摘要：“汽輪機原理”是熱能與動力工程專業(yè)一門主干專業(yè)課程，而汽輪機原理課程設(shè)計是鞏固學生所學知識、提高綜合分析以及應(yīng)用能力的重要教學環(huán)節(jié)之一。隨著教學目的的不斷提高，傳統(tǒng)課程設(shè)計的不足逐漸顯現(xiàn)。為了更好地培養(yǎng)學生的學習能力、實踐動手能力以及分析解決工程實際問題的能力，而提出了對汽輪機原理課程設(shè)計進行教學改革的具體措施，并根據(jù)實踐結(jié)果進行了相關(guān)總結(jié)與討論。

關(guān)鍵詞：汽輪機原理；課程設(shè)計；教學改革

作者簡介：張倩（1982-），女，天津人，華北電力大學能源動力與機械工程學院動力工程系，講師；田松峰（1966-），男，河南許昌人，華北電力大學能源動力與機械工程學院動力工程系，教授。（河北#8194;保定#8194;071003）

基金項目：本文系2010年華北電力大學本科教育教學改革項目（項目編號：13021006）的研究成果。

中圖分類號：G642.3#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2012）15-0065-02

汽輪機課程是熱能工程專業(yè)（熱動方向和集控方向）的專業(yè)主干課程，其課程設(shè)計既是專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是熱能工程專業(yè)培養(yǎng)學生綜合能力的重要途徑。該實踐環(huán)節(jié)將汽輪機理論與實踐相結(jié)合，是鞏固學生已學汽輪機相關(guān)知識、提高綜合分析以及應(yīng)用能力的重要手段。并且該環(huán)節(jié)安排在大四上學期，具有“承上啟下”的作用，既可以對汽輪機原理知識進行復習，又可使學生對即將面對的工作現(xiàn)場情況進行初步了解。其主要目的是使學生對“汽輪機原理”中所學的理論知識進行鞏固與加深；能夠了解、掌握并應(yīng)用汽輪機熱力設(shè)計的相關(guān)步驟；培養(yǎng)學生分析問題與解決問題、理論聯(lián)系實際以及創(chuàng)新能力，并能通過課程設(shè)計過程，在不斷的交流與合作過程中培養(yǎng)學生通力合作的團隊精神，為畢業(yè)后從事專業(yè)工作打下必要的基礎(chǔ)。因此，專業(yè)教研室一貫重視該教學環(huán)節(jié)的教學效果，一致并一直為使課程設(shè)計更適應(yīng)社會的發(fā)展、符合學生培養(yǎng)目標而不斷地努力探索新的方法及措施。

一、“汽輪機原理”課程設(shè)計現(xiàn)狀

1.“汽輪機原理”課程設(shè)計教學目標

汽輪機課程設(shè)計是安排在“汽輪機原理”課程之后進行的實踐教學環(huán)節(jié)。目的是通過課程設(shè)計系統(tǒng)總結(jié)“汽輪機原理”中學過的理論知識，加深對相關(guān)知識及其之間聯(lián)系的理解，并將所掌握的理論知識運用到實際問題中，提高學生分析問題、解決問題的綜合能力，為學生進入現(xiàn)場工作奠定基礎(chǔ)。

2.原有“汽輪機原理”課程設(shè)計現(xiàn)狀分析

原汽輪機課程設(shè)計的內(nèi)容主要是進行汽輪機的熱力設(shè)計，不對汽輪機結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。所謂熱力設(shè)計，是根據(jù)給定的設(shè)計條件，通過熱力計算確定通流部分的幾何參數(shù)、各級內(nèi)效率、內(nèi)功率及整機的內(nèi)效率、內(nèi)功率。設(shè)計的機組為一功率為25MW的小型背壓式汽輪機。對該機組進行熱力計算后參考同類型機組，根據(jù)以上計算結(jié)果，進行汽輪機通流部分的繪制。

參考文獻[1]認為在課程設(shè)計題目的設(shè)計上必須考慮各方面的綜合因素，在理想的條件下要能夠?qū)崿F(xiàn)教學目標，要能夠?qū)W生的創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高有所幫助。根據(jù)這一要求，該課程設(shè)計的內(nèi)容目前主要存在以下的問題：

（1）課程設(shè)計內(nèi)容單一，不能較好地適應(yīng)社會發(fā)展。該課程設(shè)計內(nèi)容已延用近10年，內(nèi)容單一，只能使學生掌握最基本的汽輪機設(shè)計過程，計算精度較低。并且多年來設(shè)計內(nèi)容不變，致使學生學習興趣不濃，教師思維也受到了一定的限制。因此，課程設(shè)計內(nèi)容有待改革。

