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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)06-0262-02
“热能与动力工程”专业在1998年教育部专业调整前包含了水力机械及工程、水利水电动力工程、热能工程、热电厂工程、热力发动机、化工过程机械、制冷与低温技术、能源工程等多个学科专业方向的大专业,是我国高等教育工科门类中的一个重要专业,长期以来为我国的经济建设特别是能源工业培养了大量的热能动力工程高级人才。我校热能与动力工程专业早在上世纪70年代开始招生和培养“水力机械”本科人才,1986年该专业开始招生硕士研究生,2003年“热能与动力工程”被批准为四川省品牌专业,在2008年被批准为国家级特色专业。西华大学在五十余年的人才培养生涯中始终秉承“求是、明德、卓越”的校训,坚持培养“具有高尚的人格素养,具有强烈的责任意识,具有扎实的实际能力,具有奋进的改革精神的优秀人才”的人才培养目标。学校面向西南地区,特别是四川省的水电能源开发,培养“热能与动力工程”应用型人才,经过长期的教学和人才培养方案优化与实践、大量的专业教学改革和试点,已基本固化形成了目前具有我校特色的热能与动力工程专业人才培养方案,体现了国家级特色专业人才培养方案的优化与特色的培育。
一、特色专业建设目标与专业建设思路
四川是我国能源大省,水力资源十分丰富,是国家重大水电能源建设基地。大力培养现代水电能源建设的热能与动力工程专业高级专门技术人才,是大力发展水电支柱产业,实现四川水电事业跨越式发展、实施“工业强省”战略的需要。为了适应国民经济发展以及四川能源建设和西部大开发的形势,作为省属综合性大学,专业人才的培养目标应紧密结合四川省的经济建设、社会发展及学校的实际情况来确定专业的建设目标和发展思路。“热能与动力工程”国家级特色专业建设的整体目标是:秉承“宽口径、厚基础、重实践、适应企业需求”的办学思想,坚持以为四川、西部地区乃至全国的地方经济、科技、社会发展服务为宗旨,立足于用新技术、新思路、新模式等改造和提升专业,培养新世纪水电能源建设所需的高级工程技术和管理人才。力争把本专业建设成为四川省地方高校中有影响力的特色专业,在水电能源建设领域内达到省内领先、国内先进,形成较明显的专业特色和优势。特色专业建设思路:以提供四川省“大力发展水电支柱产业”人才支持为思路,以实施四川省“工业强省”战略为指南,以教学团队建设为根本,建设一支具有改革创新意识、热爱热能与动力工程专业教学、理论与生产实践知识相结合、教学经验丰富、师德高尚、既能开展高水平的科学研究又能从事专业教学的教师团队;以课程建设为基础,以课程教学改革为动力,以学科建设和科学研究为龙头,优化构建热能与动力工程专业的人才培养方案和课程体系结构;在师资队伍团队建设、课程教学改革的同时,根据本学科专业发展的新动向和行业所提出的新要求,更新教学内容,建设具有本校特色的专业课程教材;以建设教育部流体动力机械重点实验室和四川省流体机械省级重点实验室为契机,强化实践性教学环节,积极建设校内外的生产实习基地,探索并建立学校和企业共同参与的学生实践能力培养模式、考核评价机制,全面提高人才培养的质量是特色专业建设的核心。
二、培养方案的优化与应用型人才培养特色的体现
在2010年新一轮人才培养方案调整前,我们首先在调研全国类同我校开设的热能与动力工程专业及方向的高校教学计划的基础上,根据我们自身专业的办学实践以及国家在西南地区对“热能与动力工程专业”人才的社会需求,结合学校新的本科人才培养计划的调整,对原有的培养方案进行大胆的改革优化,将本科人才4年的培养计划分为五大人才培养模块,即:人格与素养课程群、表达与理解课程群、发展基础课程群、专业与服务课程群、研讨与探究课程群,将原来的课程教学计划按照这五大模块进行归类优化,并科学地分配各个模块的学分比例,见表1所示。
我校该专业主要侧重于水轮机、水泵设计、制造、水电站机电设备运行维护与管理人才的培养,在人才培养方案中自始至终贯穿水力机械的设计与制造技术为主线,注重水力机械及工程、水利水电动力工程两个专业方向的课程在人才培养中课程的互选与知识的融合,建立水力机械及工程设计制造以及水利水电动力工程设计、运行、维护与管理合二为一的人才培养体系特色,从机组的选型设计、结构设计、生产制造、安装检修、运行维护与管理等各个方面理论联系实际,同时还注重相关专业知识的融合,如水文、地质、水工建筑、施工以及电站监测等。因此,毕业的学生主要集中在水轮机、水泵设计制造企业、水电工程设计院、工程局、各大中小型水电站。在课程内容设置上,着重强化两个专业方向的理论教学与实践教学的相辅相成、相互渗透,进一步突出对专业知识综合运用的能力、系统工程设计的能力、创新能力与工程实践能力的培养。其中,理论教学环节的五个课程群中分别设置了必修、选修课,在专业与服务课程群中又分别设置了核心课程以及各专业方向的选修课程,两个专业方向上的可相互替换课程供学生选择,能较好地满足学生个性的培养。
三、专业实践性教学环节改革实践与应用型人才培养特色的体现
国家级特色专业“热能与动力工程”的主要专业性实践教学环节有:专业认识实习、专业课程的实验、专业课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计等,专业实践性教学环节主要是充分利用该专业较好的校内实验室条件和校外实习基地,在实践性教学环节内容和实践教学模式方面进行如下大胆的优化改革与实践。
1.充分利用校内资源,建设专业校内实习基地,全天候向学生开放。该专业的学科基础好,该专业所在的学科是四川省重点学科,该专业的实验室始建于1974年的学校水力机械实验室。历经三十余年的发展和历史积淀,经过几代人的艰苦创业和辛勤工作,创立了今天实验室建设与发展的坚实基础,该专业的水力机械实验室依托于教育部与四川省共建的流体动力机械实验室、流体机械及工程四川省重点实验室、流体机械四川省高校重点实验室、四川省水电工程示范中心、学院实验中心等,拥有较好的教学科研条件,装备有大型流体机械试验台、B级泵阀试验台、多相流动试验台、三维PIV测试系统、三维激光多普勒测速及粒子动态分析仪系统、三维热线/热膜风速计、高速摄影机、频谱分析仪系统、水利水电工程仿真系统、智能建筑仿真系统、流体机械虚拟产品开发平台、Fluent流动计算分析软件等国内外先进水平的教学和科研设备,本专业的学生可全天候到实验室开展现场参观教学、专业课程实验、专业课程的设计、毕业设计。专业实验室为学生的校内实习、实践提供了有力的保障。
2.充分利用校外资源,建设专业校外实习基地群,并聘请校外兼职教师指导生产、毕业实习和毕业设计。该专业充分利用办学历史较长、有较好的校友资源的优势,在校外建立了二十余个专业实习基地群,并在实习基地聘请了一批实践经验丰富、理论水平较高的本专业的老大哥或老大姐。如在重庆水轮机厂我们聘请的邱江维副总、高工,宜宾富源水电设备制造有限公司的赵爱民副总、高工,东电集团东风电机股份有限公司的胡江鸿总经理、高工,东电集团东方电机股份有限公司的石清华副总、教授级高工、四川华电瓦屋山水电开发有限公司的赵勇副总、厂长等等,有了他们的帮助与指导较好地解决了该专业两个方向的生产、毕业实习和毕业设计。
3.探索将“生产、毕业实习”转变成“生产、毕业实践”的实习模式。由于实习基地单位的生产任务普遍较重,很多实习单位均把接待实习变成了一定形式上的参观学习,根本不让学生在现场动手。于是,我们利用聘请校外实习指导教师的办法,在实习基地聘请具有专业技术特长的专家、具有丰富管理经验的领导作为学生生产、毕业实习、毕业设计的指导教师,成功探索将“生产、毕业实习”转变成“生产、毕业实践”的实习模式。同时,校内指导教师和校外指导教师相互密切配合,有效提升了校外现场实践性教学环节的质量。如我们在实习现场进行水泵(叶轮)的木模制作工艺教学时,就邀请企业具有丰富木模制作经验的工人师傅为指导教师,现场给同学们进行制作讲解,同学们再自己动手现场制作,通过这一学习过程,不仅同学们掌握了有些书本上根本找不到的技能,而且锻炼了同学们的实际动手能力。在水电站的实习中,如果没有校外指导教师的现场指导,光有校内指导教师,同学们根本就不可能完成水电站机组的开停机操作,以及日常维护检修跟班操作等实习项目。
4.积极倡导学生参与到教师的科研项目中,教师将科研项目引入到学生的毕业设计题目中。在热能与动力工程专业的学生中,已基本形成了一股好的学风,同学们积极与专业课程教师联系,积极参与到教师们的科研课题组中去,教师们也非常愿意本科生同学参与研究工作。如同学们参与宋文武老师的红岩子水电站协联关系曲线的现场测试工作项目,参与符杰、曾永忠老师的水轮机水泵CFD分析计算等课题,近年来学生毕业设计的题目中,教师的科研真实题目多了,结合毕业生就业需求课题的题目也多了。
5.积极鼓励本科生与本学科专业的研究生共同学习。学院为每一位本专业的研究生配有研究学习室,这些研究室均是开放的,同时也对本专业的本科生开放,本科生可以进研究室与研究生一道共同学习。我们还为西华大学西华学院的热能与动力工程专业的学生在研究室提供学习的地方,直接参与到研究生的科研项目研究中去,共同学习与讨论。
6.丰富学生第二课堂,培养学生的创新能力。在丰富学生第二课堂,培养学生的创新能力方面,我们积极鼓励学生参加国家、四川省、学校的各种科技竞赛活动,如大学生“挑战杯”、“西华杯”、“科技创新月”等竞赛,学院制定了相关的鼓励政策,已经取得十分可喜的成绩。
在热能与动力工程国家级特色专业人才培养方案优化构建和专业实践性教学环节改革实践的过程中,我们首先考虑了国家对热能与动力工程培养应用型人才知识结构的需要,同时在人才培养方案中尽量体现和彰显我们自身学科专业的优势,合理定位该专业的办学目标和办学思路,力求办出自身的专业特色,避免该专业与其他学校同样专业的同质化,有利于我们培养出来的该专业学生在激烈的市场竞争中有用武之地,提高社会对该专业学生的认可度和接收度,实现国家级特色专业建设的初衷和出发点。
参考文献:
[1]余燕,李庆刚.加强实践教学环节培养学生创新能力的探讨[D].西华大学2012教研教改论文集,北京:高等教育出版社,2012.
