能源與動力專業(yè)多層次創(chuàng)新實踐教學體系的設計

陳敬煒 譚理剛 鄂加強

摘要：本文以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革為切入點，在分析和總結(jié)湖南大學能源與動力工程學院校內(nèi)外創(chuàng)新實踐教學成效的基礎上，從理論上總結(jié)和提出了符合創(chuàng)新教育目標的實踐教育體系，即“以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為導向，改革實踐教育管理機制，整合校內(nèi)實踐教學、課外科技創(chuàng)新和科技競賽、校外實踐教育平臺”的全方位、多層次的實踐教育體系。對我國高等院校特別是能源動力工程專業(yè)的創(chuàng)新實踐教育模式的建立具有一定的指導意義。

關鍵詞：能源與動力專業(yè);創(chuàng)新實踐教學;人才培養(yǎng)模式

為促進創(chuàng)新型的高等教育，我國先后出臺了《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》和《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》等一系列指導性文件 [1]。近幾年國內(nèi)對創(chuàng)新實踐教育體系的研究較以前有了很大的進步。例如，北京工業(yè)大學推出“創(chuàng)新人才培養(yǎng)不斷線”的教改方案，致力于在整個大學階段培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力[2]。上海交通大學以醫(yī)學專業(yè)為代表，構(gòu)建了開放的實踐教學平臺，取得了顯著成果[3]。福州大學食品科學與工程專業(yè)進行了實踐教學的改革，通過加強實驗教學、組織科技創(chuàng)新競賽、校外實踐基地建設等措施，為食品工業(yè)發(fā)展需要的專業(yè)人才培養(yǎng)打好了基礎[4]。

然而各校的創(chuàng)新實踐教育發(fā)展狀況參差不齊，建設還是顯得不足?？傮w來說，國內(nèi)外對實踐教學還存在一些片面的認識和工作誤區(qū)。例如：實踐教學培養(yǎng)目標僅僅是服務于課題教學內(nèi)容，或僅致力于培養(yǎng)學生的實際技能[5];大學實踐教學內(nèi)容不成體系，目標不明確。因此，如何構(gòu)建創(chuàng)新型的人才培養(yǎng)體系和教育管理機制，是綜合性大學進一步深化教學改革的研究重點，也是提高教學質(zhì)量的關鍵點。

1能源與動力工程專業(yè)實踐教育發(fā)展現(xiàn)狀

提高實踐教育質(zhì)量是高校提高教學質(zhì)量的重要途徑，也是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的復合型人才的重要保證。是高校培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、提高學生綜合素質(zhì)的重要教育環(huán)節(jié)。

能源動力專業(yè)是一門工程應用性、實踐性強的學科，涉及到電力、汽車、新能源等各行各業(yè)，學科發(fā)展與我國的經(jīng)濟發(fā)展息息相關。隨著當今科技的快速發(fā)展，能源與動力科學實踐教學的內(nèi)涵和外延都不斷發(fā)生變化。如何適應專業(yè)的發(fā)展要求，探索實踐教育改革方法，是我們面臨的重要課題。長期以來，我們一直致力于實踐教育體系的優(yōu)化和實踐，以期不斷提高實踐教育質(zhì)量。湖南大學能源與動力工程系前身為1972年建立的內(nèi)燃機專業(yè)，以培養(yǎng)從事發(fā)動機（包括環(huán)境保護與新能源）、制冷與空調(diào)以及熱工及自動化的復合型高級研究、設計工程技術創(chuàng)新型、研究型人才為培養(yǎng)目標。近年來，我們在實踐教育管理體制、實踐教育平臺打構(gòu)建方面取得了豐碩成果。

1.1實踐教育成果

本學科在學生的創(chuàng)新教育方面取得了大量的成果，獲得湖南省、湖南大學多項教改項目的支持建設和多項教學成果獎。包括：“熱能與動力工程專業(yè)以發(fā)動機排放污染及控制為特色的創(chuàng)新課程體系構(gòu)建與實踐”、“以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為特色的汽車排放及控制課程建設的探索與實踐”等。

同時，在學生科技創(chuàng)新比賽中表現(xiàn)突出。以能源與動力工程專業(yè)學生為主體的湖南大學瀟湘之鷹車隊成立于2007年，是國內(nèi)成立最早、成績最好、受媒體關注度最高的高校節(jié)能賽車隊之一。2014年，湖南大學易車FSAE賽車隊和瀟湘之鷹車隊在“大學生方程式汽車大賽”中首次奪得燃油組總冠軍桂冠和全國節(jié)能車大賽季軍。2015年，湖南大學瀟湘之鷹車隊在“2015第9屆Honda中國節(jié)能競技大賽”，奪得燃油大學、?？平M冠軍。

