发布时间:2023-09-21 17:36:00
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇能源动力工程专业方向,期待它们能激发您的灵感。
【摘要】社会需求决定专业培养方向,在能源与动力工程专业人才培养中,坚持以社会需求为导向,结合学生的实际情况,在传统培养
>> 高校文秘教育专业的人才培养方向 基于CDIO理念的能源动力专业人才培养模式探讨 基于岗位胜任力的能源动力类专业人才培养模式探索 浅析与技能竞赛相结合通信专业的人才培养模式 浅析摄影摄像技术专业的人才培养目标与能力结构 浅析高校动画专业的人才培养与教学改革 基于战略性新兴新能源产业发展的能源动力类专业人才培养探讨 “三位一体”人才培养模式在能源与动力工程专业中的应用研究 浅谈劳动力市场的需求与高职院校的人才培养对策 浅析高校光伏专业人才培养的发展方向 能源与动力工程专业培养应用型创新人才的实践探索 地方本科院校能源动力类专业人才培养模式探讨 能源动力类专业应用型人才培养模式改革探索 播音主持专业人才培养方向的探讨 新能源科学与工程专业人才培养要求的调查分析 临床医学(影像方向)专业人才培养方案的研究与应用 英语(医学方向)专业复合型人才培养的困境与出路 高职院校新闻采编与制作专业人才培养方向的定位 专科全科医学专业方向人才培养的研究与实践 医学方向英语专业人才培养模式的研究与实践 常见问题解答 当前所在位置:.
[3]战洪仁,等.热能与动力工程专业人才培养模式及课程体系探讨[J].化工高等教育.
[4]蔡映辉.改革开放三十年我国高等工科人才培养回顾及评述[J].国家教育行政学院学报.
当前各国家关注及面对的首要问题,就是环境和能源动力问题,而且,我国国家经济发展以及人们生活水平的主要物质保障就是能源动力工程,是我国实现四个现代化的前提。加之社会经济的不断深入,电气化机械化自动化的水平逐渐加强,对能源的需求越来越多。总体来说,国家生产总值和能源消耗量是成正比的。能源亦动能产品生产得越多,能源就需要得更多,从而带动社会经济的发展,实现民众生活水平的提高和国家的富裕。并且,在世界上我国属于煤炭生产消费大国,其主要能源动力供给就是煤炭。因此,污染我国大气的主要因素即未能充分燃烧的煤炭,再加上我国不可再生资源的开采程度及年限有限。所以,在能源动力及环境保护双重任务下,我国还面临着能源利用不充分,匮乏优质能源,及开发力度不足等问题。随着我国依赖国际能源的程度不断提高,能源安全迎来了新的挑战,须知,一个国家经济发展的动力命脉是能源。因能源问题导致的国家战争,而带来的领土问题更是数不胜数。因此,能源动力工程关系着国家安全、人们实际生活这两方面。众所周知,我国是人口大国总人口数占世界人口的五分之一,要落实解决民众生活问题,就必须加强农业发展力度,而农业发展就必须生产,其生产过程利用的电气化、机械化、水利化和化学化设备需要更多的能源支撑。那么,农业生产要提量还需投入大量能源,也可以说棉花、粮食的增产皆是能源换来的。并且,能源为日常生活换来了更多用品,如:纤维材质的衣服、建筑材质、调节温度及家用电气和照明设备等,都需要能源来支撑,由此可见,没有能源就什么也做不了。此外,国家国防中的各种武器设备使用也需要能源,比如坦克飞机、战舰潜艇等,一旦匮乏能源,就保障不了国家的安全,其经济建设自然难以平稳发展。所以,能源动力工程直接关系着国民经济和人们日常生活,要发展社会提高人们生活,确保人们生活物质和精神两项文明的双丰收,以及实现我国四个现代化,能源将占据这重要的地位,对提高国民经济及民众生活水平和确保国家安全有着巨大现实意义。
2当前能源动力工程的发展方向
2.1能源动力工程思路方向
基于当前国情,要加大传统能源开发利用程度。众所周知,我国现实国情即能源资源少利用效率不足,因此,还需要专业人士对如何提高传统能源开发利用效率程度加以研究,也是我国今后能源动力工程研究工作的重中之重;同时,要重视新型可再生能源的开发。石油煤炭等不可再生能源,其开采受程度和年限制约,由此可见,未来能源市场主战场将转向可再生能源的开发利用,且不能因匮乏资源而放慢经济发展的脚步,所以专业人士千万不能止步不前,要注重新型可再生能源的开发,从而确保我国工业能长期持久的发展;第三,实践理论要并行。由于不同于其他专业,能源开发利用将直接作用国家经济发展与环境保护,可转化为直观的工业产品和经济成果,所以专业人士在校学习时,就要做到理论实践并行,既要专研书本知识,又要进行科学探究和工业时间,促使得出实际结合理论的科技理论成果,从而促进能源的发展经济的腾飞。
2.2能源动力工程环保方向
环境污染不仅威胁着人类的生活,更制约了经济建设社会发展,若没有良好生活环境及可长期利用的能源,那么社会将止步不前,人类也会失去确保发展生存的基础。为实现我国四个现代化,和中国特色社会主义国家的建设,最首要关注的问题便是环境与能源,遏制为发展而先污染后治理现象;同时,要加强环境管理力度,但凡改建扩建新建、建设经济开发区等,都必须遵循环境评价标准,坚持使用环保建设设备及建筑工程主体共同施工设计投产制度;再次,经济发展方式要积极改进,要淘汰陈旧设备选用先进的机械设备,严格禁止污染严重能源消耗多的产品生产;最后,环保资金的投入力度要大,健全完善环保法制制度,严格按国家规定排放标准执行,确保环境保护是在法制下进行。
2.3煤炭清洁技术的利用
(1)净化处理燃烧前煤炭,其流程为:清洗选取煤炭,将煤炭中的灰分等杂质清除减去,洗选处理效率务必要达95%以上;民用煤炭加工,将粉煤与低品位煤炭用机械设备制成相应形状的煤炭产品。(2)净化处理燃烧后煤炭,以湿式或干式脱硫法,确保使用率达到90%左右;以静电除尘方式处理大型电厂燃烧后煤炭,保证除尘率在90%左右。
3结语
能源与动力工程专业前身为热能与动力工程专业,服务于能源动力产业。
本专业涉及的学科及产业方向以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向、以内燃机及其驱动系统为主的热力发动机方向、以电能转换为机械功为主的流体机械与制冷低温工程方向、以及新能源应用技术方向等。
本专业着重培养培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有创新精神,面向能源、动力工程等领域,能够在常规能源转换与利用、动力装置、制冷与空调、新能源开发等领域从事系统设计、应用开发、运行管理等技术工作的应用型
(来源:文章屋网 )
关键词:卓越工程师 能源 培养计划 校企合作
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)09(a)-0067-02
华中科技大学能源与动力工程学院作为首批入选实施“卓越工程师教育培养计划”的院系之一,通过依托学科和专业优势,积极利用现有资源条件,充分挖掘专业潜力,对“卓越工程师教育培养计划”的实施层次和目标、工作思路、组织管理、培养体系、培养标准、培养模式、师资队伍建设等进行了系统的探索与实践,致力于培养具备能源动力素质的卓越工程师。
1 明确能源卓越工程师的培养标准
能源卓越工程师的培养遵从“教授为主导,学生为主体,质量为主线”科学客观的教育理念,重视和强化“知识、能力、素质”同步培养机制,倡导个性化培养,注重卓越,所以能源卓越工程师是复合型高素质,科学技术基础理论雄厚,设计一流,富于创新,擅长管理,抱负远大,学风严谨,道德品质高尚,法纪严明,行业政策、技术标准熟悉,睿智进取,具备能源动力素质,具有国际视野,科学发展战略思维及跨文化环境下的交流、竞争与合作能力,在重大科技领域和大型工程项目中能发挥领军作用的拔尖的科技人才。
能源卓越工程师应具有独特的能源动力专业人格素质,即明确国家能源行业需求与责任,总体了解世界能源格局,深刻认识国家能源策略,具备节能意识、知识与技能,具有环境与生态保护意识与基本理念以及大工程与技术经济分析能力。
2 制定完善能源卓越工程师的培养方案
能源卓越工程师培养实行本、硕、博“4+2+3”三段式培养模式,即本科阶段四年,硕士阶段二年,博士阶段三年,每个阶段均具有明确的培养目标,阶段间建立了相应的考试与推荐相结合的优胜劣汰分流和衔接机制,并实行校企联合、双导师制,对本、硕、博进行培养。
能源与动力工程学院根据当前科学技术的发展和社会对人的需求以及学生的个性、特长、爱好,制定了针对本专业不同行业方向的卓越工程师课程培养方案,并对课程体系和大纲进行了全面修订,明晰了主要课程和主要教学环节的教学基本要求,其中校外课程目录见表1。修订后的课程体系和大纲重视和强化“知识、能力、素质”同步,能够更好的培养有能源动力素养、满足包括国家需求、社会需求、学生需求在内多元化需求的卓越工程师人才。
3 创新教育体系,整合课程内容
能源与动力工程学院立足卓越工程师培养计划,创新并实践了全程全方位教授引导式多资源共建能源卓越工程师教育体系(见图1)。
该教育体系立足卓越工程师计划,凝练教育理念,建立和实践了“与国际结合、与企业结合、与高水平科研结合”本科教学模式;重视和强化“知识、能力、素质”同步培养机制;调动和发挥了教授治学的引领作用;实行和落实了教授全程主导本科教学的施教举措,给予学生充分自主的探索空间,提供学生焕发潜能的一切机会;倡导个性化培养,注重卓越,培养有能源动力素养、满足包括国家需求、社会需求、学生需求在内多元化需求的人才。
在改革教育体系的思想指导下,学院进行了课程改革和整合。(1)建设了国际共建课程,教学内容、教学方法和教学质量与国际接轨;(2)更新课程教学内容,建立了多门校企共建课程,加强了工程素质教育,提高了师生的工程与实践能力;(3)按专业方向组建实验课程,注重学生理论知识掌握和实践技能提高同步;(4)共建各类专业平台课程,争创各级精品课程,发挥示范带头作用;(5)共建系列研讨型课程,根据专业特色和学生实际情况,教授全程跟踪和引导。
4 立足国家工程实践中心,校企合作进行实践教学
依托获批的9个国家实践教学中心,实行本硕博贯通培养的工程实践教育:
(1)本科阶段实施计划:本科阶段大约3年为通识教育和专业教育时间,大约1年在中心开展实践训练,并完成毕业设计论文。对学生应明确其校内指导老师和企业指导老师,由指导老师对本科阶段的企业培养计划进行整体规划和指导,本科阶段毕业设计论文题目由学校导师和企业导师共同商讨后确定,可结合硕士阶段的方向设置企业实践的重点和应达到的具体指标。表2给出了本学院某方向在企业阶段的实践学习内容。(见表2)
