新疆少數(shù)民族大學(xué)生“鍋爐原理”教學(xué)方法的探討

魏博?胡申華?樊小朝

摘要：“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業(yè)最重要的一門專業(yè)課，與實(shí)際聯(lián)系緊密，知識點(diǎn)分散性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的學(xué)科交叉性，各部分之間又有很強(qiáng)的聯(lián)系性，內(nèi)容復(fù)雜，教師難教，學(xué)生難學(xué)?？紤]到新疆少數(shù)民族大學(xué)生自身的語言和文化的特殊性，針對學(xué)生在“鍋爐原理”學(xué)習(xí)中存在的問題，為提高少數(shù)民族大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，對“鍋爐原理”課程的教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：少數(shù)民族大學(xué)生；教學(xué)方法；鍋爐原理

作者簡介：魏博（1985-），男，新疆阿克蘇人，新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，講師；胡申華（1972-），男，湖南慈利人，新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，教授。（新疆 烏魯木齊 830000）

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0092-02

少數(shù)民族大學(xué)生教育是我國高等教育的重要組成部分，是提高少數(shù)民族地區(qū)科學(xué)文化水平，加快我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的一條重要途徑。[1]新疆是一個(gè)多民族地區(qū)，民族地區(qū)科技展的關(guān)鍵之一是民族科技隊(duì)伍的壯大。[2]當(dāng)前，新疆作為我國最主要的能源基地，煤炭儲量超過全國儲量40%以上，在未來很長一段時(shí)間內(nèi)，將為我國電力事業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)大的能源基礎(chǔ)。[3]大量的電力企業(yè)進(jìn)駐新疆，對熱能與動力工程專業(yè)學(xué)生的需求日益擴(kuò)大，對該專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識素養(yǎng)要求也逐漸提高。“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業(yè)最主要的專業(yè)課之一，[4]如何使少數(shù)民族學(xué)生較好地掌握該門課程，是新疆熱能與動力工程專業(yè)任課教師的一個(gè)新的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合新疆大學(xué)（以下簡稱“我校”）給少數(shù)民族學(xué)生講授“鍋爐原理”課程所積累的一些經(jīng)驗(yàn)，針對該課程的教學(xué)進(jìn)行一些探討和研究。

一、新疆少數(shù)民族大學(xué)生特點(diǎn)

1.漢語言水平低

目前熱能與動力工程專業(yè)課教育采用漢語授課方式，由于部分來自經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后地區(qū)的少數(shù)民族學(xué)生基本或僅僅只懂一點(diǎn)漢語。這些少數(shù)民族大學(xué)生入學(xué)后僅接受過一年時(shí)間的漢語教學(xué)，使其中部分少數(shù)民族學(xué)生未能達(dá)到接受專業(yè)教學(xué)的一般漢語水平，對專業(yè)教學(xué)帶來了很大的困難。[5]

2.基礎(chǔ)知識相對較差

由于新疆地域廣闊，偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展落后，師資力量及水平嚴(yán)重不足，導(dǎo)致學(xué)生在中學(xué)階段學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不足，尤其是熱能與動力工程專業(yè)教學(xué)需要強(qiáng)大的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)，與學(xué)生現(xiàn)有知識之間差距產(chǎn)生了很大的矛盾。[6]為解決該問題帶來的困難，加大了“鍋爐原理”課程總課時(shí)量，以期通過對基本知識的重復(fù)，使學(xué)生能夠更好地掌握知識。但大量的課程教學(xué)（比同級漢族班多15%）也給民族學(xué)生帶來了很大的學(xué)習(xí)壓力。

3.學(xué)習(xí)以簡單記憶為主

由于“鍋爐原理”課程需要使學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識，并用于解決電站鍋爐運(yùn)行、檢修時(shí)的實(shí)際問題。但少數(shù)民族學(xué)生由于漢語水平不高，漢語理解能力有限，學(xué)習(xí)主要以簡單記憶為主，缺乏解決問題的能力。

新疆少數(shù)民族學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)存在的主要困難集中在語言掌握能力不足，給教學(xué)帶來了很多困難。[7]

二、“鍋爐原理”課程重要性及其特點(diǎn)

“鍋爐原理”是熱能與動力工程專業(yè)的核心課程，其主要目的是讓學(xué)生認(rèn)識和了解鍋爐，熟悉其工作流程，設(shè)備組成及工作原理，影響鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素，不同故障的解決方案，并能對鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。[8]

