锅炉课程设计总结范文
时间:2023-04-09 22:15:18
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篇1
关键词:建筑环境与能源应用工程;课程设计;组织;问题
中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)09-0071-02
一、课程设计的目的
“建筑环境与能源应用工程专业”是与实际工程紧密相关的专业学科,学生仅仅通过在校期间理论知识的学习,对于本专业知识的理解和应用是远远不够的。课程设计这一教学环节的设置意在指导学生将理论知识与实际工程相结合,将自己所学知识融会贯通;与此同时,结合实际的工程设计,了解设计的内容、方法和步骤,增强收集资料、理论联系实际的能力。最后,以小组的方式进行的课程设计,能够在培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力的同时,也培养学生的创新精神和团队合作意识,提高对未来工作的适应能力。
二、课程设计的教学组织
北京工业大学建环专业本科生课程设计安排在大四上学期第四周至十六周共14周,成绩总计分。课程设计内容主要以“空气制冷”、“供热锅炉”课程的教学内容为基础,要求学生以小组形式分工合作,完成从冷热源到末端的供暖空调系统的设计。
(一)课程设计步骤
(1)布置设计任务。北京工业大学建环专业的教师团队共同商讨确定课程设计的题目以及内容要求,针对以往同学们出现的问题进行改进,细化设计任务,制定详细的综合课程设计指南及任务书,并且为学生们提供必要的设计参数,设计对象为某高校办公楼供暖空调系统设计。
(2)授课讲座答疑。在课程设计过程中,针对学生在课设中出现的问题,围绕课程设计的重点、难点,分阶段集中不定期安排几次专题讲座,如典型建筑暖通空调设计方法、计算机辅助软件应用、工程案例剖析等。通过专题讲座解决学生设计过程中存在的问题,引导学生将理论知识贯穿在整个设计过程中,并能熟练使用标准、规范和设计手册等资料。
(3)导师监督考核。为了做到因材施教,努力发挥学生的积极性并且及时解决问题,提高设计效率,同时锻炼良好的团队合作精神,采取分组导师制度,每位教师负责3~4名学生。
(4)课程设计答辩。课程设计答辩时间安排在第11周以及第17周,分别进行供暖和空调设计答辩,答辩方式为集中答辩,所有教师分组根据学生答辩情况提问,独立给分,最后全体教师汇总给出综合答辩成绩。
(二)课程设计讲座与内容
为了使学生了解整个课程设计时间安排并且增加对内容的了解,由课程设计负责老师安排一次课程设计动员及任务布置,选择两名研究生作为助教,由于他们对本专业内容熟知,并且熟悉课程设计流程以及内容,易于引导学生更快的从理论知识转化成实践设计中,建立学生与教师之间有效地沟通机制。具体的授课讲座内容分为以下五个部分。
(1)采暖空调系统设计引论。综述本科生在前三年里学习的专业知识以及相关的专业课程,针对暖通空调设计基本常识,让学生讲理论知识转化为实践中,同时介绍在设计中基本注意事项,避免出现设计失误。
(2)采暖负荷计算及常规设备选型。首先回顾学过的《供热工程》等相关课程,提出设计必须遵循行业规范,让学生逐步从学习转向设计,讲座教师介绍采暖设计步骤,为学生们详细讲解采暖中走廊、卫生间、楼梯间等供暖常见问题,避免学生走进误区。
(3)锅炉房设计。结合《锅炉与锅炉房设备》课程以及锅炉房设计规范,从锅炉容量、循环泵流量、扬程确定、软化水系统、补水系统、定压系统以及送引风系统等各个方面介绍锅炉房设计的步骤。
(4)空调系统设计及设备选型。结合《空气调节》课程,以及前面关于供暖设计的相关讲座,学生独立完成空调系统的设计,让学生在设计中体会到设计与理论知识的不同,设计中应当结合建筑中各领域的要求,融合到一起,完成设计要求。
(三)课程设计考核方式
课程设计的考核方式分为导师考核和集体答辩两个方面,各个设计阶段的考核,由各位指导教师灵活安排、分工负责。集体答辩分为两个部分:供暖设计以及空调设计。组织全学科部教师分组答辩,每次答辩每位学生限时15分钟,学生汇报8分钟,教师提问7分钟。最终的考核成绩总分为100分,学分为分。
三、课程设计的效果分析
通过一学期的课程设计,学生在各个方面都有了很大的提高,主要表现有:
(1)学生能将自己的专业知识与理论进行有效的结合。在课程设计初期,学生由于没有经验,对于工程会犯一些常识性问题,比如管道的设计中,没有考虑阀门的分类和使用。经过锻炼,学生能够很好的更加全面的考虑问题,考虑实际工程的需要,将自己的理论知识与实际工程更好的结合。
(2)自主学习以及分析问题解决问题的能力提高。学生在校期间学习的理论知识都是书本上的,而实际的项目中会遇到许许多多的意想不到的问题,学生通过自己动手,通过收集资料,查阅规范,与同学探讨等方式,不仅仅加深了对专业知识与行业规范的了解,更加加强了自己独立分析和解决问题的能力。
(3)培养了团队合作能力与教师的沟通能力。得益于团队合作的教学方式,学生通过团队合作,使得学生能够更好的培养团队意识;教师的直接指导,加强了学生与老师之间的交流,使得学生与教师共同学习,交流,增强了他们的表达能力。
四、问题分析及解决方法探讨
通过本次的课程设计,可以看出大部分同学能够对整个暖通设计的流程及基本的设计问题有比较清晰的认识和把握,但从平时的答疑、课程设计讲座的提问及答辩的情况来看,很多同学的课程设计还是存在着一些不足,现主要提出以下几点:
(1)设计手册及节能规范的熟知度不够。工程设计手册及国家、地方行业规范、标准作为暖通工程设计的基本依据,理应是最为重要的参考资料,理论教学难以涵盖工程设计的各个方面,需要从这些参考资料中寻求答案。由此看出,面对诸多暖通行业的参考资料,在理论教学中进行适当的解读与学习很有必要。
(2)系统方案的确定缺乏深入的思考和有力的依据。供暖、空调系统形式的确定是整个课程设计中最重要的环节。很多同学在系统形式确定这一环节只懂得选用而不懂得比较。从最终课程设计的结果可以看出,在方案确定这一环节,不同方案的思考与评比这一内容还有待完善。
(3)水力计算部分有所不足。风系统及水系统合理的水力计算不仅关系到冷热源部分所输出的冷热量能否按需分配到末端用户,更关系到整个系统的运行是否稳定、有效、节能。水力计算的理论学习往往是最难掌握的部分,一个简单的小系统就需要很大的计算量,不同的系统形式往往有多种不同的计算方法,并且计算步骤繁杂,虽然很多同学的水力计算部分能够完成,但其中的步骤并不明晰。如何寻求理论设计与软件辅助设计的平衡变得极为重要。
(4)分类设计理念不强。同一建筑往往有不同形式、不同使用功能的房间,尤其对于综合性建筑,很多房间的使用时间不一,所以,对不同的房间、空间,应有不同的分类,同时应划分不同的系统。通过本次课程设计的情况来看,系统划分单一。另外,对各类型房间的供暖、空调的形式不明确,对特殊类型空间如走廊、楼梯间、卫生间、地下车库、门厅的设计知识缺乏,是普遍存在的又一问题。无论在参考书籍还是在理论教学中,往往重视供暖、空调的共性而忽视适用于不同类型空间的个性。所以,此方面理论的学习与指导还有待加强。
(5)对系统的认识缺乏整体性。无论是空调系统还是供暖系统,都是与冷热源机房相连。所以,冷热源侧与用户侧是不可分割的整体,系统设计应该有整体的理念。但很多同学只知道供暖系统需要补水定压而不知锅炉房需要有补水定压装置,只知道供暖系统需要补水定压而不知空调系统需要补水定压,只知道用户侧需要水力计算而不会机房侧的管路平衡与确定。多数时候,理论教学教授的是共性的知识,但往往,这种共性没有推广到个性中去,这同样是理论教学有待完善的重要内容。
五、结语
通过专业课程设计的学习,学生不仅仅对于专业知识有了更深的了解,同时对于将来从事的行业,有了更近一步的认识,根据课程设计过程中反映的问题,教学工作还需要从以下几方面进行改进:
(1)在平时的教学中,注重将实际与理论相结合。学生在课程设计中,尤其对于工程知识,会犯一些常识性错误。这就要求在平时的教学过程中,教师能够针对一些重要的工程常识性问题进行归纳总结和讲解。
(2)在课程设计过程中,给予及时有效的指导。学生对于一个完整的设计,缺乏整体的认识,指导老师应当给予及时有效的指导。这需要指导教师和学生能够进行密切的联系,良好的沟通,使老师能够及时了解学生的问题,并给与恰当的指导。
(3)课程设计完成后,及时进行总结。由于课程设计中会遇到很多意想不到的问题,学生需要多次进行修正和完善,这就需要在每一个阶段学生和指导老师都需要进行设计的总结,通过总结,学生能够学会如何更好的解决问题,避免类似错误的出现,老师能够总结经验,对今后的教学进行更好的指导。
参考文献
[1]陈超,蔺洁,李俊梅,等.课程设计・毕业设计指南(第二版)[M].江苏凤凰出版传媒股份有限公司,2013.
[2]谢静超,刁彦华,毕月虹,赵耀华.探讨科研与教学结合的必要性[A].土木建筑教育改革理论与实践(第12卷)[C].2010.
