高职能源与动力工程技术专业二年级《热站设备维护与值班管理》教学设计

高职能源与动力工程技术专业二年级《热站设备维护与值班管理》教学设计

一、课程基本信息

课程名称：热站设备维护与值班管理

所属专业：能源与动力工程技术

学段年级：高职专科二年级第四学期

课程性质：专业核心技能课

前置课程：热工基础、流体力学泵与风机、锅炉与换热设备

后续课程：集中供热运行管理、顶岗实习

学时安排：总学时8学时，本次为第3-4学时（连续两节，共90分钟）

授课地点：校内供热综合实训中心·热力站仿真运维区

授课形式：理实一体化、项目化教学、虚实结合

二、教学内容分析

本课选自校本教材《供热系统运行与维护》模块三项目二，教学内容以“热力站值班工程师一日工作流程”为明线，以“设备巡检—参数记录—异常处置—交接班”为逻辑暗线，系统整合热力站主要设备的结构原理、巡检标准、维护规程及常见故障初判。内容打破传统学科体系，将机械、电气、自控、安全等知识跨学科重组为六个典型工作任务，突出职业行动导向。其中，板式换热器压差监测与清洗判断、循环泵与补水泵联锁控制逻辑、仪表校验周期规定为【核心要点】【高频考点】；二次网定压值调整与补水系统操作涉及流体力学与电气控制交叉知识，属【难点】【跨学科整合点】；交接班记录规范与应急处置流程直接对接企业岗位标准，为【职业素养关键点】【必会技能】。

三、学情分析

授课对象为高职能源与动力工程技术专业二年级学生，已完成热工基础、流体力学等理论课程，并在前期实训中接触过离心泵拆装、管道连接等基本操作。学生优势在于动手意愿强、对仿真软件接受度高，弱势在于系统性思维不足，具体表现为：能够单点操作设备启停，但对整个热力站水力工况与热力工况的耦合关系理解模糊；能够识读压力表数值，却往往忽视仪表校验有效期；熟悉单一故障处理，但缺乏值班全流程中的风险预判能力。此外，本班学生已分组形成六支“热站值班团队”，每组4-5人，团队协作意识处于磨合期，急需在真实任务情境中强化岗位分工与信息复诵等职业习惯。本次课将针对以上学情，在巡检路线规划、异常参数关联分析、交接班互评等环节进行靶向设计。

四、教学目标

依据《高等职业学校能源动力类专业教学标准》及供热企业“热力站运维专员”岗位能力图谱，将本次课教学目标表述如下：

（一）知识目标

能够准确复述热力站主要设备（板式换热器、循环泵、补水泵、软化水装置、阀门仪表）的日常巡检内容与维护周期，正确解释二次供水压力与补水泵启停的联锁逻辑，完整列举值班记录表中的强制性填写项。

（二）技能目标

能够按照企业巡检路线图完成仿真热站设备点检并规范填写电子巡检卡；能使用红外测温仪、测振笔对水泵轴承温度及振动进行测量并依据标准做出“正常/预警”判定；能在DCS仿真界面完成定压值修改及手动补水操作；能根据仪表校验标签识别超期未检仪表并启动报修流程。

（三）素质目标

养成“手指口述”的安全确认习惯，在操作前严格执行设备标识牌核对；树立“记录即证据”的法律意识，在交接班模拟中确保记录无涂改、无漏项；培育“主动维护”的设备管理观，从单纯操作者向设备监护人角色转变。

五、教学重难点

教学重点：热力站标准化巡检流程及关键设备维护标准。确立依据：该内容是企业新员工入职培训必考项，也是供热运行人员每年技能等级认定的实操考核点，直接关系设备完好率与供热质量。对应标注【非常重要】【高频考点】【企业考核必选项】。

教学难点：二次网定压与补水泵自动控制逻辑的现场验证与参数修正。确立依据：涉及压力传感器信号、变频器频率给定、PID调节设定三者闭环关系，学生容易将“定压”简单理解为固定压力值，忽视不同建筑高度、不同运行时段对定压值的动态需求。对应标注【难点】【综合应用】【跨模块衔接点】。

六、教学方法与策略

采用项目教学法统领全程，以“今日我值班”为主项目，下设三个子任务。依托数字化虚拟仿真软件完成“无风险试错”，在实体实训设备上进行“真机有限操作”。实施“双师双导”：校内教师主讲设备结构与标准，企业导师通过远程连线嵌入真实案例与行业新规。课堂中嵌入五分钟“安全微课”，利用VR全景视频展示某热力站因巡检缺项导致停供的事故现场，强化职业敬畏感。评价策略采用“过程性积分银行”，巡检操作、数据分析、团队协作均按权重计入小组总分。

