新能与动力工程十篇

发布时间:2024-04-25 17:57:18

新能与动力工程篇1

关键词:热能与动力工程;科技创新;策略

随着市场化经济的不断发展,创新已经成了社会对各领域的主要要求,同时也成了各领域竞争力提高的关键。对于热能与动力工程而言同样如此,加强科技创新能够使工程整体技术水平得到提高,这对于其功能的发挥以及人民生活质量的提高能够起到十分积极的促进作用。

一、热能与动力工程概述

将热能转化为动能,从环境保护以及资源节约的角度实现动力供给,即所谓的热能与动力工程。根据可持续发展理念的要求,各行业的发展都必须本质环境保护以及资源节约的理念来实现,以此促进人与自然的和谐发展。动能与热力工程与上述理念的要求相符合,因此得到了国家以及全社会的重视。就目前的情况看,热力发电是热能与动力工程的主要代表,除此之外,社会其他行业都与这一工程存在着千丝万缕的联系。如何将热能最大程度的转化为动能是当前社会研究的主要方向,同时也是该工程发展的主要趋势,从长远的角度看,这对于我国环保以及生态问题的解决具有重要价值,同时也能够达到提高产业经济发展速度与合理性的目的。

二、热能与动力工程科技创新的重要性

热能与动力工程科技创新的重要性主要体现在以下方面:

(一)是市场化经济的主要要求

经济全球化的深入使得市场化经济成了我国经济的主要类型,随着市场化经济的发展,各行业开始将综合实力以及竞争力的提高作为了发展中的重点,在当今时代,创新性已经成了人们评价企业实力以及未来发展方向的关键因素,因此,热能与动力工程必须加大力度实施科技创新,这样才能使工程本身在市场中立足。

(二)是工程水平提高的重要保证

加强科技创新能够使热能与动力工程本身的技术水平得到提高,随着而来的便是生产效率的提高以及经济利润的增加,这对于热能与动力工程水平的提高十分有利。除此之外,创新还能够达到竞争力以及对于资源的吸引力,以此为基础,工程规模的扩大必定成为可能,这同样是工程水平提高的主要体现。

三、热能与动力工程科技创新策略

热能与动力工程的科技创新可以从能源转换各环节入手,提出相应的优化措施来实现。

(一)调节节流技术创新

热能与动力工程本身属于环保工程,而调节节流技术的应用同样是生态与环境保护的主要措施,因此,在科技创新过程中,有必要将调节节流技术的创新作为重点。以火电厂为例,其发电过程需要依靠汽轮机来实现,因此,这一设备的工作效率以及技术创新性便成了决定火电厂的能源是否可以得到有效节约的关键因素。如何减少温度的变化对生产的影响是改善汽轮机运行状态的主要措施,而上述措施的实施则与调节节流的实现存在联系。为使调节节流能够有效地实现,将计算机以及自动控制技术应用到汽轮机的运行过程中十分重要,如此,在其运行过程出现突发状况时,自动调节则能够成为可能,这能够有效地保证调节节流的实现。

(二)燃烧方式创新

同样以火电厂为例,作为其火力发电的主要燃料,煤是否能够充分燃烧决定着火电厂的经济效益能否得到最大程度的提高,根据煤种的不同,其质量也有所不同,这会对燃烧的充分程度造成影响,除此之外,对燃烧方式的选择也会影响到燃烧效果。为了使煤能够得到更加充分的燃烧,必须对燃烧方式进行创新。根据不同的煤种,要选择不同的燃烧方式,以提高其合理性,同时不同质量的煤能够得到最大程度的燃烧。另外,燃烧过程中的氧气含量也会影响燃烧效果。对此,加强对氧气含量的优化控制能够起到一定的效果。总的来说,燃烧方式的创新要从不同的角度出发来实现,要综合考虑燃烧过程中面临的种种因素,合理选择燃烧方式,以使其能够更加符合火电厂锅炉的燃烧特点与需求,最终达到提高燃烧效率以及充分程度的目的。上述措施的实施不仅能够使煤资源得到有效的节约,同时也能够减少火电厂的运行成本,从使其经济效益得到提高。

(三)湿气损失的减少汽轮机

在工作过程中会出现蒸汽膨胀,这是到这湿气损失问题存在的主要原因。无论从理论或实际的角度看,湿气损失问题都无法被完全解决或避免,只能通过一定手段,使其得到最大程度的减少,进而使火电厂的成本得到控制。为达到这一目的,做好技术创新工作十分重要,轴流动式汽轮机的应用是减少湿气损失的关键手段,而这一类型的汽轮机的运行原理则以热能与动力工程为主。由此可见,在火电厂中引入这一类型的汽轮机不仅能够达到减少湿气损失的目的,同时还能够使火电厂的运行更加符合环境保护与资源节约的要求,这是与可持续发展理念相适应的一种措施,对于热能与动力工程整体科技水平的提高能够起到较大的促进作用。

四、结语

热能与动力工程是基于可持续发展理念而提出的一项工程,以火电厂为主要代表,这一工程技术水平的提升对于各领域环保水平的提高以及资源的实现意义重大。调节节流技术创新、燃烧方式创新与湿气损失的减少是以火电厂为主的热能与动力工程科技创新的关键内容,对此,必须将上述技术的提升作为重点加以重视,以使工程的整体发展水平能够得到有效提升。

参考文献:

[1]张红光,马国远,刘忠宝,吴斌,叶芳,郭航.注重培养创新精神的热能与动力工程实验教学示范中心建设[J].实验技术与管理,2011,03:11-14+19.

[2]宋文武,符杰,李庆刚,王桃.关于构建“热能与动力工程”大专业多方向课程体系的思考——基于培养复合型应用人才的视角[J].高等教育研究(成都),2011,04:44-48+71.

[3]张璟,吴小华,李爱琴,俞接成,邹玉.热能与动力工程专业实验教学方式改革探讨[J].中国电力教育,2013,20:90-91.

新能与动力工程篇2

关键词:热能与动力工程;科技创新;应用

中图分类号:B819文献标识码:a

引言

热能动力工程主要是对热能和动力之间进行转化,在使用过程中,热电厂和锅炉能够将产生的热能转化为动能或者是电能,这样能够更好的实现高效节能。在热能动力工程中主要对热能和动力之间的转化进行研究,这也是热电厂自动化的主要过程,在进行热能动力转化的过程中,能够更好的对出现的能源问题进行解决,因此,提高热能动力通常的利用效率是非常重要的,同时也是为经济发展提供能源供应。热能动力工程在发展过程中涉及的学科是非常多的,同时也是非常复杂的,是以热能相互转化和利用为主的,同时也实现了电能、机械能和热能之间的相互转化。在这个过程中通常是以能源的高效利用和环境保护作为目的,同时也要讲这门技术在其他领域进行应用,这样能够更好的提高经济效益。

一、热能动力工程的应用

1、热电厂中的应用

热能动力工程在热电厂中的应用相对较为广泛,在很多项目环节中都会涉及到热能动力工程的应用。下面从几方面来简单阐述:

(1)喷管调节

喷管调节是热电厂的主要应用装置,在使用喷管调节时,调节阀的使用是有一定差别的,根据调节阀数目的变化会出现一定的改变,同时,负荷适应的前提下,平衡了各种汽轮机的变化,若要提高利用效率,需要使用分负荷的方式。在控制各类调节的数值中,多种运行方式是有着明显差距的,以单机运行和多机运行为例,在启动时单机运行可以保证增加机组在一个适当的范围内,而多机运行则需要保证电网频率变化不大的前提下,使负载荷度重组和分配,从而实现新一轮的调频。

(2)节流调节

节流调节的方式在工况发生变化时会产生一定的负面效果,同时造成一定的经济损失。而在温度变化不大时,负载荷度的适应性会相对较高。所以,节流调节系统的应用对于整个系统的要求相对较高,因此,在应用时,往往在小容量机组中使用,在大机组中的应用就体现不出明显的效果。

(3)调压调节

调压调节的经济性仅仅用于机组在某些负载荷度的情况下,随着负荷程度的提高,调压调节不再具有经济性的特征。在工作时,对于机械能的转换可能存在一部分的机械能损失,因为在这部分中机械能不具备转换成动能的条件,会带来一定的机组剩余速度上的损失。

2、锅炉中的应用

锅炉是由两部分构成的,除了外壳还有燃气锅炉电器控制部分,锅炉的底壳的主要功能是固定锅炉用于燃烧的部分,在底壳上还要安装一些控制锅炉的控制器部件,可以对锅炉进行一个良好的保护功能。这个部分是锅炉中最重要的部分,是保护锅炉的关键,是控制燃料燃烧等一系列运行方式的关键,随着科学技术的快速发展,在进行热能控制中已经逐渐向电脑全自动控制转换,用电脑来对锅炉进行智能控制,可以提高锅炉的运行精密度,保持燃烧的均衡。