篇2
“锅炉设备及检修”是热能动力设备与检修工程专业的主干课程。该课程以大型电站煤粉锅炉为教学对象,全面系统地阐述了电站锅炉结构,功能,主要系统及工作原理。主要内容包括:锅炉的构成及工作过程,燃料、煤粉制备工艺及检修,燃烧基本理论及燃烧设备检修,各受热面的主要运行问题、检修内容、工艺流程、验收标准,蒸汽净化及水质工况、锅炉机组的布置及热力计算方法等内容。根据高等职业学校对工程类应用型核心课程教学的要求,高职教育就是以就业为导向,以突出学生的职业能力为核心的特色教育,其核心就是要培养学生的职业岗位技能的操作性和专业性,热能动力类学生其核心课程之一中的锅炉设备及检修课程针对热动专业学生的教学课时已经缩短到72个教学课时,而且包括8个学时的实验。鉴于该课程对于热能动力类学生的重要性,且教学内容多、课时少、授课及学习难度大、综合性强的特点,本文结合教师在“锅炉设备及检修”课程中的教学实践,结合本人在电厂工作中实践经验,本着培养动力类高职院校学生核心岗位能力,分析该课程的教学难点,有针对性地谈一些解决方案,希望对提高该课程的授课及学习有所裨益。
二、统筹兼顾构建教学体系
针对“锅炉设备及检修”课程的特点,要求授课教师在该课程授课之前,在做教学计划时,就要求教师要精选教学内容,要求授课教师在结合教学大纲要求的同时,能根据高职学生的教学特色,一方面照顾知识面的广度,另一方面要注重基本概念和基本原理的深度,同时要兼顾任务驱动式教学方法中的师生互动,培养学生对该课程的兴趣。“锅炉设备及检修”的重点和难点是制粉系统和燃烧系统,教学计划中应该相应增加学时数量。当学生首次接触到热力系统,由于热力系统中各种设备较多,结构复杂,功能多样,管线连接密如织网,不容易记忆,教师在上课时一定要借助相关的教学软件,采用多媒体课件教学,针对各种设备结构及功能比较以及对系统和系统之间比较进行讲解,从而加深学生的理解。为了合理利用多媒体手段辅助教学,教师在备课时一定要把收集到的和在电厂拍摄到的许多图片反映到课件里,收集大量的图片、动漫和视频,制做内容丰富、通俗易懂、重点突出,详略得当的多媒体课件,这样就可以很形象地讲解电厂锅炉原理和关键设备结构,在教学中取得了很好的效果。课件的另一个优点是可以很方便地及时进行更新,我们可以不断地把从电厂得到的最新技术动态和设备图片添加到课件中,或针对不同电厂的锅炉设备特点进行有针对性的内容调整,从而使教学更有针对性。虽然多媒体教学能够有效扩充和丰富教学内容,但仍然有“站在锅炉旁不知道锅炉在哪里的现象”。其原因在于电厂锅炉设备庞大,教学过程中学生很难把握住整体与局部的关系。模型教学的直观性则可以有效地提高学生的感性认识,增强教学效果,是提高该课程教学的有效途径。热能动力实验室陈列典型的教学模型有:200MW热电联产全厂模型、300MW锅炉模型、全厂模型和600MW锅炉模型等,因此,为了让让学生能从不同角度、不同层次了解和掌握锅炉的结构、功能。教师上课不一定要局限于教室,有时可以选择在模型室。在授课时间和实验室开放时间,学生可随时参观模型。还有很重要的一点,尽量多提供让学生到电厂实践学习的机会。比如,我们学院前后安排了本专业学生的电厂认识实习和生产实习,并安排上该课程的专业老师带领,这样,在学生实习过程中,随时解答学生的提问,帮助学生及时理解和掌握相关知识,这对于学生来讲是一个很宝贵的机会。这样实质性的实习,不仅可以让课本理论与实践相结合,使学生能够感受到具体东西,实实在在的锅炉及其他的辅助设备等等。还可以增强学生的认知能力,同时也为未来的工作打下一定的岗位基础。有了这样的经历,学生就不再感到老师在讲“天书”,天马行空,不着边际。纸质教材、多媒体课件、模型教学和电厂实践学习构成了较为完整的教学体系,充分保证了这门课程的教学质量和学习效果。
三、动手动脑注意知识点的联系和巩固
作为专业课程,“锅炉设备及检修”课程的教材各章节后一般不附思考题和计算题,学生在课后的练习机会很少。如果课后学生不主动复习,课前又缺少预习,则容易出现授课及学习效果都比较差的情况。讲授内容难以巩固成为学生掌握知识的瓶颈,更别说学以致用,理论联系实际了。针对这种情况,教师可以在每次课后把下一次课的主要内容以思考题的形式发给学生,要求学生自学,这是督促学生课前预习、提高学生自学能力的重要手段。为了增强预习效果,可在课堂讲授前针对上次课预留的思考题进行探讨,必要时可以采用提问检查等手段。由于有思考题做引导,学生的自学积极性一般都比较高,自学方向也比较明确。讲授时,教师可根据思考题,配合教科书,结合工程实际,有选择、有重点地作一些讲解,从而加深学生对基本概念的理解和掌握。如果应用得当,学生配合积极,则可以起到花费课时少而讲授内容多、课堂容量大。针对课后练习少的情况,应由授课教师适当增加课后计算题。例如在讲授完第二章燃料及燃料燃烧计算,针对不同基准的换算关系、煤的高低位发热量的关系、折算水分、折算灰分、折算硫分、理论空气量、过量空气系数、锅炉漏风系数、理论烟气量、实际烟气量、烟气焓计算等知识点,安排一次2学时的习题课,习题课结束后,针对习题课的内容,留一部分课后作业,批改完之后,针对典型的错误,进行讲解,巩固学生们所学的知识。在各个章节尽量多地给出前沿研究方向,并与阶段性的小论文或读书报告相结合。阶段性的小论文或读书报告是教学活动的实际体现,它要求既要有教学理论知识又要有工程实际应用的例证,并提出自己的观点与修正意见。在保证完成基本教学任务与作业后,期中与期末布置两篇阶段性的小论文或读书报告,阶段性的小论文或读书报告体裁不限,可以是阶段性的学习心得、总结、综述、专题等。把有代表性、有特色的文章在课堂上宣读。以小论文或读书报告的形式来反映学生知识的掌握程度与扩展情况以及创新思维的发展,并以此作为期终考试成绩的一部分。这种方法既考察了学生的学习情况,增加练习,同时为毕业设计和实践教学打下坚实的基础。在全课程预定内容讲授完后,进行全面系统的复习,可以使学生对电厂锅炉有一总体概念,这样可以巩固所学知识,并为随后的课程设计和毕业设计打下坚实基础。“锅炉设备及检修”课程基本概念多,涉及到的知识面广,学生难免会出现边学边忘的现象,抓好期末复习,是保证教学效果的重要一环。
四、严格要求,定理定义务必要牢记
对于工程类教材,“锅炉设备及检修”课程教材和规范中条文描述抽象,学生学习时易感觉枯燥,难以理解、记忆。针对这种情况,教师应改变传统的在黑板上板书讲授方式,多用多媒体及电子教案,从而节省出板书时间,用于解释条文和规定的背景及相关知识,使学生理解条文的来龙去脉,加深记忆。可用图形、动画、照片或者视频资料等多媒体手段来表达条文的具体内容,更直观,便于学生理解。在开课之初的绪论部分,要讲清楚电力工业在我国国民经济中的重要作用。电力工业从一个侧面反映了国家经济实力的强弱,由此作为切入点激发学生的学习热情,提高学生的敬业精神和爱国热情。鉴于本课程在电厂中所处的地位与作用,教学工作者必须具有严谨的工作态度、扎实的基础理论知识和实际应用能力。因该课程涉及以前所学的各门专业课程,如“热工基础”、“泵与风机。因此,教师在上课时应该注意在讲授时与学生的互动中了解学生对以前所学知识的掌握程度,授课方式也应相对灵活,要帮助学生复习和回忆已学专业知识,否则没有相对坚实的专业基础,要掌握该课程的内容也很困难。
五、任重道远,授课效果对学生的影响深远
对于三年制高职学生,必需有半年的顶岗实习,因此,核心专业课程“锅炉设备及检修”课程一般在第四学期开设,经过一个学期的讲授后,学生将在本学期的锅炉原理课程设计和第五学期的毕业设计中将大多数知识学以致用。锅炉课程设计的任务是对锅炉进行额定工况或变工况校核热力计算。设计目的是通过课程设计加深对锅炉课程的总体理解,熟练掌握燃料的燃烧计算,热平衡计算,炉膛校核计算,前屏、后屏,对流过热器再热器及尾部受热面校核计算方法。为毕业设计和走上工作岗位打下良好的基础。毕业设计是热能与动力工程专业教学计划中最后一个实践教学环节,也是对学生所学的专业理论知识和实践技能的一次综合性检验,是培养学生创新能力和创新意识、提高综合素质的重要阶段。通过毕业设计可以锻炼学生将所学的知识全面有机地结合起来,并应用这些知识,综合性创造性地来分析和研究乃至解决本专业某些方面的科学技术问题,从而培养学生具备现代工程技术工作所必备的全局观点、安全观点和经济观点,树立正确的设计思想和严谨的工作作风,为今后走向工作岗位打下良好的基础。可见该课程授课的效果将直接影响毕业设计的质量。授课教师一般都具有多年毕业设计辅导经验,应紧密结合毕业设计的具体内容,有针对性地强调这方面的知识,在完成正常授课的同时,结合毕业设计中遇到的具体问题,联系实际进行讲解。
篇3
关键词:建筑环境与设备工程;实践教学;教学改革;工程素质
中图分类号:G642.0?摇 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)33-0045-03
建筑环境与设备工程专业是1998年在教育部颁布修订后新目录将原“供暖、通风与空调工程”和“城市燃气工程”专业合并、调整、拓宽组建而成的新专业,以培养从事工业与民用建筑室内环境及建筑设备、公共设施、建筑热能供应系统的设计和建筑自动化与能源管理工作的人才为目标[1]。具有理论与实际相结合的能力、动手能力、创新能力及高水平的工程素质是社会和行业对本专业人才的基本要求,而这些能力的培养在很大程度上取决于实践教学环节。实践教学不仅是对高校学生综合能力的一种检验,更是对高校学生综合素质的培养和锻炼。本文以北京工业大学建筑环境与设备工程专业实践教学为例,探讨如何改革实践教学以适应学生创新能力和工程素质的培养的要求。
一、实验教学环节:加大实验室建设投入,增大创新实验及综合性实验比例
实验教学工作是高等学校人才培养体系的重要组成部分,特别是在培养工科类学生实践能力和创新精神,提升学生的工程素质方面有着不可替代的作用。实验教学是理论课程的继续,与理论课课堂讲授相比,实验课程更接近学生和实际,更容易进行启发式教学和培养学生的创新思维及工程实践能力,是保证和提高整体教学质量的重要手段[2]。早期我校的建环专业的专业实验课程存在实验室建设投入不足,设施陈旧,教学体系不完善,自主设计、综合性实验开设少,实验课程不能很好地与科研和工程实际相结合、成绩考核方法单一等问题,使得学生对实验课程的热情不高,大部分实验课程没有达到预期的教学效果。为适应新形势对人才培养的要求,近年来,在新修订的教学计划中,对实验课程的设置进行了调整,打破了传统的实验课跟随理论课程的框架,实验课程独立设课,同时对实验教学内容进行了优化,形成基础平台课实验、测控学科实验及专业学科实验等三个层次的专业实验课程。为了培养学生分析和解决实际问题的能力,实验课还增加了空气状态参数及处理过程实验、多联机性能实验、供热系统性能测试综合实验、空气热回收器测试实验等创新实验课程。通过这些实验课程,学生对空调系统、供热系统的运行以及楼宇控制系统有一个综合性的认识,对系统运行中出现的不合理的现象能够运用所学过的理论知识进行分析,找出原因所在并提出改进建议,从而使其在系统设计、设备测试、安装调试以及运行管理等方面得到了一定的锻炼。
