多样化教学方式在《锅炉原理与设备》课程中的研究与探索

时间:2022-10-28 12:45:48

多样化教学方式在《锅炉原理与设备》课程中的研究与探索

摘要:针对《锅炉原理与设备》课程教学中存在的教学内容陈旧、教学模式单一、缺少综合实践教学等问题,介绍了多样化教学方式的特点、设计及具体做法,该教学方法能有效培养学生的创新能力和实践能力,提高教学质量。

关键词:《锅炉原理与设备》;教学方式;多样化

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)20-0173-02

《锅炉原理与设备》是能源与动力工程专业的主干课程,同时还是过程控制及装备、建筑环境与设备工程等众多专业重要的专业基础课程或选修课,拥有极其广泛的受益专业面和学生群体。随着社会的发展,各种特种锅炉不断涌现,电站锅炉也朝高参数、大容量方向发展[1,2]。该课程教学对我国培养能源生产及转换利用等方面的高级专业人才有重要意义。

中国矿业大学能源与动力工程专业是火电厂为主的传统专业。课程是以电站锅炉为背景而设立的,授课内容围绕电站煤粉锅炉进行,不但涉及锅炉结构、燃烧供给、传热、水循环等基础知识,还涉及辅助系统的工作原理和组成,以及锅炉总体设计和计算。课程知识面广、内容丰富、综合性强,如何在短时间内让学生深入了解该课程是目前存在的主要难点[3,4]。

一、教学中存在的问题

《锅炉原理与设备》课程在2012版教学大纲中定为80学时,在课程的教学与实践中,虽然我们不断地借鉴其他院校的教学方式,有了一定的进展和成果,但仍存在以下不足。

1.教学内容增多与学时分配减少之间的矛盾。电站锅炉的种类较多,不同锅炉在构造与工作运行方面有着很大差异,锅炉知识技术的传授与学习需花费大量时间。随着教学改革的推进,该课程已缩减到64学时,让学生在如此短的学时里学习掌握各种不同锅炉的工作原理和设计方法变得十分困难。

2.锅炉技术发展迅速与教材更新滞后之间的矛盾。近十年来,锅炉技术快速变革,课程教材的内容大多根据前几年或者更早之前的技术编撰的,相对滞后。同时,人们对于知识产权的维护意识也越来越高,这样使得很多先进技术与知识都以专利的形式保护起来,让课本知识与行业尖端内容技术有了差距。

3.课程教学难度大与教学手段单一之间的矛盾。现代锅炉设施是一个内部复杂而又庞大的装置,包括制粉系统、燃烧系统、烟风系统、工质流动系统、除尘设备、脱硫脱硝设备、风机、水泵和管道支吊架等部件,单纯地以授课的方式很难使学生理解实际锅炉的样子,更别说掌握锅炉中各部件的具体结构。

4.学生综合能力较低与企业要求逐年提高之间的矛盾。《锅炉原理与设备》与锅炉课程设计、认识实习以及相关的选修课构成了密切相关的课程群,但是每种教材之间的内容互相联系不紧密,这样就让学生们在知识点上难以总结,并不能提高在实际工程运用中解决问题的能力。而近年来,用人单位对热能动力工程专业应届本科生的技能、技术的要求逐年提高,这对专业课教师提出了新的挑战。

二、教学模式改革

通过在上述描述中的若干点和我校内部教学中出现的问题,我们提出了把多样化教学方式联系到课本中:将课程目标以层层递进的方式把所要学习的内容分为四个步骤(内容庞杂的理论知识,复杂的系统设备,发展中的前沿性课题,专业实践),分别用与之相匹配的四种教学手段(问题导向式的课堂讲授,多媒体图片、动画演示、模型教具等结合集中实习,探究式的科研创新训练,专业课程设计与电厂仿真训练)授课,构建基于过程考核的多元评价体系(闭卷考试、实习报告、现场考核、课程设计与上机成绩),从而形成一个目标―内容―方式―评价的有机整体,形成互动机制,相互促进,增强成效。

