摘要：根據(jù)南京工程學(xué)院以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為中心的辦學(xué)定位，結(jié)合目前雙碳目標(biāo)下能源低碳綠色轉(zhuǎn)型對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)的需要，突出學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，有必要對(duì)“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”進(jìn)行不斷的探索和改革。本文分析了目前本課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，并從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、產(chǎn)教融合和課程思政等方面進(jìn)行了改革。結(jié)果表明，通過(guò)將實(shí)際案例和應(yīng)用場(chǎng)景融入教學(xué)中，注重教學(xué)模式創(chuàng)新和思政教育與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，提升了教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐能力培養(yǎng)效果，為新時(shí)期雙碳背景下推動(dòng)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)發(fā)展提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：能源與動(dòng)力工程；鍋爐原理；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

“鍋爐原理”課程是能源與動(dòng)力類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課之一，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”和實(shí)踐提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。自2000年南京工程學(xué)院合并組建以來(lái)，能源與動(dòng)力工程學(xué)院鍋爐課程組歷經(jīng)了23年的持續(xù)發(fā)展。為了更好地適應(yīng)電力行業(yè)的需求和推動(dòng)學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)，針對(duì)本校的辦學(xué)特色和行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，本課程組對(duì)“鍋爐原理”和“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”課程進(jìn)行了不斷的探索和改革。本?！板仩t原理”課程于2021年被認(rèn)定為省級(jí)一流本科課程，于2022年被評(píng)定為省級(jí)產(chǎn)教融合課程。本課程組也將繼續(xù)推進(jìn)“鍋爐原理”及其相配套的實(shí)踐課程“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”的建設(shè)，為電力行業(yè)培養(yǎng)輸送優(yōu)秀的高質(zhì)量應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

1教學(xué)現(xiàn)狀和教學(xué)改革背景

極端天氣變化和氣候事件對(duì)全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境有持續(xù)破壞性影響，為應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，中國(guó)在2021—2023年的政府工作報(bào)告中均提出有序推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和工作。火力發(fā)電作為我國(guó)最重要的發(fā)電方式之一，具有可調(diào)度性強(qiáng)、供應(yīng)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，在保障能源供應(yīng)和滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求方面發(fā)揮著重要作用?；鹆Πl(fā)電是碳排放的最主要來(lái)源，在應(yīng)對(duì)氣候變化和推動(dòng)碳減排的背景下，我國(guó)傳統(tǒng)火力發(fā)電行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。火力發(fā)電行業(yè)的清潔化改造是實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵［1］，目前，我國(guó)在超超臨界和超臨界火力發(fā)電技術(shù)上已取得重要進(jìn)展，煤炭清潔高效利用水平不斷提升。在火力發(fā)電的靈活性改造方面，通過(guò)提高機(jī)組的調(diào)峰調(diào)頻能力，靈活調(diào)整發(fā)電功率和運(yùn)行模式，可提供持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，充分發(fā)揮了火力發(fā)電的兜底保障作用［23］。

為了貫徹黨的二十大報(bào)告和2022年全國(guó)教育大會(huì)提出的要求，我校傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家戰(zhàn)略需求，緊密結(jié)合區(qū)域性地方企業(yè)的需要，以?xún)?yōu)勢(shì)化差異化發(fā)展為方向，努力培養(yǎng)能解決電廠關(guān)鍵重大技術(shù)問(wèn)題和技術(shù)攻關(guān)的高質(zhì)量應(yīng)用型人才。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的背景下，實(shí)踐類(lèi)課程成為提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)踐類(lèi)課程提供的鍛煉平臺(tái)，學(xué)生能夠更好地理解所學(xué)理論知識(shí)在實(shí)際工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，培養(yǎng)創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、溝通協(xié)作能力和工程實(shí)踐能力，為未來(lái)從事電廠關(guān)鍵技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

