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【關(guān)鍵詞】:熱電廠;熱能;動力工程
其與一般的發(fā)電廠熱電分產(chǎn)形式相比, 熱電廠很多是通過相關(guān)動力設(shè)備的使用,將熱能產(chǎn)生的熱量改變成動能樣式的程序,最后將改變得到的動能通過發(fā)電設(shè)備將一些能量改變?yōu)殡娔艿臉邮剑源瞬粩酀M足用戶生產(chǎn)與生活中所需要的熱量需求。發(fā)電廠在發(fā)電過程中,降低能源的損耗十分有利,可以通過降低發(fā)電體系的能源消耗來提升能源的使用成效,實現(xiàn)節(jié)省資源的宗旨。但是,我國現(xiàn)階段的熱能與動力工程在熱電廠中的運用依然存在諸多不足。其嚴重制約了熱電廠能量的充分利用。按照相關(guān)原理能夠清楚,火力發(fā)電的整體程序的節(jié)省資源耗用以及熱能和動力項目關(guān)系很大,對于熱電廠中動力以及熱能項目中存在情況的探索有著非常重要的實際影響,具有較高的應(yīng)用成效,而且這項技術(shù)具有時代前沿性與創(chuàng)新性,能夠?qū)ㄖ茉垂?jié)省型以及環(huán)境和諧型社會創(chuàng)造有意義的價值。
1、熱電廠的發(fā)電運行情況概述
熱電廠在我國工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用,能量轉(zhuǎn)換是火力發(fā)電的運行中尤為關(guān)鍵的一環(huán),其實際運行工作的原理為:首先是熱能與動能的轉(zhuǎn)化即讓鍋爐產(chǎn)生蒸汽,然后把蒸汽送到汽輪機當中,其次是動能與電能的轉(zhuǎn)化:即由汽輪機的轉(zhuǎn)動來帶動發(fā)電機使其發(fā)電,這兩個轉(zhuǎn)化構(gòu)成了主要的發(fā)電過程。從我國發(fā)電廠利用蒸汽不斷進行循環(huán)發(fā)電過程中,煤炭則是最重要的能源,煤炭經(jīng)過處理后變?yōu)槊夯?,借助皮帶傳輸技術(shù)后,煤灰即被傳送入鍋爐內(nèi),歷經(jīng)充分燃燒的煤灰則會放出超大的熱量,這些熱量進而會形成水蒸氣,這種經(jīng)過物理轉(zhuǎn)化的水資源會通過凝結(jié)水泵進入到輸水泵中,然后返回到鍋爐內(nèi)部,鍋爐經(jīng)過一次加熱之后,形成的水蒸氣會進入高壓缸內(nèi)部。因此,為了不斷提高鍋爐的加熱效率,可以對其進行循環(huán)加熱處理。在此原理的循環(huán)運行的過程中,會產(chǎn)生巨大的電能,這一運行過程同事也充分實現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的預(yù)期效果。
2、熱電廠的選址問題分析
在進行熱電廠熱能與動力的相關(guān)工程研究時,熱電廠的選址問題應(yīng)當引起關(guān)注。熱電廠在實際運行中的裝機容量受熱負荷的性質(zhì)以及大小等因素的影響,導致了目前熱電廠的機組規(guī)模比火電廠的主力機組小很多。同時又因熱電廠既要發(fā)電又要完成供熱服務(wù),因此鍋就要求爐的容量要與同規(guī)模的火電廠鍋爐的容量需要得更大一些。再者因為功能以及原料的局限作用,靠近熱負荷中心成為熱電廠的必然需求,具體而言即為,熱電廠必須建立在人口密集比較大的城鎮(zhèn)中心,與同容量的火電廠相比,它在環(huán)保要求、拆遷、用水量、征地等方面的問題更加高,同時熱力管網(wǎng)也是熱電廠所必須建立的,這將更有利于供熱系統(tǒng)的高效運行。
3 、機組變工在熱能與動力工程運行中的情況分析
在運行中的汽輪機設(shè)備,電無法進行大量地儲存,其功率也跟外部需求而不斷變動,而在此過程中,處于汽輪機中的蒸氣運行參數(shù)在伴隨鍋爐中燃料的不穩(wěn)定損耗情況而逐漸產(chǎn)生變化。通過對熱能與動力工程運行的研究發(fā)現(xiàn),凝氣設(shè)界運行工況所產(chǎn)生的變化以及發(fā)生變化的電網(wǎng)的實際運行頻率,甚至是汽油機內(nèi)部的通流部產(chǎn)生的污垢等,都將會形成熱電廠中熱能與動力工程中的變工情況[2]。
(1)首先是對并網(wǎng)運行的發(fā)電機組進行第一次調(diào)頻,電網(wǎng)頻率會隨著外部運行負荷變化而產(chǎn)生改變,每一個發(fā)電機組在熱電廠運行中都會結(jié)合自身特性,借助系統(tǒng)調(diào)速的運行裝置而自動增減汽輪機的運行負荷,而進一步帶來熱電廠的電網(wǎng)系統(tǒng)運行的更加科學。
(2)調(diào)節(jié)級處理在熱電廠的電力系統(tǒng)中的進行,處于正常運行工況中的熱電廠的全部設(shè)備,實際電流在系統(tǒng)中則會不斷攀升。與此同時,瞬時電壓再系統(tǒng)中也會同步增大,此時調(diào)節(jié)級的比焓降會逐漸減小。當系統(tǒng)部分設(shè)備正值正常運行工況中,調(diào)節(jié)級的比焓降就會上升到中間級的最大值。處于此過程中的熱電廠的設(shè)備運行工況亦同步產(chǎn)生明顯的變化。但是,位于中間級的壓力比卻不會隨之變動。故比焓降在調(diào)節(jié)級中的變化不太明顯。相反,在最末級,系統(tǒng)運行流量不斷增大的同時壓力比卻是相應(yīng)減小,而調(diào)節(jié)級的比焓降卻會不斷上升[3]。
4、熱電廠中的熱能與動力工程運行情況分析
在熱電廠中的熱能與動力工程運行進程中,節(jié)流調(diào)節(jié)與噴管調(diào)節(jié)和系統(tǒng)設(shè)備的調(diào)節(jié)調(diào)壓需及時進行。故只有掌握其各自的調(diào)節(jié)特點以及調(diào)節(jié)適用場合,才能進而提高熱能與動力工程機組的實際運行效率。經(jīng)過實際研究可知,在不同的調(diào)節(jié)閥中機組運行負荷所產(chǎn)生的最大流量并不相等,并且當其實際的運行負荷在1以下且系統(tǒng)有調(diào)節(jié)級時,隨著時間變化機組調(diào)節(jié)閥開啟的實際數(shù)目也會變化。在此進程中,調(diào)節(jié)級汽室溫度會有較為明顯變化當機組的實際運行工況發(fā)生變化時,并且會導致機組設(shè)備適應(yīng)性變差[4]。但當對機組中的噴管進行調(diào)節(jié)時,就能夠保證機組設(shè)備在運行過程當中快速達到預(yù)定參數(shù)值,并科學調(diào)配系統(tǒng)中的運行負荷,確保了熱電廠熱能與動力工程相關(guān)設(shè)備能良好運行。
結(jié)束語
綜上所述,能源動力工程是涉及多個領(lǐng)域高新技術(shù)的集成產(chǎn)業(yè),作為我國國民經(jīng)濟與國防建設(shè)的基礎(chǔ)和支柱,它更是發(fā)揮著舉足輕重的作用。熱能與動力工程在熱電廠中的充分高效的運用,帶來了我國電力行業(yè)的總體發(fā)展水平的不斷提升。文章通過上述分析研究,發(fā)現(xiàn)熱電廠中的熱能與動力工程的開展立足于正確判啻理在工作中遇到的各種異常情況,且并對于掌握變工況時的各種情況有非常重要的作用,在協(xié)同配合工作之下,從而實現(xiàn)很大程度上促進了我國熱電廠的經(jīng)濟利潤和能源運用效率的同步提升。
【參考文獻】