以多样化的教学方式来讲授《锅炉原理与设备》课程的内容,基本研究包括以下几方面:(1)教学目标的设计。教学总体目标是通过对课程的了解和深入,能让学生把锅炉设施的理论掌握得更扎实,不仅要锻炼和提高学生的学习积极性,能够主动地去了解相关的知识内容,而且能够以科学的方法去分析并解决在锅炉设计、制造、运行和管理过程中发现的技术问题。(2)合理的分配教学内容。根据教学目标,对课程的内容进行合理的划分,以@样的形式既可以保证教学内容的完整性,也能够将教师授课教学、学生集中实习、科研创新训练、课程设计与电厂仿真训练等活动有机的结合起来。(3)问题导向式的课堂讲授。着重于对问题知识点的引导和对学生启发式提问的方式,将板书和电脑教学设施交互使用,把复杂多元的理论知识概念化、形象化。(4)多媒体图片、动画演示、模型教具等结合集中教学。让学生们对锅炉的构造和运行流程有一个深入的了解。(5)进行探索式的创新训练。在授课教学期间举办学术前沿讲座,使学生们对科学发展的最新动态有一定了解,同时让学生们去做些实用性强的教材训练题,提高学生在学科探索中的积极性和创造性。(6)专业课程设计与电厂仿真训练。电厂仿真软件操作界面完全和实际电厂相同,集中在学院机房进行电厂仿真训练,让学生有身临其境的感觉。(7)构造多元化的成绩评定体系。在进行了不同的教学方式后,最终学生的成绩就不会只定为考试成绩,而是着重于过程的多项综合成绩,并用这种过程性和多元性使成绩变得更加准确。

以备课、课堂教学、课下和成绩评定四个阶段贯彻整个教学过程。(1)备课阶段中以课程内容为根据来进行调整,并对实习的内容、课程设计和科研仿真训练内容进行规划。教学的内容分为四部分:①以掌握课程的主要内容,即锅炉的原理及基础知识点为前提来进行讲述;②复杂的锅炉设备,包括:燃烧设备、换热设备等,让学生对锅炉工作过程的基本情况有形象的认知;③利用合适的科研创新训练来鼓励学生进行探究式科研活动;④设计课程设计题目,每人一题(类型一致,但每人的参数不同),并合理选择上机培训内容。(2)在课堂教学阶段:①在传授课程知识点时利用视频图片和表格等多种形式来启发学生;②将本来在锅炉实习的一周时间加以利用,分别安排学生在校内电厂设备模型实验室、火力发电厂和锅炉制造厂学习,合理有效的把这些资源综合起来,以动画、图片和模型教具等结合实际的电厂设施,让学生对锅炉有一个全面、系统的认识,而不是之前的走马观花式的“认识”;③基于前言课题让学生们了解流化床锅炉、新型燃烧设备以及火电厂中环境污染控制方面的最新技术;④在课程初期学习时就将课程设计题目下发给学生,在理论学习的同时一步一步把课程设计分为课后作业让学生完成,让理论学习与课程设计的进展同步进行,以此方法针对提高学生课题设计的目的性,保证课题设计能够准时完成;理论学习后,安排学生到机房进行上机训练,巩固基础知识,提高实践能力。(3)在课下阶段,根据不同教学方式,采用不同的考核方式,即课堂讲授内容采用传统闭卷考试,集中实习采用现场考核方式,前言课题采用提交科研论文的形式,实践部分采用提交课程设计及上机成绩的方式。(4)在最终评定学生成绩阶段采用基于过程的多元评价体系。以平时点名成绩、论文报告成绩、闭卷考试成绩等因素来综合评判,着重于过程而不是以最终考试来评判成绩的多元体系。

综上所述,《锅炉原理与设备》课程需要开展多样化的教学改革。本课程对学生在未来研究和工作中有很大作用,拥有良好的应用前景:(1)本课题有利于调动学生的学习积极性,培养学生自主学习习惯,使学生学习观念从“要我学”向“我要学”转变,加深对理论知识的理解。(2)增强学生的应用和动手能力,扩充思想和知识面,提高团队合作和自主创新多方面的素养。(3)有利于发挥对同类课程的带动与辐射作用。本课程可以扩展成为我校矿业、材料、化工、建筑等领域相关专业的素养课程,研究成果也可为其他专业类似课程的建设和改革提供借鉴。

参考文献:

[1]李伟,张旭.锅炉原理及设备教学研究探索[J].教育教学论坛,2016,(35).

[2]王波.浅谈“锅炉原理”课程教学中的若干问题[J].中国电力教育,2011,(24).

[3]马有福.“锅炉设备及运行”课程教学内容探讨[J].中国电力教育,2014,(08).

[4]赵雪峰.“电厂锅炉原理及设备”课程教学研究探讨[J].中国电力教育,2010,(22).

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