(2)研究生阶段实施计划:中心教学基地作为研究课题的协助单位,为课题研究提供现场运行数据和资料,以及进行试验或验证的机会。学生下企业的具体时间根据课题研究的需要灵活确定,并保证硕士阶段至少有三个月的时间下到现场。中心要求导师要严格把关,以解决工程实际问题为出发点,确定研究课题。注重培养实践研究和创新能力,课程设置以实际应用为导向,以职业需求为目标。教学内容强调理论性和应用性课程的有机结合,突出案例分析和实践研究;教学过程重视运用团队学习、案例分析、现场研究、模拟训练等方法。同时,加大实践环节的学时数和学分比例,研究生要提交实践学习计划,撰写实践学结报告。
能源与动力工程学院围绕卓越工程师人才培养目标,依托卓越工程师培养计划,通过加强校企的紧密合作,进行卓越工程师人才培养实践,不仅推进了卓越工程师教育改革发展,而且为满足我国工业化和现代化建设的人才培养需求进行了有益探索。
参考文献
关键词:课程群;能源动力类专业;课程建设;卓越工程师计划
中图分类号:G642.3 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0079-03
近年来,关于高校课程建设与改革的话题受到持续关注,因为“课程”是大学整个教学活动的基础和核心,同时高校的课程建设也是一个相当复杂的系统工程,如课程内容的选择与界定、课程之间的合理组合等,都会直接受到培养目标、教育目的、教育观以及认识论等因素制约。此外,高校课程的结构是否合理、教学内容是否适当,反过来又会影响到高校人才培养质量和水平的高低。“课程群”的概念正是在这样的背景下被提出来的,它既是世界范围内科学和教育的发展之需,也是我国高等教育改革的现实要求。
一、课程群及课程群建设的发展现状
关于“课程群”是什么,教育界有着不同的看法,概括起来主要有四种。第一种认为“课程群”是由在内容上紧密相承、相互渗透、互补性较强的几门同系列课程组合而成的有机整体,各自配有相应的课程大纲,并按照大课程框架组织课程建设,以获得课程体系的整体优化,是具有学科优势的课程。第二种认为“课程群”是某一学科内多门课程的集合,通过学科来划分群与群间的界限。第三种认为“课程群”是指多门彼此互相独立但是又密切联系的课程,课程群建设的目的是为使各门课程能协调发展、齐头并进,追求整体效益,以达到最佳的效果。第四种认为“课程群”是由承担不同的任务,在课程内容上各有不同特点,但为完成同一个教育目标而形成的多个子课程组成的有机系统。
目前,一般高校倾向于第一种观点,因为它首先是将“课程群”看成是相互联系,相互渗透的有机整体,其次认为“课程群”是一个具有整体优化效果并且有一定学科优势的课程群体。总体来说,“课程群”是本学科或与之相近的学科的几门联系紧密的课程间进行有机的整合,以达到预定的教学目标和适应社会发展的需要为标准,建设出的使整体效果最大化的课程群体,是一种与单门课程相对应的课程建设方式。因此,“课程群建设”实际上就是根据高校人才培养目标及培养模式的要求,研究分析课程与课程体系间在逻辑和结构上的相互关系,通过破除课程间的壁垒,优化整个课程体系,进一步融合和更新教学内容、教学方法等的过程。随着高校专业课课程门类与学时数的压缩,“课程群”的建设显得尤为必要,它顺应了网络时代教育和人才培养的发展趋势。
“课程群建设”是近年来高等院校课程建设实践中出现的一项新的课程开发思路,其基本思想是把内容联系紧密、内在逻辑性强、属同―个培养能力范畴的同一类课程作为―个课程群组进行建设,打破课程内容原有的归属性,从学生培养目标与层次把握课程内容的分配、实施、保障和技能的实现。
我国高校以多门课程组合的方式进行课程建设, 至今已有近二十年的历史。北京理工大学1990年开始,在课程建设中应以教学计划的整体优化为目标的方针指导下,首先提出要注重“课群”(课程群的早期称谓)的研究与建设。随后,一批高校相继开展了一系列虽名称相同或相似但差异较大的课程群建设和改革实践。[1-4]
二、课程群相对于“独立课程”的优势比较分析
相对于“独立式”的课程观,“课程群”在教学设计上独具特色和优势。主要体现在以下三个方面:第一,“课程群建设”与学科建设相结合,充分发挥相关学科建设力量强、基础好的优势,将学科建设与课程群建设有机结合。一些高校还把科研能力强、学术水平高的教师集中到教学一线具体参加课程群的建设工作,以“教学团队”的形式进行攻关,锻炼了高校教师教学和科研的整体协作能力。第二,以系统科学为指导,注重整体效果,将内在联系紧密的相关课程纳入“课程群”中统筹考虑,注重相互间的有机结合与互相促进,达到了整体优化的目的,同时提高了课程建设的效率和效益。第三,区别于过去的“独立式课程”,“课程群”把理论教学与相关实践环节通盘考虑,不仅对理论教学开展系统研究,对实践教学环节也进行了相应的改革,实现了全方位、多途径提高教学效果。[5,6]
三、课程群与课程体系的对比分析
国内有关学者高校课程群及课程体系进行了比较,研究指出:高校课程体系的建设主要是针对课程结构、所占比例、模块设置等进行宏观指导,明确课程的教材、大纲以及教学计划等,虽然能够较好地促进教学质量的提高、达到国家的教育目的、高校的人才培养目标, 对于指导课程建设的原则、方法、目标具有重要意义, 但是难以实现不同学校的办学特色、专业建设与特色课程建设。近些年来实施的重点课程建设主要是针对某一门课程的教学内容、体系结构、教学方法、评价方法等来开展的,体现在对某门课程的“点”――教学大纲、教学计划、内容结构等的建设,有力地保障了课程教学目标的实现,但高校的人才培养目标不是由一门课程就能实现的,各门课程在学生的知识传授、能力培养中只占一小部分。此外,由于每一门课程都强调其系统性和完整性,在教学实践过程中容易产生内容多与课时少的矛盾。
“课程群建设”属于中、宏观层面意义上的课程建设,主要针对某一受教育群体,将相关的课程进行整合,删减其中重复和过时内容,增加提高人才培养素质和提高竞争力的新内容,以提高教学效率及教学质量;通过对原课程群的进一步整合,可产生新的课程群,具有更新的人才培养目标,实现课程建设的规模效益,具有很强的可操作性及实用性。
通过对比分析可知,课程体系建设以整个人才培养计划中的课程体系为对象,其主要工作是调整各课程模块的比例。课程群建设则是以课程群为对象,对课程群内的有关课程教学内容进行有机融合,是对课程的重新设计,并将课程群的宏观设计与课程教学实践有效地结合起来,以提高整体教学效果。[7,8]
四、优秀课程群的建设方法及启示
课程群内相关课程的选择与设置,是当前课程群建设中的关注焦点和建设难点,同时也存在诸多争议。从专业教学角度看,目前课程群主要有两种界定方法:一是“以专业方向划分的专业课程模块组成的课程群”,对于该种模式,国内高校已有相关专业达成了共识,并已在学生专业知识、创新能力及综合素质培养等方面发挥了重要作用;另一种是综合考虑多学科的交叉与融合,培养宽口径人才,即“依托学科组建的课程群”,这种模式有助于增强学科实力,提高学科的建设水平。
对于优秀课程群的建设,方法是关键。建设过程中,要充分发挥课程群的特点与优势,一要注重群内课程内容的整合与新知识的更新。在充分融合孤立课程的内容、挖掘相关学科和领域最新知识的基础上,将相关学科的最新研究成果融入教学和科学研究过程,优化教学资源,注重学生的能力与素质培养。二是要分清群内课程建设的主次。从专业人才培养目标出发,根据专业知识在人才素质培养中的不同要求,可紧密依托专业办学特色和创新人才培养目标,在课程群内以专业主干课程为突破,抓住主要矛盾,分主次进行建设,避免因精力的均分而影响课程群的整体建设效果的提高。三是要充分考虑课程群内课程的关联性及在支撑专业人才培养上的协同作用,应在课程群建设实践中注重群内课程要彼此依托、相互促进、共同提高。这样的课程群组织建设,有利于群内教师间的交流沟通、课程与课程间的交叉融合,可及时反馈教学信息与教学效果,建立起有效的专业教学调控与响应机制,同时也可以通过对课程群规范的过程管理和质量评估,进一步促进群内课程教学质量的共同提高。[9]
五、卓越工程师培养背景下“热能与动力工程”专业的课程建设与发展
截止2010年,我国开设工科专业的本科院校有1003所,占本科院校总数的90%,高等工程教育的本科在校生达371万,研究生47万。[10,11]而目前工科专业毕业生还存在诸多问题,主要有:缺乏工程实践能力和工程创新意识、专业面狭窄、动手能力差、综合素质低下、所学知识陈旧等。[11]提高工科专业人才培养质量,对实现国家走新型工业化道路,建设创新型国家和建设人力资源强国三大战略有着十分重要的意义。
“卓越工程师教育培养计划”是高等教育针对《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》实施的重大改革项目,是提高我国高等工程教育质量、促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的战略举措。传统的课程体系、教学内容和教学环节已经不能适应“卓越计划”对工程人才培养的要求,必须通过重新设计课程体系、更新教学内容和重新组织教学活动来实现卓越工程师的培养。教育部日前的教高[2011]1号《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》文中明确要求:大力改革课程体系和教学形式。依据本校卓越计划培养标准,遵循工程的集成与创新特征,以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心,重构课程体系和教学内容。
能源动力广泛应用于各行各业,是国民经济的基础产业,也是国家科技发展的重要基础方向之一,关系到国家的根本利益和经济社会的健康持续发展。
我国能源动力类的热能与动力工程专业形成于20世纪50年代。由于受当时的历史条件限制,专业分割很细,形成了以工业产品生产引导高等学校能源动力类专业人才培养目标的基本格局,也在一定程度上适应于我国当时的经济社会发展。随着改革开放及经济社会发展,社会对能源动力类专业人才的培养提出了新的要求。为了适应社会的要求,能源动力类专业历经多次教育部的多次调整,已由原来的几十个小专业,逐步合并为一个大专业热能与动力工程专业。2003年,随着能源动力科学技术的飞速发展和能源动力领域新问题的提出,浙江大学率先将“热能与动力工程专业”改造成“能源与环境系统工程专业”,得到广大青年学子和社会各界的认同;2004年,清华大学将“热能与动力工程专业”改造成“能源动力系统及自动化专业”。国内还有一些高校也陆续地根据专业办学特色,进行了热能与动力工程专业名称的调整。在教育部新颁布的《普通高等学校本科专业目录(2012年)》中已将能源动力类专业统一整合为能源与动力工程专业。
