基于能力本位論的《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計改革與實踐

李娟 孫志高 劉成剛

摘要：課程設(shè)計是《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程必不可少的主要教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)之一，與課程教學(xué)、認(rèn)知實習(xí)構(gòu)成完整整體。針對建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計中存在的教學(xué)模式單一、設(shè)計內(nèi)容繁雜、學(xué)生積極主動性差、理論和實踐脫節(jié)等問題，基于能力本位論進行分析，進而提出解決方案。新的教學(xué)模式經(jīng)過實踐運行效果良好，值得借鑒與推廣。

關(guān)鍵詞：能力本位論；《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》；課程設(shè)計；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）17-0178-03

《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的一門必修課，課程內(nèi)容主要講述鍋爐工作過程、燃料特性、燃燒設(shè)備、熱力與通風(fēng)計算、水處理、脫硫脫氮技術(shù)等，與供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)與空調(diào)課程關(guān)系密切。通過課程設(shè)計，學(xué)習(xí)設(shè)計計算方法與步驟，提高運算和制圖能力并學(xué)習(xí)運用理論知識解決實際工程問題，同時初步掌握國家及行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的檢索和應(yīng)用。基于能力本位論的教育核心是從職業(yè)崗位的需要出發(fā)，確定能力目標(biāo)并強調(diào)以能力作為教學(xué)的基礎(chǔ)，設(shè)置課程、組織教學(xué)內(nèi)容，最后考核是否達(dá)到能力要求[1]。在本科階段培養(yǎng)集專業(yè)知識、專業(yè)技能為一身的人才，對許多國家和地區(qū)的本科教育改革具有借鑒意義[2]。筆者基于能力本位論設(shè)計并改革《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計教學(xué)過程，取得了良好的效果。

一、《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計的特點

（一）課程設(shè)計的地位與作用

為了適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展、培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高科技人才，在應(yīng)用型本科建設(shè)尤其是應(yīng)用型工程本科的課程設(shè)置中擴充了實踐環(huán)節(jié)，從而突出人才培養(yǎng)的應(yīng)用性。課程設(shè)計是本科教學(xué)過程必不可少的實踐環(huán)節(jié)之一[3]。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計的目的是提高學(xué)生對“建筑熱源”的理解、鞏固基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)學(xué)生初步掌握利用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課和本專業(yè)課的知識解決實際工程問題的能力及鍋爐房工程設(shè)計的能力；同時，培養(yǎng)學(xué)生初步掌握各種相關(guān)資料（國家及行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)）的檢索和應(yīng)用，為將來從事鍋爐與鍋爐房設(shè)備研究、運行管理、工藝設(shè)計提供扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。

（二）課程設(shè)計內(nèi)容繁多、對專業(yè)基礎(chǔ)要求高

鍋爐是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)繁多的大型能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，燃煤鍋爐的工質(zhì)及相關(guān)設(shè)備包括四大類：煤（貯煤場、運煤機、輸送機、燃燒設(shè)備、除灰渣設(shè)備及灰渣場）、空氣（送風(fēng)機、空氣預(yù)熱器）、水（給水泵、給水箱、省煤器、水冷壁、水軟化及除氧設(shè)備、蒸汽過熱器）、煙氣（引風(fēng)機、除塵器、煙囪）。同時，改進燃燒設(shè)備性能的三大措施包括分區(qū)送風(fēng)、爐拱、二次風(fēng)。此外，還涉及各種閥門、管道、附屬設(shè)備（壓力表、水位計）及安全設(shè)備（安全閥、監(jiān)測儀表）的設(shè)計與選型。可以看出，設(shè)計內(nèi)容涵蓋的知識點較多，而且其中涉及專業(yè)基礎(chǔ)課的相關(guān)內(nèi)容。例如，鍋爐熱力計算針對爐膛、水冷壁，基于《傳熱學(xué)》的導(dǎo)熱、對流與輻射換熱方式實現(xiàn)熱力設(shè)計計算與校核計算；“鍋爐設(shè)備通風(fēng)計算”基于《流體力學(xué)》伯努利方程、沿程與局部阻力損失，分別針對風(fēng)道、煙道流程和設(shè)備計算通風(fēng)阻力，但最終風(fēng)機選型時僅提及“應(yīng)按風(fēng)機比轉(zhuǎn)速ns選定風(fēng)機型式”，并未展開介紹，而相關(guān)內(nèi)容需參考《流體輸配管網(wǎng)》。因此，如果專業(yè)基礎(chǔ)掌握不牢固，對于本課程設(shè)計尤其是設(shè)備選型具有很大負(fù)面影響。

