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1.1实践教学无视就业特点,内容设置缺乏针对性
许多院校已经意识到实践教学对培养应用型人才的重要性,但是在实践教学体系设置上过多采用照搬国外或者国内名校的模式和标准,没有结合本校育人目标、专业特点以及毕业生就业行业特性等因素,实践教学体系追求完整性,缺乏针对性,结果带来实践教学的盲目性,也一定程度上造成结构性就业难的通病。
1.2实践教学流于表面性,缺乏体系性
教育部对实践教学的学分、学时均有具体规定,但许多院校教务部门及教学单位缺乏针对实践教学体系的研究,实践教学安排不具科学性。在教学内容安排上,理论教学、实践教学与就业需求不能有机衔接,实践教学各环节间不能很好的形成科学的梯级体系,内容单调、不深入,流于表面,最终影响人才的培养质量和就业质量。例如校外实践教学,多是由教师组织学生去企业进行参观,学生在实践中走马观花,缺乏深入细致地思考和分析的机会,实践后对实践过程印象浮浅,实践效果不理想。
1.3积极性不对等,校外实践教学平台建设困难
校外实践教学平台不仅能够弥补校内教学资源不足,也是培养应用性、创新性人才的重要依托,且有利于促进高校培养人才质量更好的适应社会就业需求。但校外实践教学会对企业正常的工作秩序产生影响而导致的工作效率降低,甚至会导致企业商业机密泄露而对企业造成的潜在损失。因此,校外实践平台建设过程中呈现出积极性不对等的状况,企业反应冷淡缺乏积极性,高校方面表现热情,但难有作为。
1.4师资队伍少有工程实践经验,缺乏实践性
随着近年的扩招,教师规模迅速增加,尤其是青年教师大多是刚毕业的研究生,具有博士、硕士学位的高校青年教师越来越多,虽然学历较高,但他们大多是从校门到校门,自身教育经历主要集中于理论知识学习和学术研究,非常缺乏工程实践历练,难以胜任工程实践教育。当今高校针对教师考核体系引导大部分教师将精力集中于申请课题、、提升职称,不利于教师个人工程实践能力再提升,这就造成理论知识、实践教学能力强的“双师型”教师严重不足。
2就业导向视角下实践教学体系优化的尝试
2.1就业行业分布
广东海洋大学能源与动力工程专业近5年毕业生643人,其中升学深造24人,申请暂缓就业6人,18人不纳入就业方案,就业率为97.2%。具体就业行业分布情况如表1所示。近年来,依据就业实际需求,进一步强化实践教学,对实践教学内容体系、创新创业教育、校外教学平台、以及实践教学过程质量监控进行了一些的改革与探索。
2.2基于就业需求,优化实践教学系统
为了实现市场对能源与动力工程专业本科学生的就业需求和职业要求的目标,近年我校在长期重视实践教学建设的基础上,对实践教学内容进行了调整和完善,建立了分层次、分阶段和系统性强的实践教学内容体系,如图1所示。通过优化实践教学体系,达到理论教学与实践教学有机衔接,实践教学各环节间形成梯级体系。实践教学在帮助、加深学生对理论课程掌握的基础上,提高学生的专业技能、工程实践能力、工程意识以及创新创业能力,以满足就业需求。
2.3基于就业主要方向,细分实践教学内容
应用型本科院校能源与动力工程专业毕业生就业常常具有一定的区域性和方向性。广东海洋大学立足广东,培养的毕业生也大都服务地方经济社会发展。经统计,本专业近5年89.5%的毕业生选择在珠三角地区就业。根据近年的就业行业情况统计,表1所示,毕业生就业方向大都集中在两个行业方向,一是船舶、电力及锅炉、燃气等行业,二是制冷、空调及工程等行业。为此,我校能源与动力工程专业将部分专业实践课程细分为热能和制冷两个大方向。热能方向设置锅炉原理与设计课程设计、船舶动力装置课程设计等实践课程,而制冷方向设置制冷与空调工程设计课程设计、空气调节课程设计以及制冷装置电气控制技术课程设计等实践课程。能源与动力工程专业学生根据个人兴趣选修相应方向的专业实践课程,避免了实践教学的盲目性,且无需额外增加实践教学课时,内容满足主要就业方向需求,也一定程度缓解结构性就业难的通病。
2.4响应就业新形势,重视创新创业实践教学
根据社会对能源与动力工程专业毕业生创新、创业能力要求的加强,我校新增综合素质拓展训练、创新创业实践和创业教育实践课程。同时,为充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性,专门制定《学生创新创业训练计划项目管理办法》,设立大学生创新创业训练计划项目,包括创新训练项目、创业训练项目、创业实践项目和学科专业竞赛项目四种类型。近4年来,以学生组队,专业教师指导的形式,组建了20多支创新创业实践团队,初步形成学生组队申报、教师指导、学校经费支持的体系,有效提升学生创新创业综合实践素质。
2.5基于就业导向,优化校外实践教学平台
为破解校外实践教学平台建设困难这一局面,采取了一系列举措:向合作企业输送专业人才;通过学校客户资源的开发,满足实践教学合作企业的市场拓展收益;合理安排实践教学时间,以降低对企业的负面影响,提升企业合作育人的积极性。经过多年的努力拓展,目前已与东风商用车公司、广州文冲船厂有限责任公司、宝钢湛江钢铁有限公司、武汉新世界制冷工业有限公司、大连冰山集团有限公司等21家企业建立了稳定的校企合作平台。在此基础上,企业平台所涉及的领域相对集中本校能源与动力工程专业的热能和制冷两个主要就业方向,企业类型或实践岗位系统覆盖设备设计、制造、销售、工程施工、运营管理整个链条。实践教学环节,学生可以根据个人兴趣和就业需求,有针对性的选择相应的实践平台。
2.6基于就业导向,切实提高毕业设计实践环节质量
毕业设计(论文)是大学期间学生毕业前的最后学习阶段,是学习的深化与升华的重要过程。由于某些因素,我校能源与动力工程专业毕业设计(论文)曾出现质量下滑趋势。近年来,针对毕业设计(论文)实践环节,我们基于就业导向,合理利用专业针对性强的合作企业平台,依托众多工程实践经验丰富的教师队伍,做出系列举措,有效提升了该实践环节教学质量。时间上,为了更好地解决找工作与研究生复试对毕业设计的冲突,将毕业设计时间前移半个学期。选题上,指导老师下达候选的任务书紧密结合本专业的培养目标及就业需求,避免盲目性。毕业设计(论文)实践过程中,加强过程管理,将指导过程细分为初期任务布置、中期检查和答辩验收三个阶段,在此期间要求学生每周至少与指导教师详细交流一次,强化管控。通过近3年来系列探索性的实践,明显感觉近几届毕业生能够较好的对大学期间所学的基本理论、基本知识和专业知识进行结构框架梳理,使知识系统化,也提高了调查研究、查阅文献、收集资料、制订设计(试验)方案等综合能力,毕业答辩环节所展示成果的质量也明显提高。
3结语
基于就业导向视角下,通过对能源与动力工程专业实践教学体系探索和实践,有利于推进本专业学生综合素质的提高,也有利于本专业学生的成功就业。近年来,我校能源与动力工程专业学生参与实践创新活动的热情高涨,每年参加“大学生创新创业训练计划”(校级)、“创业设计大赛”(校级)、“挑战杯”大学生创业计划(校级)等各类学生科研项目的学生人数逐年增多,学生实践创新能力也得到明显提高,各类课外科技竞赛中也取得了优秀成绩。2015年,获得“中国制冷空调行业大学生竞赛”一等奖,“全国大学生节能减排科技竞赛”一等奖等多个奖项。根据对近3年毕业生的跟踪调查,本专业毕业生就业率一直保持在98%左右,82%左右的毕业生反映实践教学对其成功就业有很好的促进作用。
作者:张乾熙 贾明生 徐青 单位:广东海洋大学
参考文献:
[1]李培根,许晓东,陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究,2012,03:1-6.
[2]刘伟,蔡兆麟,黄树红,等.构建热能与动力工程专业创新教学体系[J].高等工程教育研究,2005,01:44-47.
