融入创新竞赛的船舶动力装置课程实践教学研究

谢春玲

摘要：船舶动力装置的性能直接影响船舶的性能，船舶行业研究人员以改进动力装置性能为引领，高等院校船舶动力教育工作者以培养具有综合素质的船舶行业人才为目标，从教学引入创新竞赛角度出发，改进教学方法，提高教学质量。

Abstract： Ship power plant performance has direct impact on the performance of ships. To improve the power plant performance is the guide for ship industry researchers. Ship power in colleges and universities education staff take to fostering the ship industry talents with comprehensive quality as the goal. The innovation competition from the perspective of teaching is introduced to improve teaching methods and quality.

关键词：船舶动力;科技竞赛;教学改革

Key words： ship power;innovation competition;teaching reform

中图分类号：G642.423                                  文献标识码：A                                  文章編号：1674-957X（2021）10-0229-02

0  引言

海军装备、船舶运输和海洋开发都需要船舶作为运载平台。船舶动力装置的性能很大程度上决定了船舶的性能。随着船舶行业的飞速发展，动力装置的内涵、类型与结构更加多样化和复杂化。船舶动力装置教学团队围绕教育改革精神，以加强基础知识，拓宽知识面，提高学生综合素质为原则，不断地融入教学体系内核因子，进行教学改革研究，提高人才培养质量。

1  船舶动力装置课程简况

船舶动力装置课程是面向轮机工程专业本科生开设的专业课程。课程选用的教材是哈尔滨工程大学出版的《船舶动力装置概论》，主要讲授船舶动力装置的系统组成、结构、工作原理、性能、新技术及发展趋势。其中涵盖船舶柴油机、船舶燃气轮机、船舶锅炉及汽轮机、船舶核动力、联合动力装置、轴系传动和特种动力装置等。联合动力装置包括CODOG（Combined Diesel or Gas Turbine）和CODAG（Combined Diesel and Gas Turbine）柴油机和燃气轮机交替和共同工作联合动力装置，COG1OG2（Combined Gas Turbine One or Gas Turbine Two）和COGAG（Combined Gas Turbine and Gas Turbine）两台燃气轮机交替和共同工作联合动力装置、电力推进等[1]。特种动力包括热气机、各类闭式循环发动机、燃料电池、蓄热式非传统能源和采用空间传输机构的特种发动机。课程几乎涉及各类型船舶动力装置，融合多门学科和各种高新技术。培养学生进行船舶推进系统选型、设计和分析解决船舶动力装置相关问题的能力。目前课程教学过程中，一些动力装置方向大学生科技赛事同教学环节隔离，没有充分利用科技赛事的引领作用，赛事的良好资源没有融合在教学中，教学团队针对船舶动力相关赛事与课程实践教学融合，有针对性地研究教学改革措施。

2  融入科技竞赛，提升教学质量

科技竞赛与实践环节教学是相互促进的，科技竞赛是实践环节课程的补充和延伸;实践环节课程是科技竞赛成果的展示平台。将大学生科技竞赛活动成果融入课程内容，会使更多的学生加入科技竞赛活动的队伍，从而在校园中形成良好的创新氛围[2-3]。

2.1 赛事引领，优化教学组织方式

以全国大学生船舶能源与动力创新大赛为例，此赛事由江苏科技大学、江苏省内燃机学会、江苏省造船工程学会、中国造船工程学会、船舶轮机学术委员会主办，主要围绕船舶能源使用设计与优化、动力系统的优化设计等。其中技能赛以拆卸、装复和成功运行柴油机为考察方式，通过拆装的速度、工艺、发动次数等方面进行打分;设计赛主要以船舶力系统创新设计为主要内容，以实物、模型或创意设计等作为展示方法，以评审答辩等方式进行评判[4]。大赛紧扣船舶能源与动力的科技创新研究与实践，通过设计赛和技能赛，有效地将专业知识和船舶行业特色相结合，为全国高校大学生提供了展示聪明才智的舞台，激发了学子们创新实践的热情和探索科技的潜能，营造了浓厚的科技创新氛围，提高了学生的创新能力和团队合作意识。

教师可以根据学生的设计研究能力和实践操作能力，优化教学组织方式，将实践教学分组分层，以赛事为引领，布置与课程知识点相关的科学问题指导学生研究，提高学生实践技能和独立进行科学研究的能力。对于动手能力较强的学生鼓励其参加动力装置相关的技能大赛。对于研究能力强的学生，指导其参加船舶动力装置相关的创新设计赛事。通过教学实践环节集体准备赛事，各尽所能发挥特长。

2.2 通过参与赛事，提高综合能力

图1为学生根据斯特林热机的基础理论学习，结合目前能源形势与低碳环保的理念设计的作品——基于碟式太阳能应用的超低排放船舶。该船舶采用三体式船体设计，利用碟式太阳能技术与斯特林热机结合为船舶提供推进动力，推进系统由碟式斯特林热机动力系统、太阳能跟踪系统、蓄配电系统、应急辅助动力系统等组成。动力系统斯特林热腔位于二次反光镜焦点位置，循环水系统为斯特林热机冷腔提供冷源[5-6]。太阳能跟踪系统采用时日跟踪与传感器跟踪双重控制，通过水平转轴与垂直转轴共同调整聚光器角度，使聚光器的轴线始终对准太阳，收集太阳光[7-8]。蓄配电系统将发电机输出的电能经调压稳流器调压稳流后由电能控制器分配储存于蓄电池组中。应急辅助动力系统以柴油机作动力，驱动同步交流发电机输出电能。