经过一系列的专业教育改革,本专业的人才培养口径大大拓宽,体现在学生的基本知识面得到拓展,对市场需求的适应性大大加强,就业市场更为广阔。但是因各高校的专业定位、地域分布、历史继承及国家和社会需求等的不同,形成了开设本专业的高校间课程设置、专业重点及特色、培养模式多样化的态势。
由教育部启动的“卓越工程师培养计划”,旨在为我国各行各业培养优秀工程师的后备军。它要求高校转变办学理念、调整人才培养目标定位以及改革人才培养模式等。国内开设了热能与动力工程专业(现能源与动力工程专业)的相关高校,也相继加入热能与动力工程专业的“卓越工程师培养计划”行列。相关高校结合自身专业重点和办学特色,在专业课程建设及课程群建设方面进行了一些有意的探索和实践,主要体现在:面向学生综合素质的培养,开展了“能源清洁利用技术”课程群建设;[12]针对专业方向的培养特点,构建了“热能与动力工程”大专业多方向课程体系;[13]进行了热能与动力工程专业课程设计教学改革的探索与实践;[14]进行了基于精品课程建设为平台的汽轮机系列课程改革与实践;[15]进行了高职高专热能动力装置专业课程体系的改革与创新[16]等工作。这些课程改革与研究实践,尚未涉及到能源动力类专业卓越工程师培养的课程群建设,相关研究需要开展。
六、结论
第一,作为一种新形式的课程建设模式,当前开展的课程群建设不同于单门课程改革以及课程体系建设,既适应高校教学改革和人才培养的要求,也反映了课程教学改革的新趋势。
第二,热能与动力工程专业按照传统的以产品为导向的课程设置和体系建设,不太适合当前卓越工程师培养目标及要求,特别是存在一些课程的教学大纲和教材内容明显老化,课程内容呈现较多重复,导致培养出来的学生存在知识面狭窄、知识内容陈旧、动手及实践能力不强等弊端,制约了能源动力类专业卓越人才的培养。
第三,在已开展的能源动力类专业的课程建设与改革中,尚未在卓越工程师培养视角下组织实施能源与动力工程新专业的专业核心课程群的建设与改革。需要结合新专业的调整以及专业卓越人才培养要求,修订新专业人才培养计划,改革现有课程体系及结构,研究并构建适合新形势下能源动力类专业卓越人才培养要求的课程群。
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[关键词]热能动力工程;锅炉技术;能源;发展
中图分类号:TK221 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)35-0085-01
随着常规能源的日渐短缺,人类环境保护意识的不断增强,节能、高效、降低或消除污染排放物、发展新能源及其它可再生能源成为本学科的重要任务,在能源、交通运输、汽车、船舶、电力、航空宇航工程、农业工程和环境科学等诸多领域获得越来越广泛的应用,在国民经济各部门发挥着越来越重要的作用。
一、 热能动力工程概念及在能源方面的现状
(一)、热能动力工程概念
热能动力工程顾名思义主要研究热能与动力方面,其包括热力发动机,热能工程,流体机械及流体工程,热能工程与动力机械,制冷与低温技术,能源工程,工程热物理,水利电动力工程,冷冻冷藏工程等九个方面,其中锅炉的运行方面主要运用热力发动机,热能工程,动力机械,能源工程以及工程热物理等部分专业技术。热能动力工程主要研究方面为热能与动力之间的转换问题,其研究方面横跨机械工程、工程热物理等多种科学领域。其发展方向多为电厂热能工程以及自动化方向、工程物理过程以及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向、锅炉热能转换方向等,热能动力工程是现代动力工程的基础。热能动力工程主要需要解决的问题是能源方面的问题,作为热能源的主要利用工程,热能动力工程对于我国的国民经济的发展中具有很高的地位。?
(二)、热能工程技术的现状
随着我国市场经济的建立,社会需求和经济分配状态的变化、科技发展的趋势、对本专业的生源、就业等形成了挑战,更是热能动力专业教育的关键。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代动力工程的基础。热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。本专业涵盖的产业领域十分广泛。能源动力产业既是国民经济的基础产业,又在各行各业中有特殊的应用,也是国家科技发展基础方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。
能源问题在当今社会举足轻重,热能与动力工程专业在国民经济中的地位可想而知。
能源动力工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业,同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业,在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。
风机是一种装有多个叶片的通过轴旋转推动气流的机械。叶片将施加于轴上旋转的机械能,转变为推动气体流动的压力,从而实现气体的流动。风机广泛应用于发电厂、锅炉和工业炉窑的通风和引风,矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却等。尤其是在电站,随着机组向大容量、高转速、高效率、自动化方向的发展,电站也对风机的安全可靠性提出了越来越高的要求,锅炉风机在运行中常发生烧坏电机、窜轴、叶轮飞车、轴承损坏等事故,严重危害设备、人身安全,也给电厂造成巨大的经济损失。此外,风机一直是电站的耗电大户,电站配备的送风机、引风机和冷烟风机是锅炉的重要辅机,降低其耗电率是节能的一项重要措施。
二、热能动力工程技术运用
(一)炉内燃烧控制技术
其燃烧控制是步进炉的核心技术之一,手动控制已被自动控制方式所取代。目前大规格钢锭推钢式加热炉可选用的燃烧自控方式通常有:
(1)空燃比例连续控制系统,该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等组成。工作原理是由热电偶或气体分析装置检测出来的数据传送到PLC与其设定值进行比较,偏差值按比例积分、微分运算输出4-20 mA的电信号分别对空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度进行调节,从而达到控制空气/燃气比例和炉内温度之目的。
(2)双交叉限幅控制系统,该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等组成。工作原理是:通过一个温度传感器热电偶把测量的温度变成一个电信号,该信号表示测量点的实际温度,该测量点的温度期望给定值是由预存贮在上位机中的工艺曲线自动给定的。根据这两个温度值偏差的大小,PLC自动校准燃气/空气流量阀的开度。该阀通过电动执行机构定位。空气/燃料比控制,借助于孔板和差压变送器来测量空气流量,燃气的流量是借助于一台安装在燃气支管上的质量流量计来测量,使精确的温度控制得以实现。
(二)、软件仿真锅炉风机翼型叶片
由于锅炉叶轮机械内部流场非常复杂,并带有强烈的非定常特征,进行细致的实验测量非常困难,目前尚没有完善的流体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象,这就迫切需要可靠详细的流动实验和数值模拟工作来了解机械内部流动本质。将利用软件对锅炉风机翼型叶片进行二维的数值模拟,研究空气以不同的方向流入翼型叶片入口所造成的流动分离。根据数值模拟的一般步骤:创建二维模型,进行网格划分,设定边界条件和区域,输出网格,再利用求解器求解,对不同空气来流攻角角下的流动进行二维数值模拟。在得到模拟结果后,对不同攻角下模拟所得到的速度矢量图进行比较分析,得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。
三、热能动力工程的发展方向
1、热能动力及控制工程方向(含能源环境工程方向)主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
2、热力发动机及汽车工程方向掌握内燃机(或透平机)原理、结构,设计,测试,燃料和燃烧,热力发动机排放与环境工程,能源工程概论,内燃机电子控制,热力发动机传热和热负荷,汽车工程概论等方面的知识。
3、制冷低温工程与流体机械方向掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
4、水利水电动力工程方向掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识,以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
四、结束语
热能动力工程的迅速发展使得热力发动机专业方向,其中包括热力发动机主要研究高速旋转动力装置,包括蒸汽轮机、燃气轮机、涡喷与涡扇发动机、压缩机及风机等的设计、制造、运行、故障监测与诊断以及自动控制等行业的发展都到了提速。热动能的发展为航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、铁路及轻工等部门培养高级工程技术人才,若能将这些理论知识转换成实际的运用,我国的能源压力将大大降低。
参考文献
[1] 安连锁.泵与风机[M].北京:中国电力出版社,2001.
[2] 袁春杭.锅炉引风机事故的预防[J].中国锅炉压力容器安全,2005,14(6):38-39.
[3] 蔡兆林,吴克启,颖达.离心风机损失的计算[J].工程热物理学报,1993,14(1):53-56.
[4] 王松岭.流体力学[M].北京:中国电力出版社
[5]安连锁.泵与风机[M] .北京:中国电力出版社,2001.
[6]袁春杭.锅炉引风机事故的预防[J].中国锅炉压力容器安全,2005,14(6):38-3 9 .
