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中图分类号:G642.44 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)03-0159-02
1 引言
本科工程教育作为高等教育体系的一部分,为推动我国经济建设快速发展和社会进步培养一大批高素质人才。随着我国高等素质教育发展、经济结构不断调整以及科学技术的发展,工程科技人才的就业形势发生巨大转变,传统的人才培养模式和人才培养结构难以适应社会发展对专业人才的需求。在新的历史环境中,必须对我国工程教育进行改革,这样才能适应社会的发展需求。传统的人才培养模式下,学生的实践能力、可持续发展能力以及跨学科解决实际问题的能力明显不足。实践教学是工程教学的有机组成部分,但是在传统教学过程中,实践教学并没有引起应有的关注,构成传统教学中的薄弱环节,成为制约人才培养质量的主要因素之一。在高等院校进行工程教育过程中强化实践教学环节,可以提高学生解决实际问题能力。
2 教学现状分析
在人才培养目标上,加强高校各专业学生的专业实践能力培养是我国现阶段人才培养目标的一个重要改革方向。随着我国素质教育的不断发展以及现代教育技术手段在工程技术教学中的广泛应用,高校教学环境和教学条件得到很大改善,改变着大学生的学习方式,运用信息化教育手段强化学生的学习效果更加受到重视,传统的课堂教学和在线学习等结合更为紧密。但相对而言,教学理念和教学模式、方法与手段都偏重于对知识型人才的培养,对工科高校学生的专业实践能力培养有所忽视。因此,加强学生专业实践能力培养,迫切需要教学环境和教学手段的革新,以发挥新的技术手段对学生专业实践能力培养的支持作用。
学生的实践能力培养一般开始于大学三年级接触专业基础知识阶段。此时学生也逐渐开始专业基础课和专业课的教学,在该阶段开始着手培养与其专业相关的系统的初步认知能力和专业兴趣,主要体现在强化学生的专业学习兴趣,从而也强化其专业理论知识的学习效果。在理论知识与专业实践能力培养方面,目前的信息化教学较为普及,在线学习具有教学资源多样化、集成度高、交互性强、强调学习的自主性、能够激发学生学习的动机等优势,同时学生可以在网上进行更为透彻的专业学习。相比枯燥的文字性的理论知识,学生更喜欢数字化的教学模式,应增强这方面的资源建设与教学应用。
北京建筑大学能源与动力工程专业已经开设多年,在教学设备和师资力量配置上也日趋完善,现有的教学资源包括中法实践基地在内也相当丰富,目前应着力于在提高学生专业实践能力方面下功夫,尤其是在学生的专业课学习阶段,适时加强实践能力的培养。
3 措施分析
提升专业认识能力 在专业课教学过程中,如果学生对所学的专业知识缺乏,包括感官上对专业现场的设备及系统缺乏专业认识,学习思路上就会相对混乱,学习过程了解不够、不清晰,因而也不利于专业课的课堂讲授学习。因此应在专业课开始前,让学生进入施工现场或既有的工程系统,对本专业初步了解,形成初步认知。目前,对于能源与动力工程专业的认识类实习,中法平台是学生认识实习的一个选择。该平台中包含有供热锅炉、供热管网、散热器系统、制冷机组、空调末端系统、冰蓄冷系统、冷却塔系统等,并且该系统不是模型展示,而是可以进行实际运行的,是可以实际操作的系统,学生进行认识实习能够起到与在工程现场同样的实习效果。该实习基地就在校内,学生实习的时间相对灵活,同时可以保证充足的时间对系统进行认真学习。另外,校内大兴校区的供暖用锅炉房、西城本部小区的换热站等都可以接纳学生进行参观实习。校外的一些企业,比如燃气集团的燃气门站,热力集团的供热热源、换热站、管网等,太阳能生产企业、空调加工基地、地源热泵系统等,都是提高学生对本专业认识的很好的实践锻炼基地。
注重在线学习和工程案例学习 在线学习可以为学生提供更多的学习资源,交互性也很强,集成度高,可以激发学生的学习兴趣。通过多媒体在线演示,可以让学生对设备的运行及系统的整体构成有生动形象的认识。通过在线学习,锻炼学生自学能力,提升学生网上学习的基本技能,更好完成学习过程中的预习、讨论、提交作品等,引发深度思考,增强学习效果。工程案例环节可以让学生了解更多的实际工程,感受到学习基础知识的应用目的,从而更深层次地理解本专业的发展方向及对社会的价值,提高学习动力。对所学知识融会贯通,增强系统性,强化学习的目的性。
注重专业课学习过程的实验教学 实验教学可以提高学生实践能动性,在实验过程中加强学生的参与度,更好地加入实验环节,发现实验现象,激发学习兴趣和对实验的探究。实验环节是对教学过程的有效补充,有些内容仅凭课堂教学无法实现教学目的,尤其是关于一些实验现象的了解及现象产生机理的研究等,必须通过实验环节才能让学生真正明白个中原理。因此,实验教学在课程教学中占有重要位置。优化安排实验教学,组织学生探讨开展实验的方式、步骤、达到的效果等。
注重专业课末期的实践环节 在专业课授课结束后,应该安排至少2个学时让学生到现场进行本门课程的针对性实践,参观实践对知识的梳理和深度认识尤为重要。基于某个专业课开设的实践环节,其实是该门课程在实践中的一个总体应用,通过实践课程,学生会把课堂教学中那些已经分解的教学内容全部汇集起来,重新整理,形成总体框架。针对课堂中讲授的难点知识,也可以有针对性地在实践现场进行解决。为增强学习效果,应该避免将实践课移到学期末的总的实践周中进行。
针对专业课的课程设计应强化工程特性 课程设计的学时数应适时延长,实现工程设计的精细化,提高工程图纸的专业性。工程设计培养了学生运用所学知识的能力,也给将来更好地工作打下很好的基础。
参考文献
[1]刘全忠,王洪杰.能源与动力工程专业卓越工程师培养模式研究与实践[J].黑龙江教育学院学报,2013(12).