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關(guān)鍵詞:能源與動力工程專業(yè);人才培養(yǎng)模式;多元化;創(chuàng)新
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)07-0172-03
隨著我國高等教育的普及,人才培養(yǎng)質(zhì)量顯得尤為重要?!陡叩仍盒D茉磩恿W科熱能與動力工程專業(yè)規(guī)范》(以下簡稱《專業(yè)規(guī)范》)指出:“在不同歷史階段,社會的人才需求不同,對高等教育的要求也不同”,“辦學應(yīng)當與時俱進,培養(yǎng)人才的模式應(yīng)當轉(zhuǎn)型”。因此,根據(jù)社會發(fā)展需要及時構(gòu)建新的人才培養(yǎng)模式,已是大勢所趨,各學校應(yīng)以具體情況為依據(jù),對人才培養(yǎng)機制進行研究。本文將以我校熱能與動力工程專業(yè)培養(yǎng)模式為例,秉承“人盡其才,才盡其用”的育人理念,以新觀念、新舉措探索設(shè)計多元化的人才培養(yǎng)模式。
一、問題的提出
合理、高效地利用能源對于國家實現(xiàn)跨越式發(fā)展有著重要作用,能源與動力工程專業(yè)所肩負的使命不言而喻,而現(xiàn)行的能源與動力工程專業(yè)培養(yǎng)方案對學生的創(chuàng)新精神和實踐動手能力的訓練較少,不能滿足行業(yè)對所需人才培養(yǎng)質(zhì)量的要求,主要存在以下問題:
一是培養(yǎng)的人才不能滿足國家和社會發(fā)展的要求。我們應(yīng)當以國家和社會發(fā)展的需求為導向,立志培養(yǎng)出能夠適應(yīng)國家和社會發(fā)展的高質(zhì)量人才,國家需要不同層次、不同類型的人才培養(yǎng)機制,各學校應(yīng)根據(jù)具體情況形成自己的特色。但目前人才培養(yǎng)質(zhì)量現(xiàn)狀表明,一般大學培養(yǎng)的大學生不像一流高水平大學的學生,具有強大的基礎(chǔ)理論與研究能力;又不如高職院校的學生,具有強大的實踐動手能力,處于進退兩難的境地。同時,人才的培養(yǎng)與企業(yè)的需求之間存在矛盾,由于能源與動力工程學科專業(yè)方向較多,教學培養(yǎng)過程中,缺乏社會需求調(diào)研,導致培養(yǎng)的學生與企業(yè)之間“脫節(jié)”。
二是“通才”培養(yǎng)模式不能滿足學生個性化發(fā)展?!耙匀藶楸尽笔强茖W發(fā)展觀的核心,“因材施教”是學生個性化發(fā)展的內(nèi)涵。要一切以學生發(fā)展為出發(fā)點,促進學生個體特長與全面發(fā)展的協(xié)調(diào)。而傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式存在很多的弊端,培養(yǎng)模式單一,不能做到“因材施教”,忽視了學生的個體特長與興趣愛好,“灌輸式”教育依然是主要的教學模式。同時,設(shè)置的課程體系也存在不合理性,注重課程的具體性和特殊性,缺乏對各主干課程間整體性和關(guān)聯(lián)性的把握。
三是多元化人才培養(yǎng)模式常常與學科專業(yè)多方向培養(yǎng)相混淆。所謂的多元化人才培養(yǎng),是根據(jù)人才培養(yǎng)目標的不同,分別制定研究型、應(yīng)用型、拔尖型人才培養(yǎng)方案以及“卓越工程師”人才培養(yǎng)方案,同一專業(yè)可以培養(yǎng)多類型、多層次的高質(zhì)量人才,以滿足國家和經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。而所謂的專業(yè)培養(yǎng)方向,則是各高校綜合自己的辦學特色和教學能力設(shè)計的課程培養(yǎng)模塊,是為進一步深造,成為能源與動力學科的專門人才而設(shè)置的。盡管目前國內(nèi)各高校的專業(yè)培養(yǎng)方案從學科發(fā)展的角度進行了專業(yè)方向及其課程體系的設(shè)置,但仍然是同一培養(yǎng)人才模式下的知識拓展。
二、能源與動力工程專業(yè)多元化人才培養(yǎng)模式探索
為了實現(xiàn)“人盡其才,才盡其用”,本著“以人為本,因材施教”的原則,在綜合考慮學生的個體特長和企業(yè)需求的基礎(chǔ)上,中國石油大學(華東)能源與動力工程系開展對適應(yīng)企業(yè)需求和學生個性化的多元化人才培養(yǎng)模式探索,著力培養(yǎng)特色型、工程型和研究型三類拔尖創(chuàng)新人才。
1.多元化人才培養(yǎng)的目標定位。作為一所石油特色鮮明的高水平研究型大學,要以國家和社會發(fā)展為導向,不僅要培養(yǎng)具有初步科研能力的研究型人才,還要培養(yǎng)具有實踐能力和管理能力的工程型以及特色型人才;不僅要培養(yǎng)出企業(yè)需要的人才,更要致力于培養(yǎng)能夠適應(yīng)國家,甚至國際需求的高質(zhì)量人才;不僅要有對專業(yè)技能和綜合素質(zhì)的把握,還要依據(jù)學生的個體特長和興趣愛好,因材施教,制定不同的發(fā)展目標,提供不同的發(fā)展方向。我校熱能與動力工程專業(yè)主要培養(yǎng)適應(yīng)國家和現(xiàn)代化建設(shè)的需要,德智體全面發(fā)展,知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,具備熱能與動力工程領(lǐng)域扎實的理論基礎(chǔ),專業(yè)知識寬廣,具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才。以學校培養(yǎng)人才整體目標定位為基石,突出學科優(yōu)勢與專業(yè)特色,著力培養(yǎng)學術(shù)研究型、就業(yè)創(chuàng)業(yè)型和跨學科發(fā)展型拔尖創(chuàng)新人才。
2.多元化人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計。人才培養(yǎng)方案是踐行教育理念、落實人才培養(yǎng)目標的重要教學文件,是人才培養(yǎng)模式設(shè)計和培養(yǎng)過程設(shè)計的藍圖。根據(jù)《專業(yè)規(guī)范》制定的人才培養(yǎng)規(guī)格,充分理解“以人為本,因材施教”教育內(nèi)涵,極大發(fā)揮學生的自主創(chuàng)新能力,科學系統(tǒng)地構(gòu)建不同層次人才培養(yǎng)需要的多元化人才培養(yǎng)方案。需遵循以下基本原則:(1)人文社會科學素養(yǎng)與自然科學并重原則。工科類大學生不僅要具備扎實的專業(yè)知識和嚴密的邏輯思維能力,而且應(yīng)該積極參加創(chuàng)新項目與學科競賽,在團隊中培養(yǎng)自己的人際交往能力與團隊協(xié)作的能力,不斷提高自己的人文素養(yǎng)。(2)學科基礎(chǔ)與專業(yè)技能相結(jié)合原則。按照學科分類,能源與動力工程專業(yè)屬于機械類。依據(jù)學科大類進行橫向培養(yǎng),與國際知名高校機械工程接軌,打造機械類學科基礎(chǔ)平臺,優(yōu)化力學、電學、材料等平臺課程框架體系與課程內(nèi)容。不僅要將專業(yè)基礎(chǔ)課程和主干課程學扎實,而且要將全部課程進行整合優(yōu)化,“融會貫通”。