“汽輪機(jī)原理”課程教學(xué)探討

摘 要：文章針對“汽輪機(jī)原理”課程教學(xué)的現(xiàn)狀，結(jié)合熱能與動力工程的培養(yǎng)目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)等環(huán)節(jié)對“汽輪機(jī)原理”課程教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)原理課程 課程教學(xué)教學(xué)探討課程教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

在現(xiàn)代化電力工業(yè)中，汽輪機(jī)為人類提供了80％左右的電能，也為過程工業(yè)提供了大量的驅(qū)動功，是現(xiàn)代化國家中重要的動力機(jī)械設(shè)備。所以，學(xué)好汽輪機(jī)原理是對熱能動力工程專業(yè)電廠熱能動力方向的學(xué)生的必要要求，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和在今后工作中盡快適應(yīng)工作需要，進(jìn)一步鉆研專業(yè)技術(shù)打下扎實基礎(chǔ)?！捌啓C(jī)原理”課程的突出特點是涉及的基礎(chǔ)理論較多，例如汽輪機(jī)的基本工作原理部分主要涉及工程熱力學(xué)和流體力學(xué)方面的基礎(chǔ)；凝汽器部分主要涉及傳熱學(xué)基礎(chǔ)；零部件的強(qiáng)度部分主要以理論力學(xué)和材料力學(xué)為基礎(chǔ)；調(diào)節(jié)系統(tǒng)部分在很大程度上與自動調(diào)節(jié)原理有關(guān)。各部分內(nèi)容同時與發(fā)電廠的生產(chǎn)實際密切相連，因此該課程一直是教師認(rèn)為難教、學(xué)生認(rèn)為難學(xué)的課程。本文結(jié)合“汽輪機(jī)原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀，從教學(xué)內(nèi)容、方法、實踐等環(huán)節(jié)出發(fā)探討了教學(xué)改革思路。

一、“汽輪機(jī)原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀

隨著教育改革的深入，電廠熱能動力工程專業(yè)已并人擴(kuò)大了的熱能工程專業(yè)，原專業(yè)得到了淡化，根據(jù)熱能工程專業(yè)的教學(xué)計劃，“汽輪機(jī)原理”課程仍為專業(yè)必修課，但是課時大大減少，我院能源工程系從2004級開始開設(shè)“汽輪機(jī)原理”，理論課程40課時，課程設(shè)計48課時。由于理論課時偏少，如按傳統(tǒng)方式安排教學(xué)，汽輪機(jī)基本原理部分占用大部分課時，導(dǎo)致學(xué)生對汽輪機(jī)的本體、輔機(jī)等結(jié)構(gòu)部分學(xué)習(xí)較少，不利于學(xué)生對汽輪機(jī)原理的理解，也不利于畢業(yè)后迅速適應(yīng)工作。而在教學(xué)方法上，由于該課程本身的特點，單純靠傳統(tǒng)的以教師灌輸為主的“填鴨式”教法效果較差。因此在借鑒其他院校同行的教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出了“汽輪機(jī)原理”的教學(xué)改革思路。在教學(xué)內(nèi)容上，注重同“工程熱力學(xué)”、“熱力發(fā)電廠”、和“汽輪機(jī)課程設(shè)計”的有機(jī)結(jié)合，避免內(nèi)容的重復(fù)和時間的浪費；在教學(xué)方法上注重理論聯(lián)系實際、注重工程背景、注重學(xué)生對汽輪機(jī)的感性認(rèn)識。

