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能源作為一個國家發展的基礎,對于人們生活水平提高有著重要的推動作用。而能源與動力工程的節能技術,就是在使用能源的過程中,盡可能的加強能源利用效率,或者盡量減少能源在使用過程中出現不必要的損失和浪費。從而達到減少能源消耗目的的同時,還能加強社會經濟發展。在新時期下,各個國家都面臨能源短缺的問題,我國作為能源消費大國,在能源短缺的問題上,比其他國家更為嚴重。因此,面對能源短缺的問題,我國在抓緊研究新能源開發技術的同時,也應當重點發展節能技術。
1能源與動力工程的節能技術
能源與動力工程在專業領域中,主要是對傳統能源進行合理利用,減少傳統能源在使用過程中的浪費,提高能源的使用率,并且還有對新能源的開發[1],然后將新能源應用到人們的日常生活當中,以此幫助社會主義市場不斷發展,以及減少傳統能源的使用,保護自然環境。而能源與動力工程的節能技術,就屬于對傳統能源合理利用這一塊,它不僅是能源與動力工程的重要組成部分,也是當前節能技術的領軍者,在許多行業中都得到了廣泛的應用。
1.1空壓機預熱回收技術
在實際生活中,空壓機作為一個能耗較大的設備,在設備運行過程中,會將輸入電腦的百分之八十轉換為熱能,而剩余的百分之二十則會轉變成壓縮空氣能。在空壓機設備將電能轉換成熱能以后,而剩余的能量會變成廢熱排放到空氣當中,這導致大量的能源被浪費。隨著空壓機余熱回收技術的出現,使得這部分能源得到了合理的利用,空壓機余熱回收設備,主要是根據能源與動力工程的節能技術來設計的[3],它通過冷熱交換原理,將空壓機在運行工程中產生的余熱收集起來,并將其加熱為六十攝氏度的熱水。例如,在某生產企業中,由于部分設備需要使用空壓機,而使用空壓機進行生產,在消耗大量能源時,會有部分能源變為熱量發散到空氣中去,導致不少電能被浪費。而通過空壓機預熱回收設備以后,可以將這部分散掉的熱量進行回收,然后將這部分熱量運用在熱水器中,使企業生產過程中,不需要在耗費電能去對水進行加熱。這樣既合理的利用了能源,使空壓機電能耗費利益最大化,又減少了傳統熱水器所消耗的電能,達到了節約能源的目的。
1.2變頻調速技術
在工業生產當中,常常會用到電機設備,如泵類和風機等電機設備,在工業生產中應用都非常廣泛,但是這些設備都有一個共同點,那就是對于電能的消耗非常大,這部分耗能在企業生產中占比巨大。在對電機應用了能源與動力工程的節能技術以后,出現了變頻調速技術,這項技術通過改變電源輸出的頻率,能夠有效地控制電機對于電能的損耗,尤其是在風機、水泵這類電機中,節能效果十分顯著。
2能源與動力工程的節能技術的應用方向
2.1在煤炭能源中的應用
煤炭資源作為我國存儲量最多的能源,是我國經濟發展中使用量最多的資源,但是煤炭資源也是一種高污染的礦產資源,在使用的過程中,會對環境造成極大的污染,而且我國當前對于煤炭的能源利用效率也很低,造成了極大的能源浪費,使得煤炭資源日益減少。因此,我們可以將能源與動力工程的節能技術的概念運用在煤炭資源中,對煤炭資源進行脫硫處理,減少煤炭資源在使用過程中所釋放的二氧化硫,并且還能提高煤炭的能源利用效率。
2.2在石油資源中的應用
在第二次工業革命當中,石油資源登上了歷史的舞臺,它在各行各業中都得到了廣泛的應用,使得工業生產有了更進一步的發展。但是,石油資源在地球上屬于不可再生能源,而人們對于石油的使用卻在日益增加,這使得石油資源的存儲量已經在逐年減少。因此,我們要對稀缺的石油資源進行保護,在對使用資源進行使用時,我們可以利用能源與動力工程的節能技術來加強使用效率,減少石油的消耗。另外,我們還可以尋找石油資源的替代品,如乙醇、甲醇等。這類在部分行業中可以代替石油的資源。
3結語
總而言之,能源與動力工程的節能技術是當前節約能源消耗的主要節能技術之一,對于經濟的發展起到了至關重要的作用。而在我國,隨著能源的使用量日益增大,而且使用的能源大部分都是不可再生能源,這使得我國的經濟陷入了瓶頸。而如果想要打破這個經濟瓶頸,就需要合理的利用能源,加緊對于能源與動力工程的節能技術的研究,使我國的能源能夠達到持續發展,從而推動市場經濟的發展。
參考文獻:
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[關鍵詞]能源與動力工程;教學模式;工程熱力學;傳熱學
