“雙碳”背景下新工科多元立體化創(chuàng)新實踐教學探索

鄭立星　吳彥麗　王峰　白濤

［摘 要］文章分析山西大學能源與動力工程專業(yè)學生在“雙碳”背景下的創(chuàng)新實踐情況，探索并建立多元立體化創(chuàng)新實踐教學模式，通過構建多元立體化創(chuàng)新實踐平臺、加強校企合作育人、優(yōu)化實踐教學指導體系、建設指導團隊等綜合措施系統(tǒng)地開展新工科創(chuàng)新實踐教學探索，提高學生的創(chuàng)新實踐能力。

［關鍵詞］能源與動力工程專業(yè)；創(chuàng)新實踐；實踐教學；教學改革

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）10-0028-03

實施“雙碳”戰(zhàn)略是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革，將在能源供給側和需求側引發(fā)結構性改革。能源動力類產(chǎn)業(yè)是支撐我國國民經(jīng)濟與國防建設的重要基礎和支柱產(chǎn)業(yè)，同時也是涉及多個領域高新技術的集成產(chǎn)業(yè)，將在能源轉(zhuǎn)型時期繼續(xù)發(fā)揮重要作用[1]?！半p碳”背景下，以新產(chǎn)業(yè)、新技術、新模式、新業(yè)態(tài)為代表的新經(jīng)濟發(fā)展，對能源行業(yè)工程技術人員提出了更高的要求。新工科建設已成為新時代我國工程教育變革的主要趨勢。實踐教學是新工科人才培養(yǎng)至關重要的教學環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、科研能力和實踐能力等綜合能力中發(fā)揮著尤為重要的作用。目前許多高校圍繞實踐教學研究探索了諸多改革策略和運行模式[2-5]。在新工科建設和“雙碳”背景下，能源與動力工程專業(yè)亟須進行教學改革，優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力的人才。

一、學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)問題分析

為了滿足火電行業(yè)和地方經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求，山西大學的能源與動力工程專業(yè)經(jīng)過60多年的發(fā)展變革，逐步形成了“重基礎、寬口徑、強實踐、求創(chuàng)新”人才培養(yǎng)模式，但在注重工程實踐和密切聯(lián)系行業(yè)實際方面存在以下問題。

（一）課外創(chuàng)新實踐教學模式仍處于摸索階段

課外創(chuàng)新實踐教學模式是為大一新生配備學業(yè)導師，為大學生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目安排指導老師，但缺乏行之有效的實踐教學方法，通常是采用提交見面交流記錄、介紹實驗儀器設備等方式，容易出現(xiàn)指導不深入，導師單向輸出、學生無反饋，創(chuàng)新性成果產(chǎn)出少等問題。

（二）部分本科生學習主動性不足，專業(yè)實踐能力不強

部分本科生自由探索和自主學習的主動性不足，在填寫創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等報名申請表時，仍然依靠指導老師確定項目內(nèi)容和實施方法，對要參加的實踐大賽的宗旨理解不深刻，在開展項目時表現(xiàn)出實踐經(jīng)驗不足、動手能力差，在項目結束后也不及時總結存在的問題和取得的收獲。

因此，筆者結合山西大學的辦學層次和培養(yǎng)目標，探索和構建適合所教學生發(fā)展水平的課外創(chuàng)新實踐教學模式和體系，以期為高校進行多元立體化創(chuàng)新實踐教學探索提供借鑒。

二、創(chuàng)新實踐教學問卷調(diào)查及其結果分析

為了了解大學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)現(xiàn)狀，筆者對山西大學電力與建筑學院（下文簡稱學院）的1000余名能源與動力工程專業(yè)本科生進行了大學生創(chuàng)新實踐主題問卷調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容主要涉及創(chuàng)新實踐活動參與度、創(chuàng)新實踐活動形式、校企合作開展創(chuàng)新實踐的情況和創(chuàng)新實踐教學指導體系等方面，并廣泛收集學生的建設性意見，為多元立體化創(chuàng)新實踐教學探索提供數(shù)據(jù)支撐，并為創(chuàng)新實踐教學方案的制訂提供可行性依據(jù)。

（一）創(chuàng)新實踐活動參與度

問卷前半部分的調(diào)查重點在于學生自身對創(chuàng)新實踐活動的興趣以及參與活動的積極性等相關問題。調(diào)查結果顯示，有57.3%的學生對創(chuàng)新實踐活動有較濃厚的興趣，但自主查詢相關活動的人數(shù)不多，僅占總人數(shù)的30％，大部分學生都是通過學校和院系宣傳來了解創(chuàng)新實踐活動的，而且有48.3%的學生僅僅參加過1到2次的創(chuàng)新實踐活動，甚至有38.9%的學生還沒有參加過創(chuàng)新實踐活動。