七、教学资源与环境

实训环境：智慧供热实训室，配备六台双屏学生工作站（安装3D热力站虚拟巡检系统）、三套半实物仿真热力站实训台（含真实板换、水泵及电动阀，部分仪表可模拟故障）、一套企业级DCS操作员站仿真终端。

设备工具：工业级红外测温仪、测振笔、超声波流量计（教学演示用）、巡检手持终端（模拟APP）、电子交接班记录卡。

数字资源：供热企业标准化巡检作业视频（第三方授权教学版）、板式换热器结垢动态演变微视频、补水泵变频控制逻辑交互式课件、本次课专属学习地图二维码。

场地布置：模拟供热控制室布局，六张操作台对应六座“热力站”，每台配备设备状态显示看板、工具挂板、记录板夹。

八、教学实施过程（核心环节，90分钟详案）

（一）课前定向与团队组建（5分钟）

教师活动：播放某大型供热集团“热力站开放日”实景短片，定格于值班员手持巡检仪步入机房的特写画面。提问：“如果你是这个值班员，走进热力站第一眼应该看什么？”学生快速在小组白板上书写三个关键词并高举展示。教师根据关键词分布导入本课核心任务——以“零非停、零投诉、零违章”为目标完成一班次模拟值班。

设计意图：用真实岗位形象引发身份代入，激活先前经验，暴露认知偏差。【重要】【课堂启动锚点】

（二）任务拆解与标准共识（8分钟）

教师发布今日值班任务清单：巡检六大区域、记录十六个参数、处置一个异常工况、完成一次标准交接班。每项任务均对应企业关键绩效指标。教师引导学生翻开“岗位作业手册”（校本活页教材），共同圈画本次课对应的作业标准。

重点解读：巡检路线不可逆行、测振点必须选取轴承水平与垂直两个方向、补水泵启停压差默认设定为0.1MPa等。教师现场演示“手指口述”：“泵体温度——红外测温——显示45度——标准值低于80度——正常”——要求学生立即两两结对模拟。此环节标注【非常重要】【职业习惯养成】【安全确认强制动作】。

学生活动：每组对照手册给“巡检六区”贴上磁性标识牌，完成岗位物理空间认知。

（三）结构化巡检技能精讲与虚拟实训（20分钟）

教师借助3D热力站虚拟仿真系统，将设备结构进行透明化拆解，重点聚焦三类核心设备。

第一类：板式换热器【核心要点】【高频考点】【历年技能竞赛必考】。教师展示板片结垢动态演变图，从新设备到轻度结垢到严重堵塞，对应一次侧压差由0.02MPa升至0.12MPa。明确标准：当压差超过初始值1.5倍时需列入清洗计划。学生在虚拟系统中点击板换，实时读取压差，判断健康状态，并填写“维修建议单”。

第二类：循环泵与补水泵组【难点】【联锁控制逻辑高频混淆点】。教师借助交互式课件，拖动定压值滑块，观察补水泵频率及出口压力实时变化曲线。设问：“当二次网漏水时，定压点压力下降，补水泵会持续运行，但为什么还要设置‘连续运行60秒压力仍不回升则报警停机’？”引导学生理解设备保护优先于参数维持。随后各小组在仿真终端模拟一次轻微泄漏和一次严重爆管，分别记录补水泵动作差异。

第三类：仪表与传感元件【一般】【但校验标签是检查重点】。教师展示一块已超校验期3个月的压力表，要求学生立即发现并报告。强调仪表校验标签颜色管理法：绿色合格、黄色临期、红色停用。学生在各自实训台的仪表架上查找“红标表”，并模拟挂“故障停用牌”。

本阶段虚实穿插，每讲解完一个设备，即刻在仿真软件或半实物台上进行5-10次快速判断练习，教师巡回纠正测振笔垂直角度、测温距离等微操作。【重要】【技能点细抠】

（四）异常工况情境模拟与团队处置（25分钟）

此环节为本次课能力跃升关键，设计为“故障注入—小组会商—实操验证—复盘归因”四步闭环。

情境发布：某热力站二次回水压力持续缓慢下降，补水泵间歇启动，启动间隔由15分钟缩短至4分钟。DCS画面无报警，值班日志前班次记录为“正常”。各小组以“交接班已接受”状态开始当值。

故障设定：真实原因是软化水箱液位计浮球卡涩，显示液位为80%，实际水箱已接近空箱，补水泵虽启动但吸入空气，导致补水量不足。此故障隐蔽性强，涉及机械、仪表、水力多因交织。

学生活动分步实施：

第一步，参数趋势研判。每组翻看历史趋势曲线，发现补水泵累计运行时间异常升高。要求学生至少提出三种可能原因，写在便签贴于讨论区。教师观察到普遍思路集中于“管网漏水”，较少怀疑水源侧故障，这正是本环节教学意图。

