王娟，葛曉霞，王毅林，顧海明，宋國輝

（南京工程學院，江蘇南京 211167）

高校是國家創(chuàng)新體系的重要組成部分[1]。新工科建設(shè)自2016 年提出并實施以來，拓展了工程教育改革的新路徑，培養(yǎng)了一大批卓越的創(chuàng)新型工程科技人才。高素質(zhì)應用型人才應該是融入產(chǎn)學研協(xié)同培養(yǎng)的理論實踐相統(tǒng)一的工程型人才[2]。為了應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、《中國制造2025》和《中國教育現(xiàn)代化2035》等一系列國家戰(zhàn)略，滿足新工科建設(shè)要求，必須對傳統(tǒng)的工程教育進行深化改革和創(chuàng)新[3-7]。培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才是科技興國、科技強國的人才保障。

高等教育質(zhì)量提升離不開高校學生學習質(zhì)量的提高[8]，高校要推進產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新，著重培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型、應用型人才[9]。

燃氣輪機發(fā)電裝置是能源與動力工程專業(yè)廣泛開設(shè)的一門專業(yè)課，主要講述燃氣輪機基本結(jié)構(gòu)、基本理論、工作原理、運行特性、調(diào)節(jié)方式等內(nèi)容，它涉及工程熱力學、傳熱學、流體力學、汽輪機等相關(guān)專業(yè)知識，具有理論性強、知識點多、涉及面廣、學習難度大、重實踐應用等特點。目前燃氣輪機發(fā)電裝置課程采用傳統(tǒng)教學模式，經(jīng)過學校、學院、教師多方共同努力，教學成果有目共睹，但仍存在一些問題：學生基本概念、基本知識掌握情況較好，但靈活應用能力有待提高；學生有一定專業(yè)知識基礎(chǔ)，但專業(yè)溝通與表達能力不強；專業(yè)教學過程中雖然已融入了實踐環(huán)節(jié)，但學生解決實際問題的能力仍顯不足。

針對這些情況，本文結(jié)合學校培養(yǎng)一流應用型本科人才的定位與要求，開展燃氣輪機發(fā)電裝置課程項目化教學的實踐探索。

1 項目教學的指導思想

燃氣輪機發(fā)電裝置項目教學是一種新型教學模式，主要指導思想是：以學生為中心，以項目為載體，突出學生主體作用，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際分析問題、解決問題的能力。具體表現(xiàn)為：

1.1 激發(fā)學生學習興趣

目前，燃氣輪機發(fā)電裝置教學仍以課堂教師講授、學生聽講為主，學生學習主動性積極性不高，興趣不濃。

開發(fā)項目化教學，學生可以全程參與。在項目教學過程中，結(jié)合項目任務點，學生與教師全程互動，課堂討論的力度、頻度與深度增加，學生實踐體驗感增強，理論知識掌握也更加牢固。

1.2 增強學生靈活運用知識的能力

在傳統(tǒng)教學模式下，當學生面對企業(yè)生產(chǎn)或工程實踐的具體實際問題時，難以快速運用所學知識點、準確判斷問題所在，提出有建設(shè)性的解決方案。

項目教學，根據(jù)工程實際需求融合知識點、拓展知識面，而且接軌國際前沿科技動態(tài)，不僅做到了將不同章節(jié)、不同維度的知識綜合應用，而且做到了不同學科、不同領(lǐng)域知識的融會貫通，對培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力大有裨益。

1.3 培養(yǎng)學生合作與團隊意識

燃氣輪機發(fā)電裝置以課堂教學為主的模式造成學生往往更關(guān)注自己的學習，學習行為主要圍繞“作業(yè)”“復習”“考試”展開，與其他學生交流合作較少。

項目教學，需要學生組成小組，共同完成項目任務，每一位組員都有不同的分工，要想順利并出色地完成項目任務，需要小組成員密切配合，形成合力。在完成項目任務的過程中，學生可以鍛煉溝通交流能力，增強團隊合作意識。

2 項目教學的目標與要求

2.1 項目教學目標

培養(yǎng)高素質(zhì)應用型人才是應用型高校教學改革的方向之一。由于不同學校的學科、專業(yè)和方向存在差別，教學目標的制定應根據(jù)各自的實際情況。以燃氣輪機發(fā)電裝置課程項目教學為例，本項目教學設(shè)置“知識”“能力”“素質(zhì)”三個教學目標。

