關(guān)于鍋爐原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究探討
論文摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是鍋爐原理教學(xué)過程中不可或缺的部分，加強(qiáng)并改進(jìn)鍋爐原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對熱能與動(dòng)力工程專業(yè)本科生進(jìn)行能力培養(yǎng)的有效途徑之一。根據(jù)鍋爐原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中的心得體會(huì)，研究探討了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中對傳統(tǒng)的教育理念進(jìn)行改革，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)和考核方法上全方位引入現(xiàn)代的教育理念，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的具體措施。
論文關(guān)鍵詞：鍋爐原理；教學(xué)研究；實(shí)驗(yàn)
鍋爐是火力發(fā)電廠三大主機(jī)之一，是工業(yè)企業(yè)的動(dòng)力之源，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用�！板仩t原理”是為熱能與動(dòng)力工程專業(yè)本科生開設(shè)的主要專業(yè)課程之一�！板仩t原理”的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生全面和系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)鍋爐本體和輔助裝置的構(gòu)造，掌握鍋爐工作原理的相關(guān)知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生分析工程問題、進(jìn)行鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算和鍋爐試驗(yàn)的實(shí)踐能力。該課程工程性強(qiáng)、內(nèi)容多、難點(diǎn)多，僅依靠理論教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，與工程實(shí)際緊密結(jié)合的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)是鍋爐原理教學(xué)中不可或缺的部分。
高校的實(shí)驗(yàn)室是理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)大學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要場所。加強(qiáng)并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是對大學(xué)生進(jìn)行能力培養(yǎng)的有效途徑之一。實(shí)驗(yàn)在鍋爐原理實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中占有重要地位。筆者作為從事鍋爐原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師，在教學(xué)過程中對傳統(tǒng)的教育理念進(jìn)行改革，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)和考核方法上全方位引入現(xiàn)代的教育理念，使教學(xué)效果得到明顯改善。
一、鍋爐原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)
鍋爐原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本出發(fā)點(diǎn)是通過提供大量模擬鍋爐有關(guān)現(xiàn)象的裝置和系統(tǒng)，以幫助學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容，掌握鍋爐的基本原理、常用測試方法和運(yùn)行技術(shù)，加強(qiáng)鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算和鍋爐試驗(yàn)的實(shí)踐能力。傳統(tǒng)的教育以傳授知識(shí)為教學(xué)目的，教師考慮的是如何把知識(shí)灌輸給學(xué)生，而忽視學(xué)生能力的培養(yǎng)。現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需要高校培養(yǎng)一批高知識(shí)、強(qiáng)能力的創(chuàng)造型人才。為適應(yīng)這一需求，高校應(yīng)注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。
鍋爐原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)發(fā)揮教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用和學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用，使學(xué)生在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器，動(dòng)腦思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過團(tuán)隊(duì)合作解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，記錄和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，撰寫報(bào)告，完成實(shí)驗(yàn)思考題的過程中，自身的學(xué)習(xí)能力、實(shí)驗(yàn)技能、動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、組織能力、分析和解決工程實(shí)際問題的能力、自主創(chuàng)新的能力得到全面地鍛煉和提高。
利用精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將“鍋爐原理”課程的知識(shí)點(diǎn)與專業(yè)基礎(chǔ)課程“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”、“流體力學(xué)”、“熱工測試技術(shù)”，以及專業(yè)課程“大氣污染監(jiān)測技術(shù)”、“大氣污染控制工程”、“潔凈煤發(fā)電技術(shù)”相結(jié)合，通過對多門學(xué)科知識(shí)的有效遷移和綜合，以達(dá)到舉一反三、融會(huì)貫通的教學(xué)效果，既可以鞏固和加深學(xué)生對前期專業(yè)基礎(chǔ)課的理解，又加深了學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識(shí)體系的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程的興趣和積極性，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)思維的能力，從而為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和將來從事工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、鍋爐原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容關(guān)系到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織實(shí)施，是規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程、檢查實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)。