1.1构建符合新能源(太阳能)行业应用型人才培养的课程体系我校能源与动力工程专业设有制冷与空调技术、制冷测试技术与自动化、太阳能利用三个专业方向。理论课程体系采用模块化设置,分为公共基础课模块、专业基础课模块、专业课模块和专业选修课模块。前三个模块构成了能源与动力工程专业的基础知识体系,为学生继续深造和进行能源动力方面的研究应用奠定了理论基础。专业选修课模块根据2014年3月德州及其周边地区对新能源类特别是太阳能应用方向的人才需求设置了相关课程[2]。结合行业企业用人对毕业生实践能力的要求,实践环节穿插于整个教学过程,着重培养学生实践动手能力。前三年,学生的实践环节主要有包括认识实习、金工实习、制图测绘在内的基本技能训练,以及把课堂教学和工程实践相结合的课内实验、课程设计等专项技能训练。学生在掌握了扎实宽厚的能源与动力工程专业基础知识后,第四年有计划地到校外实习基地进行为期一年的实习,包括专业方向实习和毕业设计、毕业实习,以提高学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。2012年,能源与动力工程专业获批国家级“专业综合改革试点”项目,聘请中科院物理所孟庆波为教授,聘山东大学可再生能源研究中心主任韩吉田教授、天津大学“中低温热能高效利用”教育部重点实验室负责人赵军教授、国家太阳能热利用研发中心主任赵玉磊为专业建设专家委员会成员,完成了德州学院能源与动力工程专业专业规范的撰写、培养方案的修订、基础课和专业基础课课程规范的撰写工作。同时,德州学院机电工程学院与中国太阳能产业联盟联合成立能源与动力工程(太阳能热利用方向)专业卓越工程师试点班,2012年9月首届招生50人,2013级招生正在进行中。鉴于太阳能专业高校教材紧缺的现状,机电工程学院编写了7本太阳能系列高校教材,其中孙如军教授编写的《太阳能热水系统施工管理》(清华大学出版社)已于2012年11月出版,其余几本已经完稿,等待出版。
1.2培养适应新能源(太阳能)行业应用型人才培养的师资队伍能源与动力工程专业现有专职教师19人,其中教授3人,副教授12人,具有博士学位教师2人,均拥有丰富的教学经验和实践经验,是一支年龄、职称、学历结构合理、发展趋势良好的师资队伍。近三年来,专业教师共近120篇,其中在核心期刊发表20余篇,在外文期刊15篇,被SCI收录9篇;承担或参与国家、省科技厅、市科技局项目20余项,院级科研课题30余项,承担国家教研立项课题5项,出版专著2部,参编教材28部,获得实用新型专利20余项。
1.3能源类创新性、应用型人才培养成效显著学生实践创新能力强。近几年在大学生科技文化创新大赛中,能源与动力工程专业学生在全国大学生节能减排课外科技作品竞赛、全国大学生数学建模竞赛、全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛、全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛、全国大学生计算机仿真竞赛、大学生物联网创新创业大赛、山东省机电产品创新设计竞赛等各类国家级和省级比赛中都获得了优异成绩,获得国家级奖励20余项,省部级以上奖励200余项,教师指导学生在公开发行的杂志上发表学术论文10余篇,获得实用型新专利20余项,获奖层次和数量均居全国同类院校和省属高校前列。特别值得一提的是在教育部主办的全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中,参赛作品《太阳能电动车》、《太阳能服饰》、《绿色压力环保鞋》、《自切换高效太阳能干燥装置》连续四届分获国家级一等奖,尤其是在2011年8月的竞赛中,学生的参赛作品《害虫自杀式太阳能灭虫器》,在全国182所参赛高校中,荣获国家特等奖,现场总决赛全国成绩排名第一,同时我校荣获优秀组织奖。学生就业率高。能源与动力工程专业2006年开始招收本科生以来,一次性就业率在95%以上,主要就业行业为省内制冷、空调、汽车、太阳能等行业,许多同学现已成为企业设计主管或现场主管。到目前为止,与皇明太阳能集团联合培养的太阳能专业的学生中已有160名进入了相应的岗位,得到了企业的一致好评。
1.4构建协同创新的新能源(太阳能)行业应用型人才培养校企合作模式2007年至今,德州学院机电工程学院先后在国家太阳能热利用工程技术研究中心、皇明太阳能集团有限公司等建立实习实践基地5个;2006年12月,机电工程学院与山东奇威特人工环境有限公司投入了30万元,校企合作共建了“太阳能中央空调实验室”。2007年3月与皇明太阳能股份有限公司合作共建,成立了“太阳能热利用工程技术实验中心”,面向全校相关专业师生、皇明太阳能股份有限公司及地方新能源企业开放。该专业分阶段安排学生到各公司进行见习和实习,并聘请高级工程师进行专业知识和专业技能的讲座和兼课,带来了大量的课程设计、毕业设计以及科研课题,并进行卓有成效的指导,开阔了学生视野,实现了理论到实践的结合,让学生了解和掌握本学科的发展动态和社会需求状况,为今后走向社会奠定了基础。自2007年与皇明联合办学以来,相继已经开设了五届“太阳能班”,实验室教学配置都相应固定且配备齐全。所用教材都是德州学院和皇明集团合作编写,共20余部。集团派相应的各部门高级技术人员到校指导教学工作,联合办学借助皇明集团国际领先的检测与研发设备,组织学生进行相关的研究与开发。借鉴与皇明太阳能集团联合培养人才的经验,2010年又先后与德州旭光太阳能集团、东营光伏太阳能有限公司等太阳能应用企业成立了相应的企业冠名班。2012年,德州学院与皇明太阳能股份有限公司联合建设“本科教学工程”大学生校外实践教育基地,已获教育部批准。在合作办学基础上,总结出了“三三六”校企合作人才培养模式,这一校企合作人才培养模式的办学经验,在2010年山东省校企合作培养人才工作电视会议上做了大会典型发言。由此构建的“强化专业技能、突出创新能力、提升人文素养”为主要内容的三位一体的校企合作人才培养体系,保证了学生综合素质的不断提高。2009年至2011年,德州学院连续三年被评为“山东省校企合作先进单位”,2011年德州学院列入首批“山东省企业专业技术人员继续教育基地”。
2建设规划
能源与动力工程专业人才培养以服务区域经济和社会发展为宗旨、以就业为导向,走产学研结合的发展道路,培养新能源行业创新性、应用型人才,建成在省内有一定影响力的能源与动力工程专业引领的能源类专业群和能源类卓越工程师培养基地,为德州及周边地区新能源行业发展起到引领和推进作用。
2.1打造能源与动力工程专业引领的“特色突出、优势显著”的能源类、机械类、自动化类专业群目前,我校已确定重点打造能源与动力工程专业(暨新能源、节能环保装备方向的机械设计制造及其自动化专业)引领的能源类、机械类、自动化类专业群,为德州市新能源产业共涉及的太阳能利用、风电装备、生物质能、热泵应用、新能源汽车和节能环保六大领域做好智力支撑。根据德州市及周边地区对新能源装备与环保机械领域人才的需求,对三个专业群教学计划及教学内容进行调整,能源类专业群主要侧重于新能源(太阳能利用、新能源汽车)技术的研究与应用,机械类专业群主要侧重于新能源装备与环保机械的设计制造,自动化类专业群主要侧重于新能源装备与环保机械的自动控制。在现有基础上,完善理论———实验———实践人才培养路径,培养满足社会需要的能源类、机械类、自动化类创新性、应用型人才。同时加强师资队伍建设,造就一支教学水平高,科研能力强、实践经验丰富的教学团队。同时对现有实验室进行升级改造,同时购进必需的教学、科研仪器设备,积极打造群内共享的公共实验教学大平台,建成山东省能源与动力工程实验教学示范中心。
2.2深化能源与动力工程专业人才培养模式改革能源与动力工程专业将围绕德州市及周边地区新能源产业,特别是太阳能利用和新能源汽车行业的发展建设,根据教育部“卓越工程师培养计划”,进一步完善“3+1”的人才培养模式,深化能源与动力工程专业人才培养模式改革。以满足专业人才培养目标为核心,修订教学计划,将创新精神、实践能力和创业能力纳入课程体系和教学内容,参照职业岗位任职要求,校企共同制订专业人才培养方案;将学校的教学活动和企业的生产过程紧密结合,灵活调整教学周期,学校和企业共同完成教学任务,突出人才培养的针对性、灵活性和开放性。
2.3打造一支满足新能源(太阳能)行业创新性、应用型人才培养的“双师型”师资队伍依据德州学院的柔性人才引进制度,引进教授、博士、企业技术骨干为学科带头人和骨干教师。聘任(聘用)一批具有行业影响力的专家学者作为专业带头人,一批新能源行业专业人才和能工巧匠作为兼职教师,建立兼职教师资源库,使专业建设紧跟产业发展,学生实践能力培养符合职业岗位要求。同时结合实际需要,兼职教师对学生的课程设计,毕业设计等实践环节进行指导。另一方面,加大在职教师培养培训力度。通过下企业、做访问学者、进修多种方式,在新能源行业造就出一批有一定影响力的专业人才,使专职教师下企业制度化,将教师参与企业技术应用、新产品开发、社会服务等作为专业技术职务和岗位聘用的重要内容。完善专业教师到对口企事业单位定期实习制度,提高专业教学水平和实践能力,提升双师素质。
