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【關(guān)鍵詞】能源與動(dòng)力工程 課程體系 教學(xué)內(nèi)容
【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2013)09-0253-02
能源動(dòng)力是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。進(jìn)入21世紀(jì),世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展,化石能源日趨枯竭,能源短缺以及環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻。提高能源利用效率,保護(hù)環(huán)境,開(kāi)發(fā)新能源和可再生能源,保證能源的可持續(xù)供應(yīng),對(duì)能源科技提出了新的挑戰(zhàn)。能源科技發(fā)展需要一大批合格的專(zhuān)門(mén)人才。高等學(xué)校能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)應(yīng)不斷進(jìn)行課程體系改革和教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化,為能源動(dòng)力行業(yè)培養(yǎng)出滿足行業(yè)要求的專(zhuān)門(mén)人才。根據(jù)高等教育教學(xué)改革的要求以及行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),中國(guó)礦業(yè)大學(xué)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)在人才培養(yǎng)模式、課程體系設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化等方面進(jìn)行了一系列改革,積累了一些經(jīng)驗(yàn),在此成文,與同行交流。
一、能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)課程體系改革面臨的挑戰(zhàn)
1.能源動(dòng)力學(xué)科領(lǐng)域的拓展對(duì)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)提出了新要求
2012年,教育部對(duì)本科專(zhuān)業(yè)的招生門(mén)類(lèi)、專(zhuān)業(yè)目錄進(jìn)行了調(diào)整,熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)更名為能源與動(dòng)力工程。從2013年起,全國(guó)本科專(zhuān)業(yè)將按照2012版教育部新頒布的本科專(zhuān)業(yè)目錄招生。專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)的改變,并不僅僅是改變了稱(chēng)謂,而是隨著時(shí)代的發(fā)展,該專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵發(fā)生了很大的改變。原來(lái)的熱能與動(dòng)力工程強(qiáng)調(diào)的是熱能與動(dòng)力的轉(zhuǎn)換,而現(xiàn)在能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)涵蓋的范圍則更寬廣了,由過(guò)去傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化與利用領(lǐng)域,發(fā)展到今天的能源生產(chǎn)、燃燒污染治理、新能源的開(kāi)發(fā)與利用等多個(gè)領(lǐng)域,與化學(xué)、環(huán)境工程等學(xué)科的交叉關(guān)系越來(lái)越密切。近些年來(lái),新能源與可再生能源的開(kāi)發(fā)利用方興未艾,形成了龐大的研究隊(duì)伍和產(chǎn)業(yè),如太陽(yáng)能、風(fēng)能、垃圾發(fā)電,脫硫脫硝等行業(yè),為畢業(yè)生提供了廣闊的就業(yè)市場(chǎng),急需高校能提供這方面的人才。現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不能滿足能源動(dòng)力行業(yè)時(shí)展的要求,需要做出相應(yīng)的調(diào)整。然而,在目前培養(yǎng)計(jì)劃中總學(xué)分壓縮、課程門(mén)數(shù)減少的情況下,增加新領(lǐng)域課程,必將會(huì)對(duì)原有的課程設(shè)置造成沖擊。
2.人才培養(yǎng)的“寬口徑”和“零距離”之間存在矛盾
能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)是一個(gè)寬口徑專(zhuān)業(yè),涵蓋了原來(lái)的熱能工程、熱能工程與動(dòng)力機(jī)械、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷及低溫工程、流體機(jī)械與流體工程、水利水電動(dòng)力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏等,這些專(zhuān)業(yè)在內(nèi)涵上存在很大的差異。“寬口徑”培養(yǎng)模式避免了過(guò)去那種專(zhuān)業(yè)面過(guò)于狹窄的問(wèn)題,使人才具有寬廣的知識(shí)面,增強(qiáng)了就業(yè)的適應(yīng)性,這也直接產(chǎn)生了不利的方面。在目前專(zhuān)業(yè)課程門(mén)數(shù)和學(xué)時(shí)都有限的情況下,畢業(yè)生在哪一方面都不專(zhuān),不能滿足企業(yè)對(duì)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求,在工作現(xiàn)場(chǎng)還要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的理論學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)過(guò)程,很難滿足用人單位的要求。由于缺乏完善的崗前培訓(xùn)和有效的繼續(xù)教育制度,我國(guó)國(guó)有大中型企業(yè)一般不樂(lè)意接受“寬口徑”的畢業(yè)生,希望畢業(yè)生一畢業(yè)能盡快勝任工作崗位,甚至是“零距離”對(duì)接[1]。
3.課程體系設(shè)置模式不能滿足大學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需求
大學(xué)生在成長(zhǎng)的過(guò)程中,形成了不同的人生觀、價(jià)值觀,對(duì)自己未來(lái)所從事的職業(yè)有喜好厭惡,如有的喜歡動(dòng)力機(jī)械,有的喜歡制冷空調(diào),還有的喜歡熱力發(fā)電;另外,對(duì)個(gè)人的發(fā)展方向也有不同選擇,如有的要考研,有的要就業(yè),還有的要?jiǎng)?chuàng)業(yè)。高等教育應(yīng)該支持大學(xué)生個(gè)性化發(fā)展,在培養(yǎng)方案和課程體系設(shè)置上應(yīng)該提供他們可以自主選擇的空間,使他們能夠按照自己的興趣愛(ài)好去選擇發(fā)展方向和未來(lái)從事的職業(yè)。目前課程體系設(shè)置模式單一,所有學(xué)生四年學(xué)習(xí)的課程幾乎都一模一樣,教學(xué)內(nèi)容差別不大,學(xué)生幾乎都是一個(gè)培養(yǎng)模式,不能滿足不同類(lèi)型學(xué)生的需求,限制了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,也不利于創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。
4.實(shí)踐教育環(huán)節(jié)與課程教學(xué)之間存在沖突
為全面落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)》,深入貫徹總書(shū)記在清華大學(xué)建校100周年上的講話精神,為了培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才,高校強(qiáng)化了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),內(nèi)容不斷豐富,形式不斷拓展,在實(shí)踐育人工作總體規(guī)劃、深化實(shí)踐教學(xué)方法改革、系統(tǒng)地開(kāi)展社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)、加強(qiáng)實(shí)踐育人基地建設(shè)等方面取得了很大的成績(jī)。但是實(shí)踐育人特別是實(shí)踐教學(xué)依然是高校人才培養(yǎng)中的薄弱環(huán)節(jié),與培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的要求還有差距。在總學(xué)分和學(xué)時(shí)減少的情況下,如果一味地強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),增加實(shí)踐教學(xué)學(xué)分,則不得不壓縮理論課程的學(xué)分和學(xué)時(shí),甚至得減少理論課程門(mén)數(shù),這樣培養(yǎng)的人才很難做到“厚基礎(chǔ)”, 違背了人才培養(yǎng)目標(biāo)。另一方面,實(shí)踐教育環(huán)節(jié)和理論教學(xué)環(huán)節(jié)相脫節(jié),必然影響實(shí)踐教育環(huán)節(jié)的效果。此外,在教學(xué)內(nèi)容方面,也應(yīng)及時(shí)更新。國(guó)外高水平大學(xué)能及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,反映本學(xué)科新的研究領(lǐng)域和前沿技術(shù)。如美國(guó)佐治亞理工學(xué)院將MEMS技術(shù)引入了換熱器課程,將先進(jìn)的能量轉(zhuǎn)化技術(shù),如燃料電池、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換等引入了熱力學(xué)課程。和國(guó)外相比,我們教學(xué)內(nèi)容就顯得陳舊,不利于人才培養(yǎng)。
