水轮机及辅助设备运行与检修课程教学改革探究

周涛　梁建和

【摘 要】以水轮机及辅助设备运行与检修课程为例，从课程设计、教学模式设计、项目教学实施等方面探讨机电类专业课程教学改革。

【关键词】水轮机及辅助设备运行与检修课程 课程设计 教学改革

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）08C-0076-02

水轮机及辅助设备运行与检修课程是机电设备运行与维护专业的一门专业核心课程，对专业核心技能的培养和职业素质的养成起着关键作用。但是，由于水轮机十分庞大、贵重，学校没有能力购置作为教学设备，而且作为水电站运行的主要设备，也不能随意随时地进行拆装教学，这就给教学侧重点是设备的拆装、调试、运行与维修的水轮机及辅助设备运行与检修课程的教学带来了困难。为解决教学资源匮乏的难题，笔者探索水电站开展集中式教学的模式，对课程教学做了改革。

一、课程设计理念

机电设备运行与维护专业主要面向中小型水电站，从事水轮机设备的运行、维护、拆装与检修。因此，本课程以水电站职业岗位需求为导向，以职业能力培养为重点，以“设备拆装、运行、检修”等项目为载体，以培养职业能力为目标，基于工作过程进行课程设计。理实一体、学做交融，实现学习与工作的一致性，使学生通过专项强化培训可取得机修钳工、水轮发电机值班员、水轮机设备安装工、水轮机检修工、水轮机调速器机械检修工等职业资格证书。

二、课程设计思路

（一）课程体系开发过程。打破原有学科型专业课程体系。在进行行业分析和岗位需求调研的基础上，召开有水电站基层领导、工程技术人员参加的实践专家研讨会，充分调研、征集和参考实践专家意見，寻找实践专家在职业成长过程中的典型工作任务，参照职业资格标准，突出职业能力和职业素质培养，构建工作过程系统化的机电设备运行与维护专业的全新课程体系。

（二）课程设计。在水轮机及辅助设备运行与检修课程中，水轮机和水轮机调节部分的内容重点是根据水轮机检修的一般生产过程，遵循由简单到复杂的认知规律进行技能训练和知识学习，逐步提升设备维护和检修的实操能力，实现学习与工作的一致性，根据水轮发电机值班员等岗位的工作内容和过程设计油水气三大系统的教学内容。与行业企业合作，基于“水轮机及辅助设备运行检修”的工作过程，以真实的设备运行、检修为载体，遵循“由简单到复杂”的认知规律，设计了“编写水电站分析报告”等9个项目，共计18个典型工作任务，将知识学习与技能训练融入到工作过程中，学生参与工作的时间由少到多，循序渐进，由新手逐步转化为技术能手。

1.教学内容选取的原则。满足水电站运行与维修岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，满足水电行业发展的需要，并为学生的职业岗位迁移奠定可持续发展的良好基础。

2.内容选取过程。本专业毕业生初次就业岗位是水轮发电机组值班员、水轮机检修工或电力安装公司的水轮机安装工，学生通过后续课程学习和能力训练，可晋升值长、水轮机安装或检修班长、安装与检修分厂主任等岗位；职业岗位要求是：能正确使用工量具完成水轮机拆卸、组装和总装，能正确开停机操作并调节水轮机功率，能分析处理水轮机常见故障和事故。针对上述岗位工作任务总结出相应的职业能力要求，包括安装调试、装配工艺制定、运行操作、检测维修等。根据认知及成长规律将行动领域转换为学习领域即课程，将职业能力要求转换为课程内容，由此确立课程的教学内容，整合水轮机、水轮机调节、水力机组辅助设备等课程而形成一门新的专业核心课程。

3.教学项目设计。以能力本位为核心，对本课程进行项目化改造。以项目载体、任务驱动为原则选取和序化教学内容，用行动导向教学方法组织教学，将原课程知识点解散并重构于9个项目共18个工作任务中。其中，“项目9分析处理水轮机运行故障”属于综合性项目，是前面8个项目所涉及内容的综合运用项目。课程内容与教学项目设计见表1。在基于工作过程的项目化改造中，很难找到直接进行设备构造认识、结构原理分析的典型工作任务，而典型工作任务大多与水轮机的拆装及修复有关联。为此，我们把水轮机拆装及修复的部分内容引入本课程。

