地方高校能源與動力工程專業“新工科”建設研究與探索

呂雪飛,甘樹坤

(吉林化工學院 機電工程學院,吉林 吉林 132022)

進入21世紀以來，世界各國為提升新興工業競爭力，尤其各發達國家針對工程教育改革相繼制訂了前瞻性的戰略，如德國的“工業4.0戰略實施建議”[1]。我國中長期發展戰略中也提出實現建設創新型國家的戰略，因此高等教育對應用型創新人才的培養尤為重要。同時結合2017年國家提出的“新工科”建設理念，也為地方院校的人才培養提出了新的具有前瞻性和戰略性指導[2]。近年來如大連理工大學等很多高校對能源動力類應用型創新人才培養進行了探索與實踐[3-4]，構建了“寬口徑、厚基礎、強專業、重實踐”的高素質應用型創新人才培養方案，并已取得了一定的成效[5-7]。結合當前經濟社會及地方發展需求，各地方院校仍需加強“新工科”專業建設，對傳統的能源動力類老專業進行升級改造，以培養更加全面的應用型創新人才。

一、傳統專業應用型創新人才培養的現狀分析

對于應用型本科院校人才培養的兩個重點一直是創新和應用，但當前許多高校對于傳統工程專業人才的自主創新意識與實踐應用能力的培養，尤其是在“新工科”背景下，很難達成創新與應用二者的有效協調發展[8]。有的大學過分傾向培養創新能力，有的過分傾向培養應用實踐能力，二者的關系很難均衡。因此，應用型創新人才培養過程中如何達到在應用中創新，在創新中應用，進行二者的有機結合，是新時期應用型本科院校應用創新型人才培養的重要課題。

二、“新工科”背景下的能源與動力工程專業的升級改造

(一)明確專業人才培養目標

結合吉林化工學院高水平應用型大學建設的整體目標，將側重于掌握基礎知識與培養應用能力人才培養目標提升為掌握學科知識為支撐、培養專業能力為核心、提升綜合素質為目的，從而將學生培養成為具有終身學習能力、適應變化能力、創新實踐能力，并且具備解決專業相關領域的復雜工程實際問題能力的應用型創新人才，不斷提升學生的實踐技能、適應能力、創新意識、創業精神、社會責任、領導能力、國際視野等核心競爭能力和素質，從而適應地方經濟與產業的發展，有效地實現與國際接軌，滿足社會與市場經濟的需求[1，8]。

我校能源與動力工程專業以“新工科”為背景，能夠始終將行業和社會需求貫穿于整個專業辦學過程，同時結合工程教育專業認證理念，教學過程中以學生為中心，成果為導向，不斷對專業人才培養模式及課程體系進行優化與完善，注重加強學科交叉融合，為實現將學生培養成更加適合社會需求的應用型創新人才的培養目標，使學生能夠具有較強的人文素質、科學素質、專業素質、實踐能力、創新能力和職業素養，能夠獨立承擔較綜合的工作任務，從而滿足社會行業需求[7]。

(二)優化專業課程體系

我校能源與動力工程專業在專業建設過程中，以培養“新工科”人才為目標，不斷革新人才培養模式，并通過優化課程體系，以適應“新工科”專業建設與社會人才需求。將產教融合及校企協同育人兩條主線有機結合，形成相互交融，相互融會貫通，實現良好辦學效果，同時還應具有新型學科思維、通過學科交叉融合及結合傳統學科三個特點進行應用型創新人才培養，滿足地方經濟發展的需求，即“一二三模式”[9]。根據我校的人才培養的頂層設計，能源與動力工程專業重點通過完善和優化學科基礎教育課程、專業教育課程、實踐教育課程模塊，實現應用型創新人才的培養。

1.學科基礎教育課程

能源與動力工程專業培養計劃中工程流體力學、工程熱力學、傳熱學及燃燒學是主要的學科基礎教育課程，也是學生未來專業學習的核心基礎課程。這些課程中包含大量的基本概念、基本原理、嚴格而復雜的數學推導過程，根據課程的具體特點，兼顧課程難度和知識的前后合理銜接，通過對這四門課程授課內容的更新與融合，教學方法的改革與創新，將有效提高專業的教育教學水平和質量，提升學生的專業素質和創新能力[10-11]。將工程熱力學、工程流體力學兩門課程設置在第4學期，將傳熱學、燃燒學兩門課程設置在第5學期。在教學過程中，授課教師既要重視課程基本內容的講解，也要注重教學方法和手段的不斷改革和創新，同時關注學生實際接受知識的能力和具體感受，做到以學生為中心，對課程進行不斷的持續改進。所進行的相應課程優化及教學方法改革詳見表1。