二、热能与动力工程的科技创新

(一)热能与动力工程在热电厂中的科技创新

热电厂的创新主要表现重热现象、调频和减少湿气损失三个部分,在这三个部分充分体现了热能与动力工程在热电厂中的科技创新。热电厂在生产的过程中可以有效地利用重热现象,但是在利用重热现象时,要考虑重热的重热系数,要将重热系数控制在一定的范围内才能够实现重热现象的作用。错误的重热系数会造成一定的经济损失,直接影响到热电厂的经济效益。当生产的过程中出现重热现象不能盲目的使用,首先要对重热现象的具体情况有详细的了解,正式使用重热现象时要将重热系数控制在规定的范围,将热能与动力工程的工作指导与实际的生产需要相结合,制定相应的方案来实行重热现象的应用。

调频手段在热电厂的生产中也有很广泛的应用。调频一般分为一次调频和二次调频,一次调频主要是指当电网的外力作用发生变化时,会给相关的数值带来很大的波动,影响整个生产的稳定性,这个时候设备自动的会进行调频,以此来保证设备的正常工作。这种调节方式比较被动,只能根据当时的情况进行调节,不能对外界环境的变化实现灵活的调节。二次调节是在一次调节基础上的再次调节,它相比较一次调节来说更加精准和科学。它可以将电网的工作频率控制在一定的范围内,利用智能技术设置相应的数值,提前对外界的变化做出反应,能够很大程度上减少经济损失,还能很好地管理控制数据,为下阶段的生产工作创造有利的工作条件。

降低湿气损失是热能与动力工程科技创新的一个重点,因为湿气造成的经济损失严重的影响到电力企业的健康发展。在生产的过程中经常会产生大量的水蒸气,产生水蒸气的同时还会生成多余的水滴,多余的水滴会影响到水蒸气的正常流速,造成能源的不必要浪费,降低了能源的使用效率。针对这种情况可以对相关的生产设备进行创新,增加去湿装置和热循环装置,将多余的水分蒸发,提高热能与动力工程的使用效率。

(二)热能与动力工程在锅炉应用中的科技创新

随着现代科技的进步与实际生产的需要,锅炉的类型也较先前有了巨大的变化,首先是在燃料的填充方面由过去的人工操作变成了智能填充操作,可以说增加了合理性,可以使锅炉内部的燃烧更为均衡和合理,达到对内部燃烧有效控制的效用。

在锅炉的燃烧系统中一般存在两种两种类型,其一是通过空气和燃料的燃烧调节来控制和调节锅炉的温度,此种方式是和锅炉本身的设定绝对值相比较的,采取这种方式较为复杂,不但操作麻烦并且其无法达到精确的目的,因为通过此种方法需要对锅炉的确定值进行反复的确认,核准无误后才能开始进一步的操作;另外一种方法则是通过空气和燃料的比例来进行计算的,利用此种方法得出的数据相对准确,因为其实通过生产曲线来最终确定结果的,而能够造成最后结果准确的原因则可以归于生产曲线的准确性,它是在长期工作过程中经过不断总结而得出的较为稳定的数值曲线,可以以此为依据进行锅炉的燃烧系统控制,是一个较为方便和先进的方法。

除此以外,仿真锅炉风机翼型叶片也可作为其创新项目之一。锅炉内部的零配件之一风机的造型和结构都较为复杂,属于运行机密,测量却很困难的类型,至今为止,也没有一个专业的、完整的、科学的体系来推动与完善锅炉叶轮的制造和运作及其发展。想要解决这个难题,可以用仿真或模仿操作的手段来进行,首先用模拟实验的方法对机械内部的气体流动做一个较为准确的预算或评估,而后再通过不同方位的空气吹入乃至风机的流动来进行模拟实验,最后将实验得出的数据通过电脑来进行分析与验证,需要通过多次试验得到的多重数据来进行数据分析与整理,以求在最后得到更准确的数据,为今后的工作打下坚实的基础。

结语

在社会发展过程中,资源问题一直是人们密切关注的问题。社会的发展带动了科学的进步,而社会发展与资源问题已经形成了一种矛盾。当前,热能动力工程的发展更好的解决了这一问题,随着科技的进步,热能与动力工程技术也有了提高,更好的缓解了资源紧张的问题。

参考文献:

新能与动力工程篇3

关键词:教育改革;培养方案;创新;能源动力工程

作者简介:代元军(1978-),男,河南正阳人,新疆工程学院电力系,副教授;李保华(1979-),女,河南新安人,新疆工程学院化学与环境工程系,讲师。(新疆乌鲁木齐830091)

基金项目:本文系新疆工程学院重点教学改革研究课题(项目编号:2013-ZD11)研究成果。

中图分类号:G642.0文献标识码:a文章编号:1007-0079(2013)22-0075-02

能源,是世界发展的重要资源和动力,能源的科学开发和优化配置,是当今各国现代工业以及国民经济和社会发展乃至富民强国的必由之路。新疆有着极为丰富的能源资源。据统计,新疆的石油、天然气和煤炭预测资源量,分别占全国陆地预测资源量的30%、34%和40%,光、热、风等资源也在全国占有较大份额,这为新疆建设国家能源战略基地奠定了坚实的基础。

在新疆如此丰富的特色资源下,新疆高校能源与动力本科专业如何设计地方特色的人才培养方案,构建课程体系,完成理论教学与实践教学的创新和一体化,是摆在能源与动力工程教育者面前的难题。

一、新疆经济发展对能源与动力工程专业人才需求的预测

首先,一方面随着煤炭的大量生产,通过建设大型电厂,把煤转变成电,利用“西电东送”两条750kV的高压交流电网和一条800kV高压直流电网把电输送到疆外;另一方面新疆的新能源领域快速发展,铸就太阳能、风能等高新技术产业的辉煌业绩和企业的规模扩张。目前新疆发电企业和新能源企业向大型化、自动化和智能化快速发展,必然会对技术人员提出新的更高的要求。因此培养能源与动力高层次工程技术人才,是建设现代化能源企业的当务之急。

其次,新疆现阶段煤电产业和新能源产业主要依靠内地大企业引进现代化的生产工艺和技术装备来实现,其设备技术和管理已接近中国先进水平。然而,新疆地处偏远,引进高端人才困难,劳动力成本高,人员不稳定。目前煤电行业和新能源行业面临着这样的问题:一方面是技术先进、设备先进、管理先进,另一方面是与之配套的运行、维护和管理的应用型高级工程技术人才却严重不足,从而使先进的技术和设备无法发挥应有的水平,甚至不能正常运行,导致事故发生,人才本土化培养的问题日益突出。[1]

根据《2009-2015年煤炭煤电煤化工人才发展规划》,到2015年,新疆煤电装机3450万千瓦,新增装机约2630万千瓦,可向我国东部送电1100万千瓦,预计新增煤电行业从业人员2万人,热电行业存在大量的人才缺口。同时,在新疆地区,新能源产业人才也是非常缺乏,人才培养不能够满足新能源市场迅速发展的需求。

所以加快能源与动力工程本科专业人才培养步伐,促进新疆煤电工业和新能源产业的跨越式发展,有利于加快解决高层次人才培养本土化问题,实现当地招生,当地培养,当地就业;有利于培养高层次新疆少数民族工科人才,促进少数民族整体素质及文化水平的提高。这对新疆煤电行业的健康持续稳定的发展有着重要作用,为新疆长治久安、社会稳定、各民族不断富裕发挥重要作用。

二、新建本科院校能源与动力工程本科专业培养目标和培养模式

据现行的教育部本科专业目录,能源与动力工程专业由原热力发动机、流体机械及流体程、热能工程与动力机械、热能工程、制冷与低温技术、能源工程、工程热物理、水利水动力工程和冷冻冷藏工程等9个专业组合而来。[2]目前能源与动力工程致力于传统能源的利用及新能源的开发和如何更高效利用能源。能源既包括水、煤、石油等传统能源,也包括核能、风能、生物能等新能源,以及未来将广泛应用的氢能。动力方面则包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷及相关测试技术。这是符合我国市场经济发展现状以及国际经济一体化趋势的。

过去,新疆工程学院热能动力设备及应用专业的培养目标是:“培养德、智、体全面发展,能够从事热能动力及其控制设备安装、调试、运行、检修、管理及一般热力与控制工程设计,具备基本的经济与管理、社会与人文、环境与保护等方面基本知识的第一线高等工程技术应用型、复合型人才。”[3]随着新疆工程学院的升本,学校在2012年开始制定能源与动力工程的人才培养方案,为了顺应国内外尤其是新疆地方特色的能源动力科学技术的发展趋势,对培养目标的提法进行了多次修改。在2013级专业培养方案中,专业培养目标已修改为:“培养适应新疆经济社会发展,特别是新型工业化建设需要的知识、能力、素质协调统一,具备宽厚的基础知识、具有创新精神和实践能力,专业应用能力突出,获得工程师素质基本训练的德、智、体、美全面发展的应用型高级工程技术人才。毕业生应具备热能工程、传热学、流体力学、动力机械、动力工程等方面基础知识,能在国民经济各部门,从事动力机械(如热力发动机、流体机械)的动力工程(如热电厂工程、新能源工程、制冷及低温工程、空调工程)的设计、制造、运行、管理、实验研究和安装、开发、营销等方面的高级工程技术人才。”[4]