关键词 能源与动力工程 实验室建设 节能创新 人才培养
中图分类号:G642 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2017.03.022
0 引言
能源与动力工程是一门培养能源动力学科领域的专业技术人才的专业。当今国家“十二五”规划把单位GDP能耗在“十一五”基础上下降16%作为目标,节能减排迫在眉梢。面对国家及世界节能减排的大形势,能源与动力工程专业义不容辞承担起了本专业应尽的义务。有人称实验室是大学的核心竞争力,[1][2]高等学校对人才的培养离不开实验设备和实践教学。毫不夸张地说,实验室建设水平的高低,已经成为衡量一所院校办学水平及人才培养高低的重要标志。但是随着科技社会的进步,传统模式的实验教学已远远不能满足学校学生对实践创新能力培养的发展。因此,完善能源与动力工程专业的实验室建设,使它紧密结合节能创新型人才的培养,是当今全国乃至世界培养优秀节能创新型人才的迫切需要。
1 实验室建设及节能创新人才培养现状
当今各高校的实验室普遍存在着实践教学理念落后,教学体系不完善,实验设备陈旧落后,实验室管理体制封闭落后等问题。而高校肩负着为国家输送人才的重任,这就要求各高校培养的人才应该能够适应社会经济科技的不断发展、具有扎实可靠的科学文化知识、保持高度的创新能力及精神。然而能动实验室也像其他专业一样存在着普遍的几个问题,难以适应培养新型高素质人才的需要。
(1)实践教学理念落后。传统教学理念认为,实践教学是依附于理论教学的,所以在教学上,实验教学一向不如理论教学那样受到重视,人们往往忽视基础课及专业基础课的实践教学环节对培养学生的基础能力及科技创新能力的作用。错误地认为实践教学是理论教学的依附品,实验课不过是理论课的陪衬,实践教学人员只是教学的辅助人员。
(2)实验设备陈旧落后、数量少。高校的实验室建设及维护普遍存在经费少的问题,实验室的设备很多是刚组建时购买的,笨重陈旧、技术性能差,并没有随着教学任务的变化更新换代。现有的实验设备台套数少,实验教学学时又有限,造成实验课时学生往往是每5~10人一台设备,学生不能得到充分的操作机会,导致个别同学在实验的操作过程中滥竽充数,自己不动手,只是为了来实验室签到,应付授课老师,课后又抄袭其他同学的实验数据及报告。[3][4]最终导致学生得不到充分的动手能力训练,极大地影响了学校创新人才培养目标的实现。
(3)实验教师参差不齐,实验技能不高,工作积极性低。大多数高校的实验教学人员被划为教学辅助人员,地位及工资待遇水平均低于教学及科研人员,同时受到培训提升的机会也少很多,一般能力强的R等嗽倍疾辉咐词笛槭夜ぷ鳌R虼耸笛榻淌Χ游樗刂始澳芰Σ尾畈黄耄人员不稳定,专职的实验教师缺口大,职称及学历低。各高校往往是在安排完教学科研的人员后才进行安排实验室专职教师,甚至个别高校的实验教师专业不对口,实验技能水平很低,工作积极性不高,只是应付工作。
(4)实验室管理体制封闭落后。实验室管理封闭,限制了学生利用课外业余时间进行实验学习的机会。由于高校实验室管理体制不健全,管理人员有限,导致很多良好的实验设施设备闲置,不能被充分利用。设计型、综合型实验要求学生自己设计实验,从问题的提出、实验方案的设计到最终实施以及得出结论,都应该完全或主要由学生来操做完成,而目前实验室的封闭管理并不能满足这种需求。同时实验室管理分散、各自为政,再加上教学经费不够充裕,使得实验教学体系不完整,科学实验能力不创新不够现代化。管理的缺失极易造成实验室低层次重复建设,并且很难跟踪科技发展前沿、组建高水平的实验室平台。分散的管理也造成了设备的使用效率低下,更不利于实验教师队伍的引进、提高与培养。实验教学管理体系长期以来都缺乏整体的优化和相对独立的管理运行。
(5)人才培养教条。目前的实验室对人才的培养不注重创新性,只是简单地将基础理论演示或让学生按部就班的操作一遍,迂腐教条的按照陈旧的办法机械授课,根本不给学生创新的机会。学校或者国家会有一些创新性实验的竞赛等却很难实施下去,往往结果都不理想,没有实现真正的创新。
2 节能创新型人才培养的实验室建设探析
节能创新型人才的培养不能只靠理论教学,非常关键的一环就是在实践中培养。通过对能源与动力工程实验室的建设改造,培养出不仅有深厚的理论基础更要有扎实可靠的动手实践及创新能力的当代大学生。
(1)转变实验教学观念,提高对实验教学的认识。加强实验室的建设,首先要转变认识观念,提高对实验教学在高素质人才培养中地位的认识。实验教学与理论教学具有一样的地位,两者之间相辅相成,相互补充。实验教学不是理论教学的验证场所,更不是为其辅助的教学场所,而是学生从中获取知识、激发内在潜能的关键场所,应当将实验教学作为高校学生,特别要作为高等职业技术学院学生学习的重要手段。要尽可能做到实验教学独立设置课程,使其连贯化、系统化。观念上要明确:实验教学不只是培养学生认知能力的目的,更关键的是培养学生的发现能力、分析能力、动手能力、思维能力和创新能力。同时要认识到实验室是实践教学的主要基地,是培养高素质节能创新型人才的主战场,真正加大建设实验室的力度。
(2)加强实验教学教师队伍的建设,提高专业技术人员素质。人是决定性的因素,建立一支作风过硬、素质优良、结构合理、事业心强且稳定团结的实验教师队伍,是节能创新型实验室建设的重中之重。实验教学想要培养具有科技创新精神和科研创新能力的学生,就必须有一支高素质的实验教学教师队伍。实验室教师不仅要有深厚的理论基础,更要具备很强的专业动手能力和科技研发能力。对于验证性实验,实验教师要讲解精练、生动,对各种仪器、仪表操作熟练,检查、排除故障迅速,示范性强;对于综合、设计性实验,实验教师讲课要目的明确、条理清楚,有很强的工程实践能力和动手能力;对于创新性实验,则要求实验教师有较强的创新思维能力,接受新知识快,有很强的科技研发能力。因此,建立一支高素质的实验教师队伍尤为重要,没有一支高素质的实验技术队伍,培养高素质的学生只能是一句空话,不可能落到实处。
(3)优化实验内容,编写高质量的实验教学教材。实验教材是进行所有实验教学的基础,做好实验教材编写尤为重要。实验教材的教学内容,要跟上专业教学改革的步伐,要淘汰落后的、过于肤浅的项目,增加反映时代特色的新内容新方法。能源与动力工程专业的实验教学分为两部分:一部分是基础实验,包括《工程热力学》、《传热学》、《流体力学》、《燃料及燃烧》等内容,实验教学就要根据其教学要求把知识点覆盖到位,以利于专业课的学习;另一部分是专业实验课,包括《工业炉窑》、《锅炉》、《热工测量技术》等,以为以后的专业技术工作奠定基础为宗旨,综合各门专业课的知识独立开设能动类实验课,设计好设计性实验、验证性实验、创新性实验及综合性实验。编写实验教材,除了要具有正确的思想观念和相当高的科学技术水平外,更要注重培养学生的创新思维能力和开发能力。
(4)提高实验教学质量,改革实验方法及手段。实验教学的内容是教学的灵魂,实验的方法及手段反映了总体的教学水平,所以提高教学质量是一个永恒主题。实验教学应当充分利用现代科学技术,特别是高新技术,要大胆革新实验方法及手段,加强实验效果,提高实验的效率。当前将计算机的网络技术、多媒体技术及仿真技术引入实验室,并实施开放式的实验教学,将极大地丰富实验教学的内容,将当今先进的节能理念及技术引进实验室,更加有利于培养学生的开拓创新精神和节能创新能力。
(5)理顺实验室管理体制,建立健全实验教学的管理体系。随着时代改革的深化,质量将代替数量成为一个实验室发展价值的重要判别标准。高校实验室的现代管理体制将取代传统老套的管理模式,将创新和服务代替生硬和无效的实验室管理。实验室的管理要走资源化集约化管理的路子,逐步现实验管理的集约化和信息化。同时加强实验设备的共享与流通,优化实验教学资源配置,发挥现有实验资源效益的最大化。从根本上建设科学、合理、完整的开放型实验室。建立起“热工综合应用实验室”、“流场综合分析开放实验室”、“热工检测开放实验室”等技术含量高、实验手段先进前沿的实验室,并尽快建立起适应理论教学任务的实验教学管理体系。使实验室教学管理中心真正成为实验教学的实体,更有利于人尽其才、物尽其用,充分发挥实验室在节能创新型人才培养的作用。进一步加强深化实验室教学改革的任务任重而道远,培养具有高素质的新型人才,需要广大的实验工作者更新观念、勇于改革、锐意进取、不断创新。
3 结束语
实验教学,在目前的能源与动力工程专业教学环节及人才培养环节中是一项较薄弱的环节,应该合理规划形成产、学、研齐头并进,同时有力促进学生在节能专业领域的思维发展,是一直存在而且尚未得到有效解决的问题。上述讨论是在我校实验教学建设、不断整合改革专业实验室及各实验教学项目、同时合理搭建实验教学及科研平台的基础上形成的。实践证明,开放的实验思路、合理的整合实验资源、构建校园内外共享的实验平台,对实验室的建设及节能创新型人才的培养极其有效。
参考文献
[1] 赵跃民.实验室是大学的核心竞争力[J].实验室研究与探索,2005.24(2):1-4.
[2] 杜镰.工业设计实验室建设与探索[J].实验技术与管理,2010.27(2):139-142.
