《鍋爐原理》課程實驗教學的改革與實踐

李芳芹 任建興 吳江 鄭莆燕 王文歡

摘要：《鍋爐原理》課程是我校能源與動力工程專業的主干專業學位課程之一，其教學內容既包括理論教學也包括實驗教學，實驗教學是本課程的重要組成部分。實驗教學的加強及改進是培養學生創新能力的有效途徑之一。結合《鍋爐原理》課程理論教學的特點，從實驗教學內容、教學模式、教學考核方法等方面進行了改革和創新，增強了實驗教學與理論教學的緊密性和實驗的綜合性，達到了很好的教學效果。

關鍵詞：鍋爐原理；實驗教學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）18-0155-02

引言：

我校《鍋爐原理》課程的授課對象是能源與動力工程（原熱能與動力工程）專業的本科生，本課程是一門綜合性、實踐性較強的主干專業學位課程，具有濃郁的電力生產特色。我校這門課程為上海市教委重點建設課程和上海市精品課程。為了適應能源與動力工程專業“卓越工程師教育培養計劃”要求，強化學生工程能力和創新能力的培養，本課程在教學過程中加強了實驗教學，培養學生分析和解決實際問題的能力。

《鍋爐原理》課程是以“電站鍋爐”為研究對象，通過本課程的學習，使學生初步掌握綜合應用已學的專業工程熱力學、工程流體力學、傳熱學和工程燃燒學合分析的方法。本課程以其他專業基礎課程（比如：工程熱力學、工程流體力學、傳熱學和工程燃燒學）為基礎，與實際電廠生產之間聯系緊密，需要在講授過程中將理論與實踐緊密結合，使學生注意掌握將理論應用于實踐的方法。

實驗、實踐教學在培養學生嚴謹的科學思維和創新能力、理論聯系實際，特別是與科學技術發展相適應的綜合能力方面有著不可替代的作用。在《鍋爐原理》課程教學過程中，運用鍋爐原理的基本知識及方法解決工程實際問題是教學的目的也是教學的難點。為此，必須加強實踐教學環節，增加實習和綜合性實驗內容，以助學生對《鍋爐原理》課程理論教學內容的理解和解決工程實際問題方法的掌握。針對電力行業特色，課題組對《鍋爐原理》課程實驗內容進行了精心設計、改革了實驗方法、改進了考核方式，形成了一套完整的實驗教學體系，包括綜合性實驗、鍋爐實習參觀、計算機仿真訓練以及檢修實訓。在幫助學生充分理解并掌握教學內容的基礎上，增強動手能力，拓展第二課堂、提高創新能力。

一、《鍋爐原理》課程的實驗教學目的與基本要求

實驗教學的目的：通過鍋爐課程的實驗使學生獲得鍋爐實驗技能的基本訓練，掌握鍋爐實驗的基本方法，學會常規測量儀器的使用方法，同時借助實驗中顯示的物理化學的現象和數據，進一步深化對“鍋爐原理”課程中有關重要理論和概念的理解。同時掌握實驗基本方法，鍛煉動手能力，培養創新思維。

基本要求：

（1）通過實驗使學生強化對鍋爐理論知識的認識、驗證理論知識的結論。

（2）使學生掌握常規儀器的基本原理與使用，學會完成實驗的方法和操作程序。

（3）學會從實驗數據的分析中得出反映基本原理和定律的結論。

（4）整理實驗過程取得的數據，完成實驗報告。

（5）學習完成簡單的設計性的實驗。

（6）通過實驗教學環節培養學生實事求是、遵循客觀規律的科學態度和嚴謹認真的工作作風。

二、《鍋爐原理》課程的實驗教學內容

依據實驗教學的開課目的，《鍋爐原理》實踐教學內容設計為綜合性實驗、鍋爐實習參觀、計算機仿真訓練以及檢修實訓四個部分。通過綜合性實驗和電廠實習參觀，使學生進一步加深燃料成分、鍋爐熱平衡、鍋爐熱偏差的形成機理以及鍋爐設備及系統的理解，并掌握基本實驗方法和測試技術；通過計算機仿真訓練，開展形象教學，可從根本上改變專業課程教學中存在的涉及大型設備、復雜系統，在課堂上難以講解和學習的設備運行及工作過程等問題；而檢修實訓的主要目的是培養和提高學生動手能力和綜合應用能力的實踐環節，也是強化學生工程師基本技能的訓練，培養和加強學生的實踐能力和創新能力。通過實訓，學生可以了解鍋爐的泵與風機、燃燒設備等的結構特點、工作方式及有關的技術經濟指標，熟悉鍋爐設備的結構和性能、設計及計算方法，將理論和生產實踐相結合，鞏固和擴大專業知識面。

