“热工控制系统”课程改革与实践

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摘 要 ：为了提高教学质量,针对“热工控制系统”课程存在的问题进行了一系列教学改革的探索与实践,其中包括教学体系和内容、教学方法、教学手段、实验教学、设计环节、科研训练环节等方面的改革.通过改革提高了学生学习“热工控制系统”课程的兴趣,扩大和深化了学生所学的知识,培养了学生科学的思维方式和创新能力,取得了良好的教学效果.

关 键 词 ：课程改革；教学体系；教学方法

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2012）18-0054-02

“热工控制系统”是电厂热能动力工程专业培养工程科技人员的一门重要课程.为了满足电力教育的要求,适应电力工业的发展和科技进步,针对“热工控制系统”课程教学中存在的问题,对该课程进行了系统的建设和改革,力求取得更好的教学效果.

一、“热工控制系统”课程教学中存在的主要问题

国内“热工控制系统”的教学改革已进行了多年,但仍有许多问题未能从根本上解决,主要表现在：

一是“热工控制系统”课程的教学体系比较陈旧,现有的教学内容与科技进步脱节,实际工程应用当中所需的热工知识体系不完整.比如：“热工控制系统”课程现有的控制理论往往只介绍经典控制,而现在电厂热工控制系统当中所采用的模糊控制、自适应控制等新兴的控制技术都没有在课程中作相应的介绍,造成学生进入工作单位后对实际的控制系统不能很好的理解和掌握.

二是教学过程没有层次,未能充分体现和有效实施因材施教；课堂讲授过细,照本宣科,平铺直叙,没有给学生留出独立思考和分析问题的空间；在教学过程中,除了课本内容,没有对学生进行相应的科学研究的训练,学生科学思维方式和研究问题的能力没有得到充分的锻炼,未能最大限度地开发学生的智能.

三是“热工控制系统”的教学手段单一、实验设备比较落后,功能不齐全,多媒体教学的作用未能得到充分发挥,学生对学习“热工控制系统”的兴趣淡漠等等.这些问题严重地阻碍了“热工控制系统”教学质量的提高,使其在较低的层面上运作和徘徊,教学水平和效益自然比较低.

二、“热工控制系统”课程教学改革的探索与实践

1.教育思想观念的改革

“热工控制系统”课程的教学改革首先应当从更新教育思想观念入手.尊重和弘扬学生的主体意识,充分调动学生的积极性,培养具有科学素养和创新能力的人才应当是“热工控制系统”课程所倡导的新兴教育观念.因此,“热工控制系统”课程的教学体系、教学方法应当力求充分发挥学生的主观能动性和积极性,使他们学会学习、主动学习.从以“教为主导”向“学为主导”转变.在教学过程中应当进行分层次教学,对不同程度的学生分别对待：着重鼓励、帮助、督促基础较差的学生,加强启发引导,不断提高他们的学习兴趣和能力；对一些对“热工控制系统”课程兴趣比较浓厚、基础理论知识又比较扎实的学生,鼓励支持他们积极参与教师的科研项目,从中得到锻炼,使他们逐渐掌握从事科研工作的思路、方法,培养他们科学分析实际问题的能力,也给他们充分发挥自身能力的机会.

2.教学体系和内容的改革[1]

改革“热工控制系统”的教学体系和内容,注重理论方法、技术手段与工程实践相结合,使之内容较为新颖、齐全,体系较为完善.将教学体系分为基础理论和控制技术两部分.在基础理论中,除了介绍经典控制理论之外,将自适应控制、推理控制、预测控制、模糊控制等近年来新兴的控制理论和技术知识引入教学内容中,加强经典控制理论和新兴控制思想的相互渗透,使学生不仅认识到经典控制理论的历史贡献,而且能体会到新兴控制思想在今天科技进步中的地位和作用.对于控制技术这部分内容,在介绍单元机组负荷、燃烧、给水、汽温等控制系统的过程中,针对现代大型机组非线性、时变性、耦合性和不确定性等特征,常规控制方案往往难以取得满意控制品质的问题,将新兴控制策略、控制方法在工业生产系统中成功应用的经典范例加入教学内容中,使学生在“热工控制系统”课程学习的过程中更贴近实际问题,从而开阔学生的视野.

3.教学方法的改革

“热工控制系统”课程的教学方法改变以前教师唱“独角戏”的枯燥教授方式.采用学生讨论、教师启发等新颖的教学方法.教师的主要精力集中在对基本概念、基本思想、基本计算方法的讲授上.在学生掌握了这些基本理论之后,其他内容引导学生来完成.在组织教学时,对内容的难易程度、教学要求的目标高低和教师的指导程度进行必要的区分,比如：教学内容按照“了解内容”、“理解内容”和“掌握内容”对学生提出目标要求；对于了解的内容,教师在提出明确的教学要求后让学生自学,学生通过看课本、上网或到图书馆查找资料在课前提前消化、巩固和掌握,上课时由学生介绍所了解的内容,教师进行补充、总结.这样既锻炼了学生的自学能力,又强化了学生自己获取知识的意识.而对于“理解内容”和“掌握内容”、难度比较小的部分,教师只介绍相关基本理论,具体应用采用学生讨论等方式由学生独立完成；难度比较大的部分,教师在介绍基本理论之后,采用启发、引导的方式带领学生进行应用方面的练习,并布置相关的作业由学生独立完成.这种教学方式能够引导学生在学习中有一种“爬楼梯”的感受,激励学生向高一层看.同时加大了教学内容的跨度和信息量,提高了教学效率.

4.教学手段的改革

“热工控制系统”课程的教学难度较大,而且计算公式、图形较多,采用传统的教学模式和手段,教学效率低下,不能达到最佳的教学效果.为此,制做了多媒体课件,通过图形、图像、声音、文字、动画等多种媒体对“热工控制系统”课程的内容进行有机的整合和生动的表达.比如：在介绍负荷控制方式这部分内容时,学生在多媒体课件上除了能够看到负荷控制系统图之外,我们还将整个控制过程采用动画的方式,配合声音、文字全方位展示给学生,不仅提高了学生的学习兴趣,更重要的是学生对于整个控制过程有了直观、全面、完整的了解.实践证明,采用多媒体课件,由于教学中注入了生动翔实的内容和丰富的信息量,突出了课件的超文本思想和链接能力、交互能力,充分适应了“热工控制系统”课程前后概念与内容相互交错的复杂需要.既培养了学生的学习兴趣,又加快了学习进程.此外,采用这种现代教学方法与传统教学手段相结合的教学方式,也提高了教学效果和课程建设水平,[2]达到了很好的教学效果.