热能与动力工程

热能与动力工程

能源与环境学院

我校是全国最早设立热动类专业的学校之一，一直是全国（电力系统）热能动力类专业教学指导委员会的主持单位，1998年专业合并后，现为教育部热能与动力工程专业教学指导委员会副主任委员单位。本专业具有“动力工程及工程热物理”一级学科博士学位授予权，设有“热能工程”、“动力机械及工程”、“工程热物理”、“制冷与低温工程”、“流体机械及工程”和“化工过程机械”六个二级学科博士点，其中“热能工程”、“动力机械及工程”学科为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授设岗学科，“热能工程”为江苏省重点学科。本专业还设有火电机组振动国家工程研究中心和洁净煤发电与燃烧技术教育部重点实验室。本专业师资力量雄厚，现有教授24名、副教授24名，有28位教师具有博士学位。本科教学质量在全国享有很高声誉。

本专业2003年列为江苏省高等学校品牌专业建设点后，我们确立了专业建设的整体目标，即从培养满足社会主义市场经济条件下国家建设所需要的热能动力工程高层次技术人才出发，围绕提高学生创新能力和实践能力，对专业教学体系、教学内容、教学手段以及培养模式等各个方面进行全面探索和改革，创建具有特色的热能动力工程品牌专业。现将本专业近五年的建设工作和取得的成果总结如下。

一、优化教学计划，形成具有科学性和前瞻性的专业培养方案

为了适应我国经济体制从计划经济向市场经济转轨，高等学校工科专业设置由以前的过细过窄转向宽口径，热能与动力工程专业就是由以前十个专业合并而成的。国外特别是西方发达国家的宽口径专业设置是与国外企业具有完善的岗前培训以及继续教育制度相适应的，而国内大部分单位和企业接收毕业生时，在注重学生素质和能力的同时，仍十分强调专业对口，希望学生能够很快顶岗上班，独立工作。目前热能与动力工程专业基本上涵盖了除核能以外的整个能源动力学科，如果这个专业完全按相同的宽口径专业课程设置，显然不能适应目前社会的需求，同时也与本校的师资队伍和教学资源不相适应，因此专业教学计划和培养方案的修订必须根据本校的实际和市场的需求稳步推进。我们的做法是以提高学生综合素质和教学质量为目标，加强基础和课程建设，加强与信息和环境等新兴学科的融合，注重学生创新能力的培养，形成我校热能与动力工程专业的特色。在2003年新的教育计划中，根据本专业优势仍设置电厂热能动力及自动化和制冷与低温工程两个专业方向，进一步加强了基础课，基础课的课时占全部课程课时数的80％，一至三年级课程基本相同，第四年按方向培养。同时加强实践性环节，集中实践环节学分占总学分的20％。这样既拓宽了专业又适应目前社会对人才的需求。

热能工程专业教学计划课程体系的构成及学分学时分配比例

二、切实加强基础，大力开展课程改革

基础课学习十分重要，无论对专业课的学习、考研和学生今后的发展都关系重大。我们进一步加强与基础课相关系的“手拉手”活动，得到外语系、数学系等系和教研室领导以及全体任课老师的大力支持。我们每年都要召开几次与基础系领导和教师的座谈会，互通教学情况，共商提高基础课教学质量的举措，任课教师与班主任建立联系制度。在基础系支持，任课老师、班主任、辅导员共同努力下取得了明显效果。我系学生高等数学平均成绩、英语四级考试通过率和计算机等级考试通过率一直保持在全校平均水平以上，甚至超过一些招生时的热门系。2002年我系有两个英语教改试点班的英语四级考试通过率分别达到97％和94％，在全校名列前茅。同时我们还在外语系教师的热心支持下，每年举办“动力杯”英语演讲比赛，广大同学踊跃参加，学生英语口语表达能力大大提高，多次在全校英语演讲比赛中取得优异成绩。