二、《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計現(xiàn)存問題

雖然不斷借鑒其他院校的教學(xué)方式，有了一定的進展和成果，但仍存在以下問題。

（一）設(shè)計內(nèi)容多但學(xué)時分配相對少

隨著建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)教學(xué)改革的推進，對空調(diào)制冷技術(shù)及工程更加注重，而與建筑熱源相關(guān)的《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計已縮減至1周完成，讓學(xué)生在如此短的學(xué)時里掌握并設(shè)計四大系統(tǒng)變得十分困難。結(jié)果導(dǎo)致學(xué)生在設(shè)計過程中存在計算不嚴(yán)謹(jǐn)、參數(shù)選取錯誤、漏掉一部分設(shè)計內(nèi)容等現(xiàn)象。

（二）教學(xué)模式單一導(dǎo)致學(xué)生實踐少、“高分低能”

學(xué)生在課程學(xué)習(xí)時為了應(yīng)對考試，考前突擊、死記硬背；講授內(nèi)容在日常生活中缺少接觸機會，感覺陌生（與本專業(yè)所學(xué)空調(diào)完全不同）；認(rèn)知實習(xí)中由于鍋爐設(shè)備龐大、系統(tǒng)復(fù)雜，學(xué)生無法對全部設(shè)備及系統(tǒng)獲取詳細(xì)的整體認(rèn)知。這都導(dǎo)致學(xué)生課程設(shè)計思路不清、圖紙理論正確但繪制不符合工程常規(guī)，甚至個別學(xué)生“高分低能”、無從下手。

（三）課程教學(xué)、課程設(shè)計與認(rèn)知實習(xí)構(gòu)成密切相關(guān)的整體，但實際上部分內(nèi)容互相脫節(jié)

例如，《課程設(shè)計指導(dǎo)書》“熱負(fù)荷計算”在教材前述章節(jié)中均未涉及，學(xué)生不了解其理論基礎(chǔ)；熱水管網(wǎng)補給水量、工藝生產(chǎn)需要軟水量等數(shù)據(jù)在設(shè)計原始數(shù)據(jù)中均未提供，只可大致選定；各種參數(shù)和系數(shù)無從查找。諸如此類。此外，由于筆者所在院校處于亞熱帶季風(fēng)氣候的長三角地區(qū)，鍋爐以電站鍋爐為主，集中供熱鍋爐很少，受到教學(xué)條件的限制及安全方面的考慮，認(rèn)知實習(xí)與課程設(shè)計（建筑熱源燃煤鍋爐）內(nèi)容無法完全對應(yīng)。

（四）學(xué)生主動性差、投機取巧

一方面，由于課程設(shè)計時間恰逢學(xué)生準(zhǔn)備考研或出國、找工作，事情繁多，無法靜心；另一方面，根據(jù)傳統(tǒng)的教師演繹式教學(xué)法，學(xué)生過分依賴?yán)蠋?，缺乏獨立設(shè)計能力。這都導(dǎo)致學(xué)生投機取巧、應(yīng)付課程設(shè)計，不查找規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)而隨意選取參數(shù)、從網(wǎng)上下載說明書模板而不主動思考、計算過程不校核、鍋爐四大系統(tǒng)不齊全，甚至出現(xiàn)學(xué)生之間互相抄襲、說明書與圖紙無法對應(yīng)、熱力系統(tǒng)圖與定位圖無法對應(yīng)的嚴(yán)重現(xiàn)象！