二、专业实习环节:依托地区及校园资源优势,加强实习环节,提升学生的工程素质
我校建环专业的专业实习是按认识实习、生产技术实践I(即生产实习)和生产技术实践II(即毕业实习)三个环节设置。认识实习一般安排在一年级期末,时间为1周;生产技术实践I安排在三年级期末,生产技术实践II(毕业实习)安排在四年级下学期毕业设计阶段开始的大约三周时间段内。由于现在校园内多数建筑都配备暖通空调系统,专业实验室内又有各种专业实验平台以及暖通空调综合实验平台,因此,认识实习完全可在学校内完成。通过参观学校的制冷机房、锅炉房、专业实验室以及专业任课老师的讲解,学生对暖通空调系统的构成、运行有了初步的认识,增加了学生对专业的学习热情。由于校内实习受到限制相对较少,可以分小班小组进行,实习效果远远好于校外走马观花式的实习方式。生产技术实践I是学生完成了全部基础课和大多数专业课学习后的实习环节。该环节一般包括教师带队集中参观讲解以及分散实习环节。集中参观讲解一般选择比较典型的大型商用、办公楼中央空调系统。通过教师和机房工作人员集中讲解,学生能够结合所学知识对空调系统的实际构成和运行有了进一步的认识。集中参观后学生进行分散实习,通过学院董事会单位、教师推荐单位、学生自己联系等途径,学生可以根据自己的兴趣到设计、施工、运行管理、销售等单位进行实习。为了对实习质量进行监控,除校内指导教师外,实习单位也有专门的技术人员对学生进行指导,校内指导教师不定期地对学生的实习情况进行检查。实习完成后每人需提交一份生产技术实践考核表,考核表中包含生产技术实践的内容和成果,实习单位鉴定评语,校内指导教师意见等。除此之外还需提交4000字以上的生产技术实践报告,指导教师根据其各方面的表现,给出最后的成绩。通过生产技术实践,使得课本上所学的知识在实际工程中得到了运用和巩固,学生对自己的专业有了更深入的了解和认识,其工程意识和工程素质得到了极大的提升。通过实习,学生也认识到自己理论知识和能力上的某些不足,回校后会自觉及时地补充、改进。在提交的生产技术实践报告中,大部分学生认为该环节无论在专业知识或是工作能力、人际交往等方面都使其受益匪浅,部分同学甚至建议应提早和延长生产实践时间,或者将生产技术实践分散到学期中,分时间分阶段地去实践学习。毕业实习,即生产技术实践II,其运行和管理模式与生产技术实践I基本相同,但实习单位选择上比生产技术实践I更有目的性和针对性,多与后面的毕业设计单位或学生将来的工作单位结合。此时,学生的理论专业知识学习已全部完成,又经过专业综合课程设计训练,学生在规范运用、系统方案合理性确定、专业资料的收集整理和运用等方面的能力会得到进一步的提高。
三、课程设计和毕业设计环节:强化综合课程设计,加强校企合作提高毕业设计质量
课程设计和毕业设计是最后一个重要的实践性教学环节,是毕业前对学生的学习能力、研究能力、理论知识应用能力的一次全面综合的总结,建环专业原有的课程设计主要由空调、制冷、供热、锅炉、通风、建筑智能化等各门专业课所带的小课程设计或大作业组成,一般时间为1~2周。这种形式的课程设计设计内容只片面地涉及某一门课程,相互之间衔接性差,部分设计内容在各门课程设计中重复出现,使得学时的利用率低,设计效果较差。鉴于该课设模式的局限性,从“97教学计划”开始,我校的课程设计全部采用综合课程设计。综合课程设计内容涵盖了采暖系统、通风与空调系统、消防与防排烟系统、冷热源及其节能、楼宇自控设计等基本内容。设计过程中鼓励学生多采用学科中的新技术、新手段,比如利用能耗模拟软件对建筑物的全年能耗及负荷特性进行分析,并提出相应的节能措施及节能技术;利用CFD计算软件辅助气流组织设计等。通过课程设计,学生对室内各设备、系统之间的相互联系有了更直接地了解,进一步消化巩固了所学的专业知识,认识到了标准、规范、法规等在设计中的重要性,识图、绘制工程图能力有了进一步地提高,为毕业设计高质量地完成打下了基础。毕业设计(论文)是本科教学计划中最后一个重要的综合性教学环节。我校的毕业设计除个别保研或出国的学生外,大部分学生的毕业设计都在专业设计院所进行。毕业设计指导教师由校内教师与校外设计院工程师共同承担。毕设题目来自实际工程,真题真做。进入设计单位后,由于所接触的工程都是实际工程,且所有设计方案都会在未来实施,这对初到设计院的学生而言是个挑战。经过专业工程师指导,学生逐渐摆脱了单纯依靠书本的理论设计模式,在设计思路、方案确定、管路布置等方面更贴近于工程实际,且经济可行。通过设计院的毕设锻炼,学生的工程素质有了进一步提高。同时学生也可将自己所学的能耗模拟、数值模拟等技术运用到毕业设计中去,丰富了设计手段和设计方法,使设计方案更经济合理。另一方面,校内教师在指导学生的过程中,通过与学生和设计院工程师的交流,教师的工程素质也得到了一定的提升,各种不同的设计方案以及新技术在实际工程中的应用也相应开阔了校内教师的视野,丰富了教师的教学内容。毕设质量的监督主要通过初期提交课题申报,开题报告,教师每周定期检查毕设内容进度,学校和系组织中期检查答辩,最后终期考核答辩的形式来完成。毕设的考核主要从课题的完成质量、文献资料的收集和利用能力,设计方案的合理性,相关计算是否准确可靠,图纸绘制是否符合国家标准,设计过程有无创新等方面对进行考核。学生对这样的毕业设计方式普遍反应良好,该种模式的毕业设计一方面可将所学知识与实际工程相结合,另一方面,也可与学生的就业挂钩,学生表现良好,单位又需要人,学生就可以留下工作。即使不能留下,专业设计院所的实习经历可以为其工作就业增添砝码,实现学习和就业的双赢。
实践教学是建筑环境与设备工程专业教学的重要组成部分,是树立学生工程意识,培养学生实践能力和创新能力,提高学生综合素质的重要过程。从我校的实践教学实施过程来看,将实践教学与工程实际紧密结合,利用地区资源及校园资源优势,加强校企联合的实践教学模式对学生的工程素质、团队意识、责任意识、创新意识的培养都具有极大的促进作用,我校毕业生的素质受到了众多用人单位的高度认可。
参考文献:
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论文关键词:锅炉原理;教学研究;实验
锅炉是火力发电厂三大主机之一,是工业企业的动力之源,在国民经济发展中发挥着极其重要的作用。“锅炉原理”是为热能与动力工程专业本科生开设的主要专业课程之一。“锅炉原理”的教学目标是让学生全面和系统地认识锅炉本体和辅助装置的构造,掌握锅炉工作原理的相关知识,并培养学生分析工程问题、进行锅炉设计计算和锅炉试验的实践能力。该课程工程性强、内容多、难点多,仅依靠理论教学难以实现教学目标,与工程实际紧密结合的实验、实习、课程设计等实践环节是锅炉原理教学中不可或缺的部分。
高校的实验室是理论与实践相结合,培养大学生工程实践能力和创新能力的重要场所。加强并改进实验教学,是对大学生进行能力培养的有效途径之一。实验在锅炉原理实践教学环节中占有重要地位。笔者作为从事锅炉原理实验教学的教师,在教学过程中对传统的教育理念进行改革,从教学目标、教学内容、教学和考核方法上全方位引入现代的教育理念,使教学效果得到明显改善。
一、锅炉原理实验的教学目标
锅炉原理实验教学的基本出发点是通过提供大量模拟锅炉有关现象的装置和系统,以帮助学生更好地理解课程内容,掌握锅炉的基本原理、常用测试方法和运行技术,加强锅炉设计计算和锅炉试验的实践能力。传统的教育以传授知识为教学目的,教师考虑的是如何把知识灌输给学生,而忽视学生能力的培养。现代社会的发展需要高校培养一批高知识、强能力的创造型人才。为适应这一需求,高校应注重学生能力的培养。
锅炉原理实验教学中,应发挥教师在教学中的主导作用和学生在学习中的主体作用,使学生在预习实验指导书,动手操作实验设备和仪器,动脑思考实验现象,通过团队合作解决实验中出现的问题,记录和整理实验数据,撰写报告,完成实验思考题的过程中,自身的学习能力、实验技能、动手能力、独立思考能力、团队合作精神、组织能力、分析和解决工程实际问题的能力、自主创新的能力得到全面地锻炼和提高。
利用精心设计的实验内容,将“锅炉原理”课程的知识点与专业基础课程“工程热力学”、“传热学”、“流体力学”、“热工测试技术”,以及专业课程“大气污染监测技术”、“大气污染控制工程”、“洁净煤发电技术”相结合,通过对多门学科知识的有效迁移和综合,以达到举一反三、融会贯通的教学效果,既可以巩固和加深学生对前期专业基础课的理解,又加深了学生对所学专业知识体系的认识,激发了学生学习后续课程的兴趣和积极性,培养了学生科学思维的能力,从而为后续课程的学习和将来从事工程设计、科学研究奠定坚实的基础。
二、锅炉原理实验的教学内容
实验课程的教学内容关系到实验教学的组织实施,是规范实验教学过程、检查实验教学质量和进行实验室建设的基础。鉴于锅炉原理涉及内容多、实践性强,相关课程多,我们将实验部分剥离出来,单独设课,同时确保实验教学内容设计与前期专业基础课程及后续专业课程的密切联系。在教学内容上,力求从本课程实际出发,不失时机地向其他课程渗透和综合,为学生创建一个系统的热能与动力工程知识体系平台,改变了只从单个课程传授分散知识的传统教学模式。
结合“锅炉原理”理论教学的授课主线“燃料—燃烧及热平衡计算—受热面—自然循环锅炉水动力学—锅炉的启停与运行—锅炉污染物排放监测与控制”,建立了“煤质分析”、“并联管组流量分配”、“自然循环锅炉水动力特性”、“燃烧与环境监测”、“燃烧源污染物排放控制”五个实验室。
“煤质分析”实验室开设了“煤的工业分析”、“煤的发热量测定”两个实验,使学生能够掌握煤质分析、发热量测定的原理和方法,认识煤的质量对锅炉性能的影响。