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)01-0052-03
伴隨著人類社會對可持續發展日益加強的關注,能源與環境的矛盾成為每個國家的核心關注點,其迫切要求中國的能源動力工程高等教育建立與國家經濟發展相適應的工程教育體系與結構,提高能源動力工程技術人才的培養質量。
中國能源動力類專業形成于20世紀50年代,初期為滿足動力、發電應用等國民生計的迫切需求,而成立了鍋爐、汽輪機、內燃機等專業,后續隨國家需求而成立了制冷、核電等專業。國內高校設立工程熱物理專業的高峰期為20世紀七八十年代,其后專業發展迅速。2012年,教育部頒布實施了《普通高等學校本科專業目錄(第四版)》,能源動力類二級學科門類下列的專業僅為能源與動力工程專業,使得本專業本科成為一個“大能源”范疇內的專業。這種專業上的調整體現了一種需求的調整,在面向全球化的能源發展與挑戰時,具備更加廣闊視野、全面知識體系的人才更加符合社會需求。邱潔對這種調整對能源與動力工程專業課程體系的影響進行了簡要論述,并總結了相關挑戰與機遇。
一、專業現狀概述
(一)專業內涵的拓展
原有的熱能與動力工程專業關注熱能與動力的轉化及效率問題,核心關注熱量這種能源形式。隨著可再生能源及新的能源利用形式的迅猛發展,專業內涵愈發深厚。各種能源形式彼此的轉換及過程中伴生的能質交換規律等都成為本專業覆蓋范圍,這對于原有的學科體系產生了一定的影響。故專業內涵的拓展迫切要求學科進行相應的調整,在培養計劃方面進行適當更新。
(二)培養目標的調整
近年來,隨著可再生能源、能源與環境等主題的發展,對相關新興領域人才的需求日益加大。社會作為人才的接收市場,對急需人才的類型釋放了大量信號。然而,作為人才輸送主力的高校,往往并沒有及時對培養方案做出適當調整,課程更新方面也相對較慢。事實上,在課程數和學時有限的條件下,在各高校學科內特色研究方向和優勢方向沿襲下,相關調整的余地很小。
(三)差異化需求的影響
傳統教學模式在面對日漸差異化的學生需求時,不能“豐盈”學生的個性化發展。事實上,隨著高等教育進程的不斷推進,個性化教育的呼聲漸起。重視人才發展的差異性,探索個性化教育理論與實踐,在很多高校的人才培養模式改革文件中有所體現。具體到能源與動力工程這個“大能源”專業,有些學生傾向于傳統專業好就業,有些學生傾向于新型產業想創業,有些學生格外看重前沿科研想出國、考研,這一方面來源于個人認識和喜好,另一方面也來源于自身經濟等不同方面的壓力。這種差異化的需求在現階段傳統培養模式下,很難被滿足。這不僅是課程設置方面存在局限,在課堂教學、實驗和實踐等方面也同樣存在很多局限。
二、本專業學生存在的問題
(一) 本科生對本專業背景了解不深
其表現為學生不知道專業與國計民生有何關系,故無法在其中定位自己。沒有定位,便沒有思想原點,不知從何出發開展職業規劃、人生規劃,故往往感到茫然,無所適從。
(二) 本科生對個人發展路徑了解不深
其表現為學生不知道本科所學有什么具體應用,個體的學習如何與群體、行業、社會和國家的發展相關聯,想認真發力卻不知道如何操作、朝哪里發力,缺乏方法的引導。在被動學習模式下積累的經驗,在本科主動學習的情境下不能很好適應,往往造成心理困境。
(三) 本科生對國內外科技發展態勢了解不深
其表現為學生無法將自己對未知的探索與國內外快速發展的科技態勢相關聯。在面對能源與動力工程這種涵蓋學科多、支撐面廣、國內外發展快速的專業時,一方面渴望求知,另一方面又被繁雜的關系牽扯,造成精力分散,無法突破。
(四) 本科生參與競爭的意愿不大、程度不深
盡管目前在能源領域,國內外針對本科生的科研競賽紛紛設立及開展,但仍無法發動所有學生參與,造成部分積極的學生參與多個項目,而大多數學生只局限于自己生活的小圈子,缺乏參與競爭的意愿和動力。
三、教學模式的創新實踐
(一)“熔煉互激”教學模式
針對上述問題,近年來,天津大學能源與動力工程專業教學團隊通過反復實踐與研討總結,以激發學生學習與創新熱情為出發點,提出了“熔煉互激”這一新的教育模式。
【關鍵詞】能源與動力工程 課程體系 教學內容
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)09-0253-02