當(dāng)前青年學(xué)生成長(zhǎng)于急劇變化的社會(huì)環(huán)境中，接受網(wǎng)絡(luò)信息量大，思想變化快。應(yīng)結(jié)合實(shí)踐類(lèi)課程特點(diǎn)，關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)和能力的真實(shí)需求，及時(shí)做好學(xué)情分析，如上圖所示，了解新時(shí)代大學(xué)生的所思所想所求。針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、學(xué)習(xí)效果不好和學(xué)習(xí)能力欠缺三方面，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，改善教學(xué)方式。

目前，我院“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”選題為教師指定選題：HG—220/9.8—10型煤粉鍋爐校核熱力計(jì)算，學(xué)生依據(jù)不同負(fù)荷進(jìn)行分組，同組同學(xué)分配不同的煤種數(shù)據(jù)，確保一人一題。教學(xué)方式以教師授課為主，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度安排，教師首先進(jìn)行集中講解，學(xué)生根據(jù)教師授課內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)部分的熱力計(jì)算。通過(guò)對(duì)以上我院教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的分析和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)選題鍋爐容量為220t/h的高壓鍋爐，此種爐型由于效率低、污染高，早已被電廠淘汰；教學(xué)方式為以傳統(tǒng)的課堂集中授課為主，這種授課模式限制了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)［46］。選題內(nèi)容老舊，教學(xué)方法低效，已不能適應(yīng)新時(shí)代國(guó)家對(duì)高質(zhì)量應(yīng)用型人才的需求。針對(duì)以上問(wèn)題，以我院能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生為例，本文對(duì)“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”實(shí)踐課程的教學(xué)進(jìn)行探索和改革。

2教學(xué)改革和實(shí)踐具體方法

2.1選題和教學(xué)內(nèi)容改革

我院“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)進(jìn)程安排在第5學(xué)期14～18周，設(shè)計(jì)周數(shù)為2周。通過(guò)完成本實(shí)踐課程，學(xué)生能夠深入了解鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行原理、關(guān)鍵技術(shù)以及相關(guān)的熱力計(jì)算方法。在新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)和電力行業(yè)雙碳背景下，我院在能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)5個(gè)平行班級(jí)中選用了600MW等級(jí)超臨界燃煤鍋爐爐型為計(jì)算模型。其中一個(gè)班級(jí)的設(shè)計(jì)參數(shù)表見(jiàn)下表。本班級(jí)同學(xué)分為9組，每組同學(xué)的設(shè)計(jì)煤種數(shù)據(jù)不同，同組同學(xué)分別在100%、95%、90%和85%負(fù)荷下進(jìn)行校核熱力計(jì)算。2021年國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局印發(fā)的《全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)實(shí)施方案》要求新建的煤電機(jī)組原則上采用超超臨界且供電煤耗低于270克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)的機(jī)組。國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)超臨界和超超臨界機(jī)組占比已經(jīng)超過(guò)50%。2021—2023年的政府工作報(bào)告中均指出有序推進(jìn)煤炭清潔利用。以上國(guó)家和政府關(guān)于燃煤電廠政策的發(fā)布表明，超臨界、超超臨界機(jī)組在未來(lái)燃煤電廠已是發(fā)展的主流方向。因此，本次課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革采用了600MW超臨界機(jī)組燃煤鍋爐，并更新了與超臨界機(jī)組適配的計(jì)算方法和計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，解決了教學(xué)內(nèi)容與燃煤電廠實(shí)際發(fā)展脫節(jié)、落后的問(wèn)題。在完成規(guī)定的校核熱力計(jì)算的基礎(chǔ)上，學(xué)有余力的同學(xué)可對(duì)本組不同負(fù)荷下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋由盍藢W(xué)生對(duì)變負(fù)荷下鍋爐運(yùn)行參數(shù)調(diào)整的理解。由于未來(lái)燃煤電廠將更多地承擔(dān)起調(diào)峰保供任務(wù)，這對(duì)學(xué)生畢業(yè)后在電廠從事運(yùn)行檢修等工作有重要的實(shí)際意義。

