基于卓越工程師培養的研究性課程設計的探討

曹麗華?李勇?張艾萍

摘要：卓越工程師的培養重在培養具有科研創新能力和實踐創新能力的高素質人才。改革教學方法和手段，加強實踐性教學環節，有助于“卓越計劃”教學目標的實現。開展研究性課程設計能夠提高學生解決工程實際問題的能力、總結能力、創新能力、科研能力以及協作能力等，更適合于卓越工程師的培養。

關鍵詞：卓越工程師；課程設計；研究性學習

作者簡介：曹麗華（1973-），女，黑龍江齊齊哈爾人，東北電力大學能源與動力工程學院，教授；李勇（1964-），男，遼寧本溪人，東北電力大學能源與動力工程學院，教授。（吉林 吉林 132012）

基金項目：本文系2012年東北電力大學教學改革研究項目（項目編號：20120010）、吉林省教育科學“十二五”規劃課題（課題編號：GH13201）的研究成果之一。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）15-0036-02

“卓越工程師教育培養計劃”的主要目標是培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的各類型高素質工程技術人才，即卓越工程師后備人才（簡稱“卓越工程師”）。[1]在西方的發達國家，政府高等教育改革的方向是將學生置于教育教學系統的核心，隨之而來的在世界一流大學里的人才培養模式改革也將培養卓越工程技術人才視為重點。卓越工程師的培養不但需要重新構建課程體系和教學內容，制訂切實可行的培養方案，還要注重教學組織形式和教學方法的研究和改革用以保證卓越工程師培養目標的實現。東北電力大學能源與動力工程專業卓越工程師培養就是在此基礎上開展的，制訂了相應的培養計劃。但對于具體的教學組織形式和教學方法的改革、研究和設計的探討，更有助于“卓越工程師教育培養計劃”的實施。如何充分利用本專業現有的教學資源，改變教學手段，充分調動學生主動學習的積極性，是保證參與“卓越計劃”的學生日后具備較強的工程能力和創新意識的關鍵。這就要求在培養的過程中，將學生置為中心，將學生掌握知識和應用知識的能力置為出發點，將綜合素質提高和創新能力培養置為指導思想，按照行業的需求來改革教學組織形式和教學方式，以適應卓越工程師的培養。

研究性學習作為一種教學組織形式和教學方式，符合工程能力培養的規律和綜合素質形成的邏輯。[2]它適合用于“卓越計劃”人才的培養，可以幫助參與“卓越計劃”的高校實現卓越工程師培養的目標和達到卓越工程師培養的標準。所以，在卓越工程師培養中開展研究性學習是非常必要的，而研究如何在卓越工程師培養中開展研究性學習就成了首要解決的問題。

一、研究性課程設計

課程設計是專業課學習過程中的一個非常重要的實踐性環節，是教學環節的重要組成部分。課程設計注重培養學生應用基本理論解決工程實際問題，提高學生綜合應用所學專業知識的能力，在能源與動力工程專業方向的教學計劃中占有重要的地位和作用。通常在課程設計前，指導教師會根據課程內容擬定一個設計題目，將設計過程中指定的條件和所需要數據交給學生，然后講解一些主要的相關知識點，在指導教師的指導下由學生來完成。有的課程所選用的課程設計指導教材上有整個計算過程的圖和表格，學生只是改變一下計算條件，用手算的形式就能完成。這樣，在課程設計的過程中學生就不會動腦思考“為什么要這樣計算”，“可不可以不這樣計算”，也就達不到培養學生應用課程的基本理論知識解決實際問題的能力，也就更談不上創新。此外，計算機以及各種語言、算法已經應用到了各個領域，不能借助計算機來解決工程實際問題的工程技術人員是不能適應社會發展的。而卓越工程師的培養更加注重學以致用，尤其是實踐能力的培養。所以，傳統的課程設計的指導方式已不再適用，對課程設計進行研究和改革有助于卓越工程師的培養。

研究性課程設計的主要目的是培養學生將所學專業知識融入到實際工程應用中，所培養的學生不僅有扎實的專業知識，而且有較高水平的分析問題和解決問題的能力，并能利用計算機去解決實際問題。通過研究性課程設計，不但能使學生很直觀地掌握課堂上所學的專業基礎知識，還能體會到計算機與專業課知識相結合所帶來的成就感，從而在激發學習興趣的同時提高了分析和解決實際工程問題的能力。并且，借助于學生的主動性，還可培養學生的科研創新能力和實踐創新能力。基于項目的參與式學習是研究性學習的一種方式，[2]學生通過參與工程項目或工業產品的設計、開發、研究的過程，鍛煉應用所學知識解決實際問題的能力，它為研究性課程設計的開展奠定了良好的基礎。

二、基于卓越工程師培養的研究性課程設計的過程

為了保證研究性課程設計的實施，達到培養學生解決工程實際問題的能力和創新能力的目的，除了將學生置為中心，指導教師改變角色外，還需要注意以下幾個方面：

1.結合工程實際選題

指導教師應通過對電力生產中出現事故或故障的調查，編制課程設計的題目，以豐富專業主干課程的課程設計內容，實現課程設計題目的多樣化和實際化，達到理論與實際相結合的目的。并且，盡量使課程設計的題目針對大容量發電機組經常出現的問題而設置，以進一步提高學生解決實際問題的能力，并促進對所學課程內容的深入理解，達到培養具有科研創新能力和實踐創新能力的高素質人才的目的。

