发布时间:2024-01-16 10:23:07
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关键词:专业综合改革;实践教学;热能与动力工程;理论研究
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)33-0042-02
近些年来,教育部针对教学质量工程建设,开展了系列的质量工程项目,如精品课程、教学团队、国家精品资源共享课程、特色专业以及“卓越工程师”计划等等。教育部在2012年1月批准了53个高校180个专业实施新的“高等学校本科教学质量与教学改革工程”建设项目――高校实施专业综合改革试点项目。主要目的是推进高校教育教学改革,提高教育教学质量,结合学校办学定位及学科特色,明确专业培养目标和建设重点,优化人才培养方案,通过自主设计建设方案,推进培养模式、教学团队、课程教材、教学方式、教学管理等专业发展重要环节的综合改革,促进人才培养水平的整体提升,形成一批特色更加鲜明的专业点。
专业综合改革是为了适应社会经济的发展和区域经济发展以及行业需求为导向,建立一个适应自身办学特色的专业培养模式,该培养模式要求实际操作性强,而且能达到与企业对接,培养合适的专业人才。近年来,一些不同的高等学校或专业从自身建设出发分析专业综合改革的特点。[1-4]郭晓丽[5]以教学管理角度,从打造优良师资、强化制度建设、深化教学改革、加强档案建设四方面进行了论述对专业综合改革的思考。邵霞等[6]以江苏大学工程热物理专业为例介绍了该专业的专业综合改革做法。下面以郑州轻工业学院(以下简称“我校”)能源与动力工程专业(制冷与低温工程方向)在实施省级专业综合改革项目中具体操作方法为对象,从人才培养模式、师资队伍建设、实践和创新教学和毕业设计等方面进行阐述专业综合改革的必要性与可行性,以期对类似的专业综合改革提供一些建设思路。
一、人才培养模式改革与实践
人才培养模式作为教育教学改革的核心问题,是人才培养的顶层设计,是办学指导思想和教育目标的具体体现,也是专业综合改革所提出来建立面向地区发展的人才培养模式,突出区域发展特点,建立特色鲜明的人才培养模式。河南省是制冷产业的大省,有较多的中小型企业,目前有开封空分集团、格力电器(河南)有限公司、郑州科林车用空调有限公司、三力制冷设备实业有限公司、河南冬宫制冷工程有限公司、郑州中南科莱空调设备有限公司以及在商丘市民权制冷产业聚集区等一批制冷相关企业,同时河南也是冷冻食品的大省,有三全、双汇、思念等知名企业。我校能源与动力工程专业是河南省较早的本科专业,是国家级特色专业和国家级“卓越工程师计划”试点专业,有几十年的发展过程,坚持办学特色,服务地方经济。通过长期的建设,我校与省内相关企业、产业建立了良好的产学研合作关系,并在相关企业建立了产学研合作基地和本科生教学实习、实践基地等,每年我校能源与动力工程专业的本科生在这些企业进行生产见习、实习、毕业设计等培养。根据这些特点,我校能源与动力工程专业建立了如图1所示的培养模式。
针对刚入校的学生,在低年级主要学习基本的理论知识和专业技能,培养专业兴趣,夯实专业基础。这一培养环节基本以理论课程讲授为主,专业技能的培养也基本由教师承担。针对中高年级学生,专业课将由教师和工程师共同指导和讲授,工程师从学院签约的共建单位引进,毕业设计的题目主要从企业实际需求出发,按照教学过程安排设计时间和设计环节,达到学习和锻炼的目的。这样一方面能够按照教学要求完成相应的课程内容和理论讲授,另一方面又可以让学生在课堂教学的同时感受到实际项目的特点和适应的过程。
二、师资队伍建设
郑州轻工业学院作为教学型院校,主要是培养本科层次应用型人才。应用型人才的培养需要一批即懂专业又要懂企业产品生产、制造、设计及研发的师资队伍,因此我校于2012年出台了《郑州轻工业学院关于加强高水平工程教育师资队伍建设的若干意见》,建设目标是建设一支工程实践能力强,教学经验丰富,集教学、科研和工程开发应用为一体的专业师资队伍。各工科专业教师应具备一定年限的工程实践经历,其中部分教师应具备一定年限的企业工作经历,到2015年,各工科专业教师到企业工程岗位工作一年以上的比例达到50%以上。根据学校的总体安排,结合专业实际情况,我校能源与动力工程专业是国家级特色专业和国家级“卓越工程师计划”试点专业,学校在人才引进方面给预予了很多政策,因此要求具有博士学历的教师要去企业从事半年以上的研究开发工作或与企业合作进行产学研开发,有条件的也可以去企业进行博士后研究;同时引进在企业工作过的具有高学历人才充实专业教师队伍。近两年分别从开封空分集团和新飞电器引进高层人才2名,1名博士去广东志高空调有限公司从事博士后研究并已出站。另外有5名教师分别与郑州科林车用空调有限公司、广东中宇集团、郑州长城科工贸有限公司等企业从事产学研合作项目的研究与开发工作。通过近五年的建设,该专业的教师大部分具有从事企业产品研究开发能力,提升了专业教师的工程素养。
教师的主要职责是教书育人,近些年引进的人才都具有博士学位,知识面及水平都很高,但是如何上好一门课,做一个合格的教师,需要进一步的培养。能源与动力工程专业作为国家级特色专业,充分发挥具有丰富教学经验的老师的带头作用,对青年教师做好教学环节的培训工作。我校青年教师的培养分为4个阶段:一是入职培训。主要是由人事处组织一批学校教学名师对每年入职的青年教师进行教学集中培训。二是助课。第一学年青年教师必需助课1~2门次。三是教研室试讲。由教研室主任组织教学经验丰富的教师组成评委对其教学进行试讲,并进行点评,检查教案。四是二级学院试讲。由二级学院组织对学院的青年教师的讲课进行试讲。通过考核才能独立进行教学。在教学过程中,二级学院近五年入职的青年教师参加由二级学院组织的青年教师教学技能竞赛,并推优参加学校的教学技能竞赛。同时学校每年至少组织近五年入职的教师参加由学校定期组织的教育教学方法的培训、精品课程的师资培训等一些培训会,提升老师的教育教学水平。通过近些年来的学校、学院以及教学团队负责人的精心培养与组织,能源与动力工程教学团队2013年获得河南省优秀教学团队。
三、实践和创新教学环节
实践教学是地方工科院校人才培养中至关重要的环节,也是地方工科院校教育教学改革的着力点和重点,更要突出实践教学体系在人才培养过程中的重要性。能源与动力工程专业分别与格力电器(河南)有限公司、郑州科林车用空调有限公司、三力制冷设备实业有限公司、河南冬宫制冷工程有限公司、郑州中南科莱空调设备有限公司、郑州长城科工贸有限公司、山东小鸭零售设备有限公司、郑州凯雪冷气设备有限公司等省内外企业建立了学生实习基地,承担本科生的认知实习、生产实习和暑假实习等。安排高年级学生到生产单位进行实践,在生产第一线亲身体会工程师的工作。在这一环节,学生的学习以企业单位为主体,学校则作为配角协助企业完成对学生工程实践能力的培养。同时近几年投入近500万元,按国家标准建成了焓差实验室、压缩机综合测试实验室、换热器综合测试实验室、冷冻冷藏设备等实验室,作为本科生的实验、实训实验室。
同时在广泛建立本科生实践基地的同时,以大学生创新性实验和学科竞赛为载体,完善实践教学体系,从而确保人才培养质量的提高。近些年积级地组织学生参加各类创新大奖赛,每年学生承担的国家级、省级和校级创新实践、实训和创业类项目10余项。组织本科生参加全国节能减排大赛、机械创新大赛、河南省国家大家科技园怀科技创新大赛等,获得奖励多项。通过大赛锻炼学生的动力能力、创新能力和运用所学知识解决问题的能力。
四、毕业设计(论文)环节
毕业设计是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节。通过毕业设计,能使学生综合应用所学的专业基础理论知识和专业知识,从事该专业的相关产品的设计与开发或利用所学知识从事专业相关的研究。我校能源与动力工程类本科生主要是企业相关产品的设计与开发,部分考入研究生的同学可选做毕业论文。[7,8]毕业设计的指导老师为:学校的教师或企业的高级工程师。毕业设计的题目主要是制冷设备的设计,如:制冷机组的设计、小型制冷产品的设计等。在企业从事毕业设计的同学,由企业导师与学校导师共同指导,以企业导师为主。实践表明,校企结合的毕业设计模式,充分利用企业资源,这种方式尤其适合于工科专业的学生,因此很受学生欢迎,激发了学生的学习兴趣,培养了学生解决实际问题的能力。
五、结论
专业综合改革试点是教育部正积极推进的一项教育改革工程。我校结合中原经济区建设的实际需求为出发点,以我校的实际情况,突出办学特色,结合我校能源与动力工程专业人才培养模式、师资队伍建设、实践和创新教学和毕业设计具体做法,强化专业特色,增加实践教学环节的内容和方式,以培养高素质工程技术人才为目标,开展了专业综合改革的探索和实践,提升专业教师的工程背景和增强校企结合的人才培养模式,提升学生的动手能力和解决实际问题的能力,从而培养出真正的“厚基础、宽口径、强能力、高素质的创新性人才”。
参考文献:
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[3]方波,白政民,张元敏.应用型本科电气工程及其自动化专业综合改革探索――以许昌学院为例[J].中国成人教育,2013,(14):150-152.