通過課程體系框架,夯實專業(yè)基礎(chǔ),熟練掌握本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)1―2個專業(yè)方向中的相關(guān)系統(tǒng)與設(shè)備的設(shè)計、運行、研究、開發(fā)和技術(shù)管理所必需的專業(yè)知識,能夠綜合運用所學知識,分析和解決實際問題,并了解學科當前國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及前沿動態(tài)。(3)加強對創(chuàng)新能力、實踐能力和科研能力的培養(yǎng)。通過新生研討課、認識實習、科研實訓、專業(yè)實習等課程,循序漸進,不斷提高學生的科研能力和實踐能力;通過大學生創(chuàng)新項目以及高水平的學科競賽等項目,讓學生在實踐中提高創(chuàng)新能力和實踐能力。(4)重視學生的個性化發(fā)展的培養(yǎng)。在滿足基本的教學目標和教學任務(wù)的前提下,重視學生個性化的培養(yǎng),“因材施教”,充分尊重學生的個體特長和興趣愛好,鼓勵學生個性發(fā)展,全面發(fā)展。(5)堅持專業(yè)規(guī)范與專業(yè)特色相結(jié)合原則。辦學特色是高校的立校之本,優(yōu)勢學科要充分發(fā)揮學科優(yōu)勢,關(guān)注行業(yè)發(fā)展動態(tài),強化專業(yè)優(yōu)勢、突出專業(yè)特色。
根據(jù)以上基本原則,構(gòu)建了多元化人才培養(yǎng)體系框架,如圖1。
3.多元化人才培養(yǎng)的總體思路。以多元化人才培養(yǎng)目標為核心,遵循學校頂層設(shè)計原則,注重學生個性化發(fā)展,依托學校優(yōu)勢與專業(yè)特色,著力培養(yǎng)就業(yè)創(chuàng)業(yè)型、學術(shù)研究型和跨學科發(fā)展型多元化創(chuàng)新人才。(1)寬口徑,厚基礎(chǔ),強技能。課程體系由公共基礎(chǔ)課程,學科基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程組成。首先,需構(gòu)建一個適用于所有專業(yè)方向的公共基礎(chǔ)知識平臺。數(shù)學課程是熱能與動力工程專業(yè)的靈魂,是進行后續(xù)專業(yè)課程學習的基礎(chǔ),必須夯實;英語和計算機應(yīng)用能力的提升尤為重要,為以后閱讀英文文獻、查閱英文資料打下良好的基礎(chǔ)。其次,重視學科基礎(chǔ)平臺的搭建,基礎(chǔ)課程是在公共課程平臺基礎(chǔ)上向本學科體系的過渡與靠攏,也是進行專業(yè)方向課程學習的基礎(chǔ),包括力學類、機械類、電算及控制類、熱科學類及環(huán)境類課程,為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下良好的基礎(chǔ)。再次,構(gòu)建新一代專業(yè)課程體系,加強與本專業(yè)緊密聯(lián)系的相關(guān)知識與能力的訓練與培養(yǎng),提高學生實踐技能和綜合素質(zhì),增強學生社會適應(yīng)能力,提高知識應(yīng)用能力。(2)鼓勵創(chuàng)新,加強人才科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)。通過新生研討課、認識實習、科研實訓、專業(yè)實習等課程,循序漸進,不斷提高學生的科研能力和實踐能力;通過大學生創(chuàng)新項目以及高水平的學科競賽等項目,讓學生在實踐中提高創(chuàng)新能力和實踐能力。新的培養(yǎng)方案中新開設(shè)了新生研討課,旨在通過與老師的交流,讓大一新生對所學專業(yè)有一個初步的認識,通過了解專業(yè)當前的研究動態(tài),找到自己的興趣點。緊接著開設(shè)專業(yè)實訓課程,目的是讓學生通過查閱資料與閱讀文獻,一方面提高查閱文獻的能力,另一方面進一步了解所感興趣的內(nèi)容。通過新生導師制的實施,完成某一感興趣問題的調(diào)研和分析,并根據(jù)學生的情況開展相應(yīng)的工作,以此為科學研究的起點,通過后續(xù)專業(yè)課程學習、專業(yè)實習、科研實訓、工程實訓,夯實專業(yè)基礎(chǔ),積極參加大學生創(chuàng)新項目和學科競賽,延續(xù)4年科研訓練,逐步提升學生的科研創(chuàng)新能力。(3)增加實踐實訓課程,提高實踐能力。新的培養(yǎng)方案大量增加了工程實踐、實訓和實驗課程的學時,以充分培養(yǎng)學生綜合技能及動手能力。①開設(shè)專業(yè)實驗、實踐能力培養(yǎng)課程,如大學物理實驗、電工電子實驗、傳熱學實驗、熱力學實驗、金工實習、專業(yè)認識實習、專業(yè)實習、專業(yè)拆裝實習和畢業(yè)設(shè)計等;②開設(shè)了培養(yǎng)學生計算機運用和計算能力訓練課程,如數(shù)學實驗(Matlab實踐)、計算機應(yīng)用技術(shù)實驗(C語言編程)、機械CAD基礎(chǔ)、流動與傳熱計算實踐等;③開設(shè)多門綜合性專業(yè)課程設(shè)計課程,提高綜合運用知識能力,如機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計、熱工測量儀表與自動化課程設(shè)計、鍋爐課程設(shè)計、計算傳熱學課程設(shè)計、供熱工程課程設(shè)計、熱力采油工藝課程設(shè)計、熱力發(fā)電廠熱力系統(tǒng)課程設(shè)計。(4)依托學科,強化人才特色培養(yǎng)。各學校根據(jù)學校的特色設(shè)置專業(yè)課,充分發(fā)揮學校特色的優(yōu)勢,并充分考慮學生以后的發(fā)展需求。以我校為例,油田中的熱科學技術(shù)是我校能源與動力工程專業(yè)的特色,畢業(yè)生中70%的學生都在油田從事熱相關(guān)的工作,也是申報國家特色專業(yè)的亮點,課程設(shè)置根據(jù)稠油生成過程進行,從稠油生產(chǎn)注汽開始,到舉升、集輸再到煉油和化工等環(huán)節(jié)相關(guān)課程:石油工程概論、注汽鍋爐、熱力采油、油氣集輸和化工工藝與設(shè)備等,讓學生能結(jié)合過程了解其中的熱利用。其次,涉及動力和暖通方向的安全設(shè)備工程師資格證考證核心課程基本都具備,為一部分學生畢業(yè)后的考證或其他發(fā)展需求奠定基礎(chǔ)。(5)多元化培養(yǎng)目標與專業(yè)培養(yǎng)方向相協(xié)調(diào)。以多元化人才培養(yǎng)目標為導向,在專業(yè)培養(yǎng)方案中設(shè)置不同類型的培訓,包括科研培訓以及企業(yè)培訓等,提高學生的科研能力和實踐能力。此外,專業(yè)還設(shè)置了特色課程,力求達到多元化培養(yǎng)和專業(yè)培養(yǎng)方向的統(tǒng)一。首先,構(gòu)建公共基礎(chǔ)平臺,將多元化培養(yǎng)和專業(yè)培養(yǎng)進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。目前開設(shè)的很多課程(學科、專業(yè)基礎(chǔ)課)不僅為專業(yè)培養(yǎng)方向提供專業(yè)基礎(chǔ),同樣可以為多元化培養(yǎng)提供專業(yè)基礎(chǔ),從而在新的培養(yǎng)方案的培養(yǎng)下達到多元化培養(yǎng)目標與專業(yè)培養(yǎng)方向的統(tǒng)一。
