能源与动力工程专业核心课程体系建设的研究

教改教法　能源与动力工程专业核心课程体系建设的研究　余万陈从平徐翔赵美云　（三峡大学机械与动力学院湖北・宜昌４４３００２）　中图分类号：Ｇ６４２　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７２—７８９４（２０１　４）３４—００６４—０２　摘　要　能源与动力工程致力于研究传统能源的利用和新　由此带来该专业的最大特点就是复杂性和多样性。本专　能源的开发，以及如何更高效地利用能源。本文针对能源动　业不仅致力于煤、石油、水能等传统能源的利用，也包括核能、　力行业的发展和人才需求，结合三峡大学能源与动力工程　风能、生物质能、太阳能等新能源的开发利用。因此如何构建　专业的专业现状和学科发展规划．对本专业核心课程体系　能源与动力工程专业核心课程体系是一项重要的任务。　的建设进行了探讨，改革了教学内容，创新了教学方法，加　２三峡大学能源与动力工程专业的基本情况　强了实践环节，以期提高人才培养质量。　三峡大学位于三峡工程所在地，中国水电之都——宜　关键词能源与动力工程核心课程水轮机　昌，由原武汉水利电力大学（宜昌）和原湖北三峡学院与　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｏｒｅ　Ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｌｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　２０００年６月２９日合并组建。目前，学校已成为水电特色与　ｆｏｒ　Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍａｊｏｒ／／Ｙｕ　ｗａｎ．Ｃｈｅｎ　优势比较明显、综合办学实力较强、享有一定社会声誉的综　Ｃｏｎｇｐｉｎｇ，Ｘｕ　Ｘｉａｎｇ，Ｚｈａｏ　Ｍｅｉｙｕｎ　合性大学。但是学校的水电特色主要在于水利工程和输变　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｍａｉｎｌｙ　ｄｅａｌｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　电工程这两方面，而在水力发电方面才刚刚起步。　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｅｎｅｒｉｇｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｅｎ—　２０１１年，我校经教育部批准，建立了能源动力系统及自　ｅｒｇｉｅｓ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｍｏｒｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ　ｕｔｉｌｉｚｅ　ｅｎｅｒ；　ｅｓ．Ｃｏｎｓｉｄ—　动化专业（２０１２年更名为能源与动力工程），考虑到三峡大　ｅｆｉｎｇｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄｔａｌｅｎｔｄｅｍａｎｄ　ｏｆｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄｐｏｗ—　学特有的水电特色及学校所在地宜昌作为中国水电之都的　ｅｒ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ。ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ　地域特色，我校能源与动力工程专业将以水能动力方向为　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｎ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｙｇ　ａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｍａｊｏｒ　ｏｆ　主。目前我校能源与动力工程专业已有四个年级的本科生　Ｃｈｉｎａ　Ｔｈｒｅｅ　Ｇｏｒｇｅｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｌｏｒｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｃｕ卜　２００多人，如何合理构建专业核心课程体系对本专业的发展　ｒｉｃｕｌｕｍ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ，ｒｅｆｏｒｍｓ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　有重要影响。　