[4]刘全忠,王洪杰.能源与动力工程专业卓越工程师培养模式研究与实践[J].黑龙江教育学院学报,2013,32(12):40-42.
[5]郭晓丽.高等学校“专业综合改革试点”教学管理问题研究[J].中国电力教育,2012,(32):38-39.
[6]邵霞,潘剑锋,唐爱坤,等.突出能力培养的工程热物理专业综合改革[J].中国电力教育,2012,(23):38,51.
(三峡大学机械与动力学院,湖北 宜昌 443002)
【摘 要】为了满足现代社会对能源领域应用型人才的需求,并提高学生在就业择业过程中的竞争力,三峡大学结合该校培养“高素质、强能力、应用型”人才的办学方针,对学校新建的能源与动力工程专业进行了改革,提出“弱化专业方向,提炼专业共性,增厚专业基础”的人才培养改革思路,并以此为指导制定专业人才培养方案和建立校内外实验/实践基地。实践表明,本次改革取得了较好的效果。
关键词 能源动力;人才培养;改革
基金项目:三峡大学(高等)教育科学研究项目(1307,1345);三峡大学教学研究项目(J2013008)。
作者简介:陈从平(1976—),男,湖北荆州人,三峡大学机械与动力学院,副教授。
能源是国民经济的命脉,是国家可持续发展的重要物质基础和根本保证。能源与动力工程类专业正是致力于培养能从事能源开发与利用的技术与管理人才。目前,全国有200余所高校开设了能动相关本科专业,其中大部分已经建设较为成熟,部分985和211高校的能动专业在国内已具备一定的影响力且具备鲜明特色[1]。而三峡大学的能动专业于2011年才开始立项建设,并同年开始招生。作为地方高校新开设的能动专业,在人才培养方面必须适应社会和行业需求,符合我校 “高素质、强能力、应用型”的人才培养的目标,因而,在专业建设伊始,就不能完全照搬其他高校能动专业人才培养模式,需要结合实际情况,大胆改革和创新,才能在国内同类专业中快速占领一席之地,并以高起点快速稳健发展。
1 国内外研究现状
欧洲和美国的大学将能动类专业设置在机械工程系中,且不以专业来单列,而只是机械类的一个方向,称为热流科学(Thermal and Fluid science)或能量系统(Energy system),而核工程与核技术则一般单独设立,或者设在化工系中,例如美国麻省理工学院、佛罗里达大学等,机械工程的教学与研究范围覆盖了目前国内本科生专业目录中的机械类、能源动力类的范围,这样就大大扩展了能动专业的学科基础和专业领域,以此来适应“应用型”人才培养的需求,使学生获得坚实的专业理论和宽广的专业知识。
我国能源动力类专业形成于20世纪50年代[2],当时在苏联教育体制的影响下的分为10个三级专业,经1993、1998、2012年三次修订最终合并为1个专业:能源与动力工程,使得专业覆盖面被大幅度拓展,要求本专业学生主要学习动力工程及工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术,受到现代动力工程师的基本训练;具有进行动力机械与热工设备设计、运行、实验研究的基本能力。要实现以上人才培养目标,关键在于如何紧跟行业需求并结合高校自身情况,制定科学的人才培养方案并认真执行。然而,经前期大量调研结果表明,目前国内高校尤其是地方院校在能动专业人才培养上存在以下特点或不足:
(1)专业划分过细,口径太窄。大部分高校在能动专业中设置了多个专业方向,如水力发电、火力发电、清洁燃烧、供暖、制冷等,并将专业课分方向模块进行教学,这极大地限制了学生的选择空间,不利于学生专业知识拓展,使学生在择业时被固定在某个方向上,缺乏竞争力。
(2)人才定位不尽合理。经前期广泛调研发现,随着我国现阶段加快能源建设的力度,国内目前需要更多的是能源动力行业运行、维护与管理方面的技术人才[3],对于高端人才如设计研究类人才虽然稀缺,但由于能动专业实践性强的特性,一般难以由高校直接培养此类人才,即高端技术人才亦需要从工程实践中磨砺而出。所以作为地方院校,尤其新开设能动专业的地方高校,不能一味照搬985、211高校以及部分经过几十年专业建设已经具备自己鲜明特色和专业实力的高校的人才培养模式,必须紧跟行业需求,以培养应用型人才为主线,并充分利用和发挥高校自身的特色和优势。
2 三峡大学能动专业人才培养模式改革
三峡大学的能动专业于2010年底才开始立项建设,并于当年从我校2010级机械设计制造及其自动化专业中分流出53位学生按照能源与动力专业人才进行培养,2011年开始以能源与动力工程专业独立招生,故截至目前实际上已有一届学生毕业(2010级),且2015年度即将毕业的学生目前绝大部分已经签订了就业协议。近五年来,学校在专业本专业建设过程中积极探索,对兄弟高校及能动相关的企事业单位进行了广泛调研,并紧密结合我校能动专业“新开设、新起点”的现实情况,培养和提炼自己的专业特色,并对本专业的人才定位和培养进行了以下改革:
(1)在人才培养与定位方面,以培养“高素质、强能力、应用型”人才为指导,制定了专业人才培养方案,着重提炼专业所覆盖知识体系的共性,拓宽专业口径、增厚专业基础、突出方向共性、弱化专业方向、提升就业能力,扩大就业口径。具体为:1)以流体机械动力学为基础,设置适用于水力发电、热力发电、风力发电中能量转换动力装备的动力学相关系列必修基础课程,突出水力发电专业课,并辅以风力发电等专业课程;2)以热-力转换原理为基础,设置适用于火力发电、生物质能发电、核电等热动力学、热交换、热传输相关的系列必修基础课程,专业课设置方面突出火电、核电,辅以生物质能相关课程。即将动力工程专业分为流体机械和热力机械两个方向,但在培养过程中,大大拓宽了专业基础必修课的范围,增加学生后续就业时行业选择的范围。
(2)在实验/时间教学方面,以厚基础、宽口径、应用型人才培养为指导,建设和整合实验、实践教学条件。取消零散的课程实验/实践,开设系列综合实验/实践课程,使实验/实践教学具有层次性、连贯性、交叉性、系统性和良好的可操作性。避免以课程为单位开设实验时的连续性差、重复度高、综合性不强、效果差的缺点,同时在一定程度上降低建设成本。此外,学校还积极开发校外实践基地,挖掘学校所在地区及周边区域广泛的能源动力行业/企业资源,作为本专业有效的实践基地。
(3)以校外实践基地建设为抓手,开发专业初期就业资源。任何一个高校新专业就业时其情况都或多或少存在不确定性,其原因主要在于社会和行业对于特定高校新专业的认识度不高。因而打开就业工作局面难度大,故无论从短期还是长远来看,都需要充分利用所建立的校外实践基地作为就业渠道,使基地发挥更大作用,这需要在基地建设过程中同时做好基地管理制度建设,以协议的形式为本新专业向基地输送人才提供保证。
3 改革效果
近五年来,学校在建设能动专业过程中不断探索,最终形成以上建设意见和改革措施,并取得了显著成效:
(1)制定了科学合理的能动专业人才培养方案,确定以掌握能源转换装备运行及转换机理为基础,在传统的专业基础课程中,将《流体机械原理》、《水轮机及调节器》、《汽轮机》等增设为专业公共基础课,在专业拓展模块课程中按水电、热电、流体机械、新能源发电等设置小学分模块供学生选修,但不限制选择模块数量。目前学生就业反馈情况表明,在弱化专业方向、增厚专业基础课程后,学生在择业过程中即使不在个人专业方向上就业,只要未跨出能动行业,就能很快适应新领域的工作。