1.內(nèi)容復(fù)雜性和學(xué)科交叉性

鍋爐是一種結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的大型能量轉(zhuǎn)化設(shè)備，“鍋爐原理”圍繞著鍋爐進(jìn)行，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課。[9]該課程主要分為四部分：第一，燃料及燃燒，涉及到燃料性質(zhì)、燃燒理論、燃燒設(shè)備、制粉設(shè)備等知識；第二，換熱及換熱設(shè)備，換熱原理涉及到爐膛輻射換熱，水平煙道和豎直煙道對流換熱，管壁導(dǎo)熱及管內(nèi)對流換熱；換熱設(shè)備包括水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等；第三，空氣、煙氣及水動力學(xué)涉及爐膛空氣動力學(xué)、水汽循環(huán)、蒸汽品質(zhì)及凈化；第四，鍋爐運(yùn)行及自動控制，涉及爐內(nèi)結(jié)渣、受熱面積灰、腐蝕、磨損等。從上述內(nèi)容可見，課程涉及傳熱學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)、燃燒學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械工程、電工學(xué)、自動控制原理、無機(jī)化學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，學(xué)科交叉性很強(qiáng)。當(dāng)前高參數(shù)、大容量臨界鍋爐的快速發(fā)展，需要學(xué)生對各方面的知識都有所了解。

2.知識點(diǎn)分散性及各部分之間的聯(lián)系性

“鍋爐原理”內(nèi)容的復(fù)雜性導(dǎo)致了其知識點(diǎn)具有很強(qiáng)的分散性，但是各部分的知識主要服務(wù)于鍋爐的能量轉(zhuǎn)化過程，各知識點(diǎn)之間又通過鍋爐整體聯(lián)系緊密聯(lián)系在一起。首當(dāng)其沖的問題就是要讓學(xué)生對鍋爐整體有宏觀的了解，但去鍋爐現(xiàn)場的認(rèn)識實(shí)習(xí)都安排在課程結(jié)束后，學(xué)生很難將理論知識與實(shí)際的鍋爐聯(lián)系起來；其次，在各知識點(diǎn)分開講授時(shí)，無論從哪里開始講都會碰到其他沒有學(xué)過的知識，這就需要講清在鍋爐整體中起到的作用，并與鍋爐整體聯(lián)系起來，有時(shí)知識點(diǎn)前后交叉，令少數(shù)民族學(xué)生接受存在困難。

三、教學(xué)方法探索

1.重點(diǎn)基本概念重復(fù)性講授

由于少數(shù)民族學(xué)生漢語水平有限，理解能力與漢族學(xué)生相比，存在一點(diǎn)的差距，這就要求在講授“鍋爐原理”基本概念時(shí)，對基本概念必須進(jìn)行多次重復(fù)，以保證學(xué)生能夠?qū)靖拍罾斫饧坝洃洝Ｈ缰v授鍋爐熱量平衡時(shí)，在該章節(jié)開始時(shí)，就需要對熱平衡概念進(jìn)行詳細(xì)的闡述，講清鍋爐吸熱量q1、排煙熱損失q2、化學(xué)未完全燃燒熱損失q3、機(jī)械未完全燃燒熱損失q4、散熱損失q5及灰渣物理熱損失q6的具體意義，并舉例說明，讓學(xué)生對熱量平衡的各個(gè)內(nèi)容有全面的認(rèn)識；在第二次課開始時(shí)，對這些概念進(jìn)行重復(fù)介紹，強(qiáng)化學(xué)生的記憶；在鍋爐機(jī)組熱平衡這一章結(jié)束時(shí)，再對該知識點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)，學(xué)生經(jīng)過三次重復(fù)，基本能掌握該知識點(diǎn)。

2.鍋爐設(shè)備形象化

鍋爐結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，單純講授和課本上簡單的圖表很難使少數(shù)民族學(xué)生理解鍋爐設(shè)備的結(jié)構(gòu)；鍋爐的能量轉(zhuǎn)換過程包括燃料燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為煙氣的熱能，煙氣熱能傳遞到循環(huán)水中，熱力過程相對較多。在講授的時(shí)候，可借助CAD、3DMAX等動畫制作軟件畫出鍋爐設(shè)備工作流程，F(xiàn)LUENT、ANALYSIS、SOLIDWORKS等仿真軟件對燃燒、流動、換熱過程進(jìn)行模擬，將結(jié)果展示給學(xué)生看，加強(qiáng)少數(shù)民族學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解，使其在畢業(yè)工作后，更易于將所學(xué)知識與現(xiàn)場實(shí)際結(jié)合起來。

