地方高校能源與動力工程專業(yè)“新工科”建設(shè)研究與探索

呂雪飛,甘樹坤

(吉林化工學院 機電工程學院,吉林 吉林 132022)

進入21世紀以來，世界各國為提升新興工業(yè)競爭力，尤其各發(fā)達國家針對工程教育改革相繼制訂了前瞻性的戰(zhàn)略，如德國的“工業(yè)4.0戰(zhàn)略實施建議”[1]。我國中長期發(fā)展戰(zhàn)略中也提出實現(xiàn)建設(shè)創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略，因此高等教育對應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)尤為重要。同時結(jié)合2017年國家提出的“新工科”建設(shè)理念，也為地方院校的人才培養(yǎng)提出了新的具有前瞻性和戰(zhàn)略性指導[2]。近年來如大連理工大學等很多高校對能源動力類應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)進行了探索與實踐[3-4]，構(gòu)建了“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強專業(yè)、重實踐”的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案，并已取得了一定的成效[5-7]。結(jié)合當前經(jīng)濟社會及地方發(fā)展需求，各地方院校仍需加強“新工科”專業(yè)建設(shè)，對傳統(tǒng)的能源動力類老專業(yè)進行升級改造，以培養(yǎng)更加全面的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

一、傳統(tǒng)專業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀分析

對于應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的兩個重點一直是創(chuàng)新和應(yīng)用，但當前許多高校對于傳統(tǒng)工程專業(yè)人才的自主創(chuàng)新意識與實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，尤其是在“新工科”背景下，很難達成創(chuàng)新與應(yīng)用二者的有效協(xié)調(diào)發(fā)展[8]。有的大學過分傾向培養(yǎng)創(chuàng)新能力，有的過分傾向培養(yǎng)應(yīng)用實踐能力，二者的關(guān)系很難均衡。因此，應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中如何達到在應(yīng)用中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中應(yīng)用，進行二者的有機結(jié)合，是新時期應(yīng)用型本科院校應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要課題。

二、“新工科”背景下的能源與動力工程專業(yè)的升級改造

(一)明確專業(yè)人才培養(yǎng)目標

結(jié)合吉林化工學院高水平應(yīng)用型大學建設(shè)的整體目標，將側(cè)重于掌握基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)應(yīng)用能力人才培養(yǎng)目標提升為掌握學科知識為支撐、培養(yǎng)專業(yè)能力為核心、提升綜合素質(zhì)為目的，從而將學生培養(yǎng)成為具有終身學習能力、適應(yīng)變化能力、創(chuàng)新實踐能力，并且具備解決專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的復雜工程實際問題能力的應(yīng)用型創(chuàng)新人才，不斷提升學生的實踐技能、適應(yīng)能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神、社會責任、領(lǐng)導能力、國際視野等核心競爭能力和素質(zhì)，從而適應(yīng)地方經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有效地實現(xiàn)與國際接軌，滿足社會與市場經(jīng)濟的需求[1，8]。

我校能源與動力工程專業(yè)以“新工科”為背景，能夠始終將行業(yè)和社會需求貫穿于整個專業(yè)辦學過程，同時結(jié)合工程教育專業(yè)認證理念，教學過程中以學生為中心，成果為導向，不斷對專業(yè)人才培養(yǎng)模式及課程體系進行優(yōu)化與完善，注重加強學科交叉融合，為實現(xiàn)將學生培養(yǎng)成更加適合社會需求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標，使學生能夠具有較強的人文素質(zhì)、科學素質(zhì)、專業(yè)素質(zhì)、實踐能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)，能夠獨立承擔較綜合的工作任務(wù)，從而滿足社會行業(yè)需求[7]。

(二)優(yōu)化專業(yè)課程體系

我校能源與動力工程專業(yè)在專業(yè)建設(shè)過程中，以培養(yǎng)“新工科”人才為目標，不斷革新人才培養(yǎng)模式，并通過優(yōu)化課程體系，以適應(yīng)“新工科”專業(yè)建設(shè)與社會人才需求。將產(chǎn)教融合及校企協(xié)同育人兩條主線有機結(jié)合，形成相互交融，相互融會貫通，實現(xiàn)良好辦學效果，同時還應(yīng)具有新型學科思維、通過學科交叉融合及結(jié)合傳統(tǒng)學科三個特點進行應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)，滿足地方經(jīng)濟發(fā)展的需求，即“一二三模式”[9]。根據(jù)我校的人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計，能源與動力工程專業(yè)重點通過完善和優(yōu)化學科基礎(chǔ)教育課程、專業(yè)教育課程、實踐教育課程模塊，實現(xiàn)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