(2)整合实验/实践教学计划和条件。如将以往随理论课程开设的《流体机械原理》、《流体力学》、《液压传动与控制》、《泵站工程》、《水轮机及调节器》等的课程实验进行专门设计,整合成32学时的《流体综合实验》课程;将《热力学》、《传热学》、《汽轮机》、《热电厂动力工程》、《锅炉原理》等课程的实验内容整合成32学时的《热工综合实验》;将《测试技术》、《控制工程》、《电厂自动化》等课程实验整合成16学时的《测控综合实验》等,并根据相关理论课开设时间将综合实验课内容分为两个学期开设。这样学生能够得到更为系统的、连贯的实践训练,相比随理论课程开设的零散实验,综合实验教学效果更好随
(3)目前已在学校所在地区及周边能动企业建立本专业的实践/实习基地,且已经有效运行,如安能(宜昌)热电(生物质能发电)、长江电力(葛洲坝)、安能(襄阳)火电、三峡电厂、清江的隔河岩电站、高坝洲电站、向家坝电站、黄龙滩(十堰)电站、湖北宜化集团、宜昌安琪酵母、黑旋风工程机械等20多家能源企业和流体机械设计制造企业,可完全满足学生毕业实习、生产实习及其他培训的接待需求,极大地缓解了专业实践条件建设需要大投入的困难。
(4)专业就业情况良好,第一届毕业生(2010级,共53人)就业率达100%,其中除4人继续攻读硕士研究生外,15人进入水力发电厂,17人进入火电、生物质能电厂,6人进入电力部门事业单位,11人进入与流体机械及能源装备设计、制造相关企业。其中17人(32.1%)在本专业校外实践基地相关企业就职。截止2015年3月中旬,第二届毕业生(2011级,共81人)已签就业协议的达72人,已确定攻读硕士研究生5人。学校以专业调研、毕业生就业企业回访等多种形式,进一步拓宽和加深了与行业内相关企事业单位的联系,并就用人单位对我校毕业生在生产实践过程中的综合素质和表现进行跟踪回访,结果表明学生的综合能力水平总体较高。
4 结语
能源动力类专业是实践性、技术性很强的专业,且专业覆盖的技术领域非常广泛,针对具体的应用领域其技术专业性又较强,而高校在该专业人才培养的过程中一方面不可能面面俱到,设置过多的专业方向,另一方面又不能过于集中,而使得学生的专业知识领域过窄,导致就业方向没有选择余地。因而,在人才培养过程中要更多地考虑专业领域的共性,增厚专业基础,拓宽专业口径,使学生获得尽量宽广的专业综合知识,才能具备一定的竞争力,以适应现代能源动力领域对专业人才的需求。
参考文献
[1]徐翔,余万,陈从平,方子帆,李响,赵美云.三峡大学“能源与动力工程”专业培养方案的制订与完善[J].科教文汇:上旬刊,2014(6):60-61.
[2]刘会猛,黄荣华,王兆文,成晓北,叶晓明.强化工程素养着力能力培养——能源动力类专业教学模式改革初探[J].科教文汇:上旬刊,2012(5):63-64.
[关键词]热能动力工程;锅炉技术;能源;发展
中图分类号:TK221 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)35-0085-01
随着常规能源的日渐短缺,人类环境保护意识的不断增强,节能、高效、降低或消除污染排放物、发展新能源及其它可再生能源成为本学科的重要任务,在能源、交通运输、汽车、船舶、电力、航空宇航工程、农业工程和环境科学等诸多领域获得越来越广泛的应用,在国民经济各部门发挥着越来越重要的作用。
一、 热能动力工程概念及在能源方面的现状
(一)、热能动力工程概念
热能动力工程顾名思义主要研究热能与动力方面,其包括热力发动机,热能工程,流体机械及流体工程,热能工程与动力机械,制冷与低温技术,能源工程,工程热物理,水利电动力工程,冷冻冷藏工程等九个方面,其中锅炉的运行方面主要运用热力发动机,热能工程,动力机械,能源工程以及工程热物理等部分专业技术。热能动力工程主要研究方面为热能与动力之间的转换问题,其研究方面横跨机械工程、工程热物理等多种科学领域。其发展方向多为电厂热能工程以及自动化方向、工程物理过程以及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向、锅炉热能转换方向等,热能动力工程是现代动力工程的基础。热能动力工程主要需要解决的问题是能源方面的问题,作为热能源的主要利用工程,热能动力工程对于我国的国民经济的发展中具有很高的地位。?
(二)、热能工程技术的现状
随着我国市场经济的建立,社会需求和经济分配状态的变化、科技发展的趋势、对本专业的生源、就业等形成了挑战,更是热能动力专业教育的关键。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代动力工程的基础。热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。本专业涵盖的产业领域十分广泛。能源动力产业既是国民经济的基础产业,又在各行各业中有特殊的应用,也是国家科技发展基础方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。
能源问题在当今社会举足轻重,热能与动力工程专业在国民经济中的地位可想而知。
能源动力工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业,同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业,在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。
风机是一种装有多个叶片的通过轴旋转推动气流的机械。叶片将施加于轴上旋转的机械能,转变为推动气体流动的压力,从而实现气体的流动。风机广泛应用于发电厂、锅炉和工业炉窑的通风和引风,矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却等。尤其是在电站,随着机组向大容量、高转速、高效率、自动化方向的发展,电站也对风机的安全可靠性提出了越来越高的要求,锅炉风机在运行中常发生烧坏电机、窜轴、叶轮飞车、轴承损坏等事故,严重危害设备、人身安全,也给电厂造成巨大的经济损失。此外,风机一直是电站的耗电大户,电站配备的送风机、引风机和冷烟风机是锅炉的重要辅机,降低其耗电率是节能的一项重要措施。
二、热能动力工程技术运用
(一)炉内燃烧控制技术
其燃烧控制是步进炉的核心技术之一,手动控制已被自动控制方式所取代。目前大规格钢锭推钢式加热炉可选用的燃烧自控方式通常有:
(1)空燃比例连续控制系统,该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等组成。工作原理是由热电偶或气体分析装置检测出来的数据传送到PLC与其设定值进行比较,偏差值按比例积分、微分运算输出4-20 mA的电信号分别对空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度进行调节,从而达到控制空气/燃气比例和炉内温度之目的。
(2)双交叉限幅控制系统,该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等组成。工作原理是:通过一个温度传感器热电偶把测量的温度变成一个电信号,该信号表示测量点的实际温度,该测量点的温度期望给定值是由预存贮在上位机中的工艺曲线自动给定的。根据这两个温度值偏差的大小,PLC自动校准燃气/空气流量阀的开度。该阀通过电动执行机构定位。空气/燃料比控制,借助于孔板和差压变送器来测量空气流量,燃气的流量是借助于一台安装在燃气支管上的质量流量计来测量,使精确的温度控制得以实现。