（五）教學(xué)考核著重針對課程設(shè)計質(zhì)量，而非學(xué)生個人能力

根據(jù)課程設(shè)計目標(biāo)，應(yīng)注重理論分析能力與工程實踐能力的有效結(jié)合，把理論知識、專業(yè)技能、綜合能力訓(xùn)練等多方面因素綜合考慮進成績考核體系。但是，在以往的課程設(shè)計考核中，學(xué)生最終成績由說明書、圖紙質(zhì)量及平時成績（出勤、參與答疑與階段性成果檢查）組成，主要基于教師的主觀判斷，導(dǎo)致成績沒有區(qū)分度或不能體現(xiàn)學(xué)生的真實設(shè)計水平。

三、基于能力本位論的《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計改革

（一）能力本位論對課程設(shè)計的啟發(fā)

基于能力本位論的教育核心是從職業(yè)崗位的需要出發(fā)，確定能力目標(biāo)，設(shè)置課程、組織教學(xué)內(nèi)容，最后考核是否達(dá)到能力要求[4]。強調(diào)以能力作為教學(xué)的基礎(chǔ)，而不是以學(xué)歷或?qū)W術(shù)知識體系為基礎(chǔ)，打破了傳統(tǒng)以學(xué)科為科目、以學(xué)科的學(xué)術(shù)體系和學(xué)制確定的學(xué)時安排教學(xué)；強調(diào)“能力至上的專業(yè)價值觀、能力中心的專業(yè)形成觀、能力主線的專業(yè)實踐觀”[5]。能力是人作為主體最引以為傲的一種本質(zhì)力量，其中蘊含著人的創(chuàng)造性、能動性與內(nèi)發(fā)性[6]。由此可見，《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計若僅實施單一教學(xué)模式、不改革考核體系、不克服學(xué)生主動性差的問題，根本無法實現(xiàn)其終極目標(biāo)——培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決實際工程問題的能力。

（二）教學(xué)改革設(shè)計

針對《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計的特點與現(xiàn)存的五大問題，基于能力本位論提出教學(xué)改革設(shè)計如下。

1.重視認(rèn)知實習(xí)，提高學(xué)生的實踐能力。認(rèn)知實習(xí)的對象雖無法與課程設(shè)計對象完全吻合，但實習(xí)過程中應(yīng)有針對性地學(xué)習(xí)主要設(shè)備、通過可見的進出口水管、風(fēng)管、煙管學(xué)習(xí)各種設(shè)備之間的連接，并將所學(xué)內(nèi)容、所看對象有效結(jié)合，獲取整體認(rèn)知。同時，對于認(rèn)知實習(xí)的成果考核不再局限于實習(xí)報告，而應(yīng)與老師面對面交流、溝通，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度由被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c，并引導(dǎo)學(xué)生提出問題、思考問題并最終解決問題。

2.精簡設(shè)計內(nèi)容，化繁為簡，著重針對系統(tǒng)流程與整體設(shè)計的合理性，提高學(xué)生整體認(rèn)知能力。結(jié)合鍋爐運行過程與原理，從整體上設(shè)計煤、空氣、水、煙氣四大系統(tǒng)及互相之間的連接、換熱情況。針對單個設(shè)備例如省煤器、空氣預(yù)熱器等，可基于換熱量、工質(zhì)壓力與流量簡要計算其阻力并選型，而非著重內(nèi)部設(shè)計、安裝布置等細(xì)節(jié)問題。既可避免由于學(xué)時少導(dǎo)致學(xué)生囫圇吞棗、偷工減料，也可依據(jù)實際設(shè)計目標(biāo)在一定程度上降低設(shè)計難度，提高實踐性、趣味性。

3.在課程講授初期下發(fā)《課程設(shè)計任務(wù)書》，并針對性地復(fù)習(xí)先修課程相關(guān)內(nèi)容、實施考核，提高學(xué)生克服自身惰性的能力。在理論學(xué)習(xí)的同時將課程設(shè)計分為多個詳細(xì)步驟與時間節(jié)點，使得理論學(xué)習(xí)與課程設(shè)計基本同步進行，相應(yīng)考核也可同步實施。此外，在先修課程結(jié)束之后，部分學(xué)生認(rèn)為“萬事大吉”、學(xué)過即忘。為此，針對性地復(fù)習(xí)先修課程、回顧相關(guān)內(nèi)容，其考核方式采取“預(yù)習(xí)+小結(jié)”模式。依據(jù)《教學(xué)進度表》下發(fā)預(yù)習(xí)內(nèi)容，要求學(xué)生結(jié)合先修課程內(nèi)容提交相關(guān)復(fù)習(xí)小結(jié)，克服其自身惰性、有的放矢。