很多學生對創(chuàng)新實踐活動有興趣但是參與的次數(shù)并不多，這從一定程度上說明創(chuàng)新實踐活動的宣傳仍然不到位，其部分內(nèi)容和形式與學生的興趣存在不相符的地方。學校應創(chuàng)造更多的條件去拓寬學生查詢活動信息的渠道，比如通過社交平臺（微信公眾號等）推送幫助學生了解創(chuàng)新實踐活動途徑的文章、短視頻等，這樣能夠讓更多的學生找到自己感興趣的合適的創(chuàng)新實踐活動。如此可以讓學生能夠主動參與到創(chuàng)新實踐活動中去，而不是被動參與其中，這樣才會充分調(diào)動學生的積極性，提高學生參與創(chuàng)新實踐活動的頻率，讓學生能更快地發(fā)展自身的創(chuàng)新實踐能力。

（二）創(chuàng)新實踐活動形式

通過對學生參與過的創(chuàng)新實踐活動進行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學生參與創(chuàng)新實踐活動的形式以學術報告和社會調(diào)研居多（人數(shù)占70％），而參加過校外企業(yè)實踐活動的人數(shù)較少（僅占30％）。由于受新冠疫情的影響，2019級至2021級學生無法外出實踐，學院為學生提供的創(chuàng)新實踐活動主要以學術報告與虛擬仿真實驗為主，缺乏對學生動手實踐能力的培養(yǎng)。學院應當豐富創(chuàng)新實踐活動內(nèi)容，加大學生創(chuàng)新實踐活動的比重，以促進學生理論水平與實踐能力的共同提升。而在諸多創(chuàng)新實踐活動形式中，校企合作培養(yǎng)無疑是最好的培養(yǎng)學生動手實踐能力與就業(yè)適應能力的形式。

（三）校企合作開展創(chuàng)新實踐的情況

調(diào)查問卷中設計了關于校企合作的相關問題，來調(diào)查學生參與產(chǎn)學研項目的積極性。調(diào)查結果顯示，能源動力類專業(yè)學生對參加校外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地的活動具有濃厚興趣，大部分學生認為學校加強校企創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地建設有利于提升學生創(chuàng)新實踐能力，并且希望依托創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地，在專任教師與高年級學生的指導下通過參加產(chǎn)學研項目開展創(chuàng)新實踐活動。同時，有52.4%的學生認為通過校企合作開展創(chuàng)新實踐活動可以提高學生的創(chuàng)新實踐能力。因此，校外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地不僅受學生歡迎還受學校重視，如果能夠?qū)ζ溥M行有效管理，定能對學生產(chǎn)生更多積極影響。

（四）創(chuàng)新實踐教學指導體系

對學院本科生參與各項創(chuàng)新實踐活動時遇到的困難以及創(chuàng)新實踐活動開展形式的調(diào)查結果顯示，學生參與創(chuàng)新實踐活動普遍遇到的困難是缺乏指導和資料難找。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在開展創(chuàng)新實踐活動前，有45%的學生沒有清晰的活動思路、活動計劃和活動目標。這說明學生的活動準備不充分，同時缺乏指導老師的有效指導。學生通過收集資料能夠充分認識課題內(nèi)容，增強信息意識，準備解決課題相關問題需要的方法和措施。有76%的學生愿意加入有高年級學生指導的團隊。這說明學生是希望參與團隊合作的，并且希望能夠與和諧相處的學長們一起開展實踐活動。因此應重視組建高年級學生參與的指導團隊，指導學生查找資料、梳理思路、提出解決方案等，一步步培養(yǎng)學生的實踐能力。

三、探索創(chuàng)新實踐教學措施

（一）構建多元立體化創(chuàng)新實踐平臺

依托國家級一流本科專業(yè)建設點、山西省特色專業(yè)、“能源動力工程”山西省虛擬仿真實驗教學中心、山西省實驗教學示范中心、山西省工程技術研究中心以及中電聯(lián)電力行業(yè)仿真培訓基地，借助面向火電行業(yè)的360余臺套設備基礎和專業(yè)實驗實踐設備，建立院內(nèi)專業(yè)實驗室、“雙創(chuàng)中心”工程訓練中心和學生社團以及企業(yè)實踐基地的多元立體化創(chuàng)新實踐平臺，組建由校內(nèi)專業(yè)教師（含跨專業(yè)教師）、企業(yè)行業(yè)導師、高年級學生組成的指導團隊，組織學生參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練，提升學生創(chuàng)新實踐能力。