热工课程包括工程热力学、传热学和工程流体力学，是热能与动力工程专业的基础，我们十分重视这三门课程的建设，每门课程都由博导、教授亲自授课或督导。“工程流体力学”和“传热学”曾被评为江苏省优秀课程一等奖，“工程流体力学”还曾获得国家级教学成果二等奖。目前每门课程都有本校编写的正式出版教材，其中《传热学》教材被列入教育部“面向21世纪教材”。为了加强学生动手能力的培养，我系将“工程热力学”、“工程流体力学”和“传热学”课程中的实验内容从课程中分离出来，组成“热工实验技术”课程，这门课程也曾被评为江苏省二类优秀课程。2004年，“热工基础”课程群被评为江苏省优秀课程群。

在专业课程建设方面，我们也进行了大胆的改革与尝试。“锅炉原理”和“汽轮机原理”是我系电厂热能动力方向的主要专业课，以前每门课都安排90多个学时，随着专业课课时压缩，现在每门课只有56个学时，课程组的老师通过对课程教学内容的认真分析，决定把其中入门知识、系统结构方面的内容列入认识实习，把复杂的热力计算和变工况计算列入课程设计，课程内容侧重于基本原理，配以相应的实验验证，取得很好效果。“锅炉原理”和“汽轮机原理”课程也先后获得江苏省一类优秀课程和二类优秀课程。

三、加强热动专业与现代信息技术的融合，形成专业特色

随着能源动力工业和科学技术的发展，现代大型电站生产过程的控制与管理均采用计算机系统，信息化水平在各行业中处于领先地位，急需大量既有扎实的热能动力基础又具有较高计算机应用水平的专门人才去从事电站自动化系统和信息系统的开发、实施和管理。我系长期以来以电厂运行与控制为主要方向，老一辈教师十分重视火电机组运行特性、动态建模和自动控制方面的研究，为本专业在这一领域奠定了坚实的基础。目前本专业有一大批从事电站仿真、控制、监测和信息系统研究开发的高水平教师。近几年，我系科研经费每年接近2000万元，其中50％以上属于上述方面的项目，这为加强热动专业与现代信息技术的融合创造了条件。我们在系内成立了计算机教学领导小组，认真规划了计算机教学系列课程，共开设有“计算机文化基础”、“程序设计与C语言”、“微机原理与接口技术”、“软件工程基础”、“软件工程实践”和“计算机控制技术与系统”等课程，做到计算机课程四年不断线。此外，我们在学科基础课、专业课、课程设计和实验上都增加了计算机上机环节，使学生计算机应用能力得到加强。

我系1999级一位学生在三年级主编出版了一本54万字的计算机应用方面的专著《VB网络与远程控制编程实例教程》，该书列入“十五”国家重点电子出版物规划项目。有不少毕业生成为从事电站自动化系统和信息系统开发的老总和技术骨干。

四、学科建设与教学基地建设相结合，不断改善教学条件

要培养高质量的工科本科生，提高学生的创新能力，首先要为他们提供良好的软硬件环境。近几年来我们坚持学科建设与教学基地建设相结合，利用“211”、“985”工程资助经费，结合我系学科和科研优势，重点建设了电站仿真实验室。该实验室不仅成为我系科研开发的重要基地，同时还成为本科教学和生产实习的重要基地，大大提高了教学和生产实习的效果。同时我们还建设了一个拥有40台P4计算机的计算机网络实验室，开设了大量有关计算机课程实验和专业课实验，运行效率很高。此外我们还对热工基础实验室、换热实验室和制冷与空调实验室进行了彻底改造，改善了实验条件，热工基础实验室顺利通过了省教育厅组织的专家评估。

我们还注意加强与国内外企业的合作，如国际知名的工业自动化软件公司美国Wonderware公司十分看重与我系的合作前景，主动与我系成立联合实验中心，向我系赠送21套包括该公司全部软件产品的Factory Suite套装软件（价值人民币300万元），为我系学生提供了良好的软件应用环境。日本三菱重工与我系联合建设燃气空调实验室，并赠送了全部设备。近几年我系本科教学的软硬件环境得到了很大的改善。目前，日本三菱电机与我系达成协议，将与我系联合建设工厂自动化实验室，实验室主要设备由三菱电机赠送。