能源動力是國民經濟的支柱產業。進入21世紀,世界經濟迅猛發展,化石能源日趨枯竭,能源短缺以及環境問題日益嚴峻。提高能源利用效率,保護環境,開發新能源和可再生能源,保證能源的可持續供應,對能源科技提出了新的挑戰。能源科技發展需要一大批合格的專門人才。高等學校能源與動力工程專業應不斷進行課程體系改革和教學內容優化,為能源動力行業培養出滿足行業要求的專門人才。根據高等教育教學改革的要求以及行業發展趨勢,中國礦業大學能源與動力工程專業在人才培養模式、課程體系設置和教學內容優化等方面進行了一系列改革,積累了一些經驗,在此成文,與同行交流。
一、能源與動力工程專業課程體系改革面臨的挑戰
1.能源動力學科領域的拓展對人才知識結構提出了新要求
2012年,教育部對本科專業的招生門類、專業目錄進行了調整,熱能與動力工程專業更名為能源與動力工程。從2013年起,全國本科專業將按照2012版教育部新頒布的本科專業目錄招生。專業名稱的改變,并不僅僅是改變了稱謂,而是隨著時代的發展,該專業內涵發生了很大的改變。原來的熱能與動力工程強調的是熱能與動力的轉換,而現在能源與動力工程專業涵蓋的范圍則更寬廣了,由過去傳統的能量轉化與利用領域,發展到今天的能源生產、燃燒污染治理、新能源的開發與利用等多個領域,與化學、環境工程等學科的交叉關系越來越密切。近些年來,新能源與可再生能源的開發利用方興未艾,形成了龐大的研究隊伍和產業,如太陽能、風能、垃圾發電,脫硫脫硝等行業,為畢業生提供了廣闊的就業市場,急需高校能提供這方面的人才。現有的專業培養方案中課程設置和教學內容已經不能滿足能源動力行業時展的要求,需要做出相應的調整。然而,在目前培養計劃中總學分壓縮、課程門數減少的情況下,增加新領域課程,必將會對原有的課程設置造成沖擊。
2.人才培養的“寬口徑”和“零距離”之間存在矛盾
能源與動力工程專業是一個寬口徑專業,涵蓋了原來的熱能工程、熱能工程與動力機械、熱力發動機、制冷及低溫工程、流體機械與流體工程、水利水電動力工程、工程熱物理、能源工程和冷凍與冷藏等,這些專業在內涵上存在很大的差異?!皩捒趶健迸囵B模式避免了過去那種專業面過于狹窄的問題,使人才具有寬廣的知識面,增強了就業的適應性,這也直接產生了不利的方面。在目前專業課程門數和學時都有限的情況下,畢業生在哪一方面都不專,不能滿足企業對人才知識結構的要求,在工作現場還要經過很長時間的理論學習和實習過程,很難滿足用人單位的要求。由于缺乏完善的崗前培訓和有效的繼續教育制度,我國國有大中型企業一般不樂意接受“寬口徑”的畢業生,希望畢業生一畢業能盡快勝任工作崗位,甚至是“零距離”對接[1]。
3.課程體系設置模式不能滿足大學生的個性化發展需求
大學生在成長的過程中,形成了不同的人生觀、價值觀,對自己未來所從事的職業有喜好厭惡,如有的喜歡動力機械,有的喜歡制冷空調,還有的喜歡熱力發電;另外,對個人的發展方向也有不同選擇,如有的要考研,有的要就業,還有的要創業。高等教育應該支持大學生個性化發展,在培養方案和課程體系設置上應該提供他們可以自主選擇的空間,使他們能夠按照自己的興趣愛好去選擇發展方向和未來從事的職業。目前課程體系設置模式單一,所有學生四年學習的課程幾乎都一模一樣,教學內容差別不大,學生幾乎都是一個培養模式,不能滿足不同類型學生的需求,限制了學生的個性發展,也不利于創新精神的培養。
4.實踐教育環節與課程教學之間存在沖突
為全面落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》,深入貫徹總書記在清華大學建校100周年上的講話精神,為了培養具有較強實踐能力和創新精神的高素質人才,高校強化了實踐教學環節,內容不斷豐富,形式不斷拓展,在實踐育人工作總體規劃、深化實踐教學方法改革、系統地開展社會實踐活動、加強實踐育人基地建設等方面取得了很大的成績。但是實踐育人特別是實踐教學依然是高校人才培養中的薄弱環節,與培養拔尖創新人才的要求還有差距。在總學分和學時減少的情況下,如果一味地強化實踐教學,增加實踐教學學分,則不得不壓縮理論課程的學分和學時,甚至得減少理論課程門數,這樣培養的人才很難做到“厚基礎”, 違背了人才培養目標。另一方面,實踐教育環節和理論教學環節相脫節,必然影響實踐教育環節的效果。此外,在教學內容方面,也應及時更新。國外高水平大學能及時更新教學內容,反映本學科新的研究領域和前沿技術。如美國佐治亞理工學院將MEMS技術引入了換熱器課程,將先進的能量轉化技術,如燃料電池、生物質能轉換、熱電轉換等引入了熱力學課程。和國外相比,我們教學內容就顯得陳舊,不利于人才培養。
