《锅炉原理》课程实验教学的改革与实践

李芳芹 任建兴 吴江 郑莆燕 王文欢

摘要：《锅炉原理》课程是我校能源与动力工程专业的主干专业学位课程之一，其教学内容既包括理论教学也包括实验教学，实验教学是本课程的重要组成部分。实验教学的加强及改进是培养学生创新能力的有效途径之一。结合《锅炉原理》课程理论教学的特点，从实验教学内容、教学模式、教学考核方法等方面进行了改革和创新，增强了实验教学与理论教学的紧密性和实验的综合性，达到了很好的教学效果。

关键词：锅炉原理；实验教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0155-02

引言：

我校《锅炉原理》课程的授课对象是能源与动力工程（原热能与动力工程）专业的本科生，本课程是一门综合性、实践性较强的主干专业学位课程，具有浓郁的电力生产特色。我校这门课程为上海市教委重点建设课程和上海市精品课程。为了适应能源与动力工程专业“卓越工程师教育培养计划”要求，强化学生工程能力和创新能力的培养，本课程在教学过程中加强了实验教学，培养学生分析和解决实际问题的能力。

《锅炉原理》课程是以“电站锅炉”为研究对象，通过本课程的学习，使学生初步掌握综合应用已学的专业工程热力学、工程流体力学、传热学和工程燃烧学合分析的方法。本课程以其他专业基础课程（比如：工程热力学、工程流体力学、传热学和工程燃烧学）为基础，与实际电厂生产之间联系紧密，需要在讲授过程中将理论与实践紧密结合，使学生注意掌握将理论应用于实践的方法。

实验、实践教学在培养学生严谨的科学思维和创新能力、理论联系实际，特别是与科学技术发展相适应的综合能力方面有着不可替代的作用。在《锅炉原理》课程教学过程中，运用锅炉原理的基本知识及方法解决工程实际问题是教学的目的也是教学的难点。为此，必须加强实践教学环节，增加实习和综合性实验内容，以助学生对《锅炉原理》课程理论教学内容的理解和解决工程实际问题方法的掌握。针对电力行业特色，课题组对《锅炉原理》课程实验内容进行了精心设计、改革了实验方法、改进了考核方式，形成了一套完整的实验教学体系，包括综合性实验、锅炉实习参观、计算机仿真训练以及检修实训。在帮助学生充分理解并掌握教学内容的基础上，增强动手能力，拓展第二课堂、提高创新能力。

一、《锅炉原理》课程的实验教学目的与基本要求

实验教学的目的：通过锅炉课程的实验使学生获得锅炉实验技能的基本训练，掌握锅炉实验的基本方法，学会常规测量仪器的使用方法，同时借助实验中显示的物理化学的现象和数据，进一步深化对“锅炉原理”课程中有关重要理论和概念的理解。同时掌握实验基本方法，锻炼动手能力，培养创新思维。

基本要求：

（1）通过实验使学生强化对锅炉理论知识的认识、验证理论知识的结论。

（2）使学生掌握常规仪器的基本原理与使用，学会完成实验的方法和操作程序。

（3）学会从实验数据的分析中得出反映基本原理和定律的结论。

（4）整理实验过程取得的数据，完成实验报告。

（5）学习完成简单的设计性的实验。

（6）通过实验教学环节培养学生实事求是、遵循客观规律的科学态度和严谨认真的工作作风。

二、《锅炉原理》课程的实验教学内容

依据实验教学的开课目的，《锅炉原理》实践教学内容设计为综合性实验、锅炉实习参观、计算机仿真训练以及检修实训四个部分。通过综合性实验和电厂实习参观，使学生进一步加深燃料成分、锅炉热平衡、锅炉热偏差的形成机理以及锅炉设备及系统的理解，并掌握基本实验方法和测试技术；通过计算机仿真训练，开展形象教学，可从根本上改变专业课程教学中存在的涉及大型设备、复杂系统，在课堂上难以讲解和学习的设备运行及工作过程等问题；而检修实训的主要目的是培养和提高学生动手能力和综合应用能力的实践环节，也是强化学生工程师基本技能的训练，培养和加强学生的实践能力和创新能力。通过实训，学生可以了解锅炉的泵与风机、燃烧设备等的结构特点、工作方式及有关的技术经济指标，熟悉锅炉设备的结构和性能、设计及计算方法，将理论和生产实践相结合，巩固和扩大专业知识面。