二、課程體系構(gòu)建與教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化措施
1.增設(shè)新領(lǐng)域核心課程,完善人才知識(shí)結(jié)構(gòu)
能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)課程體系改革,要根據(jù)能源動(dòng)力學(xué)科新的拓展領(lǐng)域,廣泛深入調(diào)研,充分了解能源動(dòng)力專(zhuān)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)以及涉及的主要學(xué)科領(lǐng)域,掌握新領(lǐng)域的學(xué)科內(nèi)涵和新興行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的需求,以確定未來(lái)人才必備的知識(shí)結(jié)構(gòu)。在滿足總學(xué)分和學(xué)時(shí)限制的條件下,補(bǔ)充完善培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,將新領(lǐng)域的課程與原專(zhuān)業(yè)課程整合,制定適應(yīng)學(xué)科領(lǐng)域擴(kuò)展、滿足未來(lái)人才市場(chǎng)需要的課程體系,使畢業(yè)生具有完善的知識(shí)結(jié)構(gòu),增強(qiáng)畢業(yè)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
2.按專(zhuān)業(yè)大類(lèi)統(tǒng)一基礎(chǔ)課程設(shè)置,分設(shè)專(zhuān)業(yè)方向模塊
在課程體系設(shè)置中,為了解決學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)寬泛而不專(zhuān)的問(wèn)題,還是要分設(shè)專(zhuān)業(yè)方向[2]。但為了防止回到以前的老路,防止專(zhuān)業(yè)面過(guò)于狹窄,不同專(zhuān)業(yè)方向的通識(shí)教育課和專(zhuān)業(yè)大類(lèi)基礎(chǔ)課程應(yīng)統(tǒng)一設(shè)置。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)不同的專(zhuān)業(yè)方向設(shè)置不同的模塊化課程,每個(gè)專(zhuān)業(yè)模塊化課程的門(mén)數(shù)不宜過(guò)多,設(shè)3-4門(mén),10個(gè)學(xué)分左右即可,同時(shí)設(shè)置大量應(yīng)用性強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)選修課,強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié),這樣就解決了“寬口徑”和“零距離”之間的矛盾。
3.建立柔性的課程體系,滿足大學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展需要
建立柔性的課程體系,使課程體系構(gòu)建多樣化、課程設(shè)置分層次,以滿足不同類(lèi)型學(xué)生的個(gè)性發(fā)展需求[3]。通過(guò)設(shè)置不同的專(zhuān)業(yè)方向模塊,學(xué)生可以按照自己對(duì)未來(lái)從事行業(yè)預(yù)期和職業(yè)喜好加以選擇。培養(yǎng)計(jì)劃分研究型和應(yīng)用型。“研究型”培養(yǎng)計(jì)劃的學(xué)時(shí)分配適當(dāng)向基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課傾斜,實(shí)踐教育環(huán)節(jié)要注重學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。“應(yīng)用型”培養(yǎng)計(jì)劃的學(xué)時(shí)分配應(yīng)適當(dāng)向傳授專(zhuān)門(mén)應(yīng)用技術(shù)的專(zhuān)業(yè)課傾斜,實(shí)踐教育環(huán)節(jié)注重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力。同時(shí),增加選修課程門(mén)數(shù),選修課程也分研究型和應(yīng)用型,滿足畢業(yè)生繼續(xù)深造和就業(yè)的不同需要。
4.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法,理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合
在強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)的同時(shí),一定要保證理論課程有足夠的學(xué)分和學(xué)時(shí)。在總學(xué)分減少和實(shí)踐學(xué)分增加的前提下,可以適當(dāng)壓縮德育課程學(xué)分,保證專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論課程學(xué)分。同時(shí),改革應(yīng)用性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容和方法,這類(lèi)課程都設(shè)置課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),學(xué)生在課程學(xué)習(xí)的同時(shí)開(kāi)展課程設(shè)計(jì),通過(guò)工程設(shè)計(jì)將理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。另外,及時(shí)修訂教學(xué)大綱,與時(shí)俱進(jìn),及時(shí)將本學(xué)科最新的研究領(lǐng)域、前沿技術(shù)在教學(xué)內(nèi)容上得到反映。
三、結(jié)束語(yǔ)
課程體系改革和教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù),需要在高等教育實(shí)踐中不斷探索、完善。能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)要解決的問(wèn)題,有和其它專(zhuān)業(yè)共性的方面,也有其特殊性。能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)課程體系改革要滿足國(guó)家高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的總體要求,可以借鑒其它專(zhuān)業(yè)成功的改革經(jīng)驗(yàn),還要結(jié)合專(zhuān)業(yè)自身的特點(diǎn),探索出更多行之有效的措施。
參考文獻(xiàn):
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[關(guān)鍵詞]能源與動(dòng)力工程 自動(dòng)控制 實(shí)踐教學(xué) 探討
[中圖分類(lèi)號(hào)] G423 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2015)12-0157-02
2012年教育部新版高校本科專(zhuān)業(yè)目錄中將“熱能與動(dòng)力工程”調(diào)整為“能源與動(dòng)力工程”。“能源與動(dòng)力工程”致力于傳統(tǒng)能源的利用及新能源的開(kāi)發(fā),以及如何更高效地利用能源。“能源與動(dòng)力工程”專(zhuān)業(yè)主要培養(yǎng)在能源轉(zhuǎn)換與利用和熱力環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),較強(qiáng)的實(shí)踐、適應(yīng)和創(chuàng)新能力,較高的道德素質(zhì)和文化素質(zhì)的高級(jí)人才,以滿足社會(huì)對(duì)該能源動(dòng)力學(xué)科領(lǐng)域的科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)、工程技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理等各方面的人才需求。“能源與動(dòng)力工程”專(zhuān)業(yè)的學(xué)生應(yīng)具備寬廣的自然科學(xué)、人文和社會(huì)科學(xué)知識(shí),熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、機(jī)械、自動(dòng)控制、系統(tǒng)工程等寬厚理論基礎(chǔ),以及熱能動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力,并掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用與自動(dòng)控制技術(shù)方面的知識(shí)。
“能源與動(dòng)力工程”專(zhuān)業(yè)中無(wú)論是傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)方向(如水利水電動(dòng)力工程方向)還是新興專(zhuān)業(yè)方向(如新能源開(kāi)發(fā)和研究方向),都對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)和實(shí)踐能力要求頗高。因此,如何針對(duì)“能源與動(dòng)力工程”專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)改革自動(dòng)控制類(lèi)實(shí)踐課程的教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式,對(duì)學(xué)生掌握自動(dòng)控制技術(shù)基本理論和提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力具有重要的指導(dǎo)意義,并能達(dá)到一舉兩得、融會(huì)貫通的教學(xué)效果。
