能源工程概論課程實(shí)踐教學(xué)研究

謝春玲

摘? 要 依據(jù)中國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的基本構(gòu)想，清潔、高效利用能源是能源工程解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的最佳途徑。結(jié)合新工科背景對(duì)人才的需求，從多元化角度拓展課程教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，為從事相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)的高校教師提供借鑒。

關(guān)鍵詞 能源工程概論;實(shí)踐教學(xué);實(shí)踐基地;虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）20-0124-02

Teaching Research of Energy Engineering Introduction Curricu-lum Practice//XIE Chunling

Abstract According to the basic idea of China’s energy develop-ment strategy， the best way to solve the problem of energy crisis and?environmental pollution is energy that is used cleanly and efficiently.?With the talent demand of new engineering background， the curricu-lum teaching practice is diversified. The research can provide some reference to related professional teachers.

Key words energy engineering introduction; practice teaching; prac-tice base; virtual simulation experiment teaching

0? 前言

能源是人類文明賴以發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著人類對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，能源利用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題越來(lái)越突出，高效、清潔的能源系統(tǒng)是解決問(wèn)題的途徑之一[1-2]。

先進(jìn)理論和技術(shù)層出不窮，高校教師擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)適應(yīng)能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高水平應(yīng)用型人才的重任。

1? 能源工程概論課程簡(jiǎn)介

能源工程概論課程是煙臺(tái)大學(xué)面向能源與動(dòng)力工程專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，教材選用劉柏謙主編的《能源工程概論》，按照全書內(nèi)容，該課程主要講授常規(guī)化石能源和新能源兩大模塊。其中，常規(guī)化石能源模塊主要介紹煤炭、燃料油、燃料氣成分和指標(biāo)，中國(guó)能源發(fā)展?fàn)顩r，能量存儲(chǔ)技術(shù)等;聯(lián)合發(fā)電工程部分介紹常規(guī)火電廠、燃蒸聯(lián)合循環(huán)電廠總體組成和運(yùn)行原理等。新能源模塊主要介紹潔凈煤技術(shù)、煤的潔凈燃燒技術(shù)、各類新能源與可再生能源特點(diǎn)和利用技術(shù)。

2? 實(shí)踐教學(xué)突出問(wèn)題：授課形式單一化

能源工程概論課程教學(xué)主要采取教師主講基礎(chǔ)理論課、課堂師生互動(dòng)提問(wèn)及課下答疑相結(jié)合的教學(xué)模式，這種直接硬性灌輸講授的方式雖然具有直面溝通的優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于工程實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，教學(xué)方式過(guò)于單一枯燥，嚴(yán)重缺乏教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性不能充分發(fā)揮，教學(xué)效果不佳。同時(shí)，課程教學(xué)內(nèi)容大多是基本知識(shí)點(diǎn)講解，缺乏知識(shí)的廣度與深度。如聯(lián)合發(fā)電工程課程教學(xué)僅僅局限于發(fā)電系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)知識(shí)的講解，而對(duì)于生態(tài)環(huán)境、前沿技術(shù)等關(guān)注不夠，與之相關(guān)的資源、環(huán)境的合理利用等內(nèi)容涉及的廣度不夠。

3? 實(shí)踐教學(xué)改革措施：手段多元化，課內(nèi)外一體化

為了更好地適應(yīng)新工科背景下人才培養(yǎng)需求，采用多元化教學(xué)手段構(gòu)建能源工程概論課程實(shí)踐教學(xué)課內(nèi)外一體化教學(xué)模式，如圖1所示。該教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)感性認(rèn)識(shí)的重要性，注重學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)，增強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的廣度與深度。

3.1? 利用多媒體融合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使教學(xué)形象生動(dòng)化