ｃｏｎｔｅｎｔｓ，ｉｎｎｏｖａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ　ｅｎｈａｎｃｅｓ　ｔｈｅ　水能动力方向的核心课程包括工程流体力学、流体机　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｌｉｎｋ，ｈｏｐｉｎｇ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔａｌｅｎｔ　ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ．　械原理、水轮机、水轮机调节、水轮机辅助设备、抽水蓄能发　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｅｎｅｒｇｙ　ｎａｄ　ｐｏｗｅｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｃｏｒｅ　ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ；ｗａｔｅｒ　电技术等课程。通过这些课程的学习，学生熟悉了水力机械　ｔｕｒｂｉｎｅ　的基本结构、工作原理、特性、过流部件水力设计、选型设计　计算等，并培养了一定的实验技能，为将来从事专业技术工　１绪论　作打下坚实的专业基础。随着我国水电事业的发展，如何根　能源动力是国民经济可持续发展的重要物质基础和根　据行业的发展和人才需求来建立我校能源动力专业核心课　本保证，能源与动力工程专业正是致力于培养能够从事能　程体系已成为亟待解决的问题。　源开发与利用，能够为国家乃至人类社会的可持续发展做　３本专业核心课程体系的建设　出贡献的技术与管理人才。　３．１教学内容的选择及合理安排　我国能源动力类专业形成于２０世纪５０年代。当时受　教学内容直接反映教学的目的和培养目标，是提高教　苏联教育体制的影响，专业分割很细。基本是按产品和行业　学质量的核心内容，它只有适应人才培养的要求，才能培养　的格局划分，在热能与动力工程专业中先后包括锅炉、涡轮　出合格的人才　。随着大学素质教育的推进，各个学科的专　机、电厂热能、风机、压缩机、制冷、低温、内燃机、工程热物　业课都受到了很大的压缩，教学学时越来越少。但是随着新　理以及水轮机等１Ｏ个小专业ｆＩ１。随着科技的发展及社会的　技术的应用，有越来越多的专业知识需要向学生讲授，那么　进步，本专业也在不断的调整。按照１９９８年实行的新专业　在有限的时间内如何合理安排教学内容呢？　目录，热能与动力工程专业包括了原来的热力发动机、流体　以专业核心课程“水轮机”为例，早在１９５８年我国著名　机械及流体工程、热能工程与动力机械、热能工程、制冷与　水力机械专家姜国宝教授就在河海大学（原华东水利学院）　低温技术、能源工程、工程热物理、水利水电动力、工程冷冻　开设了水轮机系列课程，一开始采用苏联教材，之后采用自　冷藏工程等９个专业嘲。随着新能源的开发利用，２０１２年教　编的水轮机教材，包括水轮机原理、结构、相似理论、选型、　育部新版高校本科专业目录中调整热能与动力工程为能源　水轮机调节等内容，同时在课程实践方面建立了国内最早　与动力工程。　的水轮机教学试验台。５Ｏ多年来，我国的水电事业得到了迅　基金项目：本项目受到三峡大学２０１３年（高等）教育科学研究项目（编号１３４５、１３０７）￣ＸＮ．２０１３年三峡大学教学研究项目（编号Ｊ２Ｏ１３ＯＯ８）资助。　作者简介：余万（１９８４一），男，湖北黄冈人，三峡大学机械与动力学院讲师，研究方向为城市固体废弃物的资源化利用。　总第２９８期　２０１４年１２月（上１　敏＝‘＇ｉ‘　Ｔｈｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ａｒｔｉｃｌｅ　Ｃｏｌｌｅｃｔｓ　Ｔｏｔａ１．２９８　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２０１４（Ａ）　速的发展，从而带动了高等学校相关专业的发展，开设水轮　机系列课程的学校也越来越多。目前在国内主要有河海大　学、武汉大学、西安理工大学、华北水利水电学院、华北电力　大学、华中科技大学、四川大学等，其中河海大学郑源教授　主讲的“水轮机”在２０１０年获评国家级精品课程。　目前我国水电事业进入大电网、高电压、大机组、高参　式水轮机的结构特点进行归纳总结，然后进行对比，加深学　生对此部分知识的掌握程度。　二是应采用更加丰富的教学手段。目前的教学已经基　本实现了多媒体教学，但是对于公式比较多的课程，如工程　流体力学，应该更多地结合板书来进行教学，才能够取得更　数的现代化发展时期，水电站新技术、新设备的不断应用也　对本专业的课程教学提出了更高的要求　。原有教材中的内　容已经跟不上技术的发展，与企业的实际情况不符。如果继　续按照原教材进行教学，那么培养出来的学生很难适应企　好的效果。而对于概念比较多的内容，如讲述水轮机的结构　时，应该采用更为丰富的图片资料来加深学生对水轮机部　件的认识，并可以采用ｆｌａｓｈ视频来演示水轮机的组装过程，　使学生更直观地理解各个部件的名称及相应位置，做成融　合文字、图像、视频为一体的课件，使学生的学习兴趣更浓。　