實踐教學對新能源科學與工程專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)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(yè)面向新能源產(chǎn)業(yè)，是一門涉及多學科的新興行業(yè)，需要具備知識創(chuàng)新與綜合應(yīng)用方面的能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，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(yè)的實踐教學體系建設(shè)過程中加強創(chuàng)新性實驗和社會實踐的實例，通過多方面開展基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的自主性實踐教學改革，加強對學生實踐能力的培養(yǎng)，切實提高學生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：新能源科學與工程專業(yè)；實踐教學；創(chuàng)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(yè)面向新能源產(chǎn)業(yè)，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(yè)，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(lǐng)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(chuàng)新與綜合應(yīng)用方面能力。總之，創(chuàng)新性是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才的本質(zhì)特征，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，也只有在長期的實踐教學中進行積累才能形成[1]。

天津農(nóng)學院新能源科學與工程專業(yè)的目標是培養(yǎng)具備可再生能源的開發(fā)、輸送、利用、管理及能源生產(chǎn)中的自動化設(shè)備與控制等工作方面知識與能力，能夠在新能源產(chǎn)業(yè)方向的企事業(yè)單位從事與新能源工程相關(guān)的科研、開發(fā)、教學、管理等工作的復(fù)合型應(yīng)用型科學技術(shù)人才。該專業(yè)一直非常重視培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新精神與實踐能力。創(chuàng)新是一個不斷實踐的過程，是一種創(chuàng)造性的實踐，只有在實踐中運用創(chuàng)新技能才能發(fā)現(xiàn)事物的本質(zhì)規(guī)律，產(chǎn)生、檢驗和實現(xiàn)創(chuàng)新思路和方案，形成新理論、提出新方法、開發(fā)新技術(shù)、創(chuàng)造新產(chǎn)品。因此，實踐是創(chuàng)新的土壤，創(chuàng)新實踐是創(chuàng)新能力形成和發(fā)展的關(guān)鍵[2]。

在新能源科學與工程專業(yè)的實踐教學體系建設(shè)過程中，本專業(yè)改進傳統(tǒng)的實踐教學體制，把學生自主探究問題的意識培養(yǎng)作為實踐教學改革的核心，多方面開展基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的自主性實踐教學改革，由原來的“師本教育”轉(zhuǎn)變?yōu)椤吧窘逃?，加強了對學生實踐能力的培養(yǎng)，切實提高了學生的創(chuàng)新能力。

一、實踐教學體系的設(shè)計思路

天津農(nóng)學院新能源科學與工程專業(yè)針對本專業(yè)的特點，結(jié)合學科研究特色，建設(shè)新能源科學與工程專業(yè)實驗室；整合現(xiàn)有實踐教學資源，結(jié)合科研優(yōu)勢，校企聯(lián)合，構(gòu)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(chuàng)新性實驗、創(chuàng)新訓練項目、創(chuàng)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(chuàng)新性實驗和社會實踐在培養(yǎng)計劃中有明確要求，主要體現(xiàn)為課程設(shè)計和校外實踐基地參觀實習，由專業(yè)統(tǒng)一組織和管理；創(chuàng)新訓練項目、創(chuàng)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(dǎo)下自主發(fā)起，也是檢驗實踐教學對學生創(chuàng)新能力促進作用的指標[3]。

二、課程設(shè)計環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容及實施過程

課程設(shè)計是實踐教學中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，通過課程設(shè)計的訓練，可以幫助學生消化和鞏固相關(guān)課程知識，是獲得實踐技能、培養(yǎng)工程意識、提高創(chuàng)新能力的重要途徑。針對實踐能力培養(yǎng)的新能源科學與工程專業(yè)課程設(shè)計環(huán)節(jié)建設(shè)，是該專業(yè)實踐教學體系建設(shè)的重要內(nèi)容。

本專業(yè)學生需要具備基本的繪圖能力、機械設(shè)計能力、能源傳輸開發(fā)規(guī)劃能力、電子器件選型焊接和調(diào)試能力、工具使用能力、沼氣開發(fā)能力。針對這些能力需求，規(guī)劃了三項新能源科學與工程專業(yè)課程設(shè)計，分別是針對學生基本機械設(shè)計繪圖能力和能源傳輸開發(fā)規(guī)劃能力培養(yǎng)的“管殼式換熱器的設(shè)計”環(huán)節(jié)，針對學生電子器件選型焊接和調(diào)試能力和工具使用能力培養(yǎng)的“電子技術(shù)生產(chǎn)實習”環(huán)節(jié)，和針對沼氣開發(fā)能力培養(yǎng)的“三結(jié)合式戶用沼氣池課程設(shè)計”。三個環(huán)節(jié)的教學內(nèi)容有機結(jié)合，基本覆蓋了本專業(yè)學生需要掌握的基本核心實踐能力。