結合《鍋爐原理》理論教學的授課模塊：燃料及燃燒特性、燃料燃燒計算和鍋爐機組熱平衡、煤粉制備及系統、鍋爐受熱面、鍋爐工作原理等，開設了相應的實驗教學：燃料的工業分析實驗、燃料的元素分析實驗、燃料發熱量測定實驗、灰熔點測定實驗、鍋爐熱平衡實驗、煤粉細度測量實驗、過熱器熱偏差實驗。受實驗時數的限制，上述實驗部分是作為第一課堂必修實驗進行的，而部分是放在第二課堂選做的。再結合校企合作平臺，第二課堂上還開展了相應的鍋爐檢修和實訓，作為相應實驗課程的有力補充，鍛煉動手能力，培養創新思維能力，提高創新能力。

三、鍋爐原理實驗教學模式的探索

為了培養學生的動手能力和創新能力，《鍋爐原理》課程的實驗室是開放式實驗室，實驗分為必做和選做兩類。對于教學必做的實驗，由于受到實驗臺套數的限制，所以每個實驗都按照實驗臺套數將學生人數控制在與實驗臺套數相適應的組別來排實驗，使學生有獨立操作機會。每次實驗，實驗老師都付出很多的時間和心血。對于選做的鍋爐實驗，學生提前一周提交實驗申請，實驗教師把相關的儀器、設備、系統、實驗工具等準備好，學生可以隨時到開放式實驗室進行相關實驗的操作。對于復雜的實驗，學生可以自行組隊，然后進入實驗室進行團隊協作，操作實驗設備和儀器，并主動思考實驗過程中遇到的現象和問題，通過團隊合作解決實驗中出現的問題，記錄和整理實驗數據，進行數據分析和實驗總結。學生在做實驗的過程中，可有效提高動手能力、團隊協作精神、獨立思考并分析解決問題能力以及自主創新能力。

四、鍋爐原理實驗教學考核方式

實驗考核是對學生實驗能力的全面檢查，也是對教師教學效果的檢查。同時，實驗進行相應的考核能夠給學生壓力和動力，促使學生重視實驗課程。實驗課程傳統的考核方式多是依據學生提交的實驗報告質量來確定，這種實驗考核方式重點考察了實驗成果而忽視了做實驗的過程，有一定的合理性，但同時也帶有實驗指導教師的主觀性，導致一部分學生不重視實驗過程，甚至出現了個別學生抄襲他人實驗報告的情況，而教師僅根據實驗報告是無法判定哪份報告是抄襲的，這就不可避免會出現個別對待實驗敷衍了事的學生，但其實驗報告寫得很好，所以其實驗考核成績比那些認真做實驗學生的要高的不合理現象，這會挫傷部分學生進行實驗的積極性、主動性和創造性。為此，課題組對傳統的考核方式進行了改革，將成果考核改為過程考核。把成績分為五部分，包括：實驗準備過程、實驗操作過程、實驗數據分析、實驗報告和實驗創新。采用過程考核方式，可以考察學生的綜合表現。實驗準備過程考核主要是考查學生對實驗的預習情況；實驗操作過程考核主要考查學生實驗操作過程的動力能力、實驗操作的規范性和正確性；實驗數據分析主要考查學生實驗數據的準確性及數據處理方法的合理性；實驗報告主要考查學生對整個實驗的綜合整理能力；實驗創新主要考查學生通過本次實驗，在操作方法上、數據處理上有無改進或創新，或把本次實驗的理念、原理等向外拓展，提出新的實驗。實驗教師根據以上五個環節進行綜合評分，給出總評成績。通過這種考核方式給出的實驗綜合成績，實現對學生的學習態度、觀察能力、動手能力、思維能力、綜合分析能力、創新能力的全面考查。這種考核方式可充分反映學生對實驗課的學習態度、知識掌握、動手能力和拓展創新能力等綜合素質，進一步促進實驗教學質量的提高。

五、結束語

《鍋爐原理》課程的實驗教學是將《鍋爐原理》教材的理論知識與工程實踐相結合、基礎理論學習與實驗能力培養相結合的教學活動，是培養學生創新能力的重要環節。針對電力行業特色，進行了《鍋爐原理》課程實驗內容的設計、實驗方法的改革、考核方式的改進，形成了完整的實驗教學體系，包括綜合性實驗、鍋爐實習參觀、計算機仿真訓練以及檢修實訓，有利于學生充分理解并掌握教學內容，增強動手能力，拓展第二課堂，提高創新能力。這種實驗教學方法得到了學生的一致好評，教學質量提高明顯。

參考文獻：

[1]孫堅榮，李芳芹，李彥.“鍋爐原理”課程教學方法改革探索[J].中國電力教育，2014，（12）：67-68.

[2]李芳芹，孫堅榮，李彥.“慕課”時代“鍋爐原理”課程的教學改革[J].教育教學論壇，2015，（40）：125-126.