(二)、软件仿真锅炉风机翼型叶片
由于锅炉叶轮机械内部流场非常复杂,并带有强烈的非定常特征,进行细致的实验测量非常困难,目前尚没有完善的流体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象,这就迫切需要可靠详细的流动实验和数值模拟工作来了解机械内部流动本质。将利用软件对锅炉风机翼型叶片进行二维的数值模拟,研究空气以不同的方向流入翼型叶片入口所造成的流动分离。根据数值模拟的一般步骤:创建二维模型,进行网格划分,设定边界条件和区域,输出网格,再利用求解器求解,对不同空气来流攻角角下的流动进行二维数值模拟。在得到模拟结果后,对不同攻角下模拟所得到的速度矢量图进行比较分析,得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。
三、热能动力工程的发展方向
1、热能动力及控制工程方向(含能源环境工程方向)主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
2、热力发动机及汽车工程方向掌握内燃机(或透平机)原理、结构,设计,测试,燃料和燃烧,热力发动机排放与环境工程,能源工程概论,内燃机电子控制,热力发动机传热和热负荷,汽车工程概论等方面的知识。
3、制冷低温工程与流体机械方向掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
4、水利水电动力工程方向掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识,以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
四、结束语
热能动力工程的迅速发展使得热力发动机专业方向,其中包括热力发动机主要研究高速旋转动力装置,包括蒸汽轮机、燃气轮机、涡喷与涡扇发动机、压缩机及风机等的设计、制造、运行、故障监测与诊断以及自动控制等行业的发展都到了提速。热动能的发展为航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、铁路及轻工等部门培养高级工程技术人才,若能将这些理论知识转换成实际的运用,我国的能源压力将大大降低。
参考文献
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关键词:热能;动力;锅炉
中图分类号: R151 文献标识码: A
一、热能动力工程
热能动力工程顾名思义主要研究热能与动力方面,其包括热力发动机,热能工程,流体机械及流体工程,热能工程与动力机械,制冷与低温技术,能源工程,工程热物理,水利电动力工程,冷冻冷藏工程等九个方面,其中锅炉的运行方面主要运用热力发动机,热能工程,动力机械,能源工程以及工程热物理等部分专业技术。热能动力工程主要研究方面为热能与动力之间的转换问题,其研究方面横跨机械工程、工程热物理等多种科学领域。其发展方向多为电厂热能工程以及自动化方向、工程物理过程以及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向、锅炉热能转换方向等,热能动力工程是现代动力工程的基础。热能动力工程主要需要解决的问题是能源方面的问题,作为热能源的主要利用工程,热能动力工程对于我国的国民经济的发展中具有很高的地位。
二、我国的热能动力工程发展情况
随着改革开放,我国国民经济体制发生很大的变化。社会对人的培养提出了新的要求。为了适应这种要求, 1993年7月国家教委颁布的普通高等学校本科专业目录,将几十个小专业压缩为9个专业,即热能工程、热能工程与动力机械、热力发动机、制冷及低温工程、流体机械与流体工程、水利水电动力工程、工程热物理、能源工程和冷冻与冷藏。1998年教育部颁布的新专业目录进一步将以上9个专业合并为1个,即热能与动力工程专业。从原来的几十个专业合并为1个专业,全国现在有120多所高校设有热能与动力工程专业。热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。本专业涵盖的产业领域十分广泛。能源动力产业既是国民经济的基础产业,又在各行各业中有特殊的应用,也是国家科技发展基础方向之一。能源动力领域人才教育的成败关系到国家的根本利益。随着我国市场经济的建立,社会需求和经济分配状态的变化、科技发展的趋势、对本专业的生源、就业等形成了挑战,更是热能动力专业教育的关键。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代动力工程的基础。
三、热能动力工程在锅炉风机方面需要解决的问题
风机主要作用为气体的压缩和气体的输送,其原理是吧旋转的机械能转换为气体压力能和动能,将气体输送到特定的地点的机械,风机经常用于锅炉中,随着对于能源的需求越来越大,锅炉中的风机在工作中经常会烧坏电机的事故,对于工厂的经济产生巨大损失,严重危害工作人员的人身安全,因此,正确运用热能动力工程技术不断改进风机,对于风机和锅炉的安全性提出更高的要求势在必行。
四、热能动力工程中锅炉及工业炉的发展
1872 年第一台锅炉在英国被制造,随着锅炉的产生,蒸汽机时代出现,1796 年瓦特发明了分离冷凝器,代表着锅炉的完整运作体系的初步确立,工业炉和锅炉原理类似,从某些方面来讲,锅炉也是工业炉的一种,工业炉是指在工厂的工业生产过程中通过燃料的燃烧进行热量的转换,对材料进行加热的设备,工业炉产生于中国商代,主要的工作方式是通过加热提炼铜器,春秋时期产生了铸铁技术,这证明着工业炉的温度控制正在进步。1794 年熔炼铸铁的高炉出现,1864 年马丁建造了气体燃料加热的平炉,随着现代化科技的进步,计算机逐渐代替了人工进行对锅炉系统的控制,推钢式炉和步进式炉成为吸纳带连续加热炉的两种基本类型,两者只有运输燃料的方式有所不同而已。
五、热能动力工程炉内燃烧控制技术运用
锅炉的燃烧控制是调整能量转换幅度的核心技术,在当今社会,锅炉由人力向锅炉内填充燃料逐渐转型为步进式的自动控制填充燃料所代替,更加先进的锅炉甚至使用全自动燃烧控制,根据其运用热能动力自动控制技术的不同,锅炉的燃烧控制分为以下几种:
1、以烧嘴、燃烧控制器、电动蝶阀、热电偶、比例阀、流量计、气体分析装置以及PLC 等部件组成的空燃比里连续控制系统。这种燃烧控制系统是由热电偶检测出数据传送至PLC 与其本身设定的数值进行比较,偏差值通过使用比例积分及微分运算输出电信号同时分别对比例阀门以及电动蝶阀的开放程度进行调节,从而达到控制空气与燃料比例调节锅炉内温度的目的,此种方式温度控制并不十分精确,需要仔细确认额定数值。
2、由烧嘴、燃烧控制器、流量阀、流量计、热电偶几个部分组成的双交叉先付控制系统,其工作原理主要是通过温度传感器热电偶吧需要进行精确测量的温度变成电信号,这个电信号即是用来代表测量点的实际温度,此测量点温度期望给定值是由预先存贮在上位机中的工艺曲线自动给定的,并根据两者数据之间的偏差值的大小,由PLC 自动调整燃料与空气流量阀门的开合程度,通过电动的方式运行机构的定位以及空气和燃料的控制比例,并接住孔板和差压变送器测量空气的流量,燃料的控制也通过一个专用的质量控制装置来测量,是温度精确的控制在必要的数值上。这种燃烧控制优点在于方式节省部件,并且温度控制精确。
