融入創(chuàng)新競賽的船舶動力裝置課程實踐教學(xué)研究

謝春玲

摘要：船舶動力裝置的性能直接影響船舶的性能，船舶行業(yè)研究人員以改進(jìn)動力裝置性能為引領(lǐng)，高等院校船舶動力教育工作者以培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)的船舶行業(yè)人才為目標(biāo)，從教學(xué)引入創(chuàng)新競賽角度出發(fā)，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

Abstract： Ship power plant performance has direct impact on the performance of ships. To improve the power plant performance is the guide for ship industry researchers. Ship power in colleges and universities education staff take to fostering the ship industry talents with comprehensive quality as the goal. The innovation competition from the perspective of teaching is introduced to improve teaching methods and quality.

關(guān)鍵詞：船舶動力;科技競賽;教學(xué)改革

Key words： ship power;innovation competition;teaching reform

中圖分類號：G642.423? ? ? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0229-02

0? 引言

海軍裝備、船舶運(yùn)輸和海洋開發(fā)都需要船舶作為運(yùn)載平臺。船舶動力裝置的性能很大程度上決定了船舶的性能。隨著船舶行業(yè)的飛速發(fā)展，動力裝置的內(nèi)涵、類型與結(jié)構(gòu)更加多樣化和復(fù)雜化。船舶動力裝置教學(xué)團(tuán)隊圍繞教育改革精神，以加強(qiáng)基礎(chǔ)知識，拓寬知識面，提高學(xué)生綜合素質(zhì)為原則，不斷地融入教學(xué)體系內(nèi)核因子，進(jìn)行教學(xué)改革研究，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1? 船舶動力裝置課程簡況

船舶動力裝置課程是面向輪機(jī)工程專業(yè)本科生開設(shè)的專業(yè)課程。課程選用的教材是哈爾濱工程大學(xué)出版的《船舶動力裝置概論》，主要講授船舶動力裝置的系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)、工作原理、性能、新技術(shù)及發(fā)展趨勢。其中涵蓋船舶柴油機(jī)、船舶燃?xì)廨啓C(jī)、船舶鍋爐及汽輪機(jī)、船舶核動力、聯(lián)合動力裝置、軸系傳動和特種動力裝置等。聯(lián)合動力裝置包括CODOG（Combined Diesel or Gas Turbine）和CODAG（Combined Diesel and Gas Turbine）柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)交替和共同工作聯(lián)合動力裝置，COG1OG2（Combined Gas Turbine One or Gas Turbine Two）和COGAG（Combined Gas Turbine and Gas Turbine）兩臺燃?xì)廨啓C(jī)交替和共同工作聯(lián)合動力裝置、電力推進(jìn)等[1]。特種動力包括熱氣機(jī)、各類閉式循環(huán)發(fā)動機(jī)、燃料電池、蓄熱式非傳統(tǒng)能源和采用空間傳輸機(jī)構(gòu)的特種發(fā)動機(jī)。課程幾乎涉及各類型船舶動力裝置，融合多門學(xué)科和各種高新技術(shù)。培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行船舶推進(jìn)系統(tǒng)選型、設(shè)計和分析解決船舶動力裝置相關(guān)問題的能力。目前課程教學(xué)過程中，一些動力裝置方向大學(xué)生科技賽事同教學(xué)環(huán)節(jié)隔離，沒有充分利用科技賽事的引領(lǐng)作用，賽事的良好資源沒有融合在教學(xué)中，教學(xué)團(tuán)隊針對船舶動力相關(guān)賽事與課程實踐教學(xué)融合，有針對性地研究教學(xué)改革措施。

2? 融入科技競賽，提升教學(xué)質(zhì)量

科技競賽與實踐環(huán)節(jié)教學(xué)是相互促進(jìn)的，科技競賽是實踐環(huán)節(jié)課程的補(bǔ)充和延伸;實踐環(huán)節(jié)課程是科技競賽成果的展示平臺。將大學(xué)生科技競賽活動成果融入課程內(nèi)容，會使更多的學(xué)生加入科技競賽活動的隊伍，從而在校園中形成良好的創(chuàng)新氛圍[2-3]。

2.1 賽事引領(lǐng)，優(yōu)化教學(xué)組織方式

以全國大學(xué)生船舶能源與動力創(chuàng)新大賽為例，此賽事由江蘇科技大學(xué)、江蘇省內(nèi)燃機(jī)學(xué)會、江蘇省造船工程學(xué)會、中國造船工程學(xué)會、船舶輪機(jī)學(xué)術(shù)委員會主辦，主要圍繞船舶能源使用設(shè)計與優(yōu)化、動力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計等。其中技能賽以拆卸、裝復(fù)和成功運(yùn)行柴油機(jī)為考察方式，通過拆裝的速度、工藝、發(fā)動次數(shù)等方面進(jìn)行打分;設(shè)計賽主要以船舶力系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計為主要內(nèi)容，以實物、模型或創(chuàng)意設(shè)計等作為展示方法，以評審答辯等方式進(jìn)行評判[4]。大賽緊扣船舶能源與動力的科技創(chuàng)新研究與實踐，通過設(shè)計賽和技能賽，有效地將專業(yè)知識和船舶行業(yè)特色相結(jié)合，為全國高校大學(xué)生提供了展示聰明才智的舞臺，激發(fā)了學(xué)子們創(chuàng)新實踐的熱情和探索科技的潛能，營造了濃厚的科技創(chuàng)新氛圍，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊合作意識。