关键词:热能动力工程;锅炉;能源;发展
中图分类号:TE08文献标识码: A
引言
科学技术的进步,社会生产力的不断发展,能源缺乏成为了生产生活亟待解决的问题,热能作为长期广泛被应用的能源,在众多的企业发展,工程作业中发挥着重要的作用,尤其是在动力工程中。众多的企业锅炉工厂、药厂等都对热能和动力工程有着不时之需。并且应用范围逐渐扩大,应用领域也不断延伸,发展前景不可估量。
1、热能动力工程
热能动力工程,简而言之就是热能与动力工程的有机结合体,它的研究范围广泛,涉及学科众多,与很多相关专业出现了交叉现象,专业研究的方向主要被定位于二者之间的相互转换问题,能源的来源及利用途径问题。
2、我国的热能动力工程发展情况
随着社会的发展,我国国民经济得到很大的发展,人们也是越来越关注人才和教育方面,为了能够更好的适应经济前进局势中对于人才的需要,我国也会加大了对这方面的力度。在1993年我国教委对各个高校下发了相关政策,要细致划分专业,主要是9个学科,包括热能项目、热能项目以及动力设备、热力发动设备、制冷和低温项目、流体设备以及流体项目、水利水电动力项目、项目热物理、能源项目以及冷冻冷藏。到了1998年教育机构又重新下发了更改计划,将这些专业合并到一起,也就是现在的热能和动力项目,并且在全国的各个高校成立这个专业。大量的运用能源在很大程度上推动了热能以及动力项目的发展,它将各类设备原理,动力学理论学识,教育各类优异的设备转化措施进行了全面的综合,正在运用到社会的建设中,促进了社会的发展。能源动力已经广泛的运用到各个行业中,推动了我国科学技术的发展。
3、热力动力工程存在问题的深入研究
热力动力应用于锅炉是一项新的研究,虽然可以很好的解决资源环境问题,但在一定程度上它也有一些显而易见的毛病。其中最为不容忽视的便是风机问题,风机是一种机械,它通过装有多个叶片轴旋转来推动气流,叶片将施加于轴上旋转的机械能,转变为推动气体流动的压力,从而实现气体的流动,是一种广泛应用于生活中的设备。举例说明,比如说发电厂,锅炉,矿井,隧道,车辆,船舶和建筑物的通风等,都离不开它或多或少的帮助,其中,作为重要的是应用于电站,它发挥着不可磨灭的作用。如今,机组向大容量,高转速,高效率,自动化方向飞速发展,是得风机的安全可靠性受到巨大压力,一旦发生巨大事故,如烧坏电机,窜轴,叶轮飞车,轴承损坏等,不仅对当地电厂造成巨大的财产损失,更是威胁着当地工作人员的生命安全。由此可见,风机利弊兼互,但技术的要求使得风机必须使用,所以,待发现新技术之前,还需的是不断完善风机技术,引进先进技术,使其向智能化方向发展,从而达到真正的节能高效。
4、热能动力工程在能源与锅炉方面的应用
4.1、热能动力工程在动力能源方面的应用与发展
在我国的工业发展中,能源动力是不可缺少的重要生产力,并且在很多工业领域中,都离不开热动能这一生产资源。如何提高能源动力的应用效率,减少热动能的无功损耗,成为了当前工业发展中最需要解决的问题。只有实现热能的高效利用,才能起到节能环保效果,才能促进工业的可持续发展。而在热能动力工程技术中,其所应用在最主要方面就是风机。
风机是一种应用非常广泛的机械设备,在多个个工程领域都是不可或缺的重要生产设备。如发电厂、车辆、船舶等。风机的主要运行原理是利用多个叶片进行旋转来产生机械能,并应用在工程机械的动力能源中,从而推动工程机械运作。随着工程机械的性能要求越来越高,对风机的运行效率也提出了更高的要求。提高风机性能同时还对于节省动力工程能源也有着重要意义,这是热能动力工程的研究方向之一。
另外,工业锅炉中的风机叶片旋转的内部机械流场的不定性非常强,所以,做详细的试验去研究锅炉风机是非常困难的,因为会涉及到很对的细节,比较繁琐,就目前的情况对其的力学解释和分析方法也不是非常的完善,尤其是对于流动分离等现象的研究在锅炉研究中时非常重要的。进行研究的时候还需要建立比较可靠的实验模型和数值模拟,从而能够仔细的分析机械流场内部。为了能够准确的研究锅炉风机叶片旋转的空气流动情况,一般情况下都是利用软件建立二维数值模拟实验的方式。对于这个软件数值模拟实验首先是要建立一个二维模型,然后根据提供的相关的数值进行网格的划分,设定边界区域,然后是求解输出的网格,主要是利用这些相关条件进行,也可以使用求解器。最后将求解出的结果在建立一个二维数值模拟,然后模拟求解空气留角下的流动,然后分析比较得出的结果与速度矢量图,从而能够得出锅炉风机叶片分离和攻角之间的关系。
4.2、热能专业中工业炉的发展
1)、空燃比例连续控制系统
这种系统的组成涉及很多,主要是烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等。它的主要工作原理是首先将热电偶或气体分析装置检测出数据,然后将这些数据传送到PLC,然后将这个值和设定的值进行比较,偏差值就按照比例积分、微分运算输出4-20mA的电信号,然后调节空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度,从而能够很好的控制空气/燃气比例和炉内温度。
2)、双交叉限幅控制系统
这种系统的组成涉及的方面也很多,主要包括烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等。它的主要工作原理是通过一个温度传感器热电偶,将测量的温度转变成电信号,这个信号主要是代表测量点的实际温度,而对于这个点的温度期望值主要是通过预存贮在上位机中的工艺曲线进行自动设定的。这两个温度之间存在的温差刚好由PLC对燃气/空气流量阀的开度进行自动校准。对于该空气流量阀测量的方式主要是通过电动执行机构定位、控制空气/燃料比,以及借助外界的仪器进行的(主要是孔板和差压变送器),测量燃气的流量主要是通过一台安装在燃气支管上的质量流量计进行的,从而能够很好的控制温度。
5、热能动力工程的未来发展方向
5.1、往热能动力和控制工程发展
热能动力和控制工程的发展需要掌握热能和动力之间的相关知识内容,与此同时对锅炉的原理、汽轮机的原理、风机的原理等方面也是需要了解和掌握的,与此相关的动力机械设计、热力发电厂、燃烧污染与环境、传热传质数值计算以及流体机械相关的领域知识也需要了解和掌握的。
5.2、往热力发动机和汽车工程发展
对于热力发动机和汽车工程的发展需要掌握热力发动机的原理与车辆工程两个主要方面的知识。在此基础上,还可以往制冷低温工程和流体机械方面做进一步的发展,因而需要进一步的掌握制冷、流体力学以及机械方面的相关知识。
5.3、往水利水电动力工程发展
水利水电动力工程需要掌握水轮机、水轮机的安装检修和运行、水轮机调节、水利机组辅助设备、现代控制理论、电机学、发电厂电气设备、发电厂自动化、继电保护原理等众多领域的知识,与此同时还需要了解水电厂的计算机监控与现代测试技术的相关知识。
结束语
随着科学技术的不断发展和进步,使得热能动力工程也有了进一步的发展,同时也促进了我国热力发动机行业的发展以及一些新兴行业的发展。另外,热能动力工程在能源和锅炉中的应用,也因为经济的发展和技术的进步得到了广泛的应用。随着热能动力工程对日常生活的重要作用,希望相关的研究者更加的努力,继续在能源和锅炉的应用中发掘新的功能,进一步的满足人类的需求。
参考文献
[1]王强.浅谈热力动力工程在锅炉和能源方面的发展状况[J].科技致富向导,2014,18:87.
关键词:热能;动力机械;能源;环境
中图分类号:F407文献标识码: A
一、热能动力机械专业的高技术性
大型的热能动力设备,系统非常复杂,集机械、电力、电气、电子、液压、计算机等多学科于一体,自动化程度很高。从生产上来看,热力设备的运行基本上实现了自动、远动控制和计算机监视。全计算机控制已基本实现,并是今后的发展方向。火电厂的锅炉、汽轮机及其辅机的运行,早已是自动控制或远动操作,新建的大型火力发电机组应用了计算机控制,如30MW汽轮发电机组,正常运行时锅炉产蒸汽量在100t/h以上,锅炉本体的高度超过som,燃煤达10t/11以上,若用人力来烧这样的锅炉是根本无法实现的,但是采用集散控制系统,实现全计算机控制,一台锅炉有两名操作人员就够了。对于工业锅炉,亦采用机械进煤的方式,运用自动或远动控制其运行。冶金、化工等行业的热力设备,也具有相当高的自动化水平。可见,热力设备的运行,采用了大量的高尖技术。热力设备一般在高温高压的条件下工作,要搞好热力设备的安全运行,必须经常地进行维护和定期的大小修,为了提高热能利用效率,必须利用新技术对设备进行技术改造,利用先进管理手段进行管理,因此,需要既有理论知识又有丰富实践经验的工程技术人员。
二、常用的热能动力机械
动力机械是把能量转化为机械能而做功的机械装置。其中,由热能转化为机械能的机械称为热能动力机械。常用的热能动力机械有三种。一是燃气轮机。燃气轮机的工质是燃气和空气。这种机械的主要特点是运行平稳,机动性好,噪音污染小。所以应用广泛。未来燃气轮机会向提高效率、利用核能发展燃煤技术的方向发展。二是蒸汽机。说到动力机械就不得不说蒸汽机。蒸汽机的工质是蒸汽,它是将内能转化为功的装置。蒸汽机的产生曾引起了世界上重要的“工业革命”。跨入21世纪之后,才渐渐被内燃机和汽轮机取代了领先地位。蒸汽机的使用之所以持续了两个多世纪归功于它对所有燃料都可以由热能转化成机械能。但是蒸汽机的运作依赖于笨重庞大的锅炉,因此最终被轻巧灵活的内燃机所取代。三是内燃机。内燃机是将化学能转化为机械能的装置。因为燃料在机械内部直接燃烧,所以称为内燃机。内燃机是目前运用最广泛的热机,它以汽油或轻柴油作燃料,虽然热效率高,但热料消耗率高,而且内燃机噪声是动力设备噪声的主要来源。因此,未来内燃机的发展将注重于提高机械效率,减少噪声,降低排放量来严格要求燃料的清洁度,实现节能减排的目标。
三、我国的热能动力工程发展现状
我国能源动力类热能与动力工程专业形成于20世纪50年代。当时受苏联教育体制的影响,专业分割很细。在热能与动力工程专业中就先后包括锅炉、电厂热能、内燃机、涡轮机、风机、压缩机、制冷、低温、供热通风与空调工程、冷冻与冷藏、水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程以及工程热物理等几十个小专业,形成了以工业产品生产引导高等学校人才培养目标的基本格局,一定程度上与我国当时的发展相互适应。随着改革开放,我国国民经济体制发生很大的变化。社会对人的培养提出了新的要求。为了适应这种要求,1993年7月国家教委颁布的普通高等学校本科专业目录,将几十个小专业压缩为9个专业,即热能工程、热能工程与动力机械、热力发动机、制冷及低温工程、流体机械与流体工程、水利水电动力工程、工程热物理、能源工程和冷冻与冷藏。1998年教育部颁布的新专业目录进一步将以上9个专业合并为1个,即热能与动力工程专业。从原来的几十个专业合并为1个专业,全国现在有120多所高校设有热能与动力工程专业。热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。本专业涵盖的产业领域十分广泛。能源动力产业既是国民经济的基础产业,又在各行各业中有特殊的应用,也是国家科技发展基础方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。随着我国市场经济的建立,社会需求和经济分配状态的变化、科技发展的趋势、对本专业的生源、就业等形成了挑战,更是热能动力专业教的关键。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代力工程的基础。
四、动力机械带来的环境污染及解决办法
动力设备引起的环境问题主要有热污染、噪声污染和空气污染。热污染是指工业生产和生活中排放的能量以热能形式传给环境,造成大气和水被污染的现象。尤其是火力发电厂、核电站、造纸厂排放出来的含有大量废热的气体和液体对水生植物和鱼类生存繁衍造成了极大的威胁,各种有害成分还会随着水资源的流动被陆地上的树木,蔬菜吸收,进而被人类食用,引起重大的流行疾病等。要减少工业废物的余热对环境的影响,就要减少排放,并且充分利用余热,或者寻找和开发新能源。使用清洁的水能,风能不仅降低了污染物的排放,还保护了环境。
1、空气污染也叫大气污染
从近年来的全国雾霾天气可以看出,空气质量与人们生活息息相关。空气污染直接影响了人们的出行。大气污染源来自于工业废气、汽车尾气、居民生活供暖设备等。在大城市中,汽车、火车是不可或缺的交通工具,但它们消耗煤或石油产生的直接排放进空气的废气,是雾霾天气的主要“凶手”。而且近几年的许多极端天气也是因大气污染引起的。空气污染的防治要靠全国人民的共同努力,调整能源结构,植树造林等都是目前比较流行的办法。
2、噪声污染
动力机械等设备运行时由于机械振动而形成噪声。噪声污染短期内或许没有太大伤害,但处于这样的环境一段时期后就会使生物的听力受损,严重的还会诱发多种疾病。因此,防治噪声也是刻不容缓的事情。对污染源来说需要降低声源噪音,控制噪音传播。而对于人们来说,可以采用吸音设备来阻挡噪声的传播。
六、热能动力工程的发展方向
1、热能动力及控制工程方向(含能源环境工程方向)
主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
2、热力发动机及汽车工程方向
掌握内燃机(或透平机)原理、结构,设计,测试,燃料和燃烧,热力发动机排放与环境工程,能源工程概论,内燃机电子控制,热力发动机传热和热负荷,汽车工程概论等方面的知识。
3、制冷低温工程与流体机械方向
掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
结束语
热能动力工程是社会生产力发展的一个重要组成部分,它推动了人类从人力劳动向机械生产的“进化”。作为国民生产的动力,能源已经成为了每家每户的必需品。其中,热能是能量传递和动力机械领域中使用得最多的一种能源形式之一。而现在随着热能转化装置以及动力机械的广泛应用,已经出现了许多全球化的问题。本文针对热能动力工程的相关设备和环境保护做一些基本介绍,仅供参考。
参考文献
[1]黄益军.浅谈热能动力设计研究[J].城市建设理论研究(电子版),2013(28).