“并联管组流量分配”、“自然循环锅炉水动力特性”实验室各配备有两套自行设计搭建的实验系统。前者能够使学生对电站锅炉中过热器、再热器管组的进、出口集箱的引入与引出方式布置不当引起的流量分配不均问题有清晰的感性认识;后者使学生对自然循环锅炉水动力特性及提高水循环安全性的措施有更深刻的理解。 转贴于 “燃烧与环境监测”实验室基于自主研发的“能源岛热电联产系统”,开设了“程序点火及火焰监测显示”、“燃烧调整及燃烧效率测定”、“锅炉热平衡”、“锅炉烟尘测定”、“烟气成分分析”、“气态污染物排放监测”六个实验。“程序点火及火焰监测显示”实验能够使学生了解锅炉安全操作程序及燃烧过程;通过设在锅炉的观察孔,直接观察到火焰形状以及运行参数对火焰形状的影响,大大加深了对书本知识的理解。“燃烧调整及燃烧效率测定”实验使学生对各种因素对燃烧效率的影响有直接的感性认识,同时学到测取锅炉效率有关数据、计算燃烧效率的方法。通过“锅炉热平衡”实验,加深学生对锅炉热平衡原理的理解,培养学生的锅炉热平衡实验测试技能,使学生能够分析造成各项热损失的原因,学会诊断锅炉存在的问题。“锅炉烟尘测定”实验使学生熟悉国家标准、掌握固定污染源排气中颗粒物的排放浓度、折算浓度和排放总量的测定原理和方法。“烟气成分分析”实验使学生掌握奥氏烟气分析仪的工作原理和使用方法。“气态污染物排放监测”实验使学生掌握气态污染物排放测量的电化学法的原理和EUROTRON MK2 8851烟气分析仪的使用方法。通过这一系列的实验为学生从事锅炉设计、运行和研究打下基础。
“燃烧源污染物排放控制”实验室配有四台除尘装置(旋风除尘器、袋式除尘器、电除尘器、湿式除尘器)和一台喷射鼓泡式烟气脱硫装置、一台选择性催化还原烟气脱硝装置,可进行除尘器性能测定和气体污染净化两大类型、六个项目的实验教学,可使学生系统地了解并掌握污染控制的基本知识、基本原理、主要设备和典型工艺等,培养学生分析和解决日益严重的燃烧源污染物排放问题的基本能力,为学生从事相关的工程设计、技术管理等工作提供必要的基础。
三、锅炉原理实验的教学和考核方法
1.教学方法
为便于组织教学,将参加实验的学生分成8至10人的小组,排出实验教学安排表,安排充足的师资力量,指导学生在两周内完成所有实验室的各个实验。在教学过程中,改变传统的灌输式教学方法,不断探索实验教学的新办法,如探究式教学、归纳式教学、换位教学等。
在探究式教学模式下,教师依据学习过程的客观规律,引导学生积极主动、自觉地掌握知识。例如,在进行锅炉热平衡实验教学时,教师提出“什么是锅炉热效率?什么是锅炉热平衡?”在学生明白这些基本概念问题的基础上,设置问题“锅炉正平衡热效率的计算公式是什么?”引出计算锅炉正平衡效率需要测定的参数及测量方法,继续提问“锅炉热损失发生在哪里?锅炉反平衡效率的计算公式是什么?”逐步引导学生积极思考,最后提出“为什么既要进行锅炉正平衡实验,又要进行锅炉反平衡实验?如何有效提高锅炉效率?”教师通过这些涵盖了实验的目的、实验原理、实验方法的探究型问题,激励学生的创造性思维,培养他们应用理论知识分析和解决问题的能力。
在进行演示性实验教学时,采用归纳式教学方法,将“观看”实验转变为“观察”实验。例如,在“自然循环锅炉水动力特性”实验中,不去讲解,也不提出任何问题,只是告诉学生要仔细观察。在每个实验现象出现时,再引导学生归纳实验现象、分析产生这种现象的原因。受知识水平、观察能力的影响,学生难免会遗漏掉某些实验现象,这时通过重复性实验,教师指导学生进行有针对性地观察,对实验现象再次进行归纳和分析。采用这种教学方法,使学生对实验过程充满兴趣,对水循环的形成过程、工质的流动与传热过程、蒸汽的产生过程,上升管中汽水两相流的各种流型(泡状、弹状、环状流动),锅炉水循环的常见故障(停滞、倒流、自由水面、汽水分层、下降管带汽)从现象到本质都有非常深刻的认识。
在实验教学中,还尝试了师生角色换位教学法。例如,在“烟气成分分析”实验教学中,进行了“让学生做老师”的换位教学实践。每组学生经过讨论,选出一位同学,由其充当教师的角色,讲解奥氏烟气分析仪的工作原理,演示其使用方法,并带领本组的同学完成烟气成分及含量测定实验,引导学生思考、提问、讨论。实践证明,这种方式加强了学生之间的交流、师生之间的互动,活跃了实验教学的气氛,收到很好的效果。
2.考核方法
实验考核是对学生实验能力的全面检查,也是对教师教学效果的检查。同时,考核能够给学生以压力和动力,促进学生对实验课的重视。传统的实验考核方法,主要是依据实验报告的好坏来评定成绩,这种方法在一定程度上滋长了学生抄袭实验报告的现象。为减少传统考核方法的弊端,我们采取实验表现、实验报告、实验考试相结合的方法进行实验考核,三者依次占实验总评成绩的30%、30%、40%。实验表现和实验报告采取每个实验单独给分,取各自的平均分作为这两项的成绩;实验笔试则由每个实验设置2~4道基本知识和基本技能试题组成试卷,统一安排考试。实验表现由教师依据实验预习、实验操作、回答问题情况,以及发现和提出问题的能力当场给出成绩;实验报告按照是否按要求撰写实验报告,按时交实验报告,数据、结论是否正确,分析是否透彻评分。通过这种考核方式给出实验综合成绩,实现了对学生的学习态度、观察能力、动手能力、思维能力、综合分析能力等的全面考查。
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专业实践教学体系与创新能力的关系
实践教学环节必须注重以知识的综合应用为目的,以创新能力的培养为目标[7]。环境工程专业实践环节包括实验课教学、课程设计、生产实习和毕业实习等。在实践教学程序上,一是加强基本技能的培养:培养学生基本实验理论、数据处理知识、实验规范和实验方法的能力,学会常规实验仪器的使用;二是加强综合能力的培养:培养学生运用理论知识分析问题和解决问题的能力;三是加强设计能力的培养:在指导教师的指导帮助下让学生独立完成从查找资料、拟定实验方案,直至设计编写实验报告的全过程,达到学生自我设计实验方案的实践教学效果。在教学计划中将基础课实验内容单独设置、独立考核,在实验课程总门数增加的情况下,综合性、设计性实验比例呈递增趋势。目前本专业新修订的教学大纲中有综合性、设计性实验的课程占实验课的比率大于90%,综合性、设计性实验题目数量也有较大幅度的增加。在综合性、设计性实验的教学实施过程中,应注意的问题:1)注意实验的设置及引导,给予学生选题的主动权,让学生选择感兴趣、有意义并可行的实验项目。2)明确实验设计要求,规范实验内容。要求学生自己查阅文献资料,选择实验项目和实验方法,自己制定实验方案。3)为学生进实验室提供宽松的条件,让学生善于发现问题,做好现场指导。4)执行实验方案的过程是锻炼学生分析问题、综合应用理论知识和能力的过程,鼓励学生动手的同时还要动脑筋想办法综合应用理论知识指导实验过程,学会及时调整实验方案。5)综合性、设计性实验的考核体系中包括实验方案的设计、实施过程和实验效果以及数据分析。
课程设计不仅可以补充和深化教学内容,而且是引导学生理论联系实际、培养学生的“工程”思想,提高学生综合素质的途径。环境工程专业设置有为期各1周的有害气体控制工程、除尘技术、水污染控制工程、环境质量评价、物理性污染控制工程共5门课的课程设计。通过课程设计使学生进一步消化和巩固所学内容,利用所学的基本理论和基本技能,解决环境工程领域的实际工程问题,全面提高学生的分析、计算、总体设计、使用技术资料、编写设计说明书的能力、工程绘图和综合表达能力。我们在课程设计的教学组织中,一方面充分注意到要发挥课程设计对理论教学的补充作用,做到二者相互衔接、紧密配合;同时,注意发挥课程设计在培养学生素质与创新能力方面的重要作用。因此,在课程设计题目的选择上,要求指导教师尽可能从近年参与或有关设计部门的实际工程中筛选出题目。为使同班同学拿到的课程设计题目的难度要求相适应,我们仅对设计内容做了适当的简化,使题目的总体难度相近;但在内容与设计路线上有较大的差异,做到分组设计。学生可在教师的指导下根据自己对某一工艺的兴趣,自主选择题目,从而充分发挥学生的主动性和能动性,激发学生的创新精神。课程设计成果包括两个方面,一是计算说明书,二是一定数量的图纸。图纸是一门工程语言,识图能力和绘图能力是对环境工程师最基本的要求。课程设计的成绩组成中不仅包括设计成果,还包括总体设计过程和答辩效果。
校企合作与产学研密切结合是培养创新人才的有效途径。生产实践教学既是获取知识的过程,又是综合运用知识、培养分析和解决生产实际问题能力的过程,这些都是学校教育所无法替代的。通过为期3周的生产实习和为期2周的毕业实习教学环节,主要是巩固所学的火电厂动力工程方面的理论知识,进一步掌握火电厂生产过程的工作原理、设备结构和性能参数,熟悉火电厂污染物的种类和产生机理,熟悉电力环保工作的主要内容,掌握电力生产过程中主要的环境污染物及控制设备运行、维护情况。生产实习重在认识电厂的生产全过程,参观电厂的生产设备以及运行维护情况;毕业实习重在化学、环保车间的参观学习,强化专业课的理论与生产实际的结合。我校一直与几大发电集团公司保持着紧密的教学、实习合作关系,并建立了实习基地,比如河北的邢台电厂、邯郸热电厂、马头电厂、西柏坡电厂、保定热电厂、唐山陡河电厂等。目前,各实习基地已建立整套规范化的实习管理制度,学校结合电厂实际已制定了符合现行教学计划及教学大纲要求的实习计划和实纲。在学生实习出发前,学院、教研室和带队教师组织动员大会,明确实习任务和具体安排;学生进厂后,请具有丰富实践经验的专业人士为学生做专题报告,讲解安全规程,要求学生通过安全规程考试后才能参加后续的实践活动;参观过程中,由实习单位的专业技术人员对整个处理流程、单体构筑物以及某些功能实验室、和主要的实验仪器做较为详细的讲解,在这一过程中,学生可以就自己感兴趣的问题与接待单位的人员进行交流。另外还安排学生到车间班组跟班运行,顶班上岗,实际体验电厂的运行过程,学生与工人师傅和技术人员进行面对面座谈和交流,以开阔视野,改变了以往的实多停留在走走看看的层面上。此外,将实习成绩的评定进行量化,把参观实习期间的表现、实习日记与实习报告的撰写质量相结合。
综合实践教学体系改革与创新能力的关系
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本课程遵循教育部“工学结合”的课程改革理念,积极探索,大胆创新,改革高职层次原理类课程的旧有理论教学模式,摒弃“自动控制原理”课程中繁琐的理论计算和公式推导,以必须、够用为原则,以火电厂大机组运行过程中的实际控制任务为导向,以学院自主研制开发的300MW、600MW火电厂集控运行仿真系统为载体,引入先进的仿真控制技术,采用先进的仿真教学手段,将自动控制原理的理论知识融入各种控制任务中,学习火电厂热工自动控制问题,使学生理论知识与实践技能兼备。
1.“基于生产过程分析”的课程设计