1.學科基礎(chǔ)教育課程

能源與動力工程專業(yè)培養(yǎng)計劃中工程流體力學、工程熱力學、傳熱學及燃燒學是主要的學科基礎(chǔ)教育課程，也是學生未來專業(yè)學習的核心基礎(chǔ)課程。這些課程中包含大量的基本概念、基本原理、嚴格而復雜的數(shù)學推導過程，根據(jù)課程的具體特點，兼顧課程難度和知識的前后合理銜接，通過對這四門課程授課內(nèi)容的更新與融合，教學方法的改革與創(chuàng)新，將有效提高專業(yè)的教育教學水平和質(zhì)量，提升學生的專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力[10-11]。將工程熱力學、工程流體力學兩門課程設(shè)置在第4學期，將傳熱學、燃燒學兩門課程設(shè)置在第5學期。在教學過程中，授課教師既要重視課程基本內(nèi)容的講解，也要注重教學方法和手段的不斷改革和創(chuàng)新，同時關(guān)注學生實際接受知識的能力和具體感受，做到以學生為中心，對課程進行不斷的持續(xù)改進。所進行的相應(yīng)課程優(yōu)化及教學方法改革詳見表1。

表1 課程優(yōu)化

另外，通過引入線上開放式教學，豐富教學內(nèi)容，采用多種教學手段，將重點、難點錄制小視頻，定期上傳至線上學習平臺，供學生在線學習，提升課程教學的總體效果[12-13]，通過有效激發(fā)學生對專業(yè)知識的學習興趣，提高學生的工程創(chuàng)新實踐能力以及國際視野[14]。注重平時學習的過程，部分課程的平時學習過程在學習通等學習平臺上直接體現(xiàn)，通過課堂互動、在線學習時長、課堂測試、討論等進行過程化學習與考核，線下課程也同樣加強過程化學習與考核的比重。期末試卷不再局限于基礎(chǔ)知識的考核，側(cè)重于分析、解決工程實際問題的能力，以滿足新工科人才培養(yǎng)的需求，通過重視學習過程，完善考核機制，每門課程都要進行課程質(zhì)量評價報告及試卷分析，并用于課程的持續(xù)改進。

2.專業(yè)教育課程

專業(yè)教育課程除開設(shè)能源動力測試技術(shù)、換熱器原理與設(shè)計等專業(yè)共性的課程外，還結(jié)合三個專業(yè)方向的開設(shè)相應(yīng)特色課程，以適應(yīng)學生的個性發(fā)展和社會需求，每個專業(yè)方向設(shè)置四門課程，以熱能工程方向為例，該方向主要開設(shè)鍋爐原理、汽輪機原理、發(fā)電廠電氣系統(tǒng)、熱力發(fā)電廠四門課程，通過這些課程體現(xiàn)專業(yè)方向及知識的精專性。為了拓展學生的專業(yè)知識領(lǐng)域和知識結(jié)構(gòu)，提升專業(yè)綜合能力和素質(zhì)，通過增設(shè)十多門專業(yè)選修課，如供熱工程、空氣調(diào)節(jié)、熱力設(shè)備腐蝕與防護等課程，進一步提高學生的科學和專業(yè)素質(zhì)，能夠更好地適應(yīng)社會發(fā)展和專業(yè)人才需求。

3.實踐教育課程

結(jié)合應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標，以“新工科”思想為核心，在現(xiàn)有專業(yè)實驗實訓中心的基礎(chǔ)上，吸取能源與動力工程專業(yè)相關(guān)的企業(yè)單位專家的意見和建議，通過對現(xiàn)有專業(yè)實踐課程體系進行重新建構(gòu)為重點，著力加實踐教學環(huán)節(jié)的比重，以加強學生的應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)。通過對專業(yè)教學計劃中涉及的專業(yè)課程設(shè)計、專業(yè)實驗、專業(yè)實訓、專業(yè)實習和專業(yè)畢業(yè)設(shè)計等五個實踐教學環(huán)節(jié)入手，構(gòu)建“專業(yè)基礎(chǔ)工程認知→專業(yè)基礎(chǔ)能力訓練→專業(yè)綜合能力應(yīng)用→專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)”四個層次的教學目標，形成五環(huán)節(jié)四層次實踐教學體系[3]。搭建素質(zhì)拓展教育平臺，包括勞動教育專題、人文素質(zhì)教育、工程素質(zhì)教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育及第二課堂活動項目等課程和項目。通過持續(xù)改進，優(yōu)化實踐教學環(huán)節(jié)的課程內(nèi)容和課程設(shè)置，使專業(yè)實踐教學體系形成個性化、多元化發(fā)展格局，從而能夠更好地對接社會需求與行業(yè)發(fā)展。

