能源與動力工程專業認識實習模式的探索*

蔣志鵬 馬純強 宋薇 趙曉文 金英愛

吉林大學汽車工程學院 長春 130022

0 引言

2015 年，國務院印發《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，指出堅持立德樹人，突出人才培養的核心地位，著力培養具有歷史使命感和社會責任心，富有創新精神和實踐能力的各類創新型、應用型、復合型優秀人才。加強創新創業教育，大力推進個性化培養，全面提升學生的綜合素質、國際視野、科學精神和創業意識、創造能力[1]。專業認識實習作為大學階段的實踐教學課程，對大學生對本專業實踐內容的認知發揮著舉足輕重的作用[2]，在整個工程教育中具有任何理論課教學不可替代的重要作用[3-4]。專業認識實習模式必須做出相應的調整，以適應發展的需求，培養出具有創新能力和實踐能力的綜合型人才。

1 傳統認識實習過程中面臨的問題

目前，專業認識實習在很多高校中沒有得到足夠的重視，實習過程中學生走過場，混學分的現象層出不窮，過程中真正的實踐內容匱乏，流于表面，個人綜合能力得不到鍛煉。實習形式單一，團隊合作沒能充分體現，無法獲得真正的鍛煉和進步。同時教師隊伍綜合水平也有待提高，指導教師應具備豐富的生產實踐經驗，掌握前沿能源轉換與利用設備的結構和原理[5-6]。考核形式也應多角度表現學生在實習過程中獲得的能力。

1.1 實習內容陳舊

2012 年教育部批準設置能源與動力工程專業，作為普通高等學校本科專業之一，其培養方向主要包括熱力發電、空調制冷、內燃機和新能源等方向[7]，培養掌握動力工程及工程熱物理基礎理論，具有傳統能源和新能源高效潔凈轉化與利用、能源動力裝備與系統、能源與環境系統工程等方面專業知識，能夠從事能源、動力、環保等領域的科學研究、技術開發、設計制造、運行控制、教學、管理等工作的高素質人才[8-9]。吉林大學能源與動力工程專業根據學科特點和專業特色，設計了相關認識實習環節。傳統認識實習環節包括了如表1 所示各項內容。

從表1 中可以看出，認識實習環節主要集中在傳統行業的層面，教學內容陳舊，沒能體現本專業前沿技術應用領域[10]，傳統認識實習無法讓本專業學生對未來要從事的行業產生正確的認知，進而可能導致進入工作崗位后不能快速適應崗位需求的局面，造成用人單位對培養單位的負面評價，不利于本學科的長期發展。

1.2 實習教師工程實踐能力欠缺

實習教師在整個實習環節中扮演著重要的角色，起到引導、講解和解惑的作用，同時還要根據具體的實習內容給學生提出開放性、創新性、前瞻性和實用性的問題。這就要求實習教師具有豐富的工程實踐經驗和行業敏感度，但是現實情況卻是大部分教師強于理論分析，而在工程實踐方面經驗不足，不能夠很好地將理論和實踐相結合。

1.3 實習模式和考核方式單一

傳統認識實習，學生間基本是各自為戰的狀態，參與度不高，缺乏團隊合作的過程，同時每個學生的實習內容基本一致，存在抄襲的弊端。考核方面，要求學生參加實習結題考試并提交實習報告，這種方式雖然在一定程度上能夠反映學生對實習內容的掌握情況，但是無法綜合體現其動手實踐能力和對理論知識的深層次認知水平，因此需要改革實習模式并完善考核體系。

2 實習改革方案

為了解決以上認識實習過程中存在的諸多問題，真正實現培養現代化綜合型人才的目的，將從創新實習模式、豐富認識實習教學環節、提升認識實習教師水平和完善認識實習考核機制四個主要方面入手。

2.1 創新實習模式

通過隨機指定5 人小組的方式對參與認識實習的學生進行分組，這種形式的分組對于學生將來參加工作后，快速融入新的團隊能起到一定的鍛煉效果。以項目制的模式設計各個實習環節，各團隊形成一個有機的項目組，發揮各自的特長，合力完成各項實習內容。這種模式可以極大地提升學生的團隊合作能力。

2.2 豐富認識實習教學環節

首先通過線上和線下的教授專題講座讓學生先了解實習過程中所涉及的理論知識，并且完成實習安全培訓。隨后開展傳統能源應用設備的拆裝，同時為了更貼近行業前沿，新增新能源應用設備認識環節，以提升廣大學生對本專業行業狀態的認知程度。