（2）課程設(shè)計教學效果不能較好地達到預(yù)定目標。該課程設(shè)計的教學目標旨在使學生掌握機組熱力計算的步驟，能夠通過實際動手計算了解機組各參數(shù)之間的關(guān)系?？紤]到該環(huán)節(jié)實際課時的縮減，本系專業(yè)教研組開發(fā)了一套機組熱力計算的軟件程序，大大降低了學生的計算強度。但也由此，學生學習態(tài)度較散漫，學習方式被動，主要是應(yīng)付答辯；并且，學生只注重結(jié)果，而對計算過程知之甚少；再者，學生在計算過程中，由于題目類似，抄襲情況嚴重。因此，該環(huán)節(jié)的教學目標很難達到預(yù)定效果。而答辯時，由于每位學生所提交的報告內(nèi)容類似，教師提問受到限制，也使學生答辯時相互交流，無法對學生的掌握情況進行判斷。

（3）“汽輪機原理”教學與實踐環(huán)節(jié)略顯脫節(jié)?？紤]為了使學生能夠理論聯(lián)系實際并為進入工作崗位奠定基礎(chǔ)，“汽輪機原理”課程安排在大三，而該設(shè)計安排在大四。因此，當進行設(shè)計時，對相關(guān)的理論知識不能應(yīng)用自如。并且，由于現(xiàn)場知識匱乏，現(xiàn)場工程實際的解決案例接觸更少，學生理論聯(lián)系實際能力較差，不知道該如何利用所學知識解決實際問題，也為達到該課程設(shè)計的教學目標帶來了一定的困難。

綜上所述，為了提高“汽輪機原理”課程設(shè)計的教學效果，專業(yè)教師在教學過程中要注意根據(jù)實際情況進行課程實際內(nèi)容的不斷更新與課程設(shè)計形式的改革，確保重點知識能夠被掌握，并達到相應(yīng)的教學目標。做到對學生的培養(yǎng)不貪求知識的理論化和系統(tǒng)化，應(yīng)加強針對性和應(yīng)用性，注重教學內(nèi)容的更新和發(fā)展，突出能力的培養(yǎng)。由此，對該教學環(huán)節(jié)進行改革勢在必行。

二、“汽輪機原理”課程設(shè)計內(nèi)容的改革

通過專業(yè)組教師的不斷討論，最后選定以石家莊某自備電廠機組的改造為基礎(chǔ)，將其實際情況植入到本課程設(shè)計中，要求完成相應(yīng)的熱力計算及改造。

該汽輪機型號為B12-50∕10型背壓式汽輪機，2003年曾對機組進行通流部分改造，即將蒸汽流量降為原來的1∕3，并為了適應(yīng)小流量運行堵取了一部分噴嘴。該機組改造前為次高壓背壓機組，改造后為抽背機組。2003年改造后，鍋爐因?qū)嶋H情況所限，初參數(shù)發(fā)生了變化，機組初參數(shù)達不到2003年的設(shè)計參數(shù)，終參數(shù)（背壓）卻在設(shè)計值高限運行（0.95～1.0Mpa），各種損失較大，相對內(nèi)效率很低。復速級后溫度有時高達395℃（原廠家說明額定負荷為最高350℃），背壓排汽溫度350℃（原機組額定流量下為300℃）。由于該機組轉(zhuǎn)子為套裝轉(zhuǎn)子，在復速級這種溫度下對機組安全性影響很大，并且機組出力不到2000kW。

針對這樣的工程背景，通過相應(yīng)的改造要求解決調(diào)節(jié)級后超溫問題，并且能夠提高機組效率及功率?？紤]到該問題具有多種方案，并且整個問題可以劃分成多個小問題，最終確定改革后的課程設(shè)計內(nèi)容靈活性較強，既考查了學生基礎(chǔ)理論的了解情況，又能給予學生足夠的主觀選擇空間。具體內(nèi)容如下：

（1）將復速級作為一個研究內(nèi)容，分析研究如何解決調(diào)節(jié)后的超溫問題，制訂方案，計算相應(yīng)的調(diào)節(jié)級效率及功率，并對方案可行性進行相關(guān)驗證。

（2）已知調(diào)節(jié)級計算數(shù)據(jù)，進行壓力級熱力計算，并給出相應(yīng)的改造方案。

（3）對該機組夏季、冬季兩個工況分別進行熱力計算，提出改造方案。

（4）Excel及Matlab編程的應(yīng)用。在該設(shè)計的計算過程中需要應(yīng)用大量的迭代計算，因此，合理應(yīng)用Excel或Matlab編程既可節(jié)約計算時間、避免重復計算，又提高了學生的計算機應(yīng)用水平。

以上具體內(nèi)容為四項，但每個工況都可以進行第一、二項內(nèi)容，而對于有能力的學生可以將第一、二項合并共同設(shè)計，所以實際設(shè)計內(nèi)容為七項，學生可任選其一完成課程設(shè)計。通過以上內(nèi)容的調(diào)整，內(nèi)容豐富，學生可以根據(jù)自己的興趣愛好選擇適合自己的設(shè)計內(nèi)容，由此不但做到了設(shè)計內(nèi)容的多樣化，并且能夠提高學生的學習興趣。同時，該設(shè)計的結(jié)論不是唯一的，就更利于學生的團體合作，分工配合，增強了學生獨立思考以及團體合作的精神，強化了學生分析比較的能力。