在辦學(xué)過(guò)程中,多家就業(yè)單位提出需要具有測(cè)控基礎(chǔ)的能源與動(dòng)力工程人才,社會(huì)需求提示我們,依托國(guó)家級(jí)特色專(zhuān)業(yè)和能源動(dòng)力工程的行業(yè)背景,針對(duì)能源動(dòng)力工程領(lǐng)域的不同測(cè)控對(duì)象,應(yīng)該改革自動(dòng)控制實(shí)踐課程的內(nèi)容,使自動(dòng)控制實(shí)踐課程成為一門(mén)有針對(duì)性的務(wù)實(shí)課程,其中的改革方法和改革經(jīng)驗(yàn)也會(huì)為其他的交叉學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)提供重要的借鑒意義。
一、實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合――自動(dòng)控制實(shí)踐課程要與自動(dòng)控制理論課程緊密融合
大多數(shù)高校的能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)均開(kāi)設(shè)自動(dòng)控制原理課程,根據(jù)專(zhuān)業(yè)方向要求不同在學(xué)時(shí)內(nèi)容上也稍有差別。如該課程分別可設(shè)置為64學(xué)時(shí)和48學(xué)時(shí),其課程內(nèi)容主要以經(jīng)典控制理論為主,重點(diǎn)講述線性系統(tǒng)的時(shí)域分析和頻域分析等內(nèi)容。自動(dòng)控制原理實(shí)踐課程是在理論課程的基礎(chǔ)上開(kāi)設(shè)的,旨在使學(xué)生對(duì)經(jīng)典控制理論有更直觀、更深刻的認(rèn)識(shí)和理解,同時(shí)結(jié)合自己的專(zhuān)業(yè)課程背景將這門(mén)實(shí)用學(xué)科應(yīng)用到自己的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。
結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容,實(shí)踐課程的其中一部分重要內(nèi)容應(yīng)是對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的驗(yàn)證、分析和再理解。根據(jù)自動(dòng)控制的基本理論,實(shí)踐課程的基礎(chǔ)內(nèi)容可以根據(jù)需要由以下一些內(nèi)容組成:
1.在實(shí)驗(yàn)室用電路元件搭建常用的典型控制環(huán)節(jié)――讓學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)理論課中講述的各種形式傳遞函數(shù)所對(duì)應(yīng)的實(shí)物模型;
2.觀察典型系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性并測(cè)試穩(wěn)定性,同時(shí)分析系統(tǒng)特征參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響――讓學(xué)生利用示波器這種最常用的電子測(cè)量?jī)x器,在時(shí)域中分析系統(tǒng)響應(yīng)隨著時(shí)間的變化規(guī)律,并分析幾個(gè)重要的響應(yīng)參數(shù)的物理意義,以及它們與理論計(jì)算公式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
3.觀察系統(tǒng)零極點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響――與理論課程中的根軌跡內(nèi)容相對(duì)應(yīng)并加深理解;
4.對(duì)典型系統(tǒng)的頻率特性進(jìn)行仿真――理論課程中,頻域分析方法是學(xué)生掌握起來(lái)感覺(jué)最為吃力的部分,通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量系統(tǒng)的幅頻和相頻曲線,能使學(xué)生對(duì)抽象的理論知識(shí)有更直接的了解;
5.對(duì)線性系統(tǒng)進(jìn)行校正――系統(tǒng)校正是理論課程中非常重要的一部分,實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證不同校正方式對(duì)系統(tǒng)性能的影響,使學(xué)生對(duì)校正方法的掌握更加牢固;
6.引入被控對(duì)象構(gòu)建簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng),讓學(xué)生了解控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用、工作機(jī)理和調(diào)節(jié)方法等。
通過(guò)基礎(chǔ)理論的實(shí)踐教學(xué),實(shí)現(xiàn)真正的理論課程指導(dǎo)實(shí)踐課程,實(shí)踐課程反饋理論課程的效果,使學(xué)生的知識(shí)體系形成一種雙向反饋的、理論與實(shí)踐緊密互動(dòng)的認(rèn)知模式。
二、針對(duì)專(zhuān)業(yè)特色――結(jié)合“能源與動(dòng)力工程”專(zhuān)業(yè)特色,實(shí)踐課程中應(yīng)設(shè)計(jì)與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的實(shí)踐內(nèi)容
能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)要求學(xué)生掌握現(xiàn)代能源科學(xué)技術(shù),信息科學(xué)技術(shù)和管理技術(shù),能夠從事熱能動(dòng)力設(shè)備及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、自動(dòng)控制、信息處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、環(huán)境保護(hù)、制冷空調(diào)、能源高效清潔利用和新能源開(kāi)發(fā)等工作。自動(dòng)控制原理有別于“能源與動(dòng)力工程”專(zhuān)業(yè)的其他基礎(chǔ)課程,如流體力學(xué)、工程熱力學(xué)等,是一門(mén)跨專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程,但它是學(xué)生日后工作和繼續(xù)研究的必要科目之一。
如何根據(jù)專(zhuān)業(yè)方向特色在實(shí)踐課程中適當(dāng)加入與專(zhuān)業(yè)內(nèi)容密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,是使學(xué)生認(rèn)識(shí)并學(xué)好這門(mén)跨專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的關(guān)鍵,同時(shí),這一實(shí)踐環(huán)節(jié)也能使學(xué)生將自動(dòng)控制原理應(yīng)用于自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)中,對(duì)不同專(zhuān)業(yè)課程的融合掌握具有一定的啟發(fā)作用。
根據(jù)“能源與動(dòng)力工程”專(zhuān)業(yè)的不同方向,結(jié)合各專(zhuān)業(yè)方向有的被控對(duì)象,在實(shí)踐環(huán)節(jié)中增加對(duì)這些特殊被控對(duì)象的控制和調(diào)節(jié)作用。如對(duì)流體傳動(dòng)與控制方向的學(xué)生,增加利用液壓閥作為執(zhí)行元件的控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),推導(dǎo)液壓閥的數(shù)學(xué)模型,觀察它的響應(yīng)特性等;對(duì)流體機(jī)械及工程方向的學(xué)生,增加水輪機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn),觀察控制器參數(shù)改變對(duì)系統(tǒng)性能的影響;對(duì)風(fēng)能與動(dòng)力工程方向的學(xué)生,增加風(fēng)力機(jī)變槳控制實(shí)驗(yàn),使學(xué)生掌握通過(guò)測(cè)量風(fēng)向變化控制風(fēng)力機(jī)葉片方向改變的基本方法等。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn),一方面讓學(xué)生復(fù)習(xí)了自動(dòng)控制原理的理論知識(shí),另一方面,使學(xué)生將控制理論直接運(yùn)用到自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)當(dāng)中,對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)有了針對(duì)性的認(rèn)識(shí)。
實(shí)踐課程的一個(gè)小變革,實(shí)際體現(xiàn)的是一種教學(xué)的新思路和新方法,實(shí)踐教學(xué)可以作為理論教學(xué)的點(diǎn)睛之筆,這種知識(shí)體系結(jié)構(gòu)猶如一座金字塔,我們可以把它稱(chēng)為“金三角體系”,整個(gè)構(gòu)造的知識(shí)體系如圖1所示。雖然實(shí)踐課程在整個(gè)知識(shí)體系中所占的比重有限,但合理有效地設(shè)置實(shí)踐課程的形式和內(nèi)容可以使學(xué)生的整個(gè)知識(shí)體系更加牢固。
圖1 “金三角體系”知識(shí)結(jié)構(gòu)
三、實(shí)踐課程深度拓展――整合專(zhuān)業(yè)內(nèi)課程資源,結(jié)合校內(nèi)外豐富的實(shí)踐資源,鼓勵(lì)學(xué)生自我思考、自我創(chuàng)新
