能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建思路探討

張海軍 李潤(rùn)東 李延吉 王偉云

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為適應(yīng)新形勢(shì)對(duì)能源動(dòng)力類專業(yè)應(yīng)用型人才的需要， 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)學(xué)院能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)特點(diǎn)，以培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)人才為目標(biāo)，通過(guò)資源共享平臺(tái)、立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、工程實(shí)際與社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)三方面構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，改善了本專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，促進(jìn)了學(xué)科發(fā)展。

關(guān)鍵詞：能源與環(huán)境系統(tǒng)工程;實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)是能源動(dòng)力類特設(shè)專業(yè)之一，是結(jié)合國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展要求，為培養(yǎng)具備從事能源與環(huán)境技術(shù)工作的人才開(kāi)設(shè)的，旨在為社會(huì)培養(yǎng)造就一大批具有寬厚的科學(xué)理論基礎(chǔ)，掌握能源、環(huán)境與控制知識(shí)的復(fù)合型專業(yè)人才[1-3]。

沈陽(yáng)航空航天大學(xué)能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)于2013年批準(zhǔn)設(shè)立，于2014年開(kāi)始招收第一屆本科生。2015年被遼寧省教育廳確定為應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)型示范專業(yè)。為提高教學(xué)質(zhì)量，完成培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)體系中顯得格外重要，構(gòu)建適合本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系迫在眉睫。目前，能源與環(huán)境系統(tǒng)工程實(shí)驗(yàn)體系中存在問(wèn)題主要集中在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)耗時(shí)長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)單一，實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、占地面積大、操作要求高等[4-6]，很難適應(yīng)該專業(yè)應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)型的要求。針對(duì)專業(yè)自身特點(diǎn)，以培養(yǎng)創(chuàng)新性實(shí)踐人才為目標(biāo)，本文從資源共享，立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，工程實(shí)際與社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)三方面對(duì)本專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的體系構(gòu)建提出一系列建議，為國(guó)內(nèi)開(kāi)展能源與環(huán)境系統(tǒng)工程的高校提供借鑒。

一、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立

1.資源共享，提高資源利用率

（1）場(chǎng)地、設(shè)備資源共享

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備由實(shí)驗(yàn)中心統(tǒng)一調(diào)配，設(shè)置專門的精密儀器室，大型、貴重儀器統(tǒng)一放置，專人管理，學(xué)期初由各實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人統(tǒng)一上報(bào)儀器使用計(jì)劃，由實(shí)驗(yàn)中心統(tǒng)一安排，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要。儀器設(shè)備對(duì)學(xué)生開(kāi)放使用，在保證本科生基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及開(kāi)放性創(chuàng)新項(xiàng)目的前提下，儀器也對(duì)研究生和教師全年開(kāi)放，提高設(shè)備的利用率。

（2）技術(shù)資源共享

實(shí)驗(yàn)中心集合了一批專業(yè)技術(shù)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，針對(duì)不同內(nèi)容、不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以選擇最為擅長(zhǎng)的教師擔(dān)任。此外，實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)資源、科研成果及相關(guān)資料、不同學(xué)科所采用的新技術(shù)、新方法等都可在中心實(shí)現(xiàn)共享。

2.利用現(xiàn)代教育手段，建立立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

適應(yīng)培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才的需要，應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果，用現(xiàn)代電子和信息技術(shù)改造現(xiàn)有儀器設(shè)備，提高儀器設(shè)備的自動(dòng)化程度和精確程度，采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系保持經(jīng)典性與時(shí)代性相結(jié)合。

（1）教學(xué)方法的開(kāi)發(fā)

①多媒體教學(xué)：利用現(xiàn)代信息技術(shù)，采用多媒體等現(xiàn)代手段，通過(guò)網(wǎng)上視頻演示、現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)驗(yàn)等多種方式的結(jié)合，滿足學(xué)生對(duì)掌握專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)需求。

②網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)式教學(xué)：采用集體解答、網(wǎng)上答疑、現(xiàn)場(chǎng)輔導(dǎo)等靈活多樣的答疑指導(dǎo)，多層次、全方位的輔導(dǎo)方式與網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)緊密配合，師生互動(dòng)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)需求。學(xué)校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)（專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)等）通過(guò)校友邦實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)執(zhí)行，可在該信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布，預(yù)習(xí)，課外學(xué)習(xí)，實(shí)習(xí)日記、實(shí)習(xí)報(bào)告批閱、在線教輔等。

③討論式教學(xué)：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，組織學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的討論，比較不同方案的可行性，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)原理的掌握;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論和比較，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。教師及時(shí)對(duì)關(guān)鍵的教學(xué)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，擔(dān)當(dāng)好啟發(fā)、點(diǎn)評(píng)的角色。

（2）虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

仿真技術(shù)在工科教育，特別是在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中虛擬仿真技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)[7-9]：

