新疆高校能源與動力工程專業實踐教學創新改革與實踐

摘要：在新疆經濟大發展的推動下，以服務新疆現代化工業發展為己任的地方應用型本科院校開設的能源與動力工程專業的實踐教學環節必須符合新疆區情和學校的發展定位，其核心是對學生工程設計理念和工程創造能力的培養訓練，這一改革將集中反映在實踐教學設置中。提出了新疆工程學院針對能源與動力工程專業實踐教學環節進行創新改革的一些思考。

關鍵詞：實踐教學；創新；能源動力工程；改革

作者簡介：代元軍（1978-），男，河南正陽人，新疆工程學院電力工程系，副教授；孫玉新（1982-），女，吉林蛟河人，新疆工程學院電力工程系，講師。（新疆 烏魯木齊 830091）

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0102-02

能源是世界發展的重要資源和動力，能源的科學開發和優化配置，是當今各國現代工業以及國民經濟和社會發展乃至富民強國的必由之路。新疆有著極為豐富的能源資源。據統計，新疆的石油、天然氣和煤炭預測資源量，分別占全國陸地預測資源量的30%、34%和40%，光、熱、風等資源也在全國占有較大份額，這為新疆建設國家能源戰略基地奠定了堅實的基礎。

在新疆如此豐富的特色資源下，新疆本科院校能源與動力本科專業如何在實踐教學環節中結合新疆特色和學校特色，改革和創新層次分明、知識和能力逐級遞增的實踐教學體系，是擺在能源與動力工程教育工作者面前的難題。

一、分層次建立能源與動力工程專業基礎教學實驗中心

分層次建立能源與動力工程專業基礎教學實驗中心，將“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”三門能源與動力工程專業基礎技術課程的相關實驗組合起來，并提出把“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”課程所涉及的相關實驗設置成四個層次的教學實驗方案。

第一層次實驗：基礎性教學實驗。主要是指與課堂教學內容緊密聯系的實驗（驗證性實驗），其中包括實驗方法、實驗技術的基本訓練。例如在“工程流體力學”課程中設置了兩個專項實驗：雷諾實驗、伯努利能量方程實驗。在雷諾實驗中，主要讓學生觀察水流的流態，即層流和紊流現象，然后測定上、下臨界雷諾數，最終使學生了解流態與雷諾數的關系。在伯努利能量方程實驗中，主要是觀察流體流經能量實驗管時的情況，并對實驗中出現的現象進行分析，從而加深對能量方程的理解，并最終掌握測量流體流速的原理。在“工程熱力學”課程中，設置CO2臨界狀態觀測及P-V-T關系測定實驗，通過該實驗了解CO2臨界狀態的觀測方法，增加對臨界狀態概念的感性認識，以及對課堂所講的工質熱力狀態、凝結、汽化、飽和狀態等基本概念的理解，掌握CO2的P-V-T關系的測定方法，學會用實驗測定實際氣體狀態變化規律的方法和技巧。

第二層次實驗：“工程流體力學”、“工程熱力學”、“傳熱學”中所涉及主要物理參數的測試手段和方法的實驗。主要是指溫度、壓力、流量、比熱、流速、傳熱系數、傳熱溫差及數據采集等測試手段和方法的訓練。例如在“工程熱力學”課程中，設置氣體定壓比熱測定實驗。該實驗讓學生了解氣體比熱測定裝置的基本原理和構思，熟悉本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法，掌握由基本數據計算出比熱值和求得比熱公式的方法，分析本實驗產生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。在“傳熱學”課程中，設置綜合傳熱性能實驗。該實驗通過測定不同表面狀態及氣流條件下管道的綜合傳熱系數，觀察和分析影響傳熱的各種因素，從而對傳熱過程有一個直觀的了解。

第三層次實驗：實現設計目標的綜合性實驗。主要是指以實現某一功能為目的，構建工程性、設計性實驗，培養學生構想、設計、解決問題的能力。例如換熱器結構改造的傳熱性能對比測試實驗。該實驗的測試對象為學生設計的換熱器外表面不同形狀的肋片，通過實驗測試其傳熱系數，找到最佳的肋片形狀。

第四層次實驗：知識延展性實驗。主要是指通過互聯網、多媒體、可視化技術介紹新知識、新技術、新發展，以期延伸和拓展學生知識視野和相關專業知識面。

通過以上四個層次的實驗訓練，能夠培養能源與動力工程專業學生的流體及熱工實驗的實驗方法、實驗設計、實驗技術等實驗能力，為進一步開展專業課學習和專業性實驗打下堅實的基礎。

二、分級建立能源與動力工程專業實驗基地及教學實驗中心

1.初級為專業基本實驗

主要培養學生掌握能源動力工程領域常用的實驗方法，使用常用儀器、儀表，學會處理數據，具有規范、熟練、準確的實驗操作技能，重在學知識、練技能，屬于專業學習中的初級水平。專業基本實驗主要包括“公差與金屬材料”組建2個實驗臺位，“自動控制原理”組建2個實驗臺位，“熱工過程檢測技術”組建2個實驗臺位。

2.中級為專業綜合實驗

以專業方向課程設置為主線分別以熱電工程模塊、制冷空調工程模塊、新能源工程模塊三部分構建專業平臺實驗。

熱電工程模塊包括鍋爐實驗平臺、汽輪機實驗平臺、熱工過程自動化實驗平臺；制冷空調工程模塊包括制冷原理及設備實驗平臺、空氣調節實驗平臺、供熱工程實驗平臺、食品冷凍冷藏原理與設備實驗平臺；新能源工程模塊包括風能利用與控制技術實驗平臺、太陽能利用與控制技術實驗平臺。