３．３加强实验与实践教学　业的发展需求，因此需要结合工程实际对水轮机课程的教　学内容进行补充更新。　一方面，对于水轮机的基础知识、基本原理、典型实例　需要教授清楚，例如水电站的类型、水轮机的类型、型号、布　置方式、工作原理、相似理论、空化与空蚀、基本结构、特性　曲线等，这些内容无论是老机组还是新的大型机组都相差　不大。　另一方面，在教学中要实时补充关于水轮机新技术、新　设备的内容。比如对于国内的一些大型水轮机，如三峡工程　的７０万千瓦大机组、向家坝８０万千瓦大机组、溪洛渡７７　万千瓦大机组等大型混流式水轮机需要作相应的介绍。在　教学中还要注意对于新型水轮机，如大型灯泡贯流式水轮　机、大型抽水蓄能机组的基本结构和特点作相关讨论。对于　目前水轮机转轮设计的新技术如ｘ形转轮也要补充到教学　内容中去。　另外当前部分教材中的内容存在一定的交叉和重叠，　需要合理安排教学。例如“工程流体力学”和“水轮机”中都　讲到了相似理论，那么在教学大纲的制定时就要考虑到在　两门课程中如何合理安排各自的教学内容，使其不至于重　复太多，但又不影响本门课程的基本教学。“流体机械原理”　中含有空化、气蚀的内容，也对流体机械的工作原理有相关　介绍，而水轮机作为流体机械的特例，在“水轮机”课程里面　又会针对水轮机的工作原理及空化空蚀作详细讲解，因此　在教学过程中“流体机械原理”应该侧重于水泵进行讲解，　而关于水轮机的内容则少讲。同时“水轮机”、“水轮机调节”　与“水轮机辅助设备”几门课程中也存在少许重叠的内容，　在教学中要注意。　３．２教学方法的改进　教学方法改进的根本目的是让学生从知识的被动接收　者转变为主动参与者和积极探索者，在发挥教师主导作用　的同时，充分重视学生的主体地位　。在这方面可以合理使　用多种教学方法并结合现代化的教学手段来进行教学，以　达到更好的效果。　一是要避免灌输式的教学模式。本专业有很多课程，如　工程流体力学、流体机械原理、水轮机调节等都包含有较多　的数学公式及其推导过程，采用灌输式教学很容易使学生　失去兴趣。在教学过程中可结合国内外水电站的工程实例，　采用现场的影像资料了解增加学生的工程概念，帮助学生　更为直观地了解相关知识，并适当采用讨论式、互动式教　学，鼓励学生积极参与课堂讨论，鼓励学生提问，以便达到　更好的教学效果。例如讲授“水轮机的空化与空蚀”一章时，　可事先让学生查找关于水轮机空化空蚀的图文资料，让学　生结合资料来探讨空化空蚀的类型、危害及如何减轻空蚀。　讲授“反击式水轮机的结构”时，可以让学生对轴流式、混流　实践教学环节是对学生实际操作能力培养的重要环节　之一，也是教学质量最直观的反映，加强实践教学有助于全　面提升人才培养质量。本专业的专业课程中包含很多的实　验和实践环节，如工程流体力学实验、水轮机认知实验、仿　真调节实验、模型试验、水轮机课程设计、认识实习与生产　实习等。　一是要加强实验室建设。实验室计划分为三大块：认识　实验室、基础实验室、综合实验室。认知实验室主要是通过各　种模型、展板的形式让学生对水力机械有更直观的认识。目　前此部分实验室已完成，主要包括各种类型的水轮机及其转　轮的模型、各种类型的电站展板、抽水蓄能电站模型、混流式　水轮发电机组动态模型等。基础实验室主要是针对“工程流　体力学”和“流体机械原理”两门课程中的基本原理进行验证，　如雷诺实验、沿程阻力实验、空化现象演示、离心泵及风机特　性曲线的测定等实验。综合实验室主要包括水轮机模型试验　台和水轮机调节仿真实验装置，可以模拟实际的水轮机运行、　调节、事故处理等。通过这些实验项目将极大地提高教学质　量，增强学生的认识，培养学生的动手能力。　二是充分利用宜昌水电的优势，挖掘宜昌及周边区域　的水电企业，如长江电力、三峡电厂、葛洲坝电站、清江的隔　河岩电站、水布垭电站等，作为本专业有效的实践基地。并尽　量安排学生在水电机组大修期间去现场学习，充分了解水轮　发电机组的结构，加深学生认识。另外要充分利用水电生产　一线的工程技术人员，从企业聘请专家来学校给学生进行专　题讲座，介绍其工作经验、工程实际中的问题及企业的技术需　求和人才需求，使学生在学习过程中目标更为明确。　４结论　随着教学研究的不断深入、科技的进步以及社会需求　的改变，相应的人才培养方案需要随之调整才能与之相适　应，对应的课程体系也应该随之变化。专业核心课程体系的　建立与完善应结合能源动力行业的发展和人才需求，并充　分考虑本校的专业特点和学科发展规划，合理确定课程的　教学内容，创新教学方法，加强实践环节，以提高人才培养　质量。　参考文献　［１】徐翔，余万，陈从平，方子帆，李响，赵美云．三峡大学“能源与动力工　程”专业培养方案的制订与完善『Ｊ】．科教文汇，２０１４（１６）：６０—６１．　［２］李志红．基于模块的热能与动力工程专业培养方案研究ｆＪ１．职业　教育研究，２００８（８）：７９—８０．　［３］李燕，李志红．应用型人才培养模式下水轮机课程教学改革与探　索ｌ　Ｊ１．中国电力教育，２０１２（２４）：４８—４９．　】潘虹，郑源．水轮机课程教学改革的研究与探索　．中国电力教育，　２０１２（８）：６６－６７．　编辑李前锋　６５