能源與動力工程學科綜合訓練中心建設

韓東太， 李意民， 郭楚文， 宋正昶， 王利軍， 晁 陽

(中國礦業大學 電力工程學院，江蘇 徐州 221116)

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能源與動力工程學科綜合訓練中心建設

韓東太， 李意民， 郭楚文， 宋正昶， 王利軍， 晁 陽

(中國礦業大學 電力工程學院，江蘇 徐州 221116)

以創建省級實驗教學與實踐教育中心為契機，結合中國礦業大學能源與動力工程學科綜合訓練中心建設的具體實踐，集中討論了具有鮮明礦業特色的煤炭高校學科綜合訓練中心建設目標、思路及建設內容。提出沿著突出特色性、強化實踐性、強調一體性的建設思路，創建“兩級管理，一個平臺，兩支隊伍”管理模式；構建能源與動力工程實驗教學與實踐教育創新體系；建立差異化的實驗教學考核機制；組建專題研究團隊、開展實驗教學改革研究；加強學科交叉融合，提高學生集成實踐、協同創新能力；重視網絡建設，豐富和完善網站內涵。

學科綜合訓練中心； 實驗教學與實踐教育； 考核機制； 教學改革； 學科交叉； 網絡建設

0 引 言

能源問題是本世紀的首要問題，《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》明確指出：我國目前能源結構不合理，能源利用效率低，石化能源的大量消費造成嚴重的環境污染，在能源結構中煤炭占一次能源的68%，此格局在今后50年不會發生實質性改變[1]。我校作為一所能源科技大學，在煤炭勘探、開采、安全、洗選、環境保護等領域具備學科優勢，今后10年學校的發展目標是：“經過10年努力，完成從‘研教型’大學向‘研究型’大學的轉變，實現以能源資源領域為主的多學科協調發展，力爭建成特色鮮明、國際一流的高水平礦業大學”[2]。目前，學校設有60個本科專業，其中60%都與煤炭能源的開采與利用有關。因此，圍繞學校的戰略目標和人才培養規劃，建設能源與動力工程學科綜合訓練中心，突破現有學科、專業格局，完善學校“大能源”學科鏈條，實現全校資源共享，降低實驗成本，提高效率，形成集約、開放、研究型的示范實驗模式，更有利于復合型人才的培養。

能源與動力工程學科綜合訓練中心(實驗教學中心)成立于2010年，2013年申請獲得省級實驗教學與實踐教育中心建設單位。中心以國家、省級實驗教學與實踐教育中心建設標準為依據，努力建設成具有鮮明礦業特色、先進教學理念、扎實的工程實踐經驗和超強科研能力的教學科研實體。

1 概 況

能源與動力工程學科綜合訓練中心依托電力工程學院，實行校、院兩級管理。中心依托動力工程及工程熱物理、礦業工程、安全工程等一級學科，面向能源與動力工程、機械工程及自動化、安全工程、采礦工程、選礦工程、建筑設備與環境工程等16個專業，承擔全校流體力學課程群、工程熱力學、傳熱學、測試技術及儀表、熱力發電廠、熱工自動化等26門課程的實驗教學任務，年平均承擔13.8萬實驗人時。除本科實驗教學外，實驗室還承擔國家自然科學基金、國家攻關項目、省部委計劃項目和大量的橫向課題以及研究生的科研實驗任務。

中心擁有一支知識結構合理、學術氣氛活躍、學風嚴謹且以中青年骨干為主體的實驗教學和研究隊伍。教師年齡、職稱、學歷、學緣(國外進修一年及以上)結構合理。在專職教師隊伍41人中，教授8人，副高職稱13人，45歲以下具有博士學位的中青年教師32人，占總人數的78%；隊伍學歷層次高，研究特色突出，發展潛力強勁，為中心的可持續發展奠定了基礎。

中心依靠世界銀行貸款、“211工程”、“985科技創新平臺”、國家財政修購專項基金資助，先后共投入2000萬元，購置儀器設備。中心下設6個熱工基礎實驗室、8個專業實驗室， 7個具有鮮明行業特色的高標準開放創新實驗室，包括煤基可燃氣體發電、節能減排、新能源、熱物理性質實驗室、CFD(流體力學數值模擬)中心、電廠仿真中心、大學生創新實驗室，在國內同類型高校實驗室中具有特色和比較優勢。