二、課程體系構建與教學內容優化措施
1.增設新領域核心課程,完善人才知識結構
能源與動力工程專業課程體系改革,要根據能源動力學科新的拓展領域,廣泛深入調研,充分了解能源動力專業的發展趨勢以及涉及的主要學科領域,掌握新領域的學科內涵和新興行業對人才培養的需求,以確定未來人才必備的知識結構。在滿足總學分和學時限制的條件下,補充完善培養方案中的課程設置,優化教學內容,將新領域的課程與原專業課程整合,制定適應學科領域擴展、滿足未來人才市場需要的課程體系,使畢業生具有完善的知識結構,增強畢業生就業競爭力。
2.按專業大類統一基礎課程設置,分設專業方向模塊
在課程體系設置中,為了解決學生專業知識結構寬泛而不專的問題,還是要分設專業方向[2]。但為了防止回到以前的老路,防止專業面過于狹窄,不同專業方向的通識教育課和專業大類基礎課程應統一設置。在此基礎上,根據不同的專業方向設置不同的模塊化課程,每個專業模塊化課程的門數不宜過多,設3-4門,10個學分左右即可,同時設置大量應用性強的專業選修課,強化實踐環節,這樣就解決了“寬口徑”和“零距離”之間的矛盾。
3.建立柔性的課程體系,滿足大學生的個性化發展需要
建立柔性的課程體系,使課程體系構建多樣化、課程設置分層次,以滿足不同類型學生的個性發展需求[3]。通過設置不同的專業方向模塊,學生可以按照自己對未來從事行業預期和職業喜好加以選擇。培養計劃分研究型和應用型。“研究型”培養計劃的學時分配適當向基礎課、專業基礎課傾斜,實踐教育環節要注重學生創新能力的培養?!皯眯汀迸囵B計劃的學時分配應適當向傳授專門應用技術的專業課傾斜,實踐教育環節注重培養學生應用所學專業知識的能力。同時,增加選修課程門數,選修課程也分研究型和應用型,滿足畢業生繼續深造和就業的不同需要。
4.優化教學內容和方法,理論教學和實踐環節相結合
在強化實踐環節的同時,一定要保證理論課程有足夠的學分和學時。在總學分減少和實踐學分增加的前提下,可以適當壓縮德育課程學分,保證專業基礎理論課程學分。同時,改革應用性很強的專業技術課程的教學內容和方法,這類課程都設置課程設計環節,學生在課程學習的同時開展課程設計,通過工程設計將理論教學和實踐環節有機結合起來。另外,及時修訂教學大綱,與時俱進,及時將本學科最新的研究領域、前沿技術在教學內容上得到反映。
三、結束語
課程體系改革和教學內容優化是一項長期艱巨的任務,需要在高等教育實踐中不斷探索、完善。能源與動力工程專業人才培養要解決的問題,有和其它專業共性的方面,也有其特殊性。能源與動力工程專業課程體系改革要滿足國家高等教育人才培養目標的總體要求,可以借鑒其它專業成功的改革經驗,還要結合專業自身的特點,探索出更多行之有效的措施。
參考文獻:
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關鍵詞 實踐教學體系 五層次 十模塊 工程實踐能力 創新能力
中圖分類號:G642.4 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.11.044
Abstract In order to train student engineering practice ability and innovation ability, a practical teaching system with “one core, two bases, five levels, ten modules” were designed in the energy and power engineering specialty. A guidance team and the practical platforms were constructed. The curricula standards and the training quality standards were constituted.
