能源與動(dòng)力裝備是我國(guó)制造工業(yè)的重要領(lǐng)域之一，培養(yǎng)行業(yè)所需的具有工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)的卓越工程師，是提高我國(guó)裝備制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)的人力資源保障。 “鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”是在熱能與動(dòng)力工程專業(yè)的學(xué)生系統(tǒng)學(xué)了“流體力學(xué)”、“工程熱力學(xué)”、“傳熱學(xué)”和“鍋爐原理”等課程以后，以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力為主要目標(biāo)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生離開(kāi)學(xué)校走上設(shè)計(jì)工作崗位之前的一次系統(tǒng)訓(xùn)練，對(duì)實(shí)現(xiàn)卓越工程師培養(yǎng)的目標(biāo)具有承前啟后的重要意義。
本文分析了目前“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)中存在的問(wèn)題，并探討了針對(duì)該課程的教學(xué)改革與實(shí)踐。
一、“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”的定位
鍋爐課程設(shè)計(jì)是“鍋爐原理‘課程的重要后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生能力培養(yǎng)的關(guān)鍵步驟。課程設(shè)計(jì)要使學(xué)生加深對(duì)“鍋爐原理”等相關(guān)課程知識(shí)的理解，并能融會(huì)貫通，靈活運(yùn)用；使學(xué)生掌握鍋爐機(jī)組這—重要能源與動(dòng)力裝備的設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)使用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)，并基本具備綜合考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布置的能力；培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制圖紙和編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等基本技能；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，以及對(duì)待工程設(shè)計(jì)的嚴(yán)肅認(rèn)真高度負(fù)責(zé)的態(tài)度。
三門(mén)峽富通新能源能源主要銷售燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的顆粒燃料的生物質(zhì)鍋爐等，如下圖所示：
二、教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題
上海理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱”我校”）在20世紀(jì)50年代就創(chuàng)辦了鍋爐專業(yè)（后來(lái)改名為熱能工程專業(yè)），經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我校熱能工程專業(yè)形成了偏重于鍋爐設(shè)計(jì)與制造特色。鏈條爐發(fā)展歷史悠久，相關(guān)技術(shù)已較為成熟，在各工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是要求學(xué)生完成一采用鏈條爐排的工業(yè)鍋爐的方案布置、完成其熱力計(jì)算以及鍋爐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編制并繪制圖紙，不僅要求學(xué)生掌握熱力計(jì)算的一般方法，還要求學(xué)生考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)及制造工藝的要求，取得了較好的教學(xué)效果。
國(guó)內(nèi)其他高校在開(kāi)展這門(mén)課程設(shè)計(jì)時(shí)的題目是多樣化的，比如有的學(xué)校是選擇設(shè)計(jì)蒸發(fā)量220t/h的煤粉爐，有的學(xué)校選擇設(shè)計(jì)420t/h的煤粉爐，但大多是一個(gè)班的學(xué)生做同一種爐型的設(shè)計(jì)。
隨著能源動(dòng)力行業(yè)的迅速發(fā)展，鍋爐型式也越來(lái)越多，學(xué)生的就業(yè)去向也日益多元化。在新的形勢(shì)下，上述課程設(shè)計(jì)組織方式已不能很好地適應(yīng)學(xué)生發(fā)展的需要。其突出的不足之處是，所有學(xué)生都做同一種爐型的設(shè)計(jì)，不利于其深入了解其他類型的鍋爐，如大型電站鍋爐、CFB鍋爐、余熱鍋爐等，學(xué)生的視野相對(duì)較窄，依樣畫(huà)葫蘆的過(guò)程較多，獨(dú)立思考和討論交流較少，不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新潛力，和卓越工程師培養(yǎng)的要求還有—定的差距。
三、“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)改革
