能源工程概论课程实践教学研究

谢春玲

摘  要 依据中国能源发展战略的基本构想，清洁、高效利用能源是能源工程解决能源危机和环境污染问题的最佳途径。结合新工科背景对人才的需求，从多元化角度拓展课程教学实践环节，为从事相关专业课程教学的高校教师提供借鉴。

关键词 能源工程概论;实践教学;实践基地;虚拟仿真实验教学

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）20-0124-02

Teaching Research of Energy Engineering Introduction Curricu-lum Practice//XIE Chunling

Abstract According to the basic idea of China’s energy develop-ment strategy， the best way to solve the problem of energy crisis and environmental pollution is energy that is used cleanly and efficiently. With the talent demand of new engineering background， the curricu-lum teaching practice is diversified. The research can provide some reference to related professional teachers.

Key words energy engineering introduction; practice teaching; prac-tice base; virtual simulation experiment teaching

0  前言

能源是人类文明赖以发展的重要物质基础，随着人类对环境的要求越来越高，能源利用过程中出现的问题越来越突出，高效、清洁的能源系统是解决问题的途径之一[1-2]。

先进理论和技术层出不穷，高校教师担负着培养适应能源动力产业发展的高水平应用型人才的重任。

1  能源工程概论课程简介

能源工程概论课程是烟台大学面向能源与动力工程专业开设的专业基础课，教材选用刘柏谦主编的《能源工程概论》，按照全书内容，该课程主要讲授常规化石能源和新能源两大模块。其中，常规化石能源模块主要介绍煤炭、燃料油、燃料气成分和指标，中国能源发展状况，能量存储技术等;联合发电工程部分介绍常规火电厂、燃蒸联合循环电厂总体组成和运行原理等。新能源模块主要介绍洁净煤技术、煤的洁净燃烧技术、各类新能源与可再生能源特点和利用技术。

2  实践教学突出问题：授课形式单一化

能源工程概论课程教学主要采取教师主讲基础理论课、课堂师生互动提问及课下答疑相结合的教学模式，这种直接硬性灌输讲授的方式虽然具有直面沟通的优势，但是对于工程实践性较强的课程，教学方式过于单一枯燥，严重缺乏教学实践环节，学生的主动性和创造性不能充分发挥，教学效果不佳。同时，课程教学内容大多是基本知识点讲解，缺乏知识的广度与深度。如联合发电工程课程教学仅仅局限于发电系统的工程设计及基础知识的讲解，而对于生态环境、前沿技术等关注不够，与之相关的资源、环境的合理利用等内容涉及的广度不够。

3  实践教学改革措施：手段多元化，课内外一体化

为了更好地适应新工科背景下人才培养需求，采用多元化教学手段构建能源工程概论课程实践教学课内外一体化教学模式，如图1所示。该教学模式强调感性认识的重要性，注重学生实际动手能力的培养，增强实践环节的广度与深度。

3.1  利用多媒体融合虚拟现实技术使教学形象生动化

将课程原有的静态PPT形象化，生动化，利用视频、动画等技术展示教学过程中学生难以形成空间概念的结构等难点。利用具有交互性和直观性的虚拟仿真实验教学方式，有利于学生形成长久性记忆。最为重要的是，在实验的过程中，学生是实验的主体，具有自主性和可重复性。通过人机交互的实验环境，给学生视觉感官带来一种全新的体验，可以充分调动学生学习的主观能动性，使学生在课堂上接触的知识面大大拓宽。通过这种方式激发学生学习的兴趣之后，可促进学生主动学习基础理论知识，并积极运用到实践中[3]。

例如，联合循环电厂燃气轮机结构复杂，是发电工程教学中的难点。燃气轮机虚拟拆装内部构造既形象又逼真，结合实验室实体结构进行进一步讲解，做到实体发动机与虚拟拆装完美结合。突破课程难点之后，学生对火电厂各部件名称、内部结构、电力生产过程就有了清晰的理解。

再如，在讲解新能源部分核能产生及利用时，教师可以利用Flash慢放来解析中子轰击铀原子核发生核裂变链式反应的过程，中子和铀的原子核采用鲜明的色彩吸引学生的注意力，产生视觉美感。Flash中一代又一代中子轰击铀核产生核能的过程通过不断运动变化的情景展示出来，可以唤起学生的学习兴趣，激发他们去主动思考问题，提高教学效率和质量。