在計(jì)算方式上采用前期部分手算，后續(xù)計(jì)算機(jī)Excel表格計(jì)算和調(diào)整的整體思路。前期通過(guò)人工計(jì)算，重點(diǎn)掌握熱力計(jì)算的思路和相關(guān)線算圖表的查取等。如果只采用計(jì)算機(jī)Excel表格計(jì)算方式，由于表格中已經(jīng)預(yù)先輸入了計(jì)算思路、公式，并嵌入了相關(guān)函數(shù)等，學(xué)生在計(jì)算時(shí)容易忽略計(jì)算思路、圖表的查取。比如，在計(jì)算三原子氣體輻射減弱系數(shù)、灰粒輻射減弱系數(shù)和焦炭粒子輻射減弱系數(shù)時(shí)，很多學(xué)生并沒(méi)有思考為何要計(jì)算以上三個(gè)參數(shù)，僅是根據(jù)表格里的公式，直接帶入相關(guān)參數(shù)數(shù)值計(jì)算出結(jié)果，繼而按照表格繼續(xù)往下計(jì)算。雖然這部分同學(xué)根據(jù)已有表格也可最終算出爐膛出口煙溫和爐內(nèi)傳熱量，但為何這樣計(jì)算卻不知道。如果課程設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，學(xué)生就理解爐膛校核計(jì)算的內(nèi)容是根據(jù)合理布置的受熱面積，核算爐膛出口煙氣溫度是否符合要求。計(jì)算爐膛出口煙溫需要計(jì)算爐膛黑度，計(jì)算爐膛黑度又需要計(jì)算火焰吸收減弱系數(shù)，而通過(guò)計(jì)算三原子氣體輻射減弱系數(shù)、灰粒輻射減弱系數(shù)和焦炭粒子輻射減弱系數(shù)可得到火焰吸收減弱系數(shù)。通過(guò)對(duì)以上計(jì)算過(guò)程進(jìn)行抽絲剝繭遞進(jìn)式的思考，讓學(xué)生不做人工計(jì)算器，不為了計(jì)算而算，而是在充分理解計(jì)算思路的基礎(chǔ)上去做計(jì)算。熱力計(jì)算過(guò)程不僅有力地提高了學(xué)生工程計(jì)算能力，也促使學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，助力高質(zhì)量應(yīng)用型人才的培養(yǎng)落實(shí)。

2.2教學(xué)方式改革

學(xué)生數(shù)字化素養(yǎng)能力的培養(yǎng)需求加速推進(jìn)了高校教學(xué)方式的改革，從傳統(tǒng)的線下課堂教學(xué)為主轉(zhuǎn)變?yōu)榫€下線上混合式教學(xué)。我院鍋爐課程組也積極響應(yīng)國(guó)家關(guān)于數(shù)字化教學(xué)的戰(zhàn)略性政策號(hào)召，為提升教學(xué)質(zhì)量，利用好數(shù)字教學(xué)資源，努力探索應(yīng)用型高校線上線下混合教學(xué)模式的現(xiàn)代化發(fā)展之路。當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展日新月異，知識(shí)技術(shù)更新空前加速，如何在新的社會(huì)變革中保證教育高質(zhì)量發(fā)展已是新時(shí)代高校教育改革的主題。在課程設(shè)計(jì)教學(xué)組織中，傳統(tǒng)線下集中教學(xué)不能滿(mǎn)足個(gè)體學(xué)生對(duì)知識(shí)的需求，不能充分體現(xiàn)因材施教、因人施教。通過(guò)在學(xué)習(xí)通平臺(tái)提供豐富的教學(xué)資源，針對(duì)計(jì)算過(guò)程中的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，錄制并上傳短而小的微課教學(xué)視頻，真正發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性。學(xué)生在計(jì)算過(guò)程中，有任何疑問(wèn)都可自主地在學(xué)習(xí)通資源中找到相關(guān)材料，提高學(xué)習(xí)的靈活性和自主性，使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，真正地體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育理念。