三、新建本科院校能源与动力工程本科专业课程体系的创新改革思路

国外高等工程教育中没有专门设置能源与动力工程专业,但是在机械工程专业中,都开设了工程热力学、传热学等课程,其中机械工程专业把传热学课程作为专业的必修课程。为适应现代工业的快速而巨大的发展,美国、日本和德国一些发达国家不断地对高等工程教育进行着改革。[5-7]

目前,新疆工程学院能源与动力工程专业在课程体系方面的改革要体现出“常规能源、新能源、节能减排技术、信息技术、管理技术相结合,适应时展,满足市场需求,同时充分考虑学生自我发展,培养创新人才”这一总体思路,通过课程设置和教学组织来体现和实施改革意图。在课程体系的设计思想上,归纳起来可以说是“夯实基础,拓宽口径,手脑并用,鼓励创新”。

四、新建本科院校能源与动力工程本科专业教材建设和课程设置

教材建设对于能源能与动力工程专业的教学改革与创新意义重大。通过编写适合新疆特色和民族特色的新教材,对于内容陈旧或重叠的课程和学时,进行合理精减和合并,拓展和新增反映社会人才需求趋势和专业发展的课程,来体现课程体系的创新改革的设计思想。

在课程设置方面,将原“机械原理”和“机械设计”两门课程(共计96学时)合并为“机械设计基础”(72学时);原“公差与互换性技术”和“机械工程材料”(共56学时)合并为“公差与金属材料”(24学时);原“热工仪表”和“热能与动力工程测试技术”(共80学时)合并为“热工过程检测技术”(48学时),原“制冷技术”和“热泵技术”(共64学时)合并为“制冷原理及设备”(64学时)等。新增风能利用技术40学时、太阳能利用技术40学时、节能技术32学时,动力工程前沿12学时、新能源工程前沿10学时、制冷空调工程前沿10学时等合计学术前沿专题讲座32学时,以讲座的形式由相应领域的专家负责编写大纲和主讲。

五、新建本科院校能源与动力工程本科专业采用彻底的专业课程选修制

充分利用新疆工程学院的学分制和选修制,根据能源与动力工程专业的国内外发展动态、市场需求及学生的志愿和兴趣,实施更为彻底的专业课程选修制度。

在2013级培养方案中,除必修的公共基础课和专业基础课外,其余专业课分为专业必修课和专业选修课,共91.5学分,供学生从中选修69.5学分。并且要求高年级学生在选择专业方向课程时,用“交叉捆绑”方法必须选择部分专业选修课(例如对“热电工程”方向捆绑部分“新能源工程”,对“制冷空调工程”方向捆绑部分“新能源工程”),以拓宽学生的就业范围。

六、新建本科院校能源与动力工程本科专业实验教学体系改革

一直以来,作为具有典型实验研究特点的能源与动力工程专业,在实验教学方面主要开展较多的演示型和验证型实验。该种做法使得学生实验技能欠缺,尤其在解决工程实际问题中,其创新能力显得不足,常常在毕业设计阶段特别明显。而目前国外大学的工科专业专门为高年级学生开设了能够引导学生解决实际问题的高学分探索型实验课程,目的是用以加强工科学生的动手能力。[8-10]

通过充分调查和研究,在新疆工程学院能源与动力工程专业培养方案中安排了36学时的“自主创新专业实验”教学环节,以扩展和补充专业实验教学的内涵,提高专业实验教学水平和质量,培养具有工程创新能力和动手能力的高素质应用型人才。这一实验教学环节主要面向三、四年级学生,以解决来自于工厂企业生产一线的简单的实际问题,或者以参加相关专业的大赛为出发点,学生在指导教师的引导下,根据自身的实际情况和个人要求,设计或者完成实验。这个教学环节的设计在于实现“既重视结果,又重视过程”的创新实验教学理念,使每名高年级学生都能在一种开放的环境和氛围中进行学习和创新训练,得到不同程度工程师的训练。

七、结束语

在新疆经济大发展的推动下,新疆工程学院热能与动力工程教研室通过积极调研和深入思考,在发挥传统专业优势的前提下,明确突出地域特色、民族特色的人才培养模式,加强培养和训练学生的工程创新思维和工程创造能力,目的是提高学生的社会竞争力,才会选择对能源与动力工程专业培养方案进行了不断的改革,并在实施过程中加以修订和调整,最终取得了较好的效果。

此外,如因大面积的专业选修课带来的教学资源(如教师、教室、实验室、图书等)不足、教学组织和安排困难等问题也还有待继续研究、实践和总结。但无论如何,作为一个传统专业,在专业人才培养方案的创新改革与实践方面的努力应该不是多余的。

参考文献:

[1]秦春艳,才博.新疆新能源产业发展现状及对策研究[J].安徽农学通报[J].2009,15(22):3-5.

[2]中华人民共和国教育部高教司.普通高等学校本科专业目录和专业介绍[m].北京:高等教育出版社,2012.

[3]新疆工业高等专科学校.2001级专科专业培养方案[Z].新疆工业高等专科学校教务处,2001.

[4]新疆工程学院.2013级本科专业培养方案[Z].新疆工程学院教务处,2013.

[5]王秋旺,陶文铨,何雅玲.从国外传热学教材谈起[J].中国大学教学,2000,(6):38-39.

[6]何雅玲,陶文铨.从两本特色明显的国外热工教材看我国工科机械类专业与教材改革的趋向[J].中国电力教育,2002,(4):89-97.

[7]时铭显.面向21世纪的美国工程教育改革[J].中国大学教学,2002,(10):38-40.

[8]陈介华,陈明清.中日高等教育之比较[J].无锡轻工大学学报,2001,2(3):304-307.

新能与动力工程篇4

【关键词】电气工程及其自动化;创新;能力

电气工程及自动化专业是一门实践性较强的学科。因为该专业对学生综合素质的要求较高,需要学生在理论学习中掌握电工技术、电力电子技术、控制技术和计算机技术等多门课程的知识的同时还要求学生具有较强的实践动手能力;此外该专业还融合了相关学科,所以对培养应用型人才的教学学院在开设课程,特别是动手能力要求较高的课程也提出了更高的要求[1]。

目前多数院校的电气工程及其自动化专业都结合地方需求,从学院实际教学情况出发,制定了培养应用型人才的教学目标,为达到相应的教学要求目标,在强调基础理论教学、能力培养的同时均提出加强学生的实践教学力度,尤其是培养本专业学生的实践动手能力和创新意识。

相对来说,建设工科类实验室往往需要很大的投资,而且还存在实验设备类型众多、设备更新快、维护困难等客观因素,长期以来就形成了在教学环节中重视理论教学,忽视实践教学环节的现象,甚至部分教师、学生也存在一种认识,既大学生在校期间主要是学习和掌握理论知识,只要理论知识掌握透彻,在今后的实践操作中就能根据理论知识理解和操作相应的设施,从而忽视了在实验教学环节中对学生动手能力的培养与锻炼,但此出发点是基于学生毕业后主要从事理论或研究工作。而事实上,目前大多数院校的电气工程及其自动化专业的学生在毕业后绝大多数学生将走向基层,走向生产第一线,这就要求在教学活动中应该将实践教学的地位进行提升,加强学生的实际动手能力,让学生能更快的在生产一线中发挥作用。

本文对在实践教学环节中出现的各种情况进行分析,结合对本专业学生在实践教学各环节中反映的问题进行讨论,提出如何从实验教学、课程设计等方面培养学生的实际动手能力;同时结合实验教师的经验,提出在学生学习理论知识的同时,如何通过实验让学生得到实际动手能力的培养,让学生从被动接受教学到主动的参与学习,主动思考如何提高动手能力到真正成为应用型人才,更好的适应社会的需求与发展。

1.电气工程及其自动化专业实验教学环节改革的必要性

实践教学体系作为理论教学内容的补充与映证,二者之间有着非常密切的联系。实验可以验证理论知识的正确性,而要完成相应的实验需要有丰富的理论知识。在工科类实验教学过程中,我们要充分利用实践教学自身的优势和特点,培养学生的实际动手能力,适应社会发展的需要,同时教师要认识到实验教学环节改革的必要性。

我院电气工程及其自动化专业的学生在校期间,通过循序渐进的方式学习了相关理论知识,注重相关课程之间的前后依赖性,力求专业课程开设的合理性达到最优。目的在于让学生通过系统的学习能对所学知识较好的得以掌握并能融会贯通,从而在今后的工作岗位上达到熟练应用。在教学过程中,我们认为专业基础实验课是对学生学习的专业基础课程的一个强有力的支撑,通过专业基础课程的学习,学生才能完成后续相关课程的学习,甚至为今后接受更高层次的教育奠定基础,因此在组织专业实验课的时候,我们应该从学生今后从事的工作岗位多做考虑,有意识、有目的、有针对性的在学生进行实践教学环节中加强对学生实践能力与创新能力的培养与锻炼,让学生不再停留于实验是为验证理论是否正确,也就是为完成实验任务而做实验的层次,在实验环节中通过改革,提高教师教学水平,改进教学方法,通过实验培养学生分析、解决问题的能力,让学生养成在实验过程中能用工程的观念对出现的现象或问题进行分析、判断并最终得以解决。所以在充分调动学生的学习积极性,激发学生主动思考的认识下,对于该专业所开设的各个阶段的实践教学环节中应确保总体教学学时数,同时应合理的安排各阶段的实践教学学时,以多开综合性或设计性实验为主,达到让学生在实验中加深理论知识的理解、融会与贯通,在实验中对动手能力进行培养,同时让学生的创新思维能力得到锻炼的目的。

