“锅炉设备及运行”课程教学内容探讨

摘要：对能源与动力工程专业64学时本科课程“锅炉设备及运行”的教学内容及学时分配进行了设计，并对各个知识模块的教学内容进行了说明和讨论。所提出的“锅炉设备及运行”课程教学内容具有注重宽深结合，注重工程素养培养，注重前沿教学的特点，对能源与动力工程专业“锅炉原理”课程的进一步改革具有参考意义。

关键词：锅炉设备及运行；锅炉原理；本科教学；课程建设

作者简介：马有福（1978-），男，新疆伊犁人，上海理工大学能源与动力工程学院，讲师。（上海 200093）

基金项目：本文系2011年度上海理工大学核心课程（锅炉设备及运行）建设项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0090-02

为拓展专业口径，增强培养人才的适应性，1999年上海理工大学（以下简称“我校”）对原有的9个能源动力类二级专业进行了调整合并，成立了热能与动力工程专业，并下设能源与环境工程、动力机械工程、制冷与空调工程以及工程热物理四个专业方向。2013年我校“热能与动力工程”专业更名为“能源与动力工程”，但四个专业方向保持不变。在上述四个专业方向中，能源与环境工程方向源于我校20世纪50年代创办的锅炉专业（后来改名为热能工程专业），具有悠久的发展历史。经过几十年的发展，我校热能工程专业形成了偏重于锅炉设计与制造方向的特色，与西安交通大学、哈尔滨工程大学、清华大学同一专业的方向类似。因而，集锅炉理论、设计及计算为一体的“锅炉原理”课程始终是本专业最主要的专业课程。[1，4]

但随着社会经济发展和制造业生产效率提高，锅炉制造企业的用人需求趋于减少，而火电厂及其他锅炉运行单位的用人需求趋于增多。从我校能源与动力工程专业（能源与环境工程）毕业生近几年的就业统计来看，去往火电厂等锅炉运行单位的人数在逐渐增多。

此外，随着全社会对节能减排工作的日益重视，广大锅炉运行单位逐渐成为本专业领域技术研发的重要力量，而且涌现出大量的能源科技服务企业，这与以往本专业科研任务基本由锅炉主机制造企业承担有所不同。因而，为适应新形势下本专业人才培养的新需求，2013年我校将“锅炉原理”课程的名称改为了“锅炉设备及运行”，同时对教学内容做了调整，以期在优化课程内容结构和拓展学生视野方面起到积极的效果。本文对这一项课程改革工作进行了总结和说明。

一、“锅炉设备及运行”教学内容及其学时分配

“锅炉设备及运行”课程（以下简称“本课程”）是我校能源与动力工程本科专业的专业主干课程（64学时），主要面向该专业的能源与环境工程方向（同时也作为选修课面向其余3个专业方向），其教学内容及学时分配如表1所示。

由表1可知，本课程的教学内容划分为8个知识模块。其中，模块1～5为以往“锅炉原理”课程的核心内容，模块6～8为本次课程内容调整予以强化和新增的内容。

表1 “锅炉设备及运行”课程教学内容及学时分配

二、“锅炉设备及运行”教学内容设计说明及探讨

与以往的“锅炉原理”教学内容相比，本课程教学内容有以下特点：

1.充分注意与相关课程的内容衔接，避免不同课程重复讲授相同或相似内容

在多数本科院校的热能与动力工程专业培养计划中均将“燃烧学”或其相似课程列为了“锅炉原理”的前修课程，我校为“工程燃烧学”。因此，在本课程教学内容中不再专门介绍基础燃烧理论，但强调以燃烧理论为基础深入讲解各类锅炉燃烧设备的技术原理和工作特性。

此外，鉴于与能源利用有关的环境问题日益突出，能源与环境学科交叉日益紧密，在多数本科院校的热能与动力工程专业培养计划中设置了有关“燃烧污染物排放及控制”的专业课程，比如我校设置有“大气污染控制工程”课程。因而，虽然“燃烧污染物排放及控制”的确是与锅炉设备密切相关的议题，但为避免与后续课程的教学内容重复，在本課程教学内容中不再介绍“燃烧污染物减排与控制”。但与燃烧过程及燃烧设备密切相关的知识点（如低NOx燃烧技术等）仍保留在本课程的锅炉燃烧设备模块中讲授。

另一方面，对那些属于锅炉设备重要工作过程，但在其他课程中未有涉及的理论知识点（如锅炉水动力模块中的气液两相流），仍在本课程中保留必要的学时讲授，使教学内容具有与本科教育相适应的理论深度。