4.多元化培養(yǎng)方案的探索實施。教學培養(yǎng)方案能否得到嚴格實施,是培養(yǎng)能源與動力工程系多元化人才成敗的后期關(guān)鍵環(huán)節(jié),為達到培養(yǎng)方案的預(yù)想結(jié)果,應(yīng)健全組織結(jié)構(gòu),充分發(fā)揮校、院二級領(lǐng)導督促作用,確保工作順利進行。(1)加強培養(yǎng)方案制定、實施的組織保障。為保證多元化人才培養(yǎng)模式的順利實施,學校從上至下成立了培養(yǎng)方案修訂學術(shù)委員會,學院專門成立了“能源與動力工程多元化培養(yǎng)方案修訂”領(lǐng)導小組,負責協(xié)調(diào)、工作部署及監(jiān)督,監(jiān)督培養(yǎng)方案的執(zhí)行過程,跟蹤培養(yǎng)方案的實施效果,通過反饋來進行修訂。(2)全面系統(tǒng)的質(zhì)量評價體系。目前,學校已經(jīng)成立了教學質(zhì)量評價中心,從多個方面對人才培養(yǎng)質(zhì)量開展評價,并制定了評價標準體系,每年定期本科教學質(zhì)量報告。(3)教師隊伍建設(shè)。教師隊伍是培養(yǎng)方案的落實者,同時也是有力的監(jiān)督者和維護者,關(guān)系到新培養(yǎng)方案的貫徹情況,因此必須重視教師隊伍的構(gòu)建。教師不僅要精通專業(yè)知識,而且具有較強的工程實踐能力和具備豐富的實踐經(jīng)驗。這就要求廣大教師要加強學習,提高綜合素質(zhì),主動融入企業(yè)和社會,為培養(yǎng)創(chuàng)新型多元化人才做好充分準備。
三、結(jié)論
多元化教育以專業(yè)人才培養(yǎng)模式的多樣化為指導思想,以國家現(xiàn)代化建設(shè)的需要為導向,既符合人才的發(fā)展規(guī)律,也滿足人才的社會需求,更符合能源與動力工程專業(yè)的特點。在當前教育部大抓教學質(zhì)量的形勢下,高校應(yīng)堅持“以人為本”的發(fā)展戰(zhàn)略,堅持多元化教育思想,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢與特色,提高學生的科研能力、創(chuàng)新能力和實踐能力,致力于培養(yǎng)出適應(yīng)我國能源與動力行業(yè)發(fā)展的設(shè)計、管理、研發(fā)等高素質(zhì)專門人才。
關(guān)鍵詞:可再生能源;發(fā)電技術(shù);教學模式;考核
當今人類面臨著能源短缺和環(huán)境污染的嚴重挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的煤、石油、天然氣等化石燃料資源的有限性與社會的巨大需求形成了尖銳的矛盾,同時受開采條件和資源枯竭等因素影響,人類將會面臨資源危機,而且化石類能源所排出的廢氣給生態(tài)環(huán)境帶來很大影響,社會影響巨大。因此研究開發(fā)無污染的、可持續(xù)的可再生能源與能源轉(zhuǎn)換技術(shù)成了當前科學和技術(shù)發(fā)展的重要研究方向,也是工程技術(shù)應(yīng)用中的熱點問題,而且已經(jīng)上升到經(jīng)濟、社會和戰(zhàn)略安全的范疇。工科高校擔負培養(yǎng)合格的工程技術(shù)人員的重任,因此,為了適應(yīng)科技和社會的發(fā)展,滿足工程實際對人才的要求,可再生能源發(fā)電方面的人才培養(yǎng)已經(jīng)成為當務(wù)之急和重中之重的工作。[1,2]因此在新的能源形勢及人才需求下,上海電力學院(以下簡稱“我?!保┰诟吣昙墴崮芘c動力工程專業(yè)(熱力發(fā)電方向)開設(shè)了“可再生能源發(fā)電技術(shù)”的課程,讓學生在全面掌握常規(guī)火力發(fā)電的基礎(chǔ)上,掌握可再生能源利用基礎(chǔ)知識、能源利用形式及其相關(guān)技術(shù),了解可再生能源發(fā)電的前沿技術(shù),從而擴大學生的知識面,適應(yīng)社會需求。[3,4]
本文通過分析“可再生能源發(fā)電技術(shù)”的課程特點和存在的問題,探討了該課程的教學方法和教學模式的改革,內(nèi)容包括教學內(nèi)容、教學方法、考核方式等,從而達到激勵學生自主學習的意愿,培養(yǎng)學生勇于創(chuàng)新的精神,孕育學生科學的素養(yǎng),提高學生分析與解決實際問題的能力,實現(xiàn)學生對“可再生能源發(fā)電技術(shù)”課程的全面了解。
一、“可再生能源發(fā)電技術(shù)”課程教學的特點
1.教學內(nèi)容多學科交叉
“可再生能源發(fā)電技術(shù)”課程主要包括水力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、風能發(fā)電和海洋能發(fā)電等內(nèi)容,課程的主體是分別對上述發(fā)電形式進行較為系統(tǒng)的解析,重點介紹各種可再生能源發(fā)電技術(shù)的基本原理和開發(fā)利用的基本方式,以及目前國內(nèi)外該發(fā)電形式利用的現(xiàn)狀和最新進展。所有以上內(nèi)容涉及工程熱力學、傳熱學、流體力學、半導體物理、空氣動力學、力學等基礎(chǔ)理論和相關(guān)知識,因此教學內(nèi)容涉及領(lǐng)域廣、研究對象較多,知識結(jié)構(gòu)復雜多樣、學科交叉非常突出、知識點集成度高等特點,這將給講授帶來挑戰(zhàn),即如何將這些知識點,尤其是跨學科的內(nèi)容傳授給學生,并讓學生能夠較容易地掌握是該課程需要解決的重點問題之一。
2.教學方式亟待改革
由于“可再生能源發(fā)電技術(shù)”課程的多學科交叉,一般而言,在短時間內(nèi)掌握非本專業(yè)理論知識較困難,因為沒有該專業(yè)的理論基礎(chǔ)知識,經(jīng)常會很難理解有關(guān)知識點,這將嚴重影響學生的積極性,甚至部分學生會產(chǎn)生抵觸情緒。因此,以教師講授為主的教學方式,學生沒有參與進來,不能充分調(diào)動學生的積極性,可能導致學生無法理解所講授的內(nèi)容;同時該教學方式忽略了學生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。因此如何將教師的“教”轉(zhuǎn)化為學生的“學”,將多學科交叉課程的課堂組織好是該課程教學需要解決的問題之一。
二、教學內(nèi)容的設(shè)計
