李娟 孫志高 劉成剛

摘要：課程設(shè)計(jì)是《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程必不可少的主要教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，與課程教學(xué)、認(rèn)知實(shí)習(xí)構(gòu)成完整整體。針對(duì)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)中存在的教學(xué)模式單一、設(shè)計(jì)內(nèi)容繁雜、學(xué)生積極主動(dòng)性差、理論和實(shí)踐脫節(jié)等問題，基于能力本位論進(jìn)行分析，進(jìn)而提出解決方案。新的教學(xué)模式經(jīng)過實(shí)踐運(yùn)行效果良好，值得借鑒與推廣。

關(guān)鍵詞：能力本位論；《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）17-0178-03

《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門必修課，課程內(nèi)容主要講述鍋爐工作過程、燃料特性、燃燒設(shè)備、熱力與通風(fēng)計(jì)算、水處理、脫硫脫氮技術(shù)等，與供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)與空調(diào)課程關(guān)系密切。通過課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)計(jì)算方法與步驟，提高運(yùn)算和制圖能力并學(xué)習(xí)運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題，同時(shí)初步掌握國(guó)家及行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的檢索和應(yīng)用?；谀芰Ρ疚徽摰慕逃诵氖菑穆殬I(yè)崗位的需要出發(fā)，確定能力目標(biāo)并強(qiáng)調(diào)以能力作為教學(xué)的基礎(chǔ)，設(shè)置課程、組織教學(xué)內(nèi)容，最后考核是否達(dá)到能力要求[1]。在本科階段培養(yǎng)集專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能為一身的人才，對(duì)許多國(guó)家和地區(qū)的本科教育改革具有借鑒意義[2]。筆者基于能力本位論設(shè)計(jì)并改革《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)教學(xué)過程，取得了良好的效果。

一、《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（一）課程設(shè)計(jì)的地位與作用

為了適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展、培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的高科技人才，在應(yīng)用型本科建設(shè)尤其是應(yīng)用型工程本科的課程設(shè)置中擴(kuò)充了實(shí)踐環(huán)節(jié)，從而突出人才培養(yǎng)的應(yīng)用性。課程設(shè)計(jì)是本科教學(xué)過程必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一[3]。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)的目的是提高學(xué)生對(duì)“建筑熱源”的理解、鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生初步掌握利用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課和本專業(yè)課的知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力及鍋爐房工程設(shè)計(jì)的能力；同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生初步掌握各種相關(guān)資料（國(guó)家及行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)）的檢索和應(yīng)用，為將來從事鍋爐與鍋爐房設(shè)備研究、運(yùn)行管理、工藝設(shè)計(jì)提供扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

（二）課程設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多、對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)要求高

鍋爐是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)繁多的大型能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，燃煤鍋爐的工質(zhì)及相關(guān)設(shè)備包括四大類：煤（貯煤場(chǎng)、運(yùn)煤機(jī)、輸送機(jī)、燃燒設(shè)備、除灰渣設(shè)備及灰渣場(chǎng)）、空氣（送風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器）、水（給水泵、給水箱、省煤器、水冷壁、水軟化及除氧設(shè)備、蒸汽過熱器）、煙氣（引風(fēng)機(jī)、除塵器、煙囪）。同時(shí)，改進(jìn)燃燒設(shè)備性能的三大措施包括分區(qū)送風(fēng)、爐拱、二次風(fēng)。此外，還涉及各種閥門、管道、附屬設(shè)備（壓力表、水位計(jì)）及安全設(shè)備（安全閥、監(jiān)測(cè)儀表）的設(shè)計(jì)與選型。可以看出，設(shè)計(jì)內(nèi)容涵蓋的知識(shí)點(diǎn)較多，而且其中涉及專業(yè)基礎(chǔ)課的相關(guān)內(nèi)容。例如，鍋爐熱力計(jì)算針對(duì)爐膛、水冷壁，基于《傳熱學(xué)》的導(dǎo)熱、對(duì)流與輻射換熱方式實(shí)現(xiàn)熱力設(shè)計(jì)計(jì)算與校核計(jì)算；“鍋爐設(shè)備通風(fēng)計(jì)算”基于《流體力學(xué)》伯努利方程、沿程與局部阻力損失，分別針對(duì)風(fēng)道、煙道流程和設(shè)備計(jì)算通風(fēng)阻力，但最終風(fēng)機(jī)選型時(shí)僅提及“應(yīng)按風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速ns選定風(fēng)機(jī)型式”，并未展開介紹，而相關(guān)內(nèi)容需參考《流體輸配管網(wǎng)》。因此，如果專業(yè)基礎(chǔ)掌握不牢固，對(duì)于本課程設(shè)計(jì)尤其是設(shè)備選型具有很大負(fù)面影響。

