能源動力類專業(yè)建設與人才培養(yǎng)模式的改革與實踐

杜曉超 袁顯寶 張彬航 張永紅 周建軍

摘 ?要：面對新經(jīng)濟、新技術、新產(chǎn)業(yè)，高等教育需要深化改革主動應對行業(yè)新需求。能源動力類專業(yè)應轉變教育理念，堅持以學生為中心、以產(chǎn)出為導向，進行“新工科”專業(yè)建設和人才培養(yǎng)模式改革。能源動力類專業(yè)改革與實踐，可推動新技術與專業(yè)知識、能力素質的深度融合，逐步形成以應對變化、塑造未來為理念，以學科交叉、校企聯(lián)合為主要途徑的新型人才培養(yǎng)模式。

關鍵詞：新工科;學科交叉;能源動力類;人才培養(yǎng)模式

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）15-0117-04

Abstract： Facing the new economy， new technologies， and new industries， higher education needs to deepen reforms and actively meet the new demands of the industry. Energy and power majors should change the educational philosophy by sticking to the student-centered and output-oriented approach， and carry out the specialty construction of "new engineering" majors and the reform of personnel training mode. The reform and practice of energy majors have promoted the deep integration of new technology， professional knowledge and ability. And a new type of personnel training mode is gradually formed with the concept of coping with changes and shaping the future， and with the means of cross-subject and school enterprise combination.

Keywords： new engineering; cross-subject; energy majors; personnel training mode

世界范圍內的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)革命如火如荼，綜合國力的競爭也愈加激烈。高等教育“新工科”專業(yè)建設與產(chǎn)業(yè)緊密結合，為我國經(jīng)濟轉型升級服務，是新時期對高校工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需求與挑戰(zhàn)。為推動國家工程教育改革創(chuàng)新，2017年的“復旦共識”凸顯了“新工科”建設的必要性和緊迫性，倡導高校開展新型工程教育的路徑與發(fā)展模式改革[1]。“新工科”建設背景下地方高校工程教育改革發(fā)展存在諸多問題：傳統(tǒng)辦學思想、協(xié)同辦學機制、教學組織與制度、工程實踐能力培養(yǎng)等，地方高校應從以上問題入手，明確辦學定位，圍繞區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求布局學科專業(yè)、破解學科壁壘、構建校企共同體、推進工程教育教學改革[2-3]。當今時代的許多新問題、新情況高度復雜，“新工科”專業(yè)發(fā)展需要大學改革傳統(tǒng)的學科組織模式，推進學科之間的交叉融合，深化跨學科、整體性研究，構建“多學科”“交叉學科”“跨學科”的研究模式，形成新的人才培養(yǎng)模式[4-6]。

一、“新工科”專業(yè)背景

（一）專業(yè)學科基礎

為適應國家能源產(chǎn)業(yè)結構調整和多元化電力人才的市場需求，三峽大學積極進行本科專業(yè)學科調整，經(jīng)教育部批準，2011年新增能源與動力工程專業(yè)，2012年新增核工程與核技術專業(yè)，并于2016年成功獲批動力工程及工程熱物理一級學科點，2018年，學校被省人民政府列為“國內一流大學建設高校”。近年來，三峽大學在能源動力類行業(yè)的影響力逐步提升。2017年三峽大學加入全國25所高校的“全國高校核與輻射科普聯(lián)盟”;2017年獲批教育部“高等學校能源動力類新工科研究與實踐項目”1項;2018年獲批首批國家虛擬仿真實驗教學項目，并被邀請參加中國高等教育博覽會展示虛擬仿真教學項目成果;2019年三峽大學成功主辦了第九屆全國核反應堆物理與材料學術研討會等。為適應國家節(jié)能減排，新能源經(jīng)濟的戰(zhàn)略發(fā)展及高級工程技術人才市場需求，學校重點發(fā)展電力與新能源學科群，為能源動力類專業(yè)改革與發(fā)展提供良好條件。