針對(duì)目前“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”中存在的問(wèn)題，結(jié)合培養(yǎng)卓越工程師的要求，筆者提出了-一些改進(jìn)教學(xué)效果、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的措施。
1.貫徹“以德為先“，的培養(yǎng)理念
著名的教育家雅斯貝爾斯曾把教育分為兩大類，一類是科學(xué)知識(shí)的傳授，一類是精神的陶冶。前者能使學(xué)生掌握一定的專業(yè)知識(shí)與技能，成為某方面的專門(mén)人才，是在現(xiàn)代社會(huì)中生活所必須的；而后者則包括培養(yǎng)學(xué)生的求知欲、創(chuàng)造精神和社會(huì)責(zé)任感等廣泛的內(nèi)容。任何的專業(yè)知識(shí)或?qū)I(yè)技能，其應(yīng)用價(jià)值會(huì)隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的更新而不斷減少，只有求知欲和創(chuàng)造精神等基本的品質(zhì)才會(huì)具有永恒的動(dòng)力，激發(fā)人們不斷去探索未知的世界，推動(dòng)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展。
精神的陶冶應(yīng)該貫穿于每一門(mén)課的教學(xué)。具體到“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)而言，鍋爐作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中常用而重要的承壓設(shè)備，其安全性直接關(guān)系到人民群眾的生命安全。在學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，教師應(yīng)結(jié)合寧波市北侖港發(fā)電廠“3.10”電站鍋爐爆炸事故等典型的重特大事故的慘痛教訓(xùn)，引導(dǎo)學(xué)生牢固樹(shù)立“安全可靠重于泰山”的思想，在設(shè)計(jì)過(guò)程中做到嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，—絲不茍，高度重視設(shè)計(jì)的規(guī)范性，在積極進(jìn)行刨造性設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)任何新的設(shè)計(jì)方案的可行性和可靠性都要進(jìn)行反復(fù)論證，精益求精，以確保高效可靠，萬(wàn)無(wú)一失。
2．實(shí)行差別化的培養(yǎng)方式
目前的課程設(shè)計(jì)組織方式下，大家做同一種爐型的設(shè)計(jì)，盡管給定的燃料特性等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)有—定的差異，但大家做出的設(shè)計(jì)還是大同小異，設(shè)計(jì)題目的難度也幾乎一樣，不能充分考慮到學(xué)生的個(gè)性，不能兼顧不同層次學(xué)生的不同需求，甚至還可能誘發(fā)抄襲等弊端。教師需要考慮的是，不同學(xué)生的能力有差異，他們的興趣愛(ài)好和將來(lái)希望從事的工作也各不相同，如何通過(guò)教育讓他們的特長(zhǎng)得到更充分的發(fā)展，成為社會(huì)所需要的各具特長(zhǎng)、各有特色的人才：
因此，筆者在課程設(shè)計(jì)題目的設(shè)置上作了_一些調(diào)整。課程設(shè)計(jì)題目不再限于鏈條爐，而是包括了層狀燃燒、懸浮燃燒、流態(tài)化燃燒和余熱鍋爐等四大類型；即有小容量低參數(shù)的工業(yè)鍋爐，也有大容量高參數(shù)的電站鍋爐；既有傳統(tǒng)的煤粉鍋爐，也有目前備受關(guān)注的循環(huán)流化床鍋爐和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)余熱鍋爐。這些題目的涵蓋面廣’復(fù)雜程度和難度差異較大。學(xué)生可以根據(jù)自己的能力、興趣和將來(lái)的就業(yè)意愿等選擇不同類型和不同參數(shù)的鍋爐進(jìn)行設(shè)計(jì)。
學(xué)生選題以后，按所選鍋爐類型分成幾個(gè)小組，各組分別從事電站煤粉鍋爐、工業(yè)鍋爐、CFB鍋爐和余熱鍋爐的設(shè)計(jì)工作。同一個(gè)小組內(nèi)部每個(gè)同學(xué)設(shè)計(jì)的鍋爐，其參數(shù)或燃料性質(zhì)等盡可能有顯著的差異，這樣可以有力地促使每個(gè)同學(xué)獨(dú)立思考和獨(dú)立設(shè)計(jì)，得到充分的鍛煉和提高；同一個(gè)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的鍋爐又屬于同一種類型，因此在設(shè)計(jì)上會(huì)有共通的方法，彼此之間可以交流討論，互相促進(jìn)。課程設(shè)計(jì)期間同學(xué)之間交流以及課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)所有學(xué)生都參加的公開(kāi)答辯，可使所有學(xué)生對(duì)當(dāng)前火力發(fā)電、工業(yè)供汽、生活供暖及余熱利用等領(lǐng)域的各類型鍋爐都有較為深入的理解，從而達(dá)到拓寬學(xué)生知識(shí)面、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的。
3、堅(jiān)持以提高能力為核心，加強(qiáng)設(shè)計(jì)工作的規(guī)范化