鑒于鍋爐原理涉及內(nèi)容多、實(shí)踐性強(qiáng)，相關(guān)課程多，我們將實(shí)驗(yàn)部分剝離出來，單獨(dú)設(shè)課，同時(shí)確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)與前期專業(yè)基礎(chǔ)課程及后續(xù)專業(yè)課程的密切聯(lián)系。在教學(xué)內(nèi)容上，力求從本課程實(shí)際出發(fā)，不失時(shí)機(jī)地向其他課程滲透和綜合，為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)的熱能與動(dòng)力工程知識(shí)體系平臺(tái)，改變了只從單個(gè)課程傳授分散知識(shí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。
結(jié)合“鍋爐原理”理論教學(xué)的授課主線“燃料—燃燒及熱平衡計(jì)算—受熱面—自然循環(huán)鍋爐水動(dòng)力學(xué)—鍋爐的啟停與運(yùn)行—鍋爐污染物排放監(jiān)測與控制”，建立了“煤質(zhì)分析”、“并聯(lián)管組流量分配”、“自然循環(huán)鍋爐水動(dòng)力特性”、“燃燒與環(huán)境監(jiān)測”、“燃燒源污染物排放控制”五個(gè)實(shí)驗(yàn)室。
“煤質(zhì)分析”實(shí)驗(yàn)室開設(shè)了“煤的工業(yè)分析”、“煤的發(fā)熱量測定”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠掌握煤質(zhì)分析、發(fā)熱量測定的原理和方法，認(rèn)識(shí)煤的質(zhì)量對鍋爐性能的影響。
“并聯(lián)管組流量分配”、“自然循環(huán)鍋爐水動(dòng)力特性”實(shí)驗(yàn)室各配備有兩套自行設(shè)計(jì)搭建的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。前者能夠使學(xué)生對電站鍋爐中過熱器、再熱器管組的進(jìn)、出口集箱的引入與引出方式布置不當(dāng)引起的流量分配不均問題有清晰的感性認(rèn)識(shí)；后者使學(xué)生對自然循環(huán)鍋爐水動(dòng)力特性及提高水循環(huán)安全性的措施有更深刻的理解。
“燃燒與環(huán)境監(jiān)測”實(shí)驗(yàn)室基于自主研發(fā)的“能源島熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”，開設(shè)了“程序點(diǎn)火及火焰監(jiān)測顯示”、“燃燒調(diào)整及燃燒效率測定”、“鍋爐熱平衡”、“鍋爐煙塵測定”、“煙氣成分分析”、“氣態(tài)污染物排放監(jiān)測”六個(gè)實(shí)驗(yàn)�！俺绦螯c(diǎn)火及火焰監(jiān)測顯示”實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生了解鍋爐安全操作程序及燃燒過程；通過設(shè)在鍋爐的觀察孔，直接觀察到火焰形狀以及運(yùn)行參數(shù)對火焰形狀的影響，大大加深了對書本知識(shí)的理解�！叭紵{(diào)整及燃燒效率測定”實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對各種因素對燃燒效率的影響有直接的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)學(xué)到測取鍋爐效率有關(guān)數(shù)據(jù)、計(jì)算燃燒效率的方法。通過“鍋爐熱平衡”實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對鍋爐熱平衡原理的理解，培養(yǎng)學(xué)生的鍋爐熱平衡實(shí)驗(yàn)測試技能，使學(xué)生能夠分析造成各項(xiàng)熱損失的原因，學(xué)會(huì)診斷鍋爐存在的問題�！板仩t煙塵測定”實(shí)驗(yàn)使學(xué)生熟悉國家標(biāo)準(zhǔn)、掌握固定污染源排氣中顆粒物的排放濃度、折算濃度和排放總量的測定原理和方法。“煙氣成分分析”實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握奧氏煙氣分析儀的工作原理和使用方法�！皻鈶B(tài)污染物排放監(jiān)測”實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握氣態(tài)污染物排放測量的電化學(xué)法的原理和EUROTRON MK2 8851煙氣分析儀的使用方法。通過這一系列的實(shí)驗(yàn)為學(xué)生從事鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行和研究打下基礎(chǔ)。
“燃燒源污染物排放控制”實(shí)驗(yàn)室配有四臺(tái)除塵裝置（旋風(fēng)除塵器、袋式除塵器、電除塵器、濕式除塵器）和一臺(tái)噴射鼓泡式煙氣脫硫裝置、一臺(tái)選擇性催化還原煙氣脫硝裝置，可進(jìn)行除塵器性能測定和氣體污染凈化兩大類型、六個(gè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可使學(xué)生系統(tǒng)地了解并掌握污染控制的基本知識(shí)、基本原理、主要設(shè)備和典型工藝等，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決日益嚴(yán)重的燃燒源污染物排放問題的基本能力，為學(xué)生從事相關(guān)的工程設(shè)計(jì)、技術(shù)管理等工作提供必要的基礎(chǔ)。
三、鍋爐原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和考核方法
1.教學(xué)方法
為便于組織教學(xué)，將參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生分成8至10人的小組，排出實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排表，安排充足的師資力量，指導(dǎo)學(xué)生在兩周內(nèi)完成所有實(shí)驗(yàn)室的各個(gè)實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)過程中，改變傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方法，不斷探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新辦法，如探究式教學(xué)、歸納式教學(xué)、換位教學(xué)等。