2.4改革实践教学体系,加强实践基地建设在培养创新性、应用型人才,打造新能源行业卓越工程师的教学目标指导下,与校外实践基地的共同研讨,优化实验教学内容,构建“基础理论与实践技能平台设计应用能力平台综合实践能力和工程应用能力平台科技与创新能力平台”的“渐进式四平台”实验教学体系按照校企联合、共建共享、边建边用的原则,充分发挥校企合作的优势,依托皇明太阳能股份有限公司和山东奇威特人工环境有限公司等校外实验教学中心(研究所),以及东营光伏太阳能有限公司等5家实践教学科研基地,建成集研究创新、基础实训、生产实训、学工一体的综合性实训基地,创建山东省人才培养模式创新实验区、山东省实验实习示范中心、山东省工程技术研究中心,将学生的课堂教学、课程实习、专业实践及毕业设计、论文等环节与企业实际、教学研究与企业产品开发结合起来,以提高学生的培养质量和就业能力。
3结束语
由于风电产业的飞速发展,高等学校的专业设置显得相对滞后,导致风电相关技术人才匮乏,同时这方面的专业教育资源和专业的高级人才也相当缺乏。风电产业的可持续发展、风电领域核心技术的突破很大程度上依赖我国风电本科人才培养。伴随着产业规模的日益扩大、风力机组单机容量的进一步增加以及风电科技的快速发展,人才短缺的问题日益凸显。风电本科教育始于2006年,教育部相继批准华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、兰州理工大学、内蒙古工业大学、东北电力大学和沈阳工业大学等少数高等院校开办“风能与动力工程”本科专业。国内设置风能与动力工程专业的院校,如兰州理工大学主要依托能源与动力工程学院,华北电力大学主要依托可再生能源学院,沈阳工业大学主要依托新能源工程学院,培养计划偏重于动力机械;专业设置侧重于风力发电的只有河海大学,由原电气工程学院与水利水电工程学院部分学科专业调整合并组建了能源与电气学院,并设置了新能源系,但是也成立于2009年,其人才培养和课程体系也属于摸索阶段。目前,设置本专业的高校因发展基础和办学定位等方面的差别,所制定的培养方案也存在一定差别和侧重,对于风电这个新兴产业对人才的需求及风电人才培养缺乏系统的、深入的研究。
师资短缺是新办专业普遍面临的问题,之前没有这方面的人才储备,也缺乏这方面的专业教育资源,现有的少数高级人才相对集中在一些科研单位。教师除部分从事过与新专业相关科研项目的骨干教师外,一般都对新专业课程体系缺乏总体掌握,在转行教师中常出现的问题是教学内容组织缺乏面向新专业的针对性。对于骨干教师应注意的问题是科研成果向教学中的转化问题,将风能最新技术进展融入到课堂教学中。结合我国风电行业发展的现状和趋势,从人才现实需求和高等教育衔接的角度立足于内蒙古的资源优势、地域特色及毕业去向,构建以风能与动力工程专业为核心,形成创新型、实践型为主的风电人才培养体系,不求规模的最大化,但求优势和特色的互补。在横向对比其他院校风能与动力工程专业人才培养的基础上构建创新人才培养体系,将培养创新能力和工程实践能力视为风能与动力工程专业的主要人才培养模式,同时培养学生具备到边远艰苦地区工作的身体素质和意志品质。
二、风能与动力工程专业课程体系设置规划
风力发电系统是一个综合电机制造、空气动力学、电力电子、电力系统、先进控制理论等多学科知识的高度交叉的新技术系统工程,现有风能与动力工程专业的教材缺乏系统性、实用性和时效性,同时复合型师资和教育资源有所欠缺,各学科交叉联合攻关研究的学术氛围不浓。在调研其他院校风能与动力工程专业课程体系的基础上,本着学以致用的思想,立足内蒙古风电大发展的现实,面向风电制造企业和风电场,秉承服务社会的理念,优化整合教学资源,既要保证理论知识的掌握又要提升学生实际动手能力,构建科学合理、特色鲜明的以风力发电为主体专业课程体系。在完善风电人才教育体系的基础上构建了内蒙古工业大学风能与动力工程专业选课指导,如图1所示。
课程体系设置以综合素质教育为核心,实践能力和创新精神培养为重点,要求学生具备较宽广的电气学科工程技术基础和风能与动力工程领域专业知识,接受风能开发利用技术的基本科研和工程训练,具有分析和解决风能利用方面问题的基本能力,能把握电机电器、电力系统、电力电子、自动控制与风力机械和风电场的有机结合,强化多学科交叉融合与实际工程应用能力的紧密联系。其专业主干课程主要包括:工程力学、机械制图、电路原理、电子技术基础、电力电子技术、自动控制理论、电机学、电力拖动自动控制系统、风力机空气动力学、风资源测量与评估、风电机组控制技术、风电场电气工程、风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、太阳能发电技术、可再生能源。
风能与动力工程专业作为一个工科专业,要求很强的实践性,需要配备良好的实验环境和实践基地。由于开办时间短、缺少相关的教学实验设备,加之风电机组的安装条件等因素,高校虽然拥有良好的育人环境,但是教学资源和实践基地的缺失已经严重制约了风电人才的培养。目前国内只有少数单位开发了演示性风电实验装置。为弥补实验设备不足的问题,可以采用建立校企产学研合作的方式,充分利用地区优势,与内蒙古范围内的风力发电企业建立实习基地。
目前我国正式出版的风能技术书籍不少,但其中能直接用于本科教学的书籍较少。主要是由于这些书籍集中于以下三类:第一类为技术培训类教材,理论性和知识的系统性不足;第二类为理论性专著,偏重理论性,有深度,很多内容源自作者的学位论文或技术报告,部分章节的难度远超本科生的理解能力;第三类是各国风电行业标准和操作规程,可作为教学辅助用书,但同样不适于课堂教学。由于以上问题,内蒙古工业大学在没有进行专业师资培训的前提下,教师们通过自身科研和刻苦自学克服了很多实际困难,采取自编校内讲义和其他近似参考教材相结合的方式开出了风能与动力工程专业所有大纲要求的专业课程,如风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、无功补偿技术等专业课程,计划在经过两到三届的试用和修改补充后正式出版一些教材。
三、结语
关键词:能源动力类 实践环节 改革与实践
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)09(b)-0080-02
为了适应社会和行业对能源动力类人才的发展要求,培养具有实践能力和创新精神的卓越精英人才,并且让学生能够接受符合自身特性的个性化实践教育,我们重新构造符合经济、社会、科技发展和人才培养规律的、结合国家实践基地的立体化实践课程体系,探索实践课程授课方法,把社会需求和人的全面发展需要结合起来,促进学生自主学习和个性发展。
华中科技大学能源与动力工程学院作为首批入选实施“卓越工程师教育培养计划”的院系之一,通过依托学科和专业优势,积极利用现有资源条件,充分挖掘专业潜力,对“卓越工程师教育培养计划”的进行系统的探索与实践,致力于培养具备能源动力素质的卓越工程师,在卓越班教学计划中突出具有专业优势和特色的基础上,特别加强工程实践课程和实践教学环节的改革。
本文围绕卓越工程师人才培养目标,依托卓越工程师培养计划,探讨能源动力类实践教学环节培养的改革,通过加强校企的紧密合作,立足国家工程实践中心,校企合作进行实践教学,推进卓越工程师的教育改革,为满足适应社会发展需要的能源工程领域的卓越人才培养需求进行有益探索。
1 课内教学与课外实践相结合,提高学生动手能力
学院在专业基础课程建设中积极将课内教学与课外实践结合起来构建专业基础知识结构。在组织《能源与动力装置基础》课程教学时,主动以“认知+实证”为突破口,因为该门课程涵盖了以往热能与动力工程专业所有专业方向的专业主干课程基本内容的能源类综合课程,课程内容涉及到能源动力工业中几乎所有装置、设备的工作原理和基本结构。为了使课程学习生动形象,该课程不仅在课件中加入了大量动画等多媒体素材,而且因课制宜,与课程同步进行现场课外实践,使学生的感性知识与理性知识相互交融,加深了对理论的理解认知和对机器的实证。学生通过理论知识的学习,然后通过课外现场的实践再学习,有利地提高了学生动手能力。
