高校能源动力类专业服务高中生素质教育的探索

北京工业大学环境与能源工程学院 北京 100124

北京工业大学能源动力类专业(学科)于2000年获准热能工程专业博士授权，2007年获准设立动力工程及工程热物理博士后流动站，2008年热能工程专业被列为北京市重点学科；2011年获准动力工程及工程热物理专业一级学科博士学位及硕士学位授权，2011年开始培养专业学位硕士研究生(动力工程)；目前拥有传热强化与过程节能教育部重点实验室、传热与能源利用北京市重点实验室、新能源汽车北京实验室、北京市热能与动力工程专业实验教学示范中心、北京电动车辆协同创新中心(教育部2011计划)、能源与动力工程和新能源科学与工程两个本科专业[1-3]。在较好地完成人才培养、科学研究工作的同时，自2008年起，北京工业大学能源动力类专业立足专业特点，积极与一些高中开展了深入合作，以期实现大学与高中在人才培养方面的良性互动。

1 相关问题及思考

(1)社会服务是大学的重要功能之一，如何实现大学与高中的深入合作、实现大学与高中在人才培养方面的良性互动？

(2)当前，绝大部分高中生对大学生活和专业学习了解并不充分。如何避免其高考后选择学校及专业的盲目性，并且在素质教育方面有更多实实在在的收获？

(3)如何让社会和高中生对北京工业大学及其能源动力类专业有更多的全面了解？从而有利于增强认同感。

(4)结合大学的人才培养功能，如何让研究生和本科生认识到专业知识学习和积累的重要性？如何让他们增强专业认同感和自豪感，并进一步激发其专业学习兴趣？

基于上述问题与思考，北京工业大学能源动力类专业充分发挥专业优势，全面利用实验室、科研课题、教学活动、教师、研究生及本科生等多方面资源，积极参与北京市的翱翔计划，为高中生开设素质教育选修课(或第二课堂课程)，开放实验室以接待高中生参观与实践，在大学与高中合作培养人才方面做了一些不懈的探索与实践并初见成效。

2 服务高中教育的主要举措

(1)由北京工业大学能源动力类专业的中青年教师、博士研究生、硕士研究生、本科生组成混合型指导团队，充分发挥各自优势，在翱翔计划高中生培养和开设高中生选修课等方面，提供全面和优质的服务。在此过程中，参与其中的高校师生也增强了学校荣誉感和专业成就感，激发了工作热情和学习热情。

(2)发挥专业优势，集师生之力，为北京市翱翔计划高中生培养活动助力[4-8]。2008年，接收了2名翱翔计划高中生学员(已经顺利结业)；2014年，接收了2名翱翔计划高中生学员(主要参与车用内燃机的余热利用研究工作，已经顺利结业)；2015年，接收了2名翱翔计划高中生学员(主要参与车用自由活塞膨胀机的研究工作，已经顺利结业)；2016年，接收了1名翱翔计划高中生学员(主要参与内燃机代用燃料燃烧特性的研究工作，即将结业)。

翱翔计划是北京市教委重点资助的项目之一，由北京教育科学研究院自2008年负责组织实施，高校、科研院所、区县教委、示范高中校相关人员共同参与。该计划是在稳步推进普通高中课程改革，发挥首都教育资源优势，在青少年中培养拔尖创新人才的总体思想下进行的。其主要目的是让学生通过实验室特有的氛围熏陶，形成持久的科研兴趣。让学生亲历一个完整的“感受科学研究和科学家—理解科学研究过程和科学家素养—对科学研究和成为科学家感兴趣—立志投身科学研究和成为科学家，为人类可持续发展做出卓越贡献”过程。“翱翔计划”以学生的兴趣为主导，不急于要求学生取得什么样研究成果，学员和实验室实行“双向选择”，允许学生不适应研究时可中途退出。北京工业大学能源动力类专业自翱翔计划伊始就参与其中并积累了相当经验，目前已经取得了显著成效。

例如，2015年7月至8月，来自北京市第二中学的高一学生马靖腾和来自北京市第一零九中学的高一学生李先至来到实验室，结合北京青少年科技创新学院的 “翱翔计划”课程活动，进行了为期一个月的集中学习与实践，相关教师及博硕研究生们为两位翱翔计划高中生学员提供了全面和细致的指导工作，两位高中生系统掌握了工程热力学、内燃机原理及构造、三维机械制图等方面的基础知识，亲自动手拆装了汽车发动机，积极参与并亲身体验了能源动力类专业正在承担的车用自由活塞膨胀机、车用柴油机排气余热利用等科研工作。在此期间，利用“北京工业大学2015年全国优秀大学生科技夏令营”的机会，这两位高中生还全面参观了北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室、北京工业大学传热与能源利用北京市重点实验室等。通过一系列的学习和实践活动，两位高中生在理论知识和自主实践方面有了很大收获，对北京工业大学及能源动力类专业有了更加深入的了解。