中图分类号:TM6 文献标识码:A 文章编号:
在热电厂中,热电机组在运行过程中把热能转变成为动能,通过汽轮发电机后,一部分转变为电能,另一部分通过汽轮机转送出去,在这过程中,会发生蒸汽的热损失及焓降。热能与动力工程在热电厂的的应用,有利于减少热量消耗,提高能量的利用率。
一、热电厂热电机组变工况的原因
热电厂热电机组在运行过程中,引起机组变工况的因素较多,可以从以下几个方面找原因:(1)电大量储存,加上外界所需的用电功率时刻在变化;(2)锅炉燃烧不稳定,使进入汽轮机的蒸汽参数发生动态的变化;(3)凝汽设备工况变化,使凝汽器压力产生变化。在机组工况发生较大的波动时,就要综合考虑以上各个因素,具体情况具体分析。
机组的变工况特性:当变工况前后机组未达临界状态时,机组的流量与机组前后压力平方差的平方根成正比;变工况前后级组均为临界状态,通过级组的流量与级前压力成正比,与级后参数无关。
在多级汽轮机内上一级损失一小部分可以在以后各级中得到利用,这种现象称为多级汽轮机的重热现象。将各级的理想焓降之和大于汽轮机理想焓降部分占汽轮机理想焓降的份额叫做重热系数。由于重热的利用可使整个的效率大于各级的平均效率,但是它是以降低级效率为前题,只能回收热损失的一部分,所以重热系数论文格式范文越大越好。重热系数一般为0.04~0.08。由于重热现象的存在,使全机的相对内效率高于各级平均的相对内效率,可使机组回收其损失的一部分,充分的利用重热现象,合理的选取重热系数,对提高对机组的认识有很大的帮助。
在部分进汽的级中,喷管分组布置,可分为工作弧段和非工作弧段,鼓风损失发生在非作弧段。旋转的动叶片每一瞬间都会处于喷管工作弧段或非工作弧段,在非工作弧段,动静轴向间隙中充满了停滞的蒸汽,当动叶片转到非工作弧段时,会像鼓风机一样,将这些停滞的蒸汽从叶轮的一侧鼓到另一侧,这要消耗部分有用功,这部分能量损失为鼓风损失。与鼓风损失相反,斥汽损失发生在喷管工作弧段,刚从非工作弧段转到工作弧段的动叶栅内充满了停滞的蒸汽,喷管中流出的蒸汽须首先排斥并加速这些停滞蒸汽,要消耗部分动能,为湿汽损失。
产生湿汽损失的原因包括:一,湿蒸汽在膨胀时,一部分蒸汽凝结成水滴使做功的蒸汽量减少;二,一些水珠其流速低于蒸汽流速,高速汽流被低速水珠牵制,消耗部分动能造成损失;三,水珠撞击喷管背弧扰乱主流造成损失,撞击动叶背弧阻碍动叶旋转消耗叶轮的有用功;四,湿蒸汽的过冷现象也是造成湿汽损失的理由之危害:损伤动叶进汽的边缘,特别叶顶背弧处冲蚀。减少湿汽损失的措施包括:采用中间再热循环;采用去湿装置;采用具有吸水缝的空心喷管;提高抗冲蚀能力。汽轮机运行时,要克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力,还要带动主油泵、调速器,这都将消耗一部分有用功而造成损失,为机械损失。
二、热电厂中热能与动力工程的应用
喷管调节的特点及适用场合包括:1,各调节阀所通过的最大流量不一定相等;2,有调节级,e
节流调节的特点及适用场合包括:1,无调节级,第一级全周进汽;2,变工况时各级温度变化较小,负荷适应性较好;3,变工况存在节流损失,经济性较差;4,适用于小容量的机组和带基本负荷的大机组,级组的临界压力是指当级组中任一级处于临界状态时级组的最高背压级组包含的级数越多,其数值越小,也即临界压力比的数值越小,弗留格尔公式的应用条件:级组级数应不小于3~4级;同一工况下,通过级组各级的流量相同;在不同工况下,级组中各级的通流面积应该保持不变。弗留格尔公式的实际应用:可用来推算出同流量下各级级前压力求得各级的压差、比焓降,从而确定相应的功率效率及零部件的受力情况;监视汽轮机通流部分是否正常,即在已知流量的条件下,根据运行时各级组前压力是否符合弗留格尔公式,从而判断通流部分面积是否转变。
调压调节增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性,提高了机组在部分负荷下的经济性,高负荷区滑压调节不经济,适用于单元大机组蒸汽在动叶栅中做功后,以余速动能离开动叶栅,它是未能在动叶栅中转换为机械功的一部分动能,称它为这一级的余速损失,工作喷管所占的弧段长度与整个圆周长派的比值表示部分进汽的程度。
在轴流式汽轮机中,通常是高压蒸汽由一端进入,低压蒸汽由另一端流出,从整体来看,蒸汽对汽轮机转子施加了由高压端指向低压的轴向力,使汽轮机转子存在向低压端移动的趋势,这个力就叫转子的轴向推力。轴向推力的变化规律为:新蒸汽温度降低、汽轮机发生水冲击时、负荷突增时、甩负荷时、叶片结垢时,轴向推力都增大。
总之,总结热电厂热电机组热能与动力工程之间的关系及变化情况,掌握变工况时的各种情况,懂得其产生理由,在工作中正确判断处理各种异常情况,可以使操作技术更精湛,提高技能;热能与动力工程在热电厂的的应用,有利于减少热量消耗,提高能量的利用率。明白各种调节方式及适应场合,对提高运行技能水平也具有极大的帮助。
【参考文献】:
[1]刘杰;热能与动力工程在热电厂的运用分析[J].科技传播.2012年17期
作者简介:胡鹏飞(1985-),男,河北邯郸人,东北电力大学能源与动力工程学院,助教;曹丽华(1973-),女,山东单县人,东北电力大学能源与动力工程学院,教授。(吉林 吉林 132012)
基金项目:本文系东北电力大学教学改革基金项目“研究性学习在卓越工程师人才培养中的应用”、东北电力大学教学改革基金项目“研究性学习和创新能力培养在《单元机组集控运行》课程中的研究与实践”、东北电力大学教学改革基金项目“《汽轮机原理》实验自主学习网络教学平台建设”的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)14-0028-02
东北电力大学热能与动力工程专业已经有60多年的办学历史,该专业于2010年入选教育部“卓越工程师教育培养计划”试点专业,2013年入选教育部“本科教学工程”地方高校第一批本科专业综合改革试点专业。毕业生主要分布在五大发电集团,通过调研用人单位对毕业生就业后发展的反馈,发现东北电力大学热能动力工程专业的毕业生在电厂工程实践中存在一些问题,不能很好地适应现场环境,不能解决现场出现的一些简单问题。这反映出现有的教学体系已经不能满足电厂工程生产的需要,与教育部“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)的要求预期有一定差距。
“卓越计划”是为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署,贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》实施的高等教育重大计划。“卓越计划”对高等教育面向社会需求培养人才、调整人才培养结构、提高人才培养质量、推动教育教学改革、增强毕业生就业能力具有十分重要的示范和引导作用。“卓越计划”的宗旨是培养具有较强工程实践技能、创新精神的国际化工程技术和管理人才,为国家走新型工业化发展道路和建设创新型国家提供保障。[1,2]东北电力大学热能与动力工程专业是“卓越计划”试点专业,结合笔者在该专业任教的经历对热能动力工程专业卓越工程师教育培养进行了探讨。
一、热能动力工程专业教学存在的问题
1.师资队伍存在的问题
电厂热能动力工程专业卓越工程师培养的关键在于拥有一支具有电厂现场经验的教师。由于学生人数越来越多,师生比例严重失衡,很多青年教师没有进行电厂实践就开始给学生讲授专业课的知识。[3]这样学生只能从书本上学习到电厂系统和电力生产的流程,从图片上看到现场的重要设备,所学知识太过书本化、理论化,而对现场设备没有概念,不知道设备的内部构造和实际作用,甚至到现场都不知道该设备的位置,这样的毕业生不能胜任电厂工程实际的要求。
由于现在大学对教师的考核重心从教学向科研倾斜,造成现在青年教师的精力也都放在了科研上,本科生的教学质量严重下降,目前的师资队伍已不能满足“卓越计划”对教师的要求。
2.学生培养方案存在的问题