五、采用现代化的教学手段，提升教学水平

采用现代化的教学手段，是提高教学质量的重要手段。我系着重在计算机辅助教学软件、虚拟实验室和课程设计辅助软件等方面进行了尝试性工作。

专业基础课计算机辅助教学软件开发较早，从工程流体力学计算机辅助教学软件，到工程热力学、工程流体力学和传热学基本概念对话软件，一直都应用于专业基础课的教学过程，取得了良好的教学效果，受得了学生的欢迎和国内同行的好评。近年来，我们正在建设网络化热工基础课程计算机辅助教学软件，使之与课堂教学的计算机辅助教学软件形成互补，以进一步方便学生课外学习，提高课程的教学质量。

在专业课计算机辅助教学方面，为解决学生多、实验装置少的困难，积极开展基于计算机的虚拟实验室开发研究。“汽轮机原理”课程的实验设备大、实验费用高，通常一项实验只有一套装置。在过去每届仅有三四十名学生的时期采用每四五人一组集体实验，也只能是少数人动手，由一个人处理数据整理实验报告，其他人复制，实验效果较差，特别是汽轮机调速保护系统实验，要将转速升至3000转/分以上，有很大的风险，实验完全由实验员操作。现在每届学生有130人以上，依靠现有设备开展教学实验是根本不可能的。为此，我们利用教师在火电机组仿真和汽轮机控制系统等方面取得的研究成果，开发了汽轮机调节保护系统、单级汽轮机、汽轮机变工况特性等虚拟实验室，使得每个学生都能独立做实验，进行理论验证和探索。其中汽轮机调节保护系统虚拟实验室在非线性、随机扰动等方面达到与实际相当一致的高保真模拟水准。同样，我们还完成了“自动调节原理”、“热交换原理”等课程的虚拟实验室软件开发。

此外，我们还组织开发了“锅炉原理”、“汽轮机原理”、“热力发电厂”课程设计辅助软件，使得学生从繁琐的计算中解放出来，有更多的时间对计算结果进行分析研究。

六、加强实践性教学环节，培养学生创新能力

我系热能与动力工程专业学生在专业课学习前，都要安排2到3周的认识实习，主要目的是熟悉与专业课程相关设备的结构，了解其生产过程，为学习专业课程建立感性认识。认识实习一般应安排在电厂安装工地进行。但目前到安装现场安排学生实习十分困难，到运行电厂实习很难凑到电厂大修的时机，学生到厂后根本看不到设备内部的结构，达不到认识实习的效果。另外在学生毕业前安排一次生产实习，目的是让学生掌握了解火力发电厂的实际运行，为毕业后的工作积累必要的实际经验。以往的生产实习均安排在运行电厂进行，学生跟班运行，但出于电站运行安全性的考虑，学生没有亲自动手操作的机会，只能看到一些表面现象，有的厂甚至不让进入中央控制室，运行实习后对机组的启停操作和正常运行操作根本没有概念，更谈不上事故处理操作。

为了提高实习的效果，我们对认识实习和运行实习两个重要的实践环节进行了改革，认识实习改在主机制造厂进行，如上海锅炉厂和上海汽轮机厂等，在制造厂内所有设备的内部结构一目了然。教师和工程技术人员针对现场具体设备一边进行讲解，一边用问答形式让学生加深印象。在实习中还布置了大量的思考题，让学生带着问题下现场，多观察，多提问，相互交流与讨论，取得了非常好的实习效果。