(1)專業(yè)基礎(chǔ)工程認知

結(jié)合校企合作、產(chǎn)教融合等措施，對能源與動力工程專業(yè)課程設(shè)計進行整合與優(yōu)化，如在“熱能工程方向”獨立設(shè)置換熱器原理課程設(shè)計、鍋爐原理課程設(shè)計和汽輪機原理課程設(shè)計，各課程設(shè)計的題目可以來源于基礎(chǔ)設(shè)計類、科研專業(yè)類、校企合作類等多種形式，設(shè)計內(nèi)容和形式豐富，學生可以自由選擇感興趣的設(shè)計題目，為了提高設(shè)計效果和質(zhì)量，有效提升學生的實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)，各課程設(shè)計學分由原來的2學分調(diào)整為3學分。增加能源動力裝置拆裝測繪實訓類課程比例，由原來的1學分調(diào)整為2學分提高學生的專業(yè)基礎(chǔ)實踐認知和應(yīng)用能力。通過開放專業(yè)實驗室，讓學生能夠盡快了解相關(guān)專業(yè)實驗，參與專業(yè)教師的科研實踐，提升學生的專業(yè)基礎(chǔ)認知和實踐能力。

(2)專業(yè)基礎(chǔ)能力訓練

針對能源與動力工程的專業(yè)實驗、專業(yè)實訓和專業(yè)實習環(huán)節(jié)，加大現(xiàn)代化實驗實訓室的建設(shè)與投入，通過虛實結(jié)合，充分運用騰訊會議、釘釘會議、微信視頻等網(wǎng)絡(luò)媒體信息化技術(shù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)等教學手段，借助于實時的音頻、視頻及電腦軟件交互，實現(xiàn)虛擬仿真，營造工程現(xiàn)場的“企業(yè)教師”授課的親臨其境的效果，從而增強學生親身體驗感，激發(fā)學生的專業(yè)學習興趣，通過先進的現(xiàn)代化教學方法，提高學生對本專業(yè)工程領(lǐng)域前沿知識和熱門課題的認知探索的欲望。通過構(gòu)建虛擬仿真實驗，對換熱器實驗進行升級，通過虛實結(jié)合，完成換熱器的拆裝實訓，構(gòu)建換熱器綜合性能實驗臺等，進行傳熱過程的數(shù)據(jù)測量與采集。加強學科專業(yè)知識的交叉與融合。

(3)專業(yè)綜合能力應(yīng)用

通過校企合作，構(gòu)建創(chuàng)新實踐基地，實現(xiàn)校企協(xié)同育人。通過校企合作共同研究和開設(shè)具有企業(yè)背景的相關(guān)課程和工程講座，提升工程應(yīng)用能力培養(yǎng)質(zhì)量。目前我校能源與動力工程專業(yè)已經(jīng)與熱電廠及吉化公司等多家能源動力領(lǐng)域的企業(yè)和車間建立了長期的合作關(guān)系。通過提升校企合作課程質(zhì)量，在現(xiàn)有吉化動力廠、國電江南(北)熱電廠、鍋爐修造廠等校企合作課程基礎(chǔ)上，不斷深化教學改革和創(chuàng)新，進一步結(jié)合虛擬仿真等現(xiàn)代化教學手段，讓學生進行實際的操作和訓練，從而提高學生對專業(yè)知識工程實際應(yīng)用的系統(tǒng)認識。同時，通過邀請行業(yè)企業(yè)導師講座，校企合作課程，聯(lián)合指導學生專業(yè)實習等形式，加強校企協(xié)同育人，促進學生綜合能力的提升與工程實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)。

(4)專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)