隨著學(xué)校的日益發(fā)展,學(xué)校實(shí)驗(yàn)資源日益豐富,學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)資源的自由度逐步提高。現(xiàn)在很多高等學(xué)校實(shí)行實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放制度,鼓勵(lì)學(xué)生在自我思考的基礎(chǔ)上開(kāi)展開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于自動(dòng)控制原理的實(shí)踐課程教學(xué),也可以逐步對(duì)學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,鼓勵(lì)學(xué)生自我學(xué)習(xí)。
同時(shí),國(guó)家對(duì)高校科研項(xiàng)目的支持逐年加大,很多國(guó)家項(xiàng)目(如“973計(jì)劃”、“國(guó)家自然科學(xué)基金”等)在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中都在國(guó)家基金的資助下建設(shè)了很多的實(shí)驗(yàn)基地,如果能在項(xiàng)目完成后將這些實(shí)驗(yàn)基地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備用于學(xué)校的教學(xué)環(huán)節(jié),實(shí)際上是提高了這些實(shí)驗(yàn)基地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率,同時(shí)也使國(guó)家的扶持投資資金得到了更大的回報(bào)。以我校的具體情況為例,2006年我校承擔(dān)了國(guó)家“973計(jì)劃”――大型風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)研究,并建立了風(fēng)力機(jī)外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)基地。在自動(dòng)控制的實(shí)踐教學(xué)中,針對(duì)“風(fēng)能與動(dòng)力工程”專(zhuān)業(yè)學(xué)生,我們利用該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)風(fēng)力機(jī)進(jìn)行拓展性實(shí)驗(yàn),學(xué)生可在外場(chǎng)環(huán)境中對(duì)風(fēng)力機(jī)的偏航和變槳控制等有很直觀的認(rèn)識(shí),而且我們的控制程序是開(kāi)放的,可以鼓勵(lì)學(xué)生自我創(chuàng)新,通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)更好的控制策略。拓展性實(shí)驗(yàn)不僅使學(xué)生將理論知識(shí)和自己的專(zhuān)業(yè)方向很好地結(jié)合在一起,同時(shí)也是增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一種很好的途徑。
另外,校外實(shí)習(xí)基地是學(xué)生參與實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的重要平臺(tái)。不只是對(duì)于自動(dòng)控制原理這一門(mén)實(shí)踐課程,專(zhuān)業(yè)的大多數(shù)實(shí)踐課程內(nèi)容都可以在實(shí)習(xí)過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)。加強(qiáng)特色實(shí)習(xí)基地建設(shè),不僅能使學(xué)生加深對(duì)學(xué)校理論課程和實(shí)踐課程的認(rèn)識(shí),同時(shí)豐富學(xué)生的思維方式,對(duì)學(xué)生的自我創(chuàng)新具有推進(jìn)作用。
綜上所述,如果能將自動(dòng)控制原理實(shí)踐課程很好地結(jié)合自動(dòng)控制原理理論課程,并有專(zhuān)業(yè)方向針對(duì)性地開(kāi)展學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn),同時(shí)在校內(nèi)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)和校外的實(shí)習(xí)過(guò)程中有所體現(xiàn),就能夠使學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)形成網(wǎng)狀構(gòu)造,有利于學(xué)生融會(huì)貫通,學(xué)以致用。通過(guò)對(duì)這一門(mén)跨專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的探討,其得到的具體教學(xué)效果和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)也可應(yīng)用于其他跨專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程的教學(xué)中,從而使實(shí)踐課程在整個(gè)本科教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮最大的教學(xué)作用,并實(shí)現(xiàn)更好的教學(xué)效果。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 田思慶,吳桂云.“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)研究與實(shí)踐[J].電子電氣教學(xué)學(xué)報(bào),2008(2).
[2] 袁安富,張偉.《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)改革與創(chuàng)新的探討[J].中國(guó)電力教育,2008(6).
關(guān)鍵詞:熱能;動(dòng)力;鍋爐
中圖分類(lèi)號(hào): R151 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、熱能動(dòng)力工程
熱能動(dòng)力工程顧名思義主要研究熱能與動(dòng)力方面,其包括熱力發(fā)動(dòng)機(jī),熱能工程,流體機(jī)械及流體工程,熱能工程與動(dòng)力機(jī)械,制冷與低溫技術(shù),能源工程,工程熱物理,水利電動(dòng)力工程,冷凍冷藏工程等九個(gè)方面,其中鍋爐的運(yùn)行方面主要運(yùn)用熱力發(fā)動(dòng)機(jī),熱能工程,動(dòng)力機(jī)械,能源工程以及工程熱物理等部分專(zhuān)業(yè)技術(shù)。熱能動(dòng)力工程主要研究方面為熱能與動(dòng)力之間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題,其研究方面橫跨機(jī)械工程、工程熱物理等多種科學(xué)領(lǐng)域。其發(fā)展方向多為電廠熱能工程以及自動(dòng)化方向、工程物理過(guò)程以及其自動(dòng)控制方向、流體機(jī)械及其自動(dòng)控制方向、空調(diào)制冷方向、鍋爐熱能轉(zhuǎn)換方向等,熱能動(dòng)力工程是現(xiàn)代動(dòng)力工程的基礎(chǔ)。熱能動(dòng)力工程主要需要解決的問(wèn)題是能源方面的問(wèn)題,作為熱能源的主要利用工程,熱能動(dòng)力工程對(duì)于我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中具有很高的地位。
二、我國(guó)的熱能動(dòng)力工程發(fā)展情況
隨著改革開(kāi)放,我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)體制發(fā)生很大的變化。社會(huì)對(duì)人的培養(yǎng)提出了新的要求。為了適應(yīng)這種要求, 1993年7月國(guó)家教委頒布的普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄,將幾十個(gè)小專(zhuān)業(yè)壓縮為9個(gè)專(zhuān)業(yè),即熱能工程、熱能工程與動(dòng)力機(jī)械、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷及低溫工程、流體機(jī)械與流體工程、水利水電動(dòng)力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏。1998年教育部頒布的新專(zhuān)業(yè)目錄進(jìn)一步將以上9個(gè)專(zhuān)業(yè)合并為1個(gè),即熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)。從原來(lái)的幾十個(gè)專(zhuān)業(yè)合并為1個(gè)專(zhuān)業(yè),全國(guó)現(xiàn)在有120多所高校設(shè)有熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)。熱動(dòng)主要研究熱能與動(dòng)力方面,是跨熱能與動(dòng)力工程、機(jī)械工程等學(xué)科領(lǐng)域的工程應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)。熱動(dòng)主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程、熱能動(dòng)力工程和工程熱物理的基礎(chǔ)理論,學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)。本專(zhuān)業(yè)涵蓋的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域十分廣泛。能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)既是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),又在各行各業(yè)中有特殊的應(yīng)用,也是國(guó)家科技發(fā)展基礎(chǔ)方向之一。能源動(dòng)力領(lǐng)域人才教育的成敗關(guān)系到國(guó)家的根本利益。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的建立,社會(huì)需求和經(jīng)濟(jì)分配狀態(tài)的變化、科技發(fā)展的趨勢(shì)、對(duì)本專(zhuān)業(yè)的生源、就業(yè)等形成了挑戰(zhàn),更是熱能動(dòng)力專(zhuān)業(yè)教育的關(guān)鍵。同時(shí),熱動(dòng)還是現(xiàn)代動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練,可見(jiàn)熱動(dòng)是現(xiàn)代動(dòng)力工程的基礎(chǔ)。