可再生能源發(fā)電技術(shù)的研究屬于當今研究的前沿問題。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展,新技術(shù)、新方法和新工藝等不斷涌現(xiàn),教學內(nèi)容需要與時俱進,不斷更新,現(xiàn)有的教材顯然不能很快地響應(yīng)這樣的變化,以教材為教學內(nèi)容難以滿足教學要求。在筆者的教學實踐中,教學內(nèi)容上通過參考權(quán)威書籍、資料和自身的研究成果,同時對國內(nèi)外期刊文章、學術(shù)專著及網(wǎng)絡(luò)平臺知識進行學習,掌握當前研究的動向,并整合所有材料作為課堂教學內(nèi)容及課外拓展閱讀資料。廣泛獲取信息,動態(tài)更新與拓展教學內(nèi)容,把握最新的專業(yè)前沿,有助于引導學生去探索新知識,培養(yǎng)創(chuàng)新精神。另一方面,由于課程涉及多學科的交叉,在有些學科領(lǐng)域上,學生缺乏知識儲備,課堂教學較難獲取有效的效果,因此,摒棄一些晦澀難懂的理論知識是非常必要的。[5,6]以太陽能熱發(fā)電為例,太陽能熱發(fā)電涉及流體力學、傳熱學、自動控制等多學科,當整合最新的科技發(fā)展成果作為案例講解時,主要向?qū)W生闡述太陽能熱發(fā)電的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展趨勢及政策激勵等,讓學生充分接觸各種知識,拓寬視野,了解科技前沿的最新動態(tài),目的是給學生專業(yè)素養(yǎng)的形成提供一個有利、有效的平臺。課程內(nèi)容應(yīng)深入淺出、科普性與前沿性并重,當學生的興趣被調(diào)動起來后,再進行該學科的基本理論的講授或?qū)W生自學就非常容易切入,這樣就可達到較為理想的教學效果。
三、新型的教學模式
根據(jù)“可再生能源發(fā)電技術(shù)”課程的特點,本文提出新型教學模式的設(shè)計,使得教師成為課堂的組織者,通過設(shè)定教學內(nèi)容,明確教學任務(wù),課堂教學以學生為本,體現(xiàn)學生的認知主體作用,使學生在學習過程進行積極思考,自主學習,從而在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和增強其科學素養(yǎng)等方面發(fā)揮作用。
1.專題講授
可再生能源利用形式多樣,涉及本學科各個分支學科,具有多學科交叉與耦合的特點。為了避免各分支學科相互之間影響導致學生難以理解的問題,提出采用專題講座的授課形式,集中時間講授某一類型的可再生能源發(fā)電形式。此外,爭取請相關(guān)領(lǐng)域的專家或工程技術(shù)人員每學期做1~2次課堂報告,將工程中碰到的問題簡化并整合成案例,在教學中根據(jù)需要選擇案例進行剖析,激發(fā)學生的學習興趣,強化學生的工程實踐意識。
2.互動教學
在教學過程中,教師做幾次完整的典型研究報告,包括幾種可再生能源的發(fā)電原理、設(shè)備組成、科研前沿等,目的是讓學生掌握宏觀現(xiàn)狀背景和如何從微觀把握問題與分析問題;引導學生充分利用圖書館資源,掌握歸納分析的方法;指導學生進行撰寫科技或科普論文,提高學生的科學素養(yǎng),在此基礎(chǔ)上安排學生參與課堂中來。具體做法是學生以小組為單位,各小組自主選擇相關(guān)研討課題,通過查閱文獻和小組研討,形成專題研究報告,并由小組成員在課堂進行匯報,根據(jù)其匯報內(nèi)容,接受老師和同學的提問,并進行解答,教師及時進行指導并對其評分。形成教師指導,學生主講,教師與學生,學生與學生互動討論的方法,教學實踐表明,該方法大大提高了學生的主動性。學生經(jīng)歷查閱文獻、分析問題、報告寫作和報告陳述的全過程,顯著增強了創(chuàng)新能力、科研精神和團隊合作意識。利用對多個相關(guān)課題的討論,學生對可再生能源特點、可再生能源發(fā)電的前沿技術(shù)等有了更深入的認識。
3.虛實結(jié)合
在學科平臺及自建教學平臺的基礎(chǔ)上,通過實物參觀、模型演示,多媒體教學等虛實結(jié)合、多位一體的教學模式,提高學生的感性認識。
(1)可再生能源發(fā)電技術(shù)模型的利用。熱能與動力工程專業(yè)的學生以往大部分接觸的是火力發(fā)電方面的知識內(nèi)容,對可再生能源發(fā)電技術(shù)認知較少,特別缺乏針對可再生能源發(fā)電原理和發(fā)電設(shè)備等進行系統(tǒng)的學習,如果直接進行理論的學習,學生會感到很枯燥,對一些基礎(chǔ)理論知識和發(fā)電設(shè)備結(jié)構(gòu)很難理解。為了提高學生的感性認識,筆者所在課程組建立了可再生能源發(fā)電技術(shù)教學平臺。在學習課程的理論知識之前,學生首先了解小型模型的實物結(jié)構(gòu),內(nèi)部構(gòu)成,基本組成和基本原理,使得學生具有整體的感性認識,然后再學習本課程,同時結(jié)合模型進行講解。
(2)健全的多媒體素材?!翱稍偕茉窗l(fā)電技術(shù)”課程內(nèi)容較多,課時有限。相比較傳統(tǒng)的教學方式,多媒體信息量大,采用靈活的圖形、視頻和動畫等表現(xiàn)形式,能夠直觀、形象地再現(xiàn)客觀事物。筆者在教學實踐中采用多種多媒體教學手段。例如:選用《國家地理》節(jié)目里的《偉大工程巡禮——太陽引擎》視頻作為太陽能熱發(fā)電原理及形式的教學內(nèi)容,直觀地介紹了槽式、塔式、菲涅爾等形式的太陽能熱發(fā)電原理,以及聚光器的制造工藝等。選用GE的水輪機設(shè)備,采用Flash方式制作水力發(fā)電中反擊式水輪機設(shè)備的教學內(nèi)容,直觀且易于理解。通過多媒體的應(yīng)用,展示現(xiàn)場實際設(shè)備,簡化教學中的難點,增加了課程的信息量。
四、小組式考核方式
“可再生能源發(fā)電技術(shù)”作為高年級的課程,課時有限,知識點多,內(nèi)容模塊化強,科普性和專業(yè)性并存,采用常規(guī)的卷面考試方式難以準確考核。筆者在該課程教學實踐中,進行了小組式考核機制的嘗試,即以小組為單位,制作課程學習的整體報告,選派一名代表在課堂上進行答辯,匯報內(nèi)容結(jié)束后,其他組成員和教師針對報告內(nèi)容進行提問,組內(nèi)成員均可就相關(guān)問題進行回答。其他組同學根據(jù)該小組的匯報情況進行打分,打分表如表1所示。除此以外,在考核中增加動態(tài)考核,每個小組選出組內(nèi)最佳貢獻成員,給予動態(tài)加分;同時為了增加考核上互動,鼓勵學生思考問題,對于提問積極的學生在成績上給予加分。該考核方式,對課程的教學實行了動態(tài)的考查與過程管理,實現(xiàn)了以考核促學習,有效地調(diào)動了學生學習的積極性,推進學生協(xié)作能力培養(yǎng),增強了“教師與學生”、“學生與學生”的互動,提高較整體的教學效果。
表1 考核打分表
小組名稱 選題創(chuàng)新性(共20分) 查閱文獻情況(共20分) 分析問題能力(共20分) 報告質(zhì)量 (共20分) 表達能力 (共20分) 總分
(100分)
五、結(jié)語
隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,“可再生能源發(fā)電技術(shù)”已經(jīng)成為熱能與動力工程專業(yè)學科重要的專業(yè)課程。本課程具有典型的多學科交叉的特點,同時該領(lǐng)域的研究成果日新月異,因此無論是在教學內(nèi)容還是在教學方法都需要進行改革和創(chuàng)新。本文通過緊跟前沿的研究熱點,設(shè)計深入淺出的教學內(nèi)容;采取以學生為主體,通過引入工程案例,專題研究與課堂討論等模式,并輔以教學模型與多媒體動畫演示等多種靈活多樣教學手段的改革,讓學生在了解可再生能源發(fā)電技術(shù)的理論知識的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)了學生挖掘問題,解決問題,理論與實踐相結(jié)合的能力,鍛煉了學生查閱文獻和團隊協(xié)作的技能,提高了學生的科研素養(yǎng)與工程實踐本領(lǐng)。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:能源動力類專業(yè);實踐教學;創(chuàng)新能力;內(nèi)容體系