六、仿真锅炉风机翼型叶片
锅炉的内部的叶轮机械内部流畅需要带有十分强烈的非定常特征,并且其内部构造十分复杂,不容易进行十分细致的测量实验,并且到目前为止,仍然没有可以解释流动分离、失速和喘振等流动现象的完善的流体力学原理,因此要了解机械内部流动的本质需要更加可靠详细的流动实验和数值模拟实验,通过使用软件二维数值模拟锅炉风机翼型叶片,对空气以不同方向吹入翼型叶片造成流动分离进行模拟,并根据模拟的数值创建而未模型,进行网格的划分,设定边界条件和区域,最后输出网格,在使用求解器求解,这样才可以对不同的气流攻角的流动进行二维数值模拟,,达到模拟的目的,同时可以根据模拟不同攻角下所得到的速度矢量制成矢量图进行比较和分析,最后得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。
七、热能动力工程的发展方向
1、热能动力及控制工程方向(含能源环境工程方向)主要掌握热能与动力测试技术、锅炉原理、汽轮机原理、燃烧污染与环境、动力机械设计、热力发电厂、热工自动控制、传热传质数值计算、流体机械等知识。
2、热力发动机及汽车工程方向掌握内燃机(或透平机)原理、结构,设计,测试,燃料和燃烧,热力发动机排放与环境工程,能源工程概论,内燃机电子控制,热力发动机传热和热负荷,汽车工程概论等方面的知识。
3、制冷低温工程与流体机械方向掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。
4、水利水电动力工程方向掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识,以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
结束语
热能动力工程的迅速发展使得热力发动机专业方向,其中包括热力发动机主要研究高速旋转动力装置,包括蒸汽轮机、燃气轮机、涡喷与涡扇发动机、压缩机及风机等的设计、制造、运行、故障监测与诊断以及自动控制等行业的发展都到了提速。热动能的发展为航空、航天、能源、船舶、石油化工、冶金、铁路及轻工等部门培养高级工程技术人才,若能将这些理论知识转换成实际的运用,我国的能源压力将大大降低。
参考文献
关键词:能源动力类专业;实践教学;创新能力;内容体系
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)19-0086-
诺贝尔奖获得者李振道先生在西北师范大学百年校庆典礼上提出:“培养青年人才,不能仅依靠课堂教学和靠高科技工具,人才的培养要在实践当中去培养,在培养的过程中,使学生变成老师的助手。”[1]由此可见,实践教学作为创新型人才培养中的重要环节,对于提高学生综合素质、培养创新能力,具有不可替代的重要作用。
实践教学环节包括实验操作、生产实习、毕业设计、毕业实习等环节,是对学生实际操作能力培养的重要环节之一,也是教学质量最直观的反映。尤其对高等工科院校而言,要培养高素质应用型人才,更应重视实践教学。只有通过实践操作,才能使学生在实践中检验所学知识,发现新的问题,掌握科学方法,培养创新意识,从而提升综合素质。因此,加强实践教学是提高人才培养质量的关键环节,也是培养理论与实践相结合的创新型人才的有效途径之一。[2]
一、能源动力类专业实践教学改革的必要性
近年来,高等院校对实践性教学环节的重要性的认识逐年提高,实践性环节的教学条件逐年改善,教学效果也有所改善。但是,国内高校特别是一般高校在实践性环节教学中依然存在以下困难与不足:[2]
1.对实践性环节的重要性普遍认识仍不够到位
认为实践教学仅仅是为了巩固理论教学的辅助手段,使实践教学缺乏设计性、创新性。学生实验时往往是简单的“依样画葫芦”,单纯依据指定的操作步骤完成实验内容,提交实验报告,仅仅是掌握了最简单的操作技术,而忽略了对学生创新能力的培养。
2.实践性教学环节所占时间比例偏小,难以达到培养学生综合能力的目标
近几年来,工科专业教学计划中实践性环节所占比例有明显的增加。但总体来看,集中实践环节教学的总周数占总教学周数的比例约为20%左右,仍然偏低;特别是课程教学中,大部分课程实验学时数占该课程总学时数的比例只有10%左右,而在欧美国家,这个比例可占30%~50%,甚至更高。
3.项目设置欠合理,内容陈旧,信息量小,学生反映收获不大
几十年来,大学工科专业实践性环节的教学内容变化很小,套路基本不变。现以某院校热能与动力工程专业的实践性环节为例进行分析。
(1)该专业的金工实习工种设置为车、钳、刨、铣、磨、焊接、热处理,实际操作以钳工为主,车、焊接次之。这种做法坚持了几十年,基本没有变化和创新,现代加工技术以及非金属材料的加工未列入教学内容。
(2)机械零件设计、锅炉原理、汽轮机原理、热力发电厂四门课程安排了课程设计,但设计内容年年相同,每个学生的设计成果基本一样,无法真正培养学生的创新能力、动手能力、独立分析问题和解决问题的能力。
(3)课程实验的设置欠合理,实验内容零碎,综合性差,重复内容较多;实验的档次不高,多为验证性实验,未能充分发挥学生的主观能动性;实验设备的台套数少(有些贵重实验设备只有1~2套),造成有些实验变成了演示性实验。
(4)生产实习和毕业实习虽然在时间、场地方面得到了保证,但由于经费紧张,学生只能整班地安排在较近的某一个企业内实习,人员拥挤;企业因安全生产的需要,不能让学生进行实际操作,从而达不到预期效果。
(5)毕业设计是最为重要、安排时间最长的实践性环节,也是最为重视的实践性环节。目前,毕业设计因师资力量、设计场地和条件等方面的原因,导致部分选题在前沿性、创新性、综合性等方面达不到要求;少数教师在指导毕业设计过程中只注重对具体问题本身的解决,忽视了对学生研究方法的指导和能力的培养。
4.方法和手段落后
实践性教学环节使用的方法和手段有些仍然比较落后,计算机技术、多媒体技术、本领域内的优化设计软件平台等新的设计手段和方法应用得比较少。如,在进行课程设计时,学生的大部分时间花在重复性手算上,变成了计算工具,而不是将主要精力放在设计方案的拟定、分析比较、方案优化上。长期以来,课程设计在培养学生独立分析问题、综合问题能力以及创新能力方面是不令人满意的。又如课程实验教学,从检测方法和手段到实验数据的分析方法和手段都跟不上科学技术的发展,有些实验手段和方法甚至相当“原始”,实验效果也就可想而知了。[3]
能源动力类专业主要培养能源清洁转换与利用和热力环境保护领域既有扎实的理论基础,又有较强实践和创新能力的人才,以满足社会对该学科领域的教学、科研、工程技术、经营管理等各方面的人才需求。本专业具有明显的行业背景特色,拥有良好的实践教学条件,为实践教学改革创造了良好的条件。
二、创新型实践教学内容体系的改革与探索
针对能源动力类专业的特殊行业背景和人才培养目标的需要,以“厚基础、宽口径、强能力、高素质”为总体要求,以强化工程实践能力培养为目的,改革了实践教学模式,构建了“实验+实习+设计+课外实践”四模块的实践教学内容体系。
1.实验模块
能源与环境的关系一直是国家重点关注的问题之一,本文重点阐述能源及动力工程对社会经济发展的重要影响,煤炭在能源结构中的地位,以及今后能源的发展方向:实施煤炭清洁利用,发展新型能源,优化能源结构,大力发展沼气、风能等新能源,大力发展核电,加快生物质能的研发等。
【关键词】
能源及动力工程;可持续发展;新型能源