（二）硬件資源

三峽大學占地面積3787畝，校舍總建筑面積1400000m2，建有國家級實驗教學示范中心2個，國家級虛擬仿真實驗中心1個，省級實驗教學示范中心8個，省級虛擬仿真實驗中心1個，各類教學實驗室16個;其中能源動力工程專業(yè)實驗室包括流體綜合實驗室、熱工綜合實驗室、水電模型實驗室、熱電廠模擬仿真實驗室、水輪機運行仿真實驗室、有機朗肯循環(huán)實驗室等;核工程與核技術專業(yè)實驗室建設包括熱工水力實驗室、核輻射與探測實驗室、核電站模型實驗室、核電站虛擬仿真實驗室、高性能并行計算專業(yè)實驗室等，是保障能源動力類專業(yè)教學和科研的重要硬件資源，為能源動力類專業(yè)改革與發(fā)展打下堅實基礎。

二、“新工科”專業(yè)建設的主要內容

為深化教育教學改革，能源動力類專業(yè)實施以“寬口徑、厚基礎、重實踐、大平臺”為特征的本科教育，旨在為能源動力行業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)“高素質、強能力、應用型”的能源動力類“德智體美”全面發(fā)展的專門技術人才。能源動力類專業(yè)建設引入“新工科”理念，對傳統(tǒng)專業(yè)進行改造，加強專業(yè)知識和“新工科”知識的融合和產(chǎn)學研融合，實行能源動力大類培養(yǎng)。能源動力類專業(yè)建設從人才培養(yǎng)方案、課程體系、師資隊伍、實驗室和實習實踐基地建設等五個方面著手。能源動力類專業(yè)改革與實踐工作的特色有：

（一）產(chǎn)教融合

堅持“以學生為中心”的教育理念，遵守教育規(guī)律，加強學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)，是“新工科”人才培養(yǎng)的基本要求。面對行業(yè)共性問題，加強校企深度合作，探索“產(chǎn)教”融合的多方協(xié)同合作模式。

首先，充分利用現(xiàn)有實驗教學條件——核電廠虛擬仿真實驗平臺、GE智能平臺自動化系統(tǒng)實驗室和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心等，為構建“新工科”人才培養(yǎng)體系奠定基礎。

其次，遴選合適的企業(yè)作為實習、實踐基地，以公開招聘的方式遴選優(yōu)秀的一線工程技術人員作為學生導師，通力合作建設高水平實習、實踐基地。深化產(chǎn)教融合的協(xié)同育人模式，加強校企聯(lián)合，以實習實踐基地為依托探索產(chǎn)教融合的多方協(xié)同育人合作模式。

最后，堅持“以學生為中心”的教育理念，在校企聯(lián)合的基礎上，持續(xù)改進人才培養(yǎng)方案，將校企聯(lián)合滲透到教學過程中的各個環(huán)節(jié)，從課程體系、實習實踐到畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)，直接面向行業(yè)問題和社會需求，開創(chuàng)“3+1”人才培養(yǎng)新模式，培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力和符合產(chǎn)業(yè)需求的復合型工程技術人才。“3+1”人才培養(yǎng)新模式是創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)的有力保障。

（二）“3+1”人才培養(yǎng)方案

在政府能源發(fā)展戰(zhàn)略導向下充分調研“新工科”專業(yè)的發(fā)展方向，制定以產(chǎn)業(yè)需求為導向的人才培養(yǎng)方案，是能源動力類“新工科”專業(yè)建設的核心內容。推行能源動力類專業(yè)改革，制定并實施“3+1”人才培養(yǎng)方案，即3年在校內培養(yǎng)，1年在企業(yè)培養(yǎng)，充分利用地方的產(chǎn)業(yè)資源，實現(xiàn)學生工程實踐能力的培養(yǎng)和提升。通過過程控制實現(xiàn)本科專業(yè)人才培養(yǎng)質量的提高。