4.分組設(shè)計、優(yōu)勢互補，實現(xiàn)“一帶一路”，鍛煉學(xué)生的團隊意識和協(xié)作能力。依據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況分組設(shè)計，平均5—6人一組，每組的設(shè)計題目、原始數(shù)據(jù)均不相同。每組劃分出若干設(shè)計模塊，根據(jù)工作量大小分配每名組員的設(shè)計任務(wù)。這樣既可避免抄襲現(xiàn)象，學(xué)生之間也可互相探討，每個學(xué)生得以充分發(fā)揮其特長，實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

5.重視繪圖能力、考核國家與行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的檢索和應(yīng)用，提高學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)與實際應(yīng)用綜合能力。繪圖是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)必備的基本能力，除了按照規(guī)定的圖形符號和代號表示設(shè)備及管道之外，還應(yīng)統(tǒng)籌考慮運行的可靠性、調(diào)度的靈活性、部分設(shè)備切出檢修的可能性、建設(shè)和運行的經(jīng)濟性等問題。其次，工程設(shè)計均基于國家與行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，各種數(shù)據(jù)均不可隨意取值。通過考核《設(shè)計說明書》中數(shù)據(jù)的取值過程及計算結(jié)果，判斷設(shè)計過程的正確性、規(guī)范性以及學(xué)生依據(jù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)進行實際工程設(shè)計的綜合能力。

四、《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計改革實踐及成果

改革成果僅可通過課程設(shè)計考核進行檢驗。為此，筆者對改革前后建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)兩級學(xué)生的最終成績進行了對比，其中，2013級共69人，2014級共71人。2014級實施教學(xué)改革，成果如表1和表2所示。

從表1可以看出，改革之后總分略有提升，但2014級學(xué)生不存在不及格現(xiàn)象，說明“一帶一路”、團結(jié)協(xié)作、互幫互助效果良好。而且，2014級學(xué)生總成績優(yōu)秀與良好的比例明顯大幅提升，人數(shù)總占比從49.2%提升至63.4%，說明大部分學(xué)生對于《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》的概念清晰、設(shè)計步驟合理、計算準(zhǔn)確、圖紙規(guī)范。從表2可以看出，經(jīng)過教學(xué)改革之后，學(xué)生的設(shè)計思路、嚴(yán)謹(jǐn)程度、主動獲取知識的意識和能力、分析解決問題的能力均有較大提升，具備了團隊協(xié)作能力，并最終提高了整體設(shè)計水平。

結(jié)果均表明，上述五個方面的教學(xué)改革基本解決了《鍋爐及鍋爐房設(shè)備》課程設(shè)計現(xiàn)存問題，實現(xiàn)了學(xué)生扎實掌握鍋爐設(shè)備理論基礎(chǔ)、主動獲取相關(guān)知識和信息、利用科學(xué)的方法分析、處理鍋爐設(shè)計、制造、運行和管理過程中的相關(guān)科技問題，為將來從事鍋爐與鍋爐房設(shè)備研究、運行管理、工藝設(shè)計提供扎實專業(yè)基礎(chǔ)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃福濤.能力本位教育的歷史與比較研究——理念、制度與課程[J].中國高教研究，2012，（1）：27-32.

[2]趙炬明，高筱卉.關(guān)于實施“以學(xué)生為中心”的本科教學(xué)改革的思考[J].中國高教研究，2017，（8）：36-40.

[3]謝忠東，丁曉非，尚振國，等.面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的機械制造課程設(shè)計的改革與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2017，（32）：90-91.

[4]林懷滿，陳亞晶.能力本位視閾下法學(xué)本科人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建[J].教育教學(xué)論壇，2015，（36）：108-111.

[5]楊潔.能力本位：當(dāng)代教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的基石[J].教育研究，2014，（10）：79-85.

[6]馬沁怡，董學(xué)禎，謝大鵬，等.“三進一出，內(nèi)外兼修”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式[J].教育教學(xué)論壇，2016，（17）：3-4.