“能源動力類”專業(yè)科研成果的實驗教學(xué)資源化研究與實踐

田紅++鄢曉忠++周臻++尹艷山

【摘要】以長沙理工大學(xué)“能源動力類”專業(yè)本科生培養(yǎng)改革為例，在對學(xué)院現(xiàn)有科研成果及實驗項目分析基礎(chǔ)上，遴選可轉(zhuǎn)化成教學(xué)實驗項目的科研項目，并確定其轉(zhuǎn)化類型，從實驗資料編寫、實驗方案確定及實驗管理制度建立等方面對科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的模式進行改革和完善，取得了階段性結(jié)果，實踐表明該改革有利于“能源動力類”專業(yè)本科生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】“能源動力類”專業(yè) 科研成果 實驗教學(xué)資源化 培養(yǎng)模式

【中圖分類號】G642 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）09-0148-02

近年來，火力發(fā)電機組的單機容量由300MW發(fā)展到1000MW，自動化控制水平與要求越來越高，鍋爐燃燒方式日益多樣化，污染物排放環(huán)?？刂埔笥涌量?，加之近年風(fēng)力、太陽能、燃料電池等新能源發(fā)電技術(shù)的開發(fā)力度不斷加大，對能源與動力工程類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求。將科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目不僅是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的基本要求，也是培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)的能源動力類專業(yè)學(xué)生的迫切需要[1]。

國內(nèi)外教育工作者開展了關(guān)于將科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的研究，其研究熱點集中在體系改革、管理方法及具體措施等方面[2-4]，還具體針對不同專業(yè)提出了改革思路和具體方法[5-7]。在“能源動力類”學(xué)生的培養(yǎng)過程中，由于新教材的編寫出版、實驗儀器的開發(fā)具有滯后性，目前大多數(shù)教材和實驗設(shè)備比較陳舊，使學(xué)生與現(xiàn)場實踐具有一定距離。而科研項目一般都來自于現(xiàn)場實踐，是對現(xiàn)場運行中存在問題的提煉和綜合。本文在進行能源動力類專業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的改革與實踐中，探索其管理模式，建設(shè)相應(yīng)實驗體系。

一、現(xiàn)狀調(diào)研

近5年，學(xué)院獲得橫縱向課題211項，橫向項目106項，縱向課題105項，其中國家級項目占30%，省部級項目占50%以上。橫向課題來自企業(yè)，更貼近現(xiàn)場和實踐，縱向課題側(cè)重基礎(chǔ)研究。目前，學(xué)院現(xiàn)有教學(xué)實驗項目53項，科研性教學(xué)實驗僅占19%，剩下81%為基礎(chǔ)性教學(xué)實驗。只有一部分學(xué)生在進行畢業(yè)設(shè)計時，可跟隨畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師的課題，進入企業(yè)現(xiàn)場或科研實驗室從事相關(guān)的實驗工作。

二、科研項目的遴選和轉(zhuǎn)化類型的確定

學(xué)院以“能源動力類”專業(yè)教育改革為契機，以“電力生產(chǎn)與控制虛擬仿真實驗教學(xué)中心”國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心、“能源系統(tǒng)與動力工程”國家實驗教學(xué)示范中心等平臺為依托，大膽探索能源動力類專業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的新模式。在對學(xué)院現(xiàn)有科研成果和教學(xué)實驗分析基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的體系和方法，遴選科研項目，確定可轉(zhuǎn)化成教學(xué)實驗項目的科研項目。首先，按照科研項目研究方向分成動力機械安全可靠性理論與技術(shù)、燃燒理論與高效清潔燃燒技術(shù)、流動與傳熱過程的數(shù)值模擬及工程應(yīng)用、能源材料與新能源電力技術(shù)4大類，并按照縱向項目和橫向項目的特點分為設(shè)計型和創(chuàng)新型兩大類。然后，組織學(xué)術(shù)帶頭人、青年教師代表和實驗員代表對篩選出科研成果進行論證，確定項目轉(zhuǎn)化類型。經(jīng)充分討論，確定科研項目共轉(zhuǎn)化成教學(xué)實驗項目69項，其中設(shè)計型教學(xué)實驗28項，創(chuàng)新型教學(xué)實驗41項，創(chuàng)新型教學(xué)實驗國家級8項，省級10項，校級17項，院級6項。根據(jù)科研成果來源確定實驗導(dǎo)師，實驗設(shè)備放置地點確定實驗室老師。

三、管理模式與實驗體系的研究

1.《實驗指南》和《實驗指導(dǎo)書》的編寫

緊緊圍繞“能源動力類”專業(yè)本科生的培養(yǎng)目標(biāo)，由實驗室老師和實驗導(dǎo)師進行《實驗指南》和《實驗指導(dǎo)書》的編寫。《實驗指南》包括實驗背景、實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗臺介紹、實驗步驟、注意事項、實驗內(nèi)容及實驗結(jié)果分析等?！秾嶒炛笇?dǎo)書》包括實驗原料、實驗過程、數(shù)據(jù)分析。設(shè)計型教學(xué)實驗項目在實驗內(nèi)容設(shè)計多項選擇，還預(yù)留學(xué)生自設(shè)計內(nèi)容。創(chuàng)新型教學(xué)實驗項目在實驗過程中具有參數(shù)可擇、原料可選、設(shè)備可改等可調(diào)性。