在探究式教學(xué)模式下，教師依據(jù)學(xué)習(xí)過程的客觀規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)、自覺地掌握知識(shí)。例如，在進(jìn)行鍋爐熱平衡實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師提出“什么是鍋爐熱效率？什么是鍋爐熱平衡？”在學(xué)生明白這些基本概念問題的基礎(chǔ)上，設(shè)置問題“鍋爐正平衡熱效率的計(jì)算公式是什么？”引出計(jì)算鍋爐正平衡效率需要測定的參數(shù)及測量方法，繼續(xù)提問“鍋爐熱損失發(fā)生在哪里？鍋爐反平衡效率的計(jì)算公式是什么？”逐步引導(dǎo)學(xué)生積極思考，最后提出“為什么既要進(jìn)行鍋爐正平衡實(shí)驗(yàn)，又要進(jìn)行鍋爐反平衡實(shí)驗(yàn)？如何有效提高鍋爐效率？”教師通過這些涵蓋了實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法的探究型問題，激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)他們應(yīng)用理論知識(shí)分析和解決問題的能力。
在進(jìn)行演示性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，采用歸納式教學(xué)方法，將“觀看”實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝^察”實(shí)驗(yàn)。例如，在“自然循環(huán)鍋爐水動(dòng)力特性”實(shí)驗(yàn)中，不去講解，也不提出任何問題，只是告訴學(xué)生要仔細(xì)觀察。在每個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，再引導(dǎo)學(xué)生歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。受知識(shí)水平、觀察能力的影響，學(xué)生難免會(huì)遺漏掉某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這時(shí)通過重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有針對性地觀察，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象再次進(jìn)行歸納和分析。采用這種教學(xué)方法，使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程充滿興趣，對水循環(huán)的形成過程、工質(zhì)的流動(dòng)與傳熱過程、蒸汽的產(chǎn)生過程，上升管中汽水兩相流的各種流型（泡狀、彈狀、環(huán)狀流動(dòng)），鍋爐水循環(huán)的常見故障（停滯、倒流、自由水面、汽水分層、下降管帶汽）從現(xiàn)象到本質(zhì)都有非常深刻的認(rèn)識(shí)。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，還嘗試了師生角色換位教學(xué)法。例如，在“煙氣成分分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，進(jìn)行了“讓學(xué)生做老師”的換位教學(xué)實(shí)踐。每組學(xué)生經(jīng)過討論，選出一位同學(xué)，由其充當(dāng)教師的角色，講解奧氏煙氣分析儀的工作原理，演示其使用方法，并帶領(lǐng)本組的同學(xué)完成煙氣成分及含量測定實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考、提問、討論。實(shí)踐證明，這種方式加強(qiáng)了學(xué)生之間的交流、師生之間的互動(dòng)，活躍了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的氣氛，收到很好的效果。
2.考核方法
實(shí)驗(yàn)考核是對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ娜鏅z查，也是對教師教學(xué)效果的檢查。同時(shí)，考核能夠給學(xué)生以壓力和動(dòng)力，促進(jìn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的重視。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核方法，主要是依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的好壞來評定成績，這種方法在一定程度上滋長了學(xué)生抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象。為減少傳統(tǒng)考核方法的弊端，我們采取實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考試相結(jié)合的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考核，三者依次占實(shí)驗(yàn)總評成績的30%、30%、40%。實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告采取每個(gè)實(shí)驗(yàn)單獨(dú)給分，取各自的平均分作為這兩項(xiàng)的成績；實(shí)驗(yàn)筆試則由每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置2～4道基本知識(shí)和基本技能試題組成試卷，統(tǒng)一安排考試。實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)由教師依據(jù)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、回答問題情況，以及發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力當(dāng)場給出成績；實(shí)驗(yàn)報(bào)告按照是否按要求撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，按時(shí)交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，數(shù)據(jù)、結(jié)論是否正確，分析是否透徹評分。通過這種考核方式給出實(shí)驗(yàn)綜合成績，實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、觀察能力、動(dòng)手能力、思維能力、綜合分析能力等的全面考查。
四、結(jié)語
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是將書本知識(shí)與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)相結(jié)合、基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)活動(dòng)，是培養(yǎng)學(xué)生能力的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵。為提高鍋爐原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，需要承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師關(guān)注教學(xué)過程的各個(gè)方面，對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)和考核方法等進(jìn)行順應(yīng)時(shí)代潮流的改革和創(chuàng)新，不斷總結(jié)教學(xué)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)素質(zhì)和水平，為提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型人才做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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