针对上述现实情况,为适应应用型人才培养的需要,必须对应用型本科的实践教学体系进行改革与创新,从而提高学生应对行业发展的能力。这就需要该专业能根据社会需求不断的调整实践教学的重点,不断调整实践教学的方向。在实践教学体系的构建中应明确一个原则,即学生的能力培养。先进的实践教学体系应以实践能力和创新能力的培养为主体,设计相应的教学培养模式,即在传授知识、培养学生科学思维能力、不断创新探索精神的同时,强调理论教学与实验教学并重、相互统筹协调的理念,充分认识并落实实践教学在人才培养和教学工作中的重要作用和地位[2]。

2.创新实验教学方法、考核评价、管理体系

在传统的理论教学模式下,教师可根据课程内容、教学大纲等要求安排相应的验证性教学内容,主要目的是让学生通过完成相应的实验内容以达到印证理论知识并掌握其基本应用的能力。对于实践性较强的课程来说,熟练应用所学知识,达到理论应用于实践的教学要求需要教师在实践教学环节中增加综合性实验和设计性实验,让学生在实践教学环节中不再是简单的完成验证性实验,而是通过对实验内容进行分析与思考,提出合适的解决措施,在此过程中就需要学生对所学知识能进行整体应用。只有通过这样的训练,学生在今后的工作岗位中才能对出现的问题进行分析并能提出解决方案,这也是提高学生实际动手能力最直接有效的教学方法。所以在教学过程中,就需要教师通过宏观的指导作用,引导学生从实验项目、实验方案的选择、论证到实验的最终设计并完成,当然在此过程中需要教师付出更多的精力与热情,时时参与学生进行讨论、引导学生完成实验,教师的工作量将大大增加,但效果也是非常明显的,因为学生通过思考,对问题如何解决提出可行的方案过程本身就是对知识的理解和应用,也只有通过讨论,学生才能对自己经过思考所提出的方案为什么不能解决问题、原因是什么、应如何考虑等能力得到训练,当学生通过自己的分析与思考并最终完成实验项目后,学生的学习兴趣会显著增加。为更好的完成实验内容,学生将会自发的进行学习和思考。通过良性循环,学生的思考与动手能力将得以提高,这样的教学效果在开设综合性、设计性实验的课程中是非常显著的。

在改进实验教学内容和方法的同时,也需要建立完善的实践教学评价体系来考核学生对知识的掌握情况和学生的实践动手能力。长期以来,实验教学的考核均只被看作对理论教学成绩的参考,甚至一些专业课程根本不记录实验成绩。造成某些课程的成绩只是对理论知识掌握情况、考试状态的一个反映的现象。在多数院校中,学生需要在完成相关实验后递交对实验完成情况的实验报告或总结,教师需要付出较多的时间来完成对报告的批阅,对学生在实验过程中出现问题就滞留于学生对待实验报告的书写态度以及表达方式上,不能真正做到对学生在实践教学环节中出现问题的原因、解决问题的方法进行掌控,学生的创新思维能力也在应付实验报告中消于弥形,得不到培养与锻炼。通过对实验教学效果的总结与分析,我们认为实验教学体系执行的好坏取决于课任教师对实验教学过程中的管理与考核,素质较高的实验教师在实践教学环节中能与学生及时进行交流,引导学生自行完成相关实验的操作,对实验过程中出现的问题能引导学生分析故障原因,让学生自己提出解决方案,从而培养学生的分析与解决问题的能力;此外还需进一步完善在实验教学环节中对学生的考核机制,如随机提问考核、现场操作考核、故障分析与解决考核等多种方法,给予学生一个能反映其实际动手能力的实验成绩,而且这个实验成绩还应记入学生成绩档案作为学生对该门课程掌握程度的一个反馈情况。让学生不再成为实验室中的旁观者,让学生能主动参与到实验项目的完成中,鼓励学生在完成相关实验的同时提出创新,鼓励学生用多种方法完成相关实验。

培养学生的学习主动性、提高学生实践动手能力的关键是提高教师教学质量、改进教学方法。在新形势下,根据本专业人才培养目标要求与社会需求,需要完善实践教学体系的评价与管理,这对学生和教师都提出新的要求,教师要在实验环节中不断创新改进教学方法,激发学生积极性,让学生主动参与到各个实验项目的设计与完成中,而学生在教师的引导下独立完成实验内容,不断提高自己的动手能力。

3.结束语

完善电气工程及其自动化专业实践教学体系改革,提高学生实际动手能力是一个需要在实践教学过程中不断的进行探索与思考的过程。通过改进教学手段、提高教师教学激情与水平、锻炼学生独立思考,不断创新,才能最终达到培养满足社会需要的应用型人才。

参考文献

新能与动力工程篇5

关键词:土木工程;中职学生;工程素质;创新能力;对策

中图分类号:G63文献标识码:a文章编号:1005-5312(2013)32-0239-01

一、中职土木工程学生工程素质和创新能力培养问题分析

(一)缺乏工程素质与创新能力的教学目标

在实际的中职院校的土木工程教学活动当中,并没有对工程素质的提高与创新能力的培养进行明确的规定。许多实际的教学活动都是以某一个土木工程相关的学科学中心而展开的,没有将各个相关学科进行有效的结合与融汇。这就使得许多学生在进行毕业设计之时,没有对实际的施工条件与建筑结构进行技术化的思想,使经济与管理质量得不到提高。这是学生工程素质不足与创新能力低下的表现,更是教学目标不明确的后果。

(二)院校扩招政策的影响

近些年来,我国各大高校与各级院校对生源进行扩招,这就使得更多的人进行入到中职院校当中,在教学资源不变的情况下,人均可利用的教学资源量变少。与此同时,土木工程的师资力量被削弱,实践教学活动量不足,教室内部的教学硬件不足。这都使得工程素质教育活动与创新能力开发活动的基础不够稳定。

(三)实践教学活动难以开展

实践教学对于学生工程素质的提高与创新能力的激发都有重要作用。但是,一些建筑工程企业为了避免承担不必要的责任与损失,不愿意将施工现场提供给在校学生进行实践学习,建筑企业对于成形的建筑人才比较重视。因此,我国的中职院校不能进行充分的工程训练,学生因此得不到实践机会,不能将课堂上所学知识应用到实践当中解决实际问题,这对于土木工程专业学生工程素质的提高与创新能力的培养是极为不利的。

二、中职土木工程学生工程素质和创新能力培养对策分析

(一)正确引导,提高学生提升自我主动性

在入学之初进行土木工程概论学习之时,教师就要对其未来的工作环境与行情进行分析,使学生确定好四年内学习的重点。教师要激励学生充分利用现有的教学资源与学习渠道去扩展自己的知识面,提高个人工程素质与创新能力。其次,教师要引导学生建立正确的学习信念,终身学习。在日常教学中,教师要强调建筑工程是一项具有复杂性与综合性的系统工程,一名优秀的工程师要具有极高的创新能力与实践能力,具有将知识转变化实际,将实际转变为经验的能力,以此鼓励学生自我提高。

(二)进行土木专业教学体制的改革

要提高学生的工程素质与创新能力水平,中职院校就要将实践教学作为土木工程教学的一个重要分支。首先,在进行课程的设置之时,要将实践教学作为一个独立的课程,为其安排专业的指导教师与更多的学习,重视实践能力的考核。其次,要建立起一个真实可靠,内容充足的建筑工程资料管理档案库。每一个建筑工程对于中职院校的学生来说都是一个很好的学习安全,具有极其丰富的辅导资源。因此,中职院校要加强工程资料库的建设,使工程现场的真实施工方法与相关设计数据为学生的工程素质提高、创新能力提升而服务。另外,要丰富学生的工程实践与比赛活动。中职院校要通过教学方法的改革,实现现代化教学。利用计算机与网络等现代化技术,为学生提供创新能力培养的条件。教师可以引导学生利用不同的建筑工程设计软件等工具,对教学资源进行开发与利用,提高学生的专业知识水平。在此基础上,利用具体的工程课题,开展有效的专业实践比赛,促使学生不断完善自我。

(三)加强校企业联合

中职院校要为学生创造良好的实践机会,就要加强与建筑工程企业之间的联系与合作。使学生可以深入到实际的建设工程现场去进行学习,了解未来的工作环境与工作内容,明确自身的工程素质提高目标,找到创新能力的提高基础。只有这样具有开放性的实践教学活动,才可以促进学生工程能力的深化。