一、能源动力工程的重要性及煤炭的地位
能源作为经济发展的基础,自古以来在国民生活中占据重要地位。对于国家来说,国民生产总值与能源的消费关系大致是成正比的。现如今,对于能源的发展以及与环境的关系,是大多数人共同关心的重要问题。能源与动力工程是经济和社会发展的重要物质基础,也是实现“四个现代化”的重要保证,它着重研究传统能源的有效使用及太阳能等新型能源的开发。世界上发达国家的人数占全部人口的五分之一,而能源消费量却占全球的百分之七十左右,可见能源对于经济的重要影响。一般说来,当人们对于产品的需求量大,那么能源的消费量就会上升,这样就会带动经济,进而改善人民的生活条件。能源及动力工程关系着人类的各项日常活动。吃的早餐是农业产品,属于能源一类;乘坐的各类交通工具或者耗电或者耗油,也离不了能源;所有带电设备,更是消耗能源。从发电的环节来说,电能消耗了大量煤炭,天然气等等,虽然还有别的方式可以获得电能,例如光伏发电,风能发电,但不可否认的是煤炭一直占据着相当大的比例。除此之外,能源存在于我们生活的方方面面,可以说离开了能源,人类文明将不会进步。2013年底我国发电装机容量首次超越美国位居世界第一、达到12.5亿千瓦,其中非化石能源发电3.9亿千瓦,占总装机比重达到二三成,同比提高2.4个百分点。一直以来,中国经济增长的主要燃料是煤炭,它提供的一次能源占到了百分之七十左右。环境与能源利用也有着重要的关系,如果能源消耗过快,这将会对能源结构产生影响,也会影响到环境。煤炭长期以来作为中国最主要的能源形式存在,使其他能源占的比例过小,造成总能源效率略显低下,同时大量燃煤也是造成大气严重污染的一个重要的因素。发展新型能源,优化能源结构是当今中国发展的重要部分。同时减少煤炭的无效使用,以及限制低效率的燃煤设备的使用也是关键一步。在城市化发展的过程中,人们对于气体和液体燃料必然会加大需求量。现在随着改革的深入,电厂中锅炉发电量小于20万千瓦的已经基本下架,电厂是耗煤量非常大的场所,电厂中的节约环保无疑对于整个能源结构的环保要求有着重要意义。
二、发展新型能源,优化能源结构
在当今的社会条件下,一些地方能源短缺依然存在,中国作为耗能大国,必须要源源不断地从多种渠道进行能源的开采与供给。煤炭作为能源中的老大哥,在发展过程中暴露出来许多问题,雾霾天气的形成与大气污染被公认为是燃煤造成的,经济在增长的同时我们不能以污染环境作为惨重的代价,所以日益增长的环境和健康问题促使中国政府不得不转变能源结构,加快发展新型能源。
(一)实施煤炭清洁利用。要从燃煤着手处理环境问题势必要以现状作为出发点,可以看到国家未来很长一段时间仍然采用燃煤发电或者其他的燃煤利用,所以要从燃煤效率以及燃烧产物方面采取措施,使煤炭对大气的污染降到最低。现阶段煤炭开采和使用过程中有许多可以即刻采取措施并且对大气环境有明显改善的事情可以去着手。比如煤炭的洗选,更加符合实际情况的煤炭质量的监管和输送,煤炭燃烧产物的排放,煤炭灰的利用等等都有待进一步完善。
(二)大力发展沼气,风能等新能源。除了煤炭,其他的能源也发挥着重要的作用,尤其是国家对于可再生能源方面所采取的各种措施。同时能源紧张与能源储量不足之间的关系使可再生能源的研究及利用进一步成为了当务之急。以前以解决边远地区能源供应作为重点,大力发展沼气,风能等新能源形式,并且取得了不错的成果,但由于地域以及气候条件的限制,这些可再生能源的发展受到了束缚。现阶段,井网型风机正在逐步迈向大型化,单机容量5兆瓦的风机也已经投产,当然还在研发更大容量的风机。随着科技的蓬勃发展,对环保有利,对大气有益的新型能源一定会代替高污染低效率的传统能源。
(三)大力发展核电。核电在近几年也已经慢慢崛起,从以前的“谈核色变”到如今的坦然接受证明了国家已经对于核电有了很高的安全把握。在现有的技术条件下,妥善处理核聚变,核裂变之后的各种废弃物已经不成问题。除了这些优势,与煤炭相比,它对环境基本不会造成污染。大力发展核电符合我国对能源的需求,在现阶段技术较成熟的情况下,应该引领将核电投入市场,使核电成为未来的发展目标。
(四)加快生物质能的研发。我国还有许多发展空间,比如在生物质能的使用方面,生物质能源是植物将太阳能通过光合作用转化过来的一种化学能,它也属于可再生能源,与风能,潮汐能等等一样,可以实现能量的重复利用。同时如果以乙醇作为煤炭,石油的替代品,将会避免煤炭产生的许多弊端,除此之外,沼气的普及依然是优化能源结构的重要一步,同时这也会缓解社会劳动压力。
三、将未来发展与环保相协调
中国电力发张迅速,同时这种扩张形势会持续相当长一段时间,这对于新型能源的普及与推广提供了有利的市场环境。在未来新能源势必会成为能源的主流,在发展现代可再生能源的过程中,一定要把环保作为重中之重,不要把污染环境作为经济发展的惨重代价。当然我们也知道,在经济逐步向前发展的过程中,环境污染也许是一种很难避免的事情,但是我们一定要把污染程度降到最低,如果处理得当,环境保护也会促进经济的转型与结构的调整,还会优化产业链。“绿水青山就是金山银山”,我们一定要牢牢坚持绿色发展战略,使传统能源向新能源完美过渡,使可再生能源的产业规模和经济市场大大增强。
【参考文献】
[1]蔡睿贤,金红光,林汝谋,宋小亮等.能源动力系统应与环境相协调[J].创新科技,2001
[2]陈学俊.能源开发与环境污染[J].东方电气评论,2000
[3]陈学俊,叶寒栋,李宇红等.能源工程的发展与展望[J].西安交通大学学报(社会科学版),2011
摘要:1978年恢复研究生教育以来,我国研究生培养单位为社会培养了大批高层次人才,促进了经济和社会的发展。但由于研究生的扩招和社会对研究生的需求多元化,研究生培养模式的弊端逐渐显露。如课程设置欠佳,教学形式单一,研究生培养模式单一等。本文结合工科院校特别是笔者所在学校特点,提出了多种形式并举,利用校企两种资源等研究生培养模式并进行了论述。
关键词 :研究生培养质量;创新人才培养;校企合作;培养模式
经过改革开放30多年的建设和社会进步,我国研究生教育取得长足发展。特别是近几年,研究生教育规模呈现出发展的高峰期。但是,我国研究生教育长期以来以单一学术性、科研型研究生培养为主导的模式,已远远不能满足当前的产业结构和就业结构。在经济日益增长的今天,研究生在科研高层次专门人才中的地位逐渐削弱,各行各业对不同类型高层次专门人才的需求变得多样化。高校沿袭的这种研究生培养模式已经越来越不能适应和满足社会对不同层次专门人才的需求。因此,研究生教育改革越来越迫切,特别是加强工科院校这类行业性强的院校的研究生培养,比如能源动力类研究生培养,更是迫在眉睫。
研究生教育是培养高层次人才的主要途径,是国家创新体系的重要组成部分,需要深化综合改革,创新人才培养模式,健全质量保障体系,促进研究生教育质量提升和内涵发展,为实现中国梦提供高端人才支撑。其中,加强课程建设是基础,我们须重视发挥课程教学在研究生培养中的作用。增强学术学位研究生课程内容前沿性,通过高质量课程学习强化研究生的科学方法训练和学术素养培养。构建符合专业学位特点的课程体系,改革教学内容和方式,加强案例教学,探索不同形式的实践教学。
一、充分挖潜的研究生培养模式
为了更好地使研究生在学习阶段获得更加全面的训练,成为复合型人才,适应社会对高层次人才的要求,需要采用多方位交叉的形式,构建多种平台促进研究生对外交流。使他们得以不断提升自我,更加适应社会的需求。
1.理工学科充分交叉