2 建設目標與思路

2.1 建設目標

構建以實踐與創新能力培養為核心，理論與實踐相結合、教學與科研相結合、校內與校外相結合的能源動力類學科綜合訓練體系，培養具有創新精神和實踐能力的高素質人才[3]；建設1支具有創新實踐精神、先進教學思想和現代教學方法、年齡和職稱結構合理的高素質實驗教學與實踐教育師資隊伍；建立適應學生創新能力培養的可持續發展的管理機制，形成一個能夠滿足能源與動力工程、采礦工程、安全工程、煤化工等7個學院16 個本科專業的實驗教學需求，具有很強示范作用和輻射作用的實驗教學示范體系；建成輻射煤炭行業，多學科交叉具有鮮明行業特色的“大能源”學科綜合訓練中心。

2.2 建設思路

(1) 突出特色。依托學校學科布局，立足徐州能源產業基地，在課程體系設置、師資隊伍組成、基地建設中突出煤炭為主的能源專業特色和區位優勢。

(2) 強化實踐性。構建由“課程實驗-特色實驗-自主創新實驗-崗位實踐”組成的四層次實驗教學與實踐教育體系，強化學生的實踐和創新能力，實現由基礎知識傳授向實踐創新能力培養的轉變、由單純學習模式向“學習-應用-創新-崗位”模式的轉變[4]。

(3) 強調一體性。強調教學和科研的一體性，課程實驗、特色實驗、自主創新實驗、崗位實踐等教學體系的一體性，教師、專職實驗技術人員等師資隊伍的一體性，淡化教學與科研、理論教學與實驗教學、專業教師與校外導師、學校實驗教學中心與校外實踐基地界限，形成一體化的綜合性、多層次、多渠道實驗教學與實踐教育系統[5]。

3 建設內容

3.1 創建新的管理模式

(1) 兩級管理。中心由學校教務部主管副部長和學院主管院長直接進行管理，中心日常教學管理實行主任負責制，保證中心教育教學資源的自主統籌調配。中心主任由學校從能源與動力相關專業的教師中直接選聘，全面負責實驗室業務和行政工作。

(2) 一個平臺。構建教學和科研融為一體的公共平臺。教學平臺以本科生實驗教學為主，為全校本科生服務；科研平臺以培養研究生及高層次人才為主，面向校內外開放。“一個平臺”將二者整合共享，實現科研反哺教學，教學與科研互動的良性循環模式[6]。

(3) 兩支隊伍。組建專職和兼職實驗教師兩支隊伍。專職實驗教師隊伍主要由各實驗室的實驗技術人員組成，其職責是：管理和維護各類實驗設備， 負責公共實驗教學課程，為科研提供技術支持和保障；兼職實驗教師主要由參加工作未滿2年的青年教師擔任，參與實驗教學和儀器設備的再開發、再利用。對于一些貴重的精密儀器設備實行教授負責制，由專門的教授、副教授一對一管理和維護，并負責指導使用。通過兩支隊伍的建設, 有效地促進了儀器設備的開發和利用，促進了理論和實踐的結合。

3.2 構建實驗教學與實踐教育新體系

科學的實驗教學體系既有利于學生掌握相關知識、技能和方法，又有利于學生創新精神和科學思維的培養及綜合素質的提高[7]。能源與動力工程學科綜合訓練中心基于培養具有創新精神、實踐能力的復合型人才的社會責任感，參照國內一流大學工程實踐教學體系[8]，根據能源動力類專業的課程設置與教學特點，建成課程實驗、特色實驗、自主創新實驗、崗位實踐四層次、漸進性的實驗教學體系。

(1) 課程實驗。依托熱工基礎實驗室和各專業實驗室，根據各本科相關專業教學大平臺課程設置的模塊化和系列化的需要，將分散的動力機械基礎和熱工類基礎實驗以及專業課程實驗集中設置，為傳熱學、工程熱力學、流體力學等26門課程開設實驗項目81個，其中綜合設計型45個。如圖1所示，課程實驗數占各層次實驗項目總數的48.5%。