(3)发挥专业优势，集师生之力，为北京市高中生开设专业选修课，丰富高中生素质教育选修课程资源[9-14]。

自2013年9月至今，为北京市海淀区教师进修学校附属实验学校的高中生开设 “现代汽车与发动机技术入门”选修课(累计3轮、共40名高中生)；为北京市东直门中学的高中一年级学生(叶企孙实验班)开设 汽车发动机拆装与仿真技术选修课(累计6轮，共100余名高中生)； 2016年10月至12月，为北京市广渠门中学的高中生开设了汽车文化选修课(选课学生31名)，得到了选课学生的好评。

再如，2014年3月至2014年6月，北京工业大学与北京市东直门中学开展合作，面向该校高一(2013级叶企孙实验班)的27名学生开设了汽车发动机拆装与仿真技术选修课。该课程由能源动力类专业的教师带领博硕研究生和本科生共同开设，主要包括理论环节与实践环节；理论环节包含：汽车发动机构造、汽车发动机原理、汽车文化概述等；实践环节包含：汽车发动机拆装、三维绘图软件(CATIA)的初步使用说明与体验、汽车发动机性能模拟软件(GT-Power，Fire，Fluent)的初步使用说明与体验。通过该课程学习，学生对汽车发动机的构造与设计、工作原理与性能分析等方面有了较为深入的了解，并且通过实践环节的动手操作，将所学的理论知识与亲身实践过程进行有机结合，进一步巩固了课程内容的学习，从而激发了大家的学习兴趣。同时，注意采用区别于中学常规的课堂教学模式，便于学生对大学相关专业(如车辆工程、能源与动力工程、机械工程)的知识体系与教学方式有了较为清晰的了解。在此次教学活动中，能源动力类专业的博士研究生杨凯、宋松松，硕士研究生赵光耀、贝晨、王宏进，本科生尤琦、卢海涛、崔丹丹等同学全程参与，在仿真软件的讲解与体验、汽车发动机拆装等教学环节中发挥了关键作用。

又如，2013年9月至2014年1月，北京工业大学与北京市海淀区教师进修学校附属实验学校开展合作，面向高中学生开设了现代汽车与发动机技术入门选修课，12名高中生选修了该课程，课程由汽车文化及构造的理论课程和拆装发动机的实践课程组成。在理论课程中，能源动力类专业的教师从汽车文化、汽车发动机与底盘构造、汽车制造工艺等方面，做了通俗易懂的讲解。授课期间，教师积极与高中学生进行互动交流，给参加选修课程的学生留下了深刻的印象。在前期的理论课程学习之后，高中生在能源动力类专业姚宝峰讲师和赵光耀、杨凯、贝晨、王宏进、宋松松等研究生的指导和带领下，进行了发动机拆解与安装的实践环节。学生自己动手，完成整个发动机的分解、拆卸与组装，在此过程中学习各种工具的使用方法、锻炼动手实践能力、巩固理论课的相关知识，达到了选修课程学以致用的目的。

(4)发挥专业优势，开放实验室，为高中生提供现场参观和学习的机会，大学和中学联手将素质教育做实做好。2013年6月9日，北京市海淀区教师进修学校附属实验学校高中生5人和教师1人来访汽车工程系及热能与动力工程专业北京市实验教学示范中心，参观定容燃烧实验、进行热工基础实验和发动机拆装实践。2014年2月22日，北京市东直门中学师生70余人来访汽车工程系及热能与动力工程专业北京市实验教学示范中心，参观实验室并了解相关专业知识。2015年4月11日，北京市东直门中学师生及翱翔计划高中生20余人来访汽车工程系及热能与动力工程专业北京市实验教学示范中心，参观实验室并了解相关专业知识。出生于北京、两岁时随全家移民加拿大的Xia Shangzhou，2015年在美国的汽车城-底特律市完成了高中学业，当年9月份进入美国密歇根大学深造，他利用2015年暑期回国探亲访友的机会，自当年7月2日来到汽车工程系的实验室，进行了为期三周的集中学习与实践，Xia Shangzhou利用其英语语言优势，积极参与研究生的英文论文修改与润色工作，他也在研究生指导下学习了汽车发动机构造的基础知识并亲自动手拆装了汽车发动机，全面参观了汽车工程系的实验室及北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室，亲身体验了快速压缩机的燃烧实验，与研究生一起参与了有机朗肯循环系统试验台搭建与初步调试工作等。在此期间，作为一名海外华人和准大学生，Xia Shangzhou对北京工业大学、能源动力类专业建立了深厚的感情。