目前学生培养方案只是注重书本知识,而对今后工作中起重要作用的工程实践技能、科研与工程创新及管理能力的培养却是少之又少,学生只是考试的机器、应试教育的牺牲品。这种只注重传授学生显性知识,而对学生隐性知识置之不理的培养方案是不健全的。[4]只有增加实践能力、创新能力等综合能力在学生培养方案中所占的比重,才能使学生在学习电力生产理论知识的同时,培养和训练观察分析能力、解决工程实际问题的能力,最终使学生既具有良好的素质和专业的基础知识又能够解决电厂生产过程中简单的事故,从而全面提高学生在电力领域的综合素质。
二、热能动力工程专业师资队伍建设
1.提高学校专业教师的工程实践能力
一方面可以通过加强学校和电厂之间的研究合作,比如工程项目合作、共同完成技术开发、技术服务等,让青年教师到电厂进行中长期培训,熟悉电力生产过程、机组的运行方式、了解电厂主要生产设备的结构和电厂运行管理制度,提高学校青年教师的电厂工程实践能力。
另一方面可以在校内聘请具有丰富电厂生产经验的老教师,对青年教师进行“一对一”的传、帮、带培训指导。老教师可以带领青年教师到生产现场进行指导,帮助青年教师尽快成长,提高青年教师的工程实践能力,使教师队伍的整体水平有显著提高。
2.企业教师的聘用
根据“卓越计划”的需要,可以从电厂聘用技术人员参加本科生的教学。
(1)聘请电厂顾问。聘请电厂技术人员担任教学顾问。电厂顾问可以和校方共同制定热能动力工程专业的培养计划,对学生现场实习进行指导;还可以参与汽轮机、锅炉、热力发电厂和单元机组集控运行等专业课的大纲和教材的编写。
(2)聘请电厂兼职教师。对实践性和应用性较强的专业课,可以从电厂聘请技术人员作为兼职教师,以现场的实际运行情况为主体给学生授课;也可以聘请相关电厂技术人员进行专题讲座,对电厂某一生产环节进行专题授课。
3.制定各项配套政策
制定各项激励政策,提高教师参与工作实践能力培训的热情。对于去现场进行工程实践能力培训的教师给予一定的工程量补贴。对于参与“一对一”传、帮、带培训指导的老教师,当青年教师通过培训考核后,给予一定的奖励。
三、热能动力工程专业学生培养方案改革
1.培养目标
东北电力大学热能动力工程专业主要学习发电厂生产过程,发电厂主要设备运行和维护。着重培养学生的电厂运行实践能力、解决电厂突发事故的能力和进行电厂运行节能降耗研究的能力,使学生成为具有一定的观察分析能力、解决现场实际问题的能力,能够从事电厂生产过程的设计、生产过程的控制以及生产过程技术改革,并且有较强的工程实践能力和创新精神的新一代电力行业人才。
2.培养标准
(1)掌握电力生产过程的操作技能,能够对国内主力机型进行启停操作,对生产过程中出现的简单故障能够进行调试和处理。这样,学生到今后的工作岗位上就可以很快上手,通过考核。
(2)具有分析和解决现有电力生产过程中问题的能力。由于能源和环境问题已经成为制约我国发展的主要瓶颈,节能减排尤为重要。如果学生能够对电力生产过程中存在的问题进行分析和解决,就能够在今后的工作中对现有电力生产提出自己的看法和方案,这对学生的发展是十分有利的。
(3)具备有效的沟通和交流能力,具备一定的外语交流能力,具有强大的人际交流及工程表达能力;具备协调、管理、竞争和合作的能力,领导团队运行、成长的基本能力;具有良好的社会适应性,自我调整能力强,能快速适应社会环境的复杂变化;具有应对危机与突发事故的基本能力。
(4)具有良好的职业道德,掌握一定的职业健康安全的法律法规、标准知识,以及应遵守的职业道德规范;掌握自我提升身体素质的基本技能。
3.培养标准的实现
(1)校内实践教学。校内实践教学由两个部分构成:一部分是在课内教学统一安排的集中实践教学;另一部分是学生在课外通过自主性学习与实践。
课内实践教学包括以下几个环节:一是英语听说训练,包括听力理解能力、口语表达能力和交谈中使用基本的会话策略,通过此训练能使学生具备一定的外语交流能力。二是课程设计,包括汽轮机课程设计、锅炉课程设计、热力发电厂课程设计和单元机组集控运行课程设计。通过课程设计可以使学生了解电厂最基本的设备和流程,为以后的工作学习奠定基础。三是毕业设计。通过给学生布置研究性课题,让学生具有一定的创新能力和科研能力,使学生具备终身学习的能力。四是仿真学习。学习300MW、600MW国内主力机型启停和故障消除等操作,考核合格后,颁发相应证书。
课外实践包括以下几个环节:一是参与科研课题。学生在教师的指导下利用课余时间参与科研课题的研究,验收时提供相应的报告和论文,通过后给予奖励。二是能力拓展训练。学生自主选择设计能力、表达能力和管理能力等方面的训练项目,并通过相应考核。三是参加全国大学生创新竞赛、大学生节能减排竞赛、大学生数学建模竞赛等竞赛活动。
(2)校外实践教学。主要是电厂生产实习,学生通过实习教学环节,可以在一定程度上融入电厂生产活动,要求学生带着问题进现场,使学生在短时间内尽量贴近生产、贴近技术、贴近工艺,激发学生的主观能动性,使学生变成学习的“主体”。通过校外实习的教学环节,使学生能加深理论知识的理解,提高自身的工程实践能力,达到“卓越计划”的培养要求。
四、结束语
卓越工程师培养计划是我国提出的重大教育改革项目,是进一步完善我国工程教育质量的重要举措。建设具有工程实践能力的师资队伍是卓越工程师计划顺利实施的保证,而健全良好的学生培养方案是卓越工程师计划的基石。本文针对东北电力大学热能与动力工程专业在卓越工程师计划培养中存在的问题,提出了一些改革措施和方案,目的在于把学生培养成符合“卓越计划”要求的合格毕业生,但学生的工程实践能力和创新能力的培养是一个循序渐进的过程,需要学校、企业和社会的共同努力才能完成。因此,培养造就一大批创新能力强、适应我国电力工业发展需要的高质量工程技术人才任重而道远。
参考文献:
[1]吴江,郑莆燕,任建兴,等.关于热能与动力工程专业卓越工程师培养的探索与实践[J].中国电力教育,2011,(24):3-4.
作者简介:刘恩喆(1981-),男,江西于都人,南昌工程学院机械与电气工程学院,讲师;李志红(1963-),女,江西南昌人,南昌工程学院机械与电气工程学院,副教授。(江西?南昌?330099)
基金项目:本文系南昌工程学院教改项目的研究成果。
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)27-0072-02
水电是世界范围内大力发展的清洁可再生能源,也是我国的主要能源之一。[1]而水电行业应用型高级技术人才的不足一直是管理者们的“心病”,生产一线的技术水平偏低和高技能人才缺乏,造成了电厂的运行管理水平跟不上、设计院的设计思想老化、制造厂的工艺水平无法上台阶等一系列问题。据调查,全国有100多所高等院校开办有热能与动力工程本科专业,定位于应用型的本科院校办有水利水电动力工程方向的,只有长春工程学院和南昌工程学院两所。
“水轮机”是热能与动力工程专业的一门专业主干课,授课目的是使学生初步掌握水轮机选型设计原理、机组运行等一般基本理论和基本技能,并能运用所学知识分析解决工程实际相关问题,为从事水力机组选型设计、水轮发电机组的安装检修以及水电站运行维护和管理工作打下基础。
一、“水轮机”课程教学中存在的问题
目前存在的主要问题是:首先,没有针对应用型人才培养要求的水轮机教材,在学时缩减的形势下理论分析内容比重偏大,不适用;其次,现有的教材中缺少近年来我国大力开发的抽水蓄能机组和应用于水电低水头电站的灯泡贯流式机组的内容,导致学与用之间脱节。因此,根据应用型本科院校人才培养要求,重构“水轮机”课程内容,确保应用型水电人才培养质量,已成为亟待解决的重要问题。
二、应用型水电厂“水轮机”课程体系的建设手段
“水轮机”课程内容繁多、设计面广,具有综合性、实践性都很强的特点,以往在课堂讲解中虽然配合一些教学挂图和教学模型,但由于各方面条件的限制,学生所能见到的水轮机模型及其辅助设备寥寥无几,缺乏感性认识,往往挫伤学生学好该课程的积极性,达不到预期的效果。因此我们应从实际出发,根据需要设置多种形式的实践性教学环节。
1.重构教学内容,确定新的教学目标
随着教学改革的深入和课程体系的调整,“水轮机”课程的教学学时越来越少,但是随着科学技术的进步和机械设计学科的发展,需要向学生讲授的内容却越来越多,怎样在有限的时间内完成规定的教学任务,同时取得较好的教学效果?我们除了重构教学内容,在课堂教学中突出重点、难点,结合课程特点,讲授原理、方法及应用外,还要研究课程新的教学大纲和实施计划,根据专业培养计划,把培养适应工程实际的创新人才作为改革的根本目标,突出设计的观念和综合运用知识的能力的培养。
