新能源科学与工程(制冷空调方向)本科实验与实践教学体系的构建

刘忠宝 王庆华 马国远 孙 晗北京工业大学 北京 100124



新能源科学与工程(制冷空调方向)本科实验与实践教学体系的构建

刘忠宝 王庆华 马国远 孙 晗
北京工业大学 北京 100124

摘 要：在热能与动力工程(制冷)专业方向建设的基础之上，深入结合新能源科学与工程的特点，在新能源科学与工程(制冷空调方向)实验教学体系、实践教学模式的建立等方面做了有益探索与实践。对新能源科学与工程(制冷空调方向)实验教学理念、实验教学方法、实验课程的考试与考核以及教学效果等方面进行了论述和剖析，对国内同专业和相近专业的实验实践教学具有一定的启迪意义。

关键词：新能源科学与工程；制冷空调；实验与实践教学体系；构建

新能源科学与工程(制冷空调方向)专业成立几年来，在原来热能与动力工程(制冷)专业方向建设的基础之上，深入结合新能源科学与工程的特点，在实验教学体系、实践教学模式的建立等方面做了有益的探索与实践，并取得了显著的成效。

1 教学理念

以“三创”(创新教育、创新学习、创新研究)为主线贯穿于实验教学的全过程，启迪学生的创新思维、开发创新潜能、培养创新能力、强化工程训练、提高学生运用现代科学技术解决工程实际问题的能力，构建集教与学为一体、理论教学与实践教学为一体、课内教学与课外教学为一体的实践教学基地。并通过行业、研究机构、国内外高校合作的形式开展联合教学与培训，使学生具备较强的工程应用能力和深厚的后续学习潜力。经过建设，逐步形成了以本科教育为主，面向学科建设，面向科学研究，形成高水平的科研促进高水平的实验教学，高水平的教学带动高水平的科研的良性循环；实现了以“三创”为主线贯穿于实验教学的全过程，对大学四年的实验教学体系进行整合，构建了具有开放实践教学模式特点的，理论与实践教学有机结合，以能力培养为核心，分层次的实验教学体系，涵盖基本型实验、综合设计型实验、研究创新型实验的实践教学体系。

2 实验教学方法

2.1 对学生动手能力及基本技能的训练

在设置实验项目及内容时，首先考虑了对学生动手能力及基本技能的训练，并逐渐减少演示性、验证性实验，所有实验均由学生亲自操作完成，全面培养和提高学生的动手能力及基本技能。其中动手能力培养的典型实验为生产技术实践环节，该阶段的目标是使学生将所掌握的专业理论知识运用到具体的实践中去，培养和提高其各方面的能力。针对市场竞争日趋残酷所造成的学生实习单位难觅的困难和生产实习的形式化、走过场等各方面的问题，采取了企业生产模拟环境综合实习和大学生职业技能培训。将企业的实习环境搬到校内，实现学位证书和职业技能证书“双证书”培养模式。

2.2 综合创新能力培养

为培养学生的创新能力，首先在实验环节增加综合性实验和创新性实验。为学生提供自主开发产品的实验条件。其教学特点是以“学生为主体、教师为主导”的模式，在该教学基地的硬件环境支持下，独立自主地尝试实现自己所设想的产品。其主要特点是：教学上仅提出最终目标，对学生不加任何制约与限制，也不存在教学指导书等。以超越教师、想教师所未想、做教师所未作为最高境界。通过这类实验，培养学生理论联系实际、求实创新的学风，严谨的科学态度以及分析和解决问题的能力。

2.3 先进测试技术能力的培养

大部分实验设备采用先进测试方法和手段。为了使本科生了解基本设备测量原理与方法，保留了部分传统手工的测量装置。课内实验选用传统的手工测试实验装置，有兴趣的学生可在课外利用先进的自动调节与数据采集处理系统进行实验测试，完成数据对比。

2.4 开放性实验

针对专业特点和人才培养定位，将更多的实际科研工作和工程实际问题引入教学实验。另外，强调适应学生能力培养，开拓实验、实践教学的新形式、新内容；强调通过实验教学方法、手段，实验考核方法等的改革创新，推进学生自主学习、合作学习、研究性学习的主动性和积极性，使学生对课程内容的认识加深，实验技能(实验理论、实验方法和动手能力)显著提高。

3 实验与实践教学手段

除了一般的教学手段，重视现代教育技术在实验教学中的推广应用。开发实验多媒体教学课件以及涉及基础实验与专业课程的模拟实验。

3.1 实验教学平台

为学生提供丰富的学习素材，2014年以来为学生制作了各类教学多媒体课件，为学生学习、课程复习、自我测试提供全新的学习平台。为教师与学生提供无时空限制的交流通道，可在网上完成辅导、答疑等工作。

3.2 预约平台

在网上公开部分共享仪器和商用软件的仪器及软件所在地、联系人信息及仪器使用说明等信息，师生可根据这些信息联系仪器负责人使用共享仪器和软件，使中心的仪器设备最大限度发挥作用，促进教学和科研工作。

3.3 丰富的辅助实验教学的电子文档供师生下载学习

热电偶、热电阻、数据采集器等是热能实验中最常用的仪器。学生在课堂上对这些传感器、采集设备的了解较少，利用网站将这些传感器及仪器的使用说明及相关资料放在网上方便师生下载学习。学生掌握了这些常用仪器的使用有助于他们做创新实验的研究。