二、“汽輪機(jī)原理”教學(xué)內(nèi)容改革

課程內(nèi)容的先進(jìn)性與科學(xué)性，是課程質(zhì)量的基本保證?！捌啓C(jī)原理”課程內(nèi)容改革應(yīng)以專業(yè)方向的培養(yǎng)目標(biāo)為指導(dǎo)準(zhǔn)則。由于理論課課時很有限，必須正確把握“必須、夠用”的原則，努力提高針對性和應(yīng)用性，并注重教學(xué)內(nèi)容的更新和發(fā)展。在具體的教學(xué)過程中，應(yīng)加強(qiáng)技能和學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)，將理論穿插于實踐過程中，實現(xiàn)理論與實踐一體化教學(xué)，而那些理論深奧，復(fù)雜的推導(dǎo)內(nèi)容則只給出推導(dǎo)依據(jù)和方法。加強(qiáng)針對性和應(yīng)用性，突出能力的培養(yǎng)。例如在基本原理部分把“汽輪機(jī)級的設(shè)計原理”、“多級汽輪機(jī)的熱力計算”、“扭葉片級的設(shè)計方法”內(nèi)容放到汽輪機(jī)課程設(shè)計中，教師主要講解設(shè)計思路，大部分內(nèi)容由學(xué)生在進(jìn)行設(shè)計中學(xué)習(xí)，并充分發(fā)揮學(xué)生自己的創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力；在輪周效率與速度比的關(guān)系部分采用解析法和幾何發(fā)以純沖動級為例詳細(xì)講解，而對于沖動級、反動級和速度級則只采用幾何法給出結(jié)果，重點分析速度比對輪周效率的影響趨勢；強(qiáng)度部分內(nèi)容則以各主要部件的受力分析及其對機(jī)組安全的影響為重點，定量計算以介紹方法為主；針對傳統(tǒng)教材的知識結(jié)構(gòu)略顯陳舊，不能及時涵蓋最新研究成果的缺點，在課堂教學(xué)中，適時引入科技發(fā)展中的最新成果，如“雙層缸結(jié)構(gòu)”、“中壓缸啟動”、“快冷技術(shù)”、“數(shù)字電液調(diào)節(jié)”、“故障診斷技術(shù)”、“滑壓運行”等內(nèi)容。

這樣的安排既能保證理論與實踐的統(tǒng)一，突出了針對性、應(yīng)用性和先進(jìn)性，又能避免課程教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，還可有效彌補(bǔ)知識偏窄、基礎(chǔ)理論不扎實、缺乏發(fā)展后勁的不足。

三、完善教學(xué)手段，改革教學(xué)方法

愛因斯坦說：“興趣是最好的老師，老師則是點燃學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的火炬”。教育心理學(xué)的研究表明：當(dāng)學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生已有的知識和生活經(jīng)驗相聯(lián)系時，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和解決問題的興趣。因此，在“汽輪機(jī)原理”教學(xué)過程中，需要緊密聯(lián)系教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的專業(yè)方向，巧妙地采用各種行之有效的教學(xué)方法，努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在有限的課時內(nèi)使學(xué)生掌握課程的主要內(nèi)容，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。

1 以系統(tǒng)的觀點為主線，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣

“工程熱力學(xué)”中蒸汽動力裝置部分主要講述的是火電廠熱能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化的途徑和規(guī)律，“熱力發(fā)電廠”則著重講述給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)，都是從系統(tǒng)全局角度出發(fā)來進(jìn)行講述的，而“汽輪機(jī)原理”講述的是蒸汽動力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)、運行等，在內(nèi)容上起著承上啟下的作用，因此汽輪機(jī)原理的講解無論從內(nèi)容上還是從方法上必須與這兩門課程有機(jī)結(jié)合。這樣就要求教師必須以系統(tǒng)的觀點組織教學(xué)，教導(dǎo)學(xué)生以系統(tǒng)的觀點掌握知識，了解系統(tǒng)的組成、地位、作用，各設(shè)備與整個蒸汽動力系統(tǒng)的聯(lián)系，工況和參數(shù)的變化對于系統(tǒng)全局的影響等。使知識的掌握更加全面、更加系統(tǒng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀點，從全局出發(fā)，避免陷于局部的思維中。如當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)出口參數(shù)變化時，既要考慮這些變化對汽輪機(jī)本身的性能影響，又要結(jié)合蒸汽動力系統(tǒng)，講述提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性的措施，以及這種改善措施的限制條件。