【关键词】燃料;燃烧;课程教学;教学效果;教学改革
【基金项目】本文系2013年哈尔滨工程大学教学改革项目“基于创新型人才培养的《燃料与燃烧》教学模式改革研究与实践”(JG2013YB09)的研究成果。
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)18-0057-02
现代社会能源主要来源于化石燃料的燃烧,能源短缺已成为世界各国面临的迫切问题,寻求新型燃料以及研发高效低污染燃烧装置已成为各国面临的重大任务。 “燃料与燃烧”是一门研究化石燃料及其燃烧规律的传统学科,同时又是一门反映最新燃料及燃烧技术,并与之保持同步的新学科。
作为高等院校热能与动力专业方向的重要专业基础课,“燃料与燃烧”以“高等数学”、“大学物理”、“大学化学”、“工程热力学”、“传热学”和“流体力学”等传统基础课程的知识为基础,由于涉及学科多,应用知识繁复,与其他基础课程相比,具有课程理论难度大、跨度大、知识点多且零散和对数学要求高等特点[1,2]。为此,针对我校热能与动力工程专业人才培养特点和要求,结合多年教学实践经验,对“燃料与燃烧”课程教学内容的制订及教学手段的选择提出自己的建议。
一、课程内容及特点
1.课程内容
“燃料与燃烧”包括燃料、化学热力学、化学动力学、燃料的着火理论、火焰的传播与稳定理论、预混燃烧理论和扩散燃烧理论等基础理论,液体燃料、固体燃料的燃烧过程及其经典的模型等教学模块;课程主要包含:(1)燃料、(2)燃烧过程的物质平衡与热平衡、(3)化学反应动力学、(4)燃烧系统守恒方程、(5)着火和燃烧界限、(6)预混气的燃烧、(7)层流预混火焰、(8)层流扩散燃烧、(9)气体湍流燃烧、(10)液体燃料的扩散燃烧、(11)固体燃料的燃烧、(12)燃烧污染与防治、(13)船舶动力装置的燃烧等教学内容。
2.课程特点
实际燃烧过程涉及质量、动量和能量的交换和变换,涉及燃料和氧化剂之间的化学反应,具体过程十分复杂。“燃料与燃烧”课程知识点多、理论性强、学科交叉性强。因此,一方面,该课程的学习要求学生很好地掌握前期“大学物理”、“大学化学”、“工程热力学”、“传热学”和“流体力学”等专业基础课程的内容;另一方面,该课程的学习又可以促进了学生对上述课程知识点的理解。
“燃料与燃烧”课程理论性强、知识涉及面广,是一门典型的理论和实验相结合的学科。由于燃烧过程的复杂性,截至目前,燃烧科学的研究仍然以实验研究为主。先进诊断技术的不断出现使得燃烧实验获取的数据更加可靠、准确[3]。20世纪以来,着火模型、火焰传播理论、反应流体力学和计算流体力学等的建立使燃烧理论有了长足的发展。并且,随着大型计算机的出现,使得采用数值模拟方法研究燃烧过程已经成为发展趋势[4],这些都有力地促进了燃烧技术的发展。但这些理论模型对于本科生而言很难理解。这就要求授课老师探索适合本科生知识结构及认知水平的教学内容和教学手段。
二、教学方法
1.教材的选择
“燃料与燃烧”这门课程知识点多、理论性强、概念抽象,如何上好这门课,选择适合的教材是非常重要的环节。好的教材有利于制订合理的教学内容和教学计划,可以有效促进教师的教学和学生的学习。目前市面上发行的教材主要有国外教材的国内翻译版和国内教材两类,比如Kuo. Kenneth K.的《Principles of Combustion》和Turns. S. R.的《An Introduction to Combustion》以及国内顾恒祥编著的《燃料与燃烧》教材和严传俊的《燃烧学》等,这两类教材各有特点。合适的教材应该能够与学生的知识结构及认知能力相适应,与该课程的教学目标相适应[5]。
针对本课程的特点,教材的内容要全要新,应能够较好地反映当前燃烧理论发展水平及技术发展现状。教材内容应当包括燃料、化学热力学、化学动力学、燃烧物理基础、预混燃烧及扩散燃烧、液体及固体燃料的燃烧等。由于是面向本科生的教材,应当内容简单易懂、表述深入浅出、实例丰富直观、结构逻辑清晰,能有效衔接理论分析与工程实例,这样才能提高学生学习兴趣。目前国内出版的《燃料与燃烧》教材要么理论性太强,要么涵盖内容不全面,要么内容深度不够,总之都存在这样或那样的问题。为此,根据我校本科热能与动力工程专业方向学生培养的目标和特点,我校“燃料与燃烧”课程组的老师编写了适合我校学生使用的《燃料与燃烧》教材,该教材系统地阐述了燃烧的基本原理和理论;详细讲述了燃料动力学燃烧的计算方法,详细论述了燃烧热力学和燃烧化学反应动力学,着重介绍了船舶动力装置涉及的预混燃烧和油滴蒸发控制的扩散燃烧;最后,为及时反映燃烧技术的最新研究进展,增添了新型船舶动力装置所采用的燃烧技术[6]。在教材的编撰过程中,大量引用了我校教师及研究生们的研究成果。教材针对性强、内容新颖,强调了“燃料与燃烧”课程的理论性和工程应用性,培养了学生学以致用、理论联系实际的能力和素养。
2.教学内容设计
“燃料与燃烧”课程教学内容应该具有目标性、实效性、科学性、启发性,为此在其教学内容的设计过程中,应该注意以下几点:
①内容要重点突出。“燃料与燃烧”课程内容包括化学热力学、反应动力学基础、着火理论、火焰传播与稳定理论、液体燃料及固体燃料的燃烧等部分,但在各部分内容的讲解上要有重点。课程中化学热力学和化学动力学基础是整个课程的理论基础,讲解内容包括化学平衡、热化学、化学反应速率、质量作用定律、反应级数、活化分子碰撞理论及链锁反应理论等。其中,化学反应速率、质量作用定律、阿累尼乌斯公式和链锁反应理论可作重点讲解。关于着火理论,授课重点放在闭口系统着火理论模型的建立和结果分析上,并分析燃烧放热量和散热量随温度的变化曲线,确定着火温度与初始温度、物理化学因素和散热强度的关系。对于火焰传播与稳定理论,授课的重点在火焰传播概念、气体的动力燃烧与扩散燃烧及火焰稳定的基本原理与方法的讲解。对于预混燃烧,授课的重点在瑞利公式、郎肯-雨果尼奥公式的推导,以及爆震波、缓燃波的性质,并分析层流火焰的传播速度。对于扩散燃烧和液体燃料的燃烧,重点在伯克-舒曼理论、燃料射流的唯象分析、液体燃料的雾化、蒸发模型及液滴的质量燃烧速率。对于固体燃料的燃烧,碳的燃烧化学反应及碳粒的燃烧速度可作为授课重点。
②理论与实践相结合。“燃料与燃烧”是一门理论性及实践性都很强的学科。课程涉及的相关理论模型比较抽象,不易掌握。因此,该课程的教学内容必须与工程或生活实践紧密结合。在课程教学内容设计过程中必须将理论与具体工程案例或燃烧相关生活案例相结合,以具体案例作为切入点,将复杂抽象的理论概念穿插到生动、具体的案例中进行讲解。对于热能与动力专业的本科生,笔者结合船舶柴油机,利用燃烧学理论讲解燃烧室结构设计、燃油燃烧过程、过量空气系数、着火等这些具体设计方案背后的理论依据,从而强化对燃烧理论的理解;结合汽油机和柴油机,讲解点燃和压燃,讲解不同燃烧方式对汽油机和柴油机的影响,讲解烃类燃料着火点和自燃点的区别;结合家用燃气灶台,讲解燃料的扩散燃烧。通过以上措施,使学生课本理论与实践统一。
3.教学方法设计
①采用启发式教育。在“燃料与燃烧”课程教学过程中从学生的知识结构及认知能力出发,结合具体的教学内容和教学目标,采用提问、讨论和案例分析等多种方式,让学生参与教学过程,激发学生的学习热情,使他们在活跃、开放的教学氛围中理解掌握燃料与燃烧相关的知识点,并逐步掌握应用相关知识点分析解决实际问题的能力和提升团队合作能力。
②多媒体与板书的有机结合。随着计算机技术的发展,多媒体技术已成为课堂教学的重要手段。多媒体教学课件图文并茂、内容丰富、信息量大。就“燃料与燃烧”而言,燃烧过程细节可以被生动地显示出来,危险实验也可被充分地展示出来,使学生能够更加深刻、有效地理解相关燃烧理论和燃烧过程。但是,使用多媒体技术授课,老师讲课速度加快,课程信息量增加,学生课堂紧张度增加,易造成学生的思维跟不上授课速度,影响教学效果。板书比较灵活,便于控制授课节奏,适合于讲解复杂理论模型,教师在授课过程中,可以通过板书引领学生的思维,进行详细的讲解和推导,学生易于理解和融会知识。但是,板书速度慢、效率低。因此,在“燃料与燃烧”课程教学过程中,将多媒体教学与传统板书有机结合,扬长避短,充分发挥各自优势,以达到最佳的教学效果。
③多种考核手段的结合。在教学过程中,采用多样化的考核手段,了解学生对课程知识点的掌握情况,督促学生的学习。平时成绩、课堂提问、课后作业、案例分析、阶段考试和小论文等都可以作为考核手段。但无论采用何种形式的考核手段都应当从激发学生的学习热情、提高学生的学习效果和增加学生对本课程本专业的认识出发。
三、结论
综上所述,“燃料与燃烧”融合了“大学物理”、“工程热力学”、“传热学”、“流体力学”、“气体动力学”和“高等数学”等课程的知识。在教学过程中应点面集合,重点突出,理论联系实际,加强对学生实践能力、团队合作能力和创新能力的培养,不断更新教学内容。同时,作为老师,需要不断学习,及时掌握该课程新的知识点,及时更新教学内容。
参考文献:
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[4]严传俊, 范玮. 燃烧学[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2008.