（二）加強校企合作，完善人才培養(yǎng)模式

在已有校企合作的基礎之上，創(chuàng)建“深度融合、互利共贏、貫穿全程”的校企長效合作機制。通過創(chuàng)建校企合作委員會和制定校企合作的規(guī)范制度來明確各方在共同發(fā)展、共同建設、共同育人中的責任、權利和義務，形成多元化的校企合作長效機制[6]?，F(xiàn)在學院已經(jīng)與山西京能呂臨發(fā)電有限公司、晉能控股電力集團陽光電廠、國能榆次熱電有限公司等10余家企業(yè)建立了校企合作平臺，組織學生走進企業(yè)進行生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習，并在導師的指導、高年級學生的幫助下，充分利用企業(yè)的軟硬件資源，提高學生的專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)[7]。

校企合作平臺并不僅僅以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地建設為主，還通過熔融課堂教學進行相關理論知識的講授。能源動力類行業(yè)從業(yè)人員需要掌握多種專業(yè)軟件知識，因此需要通過建設校企合作平臺，聘請企業(yè)軟件工程師來教授學生相關軟件的使用方法與技巧。

此外，建立科學有效的校企合作培養(yǎng)制度，便于實現(xiàn)校企共贏。從企業(yè)的角度來看，企業(yè)的發(fā)展需要加入新鮮血液與強大的科技創(chuàng)新動力，通過與高校合作引進優(yōu)秀人才，助力企業(yè)實現(xiàn)蓬勃發(fā)展；從高校的角度來看，可以解決實踐教學和學生就業(yè)問題；從學生的角度來看，能夠最大限度地將所學的理論知識運用于實踐當中，提高專業(yè)技能[8]。這對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量能夠起到重要作用。

（三）優(yōu)化實踐教學指導體系

實踐教學是學校教學工作的重要組成部分，是深化課堂教學改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)[9]。構建、優(yōu)化實踐教學指導體系，增強學生創(chuàng)新實踐能力，有利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，使學生掌握科學方法并提高實踐能力。

在實踐教學過程中，專任教師必須指導學生采用正確高效的方式來收集資料。學生在老師的指導下，掌握并運用資料收集整理的方法，在自主收集資料的過程中深化對課題的認識，并從中發(fā)現(xiàn)問題，提出自己的見解和觀點，通過對資料的研讀、分析、整合與提煉，為實施課題研究的下一步計劃打下堅實的基礎。

（四）加強實踐教學指導團隊建設

實踐教學過程中存在指導不深入，導師單向輸出、學生無反饋等問題，究其原因，主要是導師與學生之間缺乏充分的溝通交流，從而導致問題堆積無法解決。指導團隊引入高年級學生來健全團隊結構，他們可以作為師生溝通的橋梁，讓導師及時得到反饋，便于及時發(fā)現(xiàn)與解決問題。高年級學生的加入，可以輔助導師引領低年級學生形成相對比較成熟的活動思路，以使其能夠比較順利地參與課題研究。同時，指導團隊也可以增加同年級學生合作交流的機會，加入團隊的學生所學專業(yè)不局限于能源動力類，不同專業(yè)的學生通過思維碰撞，更容易迸發(fā)出創(chuàng)新靈感和提高實踐能力。

實踐教學指導體系以“寓教于學、寓學于練、寓練于做”為宗旨，根據(jù)學生及導師的特長，合理安排指導內(nèi)容和指導環(huán)節(jié)，通過導師與高年級學生的配合與協(xié)作落實導師負責制。指導團隊成員來源不局限于本專業(yè)，不同專業(yè)師生發(fā)揮各自專業(yè)優(yōu)勢互補作用，共同指導本科生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目，使得實踐教學能夠符合學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求。

四、結語

新工科背景下的工程教育改革，應當始終以學生為主體，結合國家和社會對工程類人才的需求以及廣大學生的創(chuàng)新實踐需求來進行創(chuàng)新和改革，從理論上創(chuàng)新、從政策上完善、在實踐中推進和落實，深入系統(tǒng)地開展新工科研究和實踐，做好未來工科創(chuàng)新領軍人才的前瞻性和戰(zhàn)略性培養(yǎng)，一步步將建設世界工程教育強國的藍圖變成現(xiàn)實。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：龐丹丹］