2.2.1 傳統能源應用設備拆裝環節

根據本專業特征，設計了包含換熱器、壓縮機和HVAC 總成的傳統能源應用設備的拆裝。換熱器是熱量交換的重要設備，在生產和生活中有著重要的地位，是能源與動力工程專業學生接觸較多的設備之一。其中板式換熱器以其高效的換熱效率和廣泛的使用范圍，成為最為常見的一種換熱器形式，因此選擇板式換熱器作為主要拆裝對象。此類換熱器板片具有復雜的流道結構，可以借此鍛煉學生的三維建模能力。同時為了全面了解車用換熱器類型，將車用蒸發器、冷凝器和中冷器等多種結構的換熱器也納入拆裝范圍，要求每組學生完成對各類換熱器的拆裝，說明工作原理和繪制3D建模，如圖1所示。

圖1 部分換熱器的拆裝環節

壓縮機是空調制冷系統的核心部件之一，了解其內部結構和工作原理，可加深學生對空調系統工作過程的理解。根據不同的結構和工作原理，壓縮機有諸多不同的類型，認識實習過程中選取了4 種不同特征的壓縮機，包括往復活塞式壓縮機、旋轉式壓縮機、渦旋式壓縮機和螺桿式壓縮機。要求每位學生都要完成4種不同類型壓縮機的拆裝（圖2），說明工作原理和繪制一種壓縮機的3D 建模。

圖2 部分壓縮機的拆裝環節

汽車的供熱通風與空氣調節系統（HVAC 總成）是車輛的重要組成部分，在認識實習過程中拆裝的結構主要包括風機、空氣濾清器、暖風水箱、蒸發器、風道和送風調節的執行機構。每組學生拆裝的系統結構均不一樣，要求其完成對系統的拆裝和3D 建模（圖3）。

圖3 HVAC 總成拆裝環節

2.2.2 新能源應用設備認識環節

隨著傳統能源的日益消耗，新能源的利用勢在必行，能源結構形式也在逐步變革。因此能源與動力工程專業學生在校期間的專業認識實習環節也有必要做出相應的變更，以滿足將來工作崗位的需求。新增的新能源應用設備認識實習環節的認識對象，主要包括燃料電池系統、甲醇重整制氫系統、電池熱管理系統和太陽能光伏發電系統。

1）燃料電池系統。燃料電池不同于鋰電池，有著復雜的工作系統，主要包括電堆和相關的配套系統，作為一種新興的清潔能源設備，可應用在發電、航空航天和汽車等重要領域[11]，通過認識實習讓學生了解燃料電池的主要構成系統和工作原理，不僅可以開闊視野，也為其未來就業或深造提供了一定的基礎。

2）甲醇重整制氫系統。甲醇作為一種綠色的生物能源，擁有可再生和持續發展的優勢。其具有高辛烷值、高層流火焰傳播速度和較高的汽化潛熱等諸多優點，長久以來被作為內燃機的備用燃料[12]。隨著燃料電池技術的發展，可通過甲醇重整制氫的方式為氫燃料電池提供氫氣。甲醇重整制氫系統提供了一種全新的能源利用形式，從根本上實現了能源的綠色發展。實習過程中向學生展示了該設備的工作方式和主要構成系統。

3）電池熱管理系統。電池熱管理系統是各大汽車廠商和研究機構的熱門研究方向，近幾年該領域的招聘崗位和招聘人數也越來越多，社會需求量較大。在認識實習過程中結合相關教師的科研課題，利用自制的實驗臺架向學生講解動力電池熱管理中所面臨的問題和對應的解決方案，學生在實習過程中可以清楚地了解各系統的工作方式和匹配策略。

4）太陽能光伏發電系統。太陽能作為一種可再生的清潔能源，在能源結構中所占比例越來越高。隨著“雙碳”目標的提出，太陽能光伏發電技術的研究日趨重要，也是未來國家的戰略關注點。通過本環節的實習，能夠讓學生了解太陽能轉換為電能的過程，以及如何進行儲能和利用。

2.3 提升認識實習教師水平

派遣專業任課教師進入企業學習工程實踐經驗，形成長期合作機制，合作開發工程項目，以科研帶動教學，這種方式能夠很好地提升教師的工程實踐能力，最終使其成為理論和實踐相結合的復合型教師，以滿足認識實習的需求。同時可以采用聘請企業合作導師的模式來豐富認識實習教師團隊的人力結構，企業工程人員擁有豐富的工作經驗，能夠帶領學生發現實際工作過程中真正的難點、痛點和堵點問題。

2.4 完善認識實習考核機制

完善的考核機制不僅能夠綜合反映參與認識實習的學生的真實水平，同時也能起到激勵和督促的作用。單一的結題報告無法做到這一點，并且存在作弊和抄襲的風險。通過教師考評、組內互評和組間互評三方面相結合的模式實現立體化考評，實現良性循環運作，如圖4 所示。

圖4 認識實習考核體系示意圖

3 結束語

通過改革傳統認識實習模式，不僅適應了環境的發展需求，而且更加貼合行業發展的方向，深化了學生對專業課程的理解和認知。優化后的考核模式受到了廣大師生的認可，在實習的過程中，學生的專業設備認知能力、動手實踐能力、團隊合作能力、文字描述和表達能力等多方面能力得到了提升。