教師可以根據(jù)學(xué)生的設(shè)計研究能力和實踐操作能力，優(yōu)化教學(xué)組織方式，將實踐教學(xué)分組分層，以賽事為引領(lǐng)，布置與課程知識點相關(guān)的科學(xué)問題指導(dǎo)學(xué)生研究，提高學(xué)生實踐技能和獨立進(jìn)行科學(xué)研究的能力。對于動手能力較強(qiáng)的學(xué)生鼓勵其參加動力裝置相關(guān)的技能大賽。對于研究能力強(qiáng)的學(xué)生，指導(dǎo)其參加船舶動力裝置相關(guān)的創(chuàng)新設(shè)計賽事。通過教學(xué)實踐環(huán)節(jié)集體準(zhǔn)備賽事，各盡所能發(fā)揮特長。

2.2 通過參與賽事，提高綜合能力

圖1為學(xué)生根據(jù)斯特林熱機(jī)的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，結(jié)合目前能源形勢與低碳環(huán)保的理念設(shè)計的作品——基于碟式太陽能應(yīng)用的超低排放船舶。該船舶采用三體式船體設(shè)計，利用碟式太陽能技術(shù)與斯特林熱機(jī)結(jié)合為船舶提供推進(jìn)動力，推進(jìn)系統(tǒng)由碟式斯特林熱機(jī)動力系統(tǒng)、太陽能跟蹤系統(tǒng)、蓄配電系統(tǒng)、應(yīng)急輔助動力系統(tǒng)等組成。動力系統(tǒng)斯特林熱腔位于二次反光鏡焦點位置，循環(huán)水系統(tǒng)為斯特林熱機(jī)冷腔提供冷源[5-6]。太陽能跟蹤系統(tǒng)采用時日跟蹤與傳感器跟蹤雙重控制，通過水平轉(zhuǎn)軸與垂直轉(zhuǎn)軸共同調(diào)整聚光器角度，使聚光器的軸線始終對準(zhǔn)太陽，收集太陽光[7-8]。蓄配電系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)輸出的電能經(jīng)調(diào)壓穩(wěn)流器調(diào)壓穩(wěn)流后由電能控制器分配儲存于蓄電池組中。應(yīng)急輔助動力系統(tǒng)以柴油機(jī)作動力，驅(qū)動同步交流發(fā)電機(jī)輸出電能。

太陽能斯特林超低排放船舶采用太陽能直接驅(qū)動為主，電力驅(qū)動補(bǔ)充的方式。當(dāng)陽光充足條件下航行時，通過太陽能跟蹤系統(tǒng)控制，碟式聚光器將太陽光聚焦于斯特林熱腔，斯特林熱機(jī)具有充足的動力輸出，通過齒輪箱驅(qū)動螺旋槳推動船舶航行;船舶在拋錨、停泊或者靠岸停港時通過齒輪箱驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，電能儲存于蓄電池組中。若在陰雨天航行時可通過蓄電池組儲存的電能輸出驅(qū)動螺旋槳推動船舶航行，當(dāng)蓄電池組電能不足時可使用應(yīng)急輔助柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行電能補(bǔ)充。碟式光熱發(fā)電技術(shù)與其他太陽能發(fā)電技術(shù)相比具有最高的能源轉(zhuǎn)化效率及優(yōu)秀的能源品質(zhì)，在太陽能較為豐富的大海上，合理利用清潔的太陽能，同學(xué)們設(shè)計出更高效的綠色太陽能船舶，為綠色可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能環(huán)保船舶生態(tài)，保護(hù)海洋環(huán)境作出努力。

學(xué)生可以在參加競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中開拓視野，在創(chuàng)新思維和能力上得到培養(yǎng)和鍛煉。到目前為止已經(jīng)成功舉行三屆，煙臺大學(xué)輪機(jī)工程專業(yè)的學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的參賽興趣，參賽學(xué)生逐年增加，參賽成績?nèi)〉幂^大突破。從近幾年的參賽的結(jié)果可以看出，這一部分學(xué)生對于科研項目的申請環(huán)節(jié)有了初步認(rèn)識，科研能力有了進(jìn)一步提高。通過畢業(yè)生和企業(yè)的反饋信息，在大學(xué)期間積極參加各類大學(xué)生各類科技賽事活動的學(xué)生對于工作崗位的適應(yīng)能力較強(qiáng)，處理工程問題的思路比較清新，表現(xiàn)出較好的綜合素質(zhì)，企業(yè)以及研究生導(dǎo)師對這部分學(xué)生的評價良好。