表1 教学内容与教学项目设计

序号 项目 典型工作任务 教学情境

1 编写水电站分析报告 编写水电站分析报告 1.水电站基本功能调查

2.水轮机型号及参数调查

2 拆卸水轮机 1.拆卸导水机构与水导及主轴密封 1.拆卸水轮机导水机构

2.拆卸水轮机水导轴承及主轴密封

2.拆卸转轮 3.吊出转轮

4.分解水轮机转轮

3 修复水轮机 1.寻查与修复水轮机空蚀和磨损部位 1.寻查与修复水轮机空蚀的部位

2.寻查与修复水轮机磨损的部位

2.寻查与消除水轮机振动 3.寻查与消除水轮机振动

4 总装水轮机 1.安装水轮机埋设部件 1.安装水轮机埋设部件

2.组装水轮机转轮 2.组装并吊入水轮机转轮

3.装配主轴、操作油管及受油器

3.安装导水机构与水导及主轴密封 4.安装水轮机导水机构

5.安装水轮机主轴密封

6.安装水轮机水导轴承

5 调节水轮机功率 1.操作机组开机 1.编写机组启动与并列操作票

2.操作机组开机

2.整定水轮机调速器参数 3.初定水轮机调速器参数

4.调整试验水轮机调速器

6 处理水电站油系统运行故障 1.净化处理水电站用油 1.处理油的压力过滤

2.处理油的真空净化

2.检修调速器油压装置失压故障 3.检修调速器油压装置失压故障

3.检修油槽油位异常和油混水故障 4.检修压力油槽位异常故障

5.检修集油槽油位异常故障

6.检修油混水故障

7 处理水电站水系统运行故障 诊断修复水电站供水量不足故障 1.诊断修复技术供水故障

2.诊断修复排水泵出水故障

3.诊断修复主阀卡阻故障

8 处理水电站气系统常见故障 1.检修压缩气系统气压不足故障 1.检修高压气系统气压故障

2.检修低压气系统气压故障

2.检修空压机运转中温度异常和有异响故障 3.检修空压机运转中温度异常故障

4.诊断修复空压机运转中有异响故障

9 分析处理水轮机运行故障 1.分析处理水轮机机械故障 1.分析处理水电站机组桨叶卡阻故障

2.分析处理水导轴承油混水故障

2.分析处理水轮机出力不足故障 3.解决水电站出力不足故障

三、教学模式设计

教学模式的设计以保证学生学习与实际工作的一致性为原则，根据学生特点、课程目标和校内外教学条件，有针对性地创立并实施集中教学、分组实施、工学交替、任务驱动、教学做一体化的“1234”行动导向教学模式。“1234”行动导向教学模式，即“1个主体、2个考核、3个真实、4个融合”。课程的创新伴随教学实践的整个过程。

（一）“1个主体”的教学过程。教学过程的每一阶段都规划出学习内容和教学流程。教学过程中采用行动导向教学法，教师主导、学生主体，不再是灌输式教学。教师的主要作用是启迪学生的心智，激发学生的学习兴趣，引导学生积极思考并行动起来，教与学互动、学生与教师互动，学生的自主学习、合作学习和探究性学习有机结合，使学生“手、脑、口、心”并用，提高学生学习的兴趣和积极性，大大地提高了教学效率。为保障分组实施的教学效果，成立了学生专业协会，利用业余时间培养骨干学生超前学习核心课程的专业知识，假期安排到正在进行机组安装调试或检修的水电站跟班劳动，用这些经过培养、提前掌握核心课程知识和技能的骨干学生担任参与指导，既节省教学资源、保障教学质量，又能培养专业特长生。

（二）“2个考核”的评价机制。实行项目考核和综合考核相结合、实操考核与理论考核相结合的考核方案。鼓励学生自我评价，体现考核的公平、公正、客观、实际。

（三）“3个真实”的教學环境。校企深度合作，贯穿“理论、实践一体化”思想，以“真实设备、真实行业规范、真实工作岗位”为原则来指导教学环境建设和教学过程，同时自行开发虚拟教学软件，制作装配视频、软件作为教学资源的有效补充，“实虚结合，工学交融”，构建学习与工作一致、软硬条件兼备的教学环境。

（四）“4个融合”的工学结合途径。以工学结合为切入点实施4个融合，即“教师与技术人员融合、教材与技术文件融合、学生与员工融合、教室与车间融合”。模拟企业组织形式，引入企业文化与管理理念，聘请企业技术人员和能工巧匠担任实践教师；将行业标准、企业作业规程、技术工艺文件等职业标准作为教学标准；教学过程中学生在生产车间担任企业员工的角色，接受“真刀实枪”的实践训练，为零距离就业搭好桥梁。

四、项目教学的实施

本课程的教学是设计在真实的水电站环境下，需要采用教学做一体化、理论与实践一体化的教学模式，通过集中教学、分组实施才能完成。因此，对于水轮机设计理论等对具体工作岗位而言理论性太强的内容尽可能简化，以便于就真实的水电站环境进行行动导向教学。

9个项目的主要教学场地安排有两种执行方案：一是依托院内构建的小型水轮机安装与检修、水轮机调速器和辅助设备实训基地；二是到正在进行机组大修的中小型水电站开展现场教学。后一种方案虽受条件的制约，但是，除了节省办学经费外，其真实生产的教学环境却是前一种方案不可替代的，在生产现场开展教学，更能体能职业性、实践性和开放性，可具体根据校外实训基地的机组检修计划，制定或调整教学进程。对于水轮机预埋件的吊装、定位等很难遇到的生产过程，考虑采用视频、录像和虚拟仿真教学。

基于工作过程系统化的知识体系重构，实现了理论与实践的一体化、课程内容与实际生产的一致性，使学生学到的知识和技能与企业的实际无缝连接。近年来，该课程被广泛地安排在学历教育和行业企业职工培训中，其反馈效果很好。但是，水电站的机组检修和实际教学过程是很难做到完全吻合的，因此，在校内建设必要的实验实训设施是不可或缺的。在实施过程中，要关注企业生产进程、加强教学资源建设和实训基地建设、合理安排教学进程，以取得教学改革预期的效果。

【参考文献】

[1]陈炳森.课程项目化教学探索与实践——以《水轮机及辅助设备运行与检修》课程为例[J].广西教育，2012（11）

[2]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京：清华大学出版社，2007

【基金项目】广西壮族自治区精品课程《水轮机及辅助设备运行与检修》研究成果（桂教高教[2010]100号文）

【作者简介】周 涛（1977- ），男，广西桂林人，广西水利电力职业技术学院讲师，研究方向：水电站综合自动化。

（责编 黎 原）