表1 課程優化

另外，通過引入線上開放式教學，豐富教學內容，采用多種教學手段，將重點、難點錄制小視頻，定期上傳至線上學習平臺，供學生在線學習，提升課程教學的總體效果[12-13]，通過有效激發學生對專業知識的學習興趣，提高學生的工程創新實踐能力以及國際視野[14]。注重平時學習的過程，部分課程的平時學習過程在學習通等學習平臺上直接體現，通過課堂互動、在線學習時長、課堂測試、討論等進行過程化學習與考核，線下課程也同樣加強過程化學習與考核的比重。期末試卷不再局限于基礎知識的考核，側重于分析、解決工程實際問題的能力，以滿足新工科人才培養的需求，通過重視學習過程，完善考核機制，每門課程都要進行課程質量評價報告及試卷分析，并用于課程的持續改進。

2.專業教育課程

專業教育課程除開設能源動力測試技術、換熱器原理與設計等專業共性的課程外，還結合三個專業方向的開設相應特色課程，以適應學生的個性發展和社會需求，每個專業方向設置四門課程，以熱能工程方向為例，該方向主要開設鍋爐原理、汽輪機原理、發電廠電氣系統、熱力發電廠四門課程，通過這些課程體現專業方向及知識的精專性。為了拓展學生的專業知識領域和知識結構，提升專業綜合能力和素質，通過增設十多門專業選修課，如供熱工程、空氣調節、熱力設備腐蝕與防護等課程，進一步提高學生的科學和專業素質，能夠更好地適應社會發展和專業人才需求。

3.實踐教育課程

結合應用型創新人才培養目標，以“新工科”思想為核心，在現有專業實驗實訓中心的基礎上，吸取能源與動力工程專業相關的企業單位專家的意見和建議，通過對現有專業實踐課程體系進行重新建構為重點，著力加實踐教學環節的比重，以加強學生的應用創新能力培養。通過對專業教學計劃中涉及的專業課程設計、專業實驗、專業實訓、專業實習和專業畢業設計等五個實踐教學環節入手，構建“專業基礎工程認知→專業基礎能力訓練→專業綜合能力應用→專業創新能力培養”四個層次的教學目標，形成五環節四層次實踐教學體系[3]。搭建素質拓展教育平臺，包括勞動教育專題、人文素質教育、工程素質教育、創新創業教育及第二課堂活動項目等課程和項目。通過持續改進，優化實踐教學環節的課程內容和課程設置，使專業實踐教學體系形成個性化、多元化發展格局，從而能夠更好地對接社會需求與行業發展。

(1)專業基礎工程認知

結合校企合作、產教融合等措施，對能源與動力工程專業課程設計進行整合與優化，如在“熱能工程方向”獨立設置換熱器原理課程設計、鍋爐原理課程設計和汽輪機原理課程設計，各課程設計的題目可以來源于基礎設計類、科研專業類、校企合作類等多種形式，設計內容和形式豐富，學生可以自由選擇感興趣的設計題目，為了提高設計效果和質量，有效提升學生的實踐應用能力培養，各課程設計學分由原來的2學分調整為3學分。增加能源動力裝置拆裝測繪實訓類課程比例，由原來的1學分調整為2學分提高學生的專業基礎實踐認知和應用能力。通過開放專業實驗室，讓學生能夠盡快了解相關專業實驗，參與專業教師的科研實踐，提升學生的專業基礎認知和實踐能力。

(2)專業基礎能力訓練

針對能源與動力工程的專業實驗、專業實訓和專業實習環節，加大現代化實驗實訓室的建設與投入，通過虛實結合，充分運用騰訊會議、釘釘會議、微信視頻等網絡媒體信息化技術和“互聯網+”技術等教學手段，借助于實時的音頻、視頻及電腦軟件交互，實現虛擬仿真，營造工程現場的“企業教師”授課的親臨其境的效果，從而增強學生親身體驗感，激發學生的專業學習興趣，通過先進的現代化教學方法，提高學生對本專業工程領域前沿知識和熱門課題的認知探索的欲望。通過構建虛擬仿真實驗，對換熱器實驗進行升級，通過虛實結合，完成換熱器的拆裝實訓，構建換熱器綜合性能實驗臺等，進行傳熱過程的數據測量與采集。加強學科專業知識的交叉與融合。

