水輪機及輔助設備運行與檢修課程教學改革探究

周濤　梁建和

【摘 要】以水輪機及輔助設備運行與檢修課程為例，從課程設計、教學模式設計、項目教學實施等方面探討機電類專業(yè)課程教學改革。

【關鍵詞】水輪機及輔助設備運行與檢修課程 課程設計 教學改革

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2015）08C-0076-02

水輪機及輔助設備運行與檢修課程是機電設備運行與維護專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，對專業(yè)核心技能的培養(yǎng)和職業(yè)素質的養(yǎng)成起著關鍵作用。但是，由于水輪機十分龐大、貴重，學校沒有能力購置作為教學設備，而且作為水電站運行的主要設備，也不能隨意隨時地進行拆裝教學，這就給教學側重點是設備的拆裝、調試、運行與維修的水輪機及輔助設備運行與檢修課程的教學帶來了困難。為解決教學資源匱乏的難題，筆者探索水電站開展集中式教學的模式，對課程教學做了改革。

一、課程設計理念

機電設備運行與維護專業(yè)主要面向中小型水電站，從事水輪機設備的運行、維護、拆裝與檢修。因此，本課程以水電站職業(yè)崗位需求為導向，以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點，以“設備拆裝、運行、檢修”等項目為載體，以培養(yǎng)職業(yè)能力為目標，基于工作過程進行課程設計。理實一體、學做交融，實現(xiàn)學習與工作的一致性，使學生通過專項強化培訓可取得機修鉗工、水輪發(fā)電機值班員、水輪機設備安裝工、水輪機檢修工、水輪機調速器機械檢修工等職業(yè)資格證書。

二、課程設計思路

（一）課程體系開發(fā)過程。打破原有學科型專業(yè)課程體系。在進行行業(yè)分析和崗位需求調研的基礎上，召開有水電站基層領導、工程技術人員參加的實踐專家研討會，充分調研、征集和參考實踐專家意見，尋找實踐專家在職業(yè)成長過程中的典型工作任務，參照職業(yè)資格標準，突出職業(yè)能力和職業(yè)素質培養(yǎng)，構建工作過程系統(tǒng)化的機電設備運行與維護專業(yè)的全新課程體系。

（二）課程設計。在水輪機及輔助設備運行與檢修課程中，水輪機和水輪機調節(jié)部分的內容重點是根據(jù)水輪機檢修的一般生產過程，遵循由簡單到復雜的認知規(guī)律進行技能訓練和知識學習，逐步提升設備維護和檢修的實操能力，實現(xiàn)學習與工作的一致性，根據(jù)水輪發(fā)電機值班員等崗位的工作內容和過程設計油水氣三大系統(tǒng)的教學內容。與行業(yè)企業(yè)合作，基于“水輪機及輔助設備運行檢修”的工作過程，以真實的設備運行、檢修為載體，遵循“由簡單到復雜”的認知規(guī)律，設計了“編寫水電站分析報告”等9個項目，共計18個典型工作任務，將知識學習與技能訓練融入到工作過程中，學生參與工作的時間由少到多，循序漸進，由新手逐步轉化為技術能手。

1.教學內容選取的原則。滿足水電站運行與維修崗位實際工作任務所需要的知識、能力、素質要求，滿足水電行業(yè)發(fā)展的需要，并為學生的職業(yè)崗位遷移奠定可持續(xù)發(fā)展的良好基礎。

2.內容選取過程。本專業(yè)畢業(yè)生初次就業(yè)崗位是水輪發(fā)電機組值班員、水輪機檢修工或電力安裝公司的水輪機安裝工，學生通過后續(xù)課程學習和能力訓練，可晉升值長、水輪機安裝或檢修班長、安裝與檢修分廠主任等崗位；職業(yè)崗位要求是：能正確使用工量具完成水輪機拆卸、組裝和總裝，能正確開停機操作并調節(jié)水輪機功率，能分析處理水輪機常見故障和事故。針對上述崗位工作任務總結出相應的職業(yè)能力要求，包括安裝調試、裝配工藝制定、運行操作、檢測維修等。根據(jù)認知及成長規(guī)律將行動領域轉換為學習領域即課程，將職業(yè)能力要求轉換為課程內容，由此確立課程的教學內容，整合水輪機、水輪機調節(jié)、水力機組輔助設備等課程而形成一門新的專業(yè)核心課程。