3.2  实验课内容创新化，提高学生创新思维能力

能源工程概论课内学时设置教学实验课程，教师布置创新实验题目，学生抽签组合分组，培养团队协作精神。创新实验与新技术紧密结合，教师要调动大家积极参与实验方案讨论，强化学生将课内基础理论应用于实践的意识，培养学生解决實际工程问题的能力[3]。如在新能源这一部分，让学生动手自制太阳能电池，测试太阳能集热器性能，自制风光互补路灯，设计太阳能斯特林充电桩等。通过实践环节引导学生重视能源与动力工程专业相关领域的新技术、新设备发展趋势，密切联系生产实际，为学生提供职业发展的空间。实验课程融入课程思政要素，努力培养学生的职业技能和创新精神，将对学生融入社会起到极大的促进作用[4]。

3.3  利用网络资源开阔学生视野，增强自主学习能力

课程相关网络资源为学生个性化学习提供了良好的平台，如智慧树在线课程平台、中国新能源与可再生能源网、中国能源网、国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台等。学生可以根据课上的掌握情况、自身的能力和兴趣，自主选择能源工程概论课程的学习内容，作为课堂内容和實验课的补充和扩展。教师在课堂内容重要的知识点上设置相应的网址链接，学生可以按照适合自己的学习方式自主学习，自主性得以充分发挥，个性化学习得以实现。

3.4  指导学生参加科技赛事等，培养综合型实践能力

大学生科技竞赛是提高教学质量的重要手段，将科技竞赛与教学实践互促融合，改变传统的“理论课+实验课”的教育理念，拓宽以赛促教、以赛促学的新理念。优化大学生科技竞赛和课程实践教学，选取一些与课程内容紧密联系、有代表性的典型赛事，如“大学生节能减排社会实践与科技竞赛”“中国可再生能源学会大学生优秀科技作品竞赛”等。团队教师甄选大赛典型作品，作为教学案例辅助课程重难点教学。通过赛事的引领作用，让学生在平时学习的过程中感受科技赛事的氛围，充分发挥自主创新能力，增强教学成效 [5]。

3.5  开展相关学术活动，增强学术交流能力

在当今社会竞争较大的背景下，大学生沟通与交流能力需要进一步增强。在课程教学实施过程中，鼓励教学团队组织能源领域学术交流活动，邀请领域内知名专家作学术报告，让学生了解能源领域国际前沿技术，同专家学者互动，使学生在良好的学术氛围中获得丰富的课外知识，加深对课堂内重点内容的理解，增强知识理解的深度。

3.6  与实践基地形成良好互动，提高就业与创业能力

教学团队与相关能源企业人员建立互动，凝练能源行业应用项目，转变成与课程知识点紧密联系的教学案例，教学内容更贴近能源行业实际，在一定程度上更能满足企业实际需求，增强学生就业竞争力。此外，教学团队积极联系校外实践平台，实现资源共享，结合专业要求和学生的职业生涯规划，与烟台热力发电厂合作建立长期稳定的实践基地，定期带领学生去基地参加实践活动，加深学生对能源产业生产现状的了解。通过与企业关联的实践基地活动，可以把理论教学与生产实际紧密结合，加深学生对专业知识的理解，从而提高学生的综合素质，有助于学生更好地掌握专业知识和业务技能，提高学生的就业与创业的能力。

3.7  利用开放的科技馆进一步巩固基础理论，提高服务社会能力

目前，我国科技馆事业发展非常迅速，具有一定规模和水平的科技馆面向社会开放，能源工程概论课外实践要充分利用科技展馆。如在讲解核能发电内容时可以带领学生参观全国首个核电专题展览馆——山东核电科技馆，加强学生对核能特点、产生与利用和核电站运行原理的认识与理解，消除对核的恐惧。同时指导学生积极竞聘科技馆义务讲解员，应用所学知识回报社会。

4  结语

为了适应新工科背景对能源与动力工程专业人才的需求，构筑能源工程概论课内外一体化实践教学体系，采用多元化实践教学手段，提高学生的培养质量和创新设计能力，促进学生自主学习以及独立从事科学研究，收到良好的效果。■

参考文献

[1]中央党校中国能源可持续发展战略课题组，中国能源可持续发展战略构想[N].经济参考报，2004-12-28.

[2]徐良才，郭英海，公衍伟，等.浅谈中国主要能源利用现状及未来能源发展趋势[J].能源技术管理，2010（3）：155-157.

[3]刘龙祥.“虚”“实”结合与自主设计在发酵工程实验教学中的应用[J].现代园艺，2020（21）：203-204.

[4]梁卫武.船舶动力装置安装课程“教、学、做”一体化教学思考[J].船舶职业教育，2014，2（6）：10-13.

[5]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，2009（8）：123-124.