面向国际证体系及新工科的实践教学体系构建

赵兵涛

（上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093）

高等工程教育在我国高等教育中占有重要的地位，对支撑和服务产业经济转型升级意义重大。2016年6 月，我国正式成为《华盛顿协议》第18 个缔约国[1]，这意味着我国工程教育专业认证体系与发达国家工程教育认证体系（见表1）实现了国际实质等效。2017年6 月，教育部办公厅发布的《新工科研究与实践项目指南》明确了深入构建面向新工科的工程实践教育体系与实践平台的目标，强调围绕工科学生工程实践能力培养的目标、课程设置、实习实训安排、经费投入、体制机制、雇主反馈等关键环节开展调查，深入分析我国工科学生工程实践能力的现状与问题，推进基于成果导向的工科学生工程实践能力培养，设计评价体系，指导改革实践[2]。当前，国家实施“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等重大战略措施，以新技术、新模式、新产业为代表的新经济发展对工程科技人才的培养提出了更高要求，因此加快工程教育改革创新、建设工程教育强国的需要极为迫切。

在当前国际工程教育认证体系和新工科背景形势下，高等工程教育中专业课程体系改革必然面临诸多新的挑战，现有的专业尤其是本科专业及课程体系须做进一步的深化改革[3-8]。能源与动力工程类专业是我校高等工程教育的特色专业之一。截至目前，我校已有包括能源与动力工程本科专业在内的4 个专业通过德国工程教育ASIIN（German accreditation agency for study programs in engineering,informatics,natural sciences and mathernatics）认证。如何在新的形势下实现能源与动力工程类专业课程的构建和优化改革，深入推进新工科背景下国际工程认证教育的纵深化，就成为当前能源与动力工程类工程教育教学改革重要的方向和内容之一[9]。

表1 典型国际工程教育认证组织

1 基于国际工程教育认证体系和新工科人才实践培养的目标与要求

国际工程认证教育体系中的重要核心内容是成果导向教育（outcome-based education,OBE）的理念[10-12]。无论何种认证体系下的项目和具体要求如何变化，其根本宗旨无不体现在学生知识、能力与素质培养上[13-15]。但是，在当前国际工程教育认证和新工科背景下，包括能源与动力工程类专业在内的高等工程教育所面临的新问题尚不能完全有效地实现这一宗旨，具体表现为：工程教育认证的核心理念尚未完全形成，成果导向教育的实施机制尚未健全，开展新工科研究与实践尚显薄弱以及产教融合的校企联合培养模式需要进一步深化等[16]。为此，笔者进行了典型国际工程教育认证体系对学生毕业能力素质的要求对照（见表2）。

表2 典型国际工程教育认证体系对学生毕业能力素质的要求[13-15]

2 基于国际工程教育认证体系和新工科的能源动力类专业建设策略

2.1 与工程实践对接的课程体系

国际工程教育认证体系中对工程知识的要求包括对工程学科所必需的基础科学包括：数学的知识和理解、核心概念和内容的系统理解、前沿性边缘学科知识以及工程背景下的多学科知识的掌握等。

上述目标的达成要求构建合理的课程体系和学分要求，并明确每个课程环节的衔接与目标实现。为此，基于成果导向教育理念，构建通识教育课程（47.5 学分，含）、学科基础课程（70.5 学分）、专业课程（48.0学分）以及任选课程（2.0 学分）的立体化和层次化的课程体系。其中学科基础课程包括大类基础理论、大类基础实践、工程基础课程组、工程基础实践课程、短学期实践等模块；专业课程包括专业核心课程、专业拓展课程、专业选修课程一、专业选修课程二、实践课程与毕业设计等模块，课程类型及学分分配如图1 所示。力争体现知识获取环节、思考检验环节、专业教育环节和实践能力环节的有效衔接。

2.2 与工程问题分析对接的模块单元

工程分析的能力主要指对工程知识的具体应用、阐述并解决实际工程问题，包括运用知识和理解分析工程产品、过程和方法，选择和应用相关的分析和建模的方法。

图1 能源与动力工程专业课程类型及学分分配

在课程体系中这些能力和素质的培养主要体现在专业课程的教学上。对于这些课程，我校优化了教学组织，采用主线贯穿、有机整合的策略，按照工程分析能力培养的主旨，采用主线化的策略把课程知识进行有机整合和串联，形成模块化教学。通常一个完整的课程包括：基础概念模块、基本数学物理化学原理模块、技术与工艺模块和设计依据方法流程模块，从而使学生能够有针对性地开展学习。特别是对专业拓展和专业选修课程，要求学生结合相关数学物理建模的基础知识以及工程专业化软件进行辅助学习，从而有利于培养学生的工程分析方法。