[5]王保文, 王为术, 高传昌. 电厂热能动力工程专业“燃烧学”教学内容设计[J]. 中国电力教育, 2010, (30):100-102.
[6]周松,孙凤贤.燃料与燃烧[M]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2015(即将出版).
关键词:工程认证;传热学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)40-0119-02
《华盛顿协议》是世界上最具影响力的国际本科工程学位互认协议,该协议是国际工程界对工科毕业生和工程师职业能力公认的权威要求[1]。2013年6月,中国成为该协议的第21个预备成员国,这必将对我国工程教育改革与发展产生深远影响。中国工程认证协会制订了与国际标准紧密对接的认证标准,并陆续在机械、计算机、化工与制药、电气信息等14个专业类开展了认证工作[2]。“传热学”既是能源动力类专业的技术基础课,也是与各工程领域关系密切相关的专业课程,它植根于工程实际,也必将服务于工程实际[3]。作为工程认证专业之一,江苏大学(以下简称“我校”)机械设计制造及自动化专业学生必须要学习“传热学”。传统的“传热学”课程体系及教学模式与工程认证的培养目的和教学需要还存在一定的差距。为了配合工程认证的标准,我校传热学课题组就工程认证的需求,针对机械专业班级的“传热学”教学,修订了教学大纲,并在实际的教学过程中紧扣工程认证的大背景做了一些工作。本文从“传热学”的课程特点出发,结合笔者在机械类班级课堂的教学实践和教学体会,对工程认证背景下“传热学”课程的教学改革进行了探讨和总结。
一、工程认证背景下机械类专业“传热学”教学中存在的主要问题
1.课时设置与课程特点、教学目标的矛盾。我校机械专业的“传热学”课程总学时仅为30学时,其中实验为4个学时,考试为2个学时,真正用于教学的只有24个学时。“传热学”是一门发展中的应用性极强的专业基础课程,首先热传递现象的理论分析又涉及到许多数学理论与方法,经验公式较多,难于理解和记忆;其次“传热学”分成导热、对流和辐射三部分内容,这三部分内容有各自相对独立的定律和解决方法,系统性较差,基本概念和公式繁多,重点分散,在短时间内学生学习有一定的困难[4]。而工程认证要求培养目标多样性,以传热学为例,其支撑的毕业要求指标点为:指标点1,具有解决机械工程问题所需的数学与传热问题及其应用能力;指标点2,能够将数学、传热学基本原理运用于机械工程问题的表述;指标点3,能够对于传热学模型的正确性进行论证并求解。
2.学生基础知识与“传热学”课程特点的矛盾。“传热学”是学习“工程热力学”、“流体力学”等专业基础课后学习的课程。而机械专业的学生却没有这方面的基础训练,上课时一些必备的基础知识的缺乏导致上课难以接受。比如热力学第一定律是推导导热微分方程的理论基础、伯努利方程在对流换热微分方程组的应用等,学生在学习这些方程时,不能深刻理解与工程实际问题之间的必然联系,造成学习动力不足,学习兴趣降低等问题。
3.课堂教学及实验教学与工程能力培养的矛盾。传统“传热学”教学以教师讲解、学生照本操作的模式进行,而工程认证核心理念是以学生为中心和目标。工程认证“传热学”教学方法的改进必须和工程实践环节如实验室操作、企业实践等相结合,其目的是训练学生的工程意识和思维,培养学生理论结合工程实际的能力。同时,使学生能够接触机械行业的生产实际并了解其前沿发展趋势。但现实情况是,我校和有关换热器的企业合作不多,另外我校的实验教学仪器多年来没有进行更新,有部分实验设备相对比较陈旧,实验室仪器设备明显不足。
二、教学改革的措施与方法
1.对照《工程教育认证标准》,全面修订“传热学”培养计划。此认证标准给高校带来的变化就是要以学生为本,不断为工程教育改革而持续改进。工程认证所要求的OBE教育模式,一是要求教师在教育活动之前对学生达到的发展水平有清晰的认识,要用精细的“教学大纲”控制教学开展;二是要选择与教学目标类型一致的教学方法[2]。因此,我校传热学课题组重新修订了培养计划和教学大纲,教学中注重讲解定理基本假设和应用范围;求解习题强调参数的获取及多种计算方法的比较;最后增加了部分与工程实际相关的课后习题。教学改革核心的问题是教学内容的改革。针对毕业后我校机械专业学生具备机械设计制造基础知识与应用能力,从事机械制造领域内的设计制造这一目标,在讲清“传热学”物理概念的基础上,简化或省略与今后工作联系不大的理论和公式的推导过程。如稳态导热中,不详细推导导热微分方程的普适形式,只要求学生能对实际导热问题建立微分方程即可。针对肋片导热问题,重点放在让学生熟练掌握工程上不同形状肋片效率的查法。在非稳态导热中,简化诺谟图的理论推导过程,重点放在如何应用诺谟图来求解内阻不可忽略的非稳态导热问题。在对流换热中,只介绍对流换热微分方程组的建立思路,重点讲述各种实验关联式的具体应用和使用条件。在辐射换热中,增加了火焰辐射的内容,强化了机械专业学生工作后有可能接触的加热炉、锻造炉等加工工艺中涉及的辐射换热问题。
2.优化整合,发挥课题组整体优势。我校能源与动力工程学院工程热物理系成立了传热学课题组,组员7人,以多年教授“传热学”的退休老教师为顾问和指导,由课程负责人具体负责“传热学”的教学组织、课程的建设与管理工作,充分调动所有课题组的教师参与课程建设和教材建设的积极性。明确责任,将“传热学”的教学任务分解并落实到个人。每隔1~2个月的时间,课题组的人员进行教学研讨,交流教学体会。同时向学院建议加大支持力度,提高“传热学”课程在考核、个人定级及津贴等方面的分量,形成良性循环的激励机制。
3.加强实验室建设,培养学生自我提升能力。经过传热学课题组的申请和建议,我校能源与动力工程学院在经费有限的情况下,购置了新的实验设备,修缮了一批传统的实验设备,目前传热学实验室具有足够的实验器材能够给学生提供自主动手的机会,以前平均7~8人一组的实验现在减少到每组2~3人,可以保证每个学生有机会进行实际动手操作,提高了实际动手能力。另外,笔者可以就机械专业学生在今后工作中可能涉及的实际问题进行正确引导。比如测量型砂导热系数问题,在实际的教学过程中,笔者注重引导学生自己去思考,修改并改善圆球法测量型砂导热系数的实验方案。当学生提出其他的实验方案后,及时进行评价和讲评,提高了学生处理工程实际问题的能力。
4.注重引导,拓宽校外实习基地。机械设计及其自动化作为实践能力很强的专业,其实践教学的作用在于引导学生进行正确的专业实践认知。我校能源与动力工程学院与驻镇的有关企业建立了良好的合作关系,如江苏唯益换热器有限公司、镇江天鸿新能源有限公司等。我们定期带学生过去参观和实习,重点了解这些企业的换热器和散热器等产品设计、生产和组装过程,培养学生思考与动手能力。经过我校和企业之间的积极合作,为机械等专业的学生提供实习机会,提高了学生的工程实践能力。
5.充分发挥网络多媒体教学的优势。多媒体教学能够增加课堂教学的信息量,容易激发学生的主动性和积极性。针对机械专业,我校传热学课题组首先收集整理了大量的工程图片和工程录像,将这些资料和课本上的相关内容进行链接,提高了学生的兴趣和多媒体教学的授课质量。其次,我校传热学课题组目前正在建立传热学教学网站,每位老师负责一项内容,进行传热学网上教学视频的录制,充分满足了学生个性化学习的需要。下一步我们将及时更新网上教学资源,建立传热学网上辅导答疑系统,采用课堂教学与网络教学并举的方式,进一步提高传热学的教学质量。
6.构造合理的“传热学”质量考核标准。实践教学的质量是反应学生“工程实践能力水平”的关键,而传统的“传热学”质量考核体系很难真实反映学生的工程实践能力。笔者设置机械专业“传热学”课程的总评成绩=平时考核成绩×10%+实验成绩×10%+期末考试成绩×80%。平时考核主要以课堂表现和作业为主,实验成绩以实验报告和学生具体的动手能力为准,期末考试的题型包括填空题、简答分析题和计算题等,其中考核三种传热方式基础知识型题目占60%,考核针对三种传热方式在工程应用基础问题综合分析与验证的能力题目占40%。提交总评成绩后,针对工程认证的标准,针对每个毕业要求指标点,分项求各指标点对应的平均分,计算“传热学”对各指标点的评价值,从而获得“传热学”课程的达成度评价报告。从近两年的“传热学”教学结果分析来看,基本上达到了工程认证对机械专业学生学习“传热学”的要求和目标。
本文分析了我校机械类专业“传热学”教学的不足和现状,提出了教学改革的措施。笔者认为要实现工程认证对学生的培养要求和目标,必须对“传热学”设置合适的学时,调整教学内容与学生的工程实践能力相匹配,注重培养学生分析问题和解决问题的能力[5],重新选用合适的热工基础教材,科学施教,不断推动机械类专业“传热学”教学的改革和发展。
参考文献:
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[3]刘爱萍.浅谈传热学课程的教学改革[J].中国电力教育,2002,(4):73-76.