對(duì)待設(shè)計(jì)工作應(yīng)該有嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，這種態(tài)度貫穿到設(shè)計(jì)過(guò)程中，則體現(xiàn)為設(shè)計(jì)的規(guī)范化。設(shè)計(jì)工作的“產(chǎn)品”包括計(jì)算書(shū)、說(shuō)明書(shū)和圖紙等，這些文件是設(shè)計(jì)人員和設(shè)備制造單位、施工單位和運(yùn)行單位相關(guān)人員溝通的語(yǔ)言，必須做到清楚、準(zhǔn)確和規(guī)范。作為未來(lái)的工程師，學(xué)生必須學(xué)會(huì)傲到設(shè)計(jì)的規(guī)范化。
為了讓學(xué)生有一個(gè)學(xué)習(xí)的例子，筆者組織編寫(xiě)了適應(yīng)課程設(shè)計(jì)新內(nèi)容的《鍋爐原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》，除了介紹鍋爐設(shè)計(jì)的原則性要求和方法外，針對(duì)SZL7.0-1.0/115/70-AII熱水鍋爐、130t/h煤粉爐、130t/h流化床鍋爐和Q5/600-I.3-1.0柴油機(jī)余熱鍋爐，分別編寫(xiě)了一份比較規(guī)范的熱力計(jì)算書(shū)和鍋爐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并繪制了相應(yīng)的圖紙。這本資料給學(xué)生提供了．一份學(xué)習(xí)模板，既可以讓他們了解設(shè)計(jì)步驟，加快設(shè)計(jì)速度，確保課程設(shè)計(jì)順利完成，又可以讓他們的設(shè)計(jì)有一個(gè)參照，能比較規(guī)范地進(jìn)行。在征得相關(guān)企業(yè)許可的情況下．還可以向?qū)W生展示部分企業(yè)的鍋爐設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和圖紙，讓他們直接感受到什么樣的設(shè)計(jì)成果才是規(guī)范的。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱力計(jì)算和制圖等環(huán)節(jié)的工作時(shí)，都應(yīng)參照相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；同時(shí)也鼓勵(lì)他們?cè)诔浞掷斫鈽?biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行非標(biāo)的設(shè)計(jì)，但必須對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)的合理性予以充分論證和說(shuō)明。
4、實(shí)行過(guò)程與結(jié)果并重的考核方式
在這種新的課程設(shè)計(jì)組織方式下，每個(gè)同學(xué)的設(shè)計(jì)題目的難度可能相差很大，可能導(dǎo)致一些能力較強(qiáng)的同學(xué)因擔(dān)心考核成績(jī)比較低而選擇比較容易的題目來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了激發(fā)學(xué)生挑戰(zhàn)自己能力的勇氣，強(qiáng)調(diào)過(guò)程與結(jié)果并重的考核方式。也就是說(shuō)，在評(píng)定成績(jī)的時(shí)候，綜合考慮設(shè)計(jì)題目的難易、學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中的努力程度和所表現(xiàn)出來(lái)的設(shè)計(jì)能力、設(shè)計(jì)成果的質(zhì)量以及答辯時(shí)介紹設(shè)計(jì)內(nèi)容和回答問(wèn)題的情況，而不是單純的看設(shè)計(jì)的成果。希望在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、認(rèn)真思考、積極探索、迎難而上和勇于創(chuàng)新的精神品質(zhì)。只要他們通過(guò)課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，工程設(shè)計(jì)能力有了明顯的提高，都應(yīng)該予以充分的肯定。
四、結(jié)語(yǔ)
對(duì)于面向應(yīng)用的工程教育學(xué)科，其教學(xué)內(nèi)容會(huì)隨著相關(guān)技術(shù)的蓬勃發(fā)展而日益豐富，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)使學(xué)生對(duì)當(dāng)前本專業(yè)相關(guān)的主流技術(shù)及設(shè)備有全面的了解是十分必要的。本文結(jié)合這一要求，提出了改進(jìn)“鍋爐原理課程設(shè)計(jì)”教學(xué)效果的一些具體措施。實(shí)踐表明，這些措施在激發(fā)學(xué)生參與課程設(shè)計(jì)的主動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展方面收到了較好的效果。當(dāng)然，課程設(shè)計(jì)過(guò)程中也反映出來(lái)一些問(wèn)題，比如如何引導(dǎo)學(xué)生正確評(píng)估自己的能力并選擇難度合理的題目以避免不能在課程規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)，如何做好課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容銜接與難度區(qū)分等，在今后的教學(xué)過(guò)程中還需進(jìn)一步探索和完善。