1.2能源與動力工程專業(yè)就業(yè)狀況

能源與動力工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)面廣、就業(yè)率高、就業(yè)形勢喜人。學生就業(yè)領域包括汽車、航天航天、新能源、電力、環(huán)保、發(fā)動機等，如上汽、比亞迪、玉柴、濰柴、華為等。能源作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，相信隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和對節(jié)能環(huán)保技術需求的持續(xù)增長，能源與動力工程專業(yè)的就業(yè)前景將越來越好，同時對能源動力專業(yè)畢業(yè)生的創(chuàng)新實踐能力的要求也將越來越高。

因此，全方位的提高能源與動力工程專業(yè)的創(chuàng)新實踐教育質(zhì)量是專業(yè)發(fā)展的保證。本文將以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為引導，針對能源與動力工程專業(yè)的特點，研究構(gòu)建、優(yōu)化和實踐多層次的創(chuàng)新實踐教育體系。

2創(chuàng)新實踐教學平臺的建設與探索

針對當前能源與動力工程專業(yè)的創(chuàng)新實踐教育的問題，結(jié)合本專業(yè)在實踐教育方面已有的經(jīng)驗成果，本文研究設計一種綜合性的創(chuàng)新實踐教育體系，包括校內(nèi)外實踐教育平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，并將該體系進行了初步實踐。

2.1校內(nèi)實踐教學平臺的建設與探索

本校的能源與動力工程專業(yè)近年來在校內(nèi)實踐教學的師資建設、試驗室建設方面有了長足進步，現(xiàn)擁有一支具有國際前沿知識背景的教學科研團隊，擁有6000多平方米的本科教學試驗基地。在以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目標的校內(nèi)實踐平臺建設方面進行了大量工作。根據(jù)已有經(jīng)驗成果，本研究設計的校內(nèi)實踐教學平臺主要包括專業(yè)基礎實驗、校內(nèi)工程訓練，工程大師論壇，擬建創(chuàng)新實驗班等。

2.1.1 專業(yè)基礎實驗（n+1）實驗教學模式

能源與動力工程專業(yè)開設有內(nèi)燃機熱性能測試實驗、傳熱學課程實驗、工程熱力學課程實驗等。在原有的實驗課基礎上，開發(fā)以學生為主體的綜合性與設計性實驗教學模式和平臺。該綜合設計性實驗課將在大三小學期開展，將涉及能源與動力專業(yè)的各個學科知識點、學時、教師、實驗內(nèi)容、路線和方案全部由學生自主選擇，將極大提高學生學習的主觀能動性，促進創(chuàng)新思維的形成。

2.1.2 建議開辦“創(chuàng)新實驗班”

創(chuàng)新實驗班是針對主修專業(yè)學有余力而專設的實踐性較強的系列課程。按照專業(yè)設置方向，針對領域發(fā)展前沿、開設相應的課程。如針對新能源方向，建議開設的實踐班課程有太陽能利用技術、氫能的制備及利用技術、新能源汽車等。創(chuàng)新實驗班課程將大幅度提高實踐課程的比例，包括自主開發(fā)實驗、低年級學生走進科研實驗室。同時采用一對一的學生導師制，讓學生及早接觸科學研究內(nèi)容。通過在實驗班的學習，讓學生掌握能源與動力工程專業(yè)知識和應用技能，并具備一定的科研能力。

2.1.3 開展校內(nèi)工程訓練

探索創(chuàng)建工程實訓平臺，面向研究生和本科生，跟隨團隊導師完成實際的科研項目。研究團隊以研究生為主體，本科生根據(jù)自己的研究興趣，進行選題并加入相應的團隊，進行科研課題的研發(fā)、產(chǎn)品的開發(fā)等活動。同時推出“大師”系列論壇，邀請工程領域的專家學者為本科生開展各工程領域、人文、管理方面的講座。一方面有利于學生了解工程科學領域的前沿理論和進展，從而提高研究興趣、開拓視野。另一方面，促進學生工程素質(zhì)的提高和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

2.2課外科技創(chuàng)新和科技競賽平臺

課外實踐教學平臺主要包括大學生科研訓練項目，開放實驗室科研項目，科技競賽等內(nèi)容，同時創(chuàng)立學生創(chuàng)新工作室對教學平臺進行管理。目前，本學科利用熱能工程實驗室、動力工程實驗室的條件和課題，大力支持了“大學生創(chuàng)新訓練（SIT）”計劃、學科競賽等素質(zhì)拓展活動。

2.2.1 建議創(chuàng)建“學生創(chuàng)新工作室”

依托相關課題組、學校平臺，建議成立“能動專業(yè)學生創(chuàng)新工作室”，組建跨年級、跨專業(yè)、跨學院的科技創(chuàng)新團隊、邀請專家和教授作為指導教師。同時，創(chuàng)新工作室還可以統(tǒng)一組織學生參加各類專業(yè)型賽事，如挑戰(zhàn)杯、全國節(jié)能減排大賽等。并對創(chuàng)新成果進行發(fā)掘和包裝，并推動創(chuàng)新成果參與到全國“互聯(lián)網(wǎng)+”、“創(chuàng)青春”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，促進成果的推廣和落地，形成良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍。

2.2.2 開展“大學生科研訓練項目”