关键词:行业高校;传热学;案例教学;探讨与实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)45-0139-02
传热学是工程科学的重要领域之一,是理论与实践结合十分密切的专业基础课,课程修完后要求学生能够运用传热学理论分析计算实际的热量传递过程,在大机械类专业本科生的培养中占有重要的地位。
上海电力学院是一所电力行业类高校,培养的“能源与动力工程”专业学生主要面对发电企业,而电力产生过程中的传热现象可以说无处不在,这就要求所培养的学生不仅要掌握传热学的基础知识,而且要能将传热学知识电厂的实际现象相结合。
但是,作者在多年的实际教学过程中发现,学生在该课程的学习过程中比较迷茫,究其原因,是因为教材讲授知识的思路多是先讲述基本定律或方程,再描述从工程实践中抽象出来的数学模型,然后运用数学知识或引用经验公式加以求解。而该阶段的学生还缺少对电力生产过程的感性知识,缺少对电力生产过程中涉及到的传热现象和传热设备的认识和了解,因此普遍感觉“传热学”的理论知识和计算方法抽象,不易理解,较难将“传热学”课程与自己所学的专业切实地联系起来。
近几年,有些教育工作者结合自己的工作经验分享了授课中案例式教学的应用心得[1-5],这让作者深受启发,由此萌发出结合实际问题讲授理论知识,围绕日常生活案例以及与电厂联系紧密的工程案例来组织教学的想法。为此作者所在的课程组结合多年的“传热学”教学经验,设计与编写相关教学案例,将其运用于课堂教学,取得了较好的课堂授课效果,为行业类高校课程教学的有效开展提供了有益的参考。
一、教学案例的制作
教学案例的搜集与制作是案例教学实施首当其冲的第一个环节。案例准备得恰当、充分与否关系着案例教学的成败。
1.教学案例的选择原则:课程组通过深入研究教学内容与教学目标,结合我校“能源与动力工程”专业主要培养“电力工程师”的人才培养目标,首先确立了教学案例的选择原则。
①教学案例要贴切、恰当。案例教学法是一种教学方法,本质上还是要服务于教学的。因此所选的案例要能反映教学内容,不能“离题千里”,以免给学生造成知识体系的混乱。
②教学案例要生动、具有吸引力。所选的教学案例不能过于刻板,要具有一定的趣味性,这样才能提起学生的兴趣,调动学生的积极性,吸引他们参与和思考,让学生真正掌握所学内容。
③教学案例还要难易适度。所选的教学案例要充分考虑学生知识面和学习能力的差异,尽量不要选择分析难度大的教学案例,不要让学生产生畏难心理而达不到预期的教学效果。
④教学案例要贴近生活和电厂实际。讲解知识点用到的案例应尽可能是学生们耳熟能详的例子以增加案例与学生的亲近感,帮助学生消化、理解枯燥的知识;而在知识点应用阶段的案例应尽可能的源于电力生产中的传热知识应用,凸显我们教学中的电力特色,让学生明白如何“学以致用”。
2.教学案例的模块化。“传热学”课程内容以能量守恒为基础、以三种不同的热量传递规律为主线,教学内容主要包含热传导、对流换热、辐射换热和传热过程及换热器四大模块。依照上述原则,紧紧围绕这四大模块的知识点,分别制作了“传热现象”、“热传导”、“对流换热”、“辐射换热”、“换热器”五个案例库。而且每个案例库又都是针对模块中的各个知识点来建立的。另外,每个知识点都尽量寻找两个以上的案例,每个案例都表明所对应的知识点。建立起的模块化案例库清晰、明了,便于教师后期使用的便利化,便于加强学生对知识的巩固。
3.教学案例的形式多样化。根据课程知识点的特点不同,教学案例的组织还设计了多种形式。对于理解起来相对容易的知识点,采用“讲授型”的形式;对于需要有一定应用拓展的知识点,采用“讨论型”的形式;而对于需要亲自实践才能较好掌握的知识点,则采用“参与完成型”的形式。各种形式的教学案例根据教学内容和教学时间适度组织。
二、案例教学的实施
案例教学是对常规教学方法的改进,是一种以日常和工程案例为导向的教学方法。在案例教学的过程中,我们注意了与案例相配合的授课方法。
1.“点明式”教学方法。对于课程内容中比较明朗的知识点,配合以“讲授型”案例,采用直接明了的“点明式”教学方法,通过直接的描述将案例与知识点相结合。比如在讲到多层圆管壁面导热时,我们配合以凝汽器冷却管污垢的清洗案例,让同学们知道污垢积结就好比多了一层圆管壁,增加了一层圆管壁热阻,不利于热量的传递,制作的案例如下:
案例名称:凝汽器冷却管的污垢清洗案例(圆管壁导热)
凝汽设备在汽轮机装置的热力循环中起到冷源的作用。凝汽器真空过低会严重影响电厂机组的安全经济运行,而造成凝汽器真空过低其中一个重要原因就是凝汽器冷却水管结垢。凝汽器的结垢对凝集器的性能影响较大,它不仅使汽机端差增大,而且使汽机真空度降低,排气温度升高,影响汽轮机的经济性和安全性。……
2.“提问式”教学方法。对于课程内容中需要拓展的知识点,配合以“讨论型”案例,通过“有的放矢”的提问,让学生的认知有一定的顺序性和层次性,从而达到掌握所学知识的目的。比如在讲到等截面直肋片在温度计套管上的应用时,设计启发式的提问,逐步将问题深入化,引导学生将知识点拓展到应用实例。制作的案例如下。
案例名称:温度计套管的热分析(等截面直肋片导热分析)(参考答案略)
提问1:温度计套管如何使用?
提问2:温度计套管的作用?
提问3:温度计的读数能否准确地代表被测点处的温度?
提问4:既然存在测量误差,那误差的原因是什么?
提问5:根据上面的分析,温度计测量高温流体和低温流体时测得结果有什么不同?