2.缩减锅炉设计计算方法的学时，从而拓展课程知识面，并培养学生独立自学能力

锅炉设计是以大量计算为基础，主要有强度计算、热力计算、烟风阻力计算及水动力计算等。其中，热力计算是锅炉受热面设计布置的依据，也是完成其他计算的基础，在所有锅炉计算中处于核心地位。因而在早期的“锅炉原理”教学中，一般用与“锅炉燃烧设备”大体相同的学时讲授锅炉热力计算方法。然而，随着本科专业向宽口径培养方向的推进以及对大学本科通识教育的日益重视，专业课课时不断缩减，所以必需对以往的“锅炉原理”教学内容进行合理取舍，从而在少学时条件下仍保证专业课程的培养质量。因此，本课程大幅缩减了锅炉热力计算的学时，仅在锅炉总体设计与布置模块中用2学时讲授其基本计算原理、特点及程序，至于各类锅炉受热面的具体热力计算方法则要求学生在课下自学。由于已有前修课程“传热学”的基础，学生自学这部分内容是可行的。此外，在后续的实践课程“锅炉课程设计”（其主要任务为完成一锅炉的热力计算和总图绘制）中，学生可在指导教师的辅助下进一步领会锅炉热力计算方法及其应用。由此，可节余出一些课时用于拓展课程知识面，同时也培养了学生独立自学并完成工程设计计算的能力。

3.拓展和强化了锅炉水处理方面的教学内容

绝大多数的工业生产过程都会耗水，与锅炉设备密切相关的火力发电行业更是所有工业行业中的第一耗水大户。因而，笔者认为以“卓越工程师”为培养目标的工科大学生，应该了解和掌握一些必需的水科学知识和水处理技术。然而在多数院校热能与动力工程专业的选修课程列表中，未有设置“工业水处理”相关课程，我校亦是如此。为此，在本课程教学内容中加大了锅炉水处理模块的教学学时，以期以锅炉水处理为载体，增强学生对水科学和水处理技术的认识。这部分内容的讲授可以《热力发电厂水处理》作为参考教材。

4.拓展和強化了锅炉运行及事故方面的教学内容

在我校以往的“锅炉原理”教学中，有关锅炉运行的教学课时较少（一般为2～4学时），因而学生对相关知识点了解不深，知识面也较窄。正如“引言”中所述，在新形势下锅炉教学中有必要进一步拓展和强化锅炉运行方面的内容。为突出这种变化，课程名称由“锅炉原理”改为了“锅炉设备及运行”。锅炉运行模块的教学内容具有知识面广、综合性强的特点，而多数教师的从业经历较为单一（即未有锅炉运行单位的实践经历），使得这部分内容的讲授会相对较难。对此，任课教师需从积极参与相关科研项目等各种可能的途径加强学习和提高，从而高质量完成教学任务。

5.增加了锅炉技术专题讲座模块，以拓展学生视野，提高学生专业综合素质

随着清洁高效发电技术的发展和可持续能源研究的兴起，与之密切相关的锅炉技术也在不断更新和发展。为使学生了解锅炉技术的典型应用和最新进展，在本课程中增加了锅炉技术专题讲座模块，讲授超（超）临界发电及其锅炉、大型循环流化床锅炉、生物质锅炉、联合循环发电系统余热锅炉四个专题。该模块主要讲授各专题的关键技术与最新进展，对教师的授课准备提出了更高的要求，但有利于提高学生专业综合素质，为学生就业或进一步深造学习打下较好的基础。

三、总结

在以往“锅炉原理”课程的基础上，本文对我校能源与动力工程专业64学时本科课程“锅炉设备及运行”的教学内容及学时分配进行了设计，并对各个知识模块的教学内容进行了说明和讨论。优化调整后的“锅炉设备及运行”教学内容充分注意与相关课程的内容衔接，避免了不同课程重复讲授相同或相似内容。同时由缩减锅炉设计计算方法所占学时，拓展了课程知识面，强化了锅炉水处理与锅炉运行方面的教学内容，新增了锅炉技术专题讲座模块。这些尝试对能源与动力工程专业“锅炉原理”课程的进一步改革具有参考意义。

参考文献：

[1]王培萍，李伟然，徐敏强，等.“电站锅炉原理”教学改革的实践经验[J].中国电力教育，2009，（146）：80-81.

[2]赵雪峰.“电厂锅炉原理及设备”课程教学研究探讨[J].中国电力教育，2010，（173）：97-98.

[3]王波.浅谈“锅炉原理”课程教学中的若干问题[J].中国电力教育，2011，（211）：196-197.

[4]王世昌.浅论《锅炉原理》教学的新问题和对策[J].教育教学论坛，2013，（43）：51-53.

（责任编辑：王意琴）