設立“大學生科研訓練項目”。由學生自主選題申報，組織專家團隊進學校評審，學校、學院、專業(yè)、實驗室等進行資助研究開發(fā)。對于申報課題，可采取自由申報、技術挑戰(zhàn)兩種形式，盡可能引導學生盡早的進入科研實驗室，為今后的科研活動打下堅實基礎。在科研訓練過程中，學生導師將向?qū)W生開放實驗室，鼓勵學生參與高難度、具有創(chuàng)造性的科研項目，以期獲得高水平的學術成果，既促進導師科研項目的推進，又帶動學生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，實現(xiàn)教與學的雙贏。此外，將實驗室開放、科研訓練與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽、科技競賽相結(jié)合，促進學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的發(fā)展，為“雙一流”建設提供動力。

2.3 校外實踐教育平臺的建設與探索

本文和探索的校外實踐是以校企共建的校外實踐基地為依托，合作開展本科教育實習，包括專業(yè)認知實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計等教學活動。

2.3.1 建立校外實踐基地

能源與動力工程作為典型的工科專業(yè)，應用背景極強，尤其與工程實踐有密不可分的聯(lián)系，具有向能源動力類企業(yè)輸送專業(yè)理論知識深厚、創(chuàng)新實踐能力突出的人才的使命。為此，一直以來本專業(yè)不斷加大對校外實踐教學的投入力度。廣西玉柴機器集團有限公司與湖南大學正式簽署校企戰(zhàn)略合作關系協(xié)議書，企業(yè)為學校提供實習場地與環(huán)境，同時學校聘請相關行業(yè)的專家、學者作為專業(yè)兼職教師，極大的提高了本專業(yè)的創(chuàng)新實踐教育質(zhì)量。

2.3.2 認識實習與專業(yè)實習

本專業(yè)所在學院已與多所知名企業(yè)建立了長期合作關系或簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，如專業(yè)所在機械學院與玉柴集團建立的實踐基地。以此為依托，開展多種形式的認識實習和專業(yè)實習。本專業(yè)在實習教學上的具體辦法是在大二暑假小學期組織學生進行為期1周的認識實習，讓學生初步了解能動行業(yè)情況，制定職業(yè)規(guī)劃。在大三暑期小學期中，開展1-2周的專業(yè)實習，進行具體的技能培訓，如了解發(fā)動機的設計、制造工藝流程，新型能源系統(tǒng)的運行等，以提高學生的工程素質(zhì)，加深對能動專業(yè)的了解。最后由學校提供實習信息，學生根據(jù)自身情況，聯(lián)系和接洽相關單位進行為期3周的專業(yè)實習，為即將面臨的深造或就業(yè)打下基礎。

2.3.3 與實踐相結(jié)合的畢業(yè)設計

堅持以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目標，整合校內(nèi)外資源進行多形式和的畢業(yè)設計選題。探索自由選題、校企聯(lián)合指導的畢業(yè)設計形式，鼓勵學生選擇由學校、企業(yè)資助的實物型的畢業(yè)設計選題，探索校外畢業(yè)設計等設計模式改革。將畢業(yè)設計與前三年的專業(yè)基礎實驗、工程訓練、科研訓練、科技競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽等實踐教學環(huán)節(jié)相結(jié)合，提高實踐教育的廣度和深度，并將畢業(yè)設計作為實踐教育成果的重要指標。

3實踐教學體系的總結(jié)與總體設計

本文根據(jù)21世紀對能源與動力領域人才綜合素質(zhì)培養(yǎng)的要求，立足于湖南大學建設綜合性、開放式、研究型高水平大學的宏偉目標，以培養(yǎng)高素質(zhì)能源與動力類創(chuàng)新人才為導向;把握能源與動力領域高速發(fā)展趨勢，響應行業(yè)對能源與動力工程專業(yè)人才的需求;將創(chuàng)新教育和創(chuàng)新設計實踐貫穿教學全過程，打破傳統(tǒng)的形式單一，以認知實習、驗證性實驗為主的實踐教學模式;通過優(yōu)化整合實踐內(nèi)容、增加綜合和研究創(chuàng)新型實踐教學內(nèi)容、加強各實踐層次之間的銜接，最終構(gòu)建“一個導向、四個層次、三個平臺”、資源優(yōu)化、層次明確的全方位、全過程能源動力類大學生實踐教學新體系，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3結(jié)論

針對實踐教學存在的問題，本文立足于能源與動力工程專業(yè)特點，以培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力突出的復合型人才為目標，本文提出了構(gòu)建一套完整的、全方位的創(chuàng)新實踐教育體系。該創(chuàng)新實踐教育體系主要包括校內(nèi)創(chuàng)新實踐教育平臺、課外科技創(chuàng)新和科技競賽平臺，以及校外創(chuàng)新實踐平臺。通過上述三種平臺的構(gòu)建，可以讓能源與動力工程專業(yè)的學生從大一到大四期間接受不斷線的、多層次的創(chuàng)新實踐教育，實質(zhì)性的提高學生的創(chuàng)新能力。

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