经前期广泛调研发现,随着我国现阶段加快能源建设的力度,国内目前需要更多的是能源动力行业运行、维护与管理方面的技术人才[3],对于高端人才如设计研究类人才虽然稀缺,但由于能动专业实践性强的特性,一般难以由高校直接培养此类人才,即高端技术人才亦需要从工程实践中磨砺而出。所以作为地方院校,尤其新开设能动专业的地方高校,不能一味照搬985、211高校以及部分经过几十年专业建设已经具备自己鲜明特色和专业实力的高校的人才培养模式,必须紧跟行业需求,以培养应用型人才为主线,并充分利用和发挥高校自身的特色和优势。
2三峡大学能动专业人才培养模式改革
三峡大学的能动专业于2010年底才开始立项建设,并于当年从我校2010级机械设计制造及其自动化专业中分流出53位学生按照能源与动力专业人才进行培养,2011年开始以能源与动力工程专业独立招生,故截至目前实际上已有一届学生毕业(2010级),且2015年度即将毕业的学生目前绝大部分已经签订了就业协议。近五年来,学校在专业本专业建设过程中积极探索,对兄弟高校及能动相关的企事业单位进行了广泛调研,并紧密结合我校能动专业“新开设、新起点”的现实情况,培养和提炼自己的专业特色,并对本专业的人才定位和培养进行了以下改革:(1)在人才培养与定位方面,以培养“高素质、强能力、应用型”人才为指导,制定了专业人才培养方案,着重提炼专业所覆盖知识体系的共性,拓宽专业口径、增厚专业基础、突出方向共性、弱化专业方向、提升就业能力,扩大就业口径。具体为:1)以流体机械动力学为基础,设置适用于水力发电、热力发电、风力发电中能量转换动力装备的动力学相关系列必修基础课程,突出水力发电专业课,并辅以风力发电等专业课程;2)以热-力转换原理为基础,设置适用于火力发电、生物质能发电、核电等热动力学、热交换、热传输相关的系列必修基础课程,专业课设置方面突出火电、核电,辅以生物质能相关课程。即将动力工程专业分为流体机械和热力机械两个方向,但在培养过程中,大大拓宽了专业基础必修课的范围,增加学生后续就业时行业选择的范围。(2)在实验/时间教学方面,以厚基础、宽口径、应用型人才培养为指导,建设和整合实验、实践教学条件。取消零散的课程实验/实践,开设系列综合实验/实践课程,使实验/实践教学具有层次性、连贯性、交叉性、系统性和良好的可操作性。避免以课程为单位开设实验时的连续性差、重复度高、综合性不强、效果差的缺点,同时在一定程度上降低建设成本。此外,学校还积极开发校外实践基地,挖掘学校所在地区及周边区域广泛的能源动力行业/企业资源,作为本专业有效的实践基地。(3)以校外实践基地建设为抓手,开发专业初期就业资源。任何一个高校新专业就业时其情况都或多或少存在不确定性,其原因主要在于社会和行业对于特定高校新专业的认识度不高。因而打开就业工作局面难度大,故无论从短期还是长远来看,都需要充分利用所建立的校外实践基地作为就业渠道,使基地发挥更大作用,这需要在基地建设过程中同时做好基地管理制度建设,以协议的形式为本新专业向基地输送人才提供保证。
3改革效果
近五年来,学校在建设能动专业过程中不断探索,最终形成以上建设意见和改革措施,并取得了显著成效:(1)制定了科学合理的能动专业人才培养方案,确定以掌握能源转换装备运行及转换机理为基础,在传统的专业基础课程中,将《流体机械原理》、《水轮机及调节器》、《汽轮机》等增设为专业公共基础课,在专业拓展模块课程中按水电、热电、流体机械、新能源发电等设置小学分模块供学生选修,但不限制选择模块数量。目前学生就业反馈情况表明,在弱化专业方向、增厚专业基础课程后,学生在择业过程中即使不在个人专业方向上就业,只要未跨出能动行业,就能很快适应新领域的工作。(2)整合实验/实践教学计划和条件。如将以往随理论课程开设的《流体机械原理》、《流体力学》、《液压传动与控制》、《泵站工程》、《水轮机及调节器》等的课程实验进行专门设计,整合成32学时的《流体综合实验》课程;将《热力学》、《传热学》、《汽轮机》、《热电厂动力工程》、《锅炉原理》等课程的实验内容整合成32学时的《热工综合实验》;将《测试技术》、《控制工程》、《电厂自动化》等课程实验整合成16学时的《测控综合实验》等,并根据相关理论课开设时间将综合实验课内容分为两个学期开设。这样学生能够得到更为系统的、连贯的实践训练,相比随理论课程开设的零散实验,综合实验教学效果更好随(3)目前已在学校所在地区及周边能动企业建立本专业的实践/实习基地,且已经有效运行,如安能(宜昌)热电(生物质能发电)、长江电力(葛洲坝)、安能(襄阳)火电、三峡电厂、清江的隔河岩电站、高坝洲电站、向家坝电站、黄龙滩(十堰)电站、湖北宜化集团、宜昌安琪酵母、黑旋风工程机械等20多家能源企业和流体机械设计制造企业,可完全满足学生毕业实习、生产实习及其他培训的接待需求,极大地缓解了专业实践条件建设需要大投入的困难。(4)专业就业情况良好,第一届毕业生(2010级,共53人)就业率达100%,其中除4人继续攻读硕士研究生外,15人进入水力发电厂,17人进入火电、生物质能电厂,6人进入电力部门事业单位,11人进入与流体机械及能源装备设计、制造相关企业。其中17人(32.1%)在本专业校外实践基地相关企业就职。截止2015年3月中旬,第二届毕业生(2011级,共81人)已签就业协议的达72人,已确定攻读硕士研究生5人。学校以专业调研、毕业生就业企业回访等多种形式,进一步拓宽和加深了与行业内相关企事业单位的联系,并就用人单位对我校毕业生在生产实践过程中的综合素质和表现进行跟踪回访,结果表明学生的综合能力水平总体较高。
4结语
同目前的热门专业如管理、计算机等相比,地矿类专业相对属于冷学门专业。开设地矿专业的大学也因为专业研究的关系,通常地处内地或偏远地区。因此,在选择报考院校和专业时候,地矿类专业往往被“冷落”。
不过,随着科学技术的发展,学科交叉和交流增多,地矿专业的学生所接受到的训练也不再像以前那样相对狭窄。有些地矿类大学受到冷落可能只是地域原因,其实也有相当有实力的。属于工学学科的地矿专业作为一级学科,又可分为采矿工程、矿井建设、勘查工程、矿山通风与安全、应用地球物理、应用地球化学、水文地质与工程地质、石油与天然气地质勘查、选矿工程和石油工程等专业方向。工作性质多数为研究实验或加工生产,与工业关系密切。
从专业层面看,地矿类专业以极高的就业率傲视其他专业。不过,需要注意的是,身体不好者不适合报考地矿类专业。
材料类
材料学分为三个大类:金属材料、无机非金属材料和高分子材料。大部分高校会开设材料科学与工程专业,专业下又分出几个方向,针对性地学习这三大类的知识,并且它还与其他一些工程科学相重叠,因此在各大院校,材料科学与工程都有若干分支。
材料学森罗万象,无所不包,是国内外各行各业发展都离不开的一门基础而重要的学科。目前据相关专家分析,我国在材料成型设计方面缺乏的人才在 20 万~30 万之间,并且呈逐年递增趋势,材料科学与工程专业的毕业生已经成了“抢手货”。目前我国整个材料行业都缺少高精尖人才,人才缺失问题已经成了众多企业发展的桎梏。
机械类
机械被称为“工程之母”,几乎所有的工程行业都需要机械专业人才。从设计、制造和大规模生产一条龙,从地球到宇宙空间,都有机械人忙碌的身影。该专业也不局限于传统的机械行业,在许多尖端科学领域,机械往往也是该领域所依托的基础,像在航空航天业里,飞行机械师就是必不可少的人才。
机械专业属于教育部规定的一级学科,因此它底下设有许多二级学科,虽然各个大学具体开设的方向有所差异,但基本上都有这么几个专业:机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、工业工程、动力机械及工程、流体机械及工程。
仪器仪表类
仪器与仪表类专业是信息科学技术的源头,是光学、精密机械、电子、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门综合学科。仪器仪表设备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力发展水平,当前我国各行各业的仪器仪表正从自动化向智能化方向发展,需要大量的测控技术及仪表专业的人才。
能源动力类
能源是维持国民经济发展的重要物质基础和根本保证,它与材料和信息构成现代社会繁荣和发展的三大支柱。能源动力专业又可分为工程热物理、热能工程、动力机械及工程、制冷及低温工程等二级学科,主要为航空航天动力工程及自动化、汽车动力工程、电厂热能动力及自动化、制冷及低温技术、能源与环境工程等领域培养高级专门人才。能源动力学科和机械学科关系甚为密切,因此许多大学常把能源动力类专业归并到机械学院。比如清华、同济的热能工程系隶属机械工程学院、上海交大则有机械与动力工程学院、浙大设有机械与能源工程学院。
电气信息类
由于目前我国重视高科技发展,推动了科技进步,从而带动了与此相关的计算机专业、电子专业以及通信专业人才需求的大幅增长,近两年国家每年对通讯基础设施的投资多达近两千亿元。
有关专家指出,随着新经济时代的到来,信息产业已成为朝阳行业,更将成为今后国民支柱产业,因此就业前景长期向好。按照教育部划分标准,电气信息类专业主要包括:电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、电子科学与技术、生物医学工程、电气工程与自动化、信息工程、软件工程、网络工程、信息显示与光电技术、集成电路设计与集成系统、光电信息工程、广播电视工程、电气信息工程等专业。