而在線下課堂中，采用翻轉(zhuǎn)式教學(xué)可以更好地利用課堂時(shí)間，加強(qiáng)師生互動(dòng)和學(xué)生參與。學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，對(duì)于遇到的難題和疑問(wèn)，可以在課堂上與指導(dǎo)教師進(jìn)行深入討論和解答，這種翻轉(zhuǎn)式教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考和分析問(wèn)題的能力。

2.3產(chǎn)教融合

為落實(shí)高質(zhì)量應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案和目標(biāo)，產(chǎn)教融合和校企融合已經(jīng)成為未來(lái)高效發(fā)展的重要舉措。我校作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)高校，一直積極探索和實(shí)踐，與一些企業(yè)開(kāi)展了長(zhǎng)期合作，取得了許多成功的經(jīng)驗(yàn)和成果。通過(guò)將企業(yè)的工程實(shí)例引入課程設(shè)計(jì)教學(xué)，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，也為企業(yè)提供了優(yōu)秀的人才儲(chǔ)備和技術(shù)支持，促進(jìn)了校企合作的深入發(fā)展。

2.4思政融入

大學(xué)階段是學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀的關(guān)鍵時(shí)期。國(guó)際局勢(shì)風(fēng)云變幻，當(dāng)代學(xué)生獲取信息的方式多樣化。高校應(yīng)“立德樹(shù)人”，解決好“培養(yǎng)什么人，為誰(shuí)培養(yǎng)人”的教育根本問(wèn)題，因此有必要將思政潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地融入教學(xué)內(nèi)容中。在本次課程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中，教師在線上給學(xué)生分享推送了電力行業(yè)的榜樣的故事。例如，20世紀(jì)70年代末期，國(guó)內(nèi)最大的兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐面臨不改造就報(bào)廢的窘境，中國(guó)工程院院士秦裕琨潛心鉆研、反復(fù)試驗(yàn)，提出播煤風(fēng)技術(shù)理論，成功改造了這兩臺(tái)鍋爐，為國(guó)家挽回了近億元的經(jīng)濟(jì)損失，他和千千萬(wàn)萬(wàn)的電力人一起改變了我國(guó)電力發(fā)展受制于人的歷史。從這些故事中，學(xué)生深刻體會(huì)到了關(guān)鍵核心技術(shù)的重要性，啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己在學(xué)習(xí)過(guò)程中的使命和責(zé)任，進(jìn)一步提高學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神和社會(huì)責(zé)任感。電力行業(yè)發(fā)展事關(guān)國(guó)家安全和人民幸福，新時(shí)代新征程上青年學(xué)生應(yīng)以國(guó)家需求為導(dǎo)向，把個(gè)人發(fā)展同祖國(guó)的發(fā)展聯(lián)系起來(lái)，學(xué)好真本領(lǐng)，為祖國(guó)偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的青春力量。

結(jié)語(yǔ)

本文分析了我院“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，從選題和教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、產(chǎn)教融合和思政融入等四個(gè)方面提出了教學(xué)改革的思路。結(jié)果表明，能動(dòng)專(zhuān)業(yè)鍋爐原理課程設(shè)計(jì)的改革效果良好，促進(jìn)了理論課程與實(shí)踐課程的有效融合，為培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的高質(zhì)量應(yīng)用型人才做出了有效探索。根據(jù)本次改革結(jié)果，后續(xù)將繼續(xù)更新線上教學(xué)資源，改進(jìn)教學(xué)方法，用學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的方式將教書(shū)和育人有機(jī)結(jié)合起來(lái)，真正做到“以學(xué)生為中心”，最終實(shí)現(xiàn)提升教學(xué)質(zhì)量和育人水平。

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作者簡(jiǎn)介：張思文（1987—），女，漢族，山東臨沂人，博士研究生，講師，研究方向：碳減排、潔凈煤燃燒。