三、熱能動(dòng)力工程在鍋爐風(fēng)機(jī)方面需要解決的問(wèn)題
風(fēng)機(jī)主要作用為氣體的壓縮和氣體的輸送,其原理是吧旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能和動(dòng)能,將氣體輸送到特定的地點(diǎn)的機(jī)械,風(fēng)機(jī)經(jīng)常用于鍋爐中,隨著對(duì)于能源的需求越來(lái)越大,鍋爐中的風(fēng)機(jī)在工作中經(jīng)常會(huì)燒壞電機(jī)的事故,對(duì)于工廠的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大損失,嚴(yán)重危害工作人員的人身安全,因此,正確運(yùn)用熱能動(dòng)力工程技術(shù)不斷改進(jìn)風(fēng)機(jī),對(duì)于風(fēng)機(jī)和鍋爐的安全性提出更高的要求勢(shì)在必行。
四、熱能動(dòng)力工程中鍋爐及工業(yè)爐的發(fā)展
1872 年第一臺(tái)鍋爐在英國(guó)被制造,隨著鍋爐的產(chǎn)生,蒸汽機(jī)時(shí)代出現(xiàn),1796 年瓦特發(fā)明了分離冷凝器,代表著鍋爐的完整運(yùn)作體系的初步確立,工業(yè)爐和鍋爐原理類(lèi)似,從某些方面來(lái)講,鍋爐也是工業(yè)爐的一種,工業(yè)爐是指在工廠的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)燃料的燃燒進(jìn)行熱量的轉(zhuǎn)換,對(duì)材料進(jìn)行加熱的設(shè)備,工業(yè)爐產(chǎn)生于中國(guó)商代,主要的工作方式是通過(guò)加熱提煉銅器,春秋時(shí)期產(chǎn)生了鑄鐵技術(shù),這證明著工業(yè)爐的溫度控制正在進(jìn)步。1794 年熔煉鑄鐵的高爐出現(xiàn),1864 年馬丁建造了氣體燃料加熱的平爐,隨著現(xiàn)代化科技的進(jìn)步,計(jì)算機(jī)逐漸代替了人工進(jìn)行對(duì)鍋爐系統(tǒng)的控制,推鋼式爐和步進(jìn)式爐成為吸納帶連續(xù)加熱爐的兩種基本類(lèi)型,兩者只有運(yùn)輸燃料的方式有所不同而已。
五、熱能動(dòng)力工程爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)運(yùn)用
鍋爐的燃燒控制是調(diào)整能量轉(zhuǎn)換幅度的核心技術(shù),在當(dāng)今社會(huì),鍋爐由人力向鍋爐內(nèi)填充燃料逐漸轉(zhuǎn)型為步進(jìn)式的自動(dòng)控制填充燃料所代替,更加先進(jìn)的鍋爐甚至使用全自動(dòng)燃燒控制,根據(jù)其運(yùn)用熱能動(dòng)力自動(dòng)控制技術(shù)的不同,鍋爐的燃燒控制分為以下幾種:
1、以燒嘴、燃燒控制器、電動(dòng)蝶閥、熱電偶、比例閥、流量計(jì)、氣體分析裝置以及PLC 等部件組成的空燃比里連續(xù)控制系統(tǒng)。這種燃燒控制系統(tǒng)是由熱電偶檢測(cè)出數(shù)據(jù)傳送至PLC 與其本身設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較,偏差值通過(guò)使用比例積分及微分運(yùn)算輸出電信號(hào)同時(shí)分別對(duì)比例閥門(mén)以及電動(dòng)蝶閥的開(kāi)放程度進(jìn)行調(diào)節(jié),從而達(dá)到控制空氣與燃料比例調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)溫度的目的,此種方式溫度控制并不十分精確,需要仔細(xì)確認(rèn)額定數(shù)值。
2、由燒嘴、燃燒控制器、流量閥、流量計(jì)、熱電偶幾個(gè)部分組成的雙交叉先付控制系統(tǒng),其工作原理主要是通過(guò)溫度傳感器熱電偶吧需要進(jìn)行精確測(cè)量的溫度變成電信號(hào),這個(gè)電信號(hào)即是用來(lái)代表測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際溫度,此測(cè)量點(diǎn)溫度期望給定值是由預(yù)先存貯在上位機(jī)中的工藝曲線自動(dòng)給定的,并根據(jù)兩者數(shù)據(jù)之間的偏差值的大小,由PLC 自動(dòng)調(diào)整燃料與空氣流量閥門(mén)的開(kāi)合程度,通過(guò)電動(dòng)的方式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的定位以及空氣和燃料的控制比例,并接住孔板和差壓變送器測(cè)量空氣的流量,燃料的控制也通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用的質(zhì)量控制裝置來(lái)測(cè)量,是溫度精確的控制在必要的數(shù)值上。這種燃燒控制優(yōu)點(diǎn)在于方式節(jié)省部件,并且溫度控制精確。
六、仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片
鍋爐的內(nèi)部的葉輪機(jī)械內(nèi)部流暢需要帶有十分強(qiáng)烈的非定常特征,并且其內(nèi)部構(gòu)造十分復(fù)雜,不容易進(jìn)行十分細(xì)致的測(cè)量實(shí)驗(yàn),并且到目前為止,仍然沒(méi)有可以解釋流動(dòng)分離、失速和喘振等流動(dòng)現(xiàn)象的完善的流體力學(xué)原理,因此要了解機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的本質(zhì)需要更加可靠詳細(xì)的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn),通過(guò)使用軟件二維數(shù)值模擬鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片,對(duì)空氣以不同方向吹入翼型葉片造成流動(dòng)分離進(jìn)行模擬,并根據(jù)模擬的數(shù)值創(chuàng)建而未模型,進(jìn)行網(wǎng)格的劃分,設(shè)定邊界條件和區(qū)域,最后輸出網(wǎng)格,在使用求解器求解,這樣才可以對(duì)不同的氣流攻角的流動(dòng)進(jìn)行二維數(shù)值模擬,,達(dá)到模擬的目的,同時(shí)可以根據(jù)模擬不同攻角下所得到的速度矢量制成矢量圖進(jìn)行比較和分析,最后得出鍋爐風(fēng)機(jī)翼型邊界層分離和攻角的關(guān)系。
七、熱能動(dòng)力工程的發(fā)展方向
1、熱能動(dòng)力及控制工程方向(含能源環(huán)境工程方向)主要掌握熱能與動(dòng)力測(cè)試技術(shù)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、燃燒污染與環(huán)境、動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)、熱力發(fā)電廠、熱工自動(dòng)控制、傳熱傳質(zhì)數(shù)值計(jì)算、流體機(jī)械等知識(shí)。
2、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車(chē)工程方向掌握內(nèi)燃機(jī)(或透平機(jī))原理、結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),測(cè)試,燃料和燃燒,熱力發(fā)動(dòng)機(jī)排放與環(huán)境工程,能源工程概論,內(nèi)燃機(jī)電子控制,熱力發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱和熱負(fù)荷,汽車(chē)工程概論等方面的知識(shí)。
3、制冷低溫工程與流體機(jī)械方向掌握制冷、低溫原理、人工環(huán)境自動(dòng)化、暖通空調(diào)系統(tǒng)、低溫技術(shù)學(xué)、熱工過(guò)程自動(dòng)化、流體機(jī)械原理、流體機(jī)械系統(tǒng)仿真與控制等方面的知識(shí)。使學(xué)生掌握該方向所涉及的制冷空調(diào)系統(tǒng)、低溫系統(tǒng),制冷空調(diào)與低溫各種設(shè)備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機(jī)和各種容積式壓縮機(jī)的基本理論和知識(shí)。
4、水利水電動(dòng)力工程方向掌握水輪機(jī)、水輪機(jī)安裝檢修與運(yùn)行、水力機(jī)組輔助設(shè)備、水輪機(jī)調(diào)節(jié)、現(xiàn)代控制理論、發(fā)電廠自動(dòng)化、電機(jī)學(xué)、發(fā)電廠電氣設(shè)備、繼電保護(hù)原理等方面的知識(shí),以及水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控和水電廠現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)方面的知識(shí)。
結(jié)束語(yǔ)