能源動力類專業(yè)實行大類招生，進校后在第三學期末根據(jù)學生興趣分流至能源與動力工程、核工程與核技術兩個專業(yè)。能源與動力工程專業(yè)又分熱力發(fā)電、水力發(fā)電和新能源發(fā)電3個專業(yè)方向，學生可根據(jù)興趣選擇兩個，構成專業(yè)核心必修模塊。學生在專業(yè)細分之后開始通過選擇專業(yè)限選課達到專業(yè)類選修課程的學習要求。能源動力類人才培養(yǎng)體系，如圖1所示。專業(yè)人才培養(yǎng)目標旨在培養(yǎng)具有能源動力工程或核工程與核技術專業(yè)的基礎知識，具有相關領域的工程研究、設計、制造、運行、應用和管理能力，并具有創(chuàng)新意識的科技人才。

（三）實驗教學體系

積極聯(lián)系和建設高質量的實習、實踐基地的同時，建設虛實結合的“新工科”實驗課程體系。能源動力類專業(yè)實驗教學體系采用“橫向分模塊”+“縱向分層次”的課程分級設計，從低到高包含四個層次：基礎性實驗、專業(yè)型實驗、專業(yè)創(chuàng)新研究實驗、專業(yè)拓展實驗。

基礎性實驗主要培養(yǎng)學生機械工程、制圖、計算機基礎、數(shù)學、物理等方面的基礎能力和素質;專業(yè)型實驗依托能源與動力、核工程與核技術實驗平臺，進行專業(yè)型通識類實驗，促進學生對基本實驗方法、基本概念和原理的理解與掌握;專業(yè)創(chuàng)新研究實驗主要應用所學知識進行科技競賽、智能機器人等交叉專業(yè)實驗實踐，培養(yǎng)學生運用多學科知識的技能、提高綜合實踐能力和創(chuàng)新能力;專業(yè)拓展實驗通過利用流體、熱工、虛擬仿真實驗平臺開展創(chuàng)新設計實驗、科研項目、畢業(yè)設計等，鍛煉學生的綜合能力。

實驗室建設秉承虛實結合的理念，在虛擬仿真教學的基礎上，通過人工智能和虛擬現(xiàn)實技術手段，實現(xiàn)工程操作的可視化、可觸摸、可拓展的教學需求，虛實結合，提高教學的效果和吸引力。目前已經(jīng)成功開發(fā)和建設了核電站虛擬仿真實驗室和線上實驗課程。2018年《三峽大學核電站系統(tǒng)與設備虛擬仿真實驗項目》成功獲批教育部示范性虛擬仿真實驗教學項目，隨后本實驗項目正式登陸國家虛擬仿真實驗教學項目共享服務平臺——實驗空間（網(wǎng)址：http：//www.ilab-x.com/），面向高校和社會免費開放并提供教學服務，同時由教育部組織相關部門進行持續(xù)監(jiān)管。2020年春節(jié)期間新冠疫情爆發(fā)，全國高校廣大師生返校受阻，期間，核電站系統(tǒng)與設備虛擬仿真線上實驗項目為能動專業(yè)和核工程專業(yè)的實驗課程教學起到積極推動作用，極大地助力了疫情期間 “停課不停學，停課不停教”的教學計劃。

三、“新工科”專業(yè)建設目標

首先，“新工科”專業(yè)改革與實踐要完成人才培養(yǎng)方案的制定和修訂。以產(chǎn)業(yè)需求為導向，以政府發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟的戰(zhàn)略計劃為指導，展開能源動力類“新工科”專業(yè)建設工作。通過優(yōu)化專業(yè)結構，完善課程體系，制定“新工科”專業(yè)大類的人才培養(yǎng)計劃。具體包括：以校企共建實習實踐基地和現(xiàn)代化信息技術為依托，建立能源動力類專業(yè)的“新工科”教育模式;更新改造傳統(tǒng)的能源動力類工科專業(yè)教學體系，通過“縱向分層教學”和“橫向分模塊教學”相結合的課程體系，將能源動力類專業(yè)的人才培養(yǎng)進行交叉融合，形成有綜合機械工程、核工程、能源動力工程等專業(yè)背景的教學特色，培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型的“新工科”專業(yè)人才;在現(xiàn)有的能源動力專業(yè)和核工程與核技術專業(yè)基礎上，整合優(yōu)勢資源，實現(xiàn)優(yōu)勢專業(yè)和優(yōu)勢學科交叉融合，開展能源動力類工科專業(yè)的人才培養(yǎng)模式改革。