能源动力类本科专业是一个宽口径专业,涵盖了多个不同的专业方向,由此,近几年,在建设能源动力类各专业方向课程同时积极共建实验课程。结合能源动力类硕士二级学科平台与本科专业方向对接共建实验课程,更新实验教学体系,将涵盖以往的十余门课程二十余个单项实验,改造成四门独立实验课程(见表1),各16学时。四个专业方向的模块课程对应着四门独立实验课程,四个专业方向的模块课程的课内教学与课外实践的独立实验课程同步进行,有效地做到了课内教学与课外实践有机结合。其中每一个综合实验可实现多个相关的实验联系,可使学生对实验内容有较完整更全面的认识,以得到综合性的训练。
在具备能源动力类专业设备的宏观框架知识结构后,结合学院各专业方向的细化课程相继开设。创建的“认知+实证”的特色专业平台课程,由于课堂教学与课外实践同步进行,化复杂为具体、化抽象为形象,使理论与实践密切结合,培养了学生的创新意识,提升了学生的动手能力。
2 校内实习与校外实习相结合,提高学生实践能力
实习环节安排在大学期间的二、三年级,在整个本科生培养的课程体系中起着承上启下的作用。校内实习体现了对先修的一些基础课程知识的综合应用,校外实了知识的综合应用外还为后续相关专业课程的学习乃至未来的技术工作奠定基础。由此,校内外实习的有机结合,学生的感性知识与理性知识进一步得到相互交融,加深了对理论的理解和对机器的认知。校内实习实行随时开放自己动手实践的模式。在教师的指导下,让学生自己动手拆装各种机器,观察结构,研究其工作原理,讨论其操作与控制系统,而且可以多次反复进行,学生在实习过程中还可以进行一些创造性的设计,利用开放式的试验装置,如冰箱、空调综合实验台等,自行试验,不仅提高了动手能力,而且培养了学生的独立工作能力和创造性的思维。校内实习有一定的优越性,但与校外实习的在线生产实际有一定的区别。校外实习可以弥补校内实习的不足,通过企业调研,和工程技术人员交流,了解行业前沿的学科动态及产品发展趋势,寻找工程实践中的技术难题,去自主学习、研究性学习、探索解决方案。企业技术人员结合生产现状,对学生进行讲解,进一步加深对产品和生产过程的了解,加深对专业工程实际的认识,同时扩大视野,树立工程、系统、设备装置、现代化生产的概念,并提高到理论上来理解,触发理论到产品的思维。
学院在校内外实习交替安排在三、四、五、六学期的四个学期(见表2),前三个实习环节由学院统一安排,第四个环节根据学生选定的专业方向分散到相应的一到两个厂家进行实习。
通过校内外的实习,使学生很好地掌握本专业的一些实验的理论方法和步骤,并对实验和生产流程具有实际的动手运行操作能力及处理突发故障的能力提升。同时,为学生充分展示了专业广阔的前景,营造浓郁的气氛激发各类学生的兴趣。让学生有深入实际的时间,有消化理论,对实践有延续深入洞察,有可能进入创造思维的机遇。校内、校外相结合,开拓了学生由理论到产品的视野与思维,提高了实践能力。
3 设计性环节与课外科技相结合,提高学生创新能力
设计性教学环节在培养课程体系中是非常重要的环节,高校的设计性教学环节占学生在校4年时间的25%左右。传统设计环节的内容、方法、要求已经不适应现代教学形式与环境的变化,设计性教学环节的改革也严峻的提到教学日程上来。通过设计性教学环节与课外科技创新结合,结合学科优势及科研成果,利用学生课外科技活动,共建实践创新的设计课程,有效地实现了“设计课程+课外科技”的结合。
设计环节是学生综合运用所学知识解决实际问题,培养创新能力的最好阶段。热能与动力工程专业的设计实践环节有三个:机械零件课程设计,专业课程设计和毕业设计。为了使学生能长期不间断地受到理论与实际应用相结合的训练,培养学生工程设计和科学研究的能力,改变过去三个设计各自孤立进行,互不相干的作法,将三个设计在时间安排上结合起来进行,相继覆盖两年。
在设计环节改革中,强调结合教师科研、课外竞赛进行专业理论、技术和基本工程设计规范的训练,并注重培养学生综合运用各学科知识,进行产品、工程设计。在毕业设计选题时,指导教师结合学生的科技活动中的课题设下创新点,有计划地在设计环节指导过程中启发诱导学生来攻闯创新关。通过引导、学习、实践的项目周期训练,使学生能够将理论知识灵活应用,激发和创造学生的潜能。学院学生在近几年的科技活动和全国节能减排大赛中成绩喜人。在设计环节的管理上,把课外实践活动纳入学分管理,调动了学生进行课外实践活动的积极性。以上措施有效地实现了“课程设计+课外科技”的结合。
在本专业的设计性教学环节中,要求能运用已掌握的科学技术知识去分析问题,在能源动力类的机器设计制造、工程的计算与设计过程中,针对设备的结构尺寸公差的配合、工艺中的规程和精度配合、复杂系统的控制过程问题、复杂程序计算过程等,均能及时作出准确的判断、正确的结论,提出可行的办法,使问题得到解决。设计性环节与课外科技相结合,为学生知识水平、能力与素质同步提升,落实人才的多样化和个性培养,促进学生自主学习和个性发展,为促进人才培养质量的提高起到了重要作用。
4 毕业设计与企业实践相结合,提高学生综合能力
毕业设计环节为学生未来的技术工作和发展起着重要的作用,为推进“卓越工程师教育培养计划”的实施,进一步提高学生的工程素养,培养学生的工程实践能力,工程设计和创新能力,提高企业在人才培养中的作用,根据社会对能源领域人才的需求类型,经过深入调研,学院将在共建工程训练教学实践平台和与企业共同指导毕业设计和学位论文等方面进行合作建设,将主流技术和工程方法引入教学实践中,将企业成功实施的项目实践引入课堂教学,并鼓励学生将最新的科学研究成果进行技术化、工程化。
高年级学生跟随导师结合工程项目和课题进行科研训练,部分保研生可提前修读硕士阶段课程。毕业设计和研究生阶段实行学校和企业双导师制,根据产业界需求,结合研究课题,加强项目流程等工程训练,进行个性化培养。实践毕业设计双导师制和考核方式改革等措施,在学校配套政策的大力支持下,结合国家级实践基地,探讨毕业设计实践研究,在四年级学生的毕业论文阶段,请企业相关人员作为指导老师,独立或结合校内教师对学生进行毕业论文的指导。
在大约一年的毕业设计环节中,首先明确学生的校内指导老师和企业指导老师,由指导老师对本科阶段的企业培养计划进行整体规划和指导。本科阶段毕业设计论文题目由学校导师和企业导师共同商讨后确定,可结合硕士阶段的方向设置企业实践的重点和应达到的具体指标。学生下企业的具体时间根据课题研究的需要灵活确定,为课题研究提供现场运行数据和资料,以及进行试验或验证的机会。要求导师严格把关,以解决工程实际问题为出发点,确定研究课题。注重培养实践研究和创新能力,为企业培养“留得住,用得上”的高端人才为主要目标。
近几年,学院在实践环节的培养上以实际应用为导向,以职业需求为目标。教学内容强调理论性和应用性课程的有机结合,突出案例分析和实践研究;教学过程重视运用团队学习、案例分析、现场研究、模拟训练等方法。建立健全校内外双导师制,以校内导师指导为主,校外导师参与实践过程、项目研究、课程与论文等多个环节的指导工作。同时,加大实践环节的学时数和学分比例,学生提交实践学习计划,撰写实践学结报告。学位论文选题侧重来源于应用课题或现实问题,体现研究生综合运用科学理论、方法和技术解决实际问题的能力,以培养硕士工程型的后备卓越工程师为目标。
以上针对能源动力类卓越人才实践环节培养方面进行的一系列建设和改革,有益的推进了卓越工程师教育改革发展。
参考文献
关键词热能与动力机械基础;课堂教学;考核方式
中国分类号:G642.421
基金项目:上海市高职院校085重点学科建设,项目编号:B-5107-11-0001。
“热能与动力机械基础”是热能与动力工程的一门专业必修课,总共40学时。本课程是热能与动力机械专业本科生的重要技术基础课,其任务是使学生基本认识和系统了解能源动力工程中主要机械、设备、装置的组成、结构、工作原理和性能,同时对新能源和可再生能源的利用有所了解,获得热能与动力机械方面的技术基础以及新发展的技术基础知识,为继续深入学习专业知识和适应毕业后工作的需要奠定基础[1]。
上海海洋大学食品学院的热能与动力工程专业是以制冷与空调工程为基础、以食品冷冻冷藏为特色的学科。该专业的毕业生有的进入制冷与空调行业进行设备的研发,空调系统的设计和其它相关行业,有的进入食品冷冻冷藏行业进行研究或应用方面的工作。该课程的开设为本科生奠定了热力机械方面的基础,学生毕业后无论是向热能类的专业转行或者是进一步深造,都具备了一定的基础。
作者自2008年开始教授本课程,已经有近四年的教学实践和体会,结合学生学习过程中的接受情况,对本课程的问题有较深的认识。具体而言,针对本校的专业特点和学生的学习情况,主要有以下几点体会。
一、 教材的选用和教学内容的选择
《热能与动力机械基础》主要内容包括热能的基础知识、锅炉结构及原理、涡轮机及喷气发动机、热力发电与核电、内燃机动力系统与装置、制冷与空调、新能源与可再生能源利用(含太阳能、风能、生物质能、地热能、水能、氢能与燃料电池)、换热与蓄热装置、热能与动力系统辅助机械等。