三、“汽輪機原理”課程設(shè)計考核方式的改革

現(xiàn)有課程設(shè)計的考核多局限于教師一對一答辯的形式，該答辯方式學生分散答辯，所取得的成績受答辯教師的主觀性影響較大，成績評價標準不統(tǒng)一；并且學生答辯后與后面的同學進行交流，使教師所提問題外泄，答辯成績不能反映學生真實的學習情況。因此，課程設(shè)計的考核方式也應(yīng)進行相應(yīng)的改革。

該課程設(shè)計的內(nèi)容進行改革以后內(nèi)容多樣化，結(jié)論不唯一，并且沒有標準答案，需要大家共同論證。在設(shè)計過程中，團結(jié)合作的情況比較普遍，每個人的分工也是不同的，每位學生的設(shè)計成果也不一致，因此，為了便于交流，開拓大家的視野，將考核方式改革成論證會的形式。具體的形式如下：

（1）每位或每組學生的設(shè)計內(nèi)容不同，最終的設(shè)計方案不同，結(jié)論不唯一，可以將多種結(jié)論共同討論、比較、論證。例如，將夏季工況、冬季工況改造結(jié)果進行比較，分別介紹技術(shù)要點。

（2）根據(jù)改造結(jié)果對影響熱電經(jīng)濟性、安全性的因素進行分析討論。

（3）將材料的匯編、裝訂效果作為考核的內(nèi)容之一。書寫工整、條理清晰、格式美觀與否直接影響考核成績。

四、“汽輪機原理”課程設(shè)計改革效果及存在問題

1.“汽輪機原理”課程設(shè)計改革特色

該課程設(shè)計進行改革后，內(nèi)容上設(shè)計內(nèi)容豐富，可選性較大，可根據(jù)每個人的興趣愛好進行取舍；過程中，學生可自行計算也可組隊進行，集思廣益，設(shè)計結(jié)果不唯一，增強了課程設(shè)計的趣味性和實用性并且有助于團隊合作精神的培養(yǎng)，而且，設(shè)計內(nèi)容改革后幾乎涵蓋了“汽輪機原理”每一章的內(nèi)容；計算機程序的引入大大降低了重復計算的工作量，由此，也鍛煉了學生計算機應(yīng)用能力，符合實用型汽輪機設(shè)計理念。[2]答辯方式的改革有助于教師進行成績的給定，更有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力以及分析問題、解決問題的能力，能夠為學生繼續(xù)升學深造或進入現(xiàn)場工作提供扎實的理論基礎(chǔ)和培養(yǎng)良好的學習習慣。[3]

2.“汽輪機原理”課程設(shè)計改革試運行及存在的問題

該課程設(shè)計進行改革后，已經(jīng)對2007、2008級4個班級的學生進行了試用，每屆學生選取一個實驗班和一個科技學院的班級，效果較明顯。第一屆學生中由于初次改革后的內(nèi)容較多，學生入手較慢，完不成的現(xiàn)象較普遍。課程設(shè)計結(jié)束后，專門組織了學生會談，并且部分同學提交了個人心得，把在課程設(shè)計中遇到的問題以書面形式進行了總結(jié)，為課程設(shè)計進一步的改進奠定了基礎(chǔ)。2011年，課題組教師對設(shè)計內(nèi)容進行了重新調(diào)整，于2008級學生進行使用，其完成情況得到了顯著提高。該級學生能夠自行編程，降低重復計算工作量，通過團隊合作自行進行了完整的計算，并編輯了工整的設(shè)計報告。通過答辯后再次的學生會談了解到，改革后的課程設(shè)計鍛煉了學生的獨立思考、互相幫助、協(xié)同合作的能力，設(shè)計效果顯著。但仍有一些問題需要改進，例如時間較短。對于實驗班或?qū)嵺`型學生可以延長設(shè)計時間，為學生進一步更細致的問題進行研究提供充足的時間。

五、結(jié)束語

對于“汽輪機原理”課程設(shè)計這樣在理論和實踐方面要求都很高的實踐環(huán)節(jié)，不但要注重理論培養(yǎng)，更要注重理論、實踐相結(jié)合，并且為了適應(yīng)社會需要，還要提供學生鍛煉獨立研究、團隊合作以及創(chuàng)新的能力，只有這樣才能切實提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)出高水平的學生。

參考文獻：

[1]王琦.改革課程設(shè)計 提高創(chuàng)新能力[J].中國科技信息，2010，(4):217-218.

[2]牛衛(wèi)東.汽輪機課程設(shè)計實用談[J].山東電力高等?？茖W校學報，

2003，(1):49-50.

[3]孫利，葛永慶.創(chuàng)建學習型組織提升研究生創(chuàng)新能力[J].中國電力教育，2008，(23):40-41.

（責任編輯：王祝萍）