①打破時(shí)間與空間的限制 只要有計(jì)算機(jī)就可以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而不會(huì)受到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室問(wèn)題的限制，實(shí)驗(yàn)者可以根據(jù)自己時(shí)間合理安排，并按照個(gè)人愛(ài)好、興趣等自主選擇進(jìn)行實(shí)驗(yàn);

②虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中表現(xiàn)的更為直觀，真實(shí)，可以使實(shí)驗(yàn)者更形象地獲取知識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情;

③虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不消耗實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)用的元器件和儀器儀表齊全，并且可以重復(fù)操作，大大降低了實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行成本;

④虛擬仿真實(shí)驗(yàn)速度快，容易開(kāi)展設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)者的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力

⑤實(shí)驗(yàn)安全，可以任意進(jìn)行探索性法的操作，增加認(rèn)知程度，這都是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

基于虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開(kāi)設(shè)火力發(fā)電廠VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、鍋爐、汽輪機(jī)、煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)、660MW超臨界仿真系統(tǒng)等模擬仿真系列實(shí)驗(yàn)，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作代替或輔助部分實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)過(guò)程，要求學(xué)生進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)練習(xí)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)錯(cuò)誤操作進(jìn)行提示與指導(dǎo)。對(duì)于那些不可能搬進(jìn)校內(nèi)實(shí)習(xí)基地的大型流水線和重型設(shè)備，必須進(jìn)行模塊化、模擬化、仿真化處理，使之既具備實(shí)物的一些特征，又能作為訓(xùn)練對(duì)象，既有助于教師的講解，又能使學(xué)生感受到課堂上無(wú)法感受到的職業(yè)氛圍，使仿真和模擬在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中全方位的發(fā)揮作用。

3.與企業(yè)聯(lián)合，建設(shè)與工程實(shí)際和社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)習(xí)基地

根據(jù)學(xué)科發(fā)展需要，與國(guó)內(nèi)典型企業(yè)共建聯(lián)合實(shí)習(xí)基地，這些實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地為學(xué)生工程實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，發(fā)揮了重要的作用。目前學(xué)院已建成校企聯(lián)合實(shí)習(xí)基地4個(gè)，分別是遼寧省能源研究所、國(guó)電康平發(fā)電有限公司、蘇家屯金山熱電廠、吉林電力股份有限公司渾江發(fā)電公司。學(xué)院將積極組織教師和學(xué)生參與基地的科研、生產(chǎn)和技術(shù)推廣等活動(dòng)，提高了教師和學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。我們將繼續(xù)發(fā)揮這一特色優(yōu)勢(shì)，多方位與國(guó)內(nèi)知名企業(yè)聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室、培訓(xùn)中心、聯(lián)合實(shí)習(xí)基地，引進(jìn)業(yè)界先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，把最新技術(shù)融入到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更接近工程實(shí)際，為學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供優(yōu)越的平臺(tái)。

中心定期邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)知名企業(yè)家、杰出校友、海內(nèi)外學(xué)者來(lái)中心做學(xué)術(shù)報(bào)告，開(kāi)展學(xué)術(shù)交流，使學(xué)生和教師及時(shí)了解行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r和技術(shù)需求。同時(shí)通過(guò)課程實(shí)踐、參觀實(shí)習(xí)、企業(yè)考察等多種形式的活動(dòng)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與行業(yè)發(fā)展相結(jié)合。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系尚需改進(jìn)與完善的地方

1.實(shí)驗(yàn)技術(shù)及手段需不斷完善和改進(jìn)，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供技術(shù)支撐;通過(guò)日趨豐富和完善資源共享平臺(tái)、立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、工程實(shí)際與社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)基地，構(gòu)建適合本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，提高實(shí)際動(dòng)手能力。

2.我們將進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)過(guò)程中的比重，建立以學(xué)生為中心、適合學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)、鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行科研探索的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，推進(jìn)學(xué)生形成自主式、合作式、研究式的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

3.建立高效的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放運(yùn)行管理體制。完善實(shí)驗(yàn)中心的各項(xiàng)規(guī)章制度，研究建立環(huán)節(jié)銜接、相互制約、監(jiān)控有效、操作性強(qiáng)、形成良性向上發(fā)展的、細(xì)化有效的管理體制。加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的考核，提高儀器設(shè)備的管理水平，進(jìn)一步提高儀器設(shè)備的利用率和完好率。

三、結(jié)論

通過(guò)資源共享平臺(tái)、立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、工程實(shí)際與社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)習(xí)基地建設(shè)等三個(gè)方面構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，我校能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)取得了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，學(xué)生實(shí)驗(yàn)熱情較高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果改善明顯，科技創(chuàng)新氛圍濃厚，而且激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的主動(dòng)性和積極性，有助于形成高素質(zhì)、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的新機(jī)制。

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