(5)立足专业，发挥自身优势，高校教师为高中教育改革做实事。2014年1月3日下午，北京市海淀区教师进修学校附属实验学校2013至2014学年度第一学期高中学院课程结题答辩会特别邀请了能源动力类专业的3名中青年教师与所有高中学院课程的任课教师一起，参与了课题答辩的评审工作。2014年6月18日，能源动力类专业的1名教师(张红光)被聘请为第六届北京青少年翱翔科学论坛(物理与地球科学分论坛)评审专家并参与活动。2014年9月1日，能源动力类专业的1名教师作为北京市海淀区教师进修学校附属实验学校开学典礼高三年级第2论坛校外嘉宾，与高三(2)班近30名学生进行广泛的交流互动。2016年5月24日，能源动力类专业的1名教师(张红光)被聘请为第八届北京青少年翱翔科学论坛(物理与地球科学分论坛)评审专家并参与活动。

3 服务高中教育的初步效果

(1)自2008年起，共接收培养了7名“翱翔计划”高中生学员，共有2名教师(张红光、李艳霞)被北京青少年科技创新学院授予“翱翔计划优秀辅导教师”称号，张红光还获得2016年翱翔“创新育人奖”提名(主办方：北京青少年科技创新学院、北京市慈善基金会)。其中有2名翱翔计划高中生学员总结了车用内燃机余热利用研究成果，于2014年10月份组队参加了第35届北京青少年科技创新大赛并最终获得了北京市二等奖的优异成绩(北京市第二中学高二学生郭嵩、北京市第一零九中学高二学生周洋)。

(2)自2013年9月至今，已经为北京市海淀区教师进修学校附属实验学校的高中生开设现代汽车与发动机技术入门选修课累计3轮(共40名高中生)。分别有3名学生代表该课程参加所在学校的高中学院课程结题答辩会，其中2人获得三等奖、1人获得优秀奖。第一轮选修课学员黄铭雨同学于2015年被哈尔滨工业大学(威海)能源与动力工程本科专业录取，北京工业大学的相关教师期间为黄铭雨同学在高考自主招生专家推荐、高考志愿选择等方面提供了大量帮助与建议。第一轮选修课学员郑斌同学于2015年被北京工业大学能源动力类本科专业录取。第二轮选修课学员承博涵同学于2015年被北京工业大学建筑类本科专业录取(自主招生方式)，北京工业大学的相关教师为该同学在高考自主招生专家推荐方面提供了大量帮助。

(3)自2014年3月至今，已经为北京市东直门中学的高中一年级学生(叶企孙实验班)开设汽车发动机拆装与仿真技术选修课累计六轮(共100余名高中生)，北京东直门中学方面对教学效果非常满意，希望继续开展相关合作。在2015年3月至6月的第三轮合作教学过程中(为期一个学期)，提高了教与学的难度，即第二轮选课学员继续参加基于问题的教学活动(PBL)，将24名学生分为4个小组(每组6人，各配备2名指导教师)，每组负责一个研究性项目(分别为：基于CATIA的内燃机零部件设计；基于GT-Power的内燃机性能分析；天然气发动机排气余热利用方案；车用柴油机排气余热利用方案)，学生经过听课、自学、研讨、研究、计算、分析、总结、答辩等多个环节的锻炼，在自主学习、自主实践和自主创新方面都取得了明显的进步。

(4)通过为高中生讲授专业知识、答疑解惑、指导动手实践等活动，能源动力类专业的研究生和本科生更加认识到专业知识学习和积累的重要性，对综合运用专业知识有了更多切实体会，进一步激发了专业学习兴趣，对于提高研究生和本科生的培养质量也起到了良好促进作用。同时，2015年12月，能源动力类专业的8位博硕研究生被北京青少年科技创新学院授予“翱翔计划优秀志愿者”的称号。

(5)通过对相关活动的成果进行总结和凝练，以“大学中学手拉手、服务社会谋共赢”为题申报了2014年北京工业大学优秀教育教学成果奖并最终获得了二等奖。北京工业大学的新闻网也对相关活动进行了报道。由能源动力类专业所负责的本科专业“能源与动力工程专业”在2015年上半年第二批校内专业评估中进入优秀专业行列，作为专业特色之一的“大学中学手拉手，服务社会谋共赢”也得到了评估专家和学校的首肯。

4 结语

在为高中生开设素质教育选修课和开放实验室的过程中，应当充分尊重高中生的成长规律，既要激发其创新思维的能力，也要考虑到高中生知识结构和知识储备情况，切忌急功近利和拔苗助长；研究生和本科生参与其中，在专业知识掌握及语言表达能力、组织协调能力、与人沟通能力等方面，都应当有积极的促进作用，避免让他们感到是负担和累赘，应当让他们有成功感和成就感，这需要在人员和时间的调配方面多下功夫、巧做文章。通过践行社会服务功能、为高中生成长助力的活动，有利于实现大学与高中的在人才培养方面的良性互动，也为北京工业大学及其能源动力类专业赢得了良好的社会声誉。

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