2 理論聯(lián)系實際，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

教學(xué)方法改革與課程內(nèi)容體系改革應(yīng)當(dāng)同步進(jìn)行，否則改革很難取得成效。傳統(tǒng)的教學(xué)方法重講授、重理論，忽視學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，學(xué)用脫節(jié)，畢業(yè)生不能盡快適應(yīng)崗位要求，造成人才培養(yǎng)資金和時間上的重復(fù)投入和浪費。汽輪機(jī)原理有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，在課堂教學(xué)中，要注意理論聯(lián)系實際，如選擇學(xué)生在生活中熟知的傳熱現(xiàn)象作為范例，創(chuàng)造逼真的教學(xué)情景，使學(xué)生感受到傳熱學(xué)領(lǐng)域就在自己的身邊，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)習(xí)“汽輪機(jī)原理”的興趣；克服過去那種滿堂灌的教學(xué)方法，代之以討論式，啟發(fā)式的教學(xué)方式，多給學(xué)生提出問題，使學(xué)生在探討中學(xué)習(xí)，享受到獲取知識的樂趣，并逐漸養(yǎng)成一個良好的學(xué)習(xí)方法。比如，汽輪機(jī)的變工況特性的講解可以結(jié)合蒸汽動力系統(tǒng)的優(yōu)化運營案例，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；在講汽輪機(jī)真空的形成時，可以解釋為什么暖水瓶在水變得冷時，瓶塞難以拔出等；通過實際事故例子解釋汽輪機(jī)事故對人身及設(shè)備會造成巨大危害和損失，說明汽輪機(jī)的安全運行具有特別重要的意義。

在汽輪機(jī)課程的講解期間，要充分利用學(xué)校購置的300Mw汽輪機(jī)模型和校外實習(xí)基地，進(jìn)行實踐教學(xué)。例如，在汽輪機(jī)原理課的講解中，我們帶領(lǐng)學(xué)生去校外的汽輪機(jī)設(shè)計制造廠參觀，了解汽輪機(jī)各個組成部件的名稱、作用、加工制作過程；帶領(lǐng)學(xué)生去電廠參觀實習(xí)，通過電廠技術(shù)人員的講解，進(jìn)一步了解汽輪機(jī)的本體結(jié)構(gòu)和實際的變工況運行情況，加深對理論知識的深入理解。

3 采用現(xiàn)代化教學(xué)手段

“汽輪機(jī)原理”課程涉及許多結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)，常規(guī)的那種一支粉筆，一塊黑板、一張講稿的教學(xué)方式已不能適應(yīng)教學(xué)的需要。多媒體技術(shù)為汽輪機(jī)教學(xué)提供了現(xiàn)代化的教學(xué)手段，采用多媒體教學(xué)集光、形、色于一體，直觀形象，新穎生動，能夠直接作用于學(xué)生的多種感官，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使學(xué)生對于課程的內(nèi)容，所傳遞的信息，設(shè)備的結(jié)構(gòu)，更加明確，更好地掌握課程學(xué)習(xí)的方法，加強(qiáng)對基本概念、基礎(chǔ)理論的理解。例如在基本原理部分經(jīng)常會涉及到隔板、轉(zhuǎn)子、軸、葉輪、軸封、盤車等裝置，而這些本體結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容在教材的靠后部分，不利于對學(xué)生感性認(rèn)識的培養(yǎng)和加強(qiáng)。為此我們錄制并收集了一系列講解汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)的圖片和視頻、汽輪機(jī)現(xiàn)場安裝和檢修的視頻和圖片。與傳統(tǒng)的集中播放形式不同，我們采用穿插播放的方法，每次課播放大約五分鐘相關(guān)視頻。這種原理與本體相結(jié)合的教學(xué)方法對于加強(qiáng)學(xué)生對汽輪機(jī)的本體的認(rèn)識，原理的深入理解效果很好，可以彌補(bǔ)學(xué)生不熟悉現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的缺陷，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到事半功倍的效果。

四、結(jié)語

通過汽輪機(jī)課程教學(xué)實踐，我們認(rèn)識到在教學(xué)中通過采用多媒體技術(shù)等現(xiàn)代化教學(xué)手段，將理論與工程實際有機(jī)結(jié)合起來可有效保證教學(xué)效果。但我們也認(rèn)識到，汽輪機(jī)原理課程作為熱能動力類專業(yè)的主干專業(yè)課程之一，一直被認(rèn)為是較難教和難學(xué)的課程，雖然我們在如何提高教學(xué)質(zhì)量方面作了一定的探索，但還很不夠，還需要在今后的教學(xué)實踐中繼續(xù)探索和完善。

(文字編輯、責(zé)任校對：賈俊蘭)