环境与安全类
环境工程是研究环境问题的一门学科,它的任务是通过评价人类生产和社会活动对环境的影响,用具体的工程、规划和管理措施,收集和处理污染物,消除污染,净化环境,使社会、经济和环境保护协调发展。水治理是环境治理的一个重要领域,常常是环境治理最初着手的领域,所以在很多院校,该专业与给水排水工程与环境工程也设在一起。
在高校专业的分类中,跟环境工程分在一起的还有安全工程。安全工程,简而言之,研究的是生产、工程或者说是行业的安全问题。很显然,不同行业需要有各自不同的具体安全措施,所以,安全类专业是依托于各个行业的。
土建类
土建类专业包括建筑学、城市规划、土木工程、建筑环境与设备工程、给水排水工程、城市地下空间工程、历史建筑保护工程、景观建筑设计、水务工程、农业工程、设施农业科学与工程、建筑设施智能技术、建筑电气与智能化、景观学、风景园林、道路桥梁与渡河工程、工程管理等专业。在土建类中建筑学是重中之重,建筑学不仅要求学生有较强的形象思维能力、图形表达能力和较强动手的能力,还要求学生有良好的数学、历史、美术的基础。国内大概有70多所大学设有建筑学专业,此专业的名校生非常有竞争力,此专业的学制一般是五年。
水利类
水利是一门既古老又现代的专业。之所以说它古老,是因为在原始社会,人类靠渔猎游牧为生,逐水草而居,部族定居以后,需水日增,人畜供水和生产用水的引水、供水工程就产生了。
在信息化时代,传统水利行业面临全面技术提升和改造的历史任务。该专业应用高新技术对传统的水利行业进行改造,如采用计算机技术、微电子技术、现代通讯技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统及自动化技术等进行技术改造。水利类包括水利水电工程、水文与水资源工程、港口航道与海岸工程三个专业。
关键词:能源动力类专业;实践教学;创新能力;内容体系
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)19-0086-
诺贝尔奖获得者李振道先生在西北师范大学百年校庆典礼上提出:“培养青年人才,不能仅依靠课堂教学和靠高科技工具,人才的培养要在实践当中去培养,在培养的过程中,使学生变成老师的助手。”[1]由此可见,实践教学作为创新型人才培养中的重要环节,对于提高学生综合素质、培养创新能力,具有不可替代的重要作用。
实践教学环节包括实验操作、生产实习、毕业设计、毕业实习等环节,是对学生实际操作能力培养的重要环节之一,也是教学质量最直观的反映。尤其对高等工科院校而言,要培养高素质应用型人才,更应重视实践教学。只有通过实践操作,才能使学生在实践中检验所学知识,发现新的问题,掌握科学方法,培养创新意识,从而提升综合素质。因此,加强实践教学是提高人才培养质量的关键环节,也是培养理论与实践相结合的创新型人才的有效途径之一。[2]
一、能源动力类专业实践教学改革的必要性
近年来,高等院校对实践性教学环节的重要性的认识逐年提高,实践性环节的教学条件逐年改善,教学效果也有所改善。但是,国内高校特别是一般高校在实践性环节教学中依然存在以下困难与不足:[2]
1.对实践性环节的重要性普遍认识仍不够到位
认为实践教学仅仅是为了巩固理论教学的辅助手段,使实践教学缺乏设计性、创新性。学生实验时往往是简单的“依样画葫芦”,单纯依据指定的操作步骤完成实验内容,提交实验报告,仅仅是掌握了最简单的操作技术,而忽略了对学生创新能力的培养。
2.实践性教学环节所占时间比例偏小,难以达到培养学生综合能力的目标
近几年来,工科专业教学计划中实践性环节所占比例有明显的增加。但总体来看,集中实践环节教学的总周数占总教学周数的比例约为20%左右,仍然偏低;特别是课程教学中,大部分课程实验学时数占该课程总学时数的比例只有10%左右,而在欧美国家,这个比例可占30%~50%,甚至更高。
3.项目设置欠合理,内容陈旧,信息量小,学生反映收获不大
几十年来,大学工科专业实践性环节的教学内容变化很小,套路基本不变。现以某院校热能与动力工程专业的实践性环节为例进行分析。
(1)该专业的金工实习工种设置为车、钳、刨、铣、磨、焊接、热处理,实际操作以钳工为主,车、焊接次之。这种做法坚持了几十年,基本没有变化和创新,现代加工技术以及非金属材料的加工未列入教学内容。
(2)机械零件设计、锅炉原理、汽轮机原理、热力发电厂四门课程安排了课程设计,但设计内容年年相同,每个学生的设计成果基本一样,无法真正培养学生的创新能力、动手能力、独立分析问题和解决问题的能力。
(3)课程实验的设置欠合理,实验内容零碎,综合性差,重复内容较多;实验的档次不高,多为验证性实验,未能充分发挥学生的主观能动性;实验设备的台套数少(有些贵重实验设备只有1~2套),造成有些实验变成了演示性实验。
(4)生产实习和毕业实习虽然在时间、场地方面得到了保证,但由于经费紧张,学生只能整班地安排在较近的某一个企业内实习,人员拥挤;企业因安全生产的需要,不能让学生进行实际操作,从而达不到预期效果。
(5)毕业设计是最为重要、安排时间最长的实践性环节,也是最为重视的实践性环节。目前,毕业设计因师资力量、设计场地和条件等方面的原因,导致部分选题在前沿性、创新性、综合性等方面达不到要求;少数教师在指导毕业设计过程中只注重对具体问题本身的解决,忽视了对学生研究方法的指导和能力的培养。
4.方法和手段落后
实践性教学环节使用的方法和手段有些仍然比较落后,计算机技术、多媒体技术、本领域内的优化设计软件平台等新的设计手段和方法应用得比较少。如,在进行课程设计时,学生的大部分时间花在重复性手算上,变成了计算工具,而不是将主要精力放在设计方案的拟定、分析比较、方案优化上。长期以来,课程设计在培养学生独立分析问题、综合问题能力以及创新能力方面是不令人满意的。又如课程实验教学,从检测方法和手段到实验数据的分析方法和手段都跟不上科学技术的发展,有些实验手段和方法甚至相当“原始”,实验效果也就可想而知了。[3]
能源动力类专业主要培养能源清洁转换与利用和热力环境保护领域既有扎实的理论基础,又有较强实践和创新能力的人才,以满足社会对该学科领域的教学、科研、工程技术、经营管理等各方面的人才需求。本专业具有明显的行业背景特色,拥有良好的实践教学条件,为实践教学改革创造了良好的条件。
二、创新型实践教学内容体系的改革与探索
针对能源动力类专业的特殊行业背景和人才培养目标的需要,以“厚基础、宽口径、强能力、高素质”为总体要求,以强化工程实践能力培养为目的,改革了实践教学模式,构建了“实验+实习+设计+课外实践”四模块的实践教学内容体系。
1.实验模块
[关键词]热能动力工程的概述?;热能动力工程在锅炉和能源的发展
中图分类号:TK12 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)02-0004-01
1.对热能动力工程的概述
热能动力工程所研究的主要是热能与动力之间的能量转化,由于它的复杂性和高难度,所以所涉及到的科学领域主要包括:热能工程、工程物理学、动力机械以及流体机械工程等多个方面的相关内容。
到目前为止,热能动力工程的发展得到了飞速的发展,它成为电厂热能工程、工业企业以及供热企业的主要应用部分。对于我国的热能动力工程而言,需要加强对其自动化的研究,更需要培养出与锅炉热能转换和空调制冷方面的专业性人才。在现在的实际发展中,热能动力工程已经成为热能源的主要应用工程,因其专业性很强,热能动力工程不仅是热能源的主力,同时还成为了现代动力工程发展的基石。热能动力工程对环境的保护也起到了一定的作用,与此同时也推动了我国的国民经济,所以需要相关部门加强对热能动力工程的关注和重视。
2.热能动力工程中锅炉的发展现状
2.1 我国热能动力工程中锅炉的发展状况
自1872年英国第一台锅炉的产生,工业锅炉行业已经有了数百年的发展,经历了锅壳式锅炉、火管锅炉、直水管锅炉、煤粉锅炉、循环流化床锅炉等演化历程。我国是世界上最大的生产和使用工业锅炉的国家,全国拥有一千多家锅炉生产企业,由于受资源结构的影响,煤炭为工业锅炉的主要燃料,还有少量的燃气和电热锅炉。在过去60多年里,我国工业锅炉技术得到了长足的进步,尤其是燃油燃气锅炉技术已经到达了国际先进水平,但是还存在着热效率不高、脱硫技术不成熟、辅助以及自动化控制技术落后、炉排铸件质量不高等问题。工业锅炉主要应用于电力生产、制药、化工、钢铁等行业,是国民经济发展的主要动力来源。伴随着热能动力工程学和锅炉技术的发展,现代化的锅炉设备一般采用步进式炉和推钢式炉,并充分利用计算机自动化控制系统,实现了锅炉的持续稳定加热,不断提高能源利用率。
2.2 我国锅炉技术发展过程中存在的主要问题
我国锅炉技术存在的主要问题是热效率不高、粉尘气体污染严重,产品技术、管理、工艺流程落后,科技研发力度不足,制造标准不规范等。其中,锅炉结构设计起着关键性的制约作用。锅炉内部结构主要存在炉排铸造质量不高、风机运行不稳定、辅助设备不完整等问题。国内一般使用普通铸件,大部分零件采用火焰切割冷加工技术,造成炉排间隙较大,容易造成漏煤和配风不均问题。其次是由于企业为了追逐高额利润,减少锅炉建设投资,经常使锅炉在高负荷下运行,这就有可能造成风机长时间工作而烧坏。在国内锅炉安装过程中,一般使用和燃烧器不配套的辅机设备,缺乏专业性匹配设备的研究开发,严重影响整机运转、节能以及环保性能。在设计制造过程中,只重视元件承压指标,忽视对燃烧装置的研究。