2.应用多媒体课件和视频助教助学
根据“水轮机”课程教学特点,由精品课程小组开发了丰富的多媒体助教资源和助学资源,包括电子课件、图纸库、图片库、标准库、虚拟动画库、FLASH库、视频库、三维教学模型,方便了教师教学与学生自学,站在专业课程包的角度为教学提供了全套的解决方案。如对于“水轮机”课程中比较抽象、复杂的内容(蜗壳、转轮室、尾水管中水的流动等等),我们采用“水流在水轮机过水部件中的流动”模拟软件,达到了较好的教学效果。
此外,我们还组织学生观看了关于“三峡大坝”、“南水北调”等国家重大水利工程的纪录片,参观各种类型水轮机的模型室,增强学生的感性认识,调动学生对本课程的兴趣。
3.课程网站
“水轮机”精品课网站的课程资源建设是基于专业的整体积累与收集。精品网站设有电子教案、电子课件、助学交互动画(FLASH形式和JAVA形式)、图片库、图纸库、技术论文、工程案例、录像(教学录像、现场录像)、自测习题、三维交互漫游、虚拟仿真实训系统等助教助学项目,学生可以通过网络进行自主学习。教师和学生、学生与学生可在网上进行讨论、交流互动。
4.重视各种实习实训等实践环节,培养学生对本专业的热爱和学习兴趣
热能与动力工程专业为南昌工程学院办学最早的专业之一,长期的办学过程中已积累了丰富的理论和实践教学经验。目前已有中电投江西分公司、柘林水力发电厂、赣州发电设备成套公司、葛洲坝集团机电建设有限公司等4家校外实习与产学研基地,为教学改革的研究提供了良好的条件。为了上好这门课,我们安排学生到有关水电站认识实习,让学生了解水轮机在水电站的地位、能量转换过程;组织学生到赣州发电集团参观水轮机制造流程,让学生对水轮机各部件的结构有一定感性认识;最后在毕业实习环节,让学生全程参与电站的年度检修计划,有利于培养学生解决实际问题的能力。
5.加强水轮机实验室建设
主管单位:天津市教委
主办单位:天津城市建设学院
出版周期:季刊
出版地址:天津市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1006-6853
国内刊号:12-1258/TU
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1985
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
核心期刊:
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
高校工科专业的实验教学是重要的实践教学环节,承担着培养学生兴趣、锻炼学生思维能力、加深学生理论理解、熟练学生设备操作等使命。对地方高校的工科专业来讲,实验教学体系的构建和地方行业相结合更是提高学生实践技能的有力措施之一,德州学院坐落在中国太阳城和新能源之都,在专业建设中和当地企业紧密结合走出了一条特色之路,特别是在热能与动力工程专业的实验教学中心建设中,结合当地行业和企业优势,大胆进行实验教学改革和探索,形成了一整套较为完整的创新实验教学体系。
一、实验教学定位及规划
(一)实验教学理念
新能源产业,作为国家和山东省重点学科专业领域,近几年迅猛发展,新能源人才普遍匮乏现象也越来越突出。德州学院能源与动力工程实验教学中心以新能源产业的发展为需求,形成了为区域经济建设服务的实验教学理念:按照“厚基础、强实践、求创新、高素养、重责任”的人才培养目标,采用“校企共建,资源共享”的模式,以培养学生工程实践能力、综合应用能力、系统设计能力和创新实践能力等“四个能力”为着力点,通过“构思-设计-实施-运行(CDIO)”的工程教育模式,将工程实践环境作为工程教育环境,培养学生的职业道德、工程实践能力、学术知识和运用知识解决问题能力、终身学习能力、团队工作能力、交流能力和大系统掌控能力等,并通过校企合作的形式开展联合教育培训,开展科学研究活动,不断提高教学质量。
(二)实验教学定位及发展规划
实验中心教学定位:中心按照“以人才培养为中心,通过基本实践技能的培养、综合实 践能力和工程应用能力的训练、科技创新精神的养成,实现知识、能力和素质的全面协调发展” 的指导思想,开展实践教学工作。重视学生“应知应会”的基础性实验,培养学生的基本实验技能;通过改革教学实践内容和方法,强化综合性、设计性、创新性等实验教学环节;将工程 训练系列课程贯穿于本科教育全过程,突出工程能力的养成和工程素质的培养;开展各类科技竞赛活动,培养学生的创新精神和能力。
实验教学规划:结合中心承担的实践教学课程的特点,根据高等工程教育、能源与动力工程学科发展的要求,不断改革现有的课程体系,优化理论教学和实验教学的内容,构建更为合理的实践教学体系;采取可行且有效的措施,提高教师的实践教学能力和水平;以实验室设备为基础,争取多方支持,进一步改善实验教学条件,提高实践教学水平;整合资源、优化配置、提高设备的使用效率,建设开放服务的实验教学环境。
二、实验教学改革思路及方案
(一)实验教学改革思路:坚持“实践教学是提高教学质量的关键”的理念,以“传授知识、培养能力、注重创新,提高素质” 的为宗旨,积极开展教学改革与实践;根据人才培养和技术进步的要求,统筹协调理 论教学与实验教学,构建科学、合理、多层次的实践教学体系。
(二)具体方案:
1.整合教学内容,建立符合创新性应用型人才培养的实验教学体系,能源与动力工程是综合性学科,除了传热学等课程的课内实验外,还包含各种实习及设计环节,因此中心把这些内容全都纳入其中。在与校外实践基地的共同研讨下,优化实验教学内容,构建了“基础理论与实践技能平台设计应用能力平台综合实践能力和工程应用能力平台科技与创新能力平台”的“渐进式四平台”实验教学体系。
2.改革实验教学模式,加大综合设计型及研究创新型实验比例
中心坚持以实验—理论—再实验的原则进行教学和教学指导,可以以工程实际问题为牵引,开展实验和课程设计,在理论教学引导的基础上,让学生在实验中学习和掌握,实现了以学生为主体的转变。加大实验室开放力度,以全国大学生节能减排科技作品竞赛等各级各类大赛为平台,加强对学生的指导,学生自主设计制作作品参赛,并根据获奖级别给予相应的学分。
3.加强实验教师队伍建设,提高教育教学水平
“中心”实行基础实验课程负责人制和项目负责人制,具有高级职称同时兼有科研课题和设计项目的教授、副教授、高级工程师作为实验室主任和课程、项目负责人,中青年骨干教师及企业单位技术骨干人员担任实践环节主讲教师,专职实验人员负责实验室的日常维护管理。鼓励教师在新的教学理念指导下编写图文并茂的纸质实验教材和生动的声响立体教材并实行互动式教学,以问题为中心,在教师引导和启发下,学生自主提出问题、设计问题、解决问题,加强教师技能的培养,积极开展实验教学改革和实验技术研究,鼓励教师走进企业,让老师在实际工程实践和研究中拓展教师的技能水平。
4.完善实验教学考核制度
进行实验教学质量考核,是强化实验教学过程管理,进行实验教学质量监控的必要手段,是完善和加强实验教学的重要措施。中心根据实验项目的层次,设定了行之有效的多层面,立体化的实验教学考核体系,主要强调实验教学环节的考核和创新创业能力的培养。对于综合设计型及研究创新型实验考核时,由校内外专家组成考核小组,对产品的性能、社会价值、应用前景等做出综合评价,评价结果也作为指导教师教学水平评定的依据,提高了师生的综合能力。同时校外专家的介入,也增加了学生与企业的联系,增强了就业竞争能力及学校知名度。
5.完善实验室管理制度,健全运行机制
为了保障实验教学质量,在学校一系列管理制度的基础上,“中心”根据自身实际,制定了《实验室管理条例》、《学生实验课成绩考核办法》、《实验室人员岗位职责》、《仪器设备维护及使用管理办法》、《实验室安全制度》、《学生实验守则》等规章制度,为规范实验中心管理、保证实验教学改革的有效推进提供了制度保障。同时,建立了实验教学管理部门的监督和评价机制。通过评价结果与课时津贴和年终分配挂钩、奖励和惩罚并举等措施,建立实验教学质量监督与评价体制、完善实验实践教学质量评价标准。