知識目標：能牢固掌握壓氣機、燃燒室、透平等部件的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、工作特點以及運行調(diào)節(jié)方式等；熟練掌握燃氣輪機熱力循環(huán)、聯(lián)合循環(huán)的熱力過程及指標計算。專業(yè)知識理解扎實、深刻、靈活。

能力目標：具備將專業(yè)理論知識聯(lián)系生產(chǎn)實際的能力；具備分析、解決實際問題的能力；具備良好的行業(yè)溝通和表達能力。

素質(zhì)目標：具有能源與動力工程專業(yè)基本職業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)愛崗；面對問題具有挑戰(zhàn)意識、創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作意識；具有家國情懷和社會責任感。

2.2 項目教學要求

為實現(xiàn)項目教學知識、能力、素養(yǎng)并重的教學目標，項目教學中不但要重視基礎(chǔ)理論知識的學習，也要注重能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)[10]。項目教學不是完全摒棄傳統(tǒng)教學模式，而是多種教學模式的綜合、優(yōu)化與靈活應用，以實現(xiàn)教學目標為宗旨。

項目教學要體現(xiàn)層次性。項目教學一般將一門課程根據(jù)授課特點和工程需要分解成若干子項目，子項目之間既有獨立性又有關(guān)聯(lián)性。教學項目要體現(xiàn)學習層次的不斷遞進，從知識點應用，到知識點綜合，再到知識點創(chuàng)新，各子項目涵蓋知識點的廣度和深度要不斷拓展。

項目教學要具有開放性。教學項目的方案設(shè)計要能做到充分發(fā)揮每位學生的潛能和創(chuàng)造力；項目成果評價也要具有靈活性，體現(xiàn)創(chuàng)新意識，能夠?qū)W生的知識和能力進行多角度評價。

教學項目要具有真實性。所選擇的教學項目必須來自生產(chǎn)實際，其內(nèi)容均與生產(chǎn)、科研的實際問題或?qū)嶋H需求相關(guān)。真實且實用的教學項目才能使學生學以致用，有利于學生的后續(xù)學習和發(fā)展。

3 項目教學建設(shè)流程

3.1 教學團隊建設(shè)

項目教學的建設(shè)與應用，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學理念和教學模式，對教師項目教學的執(zhí)行能力、帶隊能力及實踐能力等都提出了更高的要求。為了促進項目教學的有效開展，需要加強項目教學教師隊伍的建設(shè)，以實際的項目產(chǎn)品和技術(shù)為具體訓練素材，并結(jié)合產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的發(fā)展趨勢構(gòu)建產(chǎn)學研實訓平臺，創(chuàng)新教學模式[11]。

項目教學團隊的教師均應從事相關(guān)專業(yè)的教學工作。

教學團隊成員結(jié)構(gòu)要完善，比例要合理，這樣可全方位、多層次進行項目教學建設(shè)。

成員教師要有教研、科研經(jīng)歷。教學團隊要邀請相關(guān)同行、專家加入項目課題咨詢組，提供必要的技術(shù)指導與客觀的應用評價。

3.2 教學項目開發(fā)

教學項目的選取不能脫離教學內(nèi)容，且要具有實用性。項目依托行業(yè)和企業(yè)開展，能增強學生協(xié)同創(chuàng)新應用能力與水平，解決行業(yè)企業(yè)實際工程需求，培養(yǎng)滿足行業(yè)實際需求的工程技術(shù)人才[12]。

為了確保教學項目的合理性，必須深入了解企業(yè)單位生產(chǎn)實際和學生的學習體驗，廣泛調(diào)研，立足教學大綱，對授課內(nèi)容進行分析、歸納、整理，有效整合。

根據(jù)教學內(nèi)容、生產(chǎn)實際和學生學習情況確定若干教學子項目后，還要分析提煉每個子項目的教學任務點。項目教學任務點要體現(xiàn)教學內(nèi)容的重點和難點，任務點之間要層次遞進，任務點要逐漸深入、綜合。也可以將一個新技術(shù)作為一個項目，對技術(shù)中涉及的核心專業(yè)知識模塊進行展示和分析。

根據(jù)燃氣輪機發(fā)電裝置課程教學大綱、燃氣輪機的教學目標和廣泛調(diào)研結(jié)果，對授課內(nèi)容進行分析、歸納、整理，綜合規(guī)劃為三個項目：