3.热能动力工程锅炉技术的发展
3.1 提高锅炉自动化控制水平,保证锅炉温度的稳定性
科学合理的控制锅炉燃烧温度需要做好能量的转化幅度,锅炉企业应该改变传统的人工填料方式,使用步进式自动化控制技术,通^计算机技术采集、分析、计算、输出合理的结果,把锅炉内温度经过传感器传送到控制系统,检测温度差异性,实现对锅炉燃烧的有效控制。由于锅炉内部结构的复杂性,温度检测影响因素较多,因此要充分地把热能动力工程技术应用到锅炉改造过程中,通过测定从不同方向流入叶片的燃料速度,建立数据模拟二维模型,最后利用数据库软件求出结果,弄清锅炉风机叶片分离和攻角的关系。
3.2 提高燃料利用率,加强节能环保研究力度
燃料利用率的提高首先要做好链条炉排燃烧设备结构改进工作,充分发挥节能减排的作用,尤其是要解决好调节不顺、密封不严、布风不合理、漏煤过多等问题。不断加强对给煤装置、自动化系统控制、炉拱及燃烧系统、锅炉辅机节能改造工作,保证水处理装置的科学合理利用,从整体上实现系统节能。对于使用天然气做为燃料的锅炉可以采取冷凝式锅炉,同时为了避免冷凝结露引发锅炉内壁腐蚀损坏,一般要把锅炉温度设定在比较高的水平。国家要强化节能减排监督管理体系,不断提高锅炉技术研究和操作人员的技能素质,养成节能意识,把节能工作提高到战略位置。
4.热力动力工程在能源发展方面
4.1 能源方面存在的问题
当前,世界各主要经济体的经济复苏迹象逐渐明朗,随着世界经济的复苏和持续发展,能源供应紧张的局面将会加剧,世界各国将会更加重视本国的能源安全问题,在采取行之有效的能源战略同时,加快各种能源利用新技术和新工艺。而能源动力工业作为我国国民经济和国防建设的支柱性产业,在推动国家经济发展方面做出了突出的贡献。所以,必须提高能源利用效率,缓解能源紧张的局面。
而热电厂的风机,是一种可以产生能源的机械装置,通过轴旋转产生的气流,可产生大量的动能,在发电厂、工业生产和锅炉生产过程中具有广泛的应用。对于一些发电机组来说,随着电力需求的增加,电网的运行将会更加的安全和可靠,所以,这对于风机的应用也就提出了更高的要求。
4.2 能源方面的发展前景
人类社会赖以发展的重要基础便是能源,能源在确保人类社会的可持续发展方面有着巨大的作用。在世界能源形势不容乐观的形势下,如果更加合理高效的利用能源,成为世界性的研究课题。当前,我国的能源利用主要以煤炭和电能为主,也就是在能源利用结构中,煤炭是核心,我国是以煤炭为主的能源利用结构。这种能源利用结构,一方面会对环境产生比较大的影响,造成生态环境和大气环境的严重破坏,一方面会消耗大量的能源,过度消耗煤炭资源,使我国的能源供应日益紧张。
在这样的形势下,在我国能源供应日益紧张的形势下,我国能源的主要发展方向是“新能源、核能、智能电网、常规能源、节能减排”。而热能与动力工程符合我国能源发展的大体方向,可为我国能源结构的合理优化做贡献。
参考文献
关键词:工学专业群;资源共享;优势课程
作者简介:陈定(1963-),女,湖南浏阳人,武汉大学动力与机械学院院党政办公室主任,工程师;王微(1983-),女,山西长治人,武汉大学动力与机械学院,工程师。(湖北 武汉 430072)
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)04-0039-02
一、研究背景
武汉大学动力与机械学院是以能源动力工程学科群为基础,由动力工程、自动化、机械工程、材料工程、水质工程等五个系组成的工科学院。学院有能源动力系统及自动化、核工程与核技术、自动化、机械设计制造及其自动化、材料成型与控制工程、金属材料工程、水质科学与技术等7个本科专业,学院专业多、办学规模大。
然而目前学院由于课程多、专业多,学生多与仪器少、教师资源缺乏以及资源兼顾的矛盾非常突出。如何整合现有资源、实现各专业优势课程的资源共享,发挥课程示范性和辐射作用,对于学院的发展来说具有重大意义。
通过多次研讨发现目前平台课建设普遍面临如下困难:(1)课程专业针对性不强,课程在体现以能源动力工程学科群为基础共性的同时兼顾不同专业学生的需求差异较少;(2)教学经费不足,实验仪器陈旧、数量少,不能满足全院学生的实验需求;(3)为了解决这些问题,缓解教学的压力,迫切需要建设适合各专业学生需求的公共平台课程教学资源。
二、解决办法及措施
针对目前存在的诸多问题,近年来学校、学院进行了多次磋商以及协调,寄希望于专业通开平台课的建设实现资源综合利用。
动力与机械学院致力于进行针对全院所有专业的通开平台课的建设。利用“本科生人才培养方案(2010版)”制定契机,学院在原有平台课基础上,进一步整合资源,设置了7门(动力系“微机原理及接口”、自动化系“自动控制原理”、机械系“计算机辅助设计”、动力系“热工基础”、水质系“电厂化学概论”、动力系“发电厂动力工程概论”、材料系“发电厂工程材料”)面向全院的平台课,专业间实现资源共享。根据各门课程的特点及课程组的具体需要,学院牵头从2011年3月至7月历时四个月,先后由课程组负责人主持召开7门院级平台课程研讨会。每一次课程研讨会教学院长、系主任、教学主任、课程组、督导组、教学办及相关老师都会参加。
为了使教学更有针对性,针对不同专业的学生,要多从学生的基础和需求考虑,在保证基本理论讲清讲透的基础上,合理调整教学内容,以期获得满意的教学效果。
加强与相关课群的交流,各专业间沟通协作满足不同专业学生需求,通过对教材关键章节选择合理调整教学内容、对教学内容合理分工、考试方式改革等来提高课程与不同专业学生需求的契合度,采取多种教学方法增强学生兴趣。
通过研讨学院针对工学专业群共享资源课程平台建设进行了如下6个方面的研究工作。
1.整合教学团队
教学团队是以教学工作为主线,以教书育人、培养合格的本科人才为共同愿景,以教学改革项目为抓手,为达成共同的教学目标而分工协作、相互承担教学责任的少数知识技能互补的教师所组成的团队。[1]学院7门平台课的教学团队参与教师多,主要以开课单位为主导,同时还有来自其他专业的教师,由于服务不同专业,对教师知识面要求也较高。因此,怎样做好教学团队建设显得非常重要。
首先,教学团队成员在团队责任人的带领下,在团队目标的牵引下,充分利用和整合各种教学资源,课件分工建设、资源共享,多交流、多讨论,共同协商上课内容;其次,教学团队要多听各专业意见和建议,与各专业老师协作,使课程更具针对性和实用性;第三,教学团队成员之间、教学团队与相关专业负责老师也要经常交流、相互协作,共同努力,最终达到预期目标。
2.明确教学目的
教学目的是教学过程结束时所要达到的结果或教学活动预期达到的结果,是教学领域里为实现教育目的而提出的一种概括性的、总体的要求,制约着教学发展趋势和总方向,对整个教学活动起着统贯全局的作用。[2]教学目的发挥积极作用的前提条件是教学目的制定的合理性。教学目的要在教学计划中恰当定位,与教学客体、教学内容、教学方法等协调一致,指导教学主体行动并转化为教学结果,从而实现自身的合理性。由于全院平台课针对7个不同专业,因此在考虑各专业共性的基础上,课程组要明确各专业的不同需求,因材施教。
首先,在上课前课程组先要明确教学目的,清楚该专业学生需要此课程那部分知识,尽可能服务专业,教学内容有需求性和针对性才能有的放矢、有所侧重;其次,课程组要加强与相关课群任课老师的交流,理清课程先行后续问题,例如动力系开设的院平台课“发电厂动力工程”与“能源概论”、“现代能源”、“热工基础”有重复;材料系开设的院平台课“发电厂工程材料”应放在“金属工艺学”后;机械系“计算机辅助设计”的先导课程是“工程图学”;动力系开设的全院平台课“微机原理及接口”应开在“智能仪表”之前,这些问题都需要课程组与教学管理人员、相关课程老师提前协商解决。
3.针对不同专业分模块制定教学大纲
教学大纲是根据教学计划的要求,课程在教学计划中的地位、作用,以及课程性质、目的和任务而规定的课程内容、体系、范围和教学要求的基本纲要。它是实施教育思想和教学计划的基本保证,是进行多种媒体教学、教材建设和教学质量评估的重要依据,也是指导学生学习,制定考核说明和评分标准的指导性文件。如果教学大纲不合理,执行过程就会打折扣。[3]
首先,教学大纲针对各专业分模块,针对不同专业选择不同深度、内容。例如为了顺应我国核电发展趋势,在“电厂化学概论”课程教学中,针对核工程与和技术专业应适当突出核电站水化学相关内容;其次,要设置成不同的方式、体现特色,各专业间要沟通协作;第三,教学大纲、课程简介上网带动其他课程上网。
4.材,根据不同专业调整教学内容、改革教学方法
教材是课堂上以及课堂外教师和学生使用的教学材料,是教师备课和组织课堂活动最基本的资源,也是学生学习知识和实现学习目标的基础。作为全院平台课,选择一本适合全院七个专业学生的教材难度非常大。例如动力系开设的“热工基础”市面上的教材可以用,但均存在一定问题,清华版的课时太长,其他的内容又太浅,需要院里出面统一编著教材。因此,教材编写时要注意广度和深度,与其他院系沟通,注意覆盖范围,体现综合性;同时也要注意教材内容的完整性,理论与实践结合,实验加入教材,附习题和参考答案。