中圖分類號:G642.0?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)19-0086-
諾貝爾獎獲得者李振道先生在西北師范大學百年校慶典禮上提出:“培養(yǎng)青年人才,不能僅依靠課堂教學和靠高科技工具,人才的培養(yǎng)要在實踐當中去培養(yǎng),在培養(yǎng)的過程中,使學生變成老師的助手?!盵1]由此可見,實踐教學作為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié),對于提高學生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力,具有不可替代的重要作用。
實踐教學環(huán)節(jié)包括實驗操作、生產(chǎn)實習、畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)實習等環(huán)節(jié),是對學生實際操作能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)之一,也是教學質(zhì)量最直觀的反映。尤其對高等工科院校而言,要培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才,更應(yīng)重視實踐教學。只有通過實踐操作,才能使學生在實踐中檢驗所學知識,發(fā)現(xiàn)新的問題,掌握科學方法,培養(yǎng)創(chuàng)新意識,從而提升綜合素質(zhì)。因此,加強實踐教學是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是培養(yǎng)理論與實踐相結(jié)合的創(chuàng)新型人才的有效途徑之一。[2]
一、能源動力類專業(yè)實踐教學改革的必要性
近年來,高等院校對實踐性教學環(huán)節(jié)的重要性的認識逐年提高,實踐性環(huán)節(jié)的教學條件逐年改善,教學效果也有所改善。但是,國內(nèi)高校特別是一般高校在實踐性環(huán)節(jié)教學中依然存在以下困難與不足:[2]
1.對實踐性環(huán)節(jié)的重要性普遍認識仍不夠到位
認為實踐教學僅僅是為了鞏固理論教學的輔助手段,使實踐教學缺乏設(shè)計性、創(chuàng)新性。學生實驗時往往是簡單的“依樣畫葫蘆”,單純依據(jù)指定的操作步驟完成實驗內(nèi)容,提交實驗報告,僅僅是掌握了最簡單的操作技術(shù),而忽略了對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2.實踐性教學環(huán)節(jié)所占時間比例偏小,難以達到培養(yǎng)學生綜合能力的目標
近幾年來,工科專業(yè)教學計劃中實踐性環(huán)節(jié)所占比例有明顯的增加。但總體來看,集中實踐環(huán)節(jié)教學的總周數(shù)占總教學周數(shù)的比例約為20%左右,仍然偏低;特別是課程教學中,大部分課程實驗學時數(shù)占該課程總學時數(shù)的比例只有10%左右,而在歐美國家,這個比例可占30%~50%,甚至更高。
3.項目設(shè)置欠合理,內(nèi)容陳舊,信息量小,學生反映收獲不大
幾十年來,大學工科專業(yè)實踐性環(huán)節(jié)的教學內(nèi)容變化很小,套路基本不變?,F(xiàn)以某院校熱能與動力工程專業(yè)的實踐性環(huán)節(jié)為例進行分析。
(1)該專業(yè)的金工實習工種設(shè)置為車、鉗、刨、銑、磨、焊接、熱處理,實際操作以鉗工為主,車、焊接次之。這種做法堅持了幾十年,基本沒有變化和創(chuàng)新,現(xiàn)代加工技術(shù)以及非金屬材料的加工未列入教學內(nèi)容。
(2)機械零件設(shè)計、鍋爐原理、汽輪機原理、熱力發(fā)電廠四門課程安排了課程設(shè)計,但設(shè)計內(nèi)容年年相同,每個學生的設(shè)計成果基本一樣,無法真正培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、動手能力、獨立分析問題和解決問題的能力。
(3)課程實驗的設(shè)置欠合理,實驗內(nèi)容零碎,綜合性差,重復內(nèi)容較多;實驗的檔次不高,多為驗證性實驗,未能充分發(fā)揮學生的主觀能動性;實驗設(shè)備的臺套數(shù)少(有些貴重實驗設(shè)備只有1~2套),造成有些實驗變成了演示性實驗。
(4)生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習雖然在時間、場地方面得到了保證,但由于經(jīng)費緊張,學生只能整班地安排在較近的某一個企業(yè)內(nèi)實習,人員擁擠;企業(yè)因安全生產(chǎn)的需要,不能讓學生進行實際操作,從而達不到預(yù)期效果。
(5)畢業(yè)設(shè)計是最為重要、安排時間最長的實踐性環(huán)節(jié),也是最為重視的實踐性環(huán)節(jié)。目前,畢業(yè)設(shè)計因師資力量、設(shè)計場地和條件等方面的原因,導致部分選題在前沿性、創(chuàng)新性、綜合性等方面達不到要求;少數(shù)教師在指導畢業(yè)設(shè)計過程中只注重對具體問題本身的解決,忽視了對學生研究方法的指導和能力的培養(yǎng)。
4.方法和手段落后
實踐性教學環(huán)節(jié)使用的方法和手段有些仍然比較落后,計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)、本領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)化設(shè)計軟件平臺等新的設(shè)計手段和方法應(yīng)用得比較少。如,在進行課程設(shè)計時,學生的大部分時間花在重復性手算上,變成了計算工具,而不是將主要精力放在設(shè)計方案的擬定、分析比較、方案優(yōu)化上。長期以來,課程設(shè)計在培養(yǎng)學生獨立分析問題、綜合問題能力以及創(chuàng)新能力方面是不令人滿意的。又如課程實驗教學,從檢測方法和手段到實驗數(shù)據(jù)的分析方法和手段都跟不上科學技術(shù)的發(fā)展,有些實驗手段和方法甚至相當“原始”,實驗效果也就可想而知了。[3]
能源動力類專業(yè)主要培養(yǎng)能源清潔轉(zhuǎn)換與利用和熱力環(huán)境保護領(lǐng)域既有扎實的理論基礎(chǔ),又有較強實踐和創(chuàng)新能力的人才,以滿足社會對該學科領(lǐng)域的教學、科研、工程技術(shù)、經(jīng)營管理等各方面的人才需求。本專業(yè)具有明顯的行業(yè)背景特色,擁有良好的實踐教學條件,為實踐教學改革創(chuàng)造了良好的條件。
二、創(chuàng)新型實踐教學內(nèi)容體系的改革與探索
針對能源動力類專業(yè)的特殊行業(yè)背景和人才培養(yǎng)目標的需要,以“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、高素質(zhì)”為總體要求,以強化工程實踐能力培養(yǎng)為目的,改革了實踐教學模式,構(gòu)建了“實驗+實習+設(shè)計+課外實踐”四模塊的實踐教學內(nèi)容體系。