3.教學項目設計。以能力本位為核心，對本課程進行項目化改造。以項目載體、任務驅動為原則選取和序化教學內容，用行動導向教學方法組織教學，將原課程知識點解散并重構于9個項目共18個工作任務中。其中，“項目9分析處理水輪機運行故障”屬于綜合性項目，是前面8個項目所涉及內容的綜合運用項目。課程內容與教學項目設計見表1。在基于工作過程的項目化改造中，很難找到直接進行設備構造認識、結構原理分析的典型工作任務，而典型工作任務大多與水輪機的拆裝及修復有關聯(lián)。為此，我們把水輪機拆裝及修復的部分內容引入本課程。

表1 教學內容與教學項目設計

序號 項目 典型工作任務 教學情境

1 編寫水電站分析報告 編寫水電站分析報告 1.水電站基本功能調查

2.水輪機型號及參數(shù)調查

2 拆卸水輪機 1.拆卸導水機構與水導及主軸密封 1.拆卸水輪機導水機構

2.拆卸水輪機水導軸承及主軸密封

2.拆卸轉輪 3.吊出轉輪

4.分解水輪機轉輪

3 修復水輪機 1.尋查與修復水輪機空蝕和磨損部位 1.尋查與修復水輪機空蝕的部位

2.尋查與修復水輪機磨損的部位

2.尋查與消除水輪機振動 3.尋查與消除水輪機振動

4 總裝水輪機 1.安裝水輪機埋設部件 1.安裝水輪機埋設部件

2.組裝水輪機轉輪 2.組裝并吊入水輪機轉輪

3.裝配主軸、操作油管及受油器

3.安裝導水機構與水導及主軸密封 4.安裝水輪機導水機構

5.安裝水輪機主軸密封

6.安裝水輪機水導軸承

5 調節(jié)水輪機功率 1.操作機組開機 1.編寫機組啟動與并列操作票

2.操作機組開機

2.整定水輪機調速器參數(shù) 3.初定水輪機調速器參數(shù)

4.調整試驗水輪機調速器

6 處理水電站油系統(tǒng)運行故障 1.凈化處理水電站用油 1.處理油的壓力過濾

2.處理油的真空凈化

2.檢修調速器油壓裝置失壓故障 3.檢修調速器油壓裝置失壓故障

3.檢修油槽油位異常和油混水故障 4.檢修壓力油槽位異常故障

5.檢修集油槽油位異常故障

6.檢修油混水故障

7 處理水電站水系統(tǒng)運行故障 診斷修復水電站供水量不足故障 1.診斷修復技術供水故障

2.診斷修復排水泵出水故障

3.診斷修復主閥卡阻故障

8 處理水電站氣系統(tǒng)常見故障 1.檢修壓縮氣系統(tǒng)氣壓不足故障 1.檢修高壓氣系統(tǒng)氣壓故障

2.檢修低壓氣系統(tǒng)氣壓故障

2.檢修空壓機運轉中溫度異常和有異響故障 3.檢修空壓機運轉中溫度異常故障

4.診斷修復空壓機運轉中有異響故障

9 分析處理水輪機運行故障 1.分析處理水輪機機械故障 1.分析處理水電站機組槳葉卡阻故障

2.分析處理水導軸承油混水故障

2.分析處理水輪機出力不足故障 3.解決水電站出力不足故障

三、教學模式設計

教學模式的設計以保證學生學習與實際工作的一致性為原則，根據(jù)學生特點、課程目標和校內外教學條件，有針對性地創(chuàng)立并實施集中教學、分組實施、工學交替、任務驅動、教學做一體化的“1234”行動導向教學模式。“1234”行動導向教學模式，即“1個主體、2個考核、3個真實、4個融合”。課程的創(chuàng)新伴隨教學實踐的整個過程。