锅炉是用以生产热水或蒸汽的设备,在国民经济中具有异乎寻常的重要作用,电站锅炉是火力发电系统三大主机之一,对火电的高效、洁净和安全生产及其重要,因此,“锅炉原理”是热能与动力工程专业最核心专业课程之一。“锅炉原理”课程主要讲授锅炉的基本工作原理,包括锅炉的炉内燃烧原理及燃烧设备、锅炉的传热过程、锅内水动力、受热面外部工作过程和先进锅炉技术的发展等内容,要求学生掌握锅炉工作过程的基本理论及锅炉设备的相关知识,并培养学生分析工程问题、锅炉设计计算和锅炉试验的实践能力。
为适应创新型国家发展战略,高等教育要实现从知识型向创新型培养目标转变,具体到“锅炉原理”的课程教学中,创新应贯穿课堂理论教学和课程实践训练教学。对“锅炉原理”课程的理论教学内容设计、教学手段、教学方法等方面已有较多的探讨和实践研究,[1-4]本文从“锅炉原理”课程实践能力的培养出发,重点讨论华北水利水电学院(以下简称“我校”)“锅炉原理”课程实践训练的目标定位、教学内容的设计和实施方法。
一、“锅炉原理”课程实践训练教学的定位
“锅炉原理”课程实践训练教学的定位必须符合我校热能与动力工程专业定位,应全面贯彻党的教育方针,遵循大学教育教学规律,秉承我校办学理念,实施“基础、实践、创新”三位一体的培养模式,在教育教学中,坚持夯实基础、强化实践、注重创新的思想,培养吃得苦、下得去和用得上的专业技术人才。应以“宽基础、强能力、高素质”为培养人才的宗旨,注重学生的动手能力、创新意识与能力的培养,加强实践性教学环节,优化教学方法与教学手段。专业实践能力培养始终围绕“强化实践教学、提高学生素质、培养创新意识、重在实际应用”的教学指导思想,从人才培养目标、实验教学体系、实验教学内容和方法、实验教学队伍、实验环境条件和实验室管理体制等方面进行了全方位的改革与建设,探索实现基础性验证实验、测定试验、创新性科研训练实验和拓宽知识面的演示实验的“四级实验”教学体系,实现教育创新。“锅炉原理”课程实践训练教学应实施从理论到实际、从传统到创新、从课堂到工程项目的工程化实践教学思想,围绕动脑想方案、动手做试验、动嘴讲成果、动笔写报告等“四动”能力,达到加深理论知识的掌握和应用,在实践训练中切实培养学生处理工程问题,进行锅炉设计计算和锅炉试验的实践能力。
二、“锅炉原理”课程实践训练教学内容的设计
“锅炉原理”课程实践训练教学内容尚无可参考材料,根据我校热能与动力工程专业人才培养和“锅炉原理”课程大纲的要求,基于我校的专业师资、实验室和实习资源以及用人单位和历届毕业生的建议,科学制定“锅炉原理”课程实践训练教学内容。
1.“锅炉原理”课程实践训练教学内容设计原则
对我校“锅炉原理”课程实践训练教学内容进行设计时,实行“工程化”设计思路,并遵循四个原则,即实践训练内容以“锅炉原理”为中心、内容进程科学有序化、内容设计层次化和实施方式多元化。
(1)以“锅炉原理”为中心,多课程之间紧密联系化。鉴于“锅炉原理”是热能与动力工程专业的最重要专业课,处于前期的专业基础课程以及后续课程之间的中心地位,因此在设计“锅炉原理”课程实践训练教学内容之前,先对我校“流体力学”、“工程热力学”、“传热学”和“燃烧学”等基础课以及后续专业选修课程比如“大型锅炉运行”、“单元机组集控运行”和“循环流化床燃烧技术”等课程的教学大纲、实验大纲、知识点讲授情况以及实践实验训练情况进行详细调查、分析和总结,做到了然于胸,确保“锅炉原理”课程实践训练教学内容设计与前期专业基础课程及后续专业选修课程的紧密联系,力求通过该课程实践训练,既可以巩固和加深学生对前期专业基础课的理解,加强对所学基础知识的实践应用,将所学的热工学知识、燃烧学知识在电站锅炉中加以应用,达到学生对锅炉原理中炉内燃烧、锅内传热及水动力和烟风阻力知识融会贯通、举一反三,为灵活应用打下坚实基础,又能激发学生学习后续专业选修课程的欲望和热情,培养学生学习后续课程的好奇心、主动性和积极性。
(2)实践训练课程内容进程科学有序化。“锅炉原理”课程本身知识点之间的顺序决定了课程实践训练教学内容的设计次序,要由浅入深、层层推进、由易到难,脉络清晰。因此,训练内容应严格按照锅炉原理本身的发展进行设计。内容主要包括客观认识实践、原理性演示验证实践和工程实践训练三大内容。
客观认识实践主要是对锅炉实物、锅炉机组整体模型、锅炉重要设备的直观认识,如在开设“锅炉原理”课程前进行电厂认识实习,对锅炉的实物直观认识,在“锅炉原理”课程第一节绪论课和锅炉组成课讲解后进行模型实验,通过模型参加实验、拆装模型和动画模型模拟巩固加深锅炉机组系统及组成知识。
原理性演示验证实践。笔者通过几年的“锅炉原理”教学发现,锅炉的水循环内容是该课程的难点之一,学生往往难以理解和掌握,通过课程原理性演示和实践可以帮助学生理解和掌握水循环等难点。该部分主要是对自然循环原理、直流锅炉原理等的演示验证实践内容。
工程实践试验主要是对锅炉的三大计算能力的训练实践,包括锅炉辅助计算、热力计算、水动力计算、烟风阻力计算和强度计算的实践训练、锅炉热平衡的实验和锅炉机组运行仿真实验训练。
(3)实践训练课程内容设计层次化。内容设计要贯穿层次化的思路,内容的难易程度要进行层次化设计,对训练中的每一个内容根据其在课程中的总体地位和重要程度按照“了解、理解、掌握”等不同层次进行分级定位;同时,根据学生个体水平的差异,对同一内容也要进行层次化设计,在满足分级定位要求和大部分学生学习基础上,对那些学有余力的学生进行进一步的拓宽设计。比如锅炉的计算,对于普通的学生则只要会进行锅炉的辅助计算、各受热面热力计算和简单的水循环计算即可,而对于部分学有余力的学生,则可更进一步进行较复杂的水动力计算、强度计算和烟风阻力计算,并完成一些计算程序的编制。
(4)实施方式多元化。课程实践训练教学是实践性课程,因教学学时、实验室资源等多方面的因素,决定教学实施的方式必须多元化,即课堂、实验室和企业生产三位一体,课堂演示、实验室参观验证实践和电厂实践构成全方位多层次的实践训练。传统与现代先进技术结合,实践训练中采用比如计算机程序模拟、动画设计模拟实践、锅炉事故仿真模拟等先进技术手段实施实践训练。
2.“锅炉原理”课程实践训练教学具体内容设计
我校“锅炉原理”课程计划学时64学时,其中实验6学时。其前期基础课程包括“流体力学”、“工程热力学”、“传热学和燃烧学”,还开设了后续课程“锅炉运行”和“单元机组集控运行”。“锅炉原理”课程内容多、难点多、实践性强,“锅炉原理”课程通常设置有锅炉原理课程设计,我校“锅炉原理”课程设计时间为1.5周。实际上,仅靠课程设计和6学时的实践训练难以达到学生牢固掌握锅炉原理理论知识、灵活运用所学解决实际问题的目标。“锅炉原理”课程实践训练教学包括锅炉原理6学时实验课、1.5周课程设计、16学时单元机组集控运行实验,但主要利用学生的课余时间进行。教学过程贯穿第5至第8学期,延续2年时间,实践训练教学包括13个内容,90小时。具体内容和建议学时如下。
电站锅炉机组实物模型和虚拟模型实践,2学时。标准煤样工业分析验证性实验,4学时。混合煤工业分析测试实验,4学时。煤的发热量测定实验,2学时。自然循环锅炉工作原理实验,1学时。多管水循环验证实验,1学时。直流锅炉工作原理实验,1学时。锅炉综合测试项目设计实验,13学时。锅炉原理课程设计训练,32学时。锅炉水循环计算训练,10学时。锅炉烟风阻力计算训练,6学时。锅炉启停仿真训练,8学时。锅炉运行仿真训练,8学时。
三、“锅炉原理”课程实践训练教学实践
我校“锅炉原理”课程实践训练教学课题在2008提出,在2006、2007和2008年级开始实施,实践证明,通过“锅炉原理”课程实践训练教学,激发了学生学习专业知识的热情,巩固和加深了锅炉原理知识的理解,提高了学生的专业素质,培养了学生动脑想方案、动手做试验、动嘴讲成果、动笔写报告等“四动”能力。我们对2006和2007年级的学生进行锅炉实践能力的调查分析发现,无论是研究生复试(锅炉及锅炉相关知识的笔试和面试),还是就业面试(热工学和锅炉等口试)过程中,学生对锅炉相关考题从容自如,安之若素。当然,在教学内容设计方面还需进一步改进,实施的方式还需更科学合理。
参考文献:
[1] 于广锁,林伟宁,梁钦锋.锅炉原理课程教学的探索与研究[j].化工高等教育,2007,(3):29-31.
