新技术背景下《燃气轮机与联合循环》课程改革探讨
孙健，周长松，郭亚飞
（南京师范大学 能源与机械工程学院，江苏 南京）
摘 要： 结合当前燃气与蒸汽联合循环技术发展的新技术背景，对《燃气轮机与联合循环》课程教学内容进行更新，确保课程的教学内容能够涵盖燃气与蒸汽联合循环新技术的发展。采用雨课堂以及翻转课堂的教学模式，改进传统的单一讲授模式，激发学生课程学习的兴趣。此外，降低课程卷面成绩的占比，强化过程性考核，促进学生在整个教学过程中能够自主学习，并客观反映学生本课程学习的效果。
关键词： 新技术背景；课程改革；雨课堂；过程性考核
一 引言
随着化石能源资源的日益紧张，亟需进一步发展新型高效的发电技术。燃气与蒸汽联合循环技术将具有较高吸热温度的燃气轮机循环（布雷顿循环）与具有较低放热温度的蒸汽轮机循环（朗肯循环）结合起来，实现了能量的梯级利用，提高整个联合循环的热能利用水平[1]。由于其具有高效低耗、启动快、可用率高、投资成本低、建设周期短及环境污染少等优点，燃气与蒸汽联合循环发电技术越来越得到世界各国的重视而迅速发展[2]。因此，了解并掌握相关的燃气轮机与联合循环技术知识对能源动力类本科生尤为重要。
结果表明，试件壁厚从4 mm到12 mm的极限承载力显著提高，分别为157 kN、163 kN、167 kN和183 kN，当壁厚大于8 mm时，柱子极限承载力提高幅度开始增大；而小于8 mm时，承载力提高幅度基本不大。加大钢管厚度，承载力逐渐提高但提高幅度有限。壁厚4 mm、6 mm的极限承载力比壁厚8 mm、10 mm、12 mm的极限承载力更早达到。
营盘河大桥左、右线1#桥墩均采用双肢薄壁墩，墩高33.5m,单肢截面尺寸 6.25m×1.5m，肢间净距3m（见图1）。由于肢间间距较小，为避免在提升过程中左、右幅模板发生碰撞，把肢间间距内侧的三角架设计成整体横撑平台整体提升。取消模板主背楞及斜撑，利用对拉杆进行模板固定，既避免了左右幅相互的干扰，同时增加了操作的安全性。
二 课程问题分析
《燃气轮机与联合循环》自主发展课程的开设旨在通过全面介绍燃气轮机及其联合循环发电技术，使学生掌握联合循环的原理、类型及特点；掌握常规余热锅炉型联合循环的基本特性；掌握电站燃气轮机、余热锅炉和汽轮机等设备的工作原理特性及结构特点；掌握余热锅炉型联合循环发电机组的各种布置方案。
随着电网规模增大，原有线路的开口T接日渐增多，随意的开口T接给OPGW光缆带来一定危害，引起其抗机械强度、接续盒防腐水平和密封性能的下降。个别光缆线路的接续盒安装不正确，未固定在输电铁塔主材上。若遭遇台风或寒潮，安装不合格，容易引起震动，导致接续盒内纤芯散落光缆损耗增加甚至造成断纤事故[3]。在输电工程前期设计阶段，应增大对路径的严格审查，尽量避免随意开口和T接的产生。在日常巡视阶段，需加强对接续盒的安全检查，掌握最新资料，发现问题，及时更换补强，以提高OPGW光缆的使用寿命和保护能力。
“新政”是经济危机的结果，它对国民经济的干预扩大了政府的权力与责任，但覆盖范围仍不够广，它的受益者主要是中产阶级、农民和那些有组织的具有优势的城市工薪阶层中的白人，黑人、印第安人的遭遇仍然很悲惨，他们深受种族歧视、失业、贫困的折磨。
（1）为了适应新技术背景，燃气轮机部分的授课内容不再只针对电站燃气轮机，进一步拓展到舰船、航空用燃机及其相关前沿技术的发展。此外，联合循环的模式也不局限于传统的发电模式，增加了其他形式联合循环技术（湿空气透平循环、卡林那循环、热电（冷）联产的联合循环和基于燃料电池的联合循环等）的基本原理和应用前景的介绍。