項目一：“提高壓氣機增壓能力的措施”，該項目在學習完壓氣機結(jié)構(gòu)和工作原理后進行，授課時長最低要求為10 學時；

項目二：“環(huán)境溫度對燃機安全經(jīng)濟運行的影響”，該項目在學習完燃氣輪機結(jié)構(gòu)和工作原理后進行，授課時長最低要求為8 學時；

項目三：“燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)后置循環(huán)研究”，該項目在學習完燃氣輪機整體知識點后進行，授課時長最低要求為8 學時。

以上三個項目如果課內(nèi)教學學時不足，學生自行課后補充。

參考以往教學經(jīng)驗解析項目教學內(nèi)容，確定子項目的教學任務點。如項目三“燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)后置循環(huán)研究”的任務點為：探討燃氣輪機聯(lián)合發(fā)電后置循環(huán)的形式，分析不同后置循環(huán)的特點，“雙碳”目標下最有前景的后置循環(huán)，并給出自己的見解。

3.3 教學成果考核

高等教育工科類課程考核不僅要重視基礎(chǔ)知識要點的掌握，更要突出對學生自主學習、知識綜合應用及創(chuàng)新性思維等能力的評價，要從單純檢驗知識掌握情況的考查轉(zhuǎn)向創(chuàng)新能力的綜合評價[13]。

項目教學成果的考核標準根據(jù)教學目標確定，對教學成果進行客觀、合理評價也是項目教學的主要內(nèi)容。項目教學內(nèi)容是公開的，評價方法也是公開的。采用學生自評、生生互評、教師評價等方式，真正做到公平、公正、公開。

燃氣輪機發(fā)電裝置項目教學成果從知識、能力、素質(zhì)三方面進行考核。教師應深入了解學生學習情況，借鑒以往教學經(jīng)驗，初步制定項目教學的考核評價標準。根據(jù)教學項目的應用執(zhí)行情況和學生、教師、現(xiàn)場專家的反饋，自我評價，自我完善。

4 項目教學實施

項目教學的實施要保質(zhì)保量完成教學項目的各個任務點，任務點與學時對應形成項目教學計劃。項目教學計劃應該是彈性的，這也是項目教學的特點之一。要根據(jù)學生各自任務點的完成情況，實時動態(tài)調(diào)整進度，使教學計劃處于動態(tài)平衡狀態(tài)。

教學計劃實施是項目教學的關(guān)鍵。不同專業(yè)不同學科的項目教學方案、實施計劃有所不同，必須根據(jù)其學科特點，結(jié)合授課內(nèi)容和培養(yǎng)目標，制定合理的項目教學計劃。以燃氣輪機發(fā)電裝置項目一為例，闡述實施過程。

4.1 項目教學準備

項目教學準備包括學生、教師知識與能力準備和硬件條件準備。

學生應掌握燃氣輪機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，了解燃氣輪機發(fā)電裝置的現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)；會運用工程熱力學、傳熱學、熱力發(fā)電廠等基本知識進行熱力計算和經(jīng)濟性分析，會使用Word、Excel、MATLAB、CAD 等計算機軟件進行計算結(jié)果分析、處理和繪圖等。教師能夠把握燃氣輪機發(fā)展的前沿動態(tài)，了解目前燃氣輪機發(fā)電廠的知識需求和亟待解決的技術(shù)問題，能夠?qū)⒔虒W內(nèi)容與生產(chǎn)需求相結(jié)合，激發(fā)學生創(chuàng)新思維和合作意識，對燃氣輪機及其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)具有較高的分析與評價能力。

4.2 任務劃分

根據(jù)班級學生人數(shù)和學習效果等實際情況將學生分組，一般每組8 人左右，組內(nèi)設(shè)組長1 人，負責總體規(guī)劃、協(xié)調(diào)；2 人負責查找資料、方案調(diào)研； 2 人負責計算及校核；2 人負責結(jié)果分析及繪圖；1 人負責撰寫總結(jié)報告。小組成員分工合作，各項任務可交叉進行，也可根據(jù)實際執(zhí)行情況進行角色調(diào)整。

4.3 實施環(huán)境

項目教學的實施地點分課內(nèi)和課外。課內(nèi)教學地點為教室，其方式為同組人員座位相對集中，以便于相互討論以及與教師交流。課外教學地點為教室、圖書館或其他公共空間，方式為學生自行組織學習研究，可隨時與指導教師或其他小組成員互動。

4.4 實施過程

項目教學實施過程較復雜，建議制作任務書，按任務書進行。任務書一般包括項目名稱、項目研究的背景、項目原始資料及數(shù)據(jù)、項目的任務點及要求、進度安排及成果形式等。仍以燃氣輪機發(fā)電裝置項目一的任務書為例進行講解。