第二步，现场排查推演。每组派“巡检员”进入半实物实训区，按路线检查，重点核对软化水设备。一名学生发现水箱液位计显示与透明视窗实际水位严重不符，立即使用“呼叫支援”手势。组内讨论决定采用应急补水旁路，同时上报仪表故障。此步骤标注【热点】【故障树分析典型教例】。

第三步，操作执行。在教师监护下，学生打开旁路阀门进行手动补水，观察二次压力回升，补水泵停止，故障现象消除。随即填写《设备缺陷单》，注明“液位计卡涩，已旁路运行，需仪表班处理”。

第四步，复盘归因。教师引导各组回溯：为什么我们第一时间没有怀疑液位计？揭示值班思维定式：过度关注用户侧而忽视源侧。进而总结故障排查原则——“由外到内、先仪表后机械、先公用系统后专用设备”。企业导师通过视频连线点评：该案例源自去年某分公司真实事件，因值班员及时发现液位计问题，避免了一次大面积停热，获得公司通报表扬。此环节学生投入度极高，实现了知识、技能、态度三重目标融合。【非常重要】【高阶思维训练】【岗位价值感升华】

（五）值班记录规范与交接班模拟（18分钟）

记录规范教学：教师展示三份典型值班记录。第一份字迹潦草、参数涂改；第二份参数齐全但未记录异常处置过程；第三份为标杆范本，包含时间、参数、操作人、复诵人、遗留问题五要素。学生两两互评，找出前两份记录的合规风险点。教师导入法律法规：《供热条例》相关条款强调运行记录的法律证据属性。要求所有学生在电子记录卡上完成本次课模拟值班的全过程追溯填写，特别注明故障处理开始与结束时间点、当时采取的措施、是否需要下一班跟踪。【重要】【职业底线教育】【高频失分点】。

交接班模拟：以“红蓝军对抗”形式开展。一组（交班方）向邻组（接班方）进行口述交接，内容涵盖设备运行方式、遗留缺陷、本班未完成的仪表校验提醒、工器具归位情况。接班方依据《交接班评价表》从完整性、清晰性、规范性三个维度进行反向打分，得分计入小组积分。教师巡视过程中特别关注：交接双方是否共同确认重要阀门状态、是否当面测试报警装置、是否在记录本上双签字。一名企业导师在巡视时指出某组交接时遗漏了“软化水箱液位计已挂故障牌”这一关键信息，立即触发扣分项，课堂气氛紧张而真实。

（六）知识图谱建构与课堂测诊（10分钟）

教师利用希沃白板展示本次课全部知识点的思维导图主干，各小组通过平板电脑将散落的“叶片”（即具体知识点）拖拽至相应分支。例如“板换清洗判断依据”归入“换热单元维护”、“补水泵启停压差”归入“定压控制逻辑”。全班合力生成一幅结构化知识地图。教师随即发布五道课堂诊断题，前三道为基础巡检知识，后两道为逻辑推理题（如：当二次供回水压差突然增大，哪些设备可能出现问题？）。系统即时生成正确率，教师针对正确率低于70%的题（定压值单位混淆、液位计故障现象辨识）进行20秒快讲。此环节标注【一般】【形成性检测】【查缺补漏】。

（七）总结提升与作业布置（4分钟）

教师用一句话总结核心守则：“巡检不走过场，记录不留空白，交接不藏隐患。”【非常重要】【价值凝练】。

分层作业设计：

基础作业：完善本次课实训报告，绘制所负责热力站的巡检路线简图，标注关键测点标准值。面向全体，完成度纳入平时成绩。

进阶作业：登录虚拟仿真平台，独立完成“不同室外温度下的定压值优化设置”实验，提交实验日志与反思。面向学有余力者，对接下节课“供热曲线调节”。

拓展作业：小组合作拍摄“热力站设备缺陷发现与上报”微视频，要求包含仪表复诵、隔离措施、缺陷描述三个规范镜头，优秀作品用于下届教学资源库。标注【挑战性任务】【跨媒介素养】。

九、教学评价设计

采用“标准参照+增值评价”双轨制。标准参照方面，开发《热站值班核心技能核查表》，包含巡检流程规范度、参数判读准确度、故障处置逻辑性、记录交接完整性四个维度共12个观测点，由教师与企业导师共同赋分，60%以上观测点达成A等视为本次课达标。增值评价方面，对比学生课前测验与课后测验，重点关注故障归因层级得分变化，对进步幅度进入班级前30%的学生颁发“今日最佳值班员”电子徽章。同时，小组互评的交接班得分、虚拟实训系统自动生成的巡检路径优化得分均按权重20%计入项目总评。评价结果不排名公示，而是以个人雷达图形式反馈，清晰显示在“机械操作”“仪表识读”“逻辑判断”“沟通协作”四个维度的位置，为学生后续选修“智慧热网技术”“供热大数据分析”等方向课程提供依据。

十、课后反思与改进预设

本次课在虚实融合、情境代入层面取得显著突破，尤其故障注