太阳能斯特林超低排放船舶采用太阳能直接驱动为主，电力驱动补充的方式。当阳光充足条件下航行时，通过太阳能跟踪系统控制，碟式聚光器将太阳光聚焦于斯特林热腔，斯特林热机具有充足的动力输出，通过齿轮箱驱动螺旋桨推动船舶航行;船舶在抛锚、停泊或者靠岸停港时通过齿轮箱驱动发电机进行发电，电能储存于蓄电池组中。若在阴雨天航行时可通过蓄电池组储存的电能输出驱动螺旋桨推动船舶航行，当蓄电池组电能不足时可使用应急辅助柴油发电机进行电能补充。碟式光热发电技术与其他太阳能发电技术相比具有最高的能源转化效率及优秀的能源品质，在太阳能较为丰富的大海上，合理利用清洁的太阳能，同学们设计出更高效的绿色太阳能船舶，为绿色可持续发展的节能环保船舶生态，保护海洋环境作出努力。

学生可以在参加竞赛、创新创业中开拓视野，在创新思维和能力上得到培养和锻炼。到目前为止已经成功举行三届，烟台大学轮机工程专业的学生表现出浓厚的参赛兴趣，参赛学生逐年增加，参赛成绩取得较大突破。从近几年的参赛的结果可以看出，这一部分学生对于科研项目的申请环节有了初步认识，科研能力有了进一步提高。通过毕业生和企业的反馈信息，在大学期间积极参加各类大学生各类科技赛事活动的学生对于工作岗位的适应能力较强，处理工程问题的思路比较清新，表现出较好的综合素质，企业以及研究生导师对这部分学生的评价良好。

2.3 通过赛事组队，突破学科交叉困难

通过太阳能斯特林船舶设计可以看出，大部分参赛作品会涉及到多个学科，对学生来说是极大挑战，团队教师也要突破专业限制，鼓励同学跨专业组织参赛队伍，同学们在创新设计中，相互讨论，相互学习，不仅是本专业学生知识面得到拓展，同时使更多的学生了解船舶动力，促进学科发展，扩充行业后备人才。

2.4 通过赛事培训，培养职业素养

当代大学生有着强烈的自我意识与自我认知，通过参加动力装置技能大赛，提高学生专业技能，增强专业兴趣。轮机工程专业培养的部分学生工作在远洋船舶上，与多国船员共同维护管理船舶，更应该提高团队合作意识，具备职业素养[9]。融入科技赛事使得教学内容更加丰富多彩，形成了更为深刻教学模式，让学生意识到自己专业的重要性，进一步加强学生的专业荣誉感从而热爱所从事的专业，认真学习该专业[10]。

2.5 扩充教学案例，丰富教学资源

将赛事资源和高水平作品作为课堂教学案例，扩充动力装置课程教学案例库，不断更新库内资源，使其具有一定前沿性。案例教学重在引导，不仅仅是告诉学生正确的答案和方法，通过案例帮助学生了解分析问题的思路，解决问题的理论和方法，提出针对性的对策和措施[11]。为更好地促进赛事典型作品案例教学，教师团队要根据课程重点、难点，选择与教学紧密结合的赛事资源，还要灵活地匹配合适的教学方法提高教学效果。这对教学团队也提出了较高的要求，教学团队人员布局要合理，既要有教学经验丰富的教师，又要有科研能力和社会实践能力强的年轻教师。

3  改进考核评价方式

船舶动力装置考核评价总成绩包括理论课成绩、实践成绩、平时表现成绩、分别占比为60%、30%、10%。在平时表现一项要考虑学生在科技赛事准备过程中的表现，实践成绩一项对取得赛事成绩的学生给予一定加分。考核评价中融入参赛表现因子同时对学生参与赛事的积极性有极大地促进作用。

4  结论

课赛融合极大地提高了船舶动力装置课程实践教学的效果，激发学生们的学习热情，推动了学习方式的变革，培养了创造性思维和实践创新能力，营造了创新人才培养的良好环境，进一步满足了船舶行业对综合素质人才的需求。

参考文献：

[1]謝春玲，张晓云，李淑英，孙聿峰.舰船电力推进原动机多模块配置实验台测试系统研制[J].船舶工程，2005（04）：58-61.

[2]冯耀勋，郑晓峰.能源与动力工程专业大学生校外实践教学基地建设实践及思考[J].广东化工，2020，47（19）：228-229.

[3]刘方.职业院校专业教学与技能竞赛有机融合的探析——以“船舶动力装置安装工艺”课程的专业教学为例[J].科教导刊（中旬刊），2019（03）：123-124.

[4]颜金龙，孙世芳，杨舟.基于职业技能竞赛的船舶动力装置安装课程改革探究[J].广东职业技术教育与研究，2020（02）：51-53.

[5]任昊泽.基于碟式斯特林发电机的风光互补发电装置[J].工业技术创新，2019，06（04）：7-9.

[6]瞿凡.斯特林发动机运行特性及多能互补设计优化[D].浙江大学，2019.

[7]齐学红.基于太阳能聚光照明跟踪系统的研究与实现[J].科技创新与应用，2020（26）：37-38.

[8]欧佳顺，包攀峰，殷海眯，刘金荣.太阳能板自动跟踪装置研究与分析[J].农业装备与车辆工程，2020，58（12）：15-18.

[9]吴丹，金文忻.以职业技能大赛为载体的机电一体化技术专业教学改革与实践[J].科技资讯，2020，18（35）：113-114，118.

[10]陈颜.职业院校技能大赛引导专业教学改革的研究[J].工业和信息化教育，2020（12）：112-116.

[11]潘虹，周大庆.能源与动力工程专业学位课程的案例教学设计与实践[J].教育教学论坛，2019（33）：134-136.