1.管殼式換熱器的設(shè)計。該課程設(shè)計的具體內(nèi)容為：設(shè)計一套管殼式熱交換器，編制設(shè)計計算說明書，繪制換熱器總圖及零件圖。該課程設(shè)計內(nèi)容是專業(yè)基礎(chǔ)課《換熱器原理與設(shè)計》所學內(nèi)容的一次實際應(yīng)用，通過該項課程設(shè)計的實施，考查學生對能源輸送設(shè)備的理論計算和開發(fā)能力，選擇換熱器方式，設(shè)計詳細的換熱圖紙，培養(yǎng)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(shè)計加繪圖的方式是企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的主要環(huán)節(jié)。該課程設(shè)計內(nèi)容與企業(yè)研發(fā)過程相近，鍛煉了學生實際從事產(chǎn)品研發(fā)的能力。這種貼合所學理論知識，將理論知識應(yīng)用于實際中解決實際問題的實踐內(nèi)容能夠挖掘?qū)W生深層次的學習興趣、引導(dǎo)和激發(fā)學生的求知欲、培養(yǎng)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(jié)合的方式，使學生在完成任務(wù)的過程中既有客觀標準參考，又有任務(wù)完成后的答辯環(huán)節(jié)，既使學生了解產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范，又能夠鍛煉學生技術(shù)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(shù)學生有所鍛煉和施展，又能使基礎(chǔ)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(shù)生產(chǎn)實習。該課程設(shè)計的具體內(nèi)容為：完成太陽能手機充電器系統(tǒng)的設(shè)計、焊接和調(diào)試。設(shè)計報告要求寫出設(shè)計的思路，寫出元器件選取的依據(jù)及相關(guān)參數(shù)計算過程，分析設(shè)計中出現(xiàn)的問題及解決的方法。該課程設(shè)計內(nèi)容是集《電工技術(shù)》、《電子技術(shù)》、《電力電子技術(shù)》、《測試技術(shù)基礎(chǔ)》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(shù)，了解各種電子器件不同的焊接方法；熟悉電子元器件的結(jié)構(gòu)及作用，熟練掌握電烙鐵等相關(guān)工具的操作；掌握單片機基本功能模塊，掌握電子產(chǎn)品的工作原理、安裝和調(diào)試技術(shù)。通過實際動手實踐，進一步學習和理解電子技術(shù)知識，學會用設(shè)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(jié)合式戶用沼氣池課程設(shè)計。該課程設(shè)計的具體內(nèi)容為：根據(jù)指定發(fā)酵原料產(chǎn)量、性質(zhì)和有關(guān)設(shè)計資料，設(shè)計三結(jié)合式戶用沼氣池，對沼氣池進行設(shè)計計算。該課程設(shè)計內(nèi)容是專業(yè)課《生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)》所學內(nèi)容的一次實際應(yīng)用，與《管殼式換熱器的設(shè)計》相比，該設(shè)計內(nèi)容更貼合實際生活，針對大四年級學生已經(jīng)經(jīng)歷過《管殼式換熱器的設(shè)計》，這種將理論知識應(yīng)用于實際中解決實際問題的實踐內(nèi)容確實能夠提高學生學習的主動性，設(shè)計的質(zhì)量也有所提高。

三、校外實踐基地的建設(shè)

選擇天津市津南區(qū)泰達垃圾發(fā)電廠作為專業(yè)實踐基地。泰達垃圾發(fā)電廠是被國家建設(shè)部認定的我國垃圾發(fā)電領(lǐng)域唯一的國家級“科技示范工程”。選擇該企業(yè)的目的是讓新能源科學與工程專業(yè)的學生了解生物質(zhì)發(fā)電的基本原理、基本工藝、主要設(shè)備，加深專業(yè)學生對生物質(zhì)能發(fā)電工程的感性認識。主要的實習內(nèi)容，包括了解生活垃圾發(fā)電的工藝過程，了解生物質(zhì)發(fā)電的主要設(shè)施和設(shè)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(shù)基礎(chǔ)》、《換熱器原理與設(shè)計》、《PLC原理與應(yīng)用》等課程的感性認識，有助于綜合實踐能力的培養(yǎng)。

四、總結(jié)

通過創(chuàng)建基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新能源科學與工程實踐教學體系，切實提高了本專業(yè)學生的創(chuàng)新能力，對連續(xù)三屆學生調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示：學生參加創(chuàng)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(shè)對培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力方面打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]饒政華，廖勝明，周繼承.新能源科學與工程專業(yè)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(gòu)建新能源科學與工程專業(yè)開放性實踐教學體系[J].實驗技術(shù)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(yè)實踐教學的探究[J].實驗室科學，2016，19（4）：159-162.