二、《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)現(xiàn)存問題

雖然不斷借鑒其他院校的教學(xué)方式，有了一定的進(jìn)展和成果，但仍存在以下問題。

（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容多但學(xué)時(shí)分配相對(duì)少

隨著建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)教學(xué)改革的推進(jìn)，對(duì)空調(diào)制冷技術(shù)及工程更加注重，而與建筑熱源相關(guān)的《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)已縮減至1周完成，讓學(xué)生在如此短的學(xué)時(shí)里掌握并設(shè)計(jì)四大系統(tǒng)變得十分困難。結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中存在計(jì)算不嚴(yán)謹(jǐn)、參數(shù)選取錯(cuò)誤、漏掉一部分設(shè)計(jì)內(nèi)容等現(xiàn)象。

（二）教學(xué)模式單一導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐少、“高分低能”

學(xué)生在課程學(xué)習(xí)時(shí)為了應(yīng)對(duì)考試，考前突擊、死記硬背；講授內(nèi)容在日常生活中缺少接觸機(jī)會(huì)，感覺陌生（與本專業(yè)所學(xué)空調(diào)完全不同）；認(rèn)知實(shí)習(xí)中由于鍋爐設(shè)備龐大、系統(tǒng)復(fù)雜，學(xué)生無法對(duì)全部設(shè)備及系統(tǒng)獲取詳細(xì)的整體認(rèn)知。這都導(dǎo)致學(xué)生課程設(shè)計(jì)思路不清、圖紙理論正確但繪制不符合工程常規(guī)，甚至個(gè)別學(xué)生“高分低能”、無從下手。

（三）課程教學(xué)、課程設(shè)計(jì)與認(rèn)知實(shí)習(xí)構(gòu)成密切相關(guān)的整體，但實(shí)際上部分內(nèi)容互相脫節(jié)

例如，《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》“熱負(fù)荷計(jì)算”在教材前述章節(jié)中均未涉及，學(xué)生不了解其理論基礎(chǔ)；熱水管網(wǎng)補(bǔ)給水量、工藝生產(chǎn)需要軟水量等數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)中均未提供，只可大致選定；各種參數(shù)和系數(shù)無從查找。諸如此類。此外，由于筆者所在院校處于亞熱帶季風(fēng)氣候的長(zhǎng)三角地區(qū)，鍋爐以電站鍋爐為主，集中供熱鍋爐很少，受到教學(xué)條件的限制及安全方面的考慮，認(rèn)知實(shí)習(xí)與課程設(shè)計(jì)（建筑熱源燃煤鍋爐）內(nèi)容無法完全對(duì)應(yīng)。

（四）學(xué)生主動(dòng)性差、投機(jī)取巧

一方面，由于課程設(shè)計(jì)時(shí)間恰逢學(xué)生準(zhǔn)備考研或出國(guó)、找工作，事情繁多，無法靜心；另一方面，根據(jù)傳統(tǒng)的教師演繹式教學(xué)法，學(xué)生過分依賴?yán)蠋?，缺乏?dú)立設(shè)計(jì)能力。這都導(dǎo)致學(xué)生投機(jī)取巧、應(yīng)付課程設(shè)計(jì)，不查找規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)而隨意選取參數(shù)、從網(wǎng)上下載說明書模板而不主動(dòng)思考、計(jì)算過程不校核、鍋爐四大系統(tǒng)不齊全，甚至出現(xiàn)學(xué)生之間互相抄襲、說明書與圖紙無法對(duì)應(yīng)、熱力系統(tǒng)圖與定位圖無法對(duì)應(yīng)的嚴(yán)重現(xiàn)象！