1.實驗?zāi)K
關(guān)鍵詞:構(gòu)建主義學習特征科研資源課程教學
一、引言
研究生教育作為高等教育的重要部分,是培養(yǎng)高層次專業(yè)人才的主要途徑。當前社會,掌握知識的人才越來越受到關(guān)注,研究生作為接受高層次教育的群體目前已經(jīng)被社會寄予了厚望。但是隨著知識經(jīng)濟及信息技術(shù)的加速發(fā)展,知識的生命周期越來越短,社會對于人才的需求有了更高的要求,研究生群體面臨空前的挑戰(zhàn),他們不僅需要在有限的時間內(nèi)積累豐厚的學科知識,加強自己的科研能力,還要培養(yǎng)合作精神,提高科技創(chuàng)新、知識管理以及交流和溝通等各種綜合能力。研究生課程教學是研究生培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。研究生課程建設(shè)是提高研究生教學質(zhì)量的重要途徑。傳統(tǒng)的基于書本的研究生課程教學模式側(cè)重于構(gòu)建研究生的合理知識結(jié)構(gòu),而對如何充分運用課程教學提高研究生綜合能力這一重要內(nèi)容認識不足、實踐不廣,影響了研究生培養(yǎng)質(zhì)量的有效提升。也就是說傳統(tǒng)的教學方法難以達到既優(yōu)化研究生知識結(jié)構(gòu),同時又能提高研究生綜合能力的雙重效果。為此,一種基于構(gòu)建主義學習理論,充分利用學科科研資源的新型研究生課程教學模式成為本文要探討的關(guān)鍵問題。
二、研究生課程學習特征與構(gòu)建主義學習理論
一般來說,研究生的年齡大多在23-26歲年齡段,屬于中青年階段,性格特征基本定型,具有強烈的自我意識和獨立期望,由于成功度過了高考、碩士生入學考試的篩選,所以具有很強的自信心和優(yōu)越感。十幾年的傳統(tǒng)學習生涯,賦予了研究生較強的學習能力,再加上本科階段的培養(yǎng),研究生已經(jīng)養(yǎng)成了自主學習的習慣。因此,研究生在傳統(tǒng)的課堂授課式課程學習過程中會出現(xiàn)一些不良表現(xiàn):第一、基于書本的課堂講授對于研究生來說很難激發(fā)其學習興趣。由于研究生自主學習能力的增強,學生主要表現(xiàn)的心態(tài)就是即使上課沒聽懂,課后我可以自己學;第二、教室不再是研究生眼中的主要學習場所,因為大多數(shù)研究生從一入學,導師就為其安排好在實驗室的學習位置,由于研究生在學習過程中涉獵知識的綜合性增強,涉及很多學科交叉的問題,在這個過程中,同時需要查閱很多的學習資料,當前豐富的信息技術(shù),使得單一的教材也不再是研究生學習的唯一資源途徑,因此研究生更愿意在可以隨時上網(wǎng)查找資料、可以方便翻閱各種參考書目的實驗室里學習;第三、由于專業(yè)面的變窄,研究生的主要學習方向受到其導師的研究課題的引導,不再是范而廣的大體了解,而是要求精益求精的學習做法,以期在某個領(lǐng)域能很快產(chǎn)生有一定水平的研究成果,因此很多研究生認為老師講的知識對他將來的課題不一定實用,很容易產(chǎn)生在課堂教學上放棄學習的動機。
基于上述分析不難發(fā)現(xiàn),將構(gòu)建主義學習理論與研究生階段的課程學習特征有機結(jié)合,將是一件非常有意義的工作。首先,構(gòu)建主義學習理論認為:“學習”的本質(zhì)是一個意義建構(gòu)的過程,是學習者通過新舊經(jīng)驗相互作用來形成、調(diào)整和豐富自己經(jīng)驗結(jié)構(gòu)的過程,在學習過程中學生個人經(jīng)驗與主動參與起著積極作用,學習者在自己的經(jīng)驗背景基礎(chǔ)上主動建構(gòu)現(xiàn)實和理解現(xiàn)實,即學生頭腦中的知識不是教師直接傳遞來的,而是學生自身知識的基礎(chǔ)上主動構(gòu)建的。研究生已具備較強的自主學習能力,為滿足構(gòu)建主義學習理論創(chuàng)造了條件,研究生多年學習經(jīng)驗的積累也為其調(diào)整、重構(gòu)和豐富自己經(jīng)驗結(jié)構(gòu)的過程打下了基礎(chǔ)。因此,對于研究生的學習來說,教師直接傳遞的“填鴨式”課程教學方法已不再實用。
其次,建構(gòu)主義學習理論提倡教師指導下以學生學習為中心的學習方法。建構(gòu)主義學習理論強調(diào)學生的認識主體作用,認為學生是信息加工的主體,是意義的主動建構(gòu)者;同時又不忽視教師的主導作用,認為教師是意義建構(gòu)的幫助者和促進者。因此,在研究生的課程教學過程中,要擺正教師與學生的位置,傳統(tǒng)的教師主講的教學方法與構(gòu)建主義的學習理論相悖,教師在教學過程中應(yīng)該從傳統(tǒng)的主講角色轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲗У慕巧?,也就是說,在研究生的課程學習過程中,教師發(fā)揮的是引導作用。
最后,構(gòu)建主義學習理論鼓勵學生通過一定的情境,借助別人的幫助,通過必要的交流,達到意義建構(gòu)的方式來獲取知識。構(gòu)建主義指出:“情境”、“協(xié)作”、“交流”和“意義構(gòu)建”是學習環(huán)境中的四大要素。因此,教師在授課過程中已不能僅限于三尺講臺,而是要通過各種方式和方法,為研究生的學習創(chuàng)造情境,構(gòu)建協(xié)作和交流的平臺,最終達到研究生自我實現(xiàn)意義構(gòu)建的效果。
三、《動力工程現(xiàn)代測試技術(shù)》課程的設(shè)置及傳統(tǒng)的課程教學模式
測試分析技術(shù)類課程是工科性院校大多數(shù)專業(yè)(包括研究生和本科生)都必須開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,對于研究生學習階段而言,課程的教學的總體目的是使學生在全面掌握各類測試分析基本理論的基礎(chǔ)上,應(yīng)用各種的測試分析方法、測試儀器和設(shè)備等來分析、解決科研課題及工程應(yīng)用中的實際問題。各專業(yè)在制定教學培養(yǎng)方案的時候,根據(jù)專業(yè)不同要求,其內(nèi)容側(cè)重點有所不同?!秳恿こ态F(xiàn)代測試技術(shù)》是我校動力工程及工程熱物理一級碩士學科所必須開設(shè)的一門專業(yè)必修課程,其適用范圍非常廣泛,就該一級學科碩士學位點來說,涵蓋化工過程機械、流體機械及工程、制冷與低溫工程、熱能工程、動力機械與工程和工程熱物理等6個二級學科碩士點。課程的主要教學內(nèi)容包含有:動態(tài)測量基礎(chǔ)、現(xiàn)代傳感器、溫度場和速度場以及流動顯示技術(shù)、煙氣及顆粒特性分析、熱物理性能測試等等。課程學時一般設(shè)置為32學時,其中包括4學時的實驗教學內(nèi)容,實驗教學內(nèi)容各教學單位根據(jù)不同情況有所偏差。
此前,由于儀器資源的匱乏等多種原因,《動力工程現(xiàn)代測試技術(shù)》課程傳統(tǒng)的教學模式是大部分學時由教師在課堂上教授有關(guān)的理論知識,用幻燈片等(有些甚至連幻燈片都沒有)講解一些基本原理和主要應(yīng)用場合,基本上是教師主講,只有少量的學時用在實驗課上,甚至在實驗課上,對于較為貴重的儀器設(shè)備,一般也是教師做給學生看,所以實際教學效果很不理想,學生學完這門課程后仍不會應(yīng)用相關(guān)儀器進行實際問題的分析研究。當前的研究生渴望能更多地、有效地利用學校的學科科研資源, 研究生們通過各種途徑提高自身綜合實踐能力意識也非常強烈。運用傳統(tǒng)的教學模式顯然已經(jīng)不能適應(yīng)時代的發(fā)展,因此對本課程的教學改革已是勢在必行。