三、小结

综上所述,土木工程专业学生的工程素质与创新能力的提高对于学生专业水平与业务水平的提高有重要作用。本文以土木工程教学中存在的问题与对策进行分析,希望学校为学生的工程素质与创新能力的提高创造良好的条件,助力于学生全面素质的提高。

新能与动力工程篇6

从实践层面看,新能源这种以阳光、生物质和风为载体的能源已持续存在数亿年。史前文明时期,人类便发明了“钻木取火”这种原始的生物质利用方式,至今生物质能依然是人类所消耗的第四大能源。

从学科发展层面看,随着化石能源利用导致的环境问题日益凸显,可再生能源重新受到了人类青睐。20世纪末以来,可再生能源以“新能源”的形式不断崛起。奥巴马上台后美国推出的能源新政,2009年中国出台的战略性新兴产业发展规划,均将开发利用新能源提升为国家战略。

目前,新能源学科的研究和实践范围大大扩展,其学科外延从对传统能源和动力的简单替代,向燃料替代、电力替代、动力替代全面拓展,尤其是在即将到来的以信息技术和新能源技术结合为基本特征的第三次工业革命时期,新能源更是被赋予了推动经济发生深刻变革的使命。

学科发展现状及存在的问题

发展现状

目前我国高等学校已有3个层次的新能源人才培养体系:博士学位、硕士学位、学士学位。据统计,2014年我国开展新能源人才培养的博士点64个、硕士点68个,本科专业培养点60余个,覆盖全国62个学位授予单位,其中高校为59个。

本科层面专业设置情况:1981年,河南农业大学、沈阳农业大学在农业机械化专业下面开设了农村能源方向,后改为农村能源开发与利用工程专业,培养生物质能、太阳能和风能方面的本科人才。1998年本科专业目录修订过程中,该专业与农业建筑环境专业合并成农业建筑环境与能源工程专业(081903)。目前该专业主要开设在农业院校。2006年华北电力大学在工学能源动力类专业下增设风能与动力工程本科专业(080507),之后河北工业大学、河海大学、长沙理工大学、兰州理工大学、内蒙古工业大学亦先后开设了该专业。2010年教育部批准设置新能源科学与工程专业(080512S),为能源动力类专业下的试办专业。首批批准11所高校开设该专业。2012年教育部进行本科专业目录修订,将风能与动力工程专业整合到新能源科学与工程专业(080503t),据不完全统计,目前开设新能源科学与工程专业的高校有60余所。

研究生层面学科设置情况:新能源相关学科的设置跨工学和理学两大门类,分布在10个一级学科下,且除了设在农业工程一级学科下的农业生物环境与能源工程(082803)是《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录(2008版)》正式设立的二级学科外,其他均是自主设置的二级学科或交叉学科,这些学科名称混杂重叠,令社会、学生、家长,甚至专业人士都感到困惑。详见表1。

存在的问题

在我国现行的学科目录中,新能源学科的主要研究领域被划分在不同的学科门类中分别发展。这种局面存在如下问题:

(1)不利于我国新能源学科在更高的平台上汇聚优秀人才、在更广的视野下凝练学科方向,制约了我国新能源学科建设水平的整体提升以及产业服务功能的全面增强。

(2)不利于进一步提高新能源人才培养和学位授予质量。新能源一级学科平台的缺失,使这个发展迅速且综合性极强的交叉学科不能很好地整合学科的内涵和外延,阻碍为学生构建系统和完整体现新能源专门知识的人才培养体系,进而影响新能源人才培养的质量。

(3)不利于学科专业的规范管理。目前新能源学科设置十分混乱,涉及10个一级学科,基本上都属于自主设置学科。而且,即使是设置在同一个一级学科下的自主设置学科,名称也不尽相同,十分不利于规范管理。

(4)不利于国际交流。由于现行开展新能源教育的学科专业名称多样,容易导致在国际交流中产生不必要的歧义,影响对外交流渠道的进一步畅通和实际效果。

增设的必要性及发展前景

增设新能源一级学科的必要性体现在以下4个方面:

(1)符合人类文明发展方向。人类已进入生态文明发展阶段,中国已将生态文明建设列入了国家发展战略。建设生态文明需要解决人类发展需求与自然资源环境承载力之间日益尖锐的矛盾,这需要新的技术革命或工业革命,而新能源被认为是人类实现第三次工业革命的主要支撑,因此,新能源承载着人类发展的希望。

(2)符合教育和学科发展的规律。学科的发展历史表明,“传统文理学科―现代科学技术―交叉学科演化”是学科发展的主线。新能源学科是一个具有很强交叉特征的学科,建设该学科符合学科发展规律。

(3)符合国家战略性新兴产业发展对新能源人才的旺盛需求。新能源产业是我国规划发展的七大战略性新兴产业之一,产业发展势必推动人才需求。根据联合国环境规划署《绿色就业:在可持续低碳世界的体面工作》报告,到2030年太阳能光伏、风能和生物燃料领域创造的就业岗位将分别达到630万、210万和1200万。

(4)符合中国在国际新能源技术与产业领域的地位。中国已成为在新能源领域发展速度最快的国家之一。随着经济的快速增长对能源需求的持续增加,中国在未来世界新能源技术和产业领域中将会发挥引领者的作用。新能源一级学科的设置将有助于巩固中国在新能源技术与产业领域中的大国地位。

新能源学科的发展前景与时代背景和人类命运息息相关。目前,可持续发展已经成为全人类的共识,能源紧缺、气候变暖、环境污染是人类面对的共同挑战。节能减排、生态文明已经成为中国的基本国策。新的时代与新的需求呼唤新的人才。根据国际绿色和平组织与欧洲可再生能源理事会研究,到2020年,新能源将创造超过650万个工作岗位,是现有新能源工作岗位的3倍。

主要研究方向、内容和二级学科设置

新能源可设3个二级学科或研究方向:太阳能转换利用技术与工程、生物质能转化利用技术与工程和风能与动力工程。

(1)太阳能转换利用技术与工程。主要研究太阳能规模化利用所面临的能量转换及传递过程各个环节所需的新理论、新设备、新循环、新工艺、新材料等,解决太阳能光热、光电和光化学转换,以及能量储存、传递过程强化及控制所面临的问题,提高太阳能转换利用效率。

(2)生物质能转化利用技术与工程。主要研究生物质规模化利用所面临的能源转化及利用过程各个环节所需的新理论、新技术、新工艺、新设备等,解决生物质燃烧及发电、热化学转化和生物转化制取生物燃料所存在的问题,提高生物质转化及利用效率。

(3)风能与动力工程。主要研究风能规模化利用所面临的能量转换及风资源预测所需的新理论、新技术、新工艺和新设备,以及规模化风能接入后对电力系统的影响与交互作用机理,解决大型风力发电机组在设计、制造及风力发电场功率预测方面存在的问题,不断提高风能转换利用效率。

与相近一级学科的关系

与新能源相近的一级学科有动力工程及工程热物理(0807)、电气工程(0808)和农业工程(0828)等。新能源与动力工程及工程热物理联系紧密,它们在研究中有共同的目标和交叉的研究领域,但从学科的现实以及未来的发展趋势来看,新能源学科又与动力工程及工程热物理学科有着根本性差异。

动力工程及工程热物理学科是一门研究能量以热的形式转化的规律及其应用的技术科学,它研究各类热现象、热过程的内在规律,并用以指导工程实践。其传统分支学科包括工程热力学、热机气动热力学与流体机械、燃烧学、传热传质、多相流等。为了满足持续发展的需求,人们在传统能源科学基础上不断开拓新的研究热点和新学科分支,形成了新能源学科。但是,随着新能源学科的快速发展,动力工程与工程热物理学科的内涵已难以涵盖新能源学科。突出体现在以下几个方面:

第一,研究范畴不同。动力工程与工程热物理学科的核心在于研究“能量以热的形式转化的规律”,而新能源学科研究重点是“能量以光、机械和化学能等形式转化的规律”。

第二,研究对象不同。动力工程与工程热物理学科的研究重点在于能量转换过程,而新能源学科研究对象涵盖新能源资源、新能源材料,以及能量转换过程。

第三,服务对象不同。动力工程与工程热物理学科更多地服务于以化石能源支撑的集中式供能系统,而新能源则以服务于分布式能源系统为主。

新能源与电气工程学科的差异更大。电气工程学科是研究电磁现象的规律及应用有关的基础科学、技术科学及工程技术的综合。电气工程学科涵盖的内容主要是发电与供电系统,而新能源电力只是新能源学科的一个研究方向,将新能源设置在电气工程下难以体现新能源学科的整体性。

新能与动力工程篇7

关键词:人才培养模式;创新实验区;校企合作;工学结合

作者简介:王涛(1966-),女,吉林省吉林市人,广东石油化工学院自动化系,副教授;熊建斌(1979-),男,湖南邵阳人,广东石油化工学院自动化系,讲师。(广东茂名525000)

基金项目:本文系广东省教育厅2012年高等学校教学质量与教学改革工程本科类立项建设项目“校企互通,工学结合”的卓越电气工程师后备人才培养模式创新实验区的研究成果。