2.實驗實施方案的確定

學(xué)生仔細閱讀《實驗指導(dǎo)書》和《實驗指導(dǎo)書》，撰寫初步實驗方案。設(shè)計型教學(xué)實驗項目需要學(xué)生在原有實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上進行擴充和設(shè)計，根據(jù)學(xué)生專業(yè)方向的不同確定不同的實驗內(nèi)容和測重點。創(chuàng)新型教學(xué)實驗項目主要考察學(xué)生的創(chuàng)新性，可以對實驗原料進行選擇，對實驗參數(shù)進行修改，對實驗設(shè)備進行改造，進行創(chuàng)新型實驗。實驗室老師和實驗導(dǎo)師對學(xué)生的初步實驗方案進行審批，并就實驗細節(jié)跟學(xué)生進行交流，形成最終實驗方案。

如圖1所示，該實驗為設(shè)計型教學(xué)實驗項目，在實驗原料選擇上，火電方向?qū)W生選擇煤或生物質(zhì)/煤，新能源方向?qū)W生可選擇生物質(zhì)；學(xué)生還可以選擇不同氣氛進行熱重實驗。如圖2所示，該實驗為創(chuàng)新型教學(xué)實驗項目，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性，學(xué)生可以設(shè)計并加工新的燃燒器進行實驗，也可以將4孔燃燒器改造成2孔的進行實驗，還可以選擇不同燃料。

3.實驗管理制度的建立

實驗室制定了全程管理監(jiān)督模式，分以下步驟：初步方案申報，實驗室審核，最終方案確定，實驗時間預(yù)定，實驗儀器使用培訓(xùn)，進行實驗，實驗結(jié)果分析。實驗室還新出臺了《科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的開放管理規(guī)則》，擴大了實驗教學(xué)項目的開放范圍，不僅包括課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等，也包括第二課堂興趣活動、創(chuàng)新活動、大學(xué)生節(jié)能減排競賽等；拓展了其開發(fā)內(nèi)容，包括設(shè)計性、綜合性和研究性實驗，小發(fā)明、小論文等。進一步完善了實驗管理制度，建立了科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的管理模式與實驗體系。

四、“能源動力類”專業(yè)學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)成效

學(xué)院以各平臺實驗教學(xué)條件設(shè)施為基礎(chǔ)，逐步完善科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的管理模式與實驗體系，在實驗導(dǎo)師隊伍、實踐實驗教學(xué)和培養(yǎng)成果方面均取得顯著成效。

1.實驗導(dǎo)師隊伍

根據(jù)科研成果來源建立了實驗導(dǎo)師隊伍，并聘用校外導(dǎo)師來學(xué)院進行教學(xué)和交流，新聘湘電風(fēng)能有限公司、武漢鋼鐵公司等校外導(dǎo)師10余名；為進一步增強導(dǎo)師的專業(yè)實踐經(jīng)驗，向省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳、市能源局等外派學(xué)院老師8人進行為期半年到1年的掛職鍛煉；初步建立了一支專業(yè)實踐經(jīng)驗豐富的實驗導(dǎo)師隊伍。

2.實踐實驗教學(xué)

學(xué)院構(gòu)建了7個開放性實驗教學(xué)平臺，優(yōu)化設(shè)置實驗項目，成功新設(shè)了“新型光伏電池制備實驗系統(tǒng)”等28項設(shè)計型教學(xué)實驗，開設(shè)了“生物質(zhì)/低質(zhì)煤混合氣化實驗研究”等41項創(chuàng)新型教學(xué)實驗，開設(shè)了“太陽能冷暖空調(diào)系統(tǒng)仿真與虛擬實驗”等7個虛擬實驗。近2年內(nèi)，以學(xué)生實習(xí)為契機，帶領(lǐng)學(xué)生在大唐耒陽電廠、永清環(huán)保有限公司等進行實踐實習(xí)，新建了大唐株洲電廠等5個校外學(xué)生培養(yǎng)實踐基地，鴻遠閥門有限公司等6個橫向課題依托單位實踐基地。

3.培養(yǎng)成果

學(xué)院通過對學(xué)生實踐能力培養(yǎng)模式的創(chuàng)新和實踐，取得了顯著培養(yǎng)成果。2016年，學(xué)生在全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”及“節(jié)能減排大賽”等中獲國家級、省級各類獎21項，校級各類獎項30余項；大學(xué)生創(chuàng)新性實驗項目20余項，其中國家級1項，省級5項；國家專利2項（發(fā)明專利1項）。

五、結(jié)束語

將科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的基本要求，也是培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)的能源動力類專業(yè)學(xué)生的迫切需要。在對學(xué)院現(xiàn)有科研成果及教學(xué)實驗情況分析基礎(chǔ)上，遴選科研項目，并確定其轉(zhuǎn)化類型，從實驗資料編寫、實驗方案確定及實驗管理制度建立等方面對科研成果轉(zhuǎn)化成實驗教學(xué)項目的模式進行改革和完善，取得了顯著成效。

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基金項目：校教研教改項目（JG2017YB03和JG1336），省教研教改項目（JG2013B038）