Keywords practical teaching system, five levels, ten modules, engineering practice ability, innovation ability
0 前言
世界發達國家的工程教育逐漸融合了技術取向和科學取向,一些大學提出了“回歸工程實踐”的改革理念,不斷改革各自的工程教育,開始重視工程教育的實踐性和創新性,以適應現代大工程的要求。由于我國工程教育所處的歷史階段與西方發達國家完全不同,因此我國的工程教育只能創新,走建設中國模式工程教育之路。①②2010年教育部牽頭實施了“卓越工程師教育培養計劃”,旨在改革和創新工程教育人才培養模式,創立高校與行業企業聯合培養人才的新機制,著力提高學生服務國家和人民的社會責任感、勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力。2013年,山東省開始實施“省級卓越工程師教育培養計劃試點專業”建設,我校能源與動力工程專業成功入選。
現有的實踐教學體系普遍存在實踐內容與工程應用結合程度不足、各實踐環節相互關聯較差、職業思想意識教育欠缺、合作培養企業缺乏積極性等共性問題,無法適應卓越工程師人才培養的要求。③④⑤⑥因此,必須構建以培養學生工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心的能源與動力工程實踐教學新體系,才能培養出高層次、高水平、高素質的應用型高級專門人才。
1 傳統實踐教學環節存在的不足
傳統的實踐教學存在幾個方面的不足:(1)對實踐教學重視程度不夠,部分教師視其為輔工作,從而是學生的重視程度下降;(2)校外踐教學條件較差,實踐教學基地缺乏,實踐企業重視程度不高,實踐期間質量保障差;(3)缺乏具備豐富工程經驗的雙師型指導教師?,F有的不足已經嚴重影響到學生整體培養質量,亟需完善。
2 新型實踐教學體系建設
2.1 構建“五層次、十模塊”實踐教學體系
以培養學生具備優秀的工程實踐能力和創新能力為目標,構建“一個核心、兩個基礎、五個層次、十個模塊”的實踐教學體系(如圖1所示),為培養出具有創新能力和實踐能力相結合的卓越工程師人才奠定基礎。新型實踐教學體系的具體組成情況如下:
(1)一個核心是以培養具有工程能力和創新能力的卓越工程師為核心。
(2)兩個基礎是培養體系需要的軟件和硬件,即指導學生的師資力量和實踐基地的實踐場所及設備。
(3)五個層次是指整個體系由基本素質層、實驗實踐層、專業實踐層、創新實踐層和企業綜合實踐層組成,每個實踐層由兩個模塊組成,具體情況如下:
①基本素質層:包括素質拓展模塊和職業道德素質模塊。素質拓展模塊包括思想政治理論課實踐教學、入學教育及軍訓、公益勞動等實踐環節,主要是為了提高大學生人文素養、品德修養和綜合素質為主,培養大學生團隊精神和創業意識。職業道德素質模塊依托學科導論開展,主要是為了培養學生具有良好的職業道德和職業精神,要有友好的協作精神、堅強的意志、吃苦耐勞的精神,勇于實踐、遵規守法,堅持安全第一的理念,具有遵守企業技術保密規章制度的意識。
②實驗實踐層:包括基礎實驗模塊和綜合實驗模塊。基礎實驗模塊依托公共基礎課的實驗環節開展,主要為了加強學生的基礎實驗技能,培養學生扎實的基礎知識能力。綜合實驗模塊依托專業基礎課、專業主干必修課和專業選修課的實驗環節開展,主要是為了加強專業實驗操作技能的訓練,加深對專業理論的認識和理解,培養學生求真務實的科學態度、嚴謹細致的作風,鍛煉分析問題和解決問題的能力。
③專業實踐層:包括工程訓練模塊和綜合實習模塊。工程訓練模塊包括工程訓練、機械設計課程設計和機械制圖測繪等實踐課程,該模塊主要依托于大學生實訓中心開展,主要培養學生對技術工具及加工方法的掌握和圖紙的基本繪制能力。綜合實習模塊包括駕駛實習、認識實習、內燃機構造拆裝實習和內燃機制造工藝生產實習,主要為了強化學生對專業實踐綜合知識和工程技能的認識,培養學生的專業實踐能力和解決實際問題能力。