中图分类号:G642文献标识码:a文章编号:1007-0079(2014)03-0024-02

人才培养模式创新实验区作为高等学校教育模式综合改革的主战场,主要担负教育理论创新、实践创新、制度创新等研究与实践。学校联合企业,共同参与人才培养的过程,有利于人才工程素质培养,是“卓越计划”积极提倡的一种人才培养模式。在现代工业与技术迅猛发展、国家经济建设发展规划产业升级转型的新形势下,需要大量的综合素质高的应用型和创新型人才,尤其对人才工程实践能力的要求很高。传统的以课堂教育为主体的教育模式,培养出来的学生普遍缺乏工程实践能力和创新能力,与现今社会经济发展和企业需求不相适应,难以满足社会发展需要,企业普遍反应学生的社会适应性较弱,工程素质不高。

广东石油化工学院电气工程及其自动化专业是国家第二批“卓越工程师教育培养计划”试点专业,把人才培养目标定位为培养符合企业需要的具有创新精神的高素质应用型专业人才,并申报立项了省教育厅人才培养模式创新实验区项目,探索了与企业联合培养工程应用型人才的培养模式。

一、人才培养模式改革总体思路

电气工程及其自动化专业本身就具有很强的实践性和综合性,其专业人才培养目标定位为培养卓越电气工程师后备人才,人才培养模式创新实验区的改革明确了以“厚基础,宽专业,重素质,强能力”为核心,即:要求培养基础扎实、知识面宽、综合素质高、实践与创新能力强的应用型工程技术人才。为此,人才培养模式改革的基本思路确定为以下几个方面:

一是根据应用型卓越电气工程师的内涵特征,以工程意识教育为先导,塑造具有广东石油化工学院“崇德,博学,求实,创新”的校本文化精神特质的专业人才。

二是以工程素质教育为核心,优化理论教学与实践教学体系,整合专业课程教学内容,

三是以教学方式改革为突破口,通过以培养知识、能力、素质为目标的三位一体教学方法改革和专业综合能力的“职业化”训练,强化学生的工程实践能力与创新创业能力。

四是以实验平台、实训中心、创新实践基地、实习基地建设为保障,强化工程实践训练。

五是以校企合作共建实验室、产学研基地等为依托,打通校企合作共赢通道。

二、对电气工程专业领域人才培养规律的理论认识

1.认识的依据

1994年由乔尔·莫西斯提出的大工程观理论提出了工程教育回归工程,避免工程本身科学化、学术化而过分强调知识的完整性和系统性,使建立在学科基础上的工程教育回归到工程本身,重视工程实际及工程教育的系统性和完整性。

2000年开始的由CDio国际合作组织创立的CDio工程教育理念,主张以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。

2003年人事部、建设部印发了《注册电气工程师执业资格制度暂行规定》和《注册电气工程师执业资格考试实施办法》,并于2005年首次进行了注册电气工程师认证考试;2006年教育部委托电气工程及其自动化专业教学指导分委员会制定相应的电气工程专业规范,以指导高校电气工程专业向着符合专业认证标准发展。

2010年6月23日由教育部启动实施了“卓越工程师教育培养计划”,鼓励高校与企业联合培养人才,企业将由单纯的用人单位变为联合培养单位。

2.对专业领域人才培养的认识

围绕大工程观、CDio工程教育、“卓越工程师教育培养计划”等关于高等工程教育理念的理论指导,依据电气工程及其自动化专业教学指导分委会制订的电气工程及其自动化专业规范指导性意见,笔者认为本领域专业人才在知识、能力和素质等方面的培养应注重以下几点:

(1)电气工程及其自动化专业领域属于强弱电相结合,具有很强的学科交叉特点,专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制三个部分。

(2)电气工程及其自动化专业是工程性很强的专业,用大工程观来教育学生,就是树立工程系统性和整体性的认知方式与观念。对于专业而言,整体性和系统性就反映在对电气自动化与信息化技术、电气系统和电气自动化生产过程三个层面的整体与系统的把握。

(3)高等工程教育体现在电气工程专业的知识构成方面,应加强知识之间的关联性、整体性学习,在知识结构上体现宽与专的统一。在工程能力方面,不仅要强调对技术开发与设计、系统调试与维护、系统运行与管理等工程单元的单一实践能力训练,更要强调在系统从构思—设计—实现—运行(CDio)过程中,让学生以主动的、实践的、课程之间相互联系的方式学习和获取工程能力。

(4)由“卓越工程师教育培养计划”和专业规范指导意见提出专业要求。专业应对人才知识、能力、素质的培养提出明确的学校标准,所培养的人才不仅要具有扎实的专业基础知识,还要具有良好的人文素质,其中包括沟通协调能力、团队组织能力、技术领导能力、创新与攻关能力。

三、实验区人才培养模式架构设计

依据对电气专业人才培养的基本认识和定位,按照知识、能力、素质学校培养标准,建立“3+1”校企合作人才培养模式框架下的三级进阶模块化结构的人才培养体系,如图1所示。

第一阶段是通识及专业基础教育阶段:学习基础知识,培养基本能力,提高人文素质层次,并开展基础性的工程意识培养。

第二阶段是个性化专业教育阶段:按个性分方向学习,分层教学,在校内进行基本实践能力与创新能力的培养。

第三阶段是企业学习与实践阶段:深入企业,开设与生产实践结合紧密的工程实训项目、顶岗实习、职业培训等实践环节。[4]

四、实验区工程教育教学改革的实施方案

培养方案的设计力求体现工程教育的系统性,即应包含工程意识与思维、工程能力和工程素质的全方位培养。

1.推进以项目驱动的自主学习为核心的教学方法改革

推广项目引导式教学方法改革,课堂设立分组讨论、讲演、总结等互动式教学方式,引导学生发现问题、学习知识,课外进行实践验证,通过发现问题和探索解决方案,进一步引导学生自主学习,并在学习过程中训练团队合作、创新能力等。[2]

为推动主动式、实践性学习课程教学改革的深入开展,在教学管理上采取“以点带面”,在试点课程的基础上,进一步扩大改革试点课程的数量,每个专业每学期至少推出1门课程,使专业参与教学改革的课程能够逐年增加。

2.推进“项目化”实践教学改革

以团队合作的项目为引导,把理论知识运用到实践当中,可以有效地培养和训练学生的综合能力。在现已建立的训练项目基础上,两年之内将继续从知识、能力、素质培养的深度、广度进行改进和完善,加大开发与工程实践接触紧密的训练项目的力度,重点加强项目的类型、层次、专业的布局与内涵建设,以满足学生项目化训练的要求,提升项目化训练实效。

开展“课内小项目引导,课外创新项目立项”的项目化教学改革,尝试“团队合作,集中管理,分工协作,定期检查”的管理模式,培养学生的组织协调能力、分析判断能力、表达与辩析能力及专业知识的综合运用能力。[4]

3.推进“开放式”课外创新实践

开放校内实验室、创新实践基地,开展创新创业基金项目立项,引导学生参与导师科研项目等多种形式,积极鼓励教师带领学生开发综合性、设计性、创新性实践项目,激发学生自主实验、科技创新、毕业设计以及各种学科(专业)竞赛的积极性,以培养的学生创新意识和创新能力。在管理上,进一步完善网络化实验室管理平台,采用预约式开放机制,解决创新实践活动的需要与实验资源有效利用间的关系。[4]

4.推进工程教育企业化

坚持工程教育回归工程本身。在人才培养方案中,优化整合工程教学环节;在实践教学过程中,把与工程素质教育有关的实践教学环节搬到企业中进行,把与工程实际关系紧密的专业课程教学内容交给企业专家,聘请热爱教育事业、有一定教学经验的企业技术骨干走进课堂参与教学,聘请企业技术能手参与辅导工程实践教学环节。[1]

5.深化校企合作关系,打通校企共赢合作通道

通过签订协议、企业挂牌等形式,建立相对稳定的学生见习与就业基地。完善实习带队管理制度、指导与培训制度,与企业共同制定实习计划、培训制度等,并严格监督执行。总结和改革校内学习与企业实践分阶段、交替式学习模式,完善企业实习实训方案。

按照互惠互利原则,明确“校—企”双方职责和利益,采用接受企业设备赠与、设备推介、为企业提品展示和新技术场地等形式,积极引进企业先进生产设备、产品、资金、生产线用于实训和生产,将学校实训中心建成企业的生产基地和学校的教学工厂,提升实训中心的科技水平,营造企业氛围和工程背景;推进开展生产型实训,兼顾设备的实训、生产、对外培训的作用,提高设备的利用率,提升经济效益。[3]

积极鼓励把与企业合作开展技术研发工作作为产学研结合工作和教学模式转变的重要内容,培养和引进科研骨干力量,鼓励教师开展应用技术研究、技术革新与技术攻关;同时,广泛开展与新课程相配套的实训平台的研发制作工作,促进科研向教学转化;鼓励教师参与企业研发,在为企业解决实际问题的同时,促进成果在生产服务和教学实训领域的应用。利用为企业提供场地、设备、教师资源等优势,在学校或企业建立研发基地,通过企校合作,建成新产品、新技术的培育孵化基地。

五、结束语

校企互通、协同共赢的合作模式,可以使学校在已有实践教学与工程教育平台的基础上,进一步挖掘企业创新与创业培训基地的功能效应,不仅为学校工程教育提供了强有力的环境支持,同时还可以吸纳众多企业行家参与工程教育,这样必将为专业工程教育提供更厚实的师资基础、更广泛的经费支持和更广阔的实践平台。基于主动式、合作性、实践性学习的教学改革,有助于有效地实现在知识教育和工程素能教育中培养学生的创新精神、工程意识、工程素质、实践能力和职业技能,具有可操作性和良好的发展前景。

参考文献:

[1]李东升,李文军,毛成.校企工程教育深度合作模式的初步探索[J].高等工程教育研究,2011,(3):88-92.