3.鍋爐參數(shù)數(shù)字化

“鍋爐原理”是與電廠實(shí)際緊密結(jié)合的一門課程，為了使少數(shù)民族學(xué)生對鍋爐的認(rèn)識更加深刻，需要使用一些電站鍋爐經(jīng)典數(shù)據(jù)，強(qiáng)化這部分學(xué)生對鍋爐設(shè)備、運(yùn)行過程的理解。如：電站鍋爐排煙溫度一般為120℃，還需講清原因，因?yàn)榕艧煖囟仍礁?，則排煙損失越大，在涉及階段就要盡可能降低排煙溫度，但是溫度太低，則會使煙氣中的SO2在尾部煙道凝結(jié)，腐蝕受熱面；再如，舉例某350MW超臨界鍋爐爐膛的長、寬、高分別為15.287m、13.217m、59.0m，同時(shí)講清設(shè)計(jì)成該參數(shù)的原因，主要與煤質(zhì)有關(guān)，針對易結(jié)渣煤，需要較小的容積熱負(fù)荷，則鍋爐容積需要越大；針對難著火煤，需要較大的截面熱負(fù)荷和燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷，則鍋爐截面積需要較?。会槍﹄y燃盡煤，需要燃燒時(shí)間加長，則鍋爐需要較大的高度。通過數(shù)據(jù)可加強(qiáng)學(xué)生的記憶，并對鍋爐有了更加具體的認(rèn)識，可提高少數(shù)民族學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解。

4.相關(guān)知識聯(lián)系化

“鍋爐原理”知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是很多內(nèi)容都具有很強(qiáng)的聯(lián)系性，在講授時(shí)需要用前后聯(lián)系、橫向?qū)Ρ鹊确绞竭M(jìn)行講授，如：在講授鍋爐燃料成份時(shí)，可聯(lián)系其他方面知識進(jìn)行講授。煤的工業(yè)分析可得到煤中水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分。水分會影響到燃料的著火，在著火階段，需要先用部分熱量加熱煤中水分，使其全部蒸發(fā)；蒸發(fā)后，在煤中留下孔隙，又利于燃料更快地接觸氧氣；經(jīng)過換熱后，水分熱容量大，會增大排煙損失。揮發(fā)分是決定燃料是否易于著火的主要參數(shù)，揮發(fā)分越高，越容易著火，那么在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)，其截面熱負(fù)荷要求則越小。固定碳是燃料中主要的發(fā)熱部分，其含量越高，發(fā)熱量越高，用煤量越少，但其致密程度影響煤在爐膛中的燃盡。越致密，燃盡能力越低，則需要在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)增加鍋爐高度，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)盡量使用下層燃燒器，或降低煤粉細(xì)度來保證煤的燃盡，降低未完全燃燒熱損失?；曳趾坑绊懟以锢頍釗p失q6，灰分越大，q6越大；灰分大的煤，在燃燒時(shí)會在煤粒外部形成一層灰殼，阻擋氧氣與煤中的可燃性物質(zhì)接觸；灰分大的煤，煙氣中灰顆粒較多，會增加對受熱面管道的磨損。

這樣講授這部分知識可使少數(shù)民族學(xué)生詳細(xì)地理解燃料與其他過程的相互關(guān)系，便于學(xué)生對全體知識的掌握。

四、結(jié)束語

“鍋爐原理”課程是熱能與動力工程最主要的專業(yè)課之一，與實(shí)際電廠聯(lián)系緊密，對學(xué)生來說非常重要，但該課程知識點(diǎn)多，涉及面廣 ，且相互間聯(lián)系緊密，教師難教，學(xué)生難學(xué)，尤其是地處新疆的少數(shù)民族學(xué)生的教育和學(xué)習(xí)更加困難。筆者在教學(xué)中進(jìn)行了一些有益的探索，增強(qiáng)了學(xué)生對鍋爐的理解，使大多數(shù)少數(shù)民族學(xué)生能夠掌握“鍋爐原理”的基本知識點(diǎn)，取得了較好的教學(xué)效果。

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（責(zé)任編輯：王意琴）