④創新實踐層:包括社會實踐模塊和科技創新模塊。社會實踐模塊依托社會實踐環節開展,主要為了使學生加深對本專業和相關行業的了解,確認適合的職業定位,為向職場過渡做準備,可增強其就業競爭優勢等??萍紕撔履K依托專業設計與制作實踐課程、各級大學生科技創新項目和各級大學生科技創新比賽開展,主要為了發揮學生的創新思維和創新精神,使學生的理論知識得到鞏固和升華,突出學生個性發展,提高學生創新能力。
⑤企業綜合實踐層:包括企業學習模塊和工程研發模塊。企業學習模塊依托企業學習實踐環節開展,包括標準化學習、質量管理體系學習、觀摩生產線、參與工藝制定及設計等內容,主要培養學生對技術規范的認知與實踐,讓學生現場體會設計及生產的主要工藝流程及所依據的技術規范及企業文化等。工程研發模塊依托畢業實踐與畢業設計和畢業鑒定實踐環節開展,企業根據研發部門需要和學生自身的特點,依托現有研發項目,為學生設計畢業設計題目和內容,使學生在參與工程研發的過程中完成畢業設計環節,從而使學生真正融入到企業中,通過真實項目的操作達到提升工程設計創新能力的目的。畢業設計的驗收采用企業現場答辯的形式進行,聘請企業內的相關專家和校內指導教師共同組成答辯委員會,企業專家占據多數,答辯完成后學生依據評委意見對畢業設計進行修改和完善。
2.2 指導團隊和實踐基地建設
在指導團隊建設方面,一方面加強了學校與企業間的研究和開發合作,使教師多參與企業技術開發項目,以提高學校專業教師的工程實踐創新能力;另一方面采用了“企業導師核心化”的指導思想,聘請企業專家為學校兼職教師參與全部校內實踐環節,同時企業綜合實踐層的培養中采用“企業導師為主、專業教師輔助”的雙導師模式,企業導師根據企業的實際情況為學生的生產學習、畢業設計選題及其實施等環節提供指導或現場咨詢,負責對學生進行工程師專業培養的全面基本訓練。
在實踐基地建設方面,開展了校內實踐平臺和企業實踐平臺的系統建設。校內實踐平臺建設依托車輛工程與交通國家級虛擬仿真實驗教學中心、能源與動力工程省級高等學校骨干學科教學實驗中心、學院大學生創新創業實驗室等,加強了儀器設備投入、實驗實訓規范化管理、綜合性創新性實驗項目等建設,加強了創新創業活動的管理和指導。企業實踐平臺建設,以企業研發中心為依托,建立了“卓越工程師培養”專用實踐教育中心,設置了專門人員進行管理和運作,建設了實訓、實習的專用場所與設備,使企業綜合實踐層的教學任務落到實處。
2.3 制定了課程標準和質量評價標準
在充分吸收企I對工程人才要求的前提下,針對多層次模塊化實踐教學體系制定了各個組成環節詳盡的課程標準(標準中突出企業的主導和引領地位)。為了保障人才培養質量,各課程制定相應的評價標準,建立以素質、實踐、學校導師、企業導師多位一體的質量評價體系。評價標準以學生工程能力評價為主體,評價標準包括詳盡的考核評價方案和細則,依據不同環節的性質差異確定針對性的評價指標,并進行量化,以求評價的科學性、公正性和可操作性。
3 結論
在“卓越工程師教育”核心培養理念下,以培養學生具備優秀的工程實踐能力和創新能力為目標,構建了適用于能源與動力工程專業的“一個核心、兩個基礎、五個層次、十個模塊”的實踐教學體系,建設了指導團隊和實踐基地兩大基礎平臺,制定了課程標準體系和培養質量評價體系,可有效提升學生的培養質量。
注釋
① 楊弋濤,朱麗慧.“金屬材料工程專業”卓越工程師培養課程體系的構建與實踐[J].教育教學論壇,2016(16):22-24.
② 周永,夏玉英.基于卓越工程師培養的土木工程專業實踐教學改革研究[J].教育教學論壇,2016(17):77-78.
③ 楊志剛,錢俊磊.自動化專業卓越工程師培養計劃實踐教學體系建設[J].科教導刊(中旬刊),2015(11): 27-29.
④ 劉全忠,王洪杰.能源與動力工程專業卓越工程師培養模式研究與實踐[J].黑龍江教育學院學報,2013.32(12):40-42.