[2]潘再平,黄进.全面优化本科教学平台,培养电气工程创新人才[J].电气电子教学学报,2010,(2):20-23.

新能与动力工程篇8

[关键词]卓越计划;创新;工程热力学;教学改革

[中图分类号]G642[文献标识码]a[文章编号]2095-3437(2016)08-0153-02

沈阳理工大学于2011年9月正式入选教育部第二批“卓越计划”实施高校,能源与动力工程专业正式列入沈阳理工大学“卓越计划”和创新创业计划专业。工程热力学课程作为能源与动力工程专业的一门重要专业基础课,是能源与动力工程专业的必修主干课。本课程不仅为学生学习有关内燃机方面的专业课程提供必要的基础理论知识,也为从事相关专业技术工作和科学研究工作提供重要的理论基础。通过本课程学习,使学生掌握热力学的基本规律,并能正确运用这些规律进行热工过程和热力循环分析。同时培养学生科学抽象、逻辑思维能力。工程热力学是能源与动力工程专业学生首先接触的专业课程,课程概念复杂抽象,公式适用的范围不一,内容繁多且联系工程实际广泛,这些都给学生学习该门课程来带困难。目前对于工程热力学课程的教学反应来看,教师不好教,学生不容易理解,对学生工程实践能力和创新能力的培养不够。随着国家和学校对“卓越计划”的实施,从专业培养目标和定位上也对课程教学提出了新的要求,所以对工程热力学课程进行教学改革十分必要,因此,考虑到以上因素,对工程热力学课程从以下几方面进行了改革。

一、教学内容改革

(一)实践创新型教学目标的确立

工程热力学课堂的教学重点在“工程”,在以往的教学目标设计中都是重理论轻实践,大量的学时都用在了公式的推导和计算中,对于学生的工程实践能力和创新能力培养不够。在“卓越计划”和创新创业训练计划指导下,将每一章的教学目标分解为基本目标和重点目标,基本目标是在课堂上通过讲解使所有学生都能理解接受的基本知识、基本理论和基本应用,重点目标是通过课下组织的工程实践活动和创新创业小组将课堂所学的知识应用到工程实践和创新中去,以培养学生的工程实践能力和创新能力。

(二)强化专业方向优化课程内容

2012年教育部新版高校本科专业目录中调整热能与动力工程为能源与动力工程。能源与动力工程致力于传统能源的利用及新能源的开发利用,专业方向包括热能动力及控制工程方向、热力发动机及汽车工程方向、制冷低温工程与流体机械方向和水利水电动力工程方向等。沈阳理工大学能源与动力工程专业为车用内燃机方向,在有限学时下,保证学科基本理论体系系统性和完整性的前提下,优化课程内容,强化专业所需内容。例如,对于基本理论方面重点讲解理想气体的性质和热力过程;对于基本理论的应用,详细讲解活塞式内燃机的循环,对于燃气轮机装置循环、蒸汽动力循环和制冷循环做了解性介绍。

(三)注重理论联系实际

在教学过程中,注重将实际生活中与热力学相关的问题引入课程中,通过课程所学的知识来解释发生在身边的事和物。在讲解的过程中让学生明白,通过工程热力学课程所学的知识可以解决本专业所涉及的实际专业问题,提高学生对于课程重要性的认识。

二、教学方法改革

(一)启发式+对比式教学

启发式教学是指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,调动学生学习的主动性和积极性,促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。启发式教学的关键在于设置问题情境。如在讲解热力学第一定律基本能量方程式时,分别以门窗关闭房间内的空调和冰箱为例启发学生利用基本能量方程式来解决判断实际问题;以人吃饭、工作和变胖(瘦)与基本能量方程式做对比分析,加深学生对于该方程的理解。

(二)注意工程实践和创新意识的建立和培养

为了培养学生的创新能力,构建理论教学和实践环节相结合的创新创业教育培养体系,在课程教学中引导学生用工程热力学知识解释生活中的现象,引导学生进行独立思考,加强理论联系实际,培养学生独立思考和解决问题的能力,注重增强学生的工程实践与创新意识的建立和培养。

(三)积极开展课外创新训练

鼓励学生开展创新训练小组,通过学生根据所学到的工程热力学的知识,自己完成创新设计作品,或者根据老师给定的方向,申请校级及以上级别的大学生创新创业训练计划项目,培养学生的创新能力。在实践环节上,结合挑战杯、汽车创新设计大赛、机械创新设计大赛、大学生创业创新训练等,锻炼学生分析问题、解决问题的能力,鼓励学生采用发散性思维来思考问题,全面提升学生的工程素质和实践能力,培养学生创新创业能力。

三、教学手段改革

(一)多媒体教学

在传统板书教学的基础上,将多媒体技术引入教学中,多媒体技术实现了文字、图片和动画等信息的融合,使教学内容更加生动的展示给学生,增加学生的学习兴趣。

(二)虚拟仿真演示平台

在多媒体教学的基础上制作了工程热力学虚拟仿真演示平台来辅助教学。例如:在讲解热能和机械能相互转换过程时,先用虚拟仿真演示平台以动画的方式演示内燃机、燃气轮机、蒸汽动力装置、压气机和压缩制冷装置的工作原理,然后再分析其热能转化为机械能的过程,提高学生的注意力,激发学生的兴趣。在虚拟仿真演示平台上还集成了常用的工质的热力学参数和热力性质表、湿空气的焓湿图、水蒸气的焓熵图等,并能够实现常用工质的热力学参数的快速查询。

(三)网络教学

课堂教学迫使学生在有限的时间内接受大量的教学信息,使部分学生不能够充分消化所学内容。网络教学提供多种方式进行师生互动,提高学生学习积极性;网络平台上可以下载教学课件、参考书、习题库等资料,学生可以利用课余时间学习,在线测试等相关功能可让教师及时了解学生学习掌握程度,提高学生成绩。

搭建课程的网络教学实施平台,将课程每一章的教学目标、知识内容、学习指南、案例、练习、拓展学习和在线测试等诸多教学要求固化在网络教学实施平台中,为老师提供教学助手和工具,给学生提供探究平台,变封闭式课堂为开放式课堂,引入外部教学能量和教学资源。

(四)建立并及时更新课程的资料库

工程热力学课程是一门实践性比较强的课程,其中的很多理论目前都已经用于实际产品,因此在一些课程内容中可引入一些实际应用例子进行介绍,以加深学生对知识的理解。同时,课后也布置学生收集工程力学应用的新技术,并分析其所应用的理论,提交报告,将其作为成绩考核的一部分,从而激发学生的学习兴趣并提高学生自主学习能力和理论联系实际的能力。

四、课程改革实践效果

经过几年的探索与实践,工程热力学课程的改革已初见成效,通过对改革前后几届学生的对比分析,发现有以下方面的效果:

(一)学习成绩提高了

改革后学生对于基本概念和基本理论的理解较好,特别是对于实际应用计算题解答比改革前有大幅度改善。

(二)创新能力增强了

学生参加挑战杯、汽车创新设计大赛、机械创新设计大赛获奖和获批大学生创业创新训练等项目的数量与等级都有所增加,并有多人和获得专利。

五、结束语

工程热力学是能源与动力工程专业的一门经典课程,为培养学生工程实践能力和创新能力提供重要的基础知识。结合“卓越计划”和创新创业训练计划,通过工程热力学课程教学改革,提高了学生的工程实践能力和创新能力,不仅使能源与动力工程专业的学生受益,在新版教学计划中新开设热工基础课程的车辆工程和装甲车辆工程专业的学生也可以从中受益。

[参考文献]

[1]陈希.着力培养卓越工程师后备人才[n].人民日报,2010.