四、學科現(xiàn)有科研資源及新的課程教學模式
相對于幾年前,本學科在學校、學院領(lǐng)導的高度重視下,在全體教職員工的共同努力下,當前的科研形式較好,學科科研資源較為充足。到目前為止,全學科基本上每個老師都有自己獨立承擔的科研課題,在研的國家基金項目(包括NSFC-廣東省聯(lián)合基金)已達到五項,國家863計劃項目1項,還有各類省部級及地市級項目,包括粵港關(guān)鍵領(lǐng)域重點突破招標項目、廣東省教育部產(chǎn)學研結(jié)合項目、廣東省重大科技專項以及廣東省自然科學基金項目、廣東省科技攻關(guān)項目等。在這些科研項目的研究經(jīng)費,以及我校211學科建設(shè)經(jīng)費和廣東省高等學校重點實驗室建設(shè)經(jīng)費的支持下,本學科基本上形成了幾個各具特色的專業(yè)實驗室,包括蓄熱材料及技術(shù)實驗室、制冷空調(diào)技術(shù)實驗室、新能源利用技術(shù)實驗室、動力電池制備及性能測試實驗室以及汽車節(jié)能與排放控制實驗室。這些實驗室擁有包括焓差測試系統(tǒng)、熱線風速儀(656H)、粒子圖像測速系統(tǒng)(TR-PIV)、差熱分析儀(DTA-50)、熱重分析儀(SDT2960)、差熱掃描量熱儀(Q10DSC)、導熱系數(shù)儀(LFA447)、風冷冷凝器測試平臺、太陽能電池量子效率測量系統(tǒng)(PLS-QE/IPCE)、太陽電池I-V曲線測試儀(MP-160)、多碟式太陽能聚光器(HM-25)以及發(fā)動機試驗臺和自動測控系統(tǒng)等較為先進、高端的儀器設(shè)備和測試系統(tǒng)。學科所培養(yǎng)的研究生根據(jù)導師的不同研究方向主要分布在這些實驗室。
《動力工程現(xiàn)代測試技術(shù)》課程的理論性與實踐性均較強,理論知識涉及多個交叉學科,包括光學、電子學、傳熱學以及材料學等等,實踐上涉及很多大型測試儀器的操作和使用方法?;跇?gòu)建主義學習理論,結(jié)合研究生學習特征以及本學科現(xiàn)有科研資源狀況,我們分析認為,為了進一步提高教學質(zhì)量,在教學方法上,不應(yīng)該將大部分時間僅限于課堂講授,實驗教學也不能僅局限于四個學時的實驗操作。因此,我們提出了一種新型的課程教學模式。大體的思路和做法是:首先,縮短在教室課堂上的教師講解時間,將部分理論教學的內(nèi)容調(diào)整到實驗室現(xiàn)場由學生主講,教師作補充。即增加了學生主講的環(huán)節(jié),講解內(nèi)容由教師在制定教學進度表時預(yù)先安排,以便于學生做準備;其次,根據(jù)學科發(fā)展的動向,在傳統(tǒng)教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上及時調(diào)整教學內(nèi)容,使之與現(xiàn)有學科的發(fā)展和導師的科研課題相適應(yīng);再有,在教室課堂上或者實驗室現(xiàn)場,增加分組討論和交流的環(huán)節(jié),使學習者在自己的經(jīng)驗背景基礎(chǔ)上充分發(fā)表其看法和見解,討論的主題由教師提前設(shè)計。
五、新教學模式的實施效果分析
基于上面提到的新教學模式,課題組通過認真分析和商量討論,形成了如下具體的教學安排:前面5次課(15學時)講理論知識,其中穿插有分組討論;接下來的5次課(15學時),根據(jù)學生所屬導師的不同,分成5組,每組2-5人左右,并確定一個組長,每次課由組長負責,進入該組學生的導師的專業(yè)實驗室,進行現(xiàn)場教學,學生主講,教師引導和補充,之后分組討論和交流;最后1次課(2學時)進行總結(jié),布置相關(guān)文獻的查找以及考查報告內(nèi)容等事宜。
(一)新的教學模式包含有構(gòu)建主義學習理論提出的“情境”、“協(xié)作”、“交流”和“意義構(gòu)建”四大要素 。充足的學科科研資源以及基于某些儀器設(shè)備或?qū)嶒炂脚_的現(xiàn)場教學,為研究生的課程學習創(chuàng)造了豐富的“情境”條件,教師主導下的學生主講和專題性討論為研究生們提供了充分的“交流”和“協(xié)作”的機會,在導師課題背景下的教學思路,為研究生實現(xiàn)“意義構(gòu)建”提供了快捷途徑。
(二)新的教學模式激發(fā)了研究生們的學習興趣,提高了研究生們的學習效率,有利于研究生們把握學科發(fā)展前沿和動向。研一的學生對自己將來的課題心懷渴望,研究生主講的現(xiàn)場式教學方法促使研究生們積極去熟悉導師課題組的各種儀器設(shè)備和實驗平臺,也將書本知識與實際有機地結(jié)合起來,為研究生們盡快進入導師的研究課題打下了堅實的基礎(chǔ),使得研究生們在興趣的驅(qū)動下提高了學習效率;另外,研究生們對同學科其他導師的課題也充滿好奇心,通過進入不同課題組實驗室的學習,使研究們進一步了解了學科發(fā)展的前沿和動向。
(三)新的教學模式提高了學科科研資源的利用率?;诳蒲姓n題的科研設(shè)備一般是課題組負責制,其日常管理、維護以及維修等都由課題組負責,不屬于開放性的共用設(shè)備,因此其使用效率都不高。將這些資源與教學相結(jié)合有利于其使用率的進一步提高。
(四)新的教學模式促進了教師之間的溝通和交流,但對教師的教學水平也提出了更高的要求。要使新的教學模式得以順利實施,授課教師必須先熟悉各導師課題組的各種儀器設(shè)備和實驗平臺,最有效的做法是授課教師與專業(yè)實驗室所屬的導師進行直接的溝通和交流。另外,新的教學模式也要求教師在保證基本教學內(nèi)容不變的情況下實時補充新的教學內(nèi)容,促使教師不斷更新自己的專業(yè)知識。
(五)新的教學模式為研究生的課程教學管理帶來一定的難度。不像傳統(tǒng)的教學模式在固定的教室授課,新的教學模式在上課地點上具有不確定性,即使是事先做好安排,但授課時所用的科研資源有可能與科研課題的實驗安排相沖突,必須作臨時調(diào)整,因此不便于教學督導的巡查。
六、 結(jié)論
研究生的課程教學對研究生知識的掌握、能力的提高和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要作用。在課程實施過程中,教師應(yīng)該在傳授知識的同時,注重引導學生把握解決問題的思路,結(jié)合實際問題,特別是面對復雜問題,啟發(fā)學生學會運用科學方法去處理。從某種意義上看,掌握科學的研究問題方法比熟悉一些知識更重要。在“動力工程現(xiàn)代測試技術(shù)”這門課程的教學過程當中,我們基于構(gòu)建主義學習理論提出的“情境”、“協(xié)作”、“交流”和“意義構(gòu)建”四大要素,借助于學科現(xiàn)有的科研資源,力求把學生的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展作為目標,對教學的各個方面做了進一步的改進和完善,取得了初步的成效。
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