通過校企合作協(xié)同育人，使學生在企業(yè)導師和學校專業(yè)教師的共同指導下完成教學計劃中安排的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程等任務(wù)，提升學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育必修2學分，開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合訓練實踐課程1周。同時，在專業(yè)畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，通過設(shè)置與專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的開放式畢業(yè)設(shè)計題目，如企業(yè)指導教師結(jié)合工程生產(chǎn)實際，以及校內(nèi)指導教師結(jié)合自身科研項目制定的畢業(yè)設(shè)計課題，同時積極探索跨專業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類畢業(yè)設(shè)計，例如能源+材料、“互聯(lián)網(wǎng)”+能源等課題，開展多層次、跨專業(yè)、跨學科的畢業(yè)設(shè)計，實現(xiàn)學科專業(yè)的交叉融合，提升學生的創(chuàng)新應(yīng)用能力。

為了更好地達成應(yīng)用型創(chuàng)新人才的專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)，組建“理論和實踐兼修”的多元化師資隊伍是非常必要的，可以通過重點引進和培養(yǎng)“高校-企業(yè)-高?！毙偷慕處?，提高教師的工程素養(yǎng)，進一步為學生的綜合應(yīng)用及創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

(三)加強專業(yè)知識的學科交叉融合

在“新工科”背景下，應(yīng)用型本科院校的專業(yè)課程設(shè)置必須要實現(xiàn)學科交叉融合。隨著科技的發(fā)展，計算機技術(shù)在能源相關(guān)領(lǐng)域中是必不可少的，學生需在專業(yè)學習和未來的發(fā)展過程中，必須要具備較強的計算機技術(shù)和計算機應(yīng)用能力，并能有效運計算機技術(shù)解決本專業(yè)領(lǐng)域中的復雜工程實際問題；隨著新技術(shù)革命對新經(jīng)濟的引領(lǐng)與社會的發(fā)展，信息化能力和素質(zhì)已成為人才培養(yǎng)的重要指標，為了更好地了解和掌握能源與動力工程專業(yè)前沿與發(fā)展趨勢，信息檢索技術(shù)將起到非常重要的作用。因此，能源與動力工程專業(yè)在制訂人才培養(yǎng)方案時重視學科的交叉融合，通過不同的課程設(shè)置進一步完善跨學科交叉融合[14]。如現(xiàn)代信息與文獻檢索技術(shù)、CAD、CAE、CFD等工程軟件訓練課程。

(四)課程模塊優(yōu)化成效

從表2人才培養(yǎng)方案各課程模塊修訂的結(jié)果可以看出，通識教育課程、學科基礎(chǔ)教育課程等理論課程占比有所降低，專業(yè)教育課程、實踐教育課程和素質(zhì)拓展教育課程總占比均有所提高；通過人才培養(yǎng)方案課程體系及課程內(nèi)容的調(diào)整，將部分理論課程學分減少，通過增加實踐環(huán)節(jié)加強這部分理論知識的學習和領(lǐng)會，同時通過適當增加和調(diào)整專業(yè)課程和實踐課程的學分，實現(xiàn)部分課程內(nèi)容和知識的學科交叉融合，從而加強學生的專業(yè)知識和創(chuàng)新實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)，在素質(zhì)拓展教育課程中增加勞動教育適應(yīng)當前國家高校人才培養(yǎng)的指導性方針政策。總之，人才培養(yǎng)方案調(diào)整后能夠充分體現(xiàn)通識教育課程的扎實性、學科基礎(chǔ)教育課程的寬厚性、專業(yè)教育課程的精專性、實踐教育課程的強化性和素質(zhì)拓展教育課程的豐富性，為實現(xiàn)“新工科”背景下應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標提供了有效的課程體系保障。

表2 人才培養(yǎng)方案各課程模塊修訂對比

三、結(jié) 語

依據(jù)我校高水平應(yīng)用型大學建設(shè)的總體要求，結(jié)合“新工科”專業(yè)建設(shè)理念，對傳統(tǒng)的能源與動力工程專業(yè)進行升級改造，合理優(yōu)化課程體系，加強能源與動力工程專業(yè)工程能力素質(zhì)的培養(yǎng)。注重以學生為中心，構(gòu)建校企合作平臺，加強學科交叉與融合，強化應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提高學生工程理念和意識，從而有效達成高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標，為地方新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有效輸送合格的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。