根据企业调研及组织专家座谈,结合“集控值班员”工种的职业标准,把火电厂生产过程中所运用热工控制的知识点和能力点进行分类罗列和分析,选取火电厂生产过程中对设备和生产流程进行顺序控制和自动保护的开关量控制、运行参数的模拟量调节等典型控制任务,将完成这些控制任务所需的“自动控制原理”中的控制系统数学模型、控制系统时域分析等方法融入各个控制任务中。按照火电厂集控运行整机冷态启动的生产过程,即从辅助系统启动、锅炉点火、升温升压、汽轮机冲转升速到并网带负荷以致单元机组满负荷运行全过程,对课程内容进行重组,设计了7个学习情境。将锅炉、汽轮机、泵与风机等几大专业课程相关知识互相融合,理论与实践有机结合起来,使学生在学习的过程中能站在全局控制的高度进行仿真运行操作。7个学习情境的开展和深入,既符合从开关量的开环控制方式到模拟量的闭环控制方式;从火电厂辅助系统到锅炉、汽机本体设备到单元机组整体控制;从简单到复杂,从单一到综合,由易到难,由浅入深的认知规律,同时符合运行人员从辅岗到主岗的岗位认知顺序。
2.“以工作过程为导向、任务驱动”的教学模式
以上学习情境中,采用“以工作过程为导向、任务驱动”的教学模式,以能力培养为本位,强调以学生为教学做的中心。按“由简单到复杂,由单一到综合”的认知规律,把课程内容进一步分解成接近于生产实际的18个教学单元,即控制任务单元,实践教学与理论教学实现一体化。在每个控制任务的教学设计中,以大量现场设备及系统的系统图、视频、FLASH动画、设备模型、运行规程作资讯内容,引导学生认识现场的控制设备和控制对象,结合运行要求分析并明确热工自动控制应实现的控制任务。与学生一起进行分析和讨论后,引入相应的控制技术,补充所需的自动控制原理的理论知识,确定控制方案。由学生利用仿真软件仿真实现控制功能。最后在所学的控制内容的指导下,结合运行操作规程完成仿真机上的运行操作和控制。整个教学过程中,课堂和实训地点一体化。校内自动控制原理实训室和仿真实训室具备多媒体教学条件,并且设备台套数充足,均配备所需的仿真软件。教师在实训室采取基于行动导向的教学方法,及时指导学生的“工作”,在仿真软件上进行训练,在仿真机上完成考核,使教、学、做、训、考有机地成为一个整体,教学过程衔接良好,实施流畅。教学考核采取过程考核的办法,除依据学生所实现的控制功能仿真效果以及仿真机运行操作的完成情况来评价学生学习之外,更注重考核学生在真实任务的实施中表现出的态度严谨、工作踏实、团结协作、做事积极认真的精神风貌和工作作风,以培养学生在计划、做事、交流、表达、沟通、协作等方面的能力和素质,促进关键能力的培养。学生每完成一项工作任务,自豪感和自信心都得到进一步提升,激发学生学习的主动性。通过不断积累知识,提高技能,培养学生的综合职业能力,形成良好的职业素养,使学生毕业后能更快地适应社会和企业的实际工作。
二、多重仿真、虚拟技术做教学支撑
本课程大量使用实用、先进的仿真教学手段,各种类型的控制任务均有相应的仿真技术做支撑。学生能很快熟悉机组运行过程及其对自动控制的要求,使生产过程自动控制与运行人员集控操作有机结合起来。多元化的仿真教学,有效地激发了学生的学习兴趣,教学效果明显得到增强。
1.数字仿真技术的应用,化抽象为具体
火电厂顺序控制和自动保护采用的是开关量逻辑控制系统,大量复杂、抽象的逻辑关系难以理解,分析较困难,因而设备动作之间的关系和顺序仅凭简单记忆,难以把握。针对此问题,我们创新引入ElectronicsWorkbench(EWB,现multiSIM)专用于电子线路仿真的软件工具,如图2。该软件仿真功能强大、直观的图形化界面与电厂分散控制系统中的逻辑功能图非常接近,仿真仪器、元器件的选择、仿真的手段等均与实际控制相符,因而模拟开关量的逻辑控制有效而实用,使得复杂、抽象、难以理解的逻辑关系能通过过程仿真具体地反映出来,设备动作顺序及条件直观可见,有效地解决了顺控和保护中逻辑实现的问题。并且该软件简单易学、学生软件操作上手快、不增加学习负担,在增强学生分析控制逻辑及逻辑设计能力的基础上,从实现机组稳定、安全及经济运行的角度进一步理解设备操作的条件和顺序,使学生能站在全局控制的高度完成对运行设备进行启、停和开、关的准确操作,而不是简单背诵操作规程的机械操作,有效指导学生在机组运行中碰到的大量设备顺控操作的问题,教学效果非常好。针对模拟量参数闭环控制,我们采用MATLAB仿真软件,利用该软件在数值计算、数据分析、控制系统设计和仿真方面的强大功能,完成自动控制原理中控制对象数学模型分析以及控制系统的时域分析,实现对参数调节的各种控制方案。
2.大型火电机组仿真系统,与企业零距离接轨
针对集控运行专业对电厂进行集控运行操作的要求,我们以学院自主研制开发的300MW、600MW火电厂集控运行仿真系统为载体,作为集控专业讲练一体化教学和运行操作综合训练的多功能教培实训基地。学生在仿真机上可真实模拟集控运行值班员的全过程操作。仿真系统中一台仿真机可对应现场一台操作员站,可以根据教学需要选取所需运行工况,结合教学内容完成特定仿真操作,参加仿真运行考核。并能采用角色扮演的教学方法体验运行岗位职责和管理模式,与企业实现零距离接轨。
三、采用基于“行动导向”的教学
为突破传统的职业教育方法,注重理论知识的传授和操作技能的训练,对实践能力、解决问题的能力、合作能力以及创新能力等方面的培养不足,我们采用基于“行动导向”的教学。大量使用案例教学法、模拟仿真教学法、头脑风暴法、角色扮演法等,以学生为学习过程的中心,教师是学习过程的组织者和咨询者,在教学中与学生互动,让学生在做中学、在学中做。学生在自己动手的实践中,学到专业知识,掌握职业技能,获得职业能力,构建自己的经验和知识体系。
1.案例教学法
在具有典型意义的控制任务上,采用案例教学方法。如在辅助系统并列运行设备的顺序控制中,我们选取典型凝结水泵的控制做案例分析,引入开关量控制技术,并结合运行中如何防止水泵出现汽蚀来进行正确的顺序控制。以此为案例学习可指导其它水泵的控制和操作,具有一定的普遍性。
2.仿真教学法
仿真教学法使抽象的控制理论和控制逻辑变得直观、易懂、可操作,为教师展示新知识时提供多样化的呈现方法,使原理学习、逻辑分析不再枯燥无味、艰涩难懂,增强教学的有效性。选择使用的仿真软件功能强大,使用简单,学生易掌握,在加深知识理解的基础上,对提高学生的控制功能的设计能力提供了有效的训练手段。
3.角色扮演法
在各控制任务的仿真机运行操作中,采用角色扮演,由同学们分别担任机组运行的值长、机长、主控、副控、司炉、司机等角色,分工合作,明确工作职责和任务,熟悉电厂运行岗位的要求,加强学生职业素质的培养。
篇7
关键词:智能控制;教学方法;教学改革
作者简介:李俊红(1980-),女,山东淄博人,南通大学电气工程学院,讲师;姜平(1962-),男,江苏南通人,南通大学电气工程学院,教授。(江苏 南通 226019)
基金项目:本文系南通大学教学改革研究项目(项目编号:2012B031)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)34-0088-02
“智能控制”课程是自动化学科各专业的一门专业课程,[1-3]是“自动控制原理”、“现代控制理论”等课程的后续课程。智能控制是控制理论发展的高级阶段,是自动控制、人工智能、运筹学等多种学科的交叉融合。[4,5]智能控制课程主要阐述控制理论的最新发展,主要内容一般为模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制等。该课程中有些内容抽象,理论性较强,公式较多,学生容易觉得枯燥而不愿深入学习。如何提高学生对这门课程的学习兴趣,在有限的课时内让学生了解新的控制理论和方法,提高他们的创新能力,是这门课程改革的重要内容。在教学过程中,通过改进教学方法、考核方式等做法,促进了学生学习的积极性,收到了良好的效果。
一、教学方法的改革
深化教学方法的改革是教学改革的重点,也是笔者一直探索和深入思考的问题,因此在教学过程中采取了一些措施。
1.在教学过程中注意将科研引入教学
智能控制是很宽泛的一个名称,它是控制理论发展的高级阶段。而控制理论是在不断发展的,现有的教科书上虽然介绍了基本的智能控制算法,比如模糊控制、神经网络控制、专家控制等,但最新发展的研究方向和热点往往涉及不到。因此,在教学过程中将参加国际会议时了解到的控制理论的最新方向介绍给学生,让学生了解智能控制的前沿。如果学校邀请相关的专家来做相关讲座,通知学生尽量前去聆听。通过这样的训练,提高学生对控制学科的兴趣,拓宽学生各方面的视野,有助于他们创新思维模式的培养。比如邀请智能控制专家胡教授做智能机器人的讲座,学生倾听了之后反响很大,通过这样的方式大大拓宽了他们的知识面,让他们了解到智能控制确确实实是用于实际系统的,而不是停留在纯理论阶段。
2.在教学过程中倡导启发式、问题式教学
原有的教学过程一般采用灌输式,一堂课40分钟基本是老师在讲,学生很少参与,整个课堂死气沉沉,没有生机。教师应在讲课过程中设置一些小问题,引导学生积极参与进来。比如在讲模糊控制器的结构时,首先画出一维和二维模糊控制器的结构框图,介绍模糊控制器的输入和输出,然后让学生回顾PID控制算法的形式,回答一维和二维模糊控制器与PID控制器之间的联系和区别,加深对模糊控制算法的理解。在讲水箱液位系统模糊控制规则时,画出系统的输出响应曲线,让学生回答在不同的阶段控制规则应该怎样选取。
通过启发式教学、问题式教学,改变学生的被动地位,充分调动他们的积极性、主动性和创造性,让学生以积极的态度参与到课堂学习中去。
二、充分利用MATLAB软件
MATLAB是美国The MathWorks公司开发的一种语言,[6]在信号处理和通信、图像和视频处理、控制系统、测试和测量、计算金融学及计算生物学等众多应用领域具有广泛的应用。它将数值分析、信号处理、矩阵计算、图形功能和系统仿真融合为一体,用户可以在易学易用的环境中求解问题,避免了传统的复杂专业编程。MATLAB还有图形化开发环境SIMULIKINK,应用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。
智能控制是在人工智能和自动控制等多门学科基础上发展起来的交叉学科,在课程内容上有自己的特点。有些算法,比如模糊控制、神经网络控制等很多章节,涉及到模糊数学、最优化算法等许多理论知识,相对其他课程来说理论性比较强。因此如何提高学生的学习兴趣让这门课生动起来,是值得探讨的问题。MATLAB给这门课程的学习提供了一个很好的载体和工具,智能控制中的典型控制算法,比如模糊控制(Fuzzy Control)、神经网络控制(Neural Network Control)等在MATLAB中都具有现成的工具箱。模糊逻辑工具箱(Fuzzy Logic Toolbox)提供了基于鼠标操作的图形用户界面,用户可以容易地完成模糊逻辑的设计过程。其包含5个图形编辑器,而且可以与Simulink无缝协同工作。
在讲课过程中,对于某些抽象内容可以随时使用MATLAB软件给学生做展示。比如在讲模糊隶属度函数内容时,通过以下命令可以建立一个高斯型隶属度函数:
>> x=0:0.1:10; y=gaussmf(x,[2 5]);
>>plot(x,y);
>>xlabel(‘gaussmf,p=[2 5]’)
运行一下之后,就可以得到隶属度函数图形,如图1所示:
通过这样的做法,这样让学生很直观的看到高斯型隶属度函数的形状,加深了印象。
除了在课堂上随时运用之外,在讲完模糊控制的基本思想之后,让学生去图书馆借阅相关的MATLAB书籍,设计一个实际系统的模糊控制器,掌握模糊控制算法的MATLAB设计方法。通过这样的做法,有助于学生对智能控制课程的理解和掌握,而且对于学生掌握和应用MATLAB也起到很好的效果。学完这门课程之后,他们在后续的课程设计和毕业设计中也能够得心应手地应用这个工具。
三、改进考核方式
很多课程往往采用的传统的考核方式,即学完这门课程后,根据讲课内容将重点要考查学生的内容以试卷的形式让学生在规定两个小时内完成,最终成绩以考试成绩和平时上课表现决定。这样的考核方式比较单一,而且试卷上往往反映的是学生对于理论知识掌握的情况,很难综合考查学生的知识运用能力和创新能力,而学校最终培养的应该是创新型人才,而不是高分低能、按部就班的学生。因此,笔者对这样的考核方式进行了改革,总结如下:
第一种考核方式是课程设计方式,即充分利用实验室的浙江中控DCS和齐鑫公司的锅炉水箱液位实验系统,实验对象的工艺流程图如图2所示。工艺流程是:水泵将水从储水箱中抽到高位水箱,经电动调节阀流入水箱,最后再流回储水箱,构成一个动态循环系统。被控对象是水箱,被控量是水箱液位,液位传感器采用差压变送器。由进水电动调节阀作为执行机构调节液位高度,将出水调节阀设置为手操器方式。
设计的要求是让学生在了解被控对象工艺流程的基础上,设计一个二维的模糊控制器,将模糊控制方法用于水箱液位系统的实际控制,并与传统的PID控制方法进行比较。学生在设计过程中要考虑很多因素,比如确定论域、量化因子的选取规则、隶属度函数的确定、模糊控制规则的选定、精确化计算等许多问题。通过这样的训练,可以让学生深刻理解课堂上所学的知识,并与实际结合起来,将抽象的理论用于实际对象的控制,同时还增强了学生的动手能力。
第二种考核方式是小论文方式,在学完模糊控制(Fuzzy Control)、神经网络控制(Neural Network Control)等几种智能控制方法之后,让学生搜集相关资料,总结智能控制方面的相关进展,以小论文的形式上交。通过这样的考核方式,可以锻炼学生查找文献和资料的能力。
四、小结
本课程组老师在“智能控制”课程教学过程中,注意改革传统的教学方法和教学理念,将科研引入教学,培养学生对智能控制最新理论的兴趣,培养他们的科研意识;讲课中改变灌输式为启发式、问题式教学,提高课堂效率;通过改进考核方式,提高学生的创新能力。以上这些做法在教学过程中都取得了较好的成效。
参考文献:
[1]吴建设,于昕,焦李成.“智能控制”教学方法探索与思考[J].计算机教育,2010,(19):93-95.
[2]李世华.智能控制概论课程的双语教学改革探讨[J].电气电子教学学报,2009,31(4):8-9.
[3]徐凯,王爱娟.电气类专业智能控制理论教学改革的探讨[J].实验室研究与探索,2011,30(3):130-133,144.
[4]袁宇浩,张广明.研究生“智能控制”课程教学探讨[J].中国电力教育,2010,(7):52-53.
篇8
【关键词】热能与动力工程 生产实习 效果 教学模式
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)32-0246-02
1.引言
能源企业的技术革新引发了对热能与动力工程专业人才的旺盛需求[1],如何既快又好地培养出适应国家能源工业的热动专业人才是各高校必须面对的严峻问题[2]。生产实习是热动专业培养计划中重要的实践教学环节之一,其主要任务是使学生将课本所学理论知识与实际生产结合起来,巩固对理论知识的掌握,同时培养学生分析解决实际工程问题的能力和创新能力。生产实习可以使学生了解产业状况和国情[3],并有利于培养严谨的工作作风[4]。因而生产实习教学效果直接影响到学生毕业时所具有的专业素养。
放眼全球,发达国家高校早已十分重视工程实训环节的教学。日本明确提出,工科高校教育要始终围绕工程实际进行[5]。欧美大学实践环节占本科课程30%以上,而我国却不到20%[2]。2005年一项针对约230名热动专业本科毕业生的调查表明:约79.8%的毕业生认为生产实践能力是专业教学中最需要加强的[6]。可见探讨热动专业生产实习中存在的问题及相应解决对策是我国各高校迫切需要的。
2.热动生产实习教学中存在的问题
我国现在许多高校都存在不同程度的“课程设计简化、毕业设计软化、生产实习形式化” 的不良现象[7]。尤其是生产实习教学中,许多高校都存在一些共同的问题,现总结如下。
2.1 生产实习单位不易联系
首先,由于热动专业所限,一般生产实习单位都需选择各大电厂。但各电厂的工作核心都是安全稳定生产,接待大量实习生势必会造成一定的安全隐患,因此电厂并不愿意接收实习生。其次,由于本科生数量较多,若同时进厂实习会给电厂的宿舍、食堂等后勤保障工作造成较大难度。最后,近年企业收取的实习费用逐年攀升,但各高校校拨实习经费标准仍停留在90年代,导致不得不放弃部分收费较高的实习单位。
2.2 生产实习过程形式化
由于热动专业生产实习地点多为电厂,随技术发展如今电厂均采用自动化集中控制系统,任何误操作都可能导致事故发生,因此大多数电厂都将学生安置在会议室或集控室里集中学习文件资料,不允许实际动手操作,造成学生只能被动接受知识。即使有技术人员带学生到现场去参观学习,也多停留在走马观花层面,很难深入学习。究其原因,一方面是技术人员实际操作水平较高,但理论体系不够完善,因此讲解不够清晰透彻;另一方面是学生自身能力不足,工程实践背景弱,造成无法与技术人员进行现场沟通。以上各种原因均导致学生在生产实习中学习主动性降低,创新能力得不到锻炼,实习效果不理想。
2.3 生产实习时间、地点选取不合理
目前各高校热动专业实习地点多为电厂,但实际热动专业培养方向一般包括热能工程、动力工程、制冷工程、新能源等方向[8],因此将所有学生统一安排到电厂实习并不合理,部分学生会觉得生产实习内容与己无关,学习态度敷衍,影响实习效果。
各高校生产实习的时间一般也是安排在第六或第七学期末,夏冬两季刚好是用电高峰期,因此电厂大多不会进行大修,学生此时去参观学习无法看到设备内部,甚至出现 “站在锅炉旁不知道锅炉在哪里”的现象,实习效果大打折扣。
2.4 带队教师指导实践能力欠缺
各高校骨干教师一般专业能力较强,但往往需承担较重的科研或教学任务,因此无法指导生产实习,而生产实习带队教师一般都是刚毕业就从事教学工作的青年教师。这部分青年教师虽然科研能力较强,但工程实践经验一般较为薄弱,导致在指导生产实习时效果并不理想。
3.生产实习准备工作的加强
为了保证生产实习教学效果,实习开始前的准备工作必须做到位,才能给生产实习教学创造良好的开端。
3.1 通过校企合作建立多个稳定生产实习基地
多个稳定的生产实习基地的建立对于保障生产实习顺利进行具有重要意义,当某一实习基地因故无法接收实习生时不至于导致学生生产实习中断。同时,校企合作也是培养企业急需应用型人才的有效手段,通过校企两方协商可以将学生的实习时间延长,从而学生可以获得更多工程实践知识,同时对企业文化也加深了解,而企业同时也对学生有了更全面的认识。
3.2 提前制定实习计划,做好实习动员工作
提前联系并确定实习企业,并根据企业特点制定实习计划。实习计划中除需要明确实习目的、实习内容及日程安排外,还需考虑到学生住宿、饮食、出行、医疗、安全保障等细节问题,以免在实习过程中出问题时无法应对。同时还要做好实习前的动员工作,需向学生说明以下内容:生产实习的重要性,实习的目的与内容,实习纪律与安全规程,实习考核方式等。让学生充分认识到生产实习的重要性,对实习内容有初步了解,便于有针对性地进行现场学习,使生产实习真正起到第二课堂的作用。
3.3 合理选择实习时间
电厂检修会涉及到众多热力设备,包括锅炉、汽轮机、制粉系统、电气设备等,在检修过程中可以看到热力设备的内部结构,因此选择电厂大修期间进行生产实习会收到事半功倍的效果。学生可以跟随技术人员详细了解设备内部结构,发现设备存在的问题也能及时向技术人员请教,并结合课堂所学理论知识进行分析,达到学以致用的目的。
4.生产实习教学模式的改进
4.1集中实习与分散实习相结合
文华学院热动专业生产实习基地为汉川电厂和襄阳电厂,但热动专业方向除了热能工程,还包括制冷工程、新能源等,因此仅采用集中实习的方式无法满足部分非热能工程方向学生的需求,因此我校鼓励学生自行或通过专业教师联系方向对口的实习单位。分散实习有利于调动学生学习的积极性,实习内容也更有针对性,对于就业也有所裨益。因此目前我校采用的是集中实习为主,分散实习为辅的生产实习教学模式。
4.2仿真教学与现场实习相结合
目前生产实习现场学习部分的效果不太理想,一方面是由于电厂对安全性的高要求导致学生不可能动手操作设备,另一方面是由于实习经费有限导致实习时间必须尽量压缩。而仿真教学的引入可以弥补现场教学的不足。在学生去现场实习之前,可先采用CAI多媒体教学软件辅助进行生产实习教学,通过CAI软件中的录像、图片等资料增加学生对电厂的感性认识。在现场实习之后,可采用电厂仿真实习软件学习机组启停、运行、故障处理等操作,强化现场实习所学知识。
4.3 生产实习与科研竞赛相结合
若要取得良好的生产实习学习效果,则要求学生具有一定的工程实践背景,因此在日常教学之余,鼓励学生参与科研与竞赛。教师如有科研项目,可以让部分有能力的学生参与进来,处理实际工程项目有利于培养学生解决问题的能力。同时鼓励学生参加节能减排竞赛、“挑战杯”科学技术竞赛等专业相关竞赛,在完成竞赛项目的过程中提升学生动手能力及创新能力。
5.提高生产实习师资队伍的水平
生产实习带队教师的专业能力直接关系到实习教学的效果,因此首先青年教师需要不断提高自身的专业实践能力,切忌眼高手低。目前我校已帮助部分青年教师实现企业挂职锻炼,在企业中学习专业实践技能,做到知行合一。其次,合理的师资队伍组成也是必要的,老教师具有良好的工程实践经验,青年教师具有较高的理论水平,二者结合互补才能使生产实习教学效果达到最好。最后,可以聘请优秀技术人员来校授课或办讲座,有利于学生了解最新的工程实践知识。
6.结束语
生产实习是热动专业重要实践教学环节之一,其教学效果直接影响学生工程实践能力,因此探讨如何提高生产实习教学效果具有重要意义。通过以上分析可知,可以从加强实习前准备工作、改进实习教学模式及提高实习师资水平等方面着手强化生产实习教学效果,提高学生学习积极性,培养出社会急需的应用型人才。