圖1 各層次實驗項目分布圖

(2) 特色實驗。依托煤基可燃氣體發電實驗室、節能減排實驗室、新能源實驗室、熱物理性質實驗室，在能源與動力工程專業實踐性環節—熱能工程綜合訓練(32學時)、流體工程綜合訓練(16學時)，圍繞低品質燃料的高效清潔燃燒和低碳排放技術開設特色實驗。如低濃度礦井瓦斯燃燒發電實驗，風電互補與太陽能斯特林機發電實驗，煙氣脫硫脫硝實驗，含能材料熱物理性質性能測定、毛細管網末端空調制冷制熱實驗等41項，占實驗項目總數的24.5%。

(3) 自主創新實驗。依托大學生創新開放實驗室(大學生“新能源與節能減排創新實踐”基地)，在大學生科研創新(2學分)、畢業設計(15周)以及大學生創新訓練計劃項目等實踐環節，選拔一些有能力、有興趣的學生自帶課題，或加入到教師的科研團隊中去，進行科技開發、新技術應用研究，強調學生自主學習，自主研究，合作研究，讓他們得到深層次的鍛煉和提高。目前已開發的自主創新實驗有流量測量優化實驗、鍋爐爐膛燃燒虛擬實驗、礦用風機節能型前導葉片的實驗、空調熱水器設計等20項。

(4) 崗位實踐。圍繞“卓越工程師教育培養計劃”，創立校企聯合培養新機制。依托2個校內實踐基地(電廠仿真中心、CFD計算中心)，4類校外實踐基地：燃燒工程實踐基地(徐州燃控科技)，火電廠生產實踐基地(華潤電力、國華電力、徐礦熱電)，新能源實踐基地(徐州協鑫光伏)，動力流體機械實踐基地(南汽集團、徐州浩通水射流科技，徐州風機廠)，在認識實習、生產實習、畢業設計、社會實踐環節，讓學生參與生產過程，熟悉現場各種生產設備和生產工藝，提高崗位實踐能力和創業能力。

3.3 建立差異化的實驗考核機制

以培養學生動手能力、提高學生的科學實驗素質和創新能力為基本出發點，積極探索新的實驗教學考核體系[9]。對于不同的實驗和實踐項目，逐步建立差異化的實驗考核機制。

課程類實驗成績考核實驗預習、操作過程、實驗效果和實驗報告4 部分，成績結構比例為1∶3∶3∶3，其中，實驗報告重點考察學生對實驗結果的分析處理能力、對指導書中思考題的解答、實驗體會及對現有實驗裝置的性能分析與改進建議等[11]；自主創新實驗成績包括方案設計、實驗系統搭建、實驗效果、合作能力、設計報告、回答問題等方面，成績結構比例對不同的實驗項目有不同的側重，其中合作能力的成績為同組同學間的互相打分結果；崗位實踐成績包括考勤、自我評價、實踐單位評分、校內指導教師評價四部分，成績結構比例為1∶3∶3∶3。

為鼓勵學生參加科研創新訓練計劃和各類科學競賽，中心不僅提供場地和經費支持，完成項目的學生還可獲得相應的學分。

3.4 組建專題研究團隊

中心堅持建設一支具有創新精神、先進教學理念的高素質實驗教學團隊。中心實驗教師積極參與精品課程建設，開展實驗教學改革研究。自成立以來，共承擔10項教學研究項目，發表教學研究論文12篇，教學科研成果15項。針對省級以上教學改革項目和教學成果偏少的突出問題，中心決定組織專題研究團隊：中心負責人主持專業實驗教學體系研究團隊，課程負責人組建精品課程團隊，教授主持大學生“挑戰杯”發明創造比賽、“節能減排大賽”創新團隊。努力實現3年建設周期內省級以上研究成果倍增，實施“1234”工程，即實現省級重點教改項目1個，省級以上精品課程(流體力學、工程熱力學、傳熱學)2個以上，省級以上各類教學成果獎3個，參加全國大學生“挑戰杯”或“節能減排大賽”一等獎4個。

3.5 加強學科交叉融合

我校采礦、安全以及煤化工等學科在全國處于領先地位，擁有豐富的科研資源和人才儲備。能源與動力工程學科綜合訓練中心面向的16個本科專業，雖然培養方向及課程設置不同，但都是以能源為主線貫穿始終。因此，可以將各專業學科交叉融合，資源整合，建成“大能源”實驗教學中心，充分實現資源共享，從而提高學生的集成創新能力。中心作為校大學生“新能源與節能減排實踐創新基地”和全國大學生“節能減排”與社會實踐科技競賽參賽作品校內選拔的承辦單位，積極提供場地和技術指導，鼓勵各專業學生跨學院成立合作科研創新團隊，孵化參賽作品，在技術集成、技術移植和技術實施過程中培養大學生協同創新能力，進而使學生通過科研實踐形成系統的概念，提高學生能源系統集成和系統設計的能力[12]。

