實踐教學對新能源科學與工程專業創新能力培養的研究

王莉 靳登超 吳楠 杜艷紅 劉新媛

摘要：新能源科學與工程專業面向新能源產業，是一門涉及多學科的新興行業，需要具備知識創新與綜合應用方面的能力。創新能力的培養，只有在長期的實踐教學中進行積累才能形成。本文論述了在新能源科學與工程專業的實踐教學體系建設過程中加強創新性實驗和社會實踐的實例，通過多方面開展基于創新能力培養的自主性實踐教學改革，加強對學生實踐能力的培養，切實提高學生的創新能力。

關鍵詞：新能源科學與工程專業；實踐教學；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）25-0179-02

新能源科學與工程專業面向新能源產業，是一門涉及機械、流體、材料、電氣和控制等多學科的新興行業，需要更多具備交叉學科背景，在多學科之間具有融會貫通能力的人才。該領域人才不僅需要更寬泛的背景知識，更重要的是具備知識創新與綜合應用方面能力。總之，創新性是戰略性新興產業人才的本質特征，創新能力的培養，也只有在長期的實踐教學中進行積累才能形成[1]。

天津農學院新能源科學與工程專業的目標是培養具備可再生能源的開發、輸送、利用、管理及能源生產中的自動化設備與控制等工作方面知識與能力，能夠在新能源產業方向的企事業單位從事與新能源工程相關的科研、開發、教學、管理等工作的復合型應用型科學技術人才。該專業一直非常重視培養本科生的創新精神與實踐能力。創新是一個不斷實踐的過程，是一種創造性的實踐，只有在實踐中運用創新技能才能發現事物的本質規律，產生、檢驗和實現創新思路和方案，形成新理論、提出新方法、開發新技術、創造新產品。因此，實踐是創新的土壤，創新實踐是創新能力形成和發展的關鍵[2]。

在新能源科學與工程專業的實踐教學體系建設過程中，本專業改進傳統的實踐教學體制，把學生自主探究問題的意識培養作為實踐教學改革的核心，多方面開展基于創新能力培養的自主性實踐教學改革，由原來的“師本教育”轉變為“生本教育”，加強了對學生實踐能力的培養，切實提高了學生的創新能力。

一、實踐教學體系的設計思路

天津農學院新能源科學與工程專業針對本專業的特點，結合學科研究特色，建設新能源科學與工程專業實驗室；整合現有實踐教學資源，結合科研優勢，校企聯合，構建了以鍛煉學生實踐技能為目的的實踐教學體系。該體系由創新性實驗、創新訓練項目、創新競賽活動、參與研究項目和社會實踐等五方面組成，其中創新性實驗和社會實踐在培養計劃中有明確要求，主要體現為課程設計和校外實踐基地參觀實習，由專業統一組織和管理；創新訓練項目、創新競賽活動、參與研究項目以學生為主體，由學生在教師的指導下自主發起，也是檢驗實踐教學對學生創新能力促進作用的指標[3]。

二、課程設計環節的具體內容及實施過程

課程設計是實踐教學中不可或缺的重要環節，是理論聯系實際的橋梁，通過課程設計的訓練，可以幫助學生消化和鞏固相關課程知識，是獲得實踐技能、培養工程意識、提高創新能力的重要途徑。針對實踐能力培養的新能源科學與工程專業課程設計環節建設，是該專業實踐教學體系建設的重要內容。

本專業學生需要具備基本的繪圖能力、機械設計能力、能源傳輸開發規劃能力、電子器件選型焊接和調試能力、工具使用能力、沼氣開發能力。針對這些能力需求，規劃了三項新能源科學與工程專業課程設計，分別是針對學生基本機械設計繪圖能力和能源傳輸開發規劃能力培養的“管殼式換熱器的設計”環節，針對學生電子器件選型焊接和調試能力和工具使用能力培養的“電子技術生產實習”環節，和針對沼氣開發能力培養的“三結合式戶用沼氣池課程設計”。三個環節的教學內容有機結合，基本覆蓋了本專業學生需要掌握的基本核心實踐能力。