3.“指导式”教学方法。对于课程内容中需要切身实践才能较好掌握的知识点,配合以“参与完成型”案例,教学活动采用老师指导、学生课外完成和课堂报告的形式完成。比如为了帮助学生初步掌握计算机求解传热问题的技能,提高学生应用计算机解决工程实际问题的能力,课程组由易到难设计了一维稳态导热、二维稳态导热和一维非稳态导热三种题型供学生选作练习。教学活动中,教师首先在课堂上将导热问题数值计算的问题分析、方程列出和离散、计算流程设计、计算程序编写等步骤进行讲解和指导,并将计算任务布置给学生;然后同学自由结合,各自组成小组,再利用课外时间完成计算任务;最后每一小组派出一位代表上台讲解计算思路,逐句分析计算程序,展示计算结果。
三、案例教学的效果与体会
本课程的案例工作从设想、组织到实施,历经两年有余的时间。案例教学通过在我校的“热能与动力工程”专业“卓越工程师”班的试点实施,取得了较好的效果,同学们普遍反映书本中的知识与日常生活和电厂实际联系起来了,也学会了用“传热学”的眼光来发现周围的世界,尤其在导热问题的数值求解的案例教学中,同学们反映收获最大,通过对活动的参加,同学们巩固了编程语言的熟练度,训练了编程的设计能力,加深了对导热问题的理解,增强了团队协作意识,锻炼了口头表达能力,受益匪浅。
在工作开展的过程中我们也深刻体会到案例教学是一项系统工程,它涉及到案例库的制作、教学方法的设计、教学过程的实施、教学效果的总结等环节,每一个环节的工作状况都会影响到案例教学的效果。与此同时,案例教学过程中除了涉及案例这一主要要素外,还涉及到其他两个要素:教师、学生。这两个要素也关乎着案例教学效果的好坏。对于教师来说,案例教学对教师提出了更高的要求,不仅要求教师对课程知识和专业知识具有很好的掌握,而且要求教师要具备组织、驾驭和协调的能力。对于学生来说,要求学生能够给予积极的配合,从被动学习转变成勤于思考、主动参与。此外,案例教学中的案例还应在教学反馈中根据真实的教学不断地进行完善和更新。
四、结束语
案例教学法是现今大学教育中比较先进的教学方法之一,其优势在于密切联系实际,具有较强的针对性、目的性和实效性。案例教学法在电力行业类高校的“传热学”课程教学中的实施让学生在学专业基础知识的同时也接触到了电厂中的传热现象,理论联系实际,促进了学生学业成绩的提高,有利于高素质人才的培养。但同时我们也认识到案例也不是万能的,如何将案例教学与传统教学方法相融合,取得更好的教学效果,值得我们继续深入研究与探索下去。
参考文献:
[1]郝俊才,赵春香,于月民,盖芳芳.材料力学案例教学方式研究[J].经济师,2015,(1):259,261.
[2]吕悦晶,周兴林,张海霞.案例教学在道路施工组织与概预算教学中的实践[J].黑龙江教育学院学报,2011,30(2):82-84.
[3]王学仁,艾春安,宁超.高等院校“传热学”案例式教学法探讨[J].中国电力教育,2010,(12):74-76.
关键词:新能源科学与工程;专业建设;人才培养
中图分类号:G646 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)20-0202-02
一、我国高校“新能源科学与工程”专业产生的背景
2011年,教育部公布了全国各高校申报设立的140个本科新专业名单。这140个新设置专业全部为国家确定的战略性新兴产业相关本科专业,从2011年开始招生。这些新增专业着重培养物联网、互联网、绿色经济、低碳经济等国家战略性新兴产业发展所需的高素质专门人才[1]。新能源科学与工程专业就是其中一个。该专业主要学习新能源的种类和特点、利用的方式和方法、应用的现状和未来的发展趋势。
根据联合国与国际能源组织预计,新能源的开发和利用是人类可持续发展的重要出路。为实现经济的可持续发展,我国“十二五”发展规划明确把常规能源、新能源、节能减排等能源类领域的发展放在优先位置,能源已成为我国未来国民经济高速发展的重要基础之一。根据国家中长期发展规划,2000年至2020年是新能源及可再生能源发展的重要时期。到2020年之前,我国可再生能源发展的总目标是:提高可再生能源在能源消费中的比重,解决偏远地区无电人口用电问题和农村生活燃料短缺问题,推行有机废弃物的能源化利用,推进可再生能源技术的产业化发展。到2020年建成水电3亿千瓦、风电3000万千瓦、生物质发电3000万千瓦、太阳能发电180万千瓦。建成太阳能热水器面积3亿平方米,实现沼气年利用440亿立方米、生物质成型燃料5000万吨,非粮生物液体燃料形成年替代1000万吨石油的能力。为实现上述目标,到2020年,我国需在可再生能源开发利用领域投资大约2万亿元,从现在到2020年的投资大约1.5万亿元。按照相关部门使用的投资拉动就业推算公式,每亿元固定资产投资对就业的拉动量保持在297~706人之间,均值为474人/亿元来计算,则1.5万亿元可拉动就业岗位711万个。因此“十二五”期间,这一领域的人才需求将呈现大幅上升的势头,新能源科学与工程专业作为2011年新增战略性新兴产业专业,是一个以培养新能源合理开发、高效清洁利用为目标的能源类专业,肩负着培养国家能源类紧缺人才的重任[2,3]。
二、天津市高校开设“新能源科学与工程”专业的必要性
目前,天津市从事能源类的企业达到300多家,如天津市风电整机、关键部件和配套企业达到50家,总投资126.45亿元,从业人员24760人,在全国风电行业形成了最完整的产业体系。据统计,目前,天津市整机生产能力达到5600兆瓦,叶片生产能力为14000支,按三叶片整机计算,可满足4900台整机需要;齿轮箱5400台以上;发电机1500台;控制系统3200台;以树脂为主的叶片材料5.5万吨,已成为中国最大的风电成套设备生产制造基地。
天津滨海新区日前也出台了《新能源产业发展规划纲要》和《促进新能源产业发展的若干措施》,明确在新能源领域重点发展风电、光伏、绿色二次电池和LED四大产业,计划每年从新区促进经济发展各专项资金中集中8000万元到1亿元,专项用于支持新能源产业发展。同时,各相关功能区结合各功能区新能源产业发展重点,也将集中12亿元,加大对新能源产业的支持力度。天津市西青区也计划在张家窝投资25亿元建立以新能源产业为龙头的科技产业园区。预计天津市在“十二五”期间投资在新能源产业上的资金超过50亿元。按照上述公式计算可拉动就业岗位2.37万个,也就是年平均5925个。天津市19所高校中有天津大学、天津理工大学、天津商业大学和天津城市建设学院开设能源动力类专业――热能与动力工程,每年的毕业生不足1000人。因此,仅从天津市这一局部区域来说,能源类人才培养和储备严重不足。
三、专业建设的整体目标与思路
在对国内外新能源相关专业人才培养充分调研的基础上,分析国家社会和经济发展要求,基于新能源产业特点及企业和社会对新能源专业人才知识结构和能力结构的要求,同时围绕天津区域经济社会发展对能源类人才的需求,确定了新能源专业人才培养建设方案,主要包括建设目标的确立及科学、合理的课程体系的设置,可行的教学计划的制订等[4]。
1.建设目标。围绕天津区域经济社会发展对能源类人才的需求,引进先进的教育思想(如认知灵活性理论等),以“3.4.5.6”人才培养理念贯穿于本专业教育的全过程中,高起点、高标准、严要求地开展本专业建设工作。首先是在以“全科模拟工作岗位实训体系”为专业教学轴心的分层次人才培养模式下,强化学生的人文素质教育,使其具有强烈的事业心、责任感,有良好的社会公共道德、职业道德和法律意识。同时优化该专业结构,提升本专业建设的整体水平;进一步强化校企合作,加强专业链与产业链的有效对接,共建应用型人才培养基地;建立企业、高校、科研院所三位一体的人才培养联盟和协作机制,全方位提高人才培养的质量,使该专业在教学条件、师资队伍、人才培养模式、人才培养方案、课程体系与教学内容、教学方法与教学手段等方面形成更具竞争力的优势和特色,实现“教育思想先进、培养目标明确、教学改革领先、师资队伍优化、教学成果优秀”的目标。