項目名稱：提高壓氣機增壓能力的措施。

項目背景：目前燃氣輪機發(fā)電廠的壓氣機采用多級軸流葉輪式，而燃機單機功率的提高對壓氣機的增壓能力提出更高要求。壓氣機的出口壓力不僅對燃燒室的燃燒性能有影響，而且關(guān)系到整個機組的安全、經(jīng)濟運行。目前提高壓氣機增壓能力的方法主要有：增加葉輪級數(shù)與提高單級增壓能力。

原始數(shù)據(jù)：壓氣機在ISO 環(huán)境條件下（1 個標準大氣壓，15℃，相對濕度60%）從大氣中吸氣；壓氣機增壓比π 取16（14、18、20）。壓氣機的增壓比是指壓氣機出口滯止壓力與進口滯止壓力比。工程上，增壓比一般采用壓氣機出口與進口的靜壓比[14]。

任務點及相關(guān)要求：

任務點1：了解壓氣機的科技前沿與發(fā)展動態(tài)，深刻理解并熟練掌握壓氣機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。要求：不局限于教材，查閱使用圖書、期刊、網(wǎng)絡資源中的相關(guān)文獻；拓展學習流體力學的邊界層理論，包括邊界層分離條件、減小渦流損失的措施等。

任務點2：根據(jù)壓氣機工作原理，探索分析提高壓氣機增壓能力的措施。要求：從壓氣機結(jié)構(gòu)、能量轉(zhuǎn)換過程角度進行分析，分析過程有理論依據(jù)且增壓措施合理可行。

任務點3：分析氣體在壓氣機葉輪內(nèi)的流動情況，尋求提高壓氣機單級增壓能力的途徑。要求：繪制速度三角形、推導能量方程、能量方程分析，分析葉輪轉(zhuǎn)速和葉輪外徑對增壓能力的影響，結(jié)合邊界層理論，分析氣流折轉(zhuǎn)角對增壓能力的影響，分析葉型與氣流通道對增壓能力的影響。

任務點4：在給定的壓縮比下合理確定壓氣機級數(shù)。要求：初步計算、分析并確定壓氣機總級數(shù)，探討壓氣機級數(shù)對結(jié)構(gòu)、安全的影響。

進度安排：查閱資料，了解壓氣機現(xiàn)狀及前沿（課后2 學時）、壓氣機單級增壓能力分析（課內(nèi)2 學時、課后4學時）、壓氣機多級增壓（課內(nèi)2學時、課后2學時），撰寫分析報告（課后2 學時）。

成果：計算書、相關(guān)圖紙、不少于1 000 字的分析報告一份。

項目教學考核：小組自評分占20%，組間互評分占20%，教師評分占30%，同行、專家評分占30%。

5 結(jié)語

（1）項目教學將理論與實踐充分結(jié)合，學生全程參與，學習熱情高漲。學生在項目學習過程中，需要自己動手查找資料、確定項目方案、制定實施計劃、檢驗項目成果，該過程提高了學生的項目參與度、主觀能動性和學習積極性。

（2）學生知識掌握得更靈活、更牢固。由于知識在實踐中習得，體驗更深刻、理解更透徹、掌握更牢固。項目教學可實現(xiàn)理論與實踐并重。

（3）學生自學能力、分析問題能力、創(chuàng)新能力得到提高。在項目學習中，學生需要獨立完成各自的任務點，來加強自學能力。由于項目來自實際生產(chǎn)過程，教材中沒有答案，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識。通過項目化教學可以培養(yǎng)學生熟練查閱技術(shù)資料的能力、分析處理技術(shù)數(shù)據(jù)的能力和全面綜合評判能力，學生思維的深度和廣度也大大拓展。

（4）學生交流、合作意識增強。每名學生在項目中承擔的任務不同，必須相互合作才能將各自任務點串聯(lián)起來，必須相互溝通交流才能解決問題，因此有利于學生職業(yè)素養(yǎng)和團隊意識的形成，為后續(xù)學習與工作奠定堅實的基礎(chǔ)，同時也培養(yǎng)了嚴謹?shù)淖黠L和認真負責的態(tài)度。

（5）項目教學團隊成員教師在項目中也可不斷積累教學經(jīng)驗和課程建設(shè)經(jīng)驗，不斷提升教學能力，實現(xiàn)了教學團隊及教師的可持續(xù)發(fā)展。