如果单纯采用一本教材,则教学内容过于宽泛,每章的内容相对比较独立,关联度不大,深度不够。目前本课程选用王中铮编著的《热能与动力机械基础》(机械工业出版社,2008年2月第2版)作为教材,以及蔡兆麟主编的《能源与动力装置基础》(中国电力出版社,2004年6月第1版)、翁史烈主编的《热能与动力工程基础》(北京:高等理工出版社,2004年第1版)、蒋德明主编的《内燃机原理》(机械工业出版社,1994第1版)作为辅助教材。然而以上教材均存在教学内容上不合理的问题:王中铮版的教材内容过于宽泛,面面俱到,深度上不够;蔡兆麟版教材内容过于深,不适合我校的热能专业学生,翁版和蒋版的教材是专门针对内燃机专业的学生所编著,也不适合我们制冷专业。综合考虑后,选用王中铮编的教材作为教学的主要教材,其它教材作为有机的补充,在需要深入的地方,采用补充讲义的方式。
二、 教学活动的组织
1) 多媒体教学与黑板板书相结合
随着国家对教育经费的投入越来越大,高校的教育条件也逐步在改善。目前,大部分高校已经可以实现多媒体教室的普及化。然而,并不是所有的课程都适合多媒体教学。本课程对于第一章热能的基础知识部分和锅炉的燃烧部分采用以板书为主的讲解方法,而对于锅炉的结构、内燃机的工作原理的演示以及发电系统的讲解,则利用多媒体结合FLASH来进行讲解。
教学结果表明,原理的部分采用板书,可以让学生有时间对所讲内容进行消化吸收,还可以激发学生思考的积极性。多媒体教学则容易激发学生的学习热情,让学生有更直观的感受,同时,采用多媒体教学时,还应该做黑板上提纲挈领的对说讲的主要内容、重点、难点等进行强调,让学生建立起比较好的全局观和条理性[2]。
2) 书本理论知识与实物模型相结合
对于比较复杂的设备和系统,即使采用多媒体教学,学生还是很难有实际的体会。而本课程以讲授主要设备和系统为主,如果对所学的系统能有机会进行实际操作和观摩则对于学生的学习和理解具有很大意义。为此,实验室采购了锅炉、发电系统、蒸汽轮机等教学模具,在授课过程中,在先讲解完理论部分后,会把学生带到实验室,一边演示一边讲授,让学生获得更直观的感受,大大提高和讲课效果和效率。学生均能达到一讲就透,一操作就明白。
3) 教师课堂讲授与学生兴趣小组相结合
为了进一步激发学生学习的能动性和参与性,采用教师课堂教授与学生兴趣小组结合的方式。本课程讲授采用课时内以教师讲授为主,课下以学生讨论和讲解为辅的教学手段。由于学时的限制,课堂上教师对所讲课程的主要内容进行讲解,课下会组织和鼓励学生对自己感兴趣的内容进一步进行深入和展开。学生可以通过查资料、文献对自己想了解的内容进一步进行深化,并以PPT的形式在兴趣小组内进行报告和讨论,教师也参与其中。考察学生的学习情况,并对学生的表现酌情计入平时成绩。
实践表明,学生积极性很高,参与度也很高。
三、 考核方式灵活多样
课程的考核采用期末闭卷考试和其中PPT和小论文相结合的手段,发挥学生的能动性和课堂上的参与性,给学生选择的空间,提升其学习的积极性。
期末考核方式打分如下:
结果证明,较单纯的闭卷考试考核方式相比较,学生更具有学习的动力和积极性,同时,对所学的内容印象深刻,也培养了学生初步的查阅科技文献、做报告和写科研小论文的能力。
参考文献
一、风能与动力工程专业人才培养现状
由于风电产业的飞速发展,高等学校的专业设置显得相对滞后,导致风电相关技术人才匮乏,同时这方面的专业教育资源和专业的高级人才也相当缺乏。风电产业的可持续发展、风电领域核心技术的突破很大程度上依赖我国风电本科人才培养。伴随着产业规模的日益扩大、风力机组单机容量的进一步增加以及风电科技的快速发展,人才短缺的问题日益凸显。风电本科教育始于2006年,教育部相继批准华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、兰州理工大学、内蒙古工业大学、东北电力大学和沈阳工业大学等少数高等院校开办“风能与动力工程”本科专业。国内设置风能与动力工程专业的院校,如兰州理工大学主要依托能源与动力工程学院,华北电力大学主要依托可再生能源学院,沈阳工业大学主要依托新能源工程学院,培养计划偏重于动力机械;专业设置侧重于风力发电的只有河海大学,由原电气工程学院与水利水电工程学院部分学科专业调整合并组建了能源与电气学院,并设置了新能源系,但是也成立于2009年,其人才培养和课程体系也属于摸索阶段。目前,设置本专业的高校因发展基础和办学定位等方面的差别,所制定的培养方案也存在一定差别和侧重,对于风电这个新兴产业对人才的需求及风电人才培养缺乏系统的、深入的研究。
师资短缺是新办专业普遍面临的问题,之前没有这方面的人才储备,也缺乏这方面的专业教育资源,现有的少数高级人才相对集中在一些科研单位。教师除部分从事过与新专业相关科研项目的骨干教师外,一般都对新专业课程体系缺乏总体掌握,在转行教师中常出现的问题是教学内容组织缺乏面向新专业的针对性。对于骨干教师应注意的问题是科研成果向教学中的转化问题,将风能最新技术进展融入到课堂教学中。结合我国风电行业发展的现状和趋势,从人才现实需求和高等教育衔接的角度立足于内蒙古的资源优势、地域特色及毕业去向,构建以风能与动力工程专业为核心,形成创新型、实践型为主的风电人才培养体系,不求规模的最大化,但求优势和特色的互补。在横向对比其他院校风能与动力工程专业人才培养的基础上构建创新人才培养体系,将培养创新能力和工程实践能力视为风能与动力工程专业的主要人才培养模式,同时培养学生具备到边远艰苦地区工作的身体素质和意志品质。
二、风能与动力工程专业课程体系设置规划
风力发电系统是一个综合电机制造、空气动力学、电力电子、电力系统、先进控制理论等多学科知识的高度交叉的新技术系统工程,现有风能与动力工程专业的教材缺乏系统性、实用性和时效性,同时复合型师资和教育资源有所欠缺,各学科交叉联合攻关研究的学术氛围不浓。在调研其他院校风能与动力工程专业课程体系的基础上,本着学以致用的思想,立足内蒙古风电大发展的现实,面向风电制造企业和风电场,秉承服务社会的理念,优化整合教学资源,既要保证理论知识的掌握又要提升学生实际动手能力,构建科学合理、特色鲜明的以风力发电为主体专业课程体系。
在完善风电人才教育体系的基础上构建了内蒙古工业大学风能与动力工程专业选课指导。课程体系设置以综合素质教育为核心,实践能力和创新精神培养为重点,要求学生具备较宽广的电气学科工程技术基础和风能与动力工程领域专业知识,接受风能开发利用技术的基本科研和工程训练,具有分析和解决风能利用方面问题的基本能力,能把握电机电器、电力系统、电力电子、自动控制与风力机械和风电场的有机结合,强化多学科交叉融合与实际工程应用能力的紧密联系。其专业主干课程主要包括:工程力学、机械制图、电路原理、电子技术基础、电力电子技术、自动控制理论、电机学、电力拖动自动控制系统、风力机空气动力学、风资源测量与评估、风电机组控制技术、风电场电气工程、风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、太阳能发电技术、可再生能源。
风能与动力工程专业作为一个工科专业,要求很强的实践性,需要配备良好的实验环境和实践基地。由于开办时间短、缺少相关的教学实验设备,加之风电机组的安装条件等因素,高校虽然拥有良好的育人环境,但是教学资源和实践基地的缺失已经严重制约了风电人才的培养。目前国内只有少数单位开发了演示性风电实验装置。为弥补实验设备不足的问题,可以采用建立校企产学研合作的方式,充分利用地区优势,与内蒙古范围内的风力发电企业建立实习基地。目前我国正式出版的风能技术书籍不少,但其中能直接用于本科教学的书籍较少。主要是由于这些书籍集中于以下三类:第一类为技术培训类教材,理论性和知识的系统性不足;第二类为理论性专著,偏重理论性,有深度,很多内容源自作者的学位论文或技术报告,部分章节的难度远超本科生的理解能力;第三类是各国风电行业标准和操作规程,可作为教学辅助用书,但同样不适于课堂教学。由于以上问题,内蒙古工业大学在没有进行专业师资培训的前提下,教师们通过自身科研和刻苦自学克服了很多实际困难,采取自编校内讲义和其他近似参考教材相结合的方式开出了风能与动力工程专业所有大纲要求的专业课程,如风力发电系统建模与仿真、风电机组测试与维护、无功补偿技术等专业课程,计划在经过两到三届的试用和修改补充后正式出版一些教材。
三、结语
关键词:地方产业;创新;实验教学体系
高校工科专业的实验教学是重要的实践教学环节,承担着培养学生兴趣、锻炼学生思维能力、加深学生理论理解、熟练学生设备操作等使命。对地方高校的工科专业来讲,实验教学体系的构建和地方行业相结合更是提高学生实践技能的有力措施之一,德州学院坐落在中国太阳城和新能源之都,在专业建设中和当地企业紧密结合走出了一条特色之路,特别是在热能与动力工程专业的实验教学中心建设中,结合当地行业和企业优势,大胆进行实验教学改革和探索,形成了一整套较为完整的创新实验教学体系。