熱能動(dòng)力工程的迅速發(fā)展使得熱力發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)業(yè)方向,其中包括熱力發(fā)動(dòng)機(jī)主要研究高速旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置,包括蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、渦噴與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)等的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、故障監(jiān)測(cè)與診斷以及自動(dòng)控制等行業(yè)的發(fā)展都到了提速。熱動(dòng)能的發(fā)展為航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、鐵路及輕工等部門(mén)培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才,若能將這些理論知識(shí)轉(zhuǎn)換成實(shí)際的運(yùn)用,我國(guó)的能源壓力將大大降低。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:熱能與動(dòng)力工程;專(zhuān)業(yè)建設(shè);課程體系
前言:能源動(dòng)力工業(yè)是我國(guó)國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ),同時(shí)也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè),不僅對(duì)我國(guó)國(guó)防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用,同時(shí)對(duì)我國(guó)的環(huán)境保護(hù)具有戰(zhàn)略性意義我國(guó)是個(gè)人口大國(guó),同時(shí)是資源消耗大國(guó),因此如何有效的加強(qiáng)對(duì)熱能與動(dòng)力工程的研究從而有效的充分開(kāi)發(fā)和利用新能源并減少相關(guān)的污染排放,降低其對(duì)環(huán)境的污染對(duì)于我國(guó)具有重要意義文章將針對(duì)熱能與動(dòng)力工程的特點(diǎn)以及其現(xiàn)狀和發(fā)展進(jìn)行細(xì)致的探析力求幫助此項(xiàng)能源更好的開(kāi)發(fā)和利用為人類(lèi)的發(fā)展作出更加突出的貢獻(xiàn)。
一、熱能與動(dòng)力工程的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)也以煤炭為主因此媒炭生產(chǎn)與消費(fèi)也成為我國(guó)大氣污染的主要原因而隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐步增強(qiáng)我國(guó)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)面著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展的巨大壓力隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,我國(guó)對(duì)能源的需求不斷增長(zhǎng)尤其是對(duì)電能的需求因此規(guī)今需要大量的煤炭資源但如果不提高煤炭資源的利用率漢依靠現(xiàn)在的技術(shù),對(duì)目前的環(huán)境造成嚴(yán)重的危害從而妨礙社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展同時(shí),中國(guó)作為世界第二大石油進(jìn)口國(guó)對(duì)國(guó)外石油依賴(lài)性逐年上升所有這些均使得中國(guó)能源安全面臨巨大考驗(yàn)因此開(kāi)發(fā)利用可再生能源和實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展是現(xiàn)在的重要任務(wù)但實(shí)際上我國(guó)優(yōu)于技術(shù)水平較低,能源開(kāi)發(fā)的利用率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比低30- 40個(gè)百分點(diǎn)長(zhǎng)期粗放型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不急限制了能源的開(kāi)發(fā)利用,同時(shí)導(dǎo)致了環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重隨著科技的進(jìn)步老式低效的動(dòng)力設(shè)備將逐步被新型高效的熱動(dòng)力設(shè)備所取代例如大型流化床鍋爐的研制成功其主要技術(shù)是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電成為燃煤發(fā)電特點(diǎn)是可以清潔高效的利用煤炭資源這些發(fā)明創(chuàng)新意味著我國(guó)今后將需要大量熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的新型專(zhuān)業(yè)人才
二、改革人才培養(yǎng)方案,構(gòu)建培養(yǎng)復(fù)合型高級(jí)應(yīng)用人才的課程體系
1.人才培養(yǎng)方案改革。圍繞食品冷鏈技術(shù)各環(huán)節(jié)中所涉及到的知識(shí)理論和研究方法,加強(qiáng)制冷裝置設(shè)計(jì)、制冷原理與設(shè)備課程以及低溫物流行業(yè)的相關(guān)課程建設(shè),構(gòu)建依托制冷及低溫工程天津市重點(diǎn)學(xué)科,突出食品冷凍冷藏與食品冷鏈技術(shù)特色的,適應(yīng)天津?yàn)I海新區(qū)開(kāi)發(fā)開(kāi)放和北方經(jīng)濟(jì)中心建設(shè)發(fā)展需要的熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)課程體系。加強(qiáng)科研與教學(xué)相結(jié)合,將食品冷鏈的關(guān)鍵技術(shù)和冷凍冷藏技術(shù)研究的科研成果融入教學(xué),注重學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。收集國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案和課程體系資料,形成與國(guó)內(nèi)制冷行業(yè)單位的反饋與溝通機(jī)制,使培養(yǎng)方案為同類(lèi)型的熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)建設(shè)和改革起到示范和帶動(dòng)作用。
2.創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。通過(guò)拓寬專(zhuān)業(yè)方向,形成以社會(huì)需求為導(dǎo)向的課程體系改革;通過(guò)整合主干專(zhuān)業(yè)課程,增加能源利用率和環(huán)境保護(hù)理念的教學(xué)內(nèi)容改革;通過(guò)在主要專(zhuān)業(yè)課上采用面向?qū)ο蟮挠懻撌浇虒W(xué)方式的教學(xué)方法改革,進(jìn)一步推動(dòng)了對(duì)熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的深化。通過(guò)各種設(shè)計(jì)大賽、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)和本、碩一體化的培養(yǎng),構(gòu)建具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的符合社會(huì)需求為導(dǎo)向和注重學(xué)生自身發(fā)展的人才培養(yǎng)模式,不斷提升人才培養(yǎng)水平。
3.構(gòu)建熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)課程體系。圍繞食品冷鏈技術(shù)的知識(shí)理論和研究方法,按照“強(qiáng)化整合主干,突出特色方向,加強(qiáng)實(shí)踐能力”的原則,分層次建設(shè)傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課課程;分模塊開(kāi)設(shè)管理、經(jīng)濟(jì)、商學(xué)、創(chuàng)業(yè)類(lèi)等選修課程;分專(zhuān)業(yè)方向擴(kuò)充專(zhuān)業(yè)選修課程;利用科研成果充實(shí)制冷裝置設(shè)計(jì)、制冷原理與設(shè)備、制冷壓縮機(jī)等主干專(zhuān)業(yè)課程和食品冷凍冷藏與食品冷鏈技術(shù)特色課程體系,處理好基礎(chǔ)課、模塊課平臺(tái)和特色課程的關(guān)系。
三、更新教學(xué)內(nèi)容,改革教學(xué)方法
1.鼓勵(lì)科研成果進(jìn)課堂。將國(guó)內(nèi)外制冷行業(yè)和相關(guān)領(lǐng)域最新的科研成果引入課堂,將本學(xué)科團(tuán)隊(duì)的科研成果速凍技術(shù)、預(yù)冷技術(shù)、冰溫儲(chǔ)藏技術(shù)、新能源利用技術(shù)等內(nèi)容融入課堂教學(xué)中,并定期進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流和推廣。
2.加強(qiáng)教材建設(shè)。做好本專(zhuān)業(yè)系列教材和實(shí)驗(yàn)教材的建設(shè)。完成傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、制冷原理與設(shè)備、制冷壓縮機(jī)、制冷空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)、食品冷凍工藝學(xué)、冷凍技術(shù)的最新進(jìn)展、低溫技術(shù)基礎(chǔ)、冷庫(kù)建筑、專(zhuān)用制冷裝置等課程的教材建設(shè)。做好制冷裝置設(shè)計(jì)特色教材、制冷空調(diào)實(shí)驗(yàn)教程等國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材的編寫(xiě)工作。