3.高級為設計、創新實驗

在三大專業方向模塊綜合實驗的基礎上，依據自主專業創新教學環節和畢業設計課題，組織大三、大四學生參加專業大賽或者參與教師科研項目。教師擬定實驗大綱、提出問題讓學生自行思考、分析、設計、優選，重在鍛煉科學思維，發展創新能力，培養學生自主學習、大膽創新的學習習慣。這種設計創新實驗是基于專業教學和科學研究之間的實驗，主要結合專業大賽和畢業設計來進行。

三、建立能源與動力工程專業校內仿真實習基地，改革傳統生產實習模式

生產實習教學環節是為了加強學生對所學專業理論課程的理解、增強對所學專業的感性認識，培養學生綜合分析問題和解決問題的能力。在這一重要實踐環節的實施過程中存在諸多問題，實習質量難以達到預期。以能源與動力工程專業方向之一的熱電工程為例，能源與動力工程專業學生在電廠實習花費較大；電廠企業出于安全和經濟效益的考慮，和學校很難建立起長期穩定的校外實習基地。由于電廠崗位工作的資質要求，實習學生不能上崗操作，生產實習只能是走馬觀花，流于形式，實習效果得不到保證。

為了解決以上問題，在自治區煤炭煤電煤化工實訓基地建設工程的不斷推進下，新疆工程學院能源與動力工程專業將傳統的單純的在電廠企業生產實習模式改為校內仿真實習與校外實習相結合，并逐步過渡到以校內仿真實習基地為主的生產實習模式。能源與動力工程專業的學生在新疆工程學院的300/600MW火電廠仿真實驗室開展與實際電廠 1∶1仿真的運行操作和故障處理的訓練。

在仿真實習中，學生主要熟悉、掌握鍋爐機組及其主要附屬設備的結構、工作原理和運行特性；熟悉鍋爐機組各系統，如煤粉制備系統、風煙系統、疏水排污系統等的運行方式，運行監控系統及自動控制系統概況；熟悉鍋爐機組正常運行中監視、調節的主要內容（參數）及其調節方法，如負荷、給水、燃燒、汽溫等的調節和監視；熟悉鍋爐機組起動前的準備內容，起動程序及起動過程中的有關注意事項；對鍋爐機組的幾種停運方式、停爐程序、停爐后的冷卻和養護等熟練操作；掌握鍋爐機組的事故預防和處理方法，學會分析有關事故，如給水、汽溫、管子爆破、煤粉爆炸、熄火等，以及事故發生原因、預防處理的方法；熟悉考核鍋爐運行的主要經濟指標。生產實習模式的改革改進了學生的思維模式，強化了學生的工程意識，提高了學生參與實習的主動性、積極性，強化了學生的動手能力和綜合能力，培養了學生嚴謹的科學作風。

四、改進能源與動力工程專業畢業設計，培養學生創新能力

畢業設計是能源與動力工程專業學生在畢業前關鍵性的綜合性實踐教學環節，是在教師的指導下學生獨立完成的工程設計或者論文。通過該綜合性實踐教學環節的鍛煉，復習和鞏固本專業學生的專業基礎知識和專業知識，培養學生對已學知識和未學知識的綜合學習與運用能力。改進能源與動力工程專業的畢業設計，對培養學生的實踐能力、創新能力和適應社會要求的能力具有重要意義。

畢業設計所涉及的內容，專業課程的任課教師應該在授課過程中加強講授和訓練，讓學生盡早掌握畢業設計的理論知識。要根據專業方向和現有的新技術和新方法提出貼近生產一線的畢業設計題目，并且要保證題目的多樣化，使得學生能盡量根據畢業后的工作方向確定題目，以便畢業后能夠盡快適應工作崗位的專業要求。在畢業設計過程中，應該加強檢查指導工作，保證學生能夠按時按質的完成畢業設計。嚴格對畢業設計進行考核，通過考核評定出不同的等級，表彰設計過程中的優秀學生，以此來督促和提高學生做好畢業設計工作。

五、結束語

在新疆經濟大發展的推動下，新疆工程學院熱能與動力工程教研室通過積極調研和深入思考，對能源與動力工程專業實踐教學環節進行了改革，并在實施過程中加以修訂和調整，最終取得了較好的效果。

參考文獻：

[1]秦春艷，才博.新疆新能源產業發展現狀及對策研究[J].安徽農學通報，2009，15（22）：3-5.

[2]程遠，俞端儀，吳重光.建立校內仿真實習基地 改革傳統生產實習模式[J].高等工程教育研究，1997，（3）：32-36.

[3]新疆工程學院.2013級本科專業培養方案[Z].2013.

[4]李華彥，董麗娜.熱能與動力工程專業畢業設計改革與探討[J].中國電力教育，2010，（27）：140-141.

[5]郭磊.卓越工程師培養計劃下的熱能與動力工程專業實踐教學改革[J].湖南農機，2011，38（11）：211-212.

[6]張季超，童華煒，張春梅，等.加強實踐性教學培養學生應用能力的探討[J].廣州大學學報（自然科學版），2003，2（6）：85-87.

（責任編輯：孫晴）