（五）教學(xué)考核著重針對(duì)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，而非學(xué)生個(gè)人能力

根據(jù)課程設(shè)計(jì)目標(biāo)，應(yīng)注重理論分析能力與工程實(shí)踐能力的有效結(jié)合，把理論知識(shí)、專業(yè)技能、綜合能力訓(xùn)練等多方面因素綜合考慮進(jìn)成績(jī)考核體系。但是，在以往的課程設(shè)計(jì)考核中，學(xué)生最終成績(jī)由說明書、圖紙質(zhì)量及平時(shí)成績(jī)（出勤、參與答疑與階段性成果檢查）組成，主要基于教師的主觀判斷，導(dǎo)致成績(jī)沒有區(qū)分度或不能體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)設(shè)計(jì)水平。

三、基于能力本位論的《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)改革

（一）能力本位論對(duì)課程設(shè)計(jì)的啟發(fā)

基于能力本位論的教育核心是從職業(yè)崗位的需要出發(fā)，確定能力目標(biāo)，設(shè)置課程、組織教學(xué)內(nèi)容，最后考核是否達(dá)到能力要求[4]。強(qiáng)調(diào)以能力作為教學(xué)的基礎(chǔ)，而不是以學(xué)歷或?qū)W術(shù)知識(shí)體系為基礎(chǔ)，打破了傳統(tǒng)以學(xué)科為科目、以學(xué)科的學(xué)術(shù)體系和學(xué)制確定的學(xué)時(shí)安排教學(xué)；強(qiáng)調(diào)“能力至上的專業(yè)價(jià)值觀、能力中心的專業(yè)形成觀、能力主線的專業(yè)實(shí)踐觀”[5]。能力是人作為主體最引以為傲的一種本質(zhì)力量，其中蘊(yùn)含著人的創(chuàng)造性、能動(dòng)性與內(nèi)發(fā)性[6]。由此可見，《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)若僅實(shí)施單一教學(xué)模式、不改革考核體系、不克服學(xué)生主動(dòng)性差的問題，根本無法實(shí)現(xiàn)其終極目標(biāo)——培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力。

（二）教學(xué)改革設(shè)計(jì)

針對(duì)《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與現(xiàn)存的五大問題，基于能力本位論提出教學(xué)改革設(shè)計(jì)如下。

1.重視認(rèn)知實(shí)習(xí)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。認(rèn)知實(shí)習(xí)的對(duì)象雖無法與課程設(shè)計(jì)對(duì)象完全吻合，但實(shí)習(xí)過程中應(yīng)有針對(duì)性地學(xué)習(xí)主要設(shè)備、通過可見的進(jìn)出口水管、風(fēng)管、煙管學(xué)習(xí)各種設(shè)備之間的連接，并將所學(xué)內(nèi)容、所看對(duì)象有效結(jié)合，獲取整體認(rèn)知。同時(shí)，對(duì)于認(rèn)知實(shí)習(xí)的成果考核不再局限于實(shí)習(xí)報(bào)告，而應(yīng)與老師面對(duì)面交流、溝通，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與，并引導(dǎo)學(xué)生提出問題、思考問題并最終解決問題。

2.精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，化繁為簡(jiǎn)，著重針對(duì)系統(tǒng)流程與整體設(shè)計(jì)的合理性，提高學(xué)生整體認(rèn)知能力。結(jié)合鍋爐運(yùn)行過程與原理，從整體上設(shè)計(jì)煤、空氣、水、煙氣四大系統(tǒng)及互相之間的連接、換熱情況。針對(duì)單個(gè)設(shè)備例如省煤器、空氣預(yù)熱器等，可基于換熱量、工質(zhì)壓力與流量簡(jiǎn)要計(jì)算其阻力并選型，而非著重內(nèi)部設(shè)計(jì)、安裝布置等細(xì)節(jié)問題。既可避免由于學(xué)時(shí)少導(dǎo)致學(xué)生囫圇吞棗、偷工減料，也可依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)目標(biāo)在一定程度上降低設(shè)計(jì)難度，提高實(shí)踐性、趣味性。