交叉学科实质上指的是一个学科群,即交叉性的科学。“交叉”二字是对学科性质的形象化描述,实际上可以看做普遍联系的,每一个学科在整个连续认识过程中占一个具体的位置。发展交叉学科正是为了填补人类认识上的空白,使这个科学认识过程更加完善。我国的交叉学科研究始于1950 年代,而后蓬勃发展,并随着时代的进步日趋成熟。对于高等学校教育,交叉学科的发展有着重要的意义。交叉学科是培养高素质、高层次创新人才的摇篮。探索与发展交叉学科及其人才培养模式,对高等院校学科齐全、人才集聚、科研水平和教育质量提升,有能力承接重大的科研课题,易形成新的学科及学科群,具有重要意义。提高高校交叉学科教学和科研水平是促进交叉学科发展的直接动力。
能源与动力工程学科群主要研究能量的转换、传输和利用的理论、技术和设备,需要应用到动力工程、工程热物理、应用物理等多门学科的知识,具有很高的学科交叉特性。交叉学科的综合性、跨学科性及交融性要求交叉学科人才的知识结构应兼具整体性、层次性及应变性等多元特点。整体性或综合性知识有助于交叉学科研究者把其它学科的成果、方法引入自己的专业,从而将自身的专业知识和其它学科知识联系起来,产生新的见解,创造新的知识。层次性知识有利于交叉学科研究者正确组织各种学科知识之间的有机联系,并结合自己所从事的专业领域及选择的目标,处理好广博与精深的关系。交叉学科的应变性有助于交叉学科研究者不断自觉吸取新知识,进行知识的自我调节,不断调整自身的知识结构。
动力工程及工程热物理学科的研究生教育需要新的学科交叉,以加强研究生解决各类复杂问题的能力。而现有的研究生教育模式尚不能完全满足该要求,探索新的人才培养模式尤为重要。
本校数理学院应用物理专业与能源与机械工程学院一起,承担着动力工程及工程热物理一级学科下的可再生能源二级学科的研究生培养,为学科交叉打下了天然的基础。针对能源与动力学科和应用物理学科的特点,组建学科群,搭建各种跨学科的平台,整合师资队伍、仪器设备、科研场所和科技资料等,避免重复建设和浪费以及学科间的不良竞争,充分实现学科资源的优化配置。使各个学科的人力资源、物力资源、专业资源能够产生强大的合力,并以此为支撑探索培养创新型综合性人才。
2.充分利用校企两种资源
研究生教育要紧密围绕企业发展需求,学校对研究生实行双导师制,充分发挥校企双方导师在理论研究、生产实践方面的优势互补。企业实践基地可以为研究生提供非常广泛的选题内容,很多研究课题都是企业发展中面临的“急、重、难、新”问题。这为研究生提供大量前沿性、实用性、系统性的论文选题方向,使研究生科研创新能力的培养有了保证。企业研究生实践基地使接受校企两种资源的研究生的理论联系实际、技术创新能力得到很好的锻炼和提高。同时,研究生将在学校学到的新理论、新技术及时引入企业科研及生产实践中,可在一定程度上推动企业科研水平的提升。企业研究生实践基地所在企业也可以在培养过程中尽早发现人才、选择人才,避免了人才招聘的盲目性。校企合作是高校与企业在资源、技术、师资培养、岗位培训、学生就业、科研活动等方面的合作,利用学校与企业不同的教育资源和教育环境,培养适应市场经济发展、适合企业需要的应用型人才为目的的培养模式。利用学校与企业在人才培养方面各自的优势,把以课堂传授间接知识为主的教育环境,与直接获取实际经验与能力为主的生产现场环境有机结合起来,最终实现校企双赢的研究生培养模式。
本校和多家知名企业合作,经常组织研究生到电厂参观学习,更多的还包括导师承担企业横向课题。研究生到电厂现场进行实验,不但对企业生产过程、企业难题有了了解,并在解决这些问题时,与企业技术人员进行面对面的交流,有了更多不断学习和提高的机会。在企业实践基地参观学习,了解生产流程,有利于研究生更好了解电厂的具体参数和目前存在的问题,使他们在学生期间研究也更具有针对性和实际性,提高了学习的效率和主动性,避免了闭门造车。
同时,学校还聘请实践基地所在企业理论水平较高、实践经验丰富、具有高级专业技术职称的人员担任研究生导师,由学校颁发研究生导师聘书。企业导师主要负责研究生的学位论文选题、研究工作安排、现场学术指导、学位论文初审等。学校导师与企业导师密切合作,根据培养方案共同制定和实施培养计划,在研究生的实践环节、论文和实际工作等方面进行指导。
3.挖掘国内外两个资源
研究生教育是在本科教育基础上的专业化、个性化的创新教育。导师的学术水平和科研能力直接影响着学生,导师的人格魅力潜移默化地熏陶着学生。柔性引进高端师资,我院聘请了一大批国外的教授作为海外名师,指导学科发展、合作科研,指导研究生也作为其任务之一。他们为研究生做学术讲座、全程指导研究生论文等。校内配备副导师,实行双导师联合培养的模式。海外名师定期来我校进行讲座、面对面交流指导,同时,定期进行视频交流,研究生汇报,导师点评,还包括样品制备后送到国外研究机构进行测试等多种形式,充分挖掘国内外资源。
本校还十分注重对外交流,积极组织研究生对外交流,在学术切磋实践中提高自己。通过承办的上海市研究生学术论坛,搭建平台使研究生与外校专家、研究生交流,拓宽研究生的视野。组织并支持研究生积极参加全国性学术会议,训练他们阐述学术观点的能力。让研究生们听取校外专家、学者、研究生的学术演讲时,在对比中明白自己的不足,产生压力和动力。在国际工业博览会、高技术交易会等大型展览会上,也会组织研究生积极参与,研究生带着自己的学术成果,面对面和企业交流,大大增进了科学研究最终要为社会服务的意识。
二、研究生培养模式实施的成效
经过一系列探索形成的能源动力类研究生培养模式,立足于自身实际,大力推进学科交叉,充分利用校企两种资源,挖潜国内外资源,大力推动研究生多与学术界交流,逐步形成了具有特色的能源动力类研究生培养方式,取得了一系列成效。导师队伍学术水平不断提升,研究生培养基地不断完善,海外高端人才引智于研究生教育,大大提高了研究生的创新实践能力和综合素质。
研究生的主动性、创新性、实践能力获得了很大的提高。在上海市研究生创新创业训练计划中,每年有十个左右的研究生团队拿到项目,在全国大学生“挑战杯”、全国研究生数模大赛、全国大学生节能减排等国家级赛事及上海市各类赛事中,研究生成绩斐然。每年研究生发表sci、EI 收录的文章,发明专利申请和授权,蔚然成风,给学校研究生教育带了新的气象。更重要的是,就业竞争力大大提升,不少同学已经有了创业意向。在就业方面,研究生就业的平台更高,满意程度也在不断地提升。
高校肩负着向社会输送符合社会经济发展需要的高素质人才的重任,培养复合型、创新型人才逐步成为高等教育的发展必需。充分运用校内外资源,特别是行业企业的实践基地资源、具有丰富实践经验的工程技术人员的资源,以及柔性引进的海外高端人才,进行多学科交叉创新型人才的培养,可以作为一条经验。本文正是论述了笔者这些年的做法,总结出能源动力类研究生培养模式,构建理工学科交叉,充分利用校企两种资源,挖掘海外名师与国内知名专家的资源,注重研究生创新能力和综合素质的提高,希望对高校研究生培养有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]吴江,张会文,任建兴.提升研究生培养质量的专题研讨方式探索与实践[J].中国电力教育,2014(325):13-14.
[2]卢建飞,吴太山,吴书光,尹承梅.基于交叉学科的研究生创新人才培养研究[J].中国高教研究,2006(1):46-47.
[3]李秋瑾,巩继贤,张健飞.交叉学科建设与创新人才的培养[J].科学时代,2011(11):225-226.