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新能与动力工程篇9

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部级“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部级和省级比赛中都获得了优异成绩,获得部级奖励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》连续四届分获部级一等奖,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

新能与动力工程篇10

一、能源动力工程领域的高等工程教育

能源动力工程专业是伴随着近现代工业革命发生、发展、加速过程成长起来的传统专业,在新的能源形势和建立工业强国的需求下承担着崭新而重大的培养责任。我国目前设有能源动力大类专业的学校有130余所。经过几十年的努力,我国能源动力的工程教育有了长足的进步,但总体来看,整个工程教育体系没有发生本质的变化,还不能很好满足现代工业对工程技术人才的需求。[3]能源动力领域的高等工程教育主要存在四个方面的不足。

1.缺乏明确的工程教育定位

很多研究型大学的目标是培养科学家,而不是工程师。而工程教育和科学教育是两种不同的教育。科学家从事研究发现,工程师进行创造发明。培养工程师和培养科学家需要两种不同的教育体系。作为一个典型的工程学科,能源动力专业的培养目标应该是以培养工程师为主。在现实需求下,就是培养既有创新能力又能解决实际工程问题,同时具备国际竞争力的高级人才。

2.工程教育体系陈旧

在课程设置上,能源动力专业的课程改革基本上是在原有课程体系下的完善,没有从根本上打破原有的课程体系。随着新知识的不断出现,由于缺乏课程间的整合机制,课程有增无减,使学生不得不面对越来越多的课程。在教学模式上,通常是以教师为中心的讲授式教学,而不是以学生为中心的启发式教学。学生的分析、想象、创造能力的培养受到限制。在教学内容上,工程教育基础课程太偏理论,教学中缺乏实际应用的环节。不少专业课程跟不上科技发展的节奏,内容几十年不变,总体上比较陈旧。教学实验以验证性为主,测试手段比较落后,设备比较陈旧。

3.缺乏与企业的互动

作为一个实践性很强的学科,不了解工程界的需求而一味纸上谈兵不仅不能培养出合格的现代工程师,而且对于学科发展也是极其不利的。工程界对工程教育的教学内容和实践水平有严格要求,但不少工科教师缺乏必要的工业经验和工程背景,学生也缺乏必要的实训机会和体验。4.缺乏工程教育的国际化随着世界经济全球化进程的加速,能源动力领域需要更多的按照国际标准培养的工程人才。在工程教育体系中,需要更多地接纳来自不同国家的学生,在教学和科研中注入更多的国际化内容,与国外大学加强校际交流与合作,培养具备专业知识和能力的国际化现代工程师。总之,长期以来,能源动力工程领域习惯于从系统性和科学性出发组织工程教育体系,较少以学生和工程界需求出发进行考虑,无法真正适应社会的变化和现代大工程教育观念。

二、能源动力工程领域的高等工程教育探索及实践

针对能源动力领域的工程教育问题,近年来上海交通大学机械与动力工程学院对能源动力专业的本科工程教育体系进行了积极探索和实践,主要归纳为三个方面。

1.明确培养主体

首先明确了能源动力专业的培养目标就是培养合格的现代工程师。培养的主体就是学生。从华沙世界工程教育会议和美国“2020工程师”计划[4]对新一代工程师的要求来看,现代工程师首先要对工程或技术有热情,因此在充分考虑学生需求和实际办学条件的基础上,选拔对成为未来工程师有强烈意愿的学生进入教育部的“卓越工程师教育培养计划”特色班,希望能培养出未来企业界的领军人物。这样,学生在培养过程中可以保持较高的热情,有利于教学和实践工作的开展。

2.制订“工程教育特色”培养计划

新的培养方案中的课程设置主要分为四个部分,如图1所示。第一部分通识教育课程主要由人文、社科、经济管理、外语、体育等课程组成。第二部分专业教育课程包括了能源动力领域必备的数学、物理、化学、电子电工、材料、设计制造、热学、流体力学等最基本的知识(必修)和各个研究方向(包括热能工程、车用发动机、叶轮机械、制冷与低温工程)的专业课程(选修)。第三部分专业实践课程涵盖了各类实习、实验和毕业设计。第四部分个性化教育课程由学生根据需要自主选择。相比原来的非工程教育课程体系,新的课程设置有下面几个很大的变化:

(1)淡化了各研究方向的具体差异,强调通用基础知识的学习。目前国际上普遍认为应该注重“基础知识”,而“专业知识”可以在工作以后继续增加积累,甚至终身都要不断地学习。在“基础知识”中,国际上的观点更强调的是“通用基础”。

(2)对课程进行有效整合。原先的课程多而杂,在教学内容上出现重叠,加上许多课程学分少,学生为了凑学分需要同时学习多门课程,所以学习负担很重,不少学生都有“考完即忘”的经历,没有达到要求的教学效果。在新的课程体系中,考虑上述问题,对课程进行大范围整合:取消小学分课程(学分),设置高学分课程(学分),除个别课程外,多数课程都在3个学分以上。另外,突出了工程实践类课程和基本理论课,减少了拓展理论课的数量。以专业教育课程为例,可以看出新旧课程设置的差别,见表1。由表可见,专业基础课的必修总学分提高11分,但门数减少2门;专业方向课选修的总学分减少7分,可选的课程也减少了三分之二。

(3)强调工程意识和实践能力的培养。由于我国的基础教育是按科学教育的体系构建的,所以工科学生进大学后难以马上适应工程教育,使教学效果打了折扣。在新的课程体系中,特别设置了“工程学导论”必修课程,向学生介绍工程问题及其解决方案的基础知识,同时培养学生提出工程问题、通过团队合作研究并设计解决方案的能力以及交流、写作的基本能力。该课程要求学生在一年级学完,希望能够弥合高中教育和大学工科教育之间的鸿沟。另外,在热工核心基础课程如传热学、工程热力学和流体力学等中增加课程设计和团组大作业,课题取自生活和企业,在解决实际问题过程中增强学生对知识的实际应用能力。

(4)增设企业课程模块。为使学生尽早地接触企业,了解企业需求和产品设计规范标准,在新的培养计划中增加了企业课程模块,包括“企业项目管理”、“质量管理及控制”、“精益六西格玛管理”等课程供学生选修。授课老师都是来自优质企业的具有丰富工程经验的工程师,可以提供大量新鲜而实用的案例,提高学生的学习兴趣,加速学生适应工程实践的进程。

(5)采用合适的优秀工程教材。现代工程技术的发展给能源动力类专业课程的教学提供了极其丰富的素材,如纳米微米的应用、燃料电池、新能源开发、污染物减排等。优秀的教材能够及时恰当地反映工程技术的这些新变化,并以学生容易接受的形式表达出来。在这一点上,国外有些教材做得更出色。能源动力类各专业课程精心挑选了取材丰富、构思新颖、内容先进的教材,而且要求使用中文教材的课程必须提供优秀的英文参考书。例如,工程热力学课程就选用了中文教材《工程热力学》(沈维道、童钧耕编著)和美国的moran、Shapiro编著的英文教材《Fundamentalsofengineeringthermodynamics》,不仅有益于知识的互补,而且能开拓视野、活跃思维、引导学生去感受理论与实践的重要性。

3.增强实践教学和工程实训环节

实践是实现工程教育的必要环节。在新的培养计划中,特别注重了实践教学环节的设计和规划。整个实践体系分成四部分:理论课实验及课程设计、工程设计类、各类实习及各级工程实验/实践活动。如表2所示。

(1)理论课实验及课程设计。这类实践主要包括涉及课程知识的原理性验证实验和基本设计等,与工程实践内容相差较大,但却是夯实理论知识基础有效的手段,不可缺少。在新的课程教学大纲中,除了保留传统教学实验和设计外,还增设了综合性和实践性较强的训练项目,如在传热学、工程热力学和流体力学等核心基础课程中增加课程设计或团组大作业,题目具有一定的启发性和现实性,希望能够增强学生的综合运用能力和驾驭理论实践相互转化的能力。

(2)工程设计类。工程设计系列课程的主要目标是贴近工程实际,搭起学校学习与工程实践的桥梁。包括:“工程学导论”,通过课程学习将一年级学生引进门,建立对工程的认识和兴趣,如前所述;“工程设计1”,进行符合二年级所学内容的具有一定难度的项目设计;“工程设计2”,进行符合三年级所学内容的有较大难度并和专业相关的项目设计,如结合数理化、热机电等基础知识,设计电子元件冷却系统、余热回收利用系统等;“毕业设计”。在四年级,结合企业实际项目,以产品为对象,实现较大的工程项目的综合训练。毕业设计可与生产实习衔接,共同在企业完成,给予毕业设计充分的时间和质量保障。工程设计类课程以项目为导向,强调设计的实用性、经济性与开放性,同时强调团队合作、沟通与领导能力的培养。项目有的来自上海通用、宝钢、航天八院、商飞、泰科等优质企业,有的是与海外大学合作联合承接海外公司的项目,进行海外实习,开拓了学生的国际视野,培养了其全球工作的能力。

(3)各类实习。这类实践包括了传统的金工实习、认识实习和生产实习。其中认识实习和生产实习都在企业完成,生产实习又和毕业设计紧密相关,这样使实习目的更加具体,不仅促进了企业和学生的相互了解,更保证了双方合作的积极性。

(4)各级工程实验/实践活动。除了培养计划中的各类实践内容外,学有余力的学生还可以参加部级、省部级、校级的工程实践活动,如全国大学生节能减排科技竞赛、国家大学生创新性实验计划、上海大学生创新活动计划、上海交通大学大学生创新实践计划、上海交通大学特色实验项目等。通过竞赛或设计,学生对专业的兴趣得到了培养和强化,实践能力和创新意识也获得了不同程度的提高。