一、实验教学定位及规划
(一)实验教学理念
新能源产业,作为国家和山东省重点学科专业领域,近几年迅猛发展,新能源人才普遍匮乏现象也越来越突出。德州学院能源与动力工程实验教学中心以新能源产业的发展为需求,形成了为区域经济建设服务的实验教学理念:按照“厚基础、强实践、求创新、高素养、重责任”的人才培养目标,采用“校企共建,资源共享”的模式,以培养学生工程实践能力、综合应用能力、系统设计能力和创新实践能力等“四个能力”为着力点,通过“构思-设计-实施-运行(CDIO)”的工程教育模式,将工程实践环境作为工程教育环境,培养学生的职业道德、工程实践能力、学术知识和运用知识解决问题能力、终身学习能力、团队工作能力、交流能力和大系统掌控能力等,并通过校企合作的形式开展联合教育培训,开展科学研究活动,不断提高教学质量。
(二)实验教学定位及发展规划
实验中心教学定位:中心按照“以人才培养为中心,通过基本实践技能的培养、综合实 践能力和工程应用能力的训练、科技创新精神的养成,实现知识、能力和素质的全面协调发展” 的指导思想,开展实践教学工作。重视学生“应知应会”的基础性实验,培养学生的基本实验技能;通过改革教学实践内容和方法,强化综合性、设计性、创新性等实验教学环节;将工程 训练系列课程贯穿于本科教育全过程,突出工程能力的养成和工程素质的培养;开展各类科技竞赛活动,培养学生的创新精神和能力。
实验教学规划:结合中心承担的实践教学课程的特点,根据高等工程教育、能源与动力工程学科发展的要求,不断改革现有的课程体系,优化理论教学和实验教学的内容,构建更为合理的实践教学体系;采取可行且有效的措施,提高教师的实践教学能力和水平;以实验室设备为基础,争取多方支持,进一步改善实验教学条件,提高实践教学水平;整合资源、优化配置、提高设备的使用效率,建设开放服务的实验教学环境。
二、实验教学改革思路及方案
(一)实验教学改革思路:坚持“实践教学是提高教学质量的关键”的理念,以“传授知识、培养能力、注重创新,提高素质” 的为宗旨,积极开展教学改革与实践;根据人才培养和技术进步的要求,统筹协调理 论教学与实验教学,构建科学、合理、多层次的实践教学体系。
(二)具体方案:
1.整合教学内容,建立符合创新性应用型人才培养的实验教学体系,能源与动力工程是综合性学科,除了传热学等课程的课内实验外,还包含各种实习及设计环节,因此中心把这些内容全都纳入其中。在与校外实践基地的共同研讨下,优化实验教学内容,构建了“基础理论与实践技能平台设计应用能力平台综合实践能力和工程应用能力平台科技与创新能力平台”的“渐进式四平台”实验教学体系。
2.改革实验教学模式,加大综合设计型及研究创新型实验比例
中心坚持以实验—理论—再实验的原则进行教学和教学指导,可以以工程实际问题为牵引,开展实验和课程设计,在理论教学引导的基础上,让学生在实验中学习和掌握,实现了以学生为主体的转变。加大实验室开放力度,以全国大学生节能减排科技作品竞赛等各级各类大赛为平台,加强对学生的指导,学生自主设计制作作品参赛,并根据获奖级别给予相应的学分。
3.加强实验教师队伍建设,提高教育教学水平
“中心”实行基础实验课程负责人制和项目负责人制,具有高级职称同时兼有科研课题和设计项目的教授、副教授、高级工程师作为实验室主任和课程、项目负责人,中青年骨干教师及企业单位技术骨干人员担任实践环节主讲教师,专职实验人员负责实验室的日常维护管理。鼓励教师在新的教学理念指导下编写图文并茂的纸质实验教材和生动的声响立体教材并实行互动式教学,以问题为中心,在教师引导和启发下,学生自主提出问题、设计问题、解决问题,加强教师技能的培养,积极开展实验教学改革和实验技术研究,鼓励教师走进企业,让老师在实际工程实践和研究中拓展教师的技能水平。
4.完善实验教学考核制度
进行实验教学质量考核,是强化实验教学过程管理,进行实验教学质量监控的必要手段,是完善和加强实验教学的重要措施。中心根据实验项目的层次,设定了行之有效的多层面,立体化的实验教学考核体系,主要强调实验教学环节的考核和创新创业能力的培养。对于综合设计型及研究创新型实验考核时,由校内外专家组成考核小组,对产品的性能、社会价值、应用前景等做出综合评价,评价结果也作为指导教师教学水平评定的依据,提高了师生的综合能力。同时校外专家的介入,也增加了学生与企业的联系,增强了就业竞争能力及学校知名度。
5.完善实验室管理制度,健全运行机制
为了保障实验教学质量,在学校一系列管理制度的基础上,“中心”根据自身实际,制定了《实验室管理条例》、《学生实验课成绩考核办法》、《实验室人员岗位职责》、《仪器设备维护及使用管理办法》、《实验室安全制度》、《学生实验守则》等规章制度,为规范实验中心管理、保证实验教学改革的有效推进提供了制度保障。同时,建立了实验教学管理部门的监督和评价机制。通过评价结果与课时津贴和年终分配挂钩、奖励和惩罚并举等措施,建立实验教学质量监督与评价体制、完善实验实践教学质量评价标准。
6.立足地方,实验教学为地方经济服务,加强校企共建
基金项目:本文系2012年东北电力大学教学改革研究项目(项目编号:20120010)、吉林省教育科学“十二五”规划课题(课题编号:GH13201)的研究成果之一。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)15-0036-02
“卓越工程师教育培养计划”的主要目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类型高素质工程技术人才,即卓越工程师后备人才(简称“卓越工程师”)。[1]在西方的发达国家,政府高等教育改革的方向是将学生置于教育教学系统的核心,随之而来的在世界一流大学里的人才培养模式改革也将培养卓越工程技术人才视为重点。卓越工程师的培养不但需要重新构建课程体系和教学内容,制订切实可行的培养方案,还要注重教学组织形式和教学方法的研究和改革用以保证卓越工程师培养目标的实现。东北电力大学能源与动力工程专业卓越工程师培养就是在此基础上开展的,制订了相应的培养计划。但对于具体的教学组织形式和教学方法的改革、研究和设计的探讨,更有助于“卓越工程师教育培养计划”的实专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net施。如何充分利用本专业现有的教学资源,改变教学手段,充分调动学生主动学习的积极性,是保证参与“卓越计划”的学生日后具备较强的工程能力和创新意识的关键。这就要求在培养的过程中,将学生置为中心,将学生掌握知识和应用知识的能力置为出发点,将综合素质提高和创新能力培养置为指导思想,按照行业的需求来改革教学组织形式和教学方式,以适应卓越工程师的培养。
研究性学习作为一种教学组织形式和教学方式,符合工程能力培养的规律和综合素质形成的逻辑。[2]它适合用于“卓越计划”人才的培养,可以帮助参与“卓越计划”的高校实现卓越工程师培养的目标和达到卓越工程师培养的标准。所以,在卓越工程师培养中开展研究性学习是非常必要的,而研究如何在卓越工程师培养中开展研究性学习就成了首要解决的问题。
一、研究性课程设计
课程设计是专业课学习过程中的一个非常重要的实践性环节,是教学环节的重要组成部分。课程设计注重培养学生应用基本理论解决工程实际问题,提高学生综合应用所学专业知识的能力,在能源与动力工程专业方向的教学计划中占有重要的地位和作用。通常在课程设计前,指导教师会根据课程内容拟定一个设计题目,将设计过程中指定的条件和所需要数据交给学生,然后讲解一些主要的相关知识点,在指导教师的指导下由学生来完成。有的课程所选用的课程设计指导教材上有整个计算过程的图和表格,学生只是改变一下计算条件,用手算的形式就能完成。这样,在课程设计的过程中学生就不会动脑思考“为什么要这样计算”,“可不可以不这样计算”,也就达不到培养学生应用课程的基本理论知识解决实际问题的能力,也就更谈不上创新。此外,计算机以及各种语言、算法已经应用到了各个领域,不能借助计算机来解决工程实际问题的工程技术人员是不能适应社会发展的。而卓越工程师的培养更加注重学以致用,尤其是实践能力的培养。所以,传统的课程设计的指导方式已不再适用,对课程设计进行研究和改革有助于卓越工程师的培养。