2.建设思路与实施方案。①以服务天津区域经济社会发展为导向。围绕天津市提出的农业科技创新工程和设施农业提升工程,构建具有都市型农业特色的“大农业”(郊区农业+市区绿化环卫)废弃物资源化利用工程技术平台和绿色能源在“大农业”生产中高效利用工程技术平台。并在此基础上,探索人才培养与地方需求的最佳结合点,形成互利共赢、互动发展的良好局面,培养适合天津农业和工业领域人才需求的能源类创新性复合型人才。②以“创新性复合型”人才培养为目标。创新性复合型人才是当今时代的迫切需求,也是培养能源类卓越工程师的前提。为此,大力开展教学改革,构建以基础教育、专业基础教育和专业教育为主体,全科模拟岗位实训贯穿其中,实现专业交叉,融入艺术教育的新型教学体系,探索“以能力培养为主线,宽口径、厚基础、强能力、高素质、重个性”的分层次人才培养模式。③以理论教学和实践教学并重为手段。坚持“以人为本、以学生为中心、以致用求创为目标”的教学改革思路,打通基础教学、专业基础教学和专业教学的瓶颈,构建有机的教学体系和师资交流平台。首先,在重视基础、专业基础和专业教学的知识积累的同时,更加重视“学生的思路、方向、方法论基础和把握全局者的综合性基础”素质的培养,使基础教学成为提升学生专业兴趣和好奇心的“催化剂”。其次,大力实施“全科模拟工作岗位实训计划”、学生科技创新活动和高校、企业、科研院所无缝隙合作工程,使其成为培养学生理论联系实践解决实际问题能力的主要手段,实现分层次人才培养,实现学生个性发展的主要措施,促进学生适应社会、适应岗位的“催熟剂”。
四、总结
“新能源科学与工程”专业是高等院校战略性新兴本科专业,其专业培养方案的设计和制定必须紧跟新能源科学技术的发展步伐,与时俱进。以动态跟踪的专业培养目标为依据,创新培养模式,建立科学的、先进的、发展的课程体系。专业建设要依据社会和企业需求,专业联系产业,学科对接产业,专业对接职业,积极培养新能源产业发展所需要的高级专门人才。
参考文献:
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关键词:火电厂 电力 建设 质量 施工 主厂房 冷却塔
中图分类号:TU721 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)03(c)-0039-02
火电厂建设施工中主厂房、烟筒、冷却塔属于基本项目,同时也是技术繁琐、工艺复杂的施工目类,如果在施工中技术应用、施工细节的把控出现问题,会直接导致火电厂主厂房、烟筒、冷却塔、水电设施产生裂缝、强度不足、渗漏、偏移、安全的一系列问题,造成建设火电厂施工项目质量隐患,使整个火电厂建设工程处于非安全、低效率的状态,影响火电厂整体的建设与发展。新时期的火电厂建设施工要对主厂房、烟筒、冷却塔等关键项目加强技术管控和质量确保,组建火电厂建设施工具有时代特性和专业特点的新机制,做到对火电厂建设施工成本、效率、质量等核心目标的保障。
1 火电厂建设施工产生质量隐患的原因
进行火电厂建设施工产生质量隐患原因的分析要结合火电厂建设项目的主要组成,要把握火电厂关键结构和关键设备的施工实际,特别要强调对主厂房、烟筒、冷却塔等实际施工的研究,以此来确定火电厂施工和建设中出现质量隐患的根本原因。
1.1 火电厂主厂房施工质量隐患的原因
一是,主厂房基础稳定性和牢固性不足,地基施工中存在土方开挖的技术控制不严格问题,出现地基范围适当、深度偏差、软土地基处理不规范,影响到地基层次、强度的形成,进而给主厂房结构稳定和功能造成影响;一些主厂房地基施工单位没有对基坑进行全面防护,出现坑体暴露时间过长,坑底排水不良,引发地基出现质量与安全隐患。二是,结构处理存在质量隐患,特别是主厂房梁柱结合部位,预埋件与厂房结构,模板接头位置出现位置偏差、精度不足、结构错误,这会造成主厂房主体结构强度难于形成设计的标志,并会造成结构隐患和安全问题,给火电厂主厂房的使用和生产带来风险。
1.2 火电厂烟囱施工质量隐患的原因
烟筒施工中常见的质量隐患有两种:一是,混凝土表面处理问题,在混凝土筒身施工中出现原材料配比控制不严格,混凝土表面处理技术运用不完整,混凝土结构养护技术使用不规范,这些问题会产生烟筒筒身表面粉化、裂缝、麻面等现象,严重影响了烟筒的观感、功能和安全。二是,烟囱筒身物理尺寸失控,由于地基强度不足,施工控制线偏差,技术应用不严谨出现烟筒筒身的偏移,引发筒身扭转趋势的产生,出现烟筒对火电厂生产功能的影响。
1.3 火电厂冷却塔施工质量隐患的原因
冷却塔施工中产生质量隐患的原因主要有:一是,冷却塔混凝土结构施工不规范,出现施工缝、浇筑缝,进而产生冷却塔渗漏和结构强度不足等问题。二是,冷却塔固定构件位置出现定位不准确,导致冷却塔在物理尺寸上出现偏差和失控,难于有效稳定冷却塔的主体结构。三是,冷却塔塔壁钢筋项目施工技术把控不严,出现钢筋用量不足、规格低下、型号不准确等现象,直接影响到冷却塔塔壁的重心、尺寸和使用功能。
2 提高施工质量控制做好火电厂建设
2.1 提高火电厂主厂房施工质量
主厂房施工首先要对软土地基进行加固处理,采取换填、混凝土桩体等方式进行强化,并设置排水结构和设施,基础土方的回填应分层回填、逐层夯实。混凝土工程施工前,应首先将模板清理干净,并确保模板表面的平整度以及刚度,混凝土的配比必须满足设计要求,而且施工和易性能够满足施工要求。对于钢筋工程施工,垫块厚度应该达到保护层要求,而且强度承载力满足要求,钢筋的连接施工中,应该确保套筒质量符合施工要求,套筒两端有保护套进行丝扣保护,在钢筋连接施工中,应确保钢筋规格与连接套的适应性,接头必须采用必须用力矩扳手拧紧,在进行钢筋连接时,接头拧紧值应满足力矩值的规定要求,拧紧后应及时进行力矩值的检查。对于火电厂房主体结构中的钢结构部分,在安装前应采用喷砂法除锈,并严格进行质量检查,构件制作后应及时涂刷底漆以免锈蚀。
2.2 提高火电厂烟囱施工质量
对于火电厂的烟囱筒身施工过程中,应采取激光水准仪控制筒身中心,对于烟囱出现偏心的情况时,应该及时对数据、方向进行分析处理,并采取合理的纠偏措施,避免筒身倾斜的现象发生。筒身发生偏斜后,纠偏的技术措施主要有平台倾斜法、改变模板坡度、门架互拉以及垫楔片法等几种施工方法。在烟囱筒身施工过程中,应结合施工进度、气候条件、强度要求等及时调整混凝土的初凝时间,必要情况时采取外掺剂处理。
2.3 提高火电厂冷却塔施工质量
进行火电厂冷却塔的实际施工首先要确立严谨而正确的技术意识和质量观念,要尊重火电厂冷却塔的设计图纸,通过精密而完整的计算确定火电厂冷却塔的施工结构和施工尺寸,有效控制火电厂冷却塔的位置精度和尺寸误差。对于火电厂冷却塔分段施工的部位,要及时检验滑板、固定螺栓、调解装置,提升火电厂冷却塔施工的准确性。要在火电厂冷却塔施工中严格控制钢筋的技术规格、绑扎方式、使用数量,做到对火电厂冷却塔外形、结构、功能的保障。对于火电厂冷却塔的混凝土项目,要做好原材料技术控制、表面拉毛处理等关键环节,重点对水灰比、振捣操作、压实环节进行技术调控,避免渗漏、渗水问题的出现。
3 结语
火电是电力能源最为主要的形式,加强火电厂基础建设,进行火电厂增容改造是电力现实性成长,经济长远性发展,公众生活长期性保障的基础,要从产业、社会和居民的角度再次认知火电厂建设的进程、施工的细节,这样才能构建火电厂建设管理和施工控制的新平台,使火电厂建设施工有一个更为高深的视角,有利于火电厂建设施工规范性地提升,有益于火电厂建设施工质量的保障。
参考文献
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[3] 牛东晓,李建青,马小勇.火电厂建设项目实施过程后评价指标体系研究[J].华东电力,2010(9):1416-1420.
