱機的基礎理論學習，結合目前能源形勢與低碳環保的理念設計的作品——基于碟式太陽能應用的超低排放船舶。該船舶采用三體式船體設計，利用碟式太陽能技術與斯特林熱機結合為船舶提供推進動力，推進系統由碟式斯特林熱機動力系統、太陽能跟蹤系統、蓄配電系統、應急輔助動力系統等組成。動力系統斯特林熱腔位于二次反光鏡焦點位置，循環水系統為斯特林熱機冷腔提供冷源[5-6]。太陽能跟蹤系統采用時日跟蹤與傳感器跟蹤雙重控制，通過水平轉軸與垂直轉軸共同調整聚光器角度，使聚光器的軸線始終對準太陽，收集太陽光[7-8]。蓄配電系統將發電機輸出的電能經調壓穩流器調壓穩流后由電能控制器分配儲存于蓄電池組中。應急輔助動力系統以柴油機作動力，驅動同步交流發電機輸出電能。

太陽能斯特林超低排放船舶采用太陽能直接驅動為主，電力驅動補充的方式。當陽光充足條件下航行時，通過太陽能跟蹤系統控制，碟式聚光器將太陽光聚焦于斯特林熱腔，斯特林熱機具有充足的動力輸出，通過齒輪箱驅動螺旋槳推動船舶航行;船舶在拋錨、停泊或者靠岸停港時通過齒輪箱驅動發電機進行發電，電能儲存于蓄電池組中。若在陰雨天航行時可通過蓄電池組儲存的電能輸出驅動螺旋槳推動船舶航行，當蓄電池組電能不足時可使用應急輔助柴油發電機進行電能補充。碟式光熱發電技術與其他太陽能發電技術相比具有最高的能源轉化效率及優秀的能源品質，在太陽能較為豐富的大海上，合理利用清潔的太陽能，同學們設計出更高效的綠色太陽能船舶，為綠色可持續發展的節能環保船舶生態，保護海洋環境作出努力。

學生可以在參加競賽、創新創業中開拓視野，在創新思維和能力上得到培養和鍛煉。到目前為止已經成功舉行三屆，煙臺大學輪機工程專業的學生表現出濃厚的參賽興趣，參賽學生逐年增加，參賽成績取得較大突破。從近幾年的參賽的結果可以看出，這一部分學生對于科研項目的申請環節有了初步認識，科研能力有了進一步提高。通過畢業生和企業的反饋信息，在大學期間積極參加各類大學生各類科技賽事活動的學生對于工作崗位的適應能力較強，處理工程問題的思路比較清新，表現出較好的綜合素質，企業以及研究生導師對這部分學生的評價良好。

2.3 通過賽事組隊，突破學科交叉困難

通過太陽能斯特林船舶設計可以看出，大部分參賽作品會涉及到多個學科，對學生來說是極大挑戰，團隊教師也要突破專業限制，鼓勵同學跨專業組織參賽隊伍，同學們在創新設計中，相互討論，相互學習，不僅是本專業學生知識面得到拓展，同時使更多的學生了解船舶動力，促進學科發展，擴充行業后備人才。

2.4 通過賽事培訓，培養職業素養

當代大學生有著強烈的自我意識與自我認知，通過參加動力裝置技能大賽，提高學生專業技能，增強專業興趣。輪機工程專業培養的部分學生工作在遠洋船舶上，與多國船員共同維護管理船舶，更應該提高團隊合作意識，具備職業素養[9]。融入科技賽事使得教學內容更加豐富多彩，形成了更為深刻教學模式，讓學生意識到自己專業的重要性，進一步加強學生的專業榮譽感從而熱愛所從事的專業，認真學習該專業[10]。

2.5 擴充教學案例，豐富教學資源

將賽事資源和高水平作品作為課堂教學案例，擴充動力裝置課程教學案例庫，不斷更新庫內資源，使其具有一定前沿性。案例教學重在引導，不僅僅是告訴學生正確的答案和方法，通過案例幫助學生了解分析問題的思路，解決問題的理論和方法，提出針對性的對策和措施[11]。為更好地促進賽事典型作品案例教學，教師團隊要根據課程重點、難點，選擇與教學緊密結合的賽事資源，還要靈活地匹配合適的教學方法提高教學效果。這對教學團隊也提出了較高的要求，教學團隊人員布局要合理，既要有教學經驗豐富的教師，又要有科研能力和社會實踐能力強的年輕教師。

3? 改進考核評價方式

船舶動力裝置考核評價總成績包括理論課成績、實踐成績、平時表現成績、分別占比為60%、30%、10%。在平時表現一項要考慮學生在科技賽事準備過程中的表現，實踐成績一項對取得賽事成績的學生給予一定加分。考核評價中融入參賽表現因子同時對學生參與賽事的積極性有極大地促進作用。

4? 結論

課賽融合極大地提高了船舶動力裝置課程實踐教學的效果，激發學生們的學習熱情，推動了學習方式的變革，培養了創造性思維和實踐創新能力，營造了創新人才培養的良好環境，進一步滿足了船舶行業對綜合素質人才的需求。

參考文獻：

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