研究性课程设计的主要目的是培养学生将所学专业知识融入到实际工程应用中,所培养的学生不仅有扎实的专业知识,而且有较高水平的分析问题和解决问题的能力,并能利用计算机去解决实际问题。通过研究性课程设计,不但能使学生很直观地掌握课堂上所学的专业基础知识,还能体会到计算机与专业课知识相结合所带来的成就感,从而在激发学习兴趣的同时提高了分析和解决实际工程问题的能力。并且,借助于学生的主动性,还可培养学生的科研创新能力和实践创新能力。基于项目的参与式学习是研究性学习的一种方式,[2]学生通过参与工程项目或工业产品的设计、开发、研究的过程,锻炼应用所学知识解决实际问题的能力,它为研究性课程设计的开展奠定了良好的基础。
二、基于卓越工程师培养的研究性课程设计的过程
为了保证研究性课程设计的实施,达到培养学生解决工程实际问题的能力和创新能力的目的,除了将学生置为中心,指导教师改变角色外,还需要注意以下几个方面:
1.结合工程实际选题
指导教师应通过对电力生产中出现事故或故障的调查,编制课程设计的题目,以丰富专业主干课程的课程设计内容,实现课程设计题目的多样化和实际化,达到理论与实际相结合的目的。并且,尽量使课程设计的题专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net目针对大容量发电机组经常出现的问题而设置,以进一步提高学生解决实际问题的能力,并促进对所学课程内容的深入理解,达到培养具有科研创新能力和实践创新能力的高素质人才的目的。
比如“汽轮机原理”的课程设计,所选的题目就是综合利用学过的基础知识分析与解决某电厂汽轮机组实际发生的问题,即“在汽轮机通流部分缺省情况下(拆除其中一级)机组最大允许负荷确定及经济性和安全性核算”。这个设计中涉及到回热系统的热力计算、强度校核和汽轮机变工况下的经济性。这样,学生在完成设计之后,不但掌握了整台机组的经济指标计算和安全性核算,还掌握了汽轮机的变工况和回热系统变工况的理论知识和应用。
2.丰富课程设计的内容
课程设计的教学目的是培养学生运用所学的原理和技术知识解决实际问题,同时训练学生使用计算机和查阅资料的能力,使学生在课程设计的过程中巩固所学的理论知识,培养利用这些知识解决实际问题的能力,逐步树立正确的设计观念。在课程设计过程中,应将学生置为主体,指导教师起引导作用,充分发挥研究性学习的作用。“设计”本身就是一个创新的过程,应尽量发挥学生的自主创新能力。指导 教师应该将课程设计的内容制订得比较宽泛,学生可以根据自己的能力和兴趣选择已知条件,真正达到“设计”的意义。一般情况下,参加课程设计的同学应该是一个年级,班数不等,人数较多,为了达到课程设计的预期效果可以分组进行,每组的设计内容有所变化。如“汽轮机原理”课程设计“在汽轮机通流部分缺省情况下机组最大允许负荷确定及经济性和安全性核算”,在保证学生所运用的基本原理和训练目的相同的情况下拆除不同的级,可使每位学生的计算内容都不相同,给学生留一个探索的空间,不但巩固了所学的理论知识,还增强了利用这些知识解决实际问题的能力,同时也培养了学生查找资料和归纳总结的能力。
3.加强计算机在课程设计中的应用
随着专业课教学与计算机应用的结合,课程设计要加强计算机的应用,包括程序设计、绘图和界面设计,以训练学生高效率解决工程实际问题的能力。在课程设计的过程中,要求学生编程计算和手算相结合,这样既应用了计算机知识,又能更好地理解算法的基本原理。课程设计的最后,要求用工程绘图软件绘制热力系统图及其原理图,便于学生在绘图的过程中了解整个系统及工作原理。如在“汽轮机原理”课程设计中,通过绘制机组全面性热力系统,使学生对整个热力发电厂的生产过程及各个主辅设备之间的联系有了比较清晰的了解和认识,基本上树立了正确的工程观念,增强了学生的实践能力。另外,计算机的应用与课程设计的结合,也加强了学生的计算机使用能力,为其今后从事各种工作奠定了有力的基础。
4.制订严格的成绩考核标准
课程设计的成绩考核可以由两部分组成:检查设计说明书和学生独立答辩。第一部分是课程设计说明书的质量,它反映着学生的逻辑思维能力和条理明晰的书面表达能力。通常,课程设计说明书都有统一的书写规范专业提供论文写作和写作论文的服务,欢迎光临dylw.net,既美观又便于查阅有关数据。说明书要阐述计算过程中的主要依据和基本计算公式;文字要简练,字迹要工整,逐页编号;图表要列名,并按照先后次序统一编号;所附图纸应正确、清晰。在考核时,重点检查计算结果合理性、设计过程说明条理清楚性、内容充实性和插图清晰美观性。第二部分是考查学生对课程所学基础理论知识的掌握、应用和创新。通过答辩的形式,根据课程设计内容和过程中涉及到的基础理论,提出不同的问题,根据学生的具体情况来考核,不但能考查学生分析和解决问题的能力,还能考查到学生的创新之处。同时也能锻炼学生的语言表达能力、交流能力和临场应变能力。最后,教师根据课程设计说明书和所提出的问题的回答情况给出课程设计的考核成绩。
课程设计完成后,每名同学的课程设计说明书和答辩记录装在统一设计的档案袋中分班级保存。
三、结论
在卓越工程师培养中开展研究性课程设计是切实可行的。为了保证卓越工程师培养目标的实现,研究性课程设计的选题至关重要,既要和工程实际相结合,又要保证在设计过程中锻炼学生的综合素质和创新精神。指导教师要将学生置为主体,转变教育思路,充分调动学生的主观能动性,才能保证研究性课程设计的实施。研究性学习为培养具有科研创新能力和实践创新能力的高素质人才提供了新思路,也可以在各类课堂教学中进行实施。
参考文献:
关键词:风能与动力工程专业;认识实习;拆装实习;风电场仿真实习;毕业实习
中图分类号:G642.44 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)29-0084-03
风能与动力工程专业是适应当前风电等战略性新兴产业发展的良好形势、准确把握当今能源和环境等热点问题的发展方向、适应建设“两型”社会和发展“低碳”经济要求而战略性开设的新兴专业。实习模式是现代高等教育中的一个重要组成部分,是将理论课程中的二次经验知识转化为学生个人的直接实践认识的一个重要手段,是理论教育和生产实践相结合的一个重要方式。[1-2]开展实习模式的研究与实践是“风能与动力工程”专业建设的核心内容之一。通过开展对风电场、风电制造企业、国内相关专业的发展现状、人才需求、人才培养的调研与分析,针对风能与动力工程专业实习教学中存在的问题,结合培养“宽口径、多层次、强能力”应用型专业人才的要求,为提高学生的创新实践能力,课题组从实验室建设、实习基地建设、实习教学内容、实习教学方式等方面对专业实习模式进行了研究与实践,构建了具有特色的“四层次、四结合”的风能与动力工程专业实习模式。
一、风电产业的快速发展迫切需要大量风电专业人才
为了保障国家能源安全、保护生态环境、促进社会和经济的可持续发展,实现“2020年非化石能源消费比重提高到15%、单位国内生产总值二氧化碳减排40%~45%”的目标,近年来我国风电产业迅猛发展,2013年我国风电累计装机容量已达9142万千瓦,占世界累计装机总量的28.7%;新增装机容量已达1610万千瓦,占世界新增装机总量的45.1%,两项指标均已居世界第一位,目前风电已经成为我国的第三大能源,开始引领世界风电发展。[3,4]
根据我国规划,2020年中国风电装机将达到1.5亿kW~2.5亿kW,形成每年4000多亿的工业附加值,提供约50万人的就业岗位。今后几十年,风力发电产业将持续、高速发展,亟需大量的风动专业人才。但由于我国风电是近几年发展起来的新兴产业,之前缺乏这方面的专业教育资源,我国从事风电的技术骨干大多数是从其他行业转行过来的,他们普遍缺少风电方面的系统专业培训和技术学习。实践创新能力强的高级风电专业人才尤为短缺,已经影响了我国风电产业的健康发展。从风电企业新需求的职位来看,风电企业对现场工程师、维护工程师等工程类人才、电气研发设计人才和复合材料专业人才十分需要。[5,6]
二、风电专业人才需要具备过硬的意志和创新实践能力
经过大量调查发现,风电行业与火电行业不同,风电场现场的运行维护人员很少。经过在内蒙古华电辉腾锡勒风电场、江西长岭风电场、湖南郴州仰开湖风电场、湖南邵阳南山风电场、湘电风能、南车时代风电、浙江运达等风电企业实地调研的结果表明,装机容量在5万千瓦左右的风电场,整个风电场的运行、巡检及管理人员总共只需要15~30人;而100万千瓦火电厂一般需要500~1000人,且主要集中在集控运行与设备维护领域。风电行业最大的人才需求在装备制造环节,以及风电场的规划、设计、施工与维护及风力发电机组设计与制造、风能资源测量与评估、风力发电项目开发等风电相关的技术与管理方面。我国风资源主要分布在“三北”(东北、华北、西北)地区、东南沿海及其岛屿地区,主要包括东北三省和内蒙古、甘肃、青海、、新疆、河北等省区;海上风能丰富,我国海上风能资源丰富,海上风速高,很少有静风期;内陆湖泊和特殊地形等只有局部有风能丰富地区。几乎所有风电项目都远离都市,工作环境比较恶劣,风电人才需要具备到边远艰苦地方工作的身体素质和意志品质,大多数风电技术人员都要到现场去。这些特点也导致目前一部分人才不愿转行到风电行业,导致目前风电人才更加紧缺。[5,6]因此,风电人才的需求面虽然很广,但风电专业人才需要具备过硬的意志和创新实践能力。