將課程原有的靜態(tài)PPT形象化，生動(dòng)化，利用視頻、動(dòng)畫等技術(shù)展示教學(xué)過(guò)程中學(xué)生難以形成空間概念的結(jié)構(gòu)等難點(diǎn)。利用具有交互性和直觀性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，有利于學(xué)生形成長(zhǎng)久性記憶。最為重要的是，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生是實(shí)驗(yàn)的主體，具有自主性和可重復(fù)性。通過(guò)人機(jī)交互的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，給學(xué)生視覺(jué)感官帶來(lái)一種全新的體驗(yàn)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生在課堂上接觸的知識(shí)面大大拓寬。通過(guò)這種方式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣之后，可促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)，并積極運(yùn)用到實(shí)踐中[3]。

例如，聯(lián)合循環(huán)電廠燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是發(fā)電工程教學(xué)中的難點(diǎn)。燃?xì)廨啓C(jī)虛擬拆裝內(nèi)部構(gòu)造既形象又逼真，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步講解，做到實(shí)體發(fā)動(dòng)機(jī)與虛擬拆裝完美結(jié)合。突破課程難點(diǎn)之后，學(xué)生對(duì)火電廠各部件名稱、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電力生產(chǎn)過(guò)程就有了清晰的理解。

再如，在講解新能源部分核能產(chǎn)生及利用時(shí)，教師可以利用Flash慢放來(lái)解析中子轟擊鈾原子核發(fā)生核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的過(guò)程，中子和鈾的原子核采用鮮明的色彩吸引學(xué)生的注意力，產(chǎn)生視覺(jué)美感。Flash中一代又一代中子轟擊鈾核產(chǎn)生核能的過(guò)程通過(guò)不斷運(yùn)動(dòng)變化的情景展示出來(lái)，可以喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們?nèi)ブ鲃?dòng)思考問(wèn)題，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

3.2? 實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容創(chuàng)新化，提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力

能源工程概論課內(nèi)學(xué)時(shí)設(shè)置教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，教師布置創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生抽簽組合分組，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與新技術(shù)緊密結(jié)合，教師要調(diào)動(dòng)大家積極參與實(shí)驗(yàn)方案討論，強(qiáng)化學(xué)生將課內(nèi)基礎(chǔ)理論應(yīng)用于實(shí)踐的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力[3]。如在新能源這一部分，讓學(xué)生動(dòng)手自制太陽(yáng)能電池，測(cè)試太陽(yáng)能集熱器性能，自制風(fēng)光互補(bǔ)路燈，設(shè)計(jì)太陽(yáng)能斯特林充電樁等。通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生重視能源與動(dòng)力工程專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)、新設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)，密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，為學(xué)生提供職業(yè)發(fā)展的空間。實(shí)驗(yàn)課程融入課程思政要素，努力培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能和創(chuàng)新精神，將對(duì)學(xué)生融入社會(huì)起到極大的促進(jìn)作用[4]。

3.3? 利用網(wǎng)絡(luò)資源開闊學(xué)生視野，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力

課程相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了良好的平臺(tái)，如智慧樹在線課程平臺(tái)、中國(guó)新能源與可再生能源網(wǎng)、中國(guó)能源網(wǎng)、國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享服務(wù)平臺(tái)等。學(xué)生可以根據(jù)課上的掌握情況、自身的能力和興趣，自主選擇能源工程概論課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，作為課堂內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)課的補(bǔ)充和擴(kuò)展。教師在課堂內(nèi)容重要的知識(shí)點(diǎn)上設(shè)置相應(yīng)的網(wǎng)址鏈接，學(xué)生可以按照適合自己的學(xué)習(xí)方式自主學(xué)習(xí)，自主性得以充分發(fā)揮，個(gè)性化學(xué)習(xí)得以實(shí)現(xiàn)。