教学内容、教学方式上,在培养学生共性课程能力的同时,教学过程中根据专业需求和学生实际情况选择侧重点,注意教材内容的精选和揉和。这就需要课程组注意备课方式、方法,注重各专业前沿的发展,例如动力系的“热工基础”课程,在机械设计制造及其自动化、材料成型与控制工程、金属材料工程专业开设时,要增加2个学时的实验环节。教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标,完成共同的教学任务,在教学过程中运用的方式与手段的总称。教学方法要体现特色,理论与实践结合例如动力系的“热工基础”课程可以按项目组织教学。
5.重视实验教学,学院给予经费支持
实验教学在对学生综合能力和创新能力培养上,起着理论教学不可替代的特殊作用;如学生通过实验课学习多方面的实际知识技能,在他们毕业走向社会后,这些知识和技能与所学到的理论知识一样重要,有的则比理论知识更早、更快地发挥作用;通过实验教学可以开拓学生的思路,激发探索精神,培养学生分析问题、解决问题的能力和归纳综合的能力。[4]针对学院经费不足,实验仪器陈旧、数量少而不能满足全院学生实验需求的情况,提出“改进、自制、购买相结合”的实验室建设理念。学院在经费比较紧张的情况下,拿出经费为动力系开设的“微机原理及接口”建立开放性的实验室;自动化专业开设的平台课“自动控制原理”加强建设网络实验平台,学生通过视频观察,可以随时随地做实验,节约教学资源,通过申请一个教改基金就可以实现。
6.建立标准化试题库,统一命题、统一考试,但又有所侧重
试题库建设根据专业不同而有所侧重,统一试卷,但考试时可以根据不同专业设置不同要求,例如选做题指定哪个专业选做。
三、结论及效果
通过上述环节的改进及研究,本文成果具有如下作用及意义:
(1)满足共性发展,实现资源共享。武汉大学动力与机械学院是以能源动力工程学科群为基础,由动力工程、自动化、机械工程、材料工程、水质工程等五个系组成的工科学院。满足了各个系之间的资源共享,实现共同发展。
(2)加强教学针对性,满足不同专业学生需求。为了使教学更有针对性。针对不同专业的学生,要多从学生的基础和需求考虑,在保证基本理论讲清讲透的基础上,合理调整教学内容,以期获得满意的教学效果。加强与相关课群的交流,各专业间沟通协作满足不同专业学生需求,通过对教材关键章节选择合理调整教学内容、对教学内容合理分工、考试方式改革等来提高课程与不同专业学生需求的契合度,采取多种教学方法增强学生兴趣。
(3)通过“改进、自制仪器”实现实验资源的充分利用及最优配置,满足了本校的教学需求,也为一些兄弟院校提供了质优价廉的教学仪器,解决了地方院校经费短缺、实验仪器数量不足与逐渐扩大的教学规模的矛盾。
(4)教学资源的建设与共享为地方工科高校的基础教学提供了可借鉴的思路,同时也可能推广应用到其他基础课程教学中。
(5)资源的共享为教师提供了一个快速获取教学资料的门户,可以开眼界、启思路,促进了师资水平的提升,可以丰富教学内容、增加教学手段、完善教学方法,促进了教学质量的提高。
参考文献:
[1]李俊龙,宋菲.提高高校本科教学团队执行力的策略分析[J].中国大学教学,2009,(11):62.
[2]田慧生,李如密.教学论[M].石家庄:河北教育出版社,1999.
【关键词】热能;动力工程;能源
中图分类号:TK22 文献标识码:A 文章编号:1006-0278(2014)03-180-02
近年来,随着工业的快速发展,我国锅炉的种类也逐渐增多,但是在锅炉的制造和应用方面还存在不少的问题,主要是能源利用效率比较低的问题。因此,如果提高能源利用效率成为我国热能与动力工程研究的方向之一。在本文中,笔者结合自身工作实际,从我国现阶段热能与工程发展情况入手,分析了热力动力工程和能源的发展状况。
一、热力动力工程及其未来发展方向
(一)现阶段的热力动力工程研究情况
我国的热力动力工程专业是在上世纪五十年代形成的,而它的兴起则是在前苏联,这个专业下面还包括几十个小专业,主要与偶电厂热能、制冷、锅炉,以及空调空城、低温、内燃机等等。而在我国实行改革开放之后,尤其是进入新世纪之后,这些小专业逐渐压缩成为九个小专业,前不久有被合并成为一个专业。在我国的大多数高校开设了热能与动力工程专业。
热能与动力工程专业的研究内容包括两个方面,一个是热能,一个是动力,它是一门技术性和应用性均非常强的专业,涵盖的知识领域主要包括机械工程、工程热物理、热能动力工程。此外,还包括能量转换和有效利用的理论和技术等,制冷装置、动力工程、动力机械等也属于这一专业的知识领域。该专业的应用领域也比较广泛,可以说是我国科技发展的基础专业所在。随着我国社会主义市场经济体制的逐步晚上,社会需求的不断多样化,以及科学技术的应用发展,均称为其发展的挑战。
(二)热能与动力工程的发展方向
热能与动力工程的发展方向首先表现在动力控制工程的发展方向,其研究发展需要掌握动力测试技术、汽轮机原理、动力机械设计、热工自动控制,以及燃烧污染与环境、锅炉原理、传热传质数值计算等方面的知识;其次,在热力发电机与汽车工程发展方向上,则需要掌握内燃机原理、燃料和燃烧、热力发动机的排放、环境工程理论,以及内燃机电子控制、低温技术学等方面的知识。
此外,在水利水电工程发展方面还需要掌握水轮机原理、水力机组辅助设备、现代控制理论、电机学与发电厂电气设备等方面的知识。
二、工业炉的发展状况
在工业生产领域,工业炉的作用比较大,在推动工业生产方面发挥着独特的作用。工业炉是一种热能转化装置,通过燃烧来产生热量,然后用燃烧产生的热量来加工物料和工件。在工业生产当中,工业炉是比较重要的生产设备,当前,工业炉在工业生产的各个领域均有应用,而且品种比较多,有力推动了工业生产的发展。早在商周时期,我国已经制造出功能强大的锅炉,随着工业生产的发展,锅炉逐渐发展成为当前的工业炉。所以,锅炉可以说是工业炉的一种特殊形式。相关的统计结果显示,在我国的12个行业当中,工业炉装备在12万台以上,其中,机械制造行业的工业炉占到了总数的67%,而工业炉有可以分为燃烧炉和电炉。现阶段,多数行业使用的是工业炉。而这两种工业炉中,燃烧炉的使用范围最广,有力推动了我国工业生产的发展。
三、工业炉燃烧控制技术的应用
若想比较好地控制热能动力工程锅炉内的燃烧,控制炉内的温度,必须控制能量转化幅度。在过去,锅炉燃烧均是使用人力向锅炉内添加燃料,通过这种方式来保证锅炉的连续工作。但现阶段,不少企业已经采用了步进式锅炉自动控制技术来控制燃料的添加。在下文中,笔者介绍两种锅炉燃烧的控制方式。
(一)空比例连续控制系统
空比例林旭控制系统由气体分析装置、燃烧控制器等部件构成,通过检测热电偶来设定燃烧数据;利用计算机技术计算出燃烧的偏差值,保证输出结果的准确性,实现对锅炉燃烧的控制。不过相关的研究表明,通过这种方式控制燃烧,常常会会出现偏差,计算结果的准确性会大幅降低。
(二)双交叉限幅控制系统
双交叉限幅控制系统,主要由热电偶、烧嘴和流量阀等组成。但是从另一个角度来讲,即通过温度传感器,把需测量的温度转换成电信号,之后,在计算所需测量的温度是不是与预先设定的温度相同,从而实现对锅炉内燃料燃烧的有效控制。锅炉采用这种燃烧控制方式,主要有两个方面的好处,一是可以节省能源和部件,二是可以实现对锅炉内温度的精确控制。实践证明,这种控制技术的应用效果非常好,值得在热能动力工程中应用和推广。
除此之外,控制热能动力工程锅炉内的燃烧温度,还应结合工程的需要,合理选用燃料。众所周知,有些燃料的燃烧控制较容易,而有些燃料燃烧较剧烈,控制相比较难,这就要求在锅炉内填充燃料前,合理选择燃料,通过对比燃烧点、燃烧所持续的时间等确定使用哪种燃料。
四、仿真锅炉风机翼型叶片
在锅炉的内部,有着不少的叶片,这些叶片在燃料燃烧的过程中会通过自身的转动形成复杂的流畅,主要的特征便是非定长。因此,通过相关的实验来检测其性能有着比较大的困难。现阶段,也缺乏健全和完善的流体力学理论知识来解释其中发生的各种现场,比如流动分离现象、失速现象和喘振现象等。在这种情况下,就需要通过流动实验和数据模拟来探测机械内部的流动问题。
五、热力动力工程在能源发展方面
(一)能源方面存在的问题
当前,世界各主要经济体的经济复苏迹象逐渐明朗,随着世界经济的复苏和持续发展,能源供应紧张的局面将会加剧,世界各国将会更加重视本国的能源安全问题,在采取行之有效的能源战略同时,加快各种能源利用新技术和新工艺。而能源动力工业作为我国国民经济和国防建设的支柱性产业,在推动国家经济发展方面做出了突出的贡献。所以,必须提高能源利用效率,缓解能源紧张的局面。
而热电厂的风机,是一种可以产生能源的机械装置,通过轴旋转产生的气流,可产生大量的动能,在发电厂、工业生产和锅炉生产过程中具有广泛的应用。对于一些发电机组来说,随着电力需求的增加,电网的运行将会更加的安全和可靠,所以,这对于风机的应用也就提出了更高的要求。
(二)能源方面的发展前景
人类社会赖以发展的重要基础便是能源,能源在确保人类社会的可持续发展方面有着巨大的作用。在世界能源形势不容乐观的形势下,如果更加合理高效的利用能源,成为世界性的研究课题。当前,我国的能源利用主要以煤炭和电能为主,也就是在能源利用结构中,煤炭是核心,我国是以煤炭为主的能源利用结构。这种能源利用结构,一方面会对环境产生比较大的影响,造成生态环境和大气环境的严重破坏,一方面会消耗大量的能源,过度消耗煤炭资源,使我国的能源供应日益紧张。
在这样的形势下,在我国能源供应日益紧张的形势下,我国能源的主要发展方向是“新能源、核能、智能电网、常规能源、节能减排”。而热能与动力工程符合我国能源发展的大体方向,可为我国能源结构的合理优化做贡献。