（一）“1個主體”的教學過程。教學過程的每一階段都規(guī)劃出學習內容和教學流程。教學過程中采用行動導向教學法，教師主導、學生主體，不再是灌輸式教學。教師的主要作用是啟迪學生的心智，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生積極思考并行動起來，教與學互動、學生與教師互動，學生的自主學習、合作學習和探究性學習有機結合，使學生“手、腦、口、心”并用，提高學生學習的興趣和積極性，大大地提高了教學效率。為保障分組實施的教學效果，成立了學生專業(yè)協(xié)會，利用業(yè)余時間培養(yǎng)骨干學生超前學習核心課程的專業(yè)知識，假期安排到正在進行機組安裝調試或檢修的水電站跟班勞動，用這些經過培養(yǎng)、提前掌握核心課程知識和技能的骨干學生擔任參與指導，既節(jié)省教學資源、保障教學質量，又能培養(yǎng)專業(yè)特長生。

（二）“2個考核”的評價機制。實行項目考核和綜合考核相結合、實操考核與理論考核相結合的考核方案。鼓勵學生自我評價，體現(xiàn)考核的公平、公正、客觀、實際。

（三）“3個真實”的教學環(huán)境。校企深度合作，貫穿“理論、實踐一體化”思想，以“真實設備、真實行業(yè)規(guī)范、真實工作崗位”為原則來指導教學環(huán)境建設和教學過程，同時自行開發(fā)虛擬教學軟件，制作裝配視頻、軟件作為教學資源的有效補充，“實虛結合，工學交融”，構建學習與工作一致、軟硬條件兼?zhèn)涞慕虒W環(huán)境。

（四）“4個融合”的工學結合途徑。以工學結合為切入點實施4個融合，即“教師與技術人員融合、教材與技術文件融合、學生與員工融合、教室與車間融合”。模擬企業(yè)組織形式，引入企業(yè)文化與管理理念，聘請企業(yè)技術人員和能工巧匠擔任實踐教師；將行業(yè)標準、企業(yè)作業(yè)規(guī)程、技術工藝文件等職業(yè)標準作為教學標準；教學過程中學生在生產車間擔任企業(yè)員工的角色，接受“真刀實槍”的實踐訓練，為零距離就業(yè)搭好橋梁。

四、項目教學的實施

本課程的教學是設計在真實的水電站環(huán)境下，需要采用教學做一體化、理論與實踐一體化的教學模式，通過集中教學、分組實施才能完成。因此，對于水輪機設計理論等對具體工作崗位而言理論性太強的內容盡可能簡化，以便于就真實的水電站環(huán)境進行行動導向教學。

9個項目的主要教學場地安排有兩種執(zhí)行方案：一是依托院內構建的小型水輪機安裝與檢修、水輪機調速器和輔助設備實訓基地；二是到正在進行機組大修的中小型水電站開展現(xiàn)場教學。后一種方案雖受條件的制約，但是，除了節(jié)省辦學經費外，其真實生產的教學環(huán)境卻是前一種方案不可替代的，在生產現(xiàn)場開展教學，更能體能職業(yè)性、實踐性和開放性，可具體根據(jù)校外實訓基地的機組檢修計劃，制定或調整教學進程。對于水輪機預埋件的吊裝、定位等很難遇到的生產過程，考慮采用視頻、錄像和虛擬仿真教學。

基于工作過程系統(tǒng)化的知識體系重構，實現(xiàn)了理論與實踐的一體化、課程內容與實際生產的一致性，使學生學到的知識和技能與企業(yè)的實際無縫連接。近年來，該課程被廣泛地安排在學歷教育和行業(yè)企業(yè)職工培訓中，其反饋效果很好。但是，水電站的機組檢修和實際教學過程是很難做到完全吻合的，因此，在校內建設必要的實驗實訓設施是不可或缺的。在實施過程中，要關注企業(yè)生產進程、加強教學資源建設和實訓基地建設、合理安排教學進程，以取得教學改革預期的效果。

【參考文獻】

[1]陳炳森.課程項目化教學探索與實踐——以《水輪機及輔助設備運行與檢修》課程為例[J].廣西教育，2012（11）

[2]戴士弘.職業(yè)教育課程教學改革[M].北京：清華大學出版社，2007

【基金項目】廣西壯族自治區(qū)精品課程《水輪機及輔助設備運行與檢修》研究成果（桂教高教[2010]100號文）

【作者簡介】周 濤（1977- ），男，廣西桂林人，廣西水利電力職業(yè)技術學院講師，研究方向：水電站綜合自動化。

（責編 黎 原）