其次，逐步推進“新工科”工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革創(chuàng)新。通過更新教學內容，改進教學方法，強化實習實踐環(huán)節(jié)，切實提高能源動力類專業(yè)人才培養(yǎng)的目標達成度和社會適應度;深化校企聯(lián)合，實行“3年在校內，1年在企業(yè)”的“新工科”專業(yè)人才培養(yǎng)方案，以精準培養(yǎng)和強大服務功能，應對能源動力行業(yè)的新需求，主動對接經(jīng)濟社會發(fā)展需求;與行業(yè)、企業(yè)協(xié)同辦學，創(chuàng)新協(xié)同育人模式，逐步從“工學交替”向“工學交融”轉變，提升學生的工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

再次，在原有專業(yè)課程體系基礎上，開展跨專業(yè)課程體系改革與實踐，完成能源動力類“新工科”專業(yè)系列課程模塊。“新工科”專業(yè)課程改革方案，按照“橫向分模塊”+“縱向分層次”的課程分級設計，理論課教學與實驗教學相結合的課程體系，初步形成能源動力類“新工科”專業(yè)的課程體系。實驗課程教學采用實物實驗與虛擬仿真實驗相結合的方式，充分表現(xiàn)學科間的交叉與融合。秉承虛實結合的實驗教學理念，推進虛擬仿真實驗平臺建設，完成一批能源動力類專業(yè)課程的虛擬仿真實驗項目的開發(fā)與研究計劃，同時積極探索線上、線下教學相結合的個性化、智能化教學新模式，提高人才培養(yǎng)目標的達成度和學生的社會適應性。

最后，形成并完善教學質量監(jiān)控體系，確保各項工作穩(wěn)步推進，為提高能源動力類專業(yè)人才培養(yǎng)質量進行有效支撐。“新工科”專業(yè)建設與發(fā)展，需要緊緊圍繞立德樹人這一根本任務，堅持持續(xù)改進，培養(yǎng)具有時代特色的高水平工程技術人才，增強學生的社會責任感和創(chuàng)新精神，適應經(jīng)濟社會快速發(fā)展的新要求。

四、“新工科”專業(yè)建設工作方案

本次能源動力類專業(yè)改革與實踐，全面貫徹以“學生中心、成果導向、持續(xù)改進”的工程教育認證理念，構建面向能源動力行業(yè)與多主體參與的人才培養(yǎng)體系，落實全周期工程教育的人才培養(yǎng)目標，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，引入混合聯(lián)動教學模式，融入最新學術研究成果和工程實際問題，提高教學吸引度。具體方案包括：

（一）能源動力類專業(yè)改革工作的保障工作

首先，以院系為單位成立“新工科”專業(yè)建設小組，結合學校的辦學定位和辦學特色以及能源動力類幾個專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出開展“能源動力類‘新工科專業(yè)建設與人才培養(yǎng)體系”項目研究計劃，積極與學校溝通，爭取政策支持;其次，進行專業(yè)改革相關制度建設，包括建立班導師制度、課程責任制度、實習實踐制度、教師進企業(yè)制度、企業(yè)教師選拔和聘任制度等，同時通過修訂相關政策引導教研、教改成果向培育項目集中，為能源動力類專業(yè)建設工作提供制度保障。