生产实习先用一两天时间在附近电厂参观，了解现场环境和生产流程，然后主要在学校的电站仿真实验室进行，实习用的仿真机是由我系教师自主开发的，其原型机组为苏州工业园区华能发电有限责任公司300MW单元机组，该机组具有一定的典型性，代表了国产机组的先进水平。在仿真实习中，学生如同在电厂生产现场一样，独立进行机组的启停操作、正常运行的调整以及事故情况下的处理。由于电站是由许多设备组合在一起的十分复杂的有机整体，通过仿真实习可以使学生把以前学习的机、炉、电、控知识有机结合，融会贯通。仿真实习的指导老师具体参与了仿真机的开发，对仿真操作中出现的问题和现象都能与学生展开深入的讨论和分析，使学生学到很多教科书上学不到的实际知识，大大提高了学生实际操作和分析解决问题的能力。同时仿真运行实习是以小组为单位进行的，每个小组每次由一个人负责总体协调，培养了学生的组织协调能力和团结协作精神。整个仿真实习过程中，学生的学习兴趣十分浓厚，不少学生主动要求增加实习时间，对仿真实习一致给予了高度评价。

在学生个性化培养方面也进行了很多有益的尝试。我系基础实验室一直对本科生开放，学生可以利用课余时间在实验室自己设计搭建实验系统进行独立研究，教师与实验室人员给予指导和配合；一些主干课程成立了兴趣小组，学生直接参与有关课程多媒体课件和计算机辅助软件的开发；坚持学习优秀生导师制，优秀生从三年级开始参与导师的科研课题，培养了科研能力，为进入研究生阶段学习打下基础。近几年每年都有两位同学免试录取为清华大学硕博连读生。一位学习优秀生说，进入导师实验室这一年是他本科阶段收获最大的一年，通过与博士、硕士一起参与科研课题开阔了视野，学到了许多课堂学不到的知识和技能，后来他被保送清华大学免试硕博连读。还有一位前面提到的三年级时出版计算机应用专著的同学，软件技术基础很好，但以前不知该做什么，通过参加教师的科研，深入电站实际，充分了解需求，在毕业设计期间开发了一套用户完全可以自组态的电站通用报表系统，使用十分方便，目前已投入工程应用，获得用户的高度评价。

通过上述工作，达到预定的建设目标，教学质量有明显提高。2002年在我校成功地举办了全国热能与动力工程专业教学研讨会，全国设有本专业的66个院校的院系主任出席会议，会上我校在专业和课程建设，加强与信息等新兴学科的融合，注重学生创新能力的培养，应用多媒体CAI课件、虚拟环境和仿真技术等现代化教学手段改进课堂教学和实践环节等方面作重点介绍，得到了与会代表的一致高度评价。不少高校已推广我校做法，并来我校参观访问，购买我系开发的电站仿真系统、教学软件和我系自制实验设备，聘请本专业教师协助建设实验室。本专业毕业生深受用人单位欢迎，近几年就业率接近并达到100％，供需比达1∶10。

尽管在专业建设方面取得了一定成绩，但与品牌专业要求还有很大差距，我们将继续努力工作，特别在以下方面要进一步努力：

1.在学生个性化培养和拔尖人才的培养方面，学习兄弟院校和我校其他院系的经验，进一步推进导师制，使学生更多地参与教师的科研工作，以更好地培养学生的科研创新能力。同时，四年级的下半年，在学生的就业去向已定的情况下，开设一些针对性的反映当前最新技术成果的专题讲座，使学生更好地适应毕业后的工作。

2.进一步加强能源动力学科与现代信息学科、环境学科和经济管理学科的融合。本专业将设置能源动力与信息工程专业方向、能源与环境工程专业方向。能源动力与信息工程目前已经有较好的基础，而且人才的需求十分旺盛。能源与环境问题是21世纪面临并急需解决的问题，需要大量能源与环境工程专业的人才。我系有一大批从事洁净煤燃烧及环境污染防治的高水平教师队伍，设置这个专业方向也有基础。随着我国市场经济体制的不断深化，能源将趋于多元化，需要大量从事能源利用和环境协调的管理人才和专门人才。目前我们正与意大利罗马大学联合培养能源环境管理硕士学位研究生，已举办为期6周的研究生课程班，以后根据社会的需求开设能源环境管理本科专业方向。

3.加强精品课程和教材建设，争取已立项的三门课程成为省精品课程，并按期完成“十五”重点教材的编写任务。