结合《锅炉原理》理论教学的授课模块：燃料及燃烧特性、燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡、煤粉制备及系统、锅炉受热面、锅炉工作原理等，开设了相应的实验教学：燃料的工业分析实验、燃料的元素分析实验、燃料发热量测定实验、灰熔点测定实验、锅炉热平衡实验、煤粉细度测量实验、过热器热偏差实验。受实验时数的限制，上述实验部分是作为第一课堂必修实验进行的，而部分是放在第二课堂选做的。再结合校企合作平台，第二课堂上还开展了相应的锅炉检修和实训，作为相应实验课程的有力补充，锻炼动手能力，培养创新思维能力，提高创新能力。

三、锅炉原理实验教学模式的探索

为了培养学生的动手能力和创新能力，《锅炉原理》课程的实验室是开放式实验室，实验分为必做和选做两类。对于教学必做的实验，由于受到实验台套数的限制，所以每个实验都按照实验台套数将学生人数控制在与实验台套数相适应的组别来排实验，使学生有独立操作机会。每次实验，实验老师都付出很多的时间和心血。对于选做的锅炉实验，学生提前一周提交实验申请，实验教师把相关的仪器、设备、系统、实验工具等准备好，学生可以随时到开放式实验室进行相关实验的操作。对于复杂的实验，学生可以自行组队，然后进入实验室进行团队协作，操作实验设备和仪器，并主动思考实验过程中遇到的现象和问题，通过团队合作解决实验中出现的问题，记录和整理实验数据，进行数据分析和实验总结。学生在做实验的过程中，可有效提高动手能力、团队协作精神、独立思考并分析解决问题能力以及自主创新能力。

四、鍋炉原理实验教学考核方式

实验考核是对学生实验能力的全面检查，也是对教师教学效果的检查。同时，实验进行相应的考核能够给学生压力和动力，促使学生重视实验课程。实验课程传统的考核方式多是依据学生提交的实验报告质量来确定，这种实验考核方式重点考察了实验成果而忽视了做实验的过程，有一定的合理性，但同时也带有实验指导教师的主观性，导致一部分学生不重视实验过程，甚至出现了个别学生抄袭他人实验报告的情况，而教师仅根据实验报告是无法判定哪份报告是抄袭的，这就不可避免会出现个别对待实验敷衍了事的学生，但其实验报告写得很好，所以其实验考核成绩比那些认真做实验学生的要高的不合理现象，这会挫伤部分学生进行实验的积极性、主动性和创造性。为此，课题组对传统的考核方式进行了改革，将成果考核改为过程考核。把成绩分为五部分，包括：实验准备过程、实验操作过程、实验数据分析、实验报告和实验创新。采用过程考核方式，可以考察学生的综合表现。实验准备过程考核主要是考查学生对实验的预习情况；实验操作过程考核主要考查学生实验操作过程的动力能力、实验操作的规范性和正确性；实验数据分析主要考查学生实验数据的准确性及数据处理方法的合理性；实验报告主要考查学生对整个实验的综合整理能力；实验创新主要考查学生通过本次实验，在操作方法上、数据处理上有无改进或创新，或把本次实验的理念、原理等向外拓展，提出新的实验。实验教师根据以上五个环节进行综合评分，给出总评成绩。通过这种考核方式给出的实验综合成绩，实现对学生的学习态度、观察能力、动手能力、思维能力、综合分析能力、创新能力的全面考查。这种考核方式可充分反映学生对实验课的学习态度、知识掌握、动手能力和拓展创新能力等综合素质，进一步促进实验教学质量的提高。

五、结束语

《锅炉原理》课程的实验教学是将《锅炉原理》教材的理论知识与工程实践相结合、基础理论学习与实验能力培养相结合的教学活动，是培养学生创新能力的重要环节。针对电力行业特色，进行了《锅炉原理》课程实验内容的设计、实验方法的改革、考核方式的改进，形成了完整的实验教学体系，包括综合性实验、锅炉实习参观、计算机仿真训练以及检修实训，有利于学生充分理解并掌握教学内容，增强动手能力，拓展第二课堂，提高创新能力。这种实验教学方法得到了学生的一致好评，教学质量提高明显。

参考文献：

[1]孙坚荣，李芳芹，李彦.“锅炉原理”课程教学方法改革探索[J].中国电力教育，2014，（12）：67-68.

[2]李芳芹，孙坚荣，李彦.“慕课”时代“锅炉原理”课程的教学改革[J].教育教学论坛，2015，（40）：125-126.