（二）能源動力類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃的制定

以產(chǎn)業(yè)需求為導向，圍繞服務能源動力類產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，立足精準教育確定“新工科”專業(yè)人才培養(yǎng)目標，建設“新工科”課程，引領學科專業(yè)結構調整，提升專業(yè)建設質量，突出產(chǎn)教融合的特點，將學術研究新成果及時融入到教學內容中，把學科優(yōu)勢轉化為課程優(yōu)勢。

（三）能源動力類專業(yè)知識體系的建設

基于多學科交叉融合與多主體參與的人才培養(yǎng)體系，依托三峽大學的電力、機械、管理等優(yōu)勢特色學科群，打破各教學單位之間的壁壘，完成多學科教學團隊的交叉與組建，并遴選出具有多學科研究背景的優(yōu)秀教師組成跨學科導師組。圍繞產(chǎn)出導向理念設置課程體系，從系統(tǒng)工程問題出發(fā)，以跨學科的視角構建課程，以能源動力類專業(yè)技能為主線整合“機械、能源、材料、管理”等學科課程的知識和內容，建立綜合課程模塊。以核工程與核技術專業(yè)為例，課程模塊的設置從核反應堆設計、施工、運行維護所涉及的機械工程、能源動力、材料科學等交叉知識領域出發(fā)，以核反應堆物理、熱工分析、安全分析作為專業(yè)理論基礎，以核電廠系統(tǒng)與設備、運行與維護兩項專業(yè)能力作為該專業(yè)人才培養(yǎng)知識體系和能力結構的核心內容，構建了一套理論結合實際的教學體系，并以此作為基礎進行專業(yè)人才培養(yǎng)。開展涉及多學科交叉的新型專業(yè)理論教學體系的建設，為專業(yè)建設奠定了理論教學基礎。

同時，通過實踐課程模塊的設置，培養(yǎng)學生解決實際核工程專業(yè)問題的動手能力和創(chuàng)新能力，訓練學生掌握撰寫工作報告和學術報告的能力。為豐富教學組織形式，提升多學科交叉的教學效果，設置線上課程模塊，建立和完善虛擬仿真、翻轉課堂、微課等線上資源，鼓勵學生多形式學習和多模式應用。

（四）深化校企聯(lián)合的“3+1”人才培養(yǎng)模式

深化校企協(xié)同育人機制，將校企協(xié)同共建深度融合貫穿于整個人才培養(yǎng)過程中，全面培養(yǎng)復合型、創(chuàng)新型、實踐型人才。充分利用企業(yè)、協(xié)會豐富的實踐資源和經(jīng)驗， 聯(lián)合開發(fā)設計課程和實踐項目。通力建設高水平實習實踐基地與協(xié)同育人實踐平臺。積極探索多樣化和個性化培養(yǎng)，以“教學與科研相結合、教師與學生相結合、課內與課外相結合、學校與企業(yè)相結合”的方式，開展“3+1”培養(yǎng)模式的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐，即由企業(yè)計劃和“大研計劃”以及畢業(yè)實習構成的3年校內學習、1年企業(yè)實習、實踐，如圖2所示。

五、結束語

能源動力是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎和根本保證，建設服務于能源動力行業(yè)的“新工科”專業(yè)至關重要。三峽大學堅持開放辦學、不斷推進服務地方經(jīng)濟建設和社會發(fā)展以及水利與電力行業(yè)，為其提供高素質的應用型人才及科學技術，能源動力類本科教育符合學校的發(fā)展戰(zhàn)略布局。從“新工科”工程專業(yè)發(fā)展與建設出發(fā)，對能源動力類學科專業(yè)進行調整，將核工程、動力工程、工程熱物理、新能源等專業(yè)學科進行融合，以整合性思維引導工程教育知識體系重構，從培養(yǎng)目標、專業(yè)課程、教育模式等方面著手開展能源動力類專業(yè)建設與人才培養(yǎng)模式改革，促進“新工科”背景下地方高校工程教育改革，進一步提升學校服務職能，形成辦學特色。

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