(3)專業綜合能力應用

通過校企合作，構建創新實踐基地，實現校企協同育人。通過校企合作共同研究和開設具有企業背景的相關課程和工程講座，提升工程應用能力培養質量。目前我校能源與動力工程專業已經與熱電廠及吉化公司等多家能源動力領域的企業和車間建立了長期的合作關系。通過提升校企合作課程質量，在現有吉化動力廠、國電江南(北)熱電廠、鍋爐修造廠等校企合作課程基礎上，不斷深化教學改革和創新，進一步結合虛擬仿真等現代化教學手段，讓學生進行實際的操作和訓練，從而提高學生對專業知識工程實際應用的系統認識。同時，通過邀請行業企業導師講座，校企合作課程，聯合指導學生專業實習等形式，加強校企協同育人，促進學生綜合能力的提升與工程實踐應用能力培養。

(4)專業創新能力培養

通過校企合作協同育人，使學生在企業導師和學校專業教師的共同指導下完成教學計劃中安排的創新創業教育課程等任務，提升學生的創新意識和創新能力。大學生創新創業教育必修2學分，開設創新創業綜合訓練實踐課程1周。同時，在專業畢業設計環節，通過設置與專業相關領域的開放式畢業設計題目，如企業指導教師結合工程生產實際，以及校內指導教師結合自身科研項目制定的畢業設計課題，同時積極探索跨專業的創新創業類畢業設計，例如能源+材料、“互聯網”+能源等課題，開展多層次、跨專業、跨學科的畢業設計，實現學科專業的交叉融合，提升學生的創新應用能力。

為了更好地達成應用型創新人才的專業創新能力培養，組建“理論和實踐兼修”的多元化師資隊伍是非常必要的，可以通過重點引進和培養“高校-企業-高校”型的教師，提高教師的工程素養，進一步為學生的綜合應用及創新實踐能力培養奠定堅實的基礎。

(三)加強專業知識的學科交叉融合

在“新工科”背景下，應用型本科院校的專業課程設置必須要實現學科交叉融合。隨著科技的發展，計算機技術在能源相關領域中是必不可少的，學生需在專業學習和未來的發展過程中，必須要具備較強的計算機技術和計算機應用能力，并能有效運計算機技術解決本專業領域中的復雜工程實際問題；隨著新技術革命對新經濟的引領與社會的發展，信息化能力和素質已成為人才培養的重要指標，為了更好地了解和掌握能源與動力工程專業前沿與發展趨勢，信息檢索技術將起到非常重要的作用。因此，能源與動力工程專業在制訂人才培養方案時重視學科的交叉融合，通過不同的課程設置進一步完善跨學科交叉融合[14]。如現代信息與文獻檢索技術、CAD、CAE、CFD等工程軟件訓練課程。

(四)課程模塊優化成效

從表2人才培養方案各課程模塊修訂的結果可以看出，通識教育課程、學科基礎教育課程等理論課程占比有所降低，專業教育課程、實踐教育課程和素質拓展教育課程總占比均有所提高；通過人才培養方案課程體系及課程內容的調整，將部分理論課程學分減少，通過增加實踐環節加強這部分理論知識的學習和領會，同時通過適當增加和調整專業課程和實踐課程的學分，實現部分課程內容和知識的學科交叉融合，從而加強學生的專業知識和創新實踐應用能力培養，在素質拓展教育課程中增加勞動教育適應當前國家高校人才培養的指導性方針政策。總之，人才培養方案調整后能夠充分體現通識教育課程的扎實性、學科基礎教育課程的寬厚性、專業教育課程的精專性、實踐教育課程的強化性和素質拓展教育課程的豐富性，為實現“新工科”背景下應用型創新人才的培養目標提供了有效的課程體系保障。

表2 人才培養方案各課程模塊修訂對比

三、結 語

依據我校高水平應用型大學建設的總體要求，結合“新工科”專業建設理念，對傳統的能源與動力工程專業進行升級改造，合理優化課程體系，加強能源與動力工程專業工程能力素質的培養。注重以學生為中心，構建校企合作平臺，加強學科交叉與融合，強化應用創新能力的培養，提高學生工程理念和意識，從而有效達成高素質應用型創新人才培養目標，為地方新經濟、新產業的發展有效輸送合格的應用型創新人才。