比如“汽輪機原理”的課程設計，所選的題目就是綜合利用學過的基礎知識分析與解決某電廠汽輪機組實際發生的問題，即“在汽輪機通流部分缺省情況下（拆除其中一級）機組最大允許負荷確定及經濟性和安全性核算”。這個設計中涉及到回熱系統的熱力計算、強度校核和汽輪機變工況下的經濟性。這樣，學生在完成設計之后，不但掌握了整臺機組的經濟指標計算和安全性核算，還掌握了汽輪機的變工況和回熱系統變工況的理論知識和應用。

2.豐富課程設計的內容

課程設計的教學目的是培養學生運用所學的原理和技術知識解決實際問題，同時訓練學生使用計算機和查閱資料的能力，使學生在課程設計的過程中鞏固所學的理論知識，培養利用這些知識解決實際問題的能力，逐步樹立正確的設計觀念。在課程設計過程中，應將學生置為主體，指導教師起引導作用，充分發揮研究性學習的作用。“設計”本身就是一個創新的過程，應盡量發揮學生的自主創新能力。指導教師應該將課程設計的內容制訂得比較寬泛，學生可以根據自己的能力和興趣選擇已知條件，真正達到“設計”的意義。一般情況下，參加課程設計的同學應該是一個年級，班數不等，人數較多，為了達到課程設計的預期效果可以分組進行，每組的設計內容有所變化。如“汽輪機原理”課程設計“在汽輪機通流部分缺省情況下機組最大允許負荷確定及經濟性和安全性核算”，在保證學生所運用的基本原理和訓練目的相同的情況下拆除不同的級，可使每位學生的計算內容都不相同，給學生留一個探索的空間，不但鞏固了所學的理論知識，還增強了利用這些知識解決實際問題的能力，同時也培養了學生查找資料和歸納總結的能力。

3.加強計算機在課程設計中的應用

隨著專業課教學與計算機應用的結合，課程設計要加強計算機的應用，包括程序設計、繪圖和界面設計，以訓練學生高效率解決工程實際問題的能力。在課程設計的過程中，要求學生編程計算和手算相結合，這樣既應用了計算機知識，又能更好地理解算法的基本原理。課程設計的最后，要求用工程繪圖軟件繪制熱力系統圖及其原理圖，便于學生在繪圖的過程中了解整個系統及工作原理。如在“汽輪機原理”課程設計中，通過繪制機組全面性熱力系統，使學生對整個熱力發電廠的生產過程及各個主輔設備之間的聯系有了比較清晰的了解和認識，基本上樹立了正確的工程觀念，增強了學生的實踐能力。另外，計算機的應用與課程設計的結合，也加強了學生的計算機使用能力，為其今后從事各種工作奠定了有力的基礎。

4.制訂嚴格的成績考核標準

課程設計的成績考核可以由兩部分組成：檢查設計說明書和學生獨立答辯。第一部分是課程設計說明書的質量，它反映著學生的邏輯思維能力和條理明晰的書面表達能力。通常，課程設計說明書都有統一的書寫規范，既美觀又便于查閱有關數據。說明書要闡述計算過程中的主要依據和基本計算公式；文字要簡練，字跡要工整，逐頁編號；圖表要列名，并按照先后次序統一編號；所附圖紙應正確、清晰。在考核時，重點檢查計算結果合理性、設計過程說明條理清楚性、內容充實性和插圖清晰美觀性。第二部分是考查學生對課程所學基礎理論知識的掌握、應用和創新。通過答辯的形式，根據課程設計內容和過程中涉及到的基礎理論，提出不同的問題，根據學生的具體情況來考核，不但能考查學生分析和解決問題的能力，還能考查到學生的創新之處。同時也能鍛煉學生的語言表達能力、交流能力和臨場應變能力。最后，教師根據課程設計說明書和所提出的問題的回答情況給出課程設計的考核成績。

課程設計完成后，每名同學的課程設計說明書和答辯記錄裝在統一設計的檔案袋中分班級保存。

三、結論

在卓越工程師培養中開展研究性課程設計是切實可行的。為了保證卓越工程師培養目標的實現，研究性課程設計的選題至關重要，既要和工程實際相結合，又要保證在設計過程中鍛煉學生的綜合素質和創新精神。指導教師要將學生置為主體，轉變教育思路，充分調動學生的主觀能動性，才能保證研究性課程設計的實施。研究性學習為培養具有科研創新能力和實踐創新能力的高素質人才提供了新思路，也可以在各類課堂教學中進行實施。

參考文獻：

[1]林健.面向“卓越工程師”培養的課程體系和教學內容改革[J].高等工程教育研究，2011，（5）.

[2]林健.面向卓越工程師培養的研究性學習[J].高等工程教育研究，2011，（6）.

（責任編輯：王意琴）