四、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)建設(shè)
實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐教學(xué)的組成部分,也是教學(xué)內(nèi)容中不可少的重要一環(huán)。通過(guò)這一實(shí)踐環(huán)節(jié),一則可以使學(xué)生進(jìn)一步理解課堂上學(xué)到的理論知識(shí),從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),二則可以使學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力得到大大加強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容由三個(gè)層次構(gòu)成,即基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。
1、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)操作為主,主要是增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論的理解與記憶,熟悉和掌握儀器設(shè)備的使用,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)驗(yàn)操作技能。這部分實(shí)驗(yàn)包括熱工基本量測(cè)量實(shí)驗(yàn),包括溫度、壓力和流量等參數(shù)的測(cè)量,主要內(nèi)容有測(cè)定材料熱物性實(shí)驗(yàn)、空氣M掠圓柱體時(shí)局部換熱系數(shù)的測(cè)定、輻射換熱角系數(shù)的測(cè)定、空氣絕熱指數(shù)的測(cè)定、防護(hù)熱板法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試裝置、準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法非金屬材料熱物性測(cè)定、材料表面法向熱發(fā)射率(黑度)測(cè)定儀等實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn),使學(xué)生學(xué)會(huì)常用儀表的使用方法,掌握熱工實(shí)驗(yàn)測(cè)量基本量的方法以及數(shù)據(jù)處理的方法。加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容,通過(guò)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和在實(shí)習(xí)基地的學(xué)習(xí),使學(xué)生具備一定的實(shí)際操作技能,如空調(diào)機(jī)的拆裝,制冷壓縮機(jī)、空壓機(jī)、水泵、閥門(mén)等的組裝。2、綜合性實(shí)驗(yàn)則能夠體現(xiàn)多門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程的知識(shí)點(diǎn),通過(guò)選設(shè)具有綜合性、先進(jìn)性、應(yīng)用性的實(shí)驗(yàn)來(lái)集成專(zhuān)業(yè)展的新知識(shí)、新技術(shù)和新方法,激發(fā)學(xué)生求知欲,培養(yǎng)學(xué)生綜合把握和運(yùn)用知識(shí)的能力。如我們開(kāi)設(shè)的熱泵系統(tǒng)、制冷機(jī)主機(jī)、冷水機(jī)組性能試驗(yàn)、風(fēng)機(jī)盤(pán)管性能試驗(yàn)、水)水換熱器性能試驗(yàn)、水泵性能試驗(yàn)、太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、熱力循環(huán)實(shí)驗(yàn)等等。這些實(shí)驗(yàn)的目的是提高學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)的能力,使學(xué)生盡可能接近工程實(shí)際,而且通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際,加深對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用,為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)后就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
3、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要是設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究型實(shí)驗(yàn),是基于綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)放性,是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行多項(xiàng)制冷與空調(diào)的研究與開(kāi)發(fā)工作,比如強(qiáng)化傳熱、空調(diào)器控制方式對(duì)空調(diào)器性能的影響、制冷空調(diào)設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。通過(guò)設(shè)計(jì)新的系統(tǒng)、研究新的方法來(lái)解決工程實(shí)際問(wèn)題。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的目的是鼓勵(lì)學(xué)生從科研項(xiàng)目中、從教學(xué)環(huán)節(jié)中尋求研究課題,獨(dú)立設(shè)計(jì)、自擬實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探索性、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與實(shí)踐能力。
小結(jié):能源和環(huán)境問(wèn)題是目前世各國(guó)所面臨的重大社會(huì)問(wèn)題,我國(guó)高等教育如何培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)初我國(guó)工業(yè)發(fā)展需要的能源動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才,更好地解決所面臨的能源與環(huán)境問(wèn)題,對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】熱力動(dòng)力工程;能源;鍋爐仿真
熱能動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用性增強(qiáng),它主要是以機(jī)械工程學(xué)和跨熱能動(dòng)力工程作為理論基礎(chǔ),通過(guò)熱能和機(jī)械能的轉(zhuǎn)換,來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力。而鍋爐正是能量轉(zhuǎn)換的工具,只有在鍋爐進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),才可以達(dá)到一定的使用效果,最近幾年,我國(guó)鍋爐的種類(lèi)逐漸增多,但在鍋爐的制造和使用方面,還存在很多問(wèn)題,這樣導(dǎo)致能源的利用率較低,所以怎樣才能提高能源的利用率是目前國(guó)家熱能動(dòng)力工程方面需要研究的問(wèn)題。
1.我國(guó)當(dāng)前動(dòng)力工程的情況以及發(fā)展趨勢(shì)
1.1我國(guó)當(dāng)前動(dòng)力工程的發(fā)展情況
我國(guó)熱力動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)形成于20世紀(jì)50年代,興起于蘇聯(lián),主要包括的學(xué)科有鍋爐、電廠熱能、內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)、制冷、低溫、供熱通風(fēng)與空調(diào)工程等幾十個(gè)小專(zhuān)業(yè)。而在我國(guó),改革開(kāi)放之后,我國(guó)由幾十個(gè)小專(zhuān)業(yè)壓縮為九個(gè),隨即不久,就從原來(lái)的幾十個(gè)專(zhuān)業(yè)合并為一個(gè)專(zhuān)業(yè),目前我國(guó)已有120多所高效舍友熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)。
對(duì)于熱動(dòng)主要研究的方面是熱能與動(dòng)力,是一種應(yīng)用性強(qiáng)的專(zhuān)業(yè),主要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)有:機(jī)械工程、熱能動(dòng)力工程和工程熱物理,還要學(xué)習(xí)能量轉(zhuǎn)換以及有效利用的理論和技術(shù),掌握制冷空調(diào)設(shè)備、制冷裝置、動(dòng)力機(jī)械與動(dòng)力工程、流體機(jī)械等設(shè)計(jì)、制造和實(shí)驗(yàn)研究的基本技術(shù)。這個(gè)專(zhuān)業(yè)在很多領(lǐng)域上有著很廣泛的應(yīng)用,同時(shí)也是我國(guó)科技發(fā)展的基礎(chǔ)方向。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的建立,社會(huì)需求和經(jīng)濟(jì)分配狀態(tài)以及科技發(fā)展的趨勢(shì)等都成為我國(guó)現(xiàn)階段的挑戰(zhàn),也是當(dāng)前本專(zhuān)業(yè)在我國(guó)教育發(fā)展的主要方向,而且熱動(dòng)也是當(dāng)前動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練。