中图分类号:TM6 文献标识码:A文章编号:
在热电厂中,由热能转变成为动能,通过汽轮发电机后,一部分转变为电能,另一部分通过汽轮机转送出去,在这过程中,会发生蒸汽的热损失及焓降,分析原因,会对热电厂的能耗降低有所帮助,并能提高操作技能。重热现象:前级损失被下级利用,使下级理想焓降在相同压差下比前级无损失时理想焓降略有增大,这种现象就叫做多级汽轮机的重热现象。引起机组变工况的因素:电不能大量储存,外界所需的功率时刻在变化;锅炉燃烧不稳定,使进入汽轮机的蒸汽参数发生变化;凝汽设界工况变化,使凝汽器压力变化;其它因素影响,如电网频率变化,汽轮机通流部分结垢等。一次调频:对并网运行的机组,当外界负荷变化引起电网频率变动时,各机组的调速系统将根据各自的静态特性,自动增减负荷,以维持电网的周波,这一过程称为一次调频。
1 热电厂热电机组变工况的原因
热电厂热电机组在运行过程中,引起机组变工况的因素较多,可以从以下几个方面找原因:(1)电大量储存,加上外界所需的用电功率时刻在变化;(2)锅炉燃烧不稳定,使进入汽轮机的蒸汽参数发生动态的变化;(3)凝汽设备工况变化,使凝汽器压力产生变化。在机组工况发生较大的波动时,就要综合考虑以上各个因素,具体情况具体分析。
机组的变工况特性:当变工况前后机组未达临界状态时,机组的流量与机组前后压力平方差的平方根成正比;变工况前后级组均为临界状态,通过级组的流量与级前压力成正比,与级后参数无关。
在多级汽轮机内上一级损失一小部分可以在以后各级中得到利用,这种现象称为多级汽轮机的重热现象。将各级的理想焓降之和大于汽轮机理想焓降部分占汽轮机理想焓降的份额叫做重热系数。由于重热的利用可使整个的效率大于各级的平均效率,但是它是以降低级效率为前题,只能回收热损失的一部分,所以重热系数论文格式范文越大越好。重热系数一般为0.04~0.08。由于重热现象的存在,使全机的相对内效率高于各级平均的相对内效率,可使机组回收其损失的一部分,充分的利用重热现象,合理的选取重热系数,对提高对机组的认识有很大的帮助。
在部分进汽的级中,喷管分组布置,可分为工作弧段和非工作弧段,鼓风损失发生在非作弧段。旋转的动叶片每一瞬间都会处于喷管工作弧段或非工作弧段,在非工作弧段,动静轴向间隙中充满了停滞的蒸汽,当动叶片转到非工作弧段时,会像鼓风机一样,将这些停滞的蒸汽从叶轮的一侧鼓到另一侧,这要消耗部分有用功,这部分能量损失为鼓风损失。与鼓风损失相反,斥汽损失发生在喷管工作弧段,刚从非工作弧段转到工作弧段的动叶栅内充满了停滞的蒸汽,喷管中流出的蒸汽须首先排斥并加速这些停滞蒸汽,要消耗部分动能,为湿汽损失。
产生湿汽损失的原因包括:(1)湿蒸汽在膨胀时,一部分蒸汽凝结成水滴使做功的蒸汽量减少;(2)一些水珠其流速低于蒸汽流速,高速汽流被低速水珠牵制,消耗部分动能造成损失;(3)水珠撞击喷管背弧扰乱主流造成损失,撞击动叶背弧阻碍动叶旋转消耗叶轮的有用功;(4)湿蒸汽的过冷现象也是造成湿汽损失的理由之危害:损伤动叶进汽的边缘,特别叶顶背弧处冲蚀。减少湿汽损失的措施包括:采用中间再热循环;采用去湿装置;采用具有吸水缝的空心喷管;提高抗冲蚀能力。汽轮机运行时,要克服支持轴承和推力轴承的摩擦阻力,还要带动主油泵、调速器,这都将消耗一部分有用功而造成损失,为机械损失。
2 热电厂中热能与动力工程的应用
2.1 喷管调节的特点及适用场合包括:(1) 各调节阀所通过的最大流量不一定相等;(2) 有调节级,e
2.2 节流调节的特点及适用场合包括:(1) 无调节级,第一级全周进汽;(2) 变工况时各级温度变化较小,负荷适应性较好;(3) 变工况存在节流损失,经济性较差;(4) 适用于小容量的机组和带基本负荷的大机组,级组的临界压力是指当级组中任一级处于临界状态时级组的最高背压级组包含的级数越多,其数值越小,也即临界压力比的数值越小,弗留格尔公式的应用条件:级组级数应不小于3~4级;同一工况下,通过级组各级的流量相同;在不同工况下,级组中各级的通流面积应该保持不变。弗留格尔公式的实际应用:可用来推算出同流量下各级级前压力求得各级的压差、比焓降,从而确定相应的功率效率及零部件的受力情况;监视汽轮机通流部分是否正常,即在已知流量的条件下,根据运行时各级组前压力是否符合弗留格尔公式,从而判断通流部分面积是否转变。
调压调节增加了机组运行的可靠性和对负荷的适应性,提高了机组在部分负荷下的经济性,高负荷区滑压调节不经济,适用于单元大机组蒸汽在动叶栅中做功后,以余速动能离开动叶栅,它是未能在动叶栅中转换为机械功的一部分动能,称它为这一级的余速损失,工作喷管所占的弧段长度与整个圆周长派的比值表示部分进汽的程度。
在轴流式汽轮机中,通常是高压蒸汽由一端进入,低压蒸汽由另一端流出,从整体来看,蒸汽对汽轮机转子施加了由高压端指向低压的轴向力,使汽轮机转子存在向低压端移动的趋势,这个力就叫转子的轴向推力。轴向推力的变化规律为:新蒸汽温度降低、汽轮机发生水冲击时、负荷突增时、甩负荷时、叶片结垢时,轴向推力都增大。
3 容易出现的问题
3.1 损耗湿汽的因素:(1) 湿润的气体发生膨胀,其中有些因气温降低而变成了水,从而不能做功;(2) 这些液态水的流速小于气流速度,从而会降低气体的速度,也会产生一定的动能损耗;(3) 液态水都粘在管壁上了,既产生水的损耗又产做了无用功,使叶轮做功减少;(4) 遇冷的水蒸汽使得汽量减少,而且还会损害叶轮的边沿,尤其是会造成其背面弯处产生腐蚀。
3.2 防止湿汽损耗的要点:(1) 实现过程中热能再利用;(2) 加装减湿互环节;(3) 使用带收集液态水功能的喷管;(4) 增强其抗腐蚀作用。整体装置运行过程中,要实现好各部件间的效果,还可以使泵装置、速度控制装置的运行,因为这些过程可能产生无用功,造成机械能损耗。
气体沿轴流动的装置中,一般是蒸汽从气压强的入口端进入、而从气压弱的出口端流出,这等同于对整个装置的转轴产生一个沿轴方向的力,其方向由气压强处指向气压弱处。从而使转轴发生偏转,通常称这个力为沿轴推力。
3.3 级间工况变化的特点:(1) 当临界点未出现时,其流量同各级间的压力呈一定非简单正比的关系;(2) 当临界点出现时,其流量同各级间的压力呈正比关系,而且同其它参数没有关联。
3.4 沿轴方向的推力特点:(1) 蒸汽凝结成水时,推力变大;(2) 液态水与叶轮发生撞击时,推力也变大;(3) 负载增大,推力变大;(4) 负载被甩时,推力变大。(5)叶片老化,推力变大。
总之,熟悉变工况时的情景,弄清楚其真正原因,有助于实际工作时产生各类问题时的维护,有助于提高维护水平。也可以利降焓来减少热量消耗及再利用的相关知识,提高能量的利用率,节能降耗。明白各种调节方式及适应场合,对提高运行技能水平也具有极大的帮助。
参考文献:
[1]刘杰;热能与动力工程在热电厂的运用分析[J].科技传播.2012年17期
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)09(a)-0067-02
华中科技大学能源与动力工程学院作为首批入选实施“卓越工程师教育培养计划”的院系之一,通过依托学科和专业优势,积极利用现有资源条件,充分挖掘专业潜力,对“卓越工程师教育培养计划”的实施层次和目标、工作思路、组织管理、培养体系、培养标准、培养模式、师资队伍建设等进行了系统的探索与实践,致力于培养具备能源动力素质的卓越工程师。
1 明确能源卓越工程师的培养标准
能源卓越工程师的培养遵从“教授为主导,学生为主体,质量为主线”科学客观的教育理念,重视和强化“知识、能力、素质”同步培养机制,倡导个性化培养,注重卓越,所以能源卓越工程师是复合型高素质,科学技术基础理论雄厚,设计一流,富于创新,擅长管理,抱负远大,学风严谨,道德品质高尚,法纪严明,行业政策、技术标准熟悉,睿智进取,具备能源动力素质,具有国际视野,科学发展战略思维及跨文化环境下的交流、竞争与合作能力,在重大科技领域和大型工程项目中能发挥领军作用的拔尖的科技人才。
能源卓越工程师应具有独特的能源动力专业人格素质,即明确国家能源行业需求与责任,总体了解世界能源格局,深刻认识国家能源策略,具备节能意识、知识与技能,具有环境与生态保护意识与基本理念以及大工程与技术经济分析能力。
2 制定完善能源卓越工程师的培养方案
能源卓越工程师培养实行本、硕、博“4+2+3”三段式培养模式,即本科阶段四年,硕士阶段二年,博士阶段三年,每个阶段均具有明确的培养目标,阶段间建立了相应的考试与推荐相结合的优胜劣汰分流和衔接机制,并实行校企联合、双导师制,对本、硕、博进行培养。
能源与动力工程学院根据当前科学技术的发展和社会对人的需求以及学生的个性、特长、爱好,制定了针对本专业不同行业方向的卓越工程师课程培养方案,并对课程体系和大纲进行了全面修订,明晰了主要课程和主要教学环节的教学基本要求,其中校外课程目录见表1。修订后的课程体系和大纲重视和强化“知识、能力、素质”同步,能够更好的培养有能源动力素养、满足包括国家需求、社会需求、学生需求在内多元化需求的卓越工程师人才。
3 创新教育体系,整合课程内容
能源与动力工程学院立足卓越工程师培养计划,创新并实践了全程全方位教授引导式多资源共建能源卓越工程师教育体系(见图1)。