2.3 与工程设计及解决方案对接的专业核心课程

工程设计的能力主要指应用知识和理解能力开发和实现设计适应需求，以及设计方法和应用的能力。这一方面的课程体系主要包括：一是实践课程的设置，包括能源动力类专业制冷装置课程设计、锅炉课程设计、换热器课程设计和透平机械课程设计；二是毕业设计，为了深入对接新工科背景下的能源与动力工程类专业人才培养的适应性，在各课程设计中，强调工程设计须基于实际工程案例，探索基于实际项目驱动的课程教学，增强其职业能力的培养和训练。

2.4 与调查研究能力对接的能力训练

主要包括：①文献检索、运用数据库及其他信息资料库的能力，即使用互联网电子资源检索期刊的能力；②设计和开展适当的实验、分析数据并形成结论的能力；③现场和实验室工作的能力。②③两种能力体现于专业创新实践训练课程的学习，我校采取结合教学内容，建立实验平台、延伸工程项目的方式，提升学生根据自己所学理论知识发现和解决实际问题的能力。主要包括组织学生进行创新实验或开放实验活动以及各级大学生创新训练计划项目，要求成立实验小组，每组全员参与，自行设计实验工艺流程、自行组装仪器设备、自行调试、自行采集数据、自行进行初步数据处理与结果分析，从而实现提高设计实验、分析数据和现场工作的能力。

2.5 与工程实践能力对接的技能训练

工程实践能力包括选择并使用合适的设备、工具和方法，理论联系实践解决工程问题，理解技术和方法的应用及其局限性能力等。

此能力目标主要依靠毕业实习和毕业设计环节来实现。为此，我校进行了两个方面的尝试：一是利用实际工程项目资料将单一的课堂教学模式转变为相应的工程项目研讨和分析，比较性地讲解和讨论学生的工程设计与实际工程设计在工程实验或工程设计依据、方案、方法、流程和图纸等方面的异同，培养提出问题、分析问题和解决问题的能力；二是利用已建成的教学实践基地，实现产学研融合的工程教育联合培养模式。除了进行现场生产实践和实习，对实际工程的工艺流程、设备结构、运行参数、监控系统深入了解外，还同时开展学生创业计划、校企相互交流和培训讲座等活动，以实现新型教学体系和面向行业和社会的人才培养机制[17]。

2.6 与综合能力对接的综合能力培养

综合能力包括个人与团队的协作沟通能力、对工程实践的社会影响的辨析能力、职业道德和操守（职业规范）、工程项目管理和商业技能以及终身学习能力等可转移的技术能力。

综合能力的培养体现于两个方面：一是开设创新创业实践训练等课程，在课程组织上采用团队协作、分工完成、独立答辩的方式，培养学生在此过程中的适应能力和创新能力；二是积极鼓励和引导学生参加与能源动力行业的大学生创新创业竞赛（如“挑战杯”“创青春”“互联网+”等）、全国大学生数学建模竞赛、全国大学生节能减排竞赛等学以致用的科学与工程实践活动。在此过程中，发挥学生在能源与动力工程方面的优势，调动学生的积极性和协作性，突出学以致用的理念，提升解决实际问题的能力。

2.7 与互联网对接的多元化教学模式

互联网尤其是移动互联网的飞速发展为课程教学提供了多元化的发展空间，成为工程教育尤其是终身学习能力培养的新型重要平台。

为此，依托其他各类网络教学平台，我校积极探索信息化时代教学模式的创新，创建和发挥以校内课程中心为校内网络资源的主体作用，鼓励采用以慕课、微课为代表的校外网络资源，探索以反转课堂为代表的新型教学模式的高效实施。在互联网教学理念的影响下，更新教学理念，探索教学模式，提高教学质量，实现教学内容、课程体系和教学模式的多方位改革，促进信息化技术与能源与动力工程类专业工程教育的深度融合。

3 结语

主动对接国际工程教育专业认证，主动适应新工科的建设要求，探索专业课程体系的改革途径，是提升高等工程教育质量和人才培养质量的重要举措。我校能源动力类专业根据成果导向教育理念，努力开展适应新形势的课程体系、模块单元、核心课程、素质训练、技能训练、综合能力和信息化教学模式的改革与探索，在ASIIN 认证基础上发挥已认证专业的经验教训和示范效应，对于推动新工科下能源与动力工程类专业等在内的相近专业的国际认证和纵深改革具有积极的意义。