3.4 自主开发实验设备

坚持基础实验项目以自主开发为主、综合创新及实验采用引进和科研项目转化相结合的实验教学建设理念，将现代科技进步的成果渗透到实验内容中，为学生掌握先进的实验方法和技术手段搭建平台。近三年，自主研制了13套教学实验装置，为实验教学质量的提高奠定了基础。其中4套装置申请教学实验装置专利，均获授权。有些自制的实验设备已在北京石油化工学院等兄弟院校中的实验教学中应用。上述教学实验设备和装置为学生搭建了先进的教学实验平台，通过学习最新的专业技术与方法，有利于提高学生的工程实践能力和综合素质。

3.5 通过科技竞赛和专业技能培训提高学生的实践创新能力

3.5.1 通过举办和参加科技竞赛培养大学生的团队精神、创新思维和解决实践问题的能力

参加科技竞赛，学生以团队作业的形式(3～5人一组)，在教师指导下综合运用所学知识，广开思路，凝练新概念，设计新方案，研制新作品，解决新问题，使知识得到一次彻底的升华。发起并组织“中国制冷空调行业大学生科技竞赛”，举办华北地区制冷空调行业大学生科技竞赛。由我校和中国制冷空调工业协会共同发起和组织的“中国制冷空调行业大学生科技竞赛”，已经连续举办7届。至2014年止共设立华北赛区、华东赛区、华中赛区、华南赛区、西部赛区和东北赛区，已经基本涵盖了全国范围内的制冷空调相关专业的近百余所高等院校，其中包括来自台湾的勤益科技大学，8届竞赛参赛学生规模总计达两万余名。

3.5.2 针对热能与动力工程在校大学生进行职业技能培训

加大职业技能的教学和实践，对在校大学生进行职业技能技术培训，把职业技能培训和现有的理论教学、实践教学各环节结合起来，发展成为具有培养创新能力的职业技能培训体系，并纳入大学生教学计划中。研究了针对大学生的一种培训和管理、考核体制，并将职业技能培训长期化、制度化。针对热能与动力工程，在全国高校范围内第一个实现“执业资格证书+学位证书”双证书培养模式。让学生在毕业前拿到一张正规的全国承认的执业资格证书，对扩大高校毕业生的就业面产生了积极的影响。

4 实验课程的考试与考核

以培养学生动手能力、提高学生的科学实验素质和创新能力为目标，积极探索新的实验教学考核体系，逐步建立多元化的实验考核方法。对所有基础类实验，实验成绩包括学生的实验预习、操作过程、实验效果和实验报告4部分，成绩结构比例为1:3:2:4。其中实验报告中重点考量学生对试验结果的处理分析能力、对指导书中思考题的解答、实验体会及对现有实验装置的缺陷分析与改进建议等。对综合创新性实验，实验成绩包括方案设计、实验系统搭建、实验效果、合作能力、设计报告、回答问题等方面，成绩结构比例对不同的实验项目有不同的侧重。其中合作能力的成绩为同组同学间的互相打分结果。为鼓励学生参加课外科技创新实践活动，学校以及相关教师不仅为学生提供各类科学竞赛项目经费支持，完成项目的同学可获得学校规定的学分。

5 教学效果

近几年，学生对实验教师的评分均在90分以上；学生100%通过实验课考试；参加创新实验和星火计划的学生逐年增加；4名学生通过国家大学生创新实验项目答辩，25名学生通过星火计划答辩；积极参加各类科技竞赛，比赛成绩逐年提高：139名学生参加了省部级及以上级别的各项竞赛，共获得22项奖励，获奖学生人数百余人。本文第一作者参与发表论文16篇，申报各类专利12项。毕设论文的成绩平均在80分以上，校内评分与校外抽查评分相似。

6 结束语

依托学科发展和科研优势，在科研工作积极为北京市建设服务的同时，形成了“理论与实践并重，能力与素质并行，基础实验与专业实验、创新设计、科学研究有机结合，创造以学生为本的人文环境，坚持把知识传授、能力提高、素质培养贯穿于实验教学始终的教学理念”，构建了“理论—实践—创新”三结合的工程应用型人才实践环节培养平台，打造了“学生—工人—工程师”的培养创新能力和工程素质的良好环境。

参考文献

[1] 王法玉,张桦.基于Web与短信结合的实验室开放管理系统设计与实现[J].实验技术与管理,2011,28(1):104-107.

[2] 教育部.关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见[Z].教高〔2001〕4号,2001.

[3] 陈作明.高等工科院校开放性实验室建设与创新人才培养[J].重庆交通学院学报:社科版,2007(3):85-87.

[4] 张红光,马国远,刘忠宝,吴斌,叶芳,郭航.注重培养创新精神的热能与动力工程实验教学示范中心建设[J].实验技术与管理,2011,28(3):11-14.

New Energy Science and Engineering (Refrigeration and Air Conditioning ) Undergraduate Experiment and Practice Teaching System Construction

Liu Zhongbao, Wang Qinghua, Ma Guoyuan, Sun Han
Beijing University of Technology, Beijing, 100124, China

Abstract:Based on the construction of the professional direction of thermal energy and Power Engineering (refrigeration), the characteristics of new energy science and engineering are deeply considered, experiment teaching system, practice teaching mode of new energy science and Engineering (refrigeration and air conditioning), etc. are investigated and practiced. This paper discusses and analyzes the experimental teaching idea of new energy science and Engineering (refrigeration and air conditioning), and examination of experimental teaching method, experimental course, and teaching effect.

Key words:new energy science and engineering; refrigeration air conditioning; experiment and practice teaching system; construction

收稿日期：2015-10-02

作者简介：刘忠宝，博士，副教授。

基金项目：2016年度北京工业大学“日新人才”培养计划项目支持(编号：2016-RX-GL-01)；北京市自然科学基金项目(编号：3162008)。