3.在課程講授初期下發(fā)《課程設(shè)計(jì)任務(wù)書》，并針對(duì)性地復(fù)習(xí)先修課程相關(guān)內(nèi)容、實(shí)施考核，提高學(xué)生克服自身惰性的能力。在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)將課程設(shè)計(jì)分為多個(gè)詳細(xì)步驟與時(shí)間節(jié)點(diǎn)，使得理論學(xué)習(xí)與課程設(shè)計(jì)基本同步進(jìn)行，相應(yīng)考核也可同步實(shí)施。此外，在先修課程結(jié)束之后，部分學(xué)生認(rèn)為“萬事大吉”、學(xué)過即忘。為此，針對(duì)性地復(fù)習(xí)先修課程、回顧相關(guān)內(nèi)容，其考核方式采取“預(yù)習(xí)+小結(jié)”模式。依據(jù)《教學(xué)進(jìn)度表》下發(fā)預(yù)習(xí)內(nèi)容，要求學(xué)生結(jié)合先修課程內(nèi)容提交相關(guān)復(fù)習(xí)小結(jié)，克服其自身惰性、有的放矢。

4.分組設(shè)計(jì)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)“一帶一路”，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作能力。依據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況分組設(shè)計(jì)，平均5—6人一組，每組的設(shè)計(jì)題目、原始數(shù)據(jù)均不相同。每組劃分出若干設(shè)計(jì)模塊，根據(jù)工作量大小分配每名組員的設(shè)計(jì)任務(wù)。這樣既可避免抄襲現(xiàn)象，學(xué)生之間也可互相探討，每個(gè)學(xué)生得以充分發(fā)揮其特長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

5.重視繪圖能力、考核國(guó)家與行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的檢索和應(yīng)用，提高學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)與實(shí)際應(yīng)用綜合能力。繪圖是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)必備的基本能力，除了按照規(guī)定的圖形符號(hào)和代號(hào)表示設(shè)備及管道之外，還應(yīng)統(tǒng)籌考慮運(yùn)行的可靠性、調(diào)度的靈活性、部分設(shè)備切出檢修的可能性、建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性等問題。其次，工程設(shè)計(jì)均基于國(guó)家與行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，各種數(shù)據(jù)均不可隨意取值。通過考核《設(shè)計(jì)說明書》中數(shù)據(jù)的取值過程及計(jì)算結(jié)果，判斷設(shè)計(jì)過程的正確性、規(guī)范性以及學(xué)生依據(jù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)的綜合能力。

四、《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)改革實(shí)踐及成果

改革成果僅可通過課程設(shè)計(jì)考核進(jìn)行檢驗(yàn)。為此，筆者對(duì)改革前后建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)兩級(jí)學(xué)生的最終成績(jī)進(jìn)行了對(duì)比，其中，2013級(jí)共69人，2014級(jí)共71人。2014級(jí)實(shí)施教學(xué)改革，成果如表1和表2所示。

從表1可以看出，改革之后總分略有提升，但2014級(jí)學(xué)生不存在不及格現(xiàn)象，說明“一帶一路”、團(tuán)結(jié)協(xié)作、互幫互助效果良好。而且，2014級(jí)學(xué)生總成績(jī)優(yōu)秀與良好的比例明顯大幅提升，人數(shù)總占比從49.2%提升至63.4%，說明大部分學(xué)生對(duì)于《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》的概念清晰、設(shè)計(jì)步驟合理、計(jì)算準(zhǔn)確、圖紙規(guī)范。從表2可以看出，經(jīng)過教學(xué)改革之后，學(xué)生的設(shè)計(jì)思路、嚴(yán)謹(jǐn)程度、主動(dòng)獲取知識(shí)的意識(shí)和能力、分析解決問題的能力均有較大提升，具備了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，并最終提高了整體設(shè)計(jì)水平。

結(jié)果均表明，上述五個(gè)方面的教學(xué)改革基本解決了《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計(jì)現(xiàn)存問題，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生扎實(shí)掌握鍋爐設(shè)備理論基礎(chǔ)、主動(dòng)獲取相關(guān)知識(shí)和信息、利用科學(xué)的方法分析、處理鍋爐設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和管理過程中的相關(guān)科技問題，為將來從事鍋爐與鍋爐房設(shè)備研究、運(yùn)行管理、工藝設(shè)計(jì)提供扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)的目標(biāo)。

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