该教育体系立足卓越工程师计划,凝练教育理念,建立和实践了“与国际结合、与企业结合、与高水平科研结合”本科教学模式;重视和强化“知识、能力、素质”同步培养机制;调动和发挥了教授治学的引领作用;实行和落实了教授全程主导本科教学的施教举措,给予学生充分自主的探索空间,提供学生焕发潜能的一切机会;倡导个性化培养,注重卓越,培养有能源动力素养、满足包括国家需求、社会需求、学生需求在内多元化需求的人才。
在改革教育体系的思想指导下,学院进行了课程改革和整合。(1)建设了国际共建课程,教学内容、教学方法和教学质量与国际接轨;(2)更新课程教学内容,建立了多门校企共建课程,加强了工程素质教育,提高了师生的工程与实践能力;(3)按专业方向组建实验课程,注重学生理论知识掌握和实践技能提高同步;(4)共建各类专业平台课程,争创各级精品课程,发挥示范带头作用;(5)共建系列研讨型课程,根据专业特色和学生实际情况,教授全程跟踪和引导。
4 立足国家工程实践中心,校企合作进行实践教学
依托获批的9个国家实践教学中心,实行本硕博贯通培养的工程实践教育:
(1)本科阶段实施计划:本科阶段大约3年为通识教育和专业教育时间,大约1年在中心开展实践训练,并完成毕业设计论文。对学生应明确其校内指导老师和企业指导老师,由指导老师对本科阶段的企业培养计划进行整体规划和指导,本科阶段毕业设计论文题目由学校导师和企业导师共同商讨后确定,可结合硕士阶段的方向设置企业实践的重点和应达到的具体指标。表2给出了本学院某方向在企业阶段的实践学习内容。(见表2)
(2)研究生阶段实施计划:中心教学基地作为研究课题的协助单位,为课题研究提供现场运行数据和资料,以及进行试验或验证的机会。学生下企业的具体时间根据课题研究的需要灵活确定,并保证硕士阶段至少有三个月的时间下到现场。中心要求导师要严格把关,以解决工程实际问题为出发点,确定研究课题。注重培养实践研究和创新能力,课程设置以实际应用为导向,以职业需求为目标。教学内容强调理论性和应用性课程的有机结合,突出案例分析和实践研究;教学过程重视运用团队学习、案例分析、现场研究、模拟训练等方法。同时,加大实践环节的学时数和学分比例,研究生要提交实践学习计划,撰写实践学结报告。
能源与动力工程学院围绕卓越工程师人才培养目标,依托卓越工程师培养计划,通过加强校企的紧密合作,进行卓越工程师人才培养实践,不仅推进了卓越工程师教育改革发展,而且为满足我国工业化和现代化建设的人才培养需求进行了有益探索。
锅炉是火力发电厂三大主机之一,是工业企业的动力之源,在国民经济发展中发挥着极其重要的作用。“锅炉原理”是为热能与动力工程专业本科生开设的主要专业课程之一。“锅炉原理”的教学目标是让学生全面和系统地认识锅炉本体和辅助装置的构造,掌握锅炉工作原理的相关知识,并培养学生分析工程问题、进行锅炉设计计算和锅炉试验的实践能力。该课程工程性强、内容多、难点多,仅依靠理论教学难以实现教学目标,与工程实际紧密结合的实验、实习、课程设计等实践环节是锅炉原理教学中不可或缺的部分。
高校的实验室是理论与实践相结合,培养大学生工程实践能力和创新能力的重要场所。加强并改进实验教学,是对大学生进行能力培养的有效途径之一。实验在锅炉原理实践教学环节中占有重要地位。笔者作为从事锅炉原理实验教学的教师,在教学过程中对传统的教育理念进行改革,从教学目标、教学内容、教学和考核方法上全方位引入现代的教育理念,使教学效果得到明显改善。
一、锅炉原理实验的教学目标
锅炉原理实验教学的基本出发点是通过提供大量模拟锅炉有关现象的装置和系统,以帮助学生更好地理解课程内容,掌握锅炉的基本原理、常用测试方法和运行技术,加强锅炉设计计算和锅炉试验的实践能力。传统的教育以传授知识为教学目的,教师考虑的是如何把知识灌输给学生,而忽视学生能力的培养。现代社会的发展需要高校培养一批高知识、强能力的创造型人才。为适应这一需求,高校应注重学生能力的培养。
锅炉原理实验教学中,应发挥教师在教学中的主导作用和学生在学习中的主体作用,使学生在预习实验指导书,动手操作实验设备和仪器,动脑思考实验现象,通过团队合作解决实验中出现的问题,记录和整理实验数据,撰写报告,完成实验思考题的过程中,自身的学习能力、实验技能、动手能力、独立思考能力、团队合作精神、组织能力、分析和解决工程实际问题的能力、自主创新的能力得到全面地锻炼和提高。
利用精心设计的实验内容,将“锅炉原理”课程的知识点与专业基础课程“工程热力学”、“传热学”、“流体力学”、“热工测试技术”,以及专业课程“大气污染监测技术”、“大气污染控制工程”、“洁净煤发电技术”相结合,通过对多门学科知识的有效迁移和综合,以达到举一反三、融会贯通的教学效果,既可以巩固和加深学生对前期专业基础课的理解,又加深了学生对所学专业知识体系的认识,激发了学生学习后续课程的兴趣和积极性,培养了学生科学思维的能力,从而为后续课程的学习和将来从事工程设计、科学研究奠定坚实的基础。
二、锅炉原理实验的教学内容
实验课程的教学内容关系到实验教学的组织实施,是规范实验教学过程、检查实验教学质量和进行实验室建设的基础。鉴于锅炉原理涉及内容多、实践性强,相关课程多,我们将实验部分剥离出来,单独设课,同时确保实验教学内容设计与前期专业基础课程及后续专业课程的密切联系。在教学内容上,力求从本课程实际出发,不失时机地向其他课程渗透和综合,为学生创建一个系统的热能与动力工程知识体系平台,改变了只从单个课程传授分散知识的传统教学模式。
结合“锅炉原理”理论教学的授课主线“燃料—燃烧及热平衡计算—受热面—自然循环锅炉水动力学—锅炉的启停与运行—锅炉污染物排放监测与控制”,建立了“煤质分析”、“并联管组流量分配”、“自然循环锅炉水动力特性”、“燃烧与环境监测”、“燃烧源污染物排放控制”五个实验室。
“煤质分析”实验室开设了“煤的工业分析”、“煤的发热量测定”两个实验,使学生能够掌握煤质分析、发热量测定的原理和方法,认识煤的质量对锅炉性能的影响。
“并联管组流量分配”、“自然循环锅炉水动力特性”实验室各配备有两套自行设计搭建的实验系统。前者能够使学生对电站锅炉中过热器、再热器管组的进、出口集箱的引入与引出方式布置不当引起的流量分配不均问题有清晰的感性认识;后者使学生对自然循环锅炉水动力特性及提高水循环安全性的措施有更深刻的理解。 转贴于 “燃烧与环境监测”实验室基于自主研发的“能源岛热电联产系统”,开设了“程序点火及火焰监测显示”、“燃烧调整及燃烧效率测定”、“锅炉热平衡”、“锅炉烟尘测定”、“烟气成分分析”、“气态污染物排放监测”六个实验。“程序点火及火焰监测显示”实验能够使学生了解锅炉安全操作程序及燃烧过程;通过设在锅炉的观察孔,直接观察到火焰形状以及运行参数对火焰形状的影响,大大加深了对书本知识的理解。“燃烧调整及燃烧效率测定”实验使学生对各种因素对燃烧效率的影响有直接的感性认识,同时学到测取锅炉效率有关数据、计算燃烧效率的方法。通过“锅炉热平衡”实验,加深学生对锅炉热平衡原理的理解,培养学生的锅炉热平衡实验测试技能,使学生能够分析造成各项热损失的原因,学会诊断锅炉存在的问题。“锅炉烟尘测定”实验使学生熟悉国家标准、掌握固定污染源排气中颗粒物的排放浓度、折算浓度和排放总量的测定原理和方法。“烟气成分分析”实验使学生掌握奥氏烟气分析仪的工作原理和使用方法。“气态污染物排放监测”实验使学生掌握气态污染物排放测量的电化学法的原理和EUROTRON MK2 8851烟气分析仪的使用方法。通过这一系列的实验为学生从事锅炉设计、运行和研究打下基础。
“燃烧源污染物排放控制”实验室配有四台除尘装置(旋风除尘器、袋式除尘器、电除尘器、湿式除尘器)和一台喷射鼓泡式烟气脱硫装置、一台选择性催化还原烟气脱硝装置,可进行除尘器性能测定和气体污染净化两大类型、六个项目的实验教学,可使学生系统地了解并掌握污染控制的基本知识、基本原理、主要设备和典型工艺等,培养学生分析和解决日益严重的燃烧源污染物排放问题的基本能力,为学生从事相关的工程设计、技术管理等工作提供必要的基础。
三、锅炉原理实验的教学和考核方法
1.教学方法
为便于组织教学,将参加实验的学生分成8至10人的小组,排出实验教学安排表,安排充足的师资力量,指导学生在两周内完成所有实验室的各个实验。在教学过程中,改变传统的灌输式教学方法,不断探索实验教学的新办法,如探究式教学、归纳式教学、换位教学等。
在探究式教学模式下,教师依据学习过程的客观规律,引导学生积极主动、自觉地掌握知识。例如,在进行锅炉热平衡实验教学时,教师提出“什么是锅炉热效率?什么是锅炉热平衡?”在学生明白这些基本概念问题的基础上,设置问题“锅炉正平衡热效率的计算公式是什么?”引出计算锅炉正平衡效率需要测定的参数及测量方法,继续提问“锅炉热损失发生在哪里?锅炉反平衡效率的计算公式是什么?”逐步引导学生积极思考,最后提出“为什么既要进行锅炉正平衡实验,又要进行锅炉反平衡实验?如何有效提高锅炉效率?”教师通过这些涵盖了实验的目的、实验原理、实验方法的探究型问题,激励学生的创造性思维,培养他们应用理论知识分析和解决问题的能力。