摘要 針對實驗內容零散,實驗數目多,實驗設備低效、封閉等問題,通過改革實驗室管理體制、整合人力資源與設備資源、建立多層次的實驗教學平臺等措施,取得了良好的效果。
自1998年我國推行“加強基礎,淡化專業,因材施教,分流培養”、“厚基礎,寬口徑”的教育思想以來,根據國家教育部專業目錄的設置,中南大學將熱能工程、制冷及低溫工程兩個專業整合為一個大專業,即熱能與動力工程專業。同時,為了滿足經濟市場對人才的需求,該專業設有四個方向:熱能工程、制冷及低溫工程、動力工程、熱工檢測與控制。其培養計劃前三年立足于基礎教育,后一年突出專業方向的特色。經過幾年來的建設與發展,這種“通才”式的人才培養模式取得了良好的效果,學生的創新意識強,對人才市場的適應性強。在近幾年就業形勢嚴峻的情況下,本專業本科生的就業率前幾年一直保持在100%,2006~2007年也在97%以上。
但在培養計劃的調整過程中,實驗教學仍然按課程進行設置,實驗內容零散,實驗數目多,實驗設備低效、封閉等問題日益突出。為高效發揮實驗設備的作用、促進創新人才的培養,筆者在怎樣整合實驗室資源、構建面向熱能與動力工程大專業的實驗教學平臺方面,進行了積極的探索與實踐。
一、改革實驗室管理體制
隨著學科發展和教學改革的深入,學科交叉滲透已經反映到實驗教學上來。根據熱能工程、制冷及低溫工程、動力工程、熱工檢測與控制四個專業方向功能與特點,打破原有學科內部實驗室的界限,成立了熱能與動力工程實驗中心。其目的在于有效克服原有設備管理體制分散、重復、低效和封閉的弊端,合理配置實驗人員、實驗儀器設備和實驗用房等資源,有利于創建學科實驗大平臺,為培養學生的創新能力提供條件。
過去,實驗室按專業方向設置,不可避免地存在信息不夠暢通、儀器設備重復購置或使用率低的現象。另一方面,將有限的實驗經費分散到各個實驗室,實驗室建設經費不足的問題更為突出。建立實驗中心后,實驗人員統一管理、資產統一安排、實驗設備統一調配,顯著地提高了儀器設備的利用率。實驗室建設的項目等均由教授委員會根據學科全面發展的需要,通過集體討論來決定,使有限的資金得到最大程度的利用效益。
二、構建科學的實驗教學體系
實驗中心堅持育人為本、學生為先、質量為重的基本原則,遵循循序漸進的教學規律,優化實驗課程內容。通過打破每一分支學科自身的系統性、完整性,追求科學技術的綜合性與整體性來實現教學內容的整體優化,使實驗教學內容突出重心低、知識新、面向寬的特點。在教學組織實施方面,形成由多模塊或多門課程組成的新的實驗教學體系,實施基礎性實驗必做、綜合性和設計探索性實驗選做,適合因材施教的分層次教學模式。完善了熱能與動力工程專業的實驗教學體系,形成“三個層次”的實驗教學平臺,旨在加強學生實踐能力和創新能力的工程實踐,促進學生的知識、能力、素質綜合協調發展。
第一層次:熱工理論基礎實驗教學平臺。該平臺一方面為理論課教學服務,幫助學生加深對傳熱學、流體力學、工程熱力學、熱工檢測與儀表等熱工基礎理論課程教學內容和機理的理解。其實驗內容是根據相關理論課程學習的進度進行設置,以演示、驗證性實驗為主。通過實驗,學生對某些難以描述的現象與概念形成一些感性認識與理解。另一方面注重培養學生的基本實驗技能,幫助學生掌握溫度、壓強、流量、液位等基本熱工參數的測量方法與測量儀表的基本知識,訓練學生掌握常用儀表的使用、實驗的規范操作、實驗數據的記錄與處理方法等,使學生能根據實驗教學的目的,自己設計實驗步驟,選擇實驗儀器,獨立完成實驗和處理實驗數據,進行誤差分析,最后給出科學的評價,以培養學生進行科學實驗的基本能力。
這類實驗課側重于基礎性實驗,不過分強調獨立設計實驗,避免搞形式主義的實驗教學。其實驗學時數約占專業課程實驗的50%,同時要求學生嚴格按照培養計劃選擇實驗項目。熱工理論基礎實驗教學平臺,既配合了理論課程的教學,也為后續的專業實驗教學打下了基礎。
第二層次:專業綜合實驗教學平臺。這類實驗課程要求學生在教師的指導下,綜合運用本課程以及與本課程相關的知識、實驗方法與實驗手段等完成相關實驗,旨在培養學生綜合運用知識的能力與素質。