如图1所示，针对现阶段本课程存在的三个方面的问题（课程内容同新技术发展趋势相脱节；单一的授课模式难以激发学生自主学习的兴趣；固化的考核方式无法客观地反映学生学习水平），拟从四个方面进行课程改革。具体的课程改革措施阐述如下：
（4）考虑到每个学生的个体差异和团队任务完成的投入程度不同，每一项任务的考核分数应分为个体得分和小组得分两部分，并设定每部分的比例。同时，加大过程性考核的占比权重，过程性考核分数的比例由过去的30%调整为70%。通过加大过程性考核的比重，细化课程学习过程中的量化考核标准，并以此为指南，引导学生积极参与课堂教学，最终提高教学质量。
三 教学改革措施
（1）在有限的课时内，合理安排教学内容，并结合当前联合循环技术发展的新技术背景，编制适合能源动力类专业本科生的教学内容，确保本课程的教学内容与相关新技术的发展趋势不脱节。
然而，随着燃气与蒸汽联合循环技术的发展，现有的教材以及教学内容未能精准涵盖燃气与蒸汽联合循环工程的前沿与热点。此外，传统的授课模式较为单一，主要基于相关技术原理、设备类型及运行特性进行平铺直叙式的讲授，这部分内容相对抽象枯燥，学生在学习过程中普遍存在积极性不高、注意力分散等问题。同时，对本课程的考核方式依旧以试卷形式的书面考核为主，难以精准把握住授课过程中学生对新课程内容的掌握程度，无法真实地反映本课程教学的实际效果，影响学生学习的积极性。
图1 本课程设置现有问题与对应改革措施
因此，在燃气与蒸汽联合循环新技术发展的大背景下，笔者以所在院系开设的自主发展课程《燃气轮机与联合循环》现阶段课程内容设置、教学模式以及考核方式存在的问题为导向，进行了相应的课程教学改革。本课程改革的重点及预期目标如下：
通过上述的改革措施，新修订的课程内容以实际工程领域的应用为指导，既涵盖了燃气-蒸汽联合循环技术的基础知识，也紧扣燃气与蒸汽联合循环技术的发展前沿，同当下的新技术背景更加契合。此外，结合雨课堂教学模式，激发学生的学习兴趣，即时跟踪、掌握学生学习的进度质量，并反馈调整具体的教学安排及形式。同时，过程性考核方式与案例教学有效结合，将书本上的工程理论用于实践，有助于培养大学生独立思考、综合分析、发现和解决问题的能力，形成创新实践思维。
（3）采用翻转课堂，鼓励学生自主学习，学生分组检索不同专题的燃气与蒸汽联合循环技术的发展前沿，形成PPT文档在课堂上进行汇报展示，加强学生学习的主观能动性[4]。同时，在该环节培养了学生文献信息检索、PPT制作、团队分工协作以及阐述个人观点的综合素质，而不仅仅局限于课程知识的学习。
（2）通过新颖的教学形式激发学生对本课程的兴趣，并完善能源类自主发展课程过程性考核方式评价体系，获得具有时效性和全面性的综合能力考核评价指标。
（2）为了激发学生对本课程的学习兴趣，拟采用雨课堂教学模式，将学生的手机作为学习的媒介进而减少学生上课玩手机的现象。同时，学生可以随时将不懂的知识点标记并在线反馈，教师能够及时地根据学生反馈的疑难点有针对性地调整课程内容讲授时间的分配[3]。例外，通过穿插一部分的随堂练习，即时了解学生对课程学习内容的掌握程度，并实时答疑，将学生的疑难问题都在课堂上解决，不遗留到课下。
四 教学效果对比