在进行演示性实验教学时,采用归纳式教学方法,将“观看”实验转变为“观察”实验。例如,在“自然循环锅炉水动力特性”实验中,不去讲解,也不提出任何问题,只是告诉学生要仔细观察。在每个实验现象出现时,再引导学生归纳实验现象、分析产生这种现象的原因。受知识水平、观察能力的影响,学生难免会遗漏掉某些实验现象,这时通过重复性实验,教师指导学生进行有针对性地观察,对实验现象再次进行归纳和分析。采用这种教学方法,使学生对实验过程充满兴趣,对水循环的形成过程、工质的流动与传热过程、蒸汽的产生过程,上升管中汽水两相流的各种流型(泡状、弹状、环状流动),锅炉水循环的常见故障(停滞、倒流、自由水面、汽水分层、下降管带汽)从现象到本质都有非常深刻的认识。
在实验教学中,还尝试了师生角色换位教学法。例如,在“烟气成分分析”实验教学中,进行了“让学生做老师”的换位教学实践。每组学生经过讨论,选出一位同学,由其充当教师的角色,讲解奥氏烟气分析仪的工作原理,演示其使用方法,并带领本组的同学完成烟气成分及含量测定实验,引导学生思考、提问、讨论。实践证明,这种方式加强了学生之间的交流、师生之间的互动,活跃了实验教学的气氛,收到很好的效果。
2.考核方法
作者简介:衣秋杰(1978-),女,山东栖霞人,山东科技大学机电学院,讲师。(山东 青岛 266590)
基金项目:本文系“2010年山东科技大学教育教学研究‘群星计划’基金项目”(项目编号:qx102035)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)01-0054-02
“传热学”是热能与动力工程专业的专业基础课程之一,也是能源、化工、动力、土木、电子等学科的主要专业课之一。由于自然界和工业生产中到处都有热量传递现象,所以传热学理论在各个领域都有着广泛的应用。传热学是一门经典的传统课程,同时又是一门发展中的应用性极强的基础课程。山东科技大学(以下简称“我校”)自2001年首批招收热能与动力工程专业本科生起,就在专业培养方案中设置了“传热学”课程,自2009年开始在车辆工程专业加设“热工基础”课程(包括“工程热力学”和“传热学”),目前我校开设传热学课程的专业还有建筑环境与设备工程专业、安全工程专业、过程装备与控制工程、材料成型及控制工程专业。本课程既属于专业基础课程,又是与工程实际结合紧密的应用学科,“传热学”的课程教学质量直接关系到后续专业课程的工程应用及理论研究,在专业人才培养过程中发挥着重要的作用。为了在有限的学时中尽快引导学生入门,笔者在教学实施过程中对教学目标的确定、课程内容选择、课堂教学方法研究、学生情况和成绩考核等方面进行了一系列探索与实践。
一、课程体系和教学内容的改革
“传热学”的主要内容包括热量传递的基本方式,热量传递的基本规律及其应用,传热过程综合分析三大部分。专业不同,课时不同,对本课程的需求是不同的,在保持课程内容体系完整性,服务于专业的原则下,结合专业需要建立内容丰富、层次分明、针对性强的课程体系,丰富和完善与专业相适应的课程体系。在教学实践中根据不同学时数,安排不同的教学内容,制定不同的课程主线。比如,对车辆专业少课时传热学内容,教学重点内容放在热量传递的基本方式和基本规律的应用上,课堂教学围绕着专业需求安排教学内容,其课程主线图安排如图1所示。注重以理论联系实际的方式将相关内容的专业背景、科研信息与应用在课堂教学中体现出来,呈现给学生,使学生能够找到本课程内容与其专业的应用点和结合点,树立和强化学生的工程概念和意识,培养其解决实际问题的能力。
对于多学时的课程教学,教学内容既要结合工程实际,又要和学科前沿相结合,注重学生解决实际问题能力的培养和视野的开阔。教学内容要加强学生工程意识的培养,培养学生解决实际问题的能力。工科院校的教学必须加强对学生工程实践意识的培养和工程设计能力的训练。传热学的数学推导较多,查图查表较多。传统教学观念中,偏重于介绍原理和公式推导,最后套用公式解题。学生虽然会解难题,可是遇到工程实际问题却无从下手。为此课堂教学中从工程应用的角度出发,结合学生的专业特点,举出与专业课程和实践环节密切相关的实例,根据实例建立起数学模型,并确定定解条件(包括边界条件和初始条件),然后利用数学知识求解方程或方程组获得分析解或数值解或得到实验关联式。最后对所获得的解进行分析,用来解释传热现象,指导工程实际。例如,管道保温层的覆设、锅炉炉膛的辐射传热等,通过实例让学生初步树立工程观念。通过增加与工程密切相关的习题来加强学生工程实际意识的培养和工程设计能力的训练。例如,在讲用热电偶测量储气罐内气体温度这一实例时,可以提出如何降低测量误差的问题,引导学生学会在工程实际中如何用理论知识指导生产。这样一来,既可以增强学生的学习积极性,增强他们的工程观念,培养他们的工程意识,还可以培养学生全面考虑问题,解决实际问题的能力。
教材并非唯一的教学课程资源,在传热学中,为学生提供丰富多彩的具有时代特点的传热学学习材料可以拓宽学生的学习视野,激发学生的学习热情。教师可以把与课程相关的前沿学术动态和科研信息随时补充穿插在课堂教学中,鼓励学生利用网络和电子期刊获取与学科相关的论文信息,也可以鼓励学生利用所学知识通过大学生科研立项等科技创新活动解决生活中遇到的问题。例如,在讲解传热的连续介质假定的条件时,可以提到微尺度传热。在讲到强化传热时,可以提到场协同原理。这样可以提高学生的学习兴趣,培养学生的主动查阅科技文献的自学能力和发现问题解决问题的能力。
二、以学生为本的教学方法的灵活应用
传热学虽然是热能与动力工程专业的一门专业基础课,但是它在人们的日常生活和工程实践中都能找到实际应用。现在的大学生思想活跃,自主性强,如果仅仅对教材平铺直叙,照本宣科,教师只顾在黑板上进行公式推导,很容易让学生感到枯燥乏味,不积极思考,感受不到学科魅力,无法集中注意力学习专业基础知识,更谈不上学以致用。如果能够在教学过程中利用其身边感兴趣的实例加以引导,则能激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性。例如,笔记本的散热问题,室内暖气的安装位置问题。通过深入浅出的讲解,运用所要讲述的理论分析问题解决问题,不仅可以提高学生的学习兴趣,还可以激发他们的求知欲和探索精神。
教学过程中启发提问相结合,活跃课堂气氛,提高学生学习的积极性和主动性。教学过程中,学生是课堂教学中的主体,只有调动起学生主体的积极性和主动性才能提高课堂教学效果。专业基础课不可避免的会遇到一些理论分析和公式推导,这些往往是教学内容中比较枯燥乏味的部分,学生很容易失去学习兴趣。采用启发式提问,加强师生互动,可以营造生动活泼的学习环境,促使学生积极参与到教学过程中而不是被动接受知识的灌输。如果能够先分析公式推导的依据、目的和结论,并指出其中的关键点和推导思路,然后留出时间让学生自己动手推导或作为思考题的形式让学生课后思考,在下次课时让学生针对推导过程中遇到的问题各抒己见,鼓励学生勇于质疑,提出自己的新观点,学生可以提出自己的问题,甚至是对教学内容的质疑,这样不仅可以巩固学生对知识的掌握和理解,促使学生主动学习,促进学生发散思维和创造性思维的发展,进一步深化素质教育。在师生互动的过程中,可以提高学生口头表达能力和增强心理素质,还可以教学相长,对教师也是一种督促和激励,需要教师不断提高完善自己,不断与时俱进。
教师要善于总结,通过比较,加深学生对基本概念的理解,通过比较揭示不同现象的本质。例如,通过散热器内热水和室内空气的热量传递与热工设备换热器冷热流体间的热量传递的比较,引出传热过程的概念。通过比较还可以让学生找到知识点之间的相互联系与区别。例如,通过热量传递和动量传递的类比,理解热量传递与动量传递间的某些相同点,加深对热量传递的理解,学会比拟法研究对流换热问题。通过比较,还可以让学生认识到理想物体与实际物体间的差异,理论与实际的差距,认识到理论应用在具体不同条件下产生的个体差异,为今后解决工程实际问题积累经验培养能力。例如,理想物体黑体和实际物体辐射力及辐射换热量的计算的比较。教师不仅应善于总结通过比较教学法帮助学生建立完整清晰的知识体系,还应该引导学生学会独立运用比较方法,培养独立思考,主动学习,善于分析事物本质及联系的能力,形成自己的知识体系。
当然课堂教学灵活性很大,不能为了单纯运用教学方法而运用,适时灵活的将多种教学方法综合运用,才能达到良好的教学效果。例如,在讲授通过圆筒壁的传热过程时,可以由此联系到工程实际中管道的散热问题,这时可以提问相同厚度的保温层放在圆管内保温效果好还是放在圆管外好呢?学生可能认为放在管外好,结果答案恰恰相反,带着疑问就会认真听讲。待这个问题解决后,再问学生同样是在外面包裹一层,电线外面加了一层聚氯乙烯也是起到保温的作用吗?学生又会有疑问,这时引出“临界热绝缘直径”的概念,通过分析热流量和圆筒直径的关系,发现直径小于临界热绝缘直径时,在外面敷设保温层反而起不到保温的作用,起到散热的作用;当直径大于临界热绝缘直径时,在外面敷设保温层才能起到保温的作用。通过创设问题情境,运用比较法,启发提问相结合的教学方法,有利于学生解决实际问题能力的培养。
三、教学实践方式的改革