在這類實驗課程的設置中,改變以往不同的專業方向采用不同設備的思想,重點選擇一些典型設備,對實驗內容進行整合,根據不同專業方向的培養要求,其實驗內容的側重點有所不同,挖掘現有實驗設備的潛力。如柴油機,對于動力培養方向,主要研究柴油機的特性(如萬有特性、示功圖、速度特性、排放特性等);對于熱能工程研究方向,主要研究燃料的特性、燃料的燃燒狀況以及機體的傳熱狀況;對于熱工檢測與控制方向,主要研究流量、壓力、溫度、轉速、氣體成分等各種參數的檢測方法以及控制模式。通過對溴化鋰制冷機與現場總線系統的連接與開發,可以開出滿足制冷與空調、熱能工程、熱工檢測與控制三個方向培養目標的綜合性實驗。
第三層次:專業設計與研究探索性實驗教學平臺。學生在教師的指導下,根據給定的實驗目的和實驗條件,自己設計實驗方案、確定實驗方法、選擇實驗器材、擬定實驗操作程序,自己加以實現并對實驗結果進行分析處理;或者學生在教師指導下,在自己的研究領域或教師選定的學科方向,針對某一或某些選定研究目標進行具有研究、探索性質的實驗。這類實驗課程主要培養學生靈活運用所學專業知識提出問題、分析問題以及解決問題的能力,培養學生的創新意識。
這類實驗課程主要對高年級本科生開放,部分實驗也適應于研究生,從而形成本研連通、高度共享的實驗裝備平臺,實現資源的最大程度的利用。如低氧彌散燃燒裝置、空調系統性能及空氣品質實驗平臺、溴化鋰現場總線控制系統等。
三、加強實驗師資隊伍的建設
由于我國教育領域長期受到重理論、輕實踐思想觀念的影響,實驗教學還沒有得到應有的重視,很多教師不太愿意去實驗室,同時受到各方面條件的限制,實驗室人員的引進比較困難,致使實驗室師資不足的問題日益突出。為改變這種狀況,我們一方面建立適當的激勵機制,充分發揮現有實驗人員的積極性。另一方面制定了一系列制度鼓勵教師參加實驗室建設,如規定任課教師必須參與實驗室建設、實驗指導等工作;建立實驗室建設專項基金,資助教師投身于實驗室建設;設立了實驗室建設業績突出的教師獎勵專項基金。
四、教學效果
經過幾年來的實驗教學改革,取得了良好的效果,具體表現在:①提高了實驗的開出率,達到97%;同時提高了實驗課的質量,開設有“三性”實驗的課程占開有實驗課程的87%;②涌現出了一批學生參與、教師設計制作的優秀實驗裝置與項目,如“制冷兼制熱水一體化實驗臺”、“空調系統性能及空氣品質實驗平臺”等均得到兄弟單位的肯定與贊賞,相繼有多所高校委托我們加工制作上述實驗裝置;③涌現出了一批優秀的學生作品:“強化輻射傳熱的技能環保燃氣灶”獲第八屆“挑戰杯”全國大學生課外科技作品競賽三等獎;“水蒸氣吸熱式空氣溫度調節器”獲第二屆“升華杯”學生創業計劃大賽特等獎;“周期熱流體導熱系數測定儀”獲第四屆“升華杯”學生創業計劃大賽一等獎;“泵綜合性能實驗可視化數據處理系統”,實現了利用計算機獲取實驗數據的功能,大大縮短了實驗時間,提高了實驗的準確性;低氧彌散燃燒關鍵部件—蜂窩陶瓷蓄熱體的周期傳熱過程,創新性地應用了數學物理方程方法中的攝動法求解,完善了薄壁蓄熱體周期傳熱半解析數值理論方法,相關論文先后在5個EI和SCI源刊上發表,并申報了2項專利;論文“Experimental research on compulsive cooling of swirling jet impingement” 在HDP’06(High density microsystem design and packaging and component failure analysis)國際會議上宣讀,獲得最佳學生論文獎。
五、結束語
幾年來的教學實踐表明:新的實驗教學平臺,充分利用了人力資源與設備資源,使我院的實驗教學條件與實驗教學水平都得到了提高,為培養學生創新能力提供了良好的條件。同時我們也清楚地認識到:實驗教學改革,任重而道遠,不斷改進實驗教學內容、手段、方法以提高教學質量,將是我們長期面臨的任務。
參考文獻
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