摘要:實驗教學是鍋爐原理教學過程中不可缺少的壹部分。加強和改進鍋爐原理實驗教學是培養熱能與動力工程專業本科生能力的有效途徑之壹。根據鍋爐原理實驗教學實踐的經驗,研究和探討了在實驗教學過程中改革傳統教育觀念的具體措施,從教學目標、教學內容、教學和考核方式等方面全面引入現代教育理念,培養創新型人才。
論文關鍵詞:鍋爐原理;教學研究;實驗?
鍋爐是火力發電廠的三大主機之壹,是工業企業的動力之源,在國民經濟發展中發揮著極其重要的作用。《鍋爐原理》是熱能與動力工程專業本科生的主要專業課程之壹。《鍋爐原理》的教學目標是使學生全面系統地了解鍋爐本體及輔助設備的結構,掌握鍋爐工作原理的相關知識,培養學生分析工程問題、進行鍋爐設計計算和鍋爐試驗的實踐能力。本課程工程性強,內容多,難度大,僅靠理論教學很難達到教學目標。實驗、實習、課程設計等實踐環節與工程實踐緊密結合,是鍋爐原理教學中不可缺少的環節。
高校實驗室是理論聯系實際、培養大學生工程實踐能力和創新能力的重要場所。加強和改進實驗教學是培養大學生能力的有效途徑之壹。實驗在鍋爐原理實踐教學中占有重要地位。作為壹名從事鍋爐原理實驗教學的教師,筆者在教學過程中改革了傳統的教育理念,從教學目標、教學內容、教學和考核方式等方面全面引入現代教育理念,使教學效果明顯提高。
壹、鍋爐原理實驗的教學目標
鍋爐原理實驗教學的基本出發點是提供大量模擬鍋爐相關現象的裝置和系統,幫助學生更好地理解課程內容,掌握鍋爐的基本原理、常用試驗方法和操作技術,加強鍋爐設計計算和鍋爐試驗的實踐能力。傳統教育以傳授知識為目的,教師考慮的是如何向學生灌輸知識,忽視了學生能力的培養。現代社會的發展要求高校培養壹批知識高、能力強的創新人才。為了滿足這種需求,高校應該重視學生能力的培養。
在鍋爐原理實驗教學中,教師在教學中起主導作用,學生在學習中起主體作用,使學生在預習實驗指導書、操作實驗設備和儀器、思考實驗現象、通過團隊合作解決實驗中的問題、記錄和整理實驗數據、撰寫報告、完成實驗思考問題的過程中,提高學習能力、實驗技能、動手能力、獨立思考能力、團隊合作精神、組織能力、分析和分析能力。
利用精心設計的實驗內容,將《鍋爐原理》課程的知識點與專業基礎課《工程熱力學》、《傳熱學》、《流體力學》、《熱工測試技術》以及專業課《大氣汙染監測技術》、《大氣汙染控制工程》、《潔凈煤發電技術》相結合,多學科知識進行有效傳遞和整合,做到舉壹反三。既能鞏固和加深學生對專業前基礎課程的理解,又能加深學生對所學專業知識體系的理解,激發學生學習後續課程的興趣和熱情,培養學生的科學思維能力,從而為後續課程的學習和今後從事工程設計、科研工作打下堅實的基礎。
二、鍋爐原理實驗的教學內容
實驗課的教學內容關系到實驗教學的組織和實施,是規範實驗教學過程、檢查實驗教學質量和建設實驗室的基礎。鑒於鍋爐原理涉及內容多,實踐性強,相關課程多,我們將實驗部分分離出來,單獨開設課程,同時保證實驗教學內容設計與前期專業基礎課和後續專業課的緊密銜接。在教學內容上,力求從本課程的實際出發,不失時機地滲透綜合到其他課程中,為學生的熱能與動力工程知識體系打造壹個系統化的平臺,改變傳統的只從單壹課程傳授零散知識的教學模式。
結合“鍋爐原理”理論教學“燃料-燃燒與熱平衡計算-受熱面-自然循環鍋爐水動力-鍋爐啟停與運行-鍋爐汙染物排放監測與控制”的教學主線,建立了煤質分析、並聯管流分配、自然循環鍋爐水動力特性、燃燒與環境監測、燃燒源汙染物排放控制五個實驗室。
在煤質分析實驗室開設了煤的工業分析和煤的發熱量測定兩個實驗,使學生掌握煤質分析和發熱量測定的原理和方法,了解煤質對鍋爐性能的影響。
“平行管組流量分配”和“自然循環鍋爐水動力特性”實驗室配有兩套自行設計建造的實驗系統。前者可使學生對電站鍋爐過熱器和再熱器管進出口集箱布置不當造成的流量分配不均勻有清晰的感性認識;後者使學生對自然循環鍋爐的水動力特性和提高水循環安全性的措施有更深入的了解。
燃燒與環境監測實驗室基於自主研發的能源島熱電聯產系統,設置了程序點火及火焰監測顯示、燃燒調整及燃燒效率測量、鍋爐熱平衡、鍋爐煙氣測量、煙氣成分分析、氣態汙染物排放監測六個實驗。“程序點火及火焰監測與顯示”實驗可使學生了解鍋爐的安全運行程序和燃燒過程;通過鍋爐上的觀察孔,直接觀察火焰形狀和運行參數對火焰形狀的影響,大大加深了對書本知識的理解。“燃燒調整與燃燒效率測定”實驗使學生對各種因素對燃燒效率的影響有了直接的感性認識,同時學習了測量鍋爐效率和計算燃燒效率的方法。通過“鍋爐熱平衡”實驗,加深學生對鍋爐熱平衡原理的理解,培養學生的鍋爐熱平衡實驗測試技能,使學生能夠分析各種熱損失的原因,學會診斷鍋爐存在的問題。“鍋爐煙塵測定”實驗使學生熟悉國家標準,掌握測量固定汙染源排氣中顆粒物的排放濃度、換算濃度和排放總量的原理和方法。“煙氣成分分析”實驗使學生掌握奧氏煙氣分析儀的工作原理和使用方法。“監測氣態汙染物排放”實驗使學生掌握電化學法測量氣態汙染物排放的原理和EUROTRON MK2 8851煙氣分析儀的使用方法。通過這壹系列實驗,學生可以為鍋爐設計、運行和研究打下基礎。
“燃燒源汙染物排放控制”實驗室配有4種除塵裝置(旋風除塵器、布袋除塵器、靜電除塵器和濕式除塵器)、噴射鼓泡煙氣脫硫裝置和選擇性催化還原煙氣脫硝裝置,可開展除塵器性能測定和氣體汙染凈化2類6個項目的實驗教學,使學生系統了解和掌握汙染控制的基礎知識、基本原理、主要設備和典型工藝。培養學生分析和解決日益嚴重的燃燒源汙染物排放問題的基本能力,為學生從事相關工程設計和技術管理提供必要的基礎。