一、优化高校思想政治教育方式方法结构
高校思想政治教育的方式方法已经变得越来越丰富,这种趋向是与时展的需要相适应的。高校思想政治教育的对象是大学生,大学生是思想活跃群体,对社会上的新鲜事物十分感兴趣,愿意追求时尚的新潮的东西,对于新鲜的方法和作法容易被吸引,乐于参与能够兴奋他们神经的事,愿意出头露面和表现自己,愿意自己被肯定和被赏识。方法是为达成目的所服务的,要达成高校思想政治教育的目的就必须需要讲求方式方法。在优化高校思想政治教育方式方法结构的视域下来分析问题,就是要打破已经形成的惯用方法定式,能够将传统方法进行整合,对更适合于现实需要的方法纳入进来,将方法体系的结构建立在灌输引导、直观比较、启发引导、案例分析、典型引路、史料展示、新媒体介入、总结归纳等多种类别立体交叉,可变换使用、综合作用的情况下,彻底改变“嘴巴+教案”的单一结构模式。优化高校思想政治教育方式方法结构在当前尤其应注意到如何利用新媒体问题。数字技术、网络技术、移动通信技术为当今的大学生打开了广泛了解世界的大门,大学生们十分喜欢利用新媒体来了解世界,几乎都是十分痴迷的网民,因而,学校教育和网络中学生获取的信息会发生碰撞,那么,视而不见新媒体对于大学生思想意识的影响显然不是实事求是的作法。清华大学、上海交通大学等高校已经在利用新媒体开展对学生的思想政教育方面为全国高校带了好头,他们通过建立网站来打造对学生开展思想政治教育平台,通过校园网把正确的思想导向准确、直接、快速地传播给学生的眼帘,输入到学生们的头脑中,积极构建老师和学生、学生和家长之间的QQ群、微信群,开展谈心、交流看法、进行专题讨论,甚至还创编和播放微电影,畅通了和学生进行信息传递和交流思想的桥梁,让学生乐于接受这样的熏陶教育。
二、优化高校思想政治教育队伍结构
随着教育改革的不断深入,“传热学”的授课形式已从“黑板+粉笔+教具+一张嘴”的传统教学方式,发展成为集“声、文、图”于一体的多媒体教学作为辅助教学的现代教学模式。但由于“传热学”这门课理论性强、概念抽象、经验公式及图表繁多的特点,“传热学”的教学过程并没有改变学生被动的填鸭式的学习方式,学生在学习中常会感到枯燥和难以理解。
笔者根据多年积累的教学经验,针对“传热学”知识本身的特点,以学生为主体,按照“学习、实践、创新交融”的教学理念,强化教学与实践的融合,采用多种形式、多层次的多维的教学模式,在教与学的过程中启发学生主动参与、主动思维、主动学习,从而培养了学生学习的兴趣和独立探索的能力、创新精神和创新能力,提高了教学质量。
多种教学形式培养学生主动学习的能力
传统的教学是教师一言堂,忽视了学生的主动性和能动性,抑制了学生的思维发挥,学生被动接受知识,造成了学生对学习的厌倦。笔者除了应用现代化的多媒体教学外,还根据“传热学”课程特点采取了多种的教学形式,激发学生的学习兴趣,培养学生主动学习的能力。
教学内容与生活经验相联系的感受式教学,激发学生的学习兴趣
教育心理学的研究表明:兴趣是不可忽视的学习动因。当学习内容与学生已有的知识和生活经验相联系时,就能激发学生学习和解决问题的兴趣。因此,在“传热学”教学过程中,如将学生的生活体验与教学内容巧妙结合起来,引起学生的联想,触类旁通,是激发学生的学习兴趣的重要因素。
传热学是一门应用学科,其理论知识在现实生活中得到广泛应用,因而在授课过程中采用感受式教学。感受式教学是指根据学生的认知特点和规律,从教学需要出发,通过创造实际的或重复经历的情境和机会,引入、创造或创设与教学内容相适应的具体场景和氛围,以引起学生的情感感受,帮助学生迅速而正确地理解教学内容。温差是热量传递的推动力,有温差存在就有热量传递。学生生活的环境中到处都存在温差,因而热量传递这一现象,在学生的生活中也就是一种极其普遍的现象,学生在生活中对此已积累了大量的经验,只是并没有与传热学知识有机地结合。如将这些生活体验融入到传热学的教学内容中,使学生如临其境,如闻其声,从直观引起学生的注意力。既能提高学生的理解能力,同时也能激发学生的学习热情,加深所学知识的印象。例如在讲对流换热系数的影响因素时,课堂上只是照书本那样介绍说“影响对流换热系数的因数很多”,学生听后会感到很抽象不易理解,如让学生拿起书本在自己的脸前煽动几下,学生们就会根据自己的体验,总结出对流换热系数与流体的流动的起因有关。再如介绍黑体这一概念时,可以让学生们观察其他教学楼窗内是什么颜色,然后解释说明这就所要讲的黑体这一个概念。在讲授肋片这一概念时,可以引导学生回想在冬天外出时,人体的什么部位最冷,学生会很有兴致地回答“耳朵”。通过体验这些逼真的生活情景教学,使学生轻松愉快理解所学的知识。理解了才深刻,理解了才能使学生掌握,理解了才能让学生应用,理解了才能做到独特,才能充分调动学生学习的主动性、自觉性,激发学生学习兴趣。
纵向贯通的比拟式教学,提高学生接受新知识的能力
学习的过程就是认知的过程。学生在认知的过程中,往往对已经了解的东西觉得简单,对不了解的东西觉得复杂。所以在教学活动过程中,教师应注重了解学生的知识基础,密切联系学生已有的知识基础,善于把新知识并归于已学知识体系中,并对新旧知识分化对比,区分其异同点。通过这种教学方式,可以将教学内容化难为易,化繁为简。学生在理解知识时,就会印象深刻、记忆牢、效果好。例如将学生熟练掌握的欧姆定律应用到热量传递的过程中;将两个几何图形的相似应用于两物理现象的相似。这些知识中研究内容虽然不同,但在形式上类似或相同。在教学过程中应用这些已知知识的类似或相同点,演绎出传热学中所传授的新知识。学生可以从已认知的知识中逼真、形象、易理解地联想到新知识,熟练迁移到新知识上。帮助学生轻松学习、掌握新知识,建立了学生学习的信心,加深学生学习的兴趣,丰富了学生的想象力,培养了学生分析问题及逻辑思维的能力,提高了教学效果。
互动式教学,提高学生的学习能力
“互动式教学模式”是指教师“教”和学生“学”两个过程互相作用的整体性动态过程。具体实施过程为:在备课时就根据课程的内容准备出一些问题,在教课时教师根据进度及学生的学习状况适时提出一些相关的问题或引导学生自己去思考一些问题,让学生来回答,并允许学生辩论。然后教师运用学生学过的知识来解决上述问题,最后归纳总结。通过这样调节“教”和“学”之间相互联系,形成了和谐的师生互动、生生互动、学习个体与教学中介的互动,产生了教、学共振,达到提高学生主动思维、主动学习的目的,提高了教学效果。
多层次的教学模式,提高学生的能动性和创新性
传热学中的许多公式和原理都是前人对实验结果的归纳和总结,因而传热学不仅是一门应用学科,同时还是―门实验学科。针对本课程实验性较强的特点,除了课堂教学外,还构建了“实验+课外活动+科研活动”的逐渐递进式教学模式。
改革实验教学手段,培养学生分析问题能力及善于创新的意思
实验教学是课程体系实施过程的重要环节,是理论教学的发展和深入,实验可分为演示性实验、验证性实验、设计性实验以及综合性试验。演示性实验、验证性实验的主要目的是课堂理论教学的辅助,通过实验可以加深学生对课堂理论和知识点的理解。“学起于思,思源于疑”。本课程的实验主要着重设计性实验以及综合性试验,以提高学生的创新精神和和理论联系实际的能力。如以往测量绝热材料的导热系数的实验室是演示性实验,学生用准备好的实验设备,只要按照实验指导书的步骤操作即可得到实验结果。现改为设计性实验,在实验课老师前将实验目的、实验所需的仪器、仪表和材料等交代给学生,要求学生在实验前分组对实验进行分析讨论,拟出实验方案,然后在课堂上进行讨论、修改。然后根据自己设计的实验方案组建实验装置,并操作实验。学生通过对比自己设计实验装置与实验室固有的实验设备结构,找出不同和不足,从而巩固和加深了对基本概念和基本原理的理解;验证和运用了定理、法则和公式;扩大了知识面、开阔了思路;并能从分析问题到解决问题的过程中,得到精神满足,增强了学习兴趣。从而培养学生综合运用已学知识分析问题的能力、解决问题的能力和创新的精神。
课外活动、巩固理论知识、提高创新能力
在课堂教学及实验教学的基础上,授课教师组织学生参加多种形式的课外科技活动,应用传热学的知识,根据社会发展需求发现问题、解决问题。近三年在大学生创新创业计划大赛、机械设计大赛、工程训练竞赛、技创新大赛、挑战杯创业计划大赛等各项大赛中屡获殊荣,共获得各类奖项30余项。通过参加各类科技大赛,学生对传热学的规律和实际应用有更深一步的认识和了解,理论水平、实践能力及创新意识得到提升。
产学研合作、提高学生解决工程实际问题的能力