3.6 豐富和完善網站建設

中心網站提供了教學大綱、實驗項目、教學進度、實驗要求、儀器使用、實驗課件、實驗視頻等實驗教學資源。今后中心網站的功能要實現由單向轉變為雙向，即由簡單靜態瀏覽，信息發布轉變為雙向互動，由靜態圖片展示轉變為虛擬現實[13]。具體實施分為兩步走戰略：①開通實驗教學綜合管理系統、實踐教學管理系統、實驗室安全學習平臺，全校學生都可以在校園網上自主選課，實驗預約、網上答疑、查看成績和進行教學效果評價，實現網上輔助教學和網絡化、智能化管理[14]；②開發虛擬實驗室，學生在網上不僅可瀏覽實驗視頻，教學課件，還可模擬實驗過程。虛擬實驗室不僅能仿真實驗結果，而且能仿真實驗儀器和實驗操作過程，是對常規實驗教學的一種重要補充[15]。

4 建設效果

3年以來，中心每年組織學生參加各類、各層次的科技競賽活動超過300 人次。學生申請獲得國家級大學生創新訓練計劃12項、省級大學生創新訓練計劃18項、校級大學生創新訓練計劃54項。學生參加省級以上科技競賽碩果累累：獲得“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽二等獎1項，全國大學生“節能減排”社會實踐與科技競賽一等獎1項、二等獎2項、三等獎5項，全國周培源大學生力學競賽三等獎1項，中國機器人大賽中二等獎1項，全國大學生基礎力學實驗競賽三等獎1項，其他各類競賽中二等獎4項、三等獎2項。本科生申請發明專利2項，實用新型16項，發表學術論文20篇。

通過廣泛的校內外工程實踐訓練，我校能源與動力工程專業學生以“能吃苦，動手能力強、基礎扎實”受到用人單位的好評。本科生就業率自2011年起連續三年在全校率先實現畢業生協議就業率100%。在就業質量、就業結構、就業層次方面也實現逐年改善。

5 結 語

學科綜合訓練中心建設是一個系統性工程，為保證能可持續發展，必須要有超前意識，要與時俱進，做好頂層設計[16]。與綜合性大學相比，行業性高校的學科綜合訓練中心建設不能面面俱到，但可以發揮其行業優勢，突出其特色性。

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Disciplinary Training Center Construction of Energy and Power Engineering

HANDong-tai,LIYi-min,GUOChu-wen,SONGZheng-chang,WANGLi-jun,CHAOYang

(School of Electric Power Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)

To create a center of provincial experimental teaching and practice of education as an opportunity, combining with the concrete practice in the development of disciplinary training center of Energy and Power Engineering in CUMT this paper focuses on the goals and ideas, construction content and construction effects in the coal universities with distinct characteristics of the coal mining industry. We propose the ideas with characteristics of prominent features, strengthening practice and emphasizing the integration. We create a management mode which has two-stage of management, a platform and two teams, and build an innovation system of experimental teaching and practice of education of energy and power engineering. We also establish different evaluation mechanism of experimental teaching. What’s more, we form the thematic research teams to reform experimental teaching and to strengthen interdisciplinary integration, It can improve students’ abilities of integrated practice and collaborative innovation. In addition, we value the construction of network, and enrich the websites.

center of disciplinary training; experimental teaching and practice of education; evaluation mechanism; reform; Interdisciplinary; construction of network

2014-03-25

江蘇省2013省級實驗教學與實踐教育中心建設項目；中國礦業大學“大學生新能源與節能減排創新實踐基地建設”項目

韓東太(1972-)，男，河南平頂山人，博士，副教授，能源與動力工程實驗教學中心主任，能源與動力工程本科專業負責人，長期從事能源與動力工程領域科研與教學管理工作。

Tel.：15852498680；E-mail：handongtai@cumt.edu.cn

TM 611;G 642.0

A

1006-7167(2015)01-0157-04