3.4? 指導(dǎo)學(xué)生參加科技賽事等，培養(yǎng)綜合型實(shí)踐能力

大學(xué)生科技競(jìng)賽是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，將科技競(jìng)賽與教學(xué)實(shí)踐互促融合，改變傳統(tǒng)的“理論課+實(shí)驗(yàn)課”的教育理念，拓寬以賽促教、以賽促學(xué)的新理念。優(yōu)化大學(xué)生科技競(jìng)賽和課程實(shí)踐教學(xué)，選取一些與課程內(nèi)容緊密聯(lián)系、有代表性的典型賽事，如“大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽”“中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)大學(xué)生優(yōu)秀科技作品競(jìng)賽”等。團(tuán)隊(duì)教師甄選大賽典型作品，作為教學(xué)案例輔助課程重難點(diǎn)教學(xué)。通過(guò)賽事的引領(lǐng)作用，讓學(xué)生在平時(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程中感受科技賽事的氛圍，充分發(fā)揮自主創(chuàng)新能力，增強(qiáng)教學(xué)成效 [5]。

3.5? 開展相關(guān)學(xué)術(shù)活動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)術(shù)交流能力

在當(dāng)今社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)較大的背景下，大學(xué)生溝通與交流能力需要進(jìn)一步增強(qiáng)。在課程教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，鼓勵(lì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織能源領(lǐng)域?qū)W術(shù)交流活動(dòng)，邀請(qǐng)領(lǐng)域內(nèi)知名專家作學(xué)術(shù)報(bào)告，讓學(xué)生了解能源領(lǐng)域國(guó)際前沿技術(shù)，同專家學(xué)者互動(dòng)，使學(xué)生在良好的學(xué)術(shù)氛圍中獲得豐富的課外知識(shí)，加深對(duì)課堂內(nèi)重點(diǎn)內(nèi)容的理解，增強(qiáng)知識(shí)理解的深度。

3.6? 與實(shí)踐基地形成良好互動(dòng)，提高就業(yè)與創(chuàng)業(yè)能力

教學(xué)團(tuán)隊(duì)與相關(guān)能源企業(yè)人員建立互動(dòng)，凝練能源行業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目，轉(zhuǎn)變成與課程知識(shí)點(diǎn)緊密聯(lián)系的教學(xué)案例，教學(xué)內(nèi)容更貼近能源行業(yè)實(shí)際，在一定程度上更能滿足企業(yè)實(shí)際需求，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極聯(lián)系校外實(shí)踐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享，結(jié)合專業(yè)要求和學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃，與煙臺(tái)熱力發(fā)電廠合作建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的實(shí)踐基地，定期帶領(lǐng)學(xué)生去基地參加實(shí)踐活動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)能源產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀的了解。通過(guò)與企業(yè)關(guān)聯(lián)的實(shí)踐基地活動(dòng)，可以把理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，有助于學(xué)生更好地掌握專業(yè)知識(shí)和業(yè)務(wù)技能，提高學(xué)生的就業(yè)與創(chuàng)業(yè)的能力。

3.7? 利用開放的科技館進(jìn)一步鞏固基礎(chǔ)理論，提高服務(wù)社會(huì)能力

目前，我國(guó)科技館事業(yè)發(fā)展非常迅速，具有一定規(guī)模和水平的科技館面向社會(huì)開放，能源工程概論課外實(shí)踐要充分利用科技展館。如在講解核能發(fā)電內(nèi)容時(shí)可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀全國(guó)首個(gè)核電專題展覽館——山東核電科技館，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)核能特點(diǎn)、產(chǎn)生與利用和核電站運(yùn)行原理的認(rèn)識(shí)與理解，消除對(duì)核的恐懼。同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生積極競(jìng)聘科技館義務(wù)講解員，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)回報(bào)社會(huì)。

4? 結(jié)語(yǔ)

為了適應(yīng)新工科背景對(duì)能源與動(dòng)力工程專業(yè)人才的需求，構(gòu)筑能源工程概論課內(nèi)外一體化實(shí)踐教學(xué)體系，采用多元化實(shí)踐教學(xué)手段，提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及獨(dú)立從事科學(xué)研究，收到良好的效果?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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