1.管殼式換熱器的設計。該課程設計的具體內容為：設計一套管殼式熱交換器，編制設計計算說明書，繪制換熱器總圖及零件圖。該課程設計內容是專業基礎課《換熱器原理與設計》所學內容的一次實際應用，通過該項課程設計的實施，考查學生對能源輸送設備的理論計算和開發能力，選擇換熱器方式，設計詳細的換熱圖紙，培養并考查學生的圖紙能力，鍛煉了學生運用理論知識解決實際工程問題的能力。設計加繪圖的方式是企業產品設計開發的主要環節。該課程設計內容與企業研發過程相近，鍛煉了學生實際從事產品研發的能力。這種貼合所學理論知識，將理論知識應用于實際中解決實際問題的實踐內容能夠挖掘學生深層次的學習興趣、引導和激發學生的求知欲、培養學生獨立思考能力與探索能力的教學方式，學生學習的主動性有明顯的提升；考核采用按標準打分和老師當場評價相結合的方式，使學生在完成任務的過程中既有客觀標準參考，又有任務完成后的答辯環節，既使學生了解產品設計規范，又能夠鍛煉學生技術問題的溝通能力；對學生的考核分為基本要求和進階要求，既能讓大多數學生有所鍛煉和施展，又能使基礎較好的學生有充分的提升空間，有利于針對不同水平的學生進行因材施教。

2.電子技術生產實習。該課程設計的具體內容為：完成太陽能手機充電器系統的設計、焊接和調試。設計報告要求寫出設計的思路，寫出元器件選取的依據及相關參數計算過程，分析設計中出現的問題及解決的方法。該課程設計內容是集《電工技術》、《電子技術》、《電力電子技術》、《測試技術基礎》等課程于一體的綜合性的技能實訓，通過該過程，學會焊接技術，了解各種電子器件不同的焊接方法；熟悉電子元器件的結構及作用，熟練掌握電烙鐵等相關工具的操作；掌握單片機基本功能模塊，掌握電子產品的工作原理、安裝和調試技術。通過實際動手實踐，進一步學習和理解電子技術知識，學會用設計軟件繪制電子電路及識圖，提高分析解決問題的能力。

3.三結合式戶用沼氣池課程設計。該課程設計的具體內容為：根據指定發酵原料產量、性質和有關設計資料，設計三結合式戶用沼氣池，對沼氣池進行設計計算。該課程設計內容是專業課《生物質能轉化原理與技術》所學內容的一次實際應用，與《管殼式換熱器的設計》相比，該設計內容更貼合實際生活，針對大四年級學生已經經歷過《管殼式換熱器的設計》，這種將理論知識應用于實際中解決實際問題的實踐內容確實能夠提高學生學習的主動性，設計的質量也有所提高。

三、校外實踐基地的建設

選擇天津市津南區泰達垃圾發電廠作為專業實踐基地。泰達垃圾發電廠是被國家建設部認定的我國垃圾發電領域唯一的國家級“科技示范工程”。選擇該企業的目的是讓新能源科學與工程專業的學生了解生物質發電的基本原理、基本工藝、主要設備，加深專業學生對生物質能發電工程的感性認識。主要的實習內容，包括了解生活垃圾發電的工藝過程，了解生物質發電的主要設施和設備，了解該工程的自動控制流程。通過本次教學實習，加深了學生對《固體廢物處理及資源化利用》、《控制技術基礎》、《換熱器原理與設計》、《PLC原理與應用》等課程的感性認識，有助于綜合實踐能力的培養。

四、總結

通過創建基于創新能力培養的新能源科學與工程實踐教學體系，切實提高了本專業學生的創新能力，對連續三屆學生調查統計結果顯示：學生參加創新訓練項目的覆蓋率逐年提高，由最初的不到50%增加到全員覆蓋；學生參加各項科技競賽活動的參與度和獲獎水平有明顯提高、本科生在教師研究項目中的參與度和承擔重要科研工作的能力也有顯著提升。實踐教學體系建設對培養學生分析、解決問題的能力以及創新能力方面打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]饒政華，廖勝明，周繼承.新能源科學與工程專業實踐教學體系研究[J].大學教育，2017，（9）：42-44.

[2]李艷霞，張紅光，劉中良，等.構建新能源科學與工程專業開放性實踐教學體系[J].實驗技術與管理，2014，（2）：151-153.

[3]王莉，杜艷紅，靳登超，等.新能源科學與工程專業實踐教學的探究[J].實驗室科學，2016，19（4）：159-162.