1.1构建符合新能源(太阳能)行业应用型人才培养的课程体系我校能源与动力工程专业设有制冷与空调技术、制冷测试技术与自动化、太阳能利用三个专业方向。理论课程体系采用模块化设置,分为公共基础课模块、专业基础课模块、专业课模块和专业选修课模块。前三个模块构成了能源与动力工程专业的基础知识体系,为学生继续深造和进行能源动力方面的研究应用奠定了理论基础。专业选修课模块根据2014年3月德州及其周边地区对新能源类特别是太阳能应用方向的人才需求设置了相关课程[2]。结合行业企业用人对毕业生实践能力的要求,实践环节穿插于整个教学过程,着重培养学生实践动手能力。前三年,学生的实践环节主要有包括认识实习、金工实习、制图测绘在内的基本技能训练,以及把课堂教学和工程实践相结合的课内实验、课程设计等专项技能训练。学生在掌握了扎实宽厚的能源与动力工程专业基础知识后,第四年有计划地到校外实习基地进行为期一年的实习,包括专业方向实习和毕业设计、毕业实习,以提高学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。2012年,能源与动力工程专业获批国家级“专业综合改革试点”项目,聘请中科院物理所孟庆波为教授,聘山东大学可再生能源研究中心主任韩吉田教授、天津大学“中低温热能高效利用”教育部重点实验室负责人赵军教授、国家太阳能热利用研发中心主任赵玉磊为专业建设专家委员会成员,完成了德州学院能源与动力工程专业专业规范的撰写、培养方案的修订、基础课和专业基础课课程规范的撰写工作。同时,德州学院机电工程学院与中国太阳能产业联盟联合成立能源与动力工程(太阳能热利用方向)专业卓越工程师试点班,2012年9月首届招生50人,2013级招生正在进行中。鉴于太阳能专业高校教材紧缺的现状,机电工程学院编写了7本太阳能系列高校教材,其中孙如军教授编写的《太阳能热水系统施工管理》(清华大学出版社)已于2012年11月出版,其余几本已经完稿,等待出版。
1.2培养适应新能源(太阳能)行业应用型人才培养的师资队伍能源与动力工程专业现有专职教师19人,其中教授3人,副教授12人,具有博士学位教师2人,均拥有丰富的教学经验和实践经验,是一支年龄、职称、学历结构合理、发展趋势良好的师资队伍。近三年来,专业教师共近120篇,其中在核心期刊发表20余篇,在外文期刊15篇,被SCI收录9篇;承担或参与国家、省科技厅、市科技局项目20余项,院级科研课题30余项,承担国家教研立项课题5项,出版专著2部,参编教材28部,获得实用新型专利20余项。
1.3能源类创新性、应用型人才培养成效显著学生实践创新能力强。近几年在大学生科技文化创新大赛中,能源与动力工程专业学生在全国大学生节能减排课外科技作品竞赛、全国大学生数学建模竞赛、全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛、全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛、全国大学生计算机仿真竞赛、大学生物联网创新创业大赛、山东省机电产品创新设计竞赛等各类国家级和省级比赛中都获得了优异成绩,获得国家级奖励20余项,省部级以上奖励200余项,教师指导学生在公开发行的杂志上发表学术论文10余篇,获得实用型新专利20余项,获奖层次和数量均居全国同类院校和省属高校前列。特别值得一提的是在教育部主办的全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中,参赛作品《太阳能电动车》、《太阳能服饰》、《绿色压力环保鞋》、《自切换高效太阳能干燥装置》连续四届分获国家级一等奖,尤其是在2011年8月的竞赛中,学生的参赛作品《害虫自杀式太阳能灭虫器》,在全国182所参赛高校中,荣获国家特等奖,现场总决赛全国成绩排名第一,同时我校荣获优秀组织奖。学生就业率高。能源与动力工程专业2006年开始招收本科生以来,一次性就业率在95%以上,主要就业行业为省内制冷、空调、汽车、太阳能等行业,许多同学现已成为企业设计主管或现场主管。到目前为止,与皇明太阳能集团联合培养的太阳能专业的学生中已有160名进入了相应的岗位,得到了企业的一致好评。
1.4构建协同创新的新能源(太阳能)行业应用型人才培养校企合作模式2007年至今,德州学院机电工程学院先后在国家太阳能热利用工程技术研究中心、皇明太阳能集团有限公司等建立实习实践基地5个;2006年12月,机电工程学院与山东奇威特人工环境有限公司投入了30万元,校企合作共建了“太阳能中央空调实验室”。2007年3月与皇明太阳能股份有限公司合作共建,成立了“太阳能热利用工程技术实验中心”,面向全校相关专业师生、皇明太阳能股份有限公司及地方新能源企业开放。该专业分阶段安排学生到各公司进行见习和实习,并聘请高级工程师进行专业知识和专业技能的讲座和兼课,带来了大量的课程设计、毕业设计以及科研课题,并进行卓有成效的指导,开阔了学生视野,实现了理论到实践的结合,让学生了解和掌握本学科的发展动态和社会需求状况,为今后走向社会奠定了基础。自2007年与皇明联合办学以来,相继已经开设了五届“太阳能班”,实验室教学配置都相应固定且配备齐全。所用教材都是德州学院和皇明集团合作编写,共20余部。集团派相应的各部门高级技术人员到校指导教学工作,联合办学借助皇明集团国际领先的检测与研发设备,组织学生进行相关的研究与开发。借鉴与皇明太阳能集团联合培养人才的经验,2010年又先后与德州旭光太阳能集团、东营光伏太阳能有限公司等太阳能应用企业成立了相应的企业冠名班。2012年,德州学院与皇明太阳能股份有限公司联合建设“本科教学工程”大学生校外实践教育基地,已获教育部批准。在合作办学基础上,总结出了“三三六”校企合作人才培养模式,这一校企合作人才培养模式的办学经验,在2010年山东省校企合作培养人才工作电视会议上做了大会典型发言。由此构建的“强化专业技能、突出创新能力、提升人文素养”为主要内容的三位一体的校企合作人才培养体系,保证了学生综合素质的不断提高。2009年至2011年,德州学院连续三年被评为“山东省校企合作先进单位”,2011年德州学院列入首批“山东省企业专业技术人员继续教育基地”。
2建设规划
能源与动力工程专业人才培养以服务区域经济和社会发展为宗旨、以就业为导向,走产学研结合的发展道路,培养新能源行业创新性、应用型人才,建成在省内有一定影响力的能源与动力工程专业引领的能源类专业群和能源类卓越工程师培养基地,为德州及周边地区新能源行业发展起到引领和推进作用。
2.1打造能源与动力工程专业引领的“特色突出、优势显著”的能源类、机械类、自动化类专业群目前,我校已确定重点打造能源与动力工程专业(暨新能源、节能环保装备方向的机械设计制造及其自动化专业)引领的能源类、机械类、自动化类专业群,为德州市新能源产业共涉及的太阳能利用、风电装备、生物质能、热泵应用、新能源汽车和节能环保六大领域做好智力支撑。根据德州市及周边地区对新能源装备与环保机械领域人才的需求,对三个专业群教学计划及教学内容进行调整,能源类专业群主要侧重于新能源(太阳能利用、新能源汽车)技术的研究与应用,机械类专业群主要侧重于新能源装备与环保机械的设计制造,自动化类专业群主要侧重于新能源装备与环保机械的自动控制。在现有基础上,完善理论———实验———实践人才培养路径,培养满足社会需要的能源类、机械类、自动化类创新性、应用型人才。同时加强师资队伍建设,造就一支教学水平高,科研能力强、实践经验丰富的教学团队。同时对现有实验室进行升级改造,同时购进必需的教学、科研仪器设备,积极打造群内共享的公共实验教学大平台,建成山东省能源与动力工程实验教学示范中心。
2.2深化能源与动力工程专业人才培养模式改革能源与动力工程专业将围绕德州市及周边地区新能源产业,特别是太阳能利用和新能源汽车行业的发展建设,根据教育部“卓越工程师培养计划”,进一步完善“3+1”的人才培养模式,深化能源与动力工程专业人才培养模式改革。以满足专业人才培养目标为核心,修订教学计划,将创新精神、实践能力和创业能力纳入课程体系和教学内容,参照职业岗位任职要求,校企共同制订专业人才培养方案;将学校的教学活动和企业的生产过程紧密结合,灵活调整教学周期,学校和企业共同完成教学任务,突出人才培养的针对性、灵活性和开放性。
2.3打造一支满足新能源(太阳能)行业创新性、应用型人才培养的“双师型”师资队伍依据德州学院的柔性人才引进制度,引进教授、博士、企业技术骨干为学科带头人和骨干教师。聘任(聘用)一批具有行业影响力的专家学者作为专业带头人,一批新能源行业专业人才和能工巧匠作为兼职教师,建立兼职教师资源库,使专业建设紧跟产业发展,学生实践能力培养符合职业岗位要求。同时结合实际需要,兼职教师对学生的课程设计,毕业设计等实践环节进行指导。另一方面,加大在职教师培养培训力度。通过下企业、做访问学者、进修多种方式,在新能源行业造就出一批有一定影响力的专业人才,使专职教师下企业制度化,将教师参与企业技术应用、新产品开发、社会服务等作为专业技术职务和岗位聘用的重要内容。完善专业教师到对口企事业单位定期实习制度,提高专业教学水平和实践能力,提升双师素质。
2.4改革实践教学体系,加强实践基地建设在培养创新性、应用型人才,打造新能源行业卓越工程师的教学目标指导下,与校外实践基地的共同研讨,优化实验教学内容,构建“基础理论与实践技能平台设计应用能力平台综合实践能力和工程应用能力平台科技与创新能力平台”的“渐进式四平台”实验教学体系按照校企联合、共建共享、边建边用的原则,充分发挥校企合作的优势,依托皇明太阳能股份有限公司和山东奇威特人工环境有限公司等校外实验教学中心(研究所),以及东营光伏太阳能有限公司等5家实践教学科研基地,建成集研究创新、基础实训、生产实训、学工一体的综合性实训基地,创建山东省人才培养模式创新实验区、山东省实验实习示范中心、山东省工程技术研究中心,将学生的课堂教学、课程实习、专业实践及毕业设计、论文等环节与企业实际、教学研究与企业产品开发结合起来,以提高学生的培养质量和就业能力。
3结束语