2.3 通過賽事組隊，突破學(xué)科交叉困難

通過太陽能斯特林船舶設(shè)計可以看出，大部分參賽作品會涉及到多個學(xué)科，對學(xué)生來說是極大挑戰(zhàn)，團(tuán)隊教師也要突破專業(yè)限制，鼓勵同學(xué)跨專業(yè)組織參賽隊伍，同學(xué)們在創(chuàng)新設(shè)計中，相互討論，相互學(xué)習(xí)，不僅是本專業(yè)學(xué)生知識面得到拓展，同時使更多的學(xué)生了解船舶動力，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展，擴(kuò)充行業(yè)后備人才。

2.4 通過賽事培訓(xùn)，培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)

當(dāng)代大學(xué)生有著強(qiáng)烈的自我意識與自我認(rèn)知，通過參加動力裝置技能大賽，提高學(xué)生專業(yè)技能，增強(qiáng)專業(yè)興趣。輪機(jī)工程專業(yè)培養(yǎng)的部分學(xué)生工作在遠(yuǎn)洋船舶上，與多國船員共同維護(hù)管理船舶，更應(yīng)該提高團(tuán)隊合作意識，具備職業(yè)素養(yǎng)[9]。融入科技賽事使得教學(xué)內(nèi)容更加豐富多彩，形成了更為深刻教學(xué)模式，讓學(xué)生意識到自己專業(yè)的重要性，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)榮譽(yù)感從而熱愛所從事的專業(yè)，認(rèn)真學(xué)習(xí)該專業(yè)[10]。

2.5 擴(kuò)充教學(xué)案例，豐富教學(xué)資源

將賽事資源和高水平作品作為課堂教學(xué)案例，擴(kuò)充動力裝置課程教學(xué)案例庫，不斷更新庫內(nèi)資源，使其具有一定前沿性。案例教學(xué)重在引導(dǎo)，不僅僅是告訴學(xué)生正確的答案和方法，通過案例幫助學(xué)生了解分析問題的思路，解決問題的理論和方法，提出針對性的對策和措施[11]。為更好地促進(jìn)賽事典型作品案例教學(xué)，教師團(tuán)隊要根據(jù)課程重點、難點，選擇與教學(xué)緊密結(jié)合的賽事資源，還要靈活地匹配合適的教學(xué)方法提高教學(xué)效果。這對教學(xué)團(tuán)隊也提出了較高的要求，教學(xué)團(tuán)隊人員布局要合理，既要有教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師，又要有科研能力和社會實踐能力強(qiáng)的年輕教師。

3? 改進(jìn)考核評價方式

船舶動力裝置考核評價總成績包括理論課成績、實踐成績、平時表現(xiàn)成績、分別占比為60%、30%、10%。在平時表現(xiàn)一項要考慮學(xué)生在科技賽事準(zhǔn)備過程中的表現(xiàn)，實踐成績一項對取得賽事成績的學(xué)生給予一定加分?？己嗽u價中融入?yún)①惐憩F(xiàn)因子同時對學(xué)生參與賽事的積極性有極大地促進(jìn)作用。

4? 結(jié)論

課賽融合極大地提高了船舶動力裝置課程實踐教學(xué)的效果，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，推動了學(xué)習(xí)方式的變革，培養(yǎng)了創(chuàng)造性思維和實踐創(chuàng)新能力，營造了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的良好環(huán)境，進(jìn)一步滿足了船舶行業(yè)對綜合素質(zhì)人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝春玲，張曉云，李淑英，孫聿峰.艦船電力推進(jìn)原動機(jī)多模塊配置實驗臺測試系統(tǒng)研制[J].船舶工程，2005（04）：58-61.

[2]馮耀勛，鄭曉峰.能源與動力工程專業(yè)大學(xué)生校外實踐教學(xué)基地建設(shè)實踐及思考[J].廣東化工，2020，47（19）：228-229.

[3]劉方.職業(yè)院校專業(yè)教學(xué)與技能競賽有機(jī)融合的探析——以“船舶動力裝置安裝工藝”課程的專業(yè)教學(xué)為例[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2019（03）：123-124.

[4]顏金龍，孫世芳，楊舟.基于職業(yè)技能競賽的船舶動力裝置安裝課程改革探究[J].廣東職業(yè)技術(shù)教育與研究，2020（02）：51-53.

[5]任昊澤.基于碟式斯特林發(fā)電機(jī)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，2019，06（04）：7-9.

[6]瞿凡.斯特林發(fā)動機(jī)運(yùn)行特性及多能互補(bǔ)設(shè)計優(yōu)化[D].浙江大學(xué)，2019.

[7]齊學(xué)紅.基于太陽能聚光照明跟蹤系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（26）：37-38.

[8]歐佳順，包攀峰，殷海瞇，劉金榮.太陽能板自動跟蹤裝置研究與分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2020，58（12）：15-18.

[9]吳丹，金文忻.以職業(yè)技能大賽為載體的機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革與實踐[J].科技資訊，2020，18（35）：113-114，118.

[10]陳顏.職業(yè)院校技能大賽引導(dǎo)專業(yè)教學(xué)改革的研究[J].工業(yè)和信息化教育，2020（12）：112-116.

[11]潘虹，周大慶.能源與動力工程專業(yè)學(xué)位課程的案例教學(xué)設(shè)計與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2019（33）：134-136.