1.2我國(guó)當(dāng)前動(dòng)力工程的發(fā)展趨勢(shì)
首先是在動(dòng)力控制工程方向發(fā)展,主要掌握熱能與動(dòng)力測(cè)試技術(shù)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、燃燒污染與環(huán)境、動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)、熱力發(fā)電廠、熱工自動(dòng)控制、傳熱傳質(zhì)數(shù)值計(jì)算、流體機(jī)械等知識(shí)。其次是在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車(chē)工程方向上主要掌握內(nèi)燃機(jī)原理、內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、測(cè)試、燃料和燃燒,還有熱力發(fā)動(dòng)機(jī)排放、環(huán)境工程概論以及內(nèi)燃機(jī)電子控制、熱力發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱和熱負(fù)荷等方面的知識(shí)。在制冷低溫工程和流體機(jī)械方向上,需要掌握制冷、低溫原理、人工環(huán)境自動(dòng)化、暖通空調(diào)系統(tǒng)、低溫技術(shù)學(xué)、熱工過(guò)程自動(dòng)化、流體機(jī)械原理、流體機(jī)械系統(tǒng)仿真與控制等方面的知識(shí)。使學(xué)生掌握該方向所涉及的制冷空調(diào)系統(tǒng)、低溫系統(tǒng),制冷空調(diào)與低溫各種設(shè)備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機(jī)和各種容積式壓縮機(jī)的基本理論和知識(shí)。除此之外,在水利水電工程方向上主要掌握掌握水輪機(jī)、水輪機(jī)安裝檢修與運(yùn)行、水力機(jī)組輔助設(shè)備、水輪機(jī)調(diào)節(jié)、現(xiàn)代控制理論、發(fā)電廠自動(dòng)化、電機(jī)學(xué)、發(fā)電廠電氣設(shè)備、繼電保護(hù)原理等方面的知識(shí),以及水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控和水電廠現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)方面的知識(shí)。
2.工業(yè)爐的發(fā)展
工業(yè)爐的作用是將燃料燃燒產(chǎn)生的熱量,用來(lái)對(duì)物料和工件加熱。工業(yè)爐是工業(yè)加熱的關(guān)鍵設(shè)備,廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè),量大面廣,品種多,影響極大。我國(guó)在很久以前就出現(xiàn)了很完善的煉銅爐,隨著技術(shù)的發(fā)展,煉銅爐發(fā)展迅速。而發(fā)展到現(xiàn)在,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國(guó)12個(gè)行業(yè)縣以上企業(yè),工業(yè)爐裝備11萬(wàn)臺(tái)以上,機(jī)械行業(yè)占7.5萬(wàn)臺(tái)(占爐窯總數(shù)66%)。工業(yè)爐中燃料爐約6萬(wàn)臺(tái),占爐窯總數(shù)55%以上,電爐絕5萬(wàn)臺(tái)。也就是說(shuō)大部分地區(qū)都在使用工業(yè)爐,而燃燒爐又是工業(yè)爐中使用最多的,所以對(duì)于工業(yè)爐發(fā)展對(duì)于我國(guó)的工業(yè)發(fā)展有著很重要的作用。
3.關(guān)于爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)的運(yùn)用
對(duì)于燃燒控制技術(shù)是當(dāng)前步進(jìn)爐發(fā)展的核心技術(shù)之一,而當(dāng)前控制技術(shù)已逐漸由原來(lái)的手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制,而當(dāng)前加熱爐選用的自控方式主要有空燃比例連續(xù)控制系統(tǒng)以及雙交叉限幅控制系統(tǒng)。
3.1空比例連續(xù)控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)獗壤y、空氣/燃?xì)怆妱?dòng)蝶閥、空氣/燃?xì)饬髁坑?jì)、熱電偶、氣體分析裝置、PLC等組成。工作原理是由熱電偶或氣體分析裝置檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)傳送到PLC,由此得到的偏差值按比例積分、微分運(yùn)算分別對(duì)空氣/燃?xì)獗壤y和空氣/燃?xì)怆妱?dòng)蝶閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié),可以達(dá)到控制空氣/燃?xì)獗壤蜖t內(nèi)溫度之目的。
3.2雙交叉限幅控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由燒嘴、燃燒控制器、空氣/燃?xì)饬髁块y、空氣/燃?xì)饬髁坑?jì)、熱電偶等組成。工作原理是:通過(guò)一個(gè)溫度傳感器熱電偶把測(cè)量的溫度變成一個(gè)電信號(hào),該信號(hào)表示測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際溫度。
4.仿真鍋爐風(fēng)機(jī)翼型葉片
對(duì)于鍋爐的葉輪機(jī)械內(nèi)部,流場(chǎng)復(fù)雜,有著非定長(zhǎng)特征,所以在實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方面就會(huì)有很大的困難,而目前沒(méi)有完善的流體力學(xué)理論解釋諸如流動(dòng)分離、失速和喘振等流動(dòng)現(xiàn)象,需要流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬了解機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)本質(zhì)。
5.熱能工程技術(shù)在能源方面發(fā)展
5.1在能源方面出現(xiàn)的問(wèn)題
對(duì)于當(dāng)今世界,各個(gè)國(guó)家都很重視能源的問(wèn)題,而能源動(dòng)力工業(yè)又是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)和支柱產(chǎn)業(yè),所以在國(guó)家各方面的發(fā)展上起到了很重要的作用。對(duì)于風(fēng)機(jī),是一種能源利用中產(chǎn)生的機(jī)械,它本身裝有多個(gè)葉片,通過(guò)軸旋轉(zhuǎn)推動(dòng)氣流,這種風(fēng)機(jī)主要廣泛應(yīng)用在發(fā)電廠、鍋爐和工業(yè)路遙的通風(fēng)和引風(fēng),對(duì)礦井、隧道、冷卻塔、車(chē)輛、船舶和很多大型的建筑物實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通風(fēng),同時(shí)實(shí)現(xiàn)排塵和進(jìn)行冷卻。對(duì)于在一些發(fā)電站里,隨著機(jī)組的發(fā)展,電站需要向更安全、更可靠地方向發(fā)展才行,所以電站對(duì)風(fēng)機(jī)也提出了更高的要求,解決掉一些安全問(wèn)題,像鍋爐經(jīng)常出現(xiàn)燒壞電機(jī)、竄軸、葉輪飛車(chē)等事故,這種事故嚴(yán)重危害到設(shè)備的使用以及工作人員的生命安全,同時(shí)在經(jīng)濟(jì)方面也有大量的損失。
5.2在能源方面的發(fā)展前景
能源是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),所以怎樣讓能源更合理的開(kāi)發(fā)和使用就會(huì)很大程度上推進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展,而我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展同樣離不開(kāi)能源,當(dāng)前我國(guó)在能源發(fā)展方面主要以“新能源、核能、只能電網(wǎng)、常規(guī)能源、節(jié)能減排”為主要發(fā)展方向,而熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)正是符合國(guó)家的能源戰(zhàn)略發(fā)展方向,通過(guò)結(jié)合很多門(mén)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí),來(lái)培養(yǎng)能適應(yīng)國(guó)家能源領(lǐng)域快速發(fā)展要求的高級(jí)研究應(yīng)用型人才。
6.結(jié)語(yǔ)
本研究主要根據(jù)我國(guó)熱能動(dòng)力工程在鍋爐方面的應(yīng)用和發(fā)展做了一些研究,在鍋爐的燃燒控制方面,在燃燒方式、風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題以及資源利用率方面做出了一系列的分析和闡述,總結(jié)出熱能動(dòng)力工程無(wú)論在鍋爐的發(fā)展或是其他方面都起著很重要的作用,通過(guò)結(jié)合和利用一些理論知識(shí)能夠轉(zhuǎn)換成實(shí)際的應(yīng)用,將更利于熱能動(dòng)力工程的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
能源與環(huán)境 能源動(dòng)力期刊 能源化工論文 能源審計(jì) 能源技術(shù)創(chuàng)新 能源消費(fèi)論文 能源技術(shù)論文 能源行業(yè)研究 能源節(jié)能技術(shù) 能源化學(xué)論文 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