三、风电专业人才需具备多学科、强实践的知识结构能力
近年来尽管我国风电产业迅猛发展,但由于风电产业是新兴产业,之前没有这方面的技术储备,我国风电产品的自主知识产权和核心技术非常缺乏,导致很多企业都是从国外购买图纸和技术进行生产制造,风电行业人才需要具有较强的国际交流能力;而且,风电是一门涉及机械、流体、材料、电气和控制等多学科的新兴行业,风电产品的开发需要具备多学科的知识体系;另外,风电产品在风电场运行时还面临很多并网控制、安全可靠性、结构优化、制造成本等方面的难题,需要不断研究创新予以解决;此外,风电设备制造和风电场设计、施工、运行与维护是一项集空气动力、机械制造、发电技术、电子控制和高可靠性设计为一体的综合性高新技术工作。风电产业需要有设计、制造、安装、调试及运营管理的系统化的人才培养体系。[5]所以,风电专业人才需具备多学科、强实践、国际化等多方面的知识结构能力和创新意识,给风电专业人才知识结构的设计和实践能力的培养带来很大挑战。
四、风能与动力工程专业实习模式应当遵循的原则
1.符合风能与动力工程专业培养计划要求
长沙理工大学“风能与动力工程”专业实习模式的设置应当以符合“风能与动力工程”专业人才培养目标和就业需求为指导原则。“风能与动力工程”专业人才培养目标:风能与动力工程本科教育是以培养德、智、体、美等全面发展,基础扎实,知识面宽,有较高的综合素质、一定的工程实践能力和创新能力,能胜任风电场的规划、设计、施工、运行与维护及风力发电机组设计与制造、风能资源测量与评估、风力发电项目开发等风能与动力工程专业的技术与管理工作,并能从事其他相关领域的专门技术工作的高级工程技术人才。
2.满足风电专业人才就业领域的行业需要
风能与动力工程专业本科学生的就业主要集中在风电场、风电制造企业、考研深造等领域,风电专业人才需具备机械、流体、材料、电气和控制等多学科知识结构和复合型工程技术创新实践能力的需要。所以,风能与动力工程专业实习模式的设置应当遵循“宽口径、多层次、强实践”的原则进行具体设置。一方面为风电领域培养高级工程技术人员,另一方面能为风电研究生、风电高层次研究人才的培养提供强有力的支持。
五、风能与动力工程专业实习模式的研究与实践
针对风能与动力工程专业学生实习中遇到的“山高路远坑深、不便实习”、“实习费用昂贵、难以承担”、“实习中只能看、不能动”的难题,通过“校内与校外结合、虚拟与现实结合、学校与企业结合、集中与分散结合”的四结合原则,探索建立了“认识实习、拆装实习、风电场仿真实习、毕业实习”共四个层次的专业实习模式。
1.认识实习模式的研究与实践
“认识实习(风动)”是风能与动力工程专业学生在完成基础理论课程学习后进入专业理论课程学习之前的一个实践教学环节,让学生在学习“电机学、风力机空气动力学、风资源测理与评估、风力发电原理、风电场电气工程、风电机组设计与制造”等专业理论课程前大致了解风电机组的总体构成、控制方式和风电场的运行管理,建立初步概念和认识,为深入理解和掌握专业理论课程知识打下基础。
鉴于湖南省风电场一般位于多风的偏远山区,面临“山高路远坑深、不便实习”、“实习费用昂贵、难以承担”、“实习中只能看、不能动”的难题,本课题组提出了“充分利用多媒体、校内与校外结合”的风能与动力工程专业认识实习模式,即在学生校外参加认识实习之前,在校内精心组织实习动员,除了为学生讲解风电场应注意的安全知识和纪律要求,还播放精心制作的风电视频文件,并邀请风电领域的资深教师为学生讲解有关风电专业知识,让学生在校外参加认识实习之前就对风电有了一个大致的了解;到达风电场以后,再请风电场的专职人员为学生详细讲解风电机组、集中控制室、功率因数补偿、变电站等部分的结构和功能。实践证明,采用这种认识实习模式后,学生在有限的实习经费和有限的实习时间内,大致了解风电机组的总体构成、控制方式和风电场的运行管理,激发了探究式学习的兴趣,取得了良好的学习效果。
2.拆装实习模式的研究与实践
“拆装实习”是风能与动力工程专业学生在学习完“电机学、风力发电原理、风电机组设计与制造”等专业核心课程之后,加深学生对风电机组零部件内部结构及功能与作用的理解、并提高学生的实践动手能力的一个关键实践教学环节。
风电场运行的风电机组的关键零部件(如叶轮、主轴、齿轮箱、发电机、刹车系统、偏航系统、控制系统等)主要位于机舱内,而机舱位于耸立在70~100m高空的塔筒的顶端,并且这些关键零部件一般都体积庞大,拆装与检修都非常困难,学生在现场几乎是不可能进行拆装与检修的。针对这种情况,本课题组提出了“充分利用CAD软件及实验设备资源,虚拟与现实结合”建设风能与动力工程专业拆装实习实验室,形成了独具特色的虚实结合的风动专业拆装实习模式。
课题组组织专业老师利用CAD软件,在第一阶段开发设计了MW级风力机叶片三维模型、风电齿轮箱三维模型、风电塔筒三维模型等CAD模型,使在实验室条件下不可能以实体尺寸建设、也不可能在现场进行实体拆装的庞大实物得以在实验室内进行内部结构展示和拆装练习,增强了学生对整体结构的认识。
另外,课题组还组织专业老师建设了“风动专业拆装实习实验室”,配置了TRM-JX3型风光互补移动实验台、Z-300W(A)小型风力发电机、异步电动机、行星齿轮箱、设备点检故障诊断仪、轴承诊断振动分析仪、粗糙度仪、数字存储示波器等拆装与检修实习设备及仪器,克服了虚拟仿真实验难以反映实际故障的弱点,提高了学生解决实践问题的能力。
3.风电场仿真实习模式的研究与实践
针对风电场建设成本昂贵、风电场地处偏远不便实习、以及实验室建设困难的问题,本课题组提出了“广泛吸引社会资源、学校与企业结合”共建校内风电场仿真实验室,形成产学研良性循环的风电场仿真实习模式。
课题组在建设风能与动力工程专业实验室的过程中,充分发挥我校在能源动力领域的办学优势,广泛吸引社会资源支持新兴产业专业办学,与北京木联能软件技术有限公司签订了《产学研合作协议》和《WEPAS教学版软件赠送协议》,北京木联能软件技术有限公司向我校捐赠19套WEPAS教学软件,总价值为205.2万元,对本专业“风电场建模与仿真”、“风电场仿真实习”课程的教学起到了良好的促进作用。同时,专业师生将软件使用中的一些体会反馈给企业,并开展一些相关研究,促进软件的改进与推广,形成了产学研的良性循环。
另外,课题组还争取中央财政项目支持,购置了35台计算机、1套PH-1移动式气象站、1套PH-1车载气象站、2台PH450手持式气象站、1套气象数据采集软件系统和1套用于复杂地形风电场资源分析的WINDSIM软件,方便学生将实测数据输入计算机,完成真实风电场的仿真实习,提高学生分析实际问题的能力。
4.毕业实习模式的研究与实践
毕业实习是学生在毕业之前进行的一个历时最长的实践环节,也是综合运用所学专业知识、启发毕业设计(论文)工作思路、积累实践工作经验的一个重要环节,让学生在进入企业工作之前进一步提升创新实践能力。
针对风电产业链极度分散分布、多学科的风电专业知识结构需求、风电企业容纳学生实习能力有限以及学生就业需求主要集中在风电制造企业和风电场的特点,本课题组提出了“多学科领域拓展,集中与分散相结合”的风动专业毕业实习模式,允许学生提早联系就业单位实习,实现风动专业学生“宽口径、强能力”培养。
课题组牵头与大唐华银城步南山风电场、华电郴州仰天湖风电场、中电投江西长岭风电场等建立了稳定的风电场实习基地,为专业学生到风电场的集中实习提供了保障;还与湘电集团有限公司、湘潭兴业太阳能科技有限公司、北京木联能软件技术有限公司等签订了产学研合作协议,为部分优秀学生到风电生产企业实习提供了条件;也有部分学生自主联系了福建六鳌风电场、华仪风能有限公司等单位分散实习,有效缓解了风动专业学生集中实习面临的难题。
六、教学效果
在本课题的研究与实践过程中,已将研究成果转化为风能与动力工程专业人才培养计划的修订、完成了“风能与动力工程”(现已按教育部目录统一修改为“新能源科学与工程”)专业人才培养计划2013版的修订工作;研究成果已指导风电专业课程教学大纲的制订、风电专业实习教学环节和实验室条件建设等方面的工作,具有较好的指导意义。
通过本项目研究,针对风能与动力工程专业学生实习中遇到的“山高路远坑深、不便实习”、“实习费用昂贵、难以承担”、“实习中只能看、不能动”的难题,探索提出了“四层次、四结合”的风动专业实习模式,取得了良好的教学效果。
参考文献:
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