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篇9
关键词:校企结合;培养;复合型人才;实践
中图分类号:H085.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)15-0137-03
在西部大开发战略中,电力工业、冶金工业在西部各省的国民经济发展中占有重要地位。特别是云南省把能源、矿业确定为着重培植和发展的五大支柱产业。西部地区冶金工业面临的任务是用高新技术改造与提升现有冶金企业,在高起点上开发新的金属矿产资源,电力工业面临的任务是降低能耗,减少污染。这些任务的完成均需要大量的高层次的热能动力工程人才。
随着近年来我国电力工业、冶金工业的飞速发展,在西部地区以至于全国对热能动力工程专业毕业生的需求越来越大。近几年来,我们热能动力工程专业的毕业学生一直供不应求,供求比高达1∶3。社会对热能动力工程专业的大学毕业生在今后多年都会有较旺盛的需求。因此,培养适应我国热能动力工业发展的高素质的工程技术应用型人才十分重要[1]。
热能动力工程学科涉及热能、动力等研究领域,跨度大、综合性强。近些年来,新技术、新方法和新的学科分支不断出现,学科交叉与融合已成为一大趋势,特别是与信息技术的交叉推动了本学科向数字化发展,与生物技术的交叉促进了生物质能的发展。同时社会可持续发展和全球化市场竞争也给这个传统的基础行业的生存带来巨大压力和挑战[2]。为了迎接这种挑战和发展的机遇,必须对现有的教学内容和手段进行改革,为云南省和我国电力工业、冶金工业的持续发展提供创新性人才。
一、复合型人才内涵及其基本特征
复合型人才,是指具有两个(或两个以上,但一般是两个)专业(或学科)的基本知识和基本能力的人才。一是指社会科学与自然科学之间以及多种专业的复合;二是指智力因素和非智力因素的复合。校企复合型人才就是高校与企业间多种专业的复合。“由通才转向专才,再由专才向复合型人才的转化,并不是一种回归,而是在更高起点上的又一次质的飞跃,具有更广泛、更丰富的内涵”[3]。
校企结合培养的复合型人才具有厚基础广知识的知识特征:复合型人才要基本通晓两个(或两个以上)专业或学科的基础理论知识和基本技能,因此具有较宽的知识面和宽厚的基础,从而为多学科知识的融会贯通提供了条件,也为不同专业知识的学习和能力的培养提供了良好的基础。复合型人才具有多学科的知识,不仅有助于解决本学科、本专业的问题,而且更容易有所创造。学科知识能否融合并综合地发挥作用,是复合型人才的重要标志[4]。
校企结合培养复合型人才具有综合性、创新性的能力特征:宽厚的基础和多学科知识的交融有利于综合能力的形成,,并且在彼此之间互相取长补短,同时复合型人才可以通过不同学科知识和能力的融合而达到对原来的知识、能力的超越,即创新[5,6]。
二、校企结合培养复合型人才模式的主要形式
1.第二学位制。即获得本科学位后,学习另一学科专业,获另一个本科学位。我专业是为火力发电厂培养专业人才,实施的是机—炉—电一体化实践教学模式,因此,专门为热能动力工程开设电力自动化专业课程,为电力自动化专业相关人员开设热能动力工程专业的课程,促使其努力后能获得第二学位专业。
2.联通培养制7]。即学习、工作联通。在本科二年级考试完后火力发电公司专门挑选成绩较好的学生签订工作意向协议,定向培养,并依照公司要求,开设相应的课程。公司依据学生学习成绩,提供相应的生活补助及奖学金,等学生按质量修完四年相关专业课程后,直接进入公司工作。
3.主辅修制。即学生在学习主修专业的同时,辅修另一学科专业,修满规定学分,获辅修证书。这是一种可以普遍实施的培养模式,在目前来说也是高校培养复合型人才的主要途径。
4.选修课制[8]。通过跨学院选修课和全校性选修课,建立学科或专业选课模块,让学生自由选读。学生修满某一模块的规定学分,给予类似辅修证书的学习证明,否则作选修课学分记载。模块式选课有利于学生比较系统地学习某一学科或专业的知识,加深对该学科或专业的了解和认识,成为复合型人才。选修课制是一种最灵活、最广泛的复合型人才培养模式,有较强的普及性。
三、校企结合培养复合型人才培养模式的构建实施
1.设置专业系列课,专业理论课采取“校企结合培养复合型人才模块化分段式教学”模式。针对企业对学生技能的要求,我们提出了专业系列课的观点,进行了注重专业特色,结合生产过程、岗位形式,因材施教、分段式模块化教学改革,改进课程设置、优化教学内容;结合专业特色,有针对性地采取“校企复合型人才模块化分段式教学”方式,培养企业需要的复合型人才。传统的系列课是将课程设置为基础课、专业基础课和专业课,采取这种常规的课程设置方式,不能体现企业的复合型人才特点。为此,我们采取了以复合型人才为主线,在原有系列课基础上,将《锅炉原理》、《汽轮机原理》两个主要专业课设置为理论段、设备段、课程设计段和专业技术专题段,以专业基础课作为前导,专业理论教学以基本理论为度,突出与实践结合的理论内容,跟踪生产企业的知识和技能,在选修课中实施专业技术专题教学。
2.实施“机—炉—电一体化”实践教学模式,强化岗位技能培养。根据以往人才培训不足的问题,实施了“机—炉—电一体化实践教学”模式,结合专业就业特点,突出复合型人才培养,充分体现校企教育的特点。机—炉—电一体化实践教学模式即以复合型人才培养为根本出发点,以电厂最关键的“值长岗位、锅炉岗位、汽轮机岗位和发电岗位复合型人才培养”为方向,进行机—炉—电一体化实践教学。机—炉—电一体化实践教学的项目分为“基础技能实训”、“专业基础技能实训”和“专业岗位技能实训”三个模块,在复合型人才的培养目标指导下,三个模块分先后梯次进行。实验、实训和实习是教学过程的三个关键环节,为提高学生的实际动手能力,使校内实验实训与校外实习实训的比例逐步加大。
3.以企业员工岗前培训为基础,为企业培养复合型人才。云南省煤炭资源丰富,在国家实行西点东输的战略下,云南省的火电得到蓬勃发展。为云南省电力行业发展培养高级人才就是我专业的主要任务。通过同我专业联系密切的小龙潭电厂、阳宗海电厂、昆明二电厂、宣威电厂、滇东电厂、曲靖电厂、南盘江电厂、威信电厂、大唐开远电厂和福建漳平电厂建立的产学研基地提高教与学的水平,在企业为学生提供复合型人才培训的同时,我们也为这些企业员工进行岗前培训,让他们能尽快上岗,争做复合型人才。根据各火电厂机炉电不同的特点,为企业自编教材39部。培训了12个电厂、18批共620余名火电厂操作运行人员、机炉电检修人员和电气仪表人员。
4.以科研项目为载体,实施企校结合的复合型人才培养模式。依托学校学科建设,建成了一批高水平的基础教学实验室,极大地改善了热能动力工程专业的实验教学和人才培养环境。实验教学内容和教学模式改革取得很大进展和成绩,尤其是开放式实验教学、综合与创新热动实验课程的开设,使科研全面渗入创新教育和人才培养[9]。在依托学科建设培养学生的科学兴趣、促进学生参加热能动力专业研究与创新能力的提高方面取得了明显效果。近年来,复合型人才培养质量和综合素质全面提高,涌现了一批学生原创的知识产权与科研成果。目前师生在研的科研项目共50余项,其中国家级科研项目7项,国家大学生创新项目6项,省、校大学生项目10余项,总科研课题总经费达500余万元。已完成10余项科研课题的研究,其中学生国家级课题3项,省重大课题4项。完成的课题中已有3项科技成果被企业应用。
四、结语
经过多年校企结合培养复合型人才模式的实践,我们深深体会,培养复合型人才是一个长远的战略任务。因此,我们要进一步总结经验,深入探讨教学改革,加强与兄弟院校的联系和交流,共同探索符合中国国情的校企教育的新路子,以新的发展和优异的教学质量,培养出更多优秀的复合型人才。
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篇10
关键词: 安全管理学 开放性试题 考核方式
课程考核可评估学生成绩、检验教师教学效果,更能激励教师提高教学能力和促进学生的学习发展[1—3]。然而,传统的大学课程考试多采用单一的期末总结性、鉴定性的考核方式,极容易造成学生学习行为的恶性循环:考前突击课程重点60分出考场忘记所学内容[4,5]。这种考核方式必然培养出很多死记硬背的“高分学生”,即“优秀学生”,但所学知识又会快速忘记,所谓的“优秀学生”快速转变为“低能学生”。这种现象普遍地存在于高校中,严重影响了高校人才培养的质量[6,7,8]。
《安全管理学》课程是安全工程专业必修课,其教材文字性内容较多,极易使学生形成“可背诵课程”、考前突击背诵知识点即可的错误认识。鉴于此,笔者对该课程的考核方式进行了改革实践,并在考试后对考生进行了无记名问卷调查及分析。
1.开放性试题内涵
开放性试题是一种以能力考查为重点,重视知识的实际应用、创新性思维的试题形式,这种试题形式一般都没有固定答案或者所谓的“正确”答案[9]。开放性试题形式注重通过实际问题考查学生的应用和创新能力,使学生产生“学以致用”的满足感。开放性试题的表现形式非常灵活,例如:(1)考试时间的开放;(2)考试方式的开放;(3)考试情境的开放;(4)考试评价的开放等。
2.安全管理学考试改革实践
2.1安全管理学考试改革的必要性
《安全管理学》是安全工程专业必修课程,是该专业知识体系中所必不可少的一部分。该课程主要研究安全管理的基本理论、基本规律及应用方法,涉及管理学、运筹学、心理学等多学科的内容,具有很强的理论性、技术性和实用性[10]。笔者调查发现,国内采用的安全管理学教材的大量篇幅为文字,很少有公式、例题之类的“理科”表现形式,因而虽然安全管理学属于理科类课程,但绝大部分学生将其视为“可背诵”文科课程,完全忽略了其内在的理科属性。这导致绝大部分学生上课效率极低,学生把工夫全部放在考前知识点的背诵上。这种现象违背了课程的设置目的,更不符合创新人才培养目标。
由此可见,对安全管理学之类可背诵课程的考试进行改革势在必行,必须将以往以“考查记忆力”为主的考题形式变为以“考查应用能力、创新能力”为主的开放性试题。
2.2考核方式改革的初步实践
本次考试的对象为安徽理工大学2009级安全工程专业学生,采用开放性试题,考核方式为开卷,学生可提前准备资料及素材,在考试过程中可以任意查阅相关文献与资料,甚至可以通过手机上网查询资料。
考试内容大部分为主观题,没有固定答案,可较好地考查学生的应用能力和创新能力,例如:根据提供的材料,如果你是采石场厂长,厂子规模达到310人,将如何建立该厂的安全管理体系?如果你是建筑企业的老板,将如何进行企业的安全教育?