为了进一步说明本课程改革的效果，笔者以所在院系的自然班级为样本，通过课改前（2018学年）与课改后（2019学年）《燃气轮机与联合循环》课程的学生成绩分布（图2），对比分析本课程教改前后的教学效果。发现教改措施推行后，学生的成绩不合格率显著下降，由教改前的6.4%降至教改后的2.8%。其中，处于低分段60-70和70-80的学生人数占比也由教改前的53.2%下降至教改后的42.2%。相应地，处于80-90分区间的学生人数占比教改前后提升了11%，在实施教改的2019学年达到41.3%。此外，教改之后高分段90-100的学生人数占比也有着一定的提升。
图2 课程改革前后教学效果对比
从教改前后学生成绩的分布来看，推行新的教改措施能够显著提升学生的整体成绩。同时，考虑到新的教改措施下，本课程结课考试的卷面得分仅在最后的总成绩中占比30%，然而学生的整体成绩出现了大幅度地提升，这说明了学生在平时的课程学习中有着较高的参与程度。这主要由于雨课堂教学模式更契合学生对互联网以及手机移动端的兴趣，能够更好地激发学生对课程学习的兴趣。另外，采用专题汇报展示的方式，实现课堂翻转，将学生从听的角色转变为讲的角色也利于。在相关资料收集整理、汇报展示、点评讨论的过程中，进一步加深了学生对相关知识的理解。
通过研究与示范，核心试验区内氮磷肥投入量降低20%，化肥利用率提高5个百分点；畜禽粪便减少排放60%以上。技术示范区内氮磷肥投入量降低10%，化肥利用率提高3个百分点，农业面源径流氮磷损失量减少30%。泥沙流失降低80%，径流损失降低40%，富营养化物质的流失量控制在临界值内；面源污染物截纳率，总氮为60%、总磷为70%。农业废弃物资源化回收率达到60%以上。
在新的考核体系下，改善了学生平时不投入，只在考前复习，死记硬背相关知识点应对传统卷面考核的弊端。很大程度上促进学生真正地以掌握知识为目的进行课程学习，而不仅仅局限于课程考核的卷面成绩。学生能够由初始的通过教师引导、督促参与到本课程的学习中，逐渐形成习惯性地参与课程教学活动，并能够自主地进行本课程的学习。总之，在燃气与蒸汽联合循环新技术发展的大背景下，笔者针对《燃气轮机与联合循环》的相应课程改革措施取得了良好的效果，并且能够进一步推广到其他自主发展课程的教学。
五 结语
燃气与蒸汽联合循环技术一种高效的能量转换方式，在新技术发展的大背景下，及时更新《燃气轮机与联合循环》的相关课程内容非常必要。此外，从当下年轻学生的角度出发，采用新颖的雨课堂以及翻转课堂的教学模式能够提升学生对课程学习的参与度。进一步通过课程过程性考核的强化，促进学生保持自主持续的学习热情。对比本课程教改前后学生整体成绩的分布，发现通过课程改革能够有效地提升本课程的教学效果。
参考文献
[1] 刘爱虢，曾文，赵楠楠. 《汽轮机与燃气轮机原理》课程体系建设与教学改革[J]. 当代教育实践与教学研究，2016，1：215-216.
[2] 王平. 燃气-蒸汽联合循环发电系统的现状分析及展望[J]. 内燃机与配件，2108，6：68-70.
[3] 王翠芳，孙备. 基于“雨课堂”的混合式教学模式的研究—以机电一体化专业课程教学为例[J]. 科学大众（科学教育），2019，5：145-146.
[4] 阮高峰. 智慧课堂实践现状及其建议[J]. 中国信息技术教育，2019，9：5-9.
本文引用格式： 孙健,等.新技术背景下《燃气轮机与联合循环》课程改革探讨[J]. 教育现代化,2019,6(77)：100-101,127.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.77.034
作者简介： 孙健，男，汉族，江苏盐城人，南京师范大学能源与机械工程学院，讲师。
标签：新技术背景论文; 课程改革论文; 雨课堂论文; 过程性考核论文; 南京师范大学能源与机械工程学院论文;