考核材料均取材于考试近期发生的国内外相关报道,保证了考试材料的时效性与先进性,例如考试前一个月在美国发生的杨磊博士车祸事件、考试前两周发生的咸阳锅炉爆炸事件、江苏徐州的校车事件等,这些材料均作为分析材料用于考查学生对知识的应用能力。
3.考核方式的调查结果与分析
问卷调查对象为安全工程专业2009级学生,共135人。发出问卷135份,回收133份,回收率为98.5%,其中有效问卷为133份,有效率为100%。
3.1问卷调查设计
调查问卷包含22道题,分为三部分。第一部分是个人基本情况,包括学生考试前的工作状态、学生家庭环境、学生是否为学生干部等5个问题。第二部分是对本次考试的评价,包括相比闭卷考试本次考试的难度、答题情况能否真实反映对这门课程的掌握程度等10个问题,这些问题均通过打分的方式表述自己的观点,满分为5分。第三部分是学生对该类课程的期望及建议,包括学生对该课程的考核方式的期望、该课程的教学哪种方式更能激发学习兴趣、该课程的课下时间应采取哪些学习方式等7个问题。
3.2问卷调查结果分析
3.2.1调查对象的基本情况
本次问卷调查,男生108人,女生25人,数量对比是与该专业的特性相符合的;在本次考试前,已经找到工作的同学为84人,准备考研的同学为39人;考试同学中106人为农村学生,其他为城市学生;考试同学中有31人为学生干部,66人曾获得过奖学金;在学习方向上,98人为安全工程技术类,35人为安全管理类。
3.2.2问卷调查结果分析
(1)对开放性试题的接受程度
调查的所有学生均表示非常接受这种考试方式,接受率达到100%。然而,对于大四期间的课程是否应多采用开放性考核方式,例如写报告、做调查等,考研同学给出的平均评分为4.03分,而非考研同学则给出了4.3分,可见非考研同学欢迎更开放的考核方式,而致力于考研的同学则不是很感兴趣,考研同学还是更欢迎考前背诵的方式,节省时间准备考研。这种现象给笔者一种启示,即考研之前的课程考试是否有必要必须安排在本学期完成?
(2)对开放性试题的难度分析
开放性试题的难度。考生对该类试题普遍反映不难,相比封闭性考试,开放式考试更易于考生的发挥,但也有9位同学表示该类试题太难,给出了5分,占到学生比例的7%。但这9位同学均为已找到工作且没拿过一次奖学金的非学生干部,这与该类同学平时的学习态度是相关的。
(3)开放性试题对学生应用能力及创新能力的考查作用
开放式试题的材料方面,大部分同学表示该类试题对学生的创新思维的启发作用非常大,更有22%的同学给出了5分的满分;94%的同学表示该类试题极大提高了他们的学习兴趣,而且26%的同学给出5分的满分。这就表明,在考试中应尽可能多地采用新近发生的事件结合课程设计考题,这些新鲜的材料不仅会引发学生的学习兴趣,更会强化他们应用所学知识的能力。
(4)其他方面
男女同学对本次考试的反映出现很有意思的现象。女同学普遍反映该类试题较难,不太欢迎该类考试,而男同学则表现出很积极的态度。同时,女同学普遍认为对该类试题不感兴趣,不利于启发创新,而男同学则表现出非常高的积极性。
拿到奖学金次数较多的同学普遍反映很接受该类考试,却表示该类考试很难,对自己的锻炼程度不高,然而,又很喜欢这种考试方式。这就明显地表明了一种现象,即拿奖学金的同学更喜欢死读书,虽然在心理上很期待开放式考试,却又找不到封闭式考试中的那种优越感,这是一种很矛盾的心理状态。
3.2.3学生信息反馈分析
(1)对课程重要性的认识
在学生对课程教学及考核的反馈信息中发现,有8%的同学根本就没有意识到该课程的重要性,认为该门课程对于工程技术类方向是没有必要的,这些同学的学习方向均为安全工程技术方向。由此可见,在课程教学中必须加强学生对课程性质的认识教育。
(2)对考核方式的建议
调查发现,62%的同学希望采用开卷的形式,而11%的同学倾向于实践并撰写报告类的考核方式,更可喜的是,有5%的同学倾向于口试等更开放的考核方式,可见,学生对考核方式的多样化持非常欢迎的态度。
(3)对教学方式的建议
在学生的建议中,发现有47%的同学倾向于案例教学探讨的方式,他们认为案例教学可以非常明确地告诉他们所学知识有什么用;11%倾向于课下调查研究,并在课堂宣读;13%跟老师做课题研究,增强课程的科研效果。从这些数据可以看出,学生们对新颖的教学方式还是持非常积极的态度的。
(4)课下学习方面
在课下学习方面,41%的同学倾向于小组合作进行某个方面的课题研究;26%的同学希望可以针对课程内容进行调查研究。这表明学生非常希望通过实践检验所学知识,应用所学知识。
4.问卷调查的启发
通过这次问卷调查,发现了安全管理学教学与考核方面存在的一些问题,不仅包括学生自身方面,而且包括教学方面。
4.1学习目的偏差
现行教学方式下,学生对课程的理解出现了较大偏差,特别是教学目的和课程性质。部分学生对强调理论的课程出现了认知错误,特别是安全学原理、安全管理学等课程,学生认为这些课程均为“文科”课程,不应出现在强调工程技术的学科中。这就说明了学生的认知出现了很大偏差。其实,该类课程强调的是理论,是安全学科及安全行为所遵循的基本规律,更强调的是用这种基本规律或基本理论解决现实问题。因而,在以后的学习中,必须加强学生对“可背诵课程”的认识教育,让学生认识到课程的原理、规律和作用。
4.2树立学以致用的教学目标
教学研究性大学要求培养出来的学生具有一定的学术水平和科学研究能力,而科研能力与学术水平绝不是简单地通过对重难点的讲解所能培养的,更不是学生“举一反三”会做题、多做题能达到的。对于强调理论的课程,不能通过加强考前背诵知识点、注重“记忆力培养”的方式完成。
在教学过程中,必须通过多种途径培养学生的科研学术能力。在课程知识的传授过程中,应较少致力于传递和储存知识,而应该培养学生获得知识及运用知识的方法。
4.3强调案例讨论的教学方法的改进
案例讨论教学法既能培养学生发现问题的能力,又能培养学生主动运用知识解决问题的能力。在案例教学中应该注意如下几个问题:注意案例讨论的科学性与思想性相结合,必须让学生用科学知识和科学精神思考问题,解决问题;注意理论联系实际,必须注重实际问题的时效性,绝不能拿十年前的数据解释今天的问题。教学中更要使用最新发生的实例探讨问题;注意一定要强调学生的主体性,要强调让学生自己寻找多种解决问题途径,增强解决问题方法的综合型,强调解决问题方法的自主性。
4.4考核方式的改进
高校考核模式必须进行一系列创新,考试的重点应从书本知识的记忆能力考核转向实际运用知识的能力考核,考试方法应更多地采取研究性论文、实验报告、社会调查心得、新产品设计等,使得大学生能够更好地灵活运用所学知识,独立思考,创造性地解决现实问题。
5.结论
5.1通过问卷调查方式,对开放新试题考核实践进行了分析,发现学生们普遍接受开放性试题的考核方式。
5.2通过对学生反馈信息的分析,提出了一些改进措施,例如:加强学生对“可背诵课程”的认识教育;多采用案例讨论教学法;将考试的重点转向实际运用知识的能力考核;多采用研究性论文、实验报告、社会调查心得、新产品设计等更开放的考核方式,使得大学生能够更好地灵活运用所学知识,独立思考,创造性地解决现实问题。
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