“能源与动力工程”学生的节能创新能力培养

郝晓文　王富强　王方舟

[摘 要] 能源与动力工程专业培养的目标之一是使学生掌握能源的相关原理和技术以提高能源利用效率。能动专业的专业课涉及节能，但对学生进行系统的节能并培养创新能力的过程依旧缺乏。在能动专业教改的背景下，提高能动学生的节能创新能力非常必要，但是以其为目标的研究很少。参考创新教育的三层深度，根据年级特点分阶段进行节能创新能力的培养，强化培养中的团队协作，强化教师科研引领和辅导员的价值观引领，以竞赛为手段提高大学生节能创新能力，从而培养社会需要的节能创新型人才。

[关键词] 节能;创新;能源与动力工程;科技竞赛;分层递进

[作者简介] 郝晓文（1977—），男，山东济南人，博士，哈尔滨工业大学（威海）新能源学院副教授，主要从事节能与减排教育研究。

[中图分类号] G642;TK22-4  [文献标识码] A  [文章编号] 1674-9324（2021）12-0169-04  [收稿日期] 2020-09-13

一、引言

科学技术是第一生产力，而“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”“创新决胜未来”“硬实力、软实力，归根到底要靠人才实力”。社会能够持续发展的关键因素正是人类社会创新发展所带来的技术进步和技术革命。所以，通过以高校为平台的各种理论与能力教育，把大学生高质量发展作为培养的目标，构成更高水平的人才培养体制，使新时期的高校学生拥有很好的创新实力，才能助推我国科技水平的进一步快速发展。

能量利用是我国的支柱产业之一，也是我国新动能发展的基础之一。目前我国经济快速发展，能量消费急剧攀升，由此带来环境污染、能源危机、资源短缺等诸多问题。而节能在消耗相同能量的前提下，得到更多数量的产品;或者在数量一样的前提下，得到质量更好的产品。节能不但给企业带来收益，也提高了环境质量，更能体现出企业的先进性。所以走改革创新的节能之路备受关注。

节能也是高校科研院所以及企业重点关注的前沿性方向，但要得到更好的节能效果，扎实的知识是基础，跳动的思想是关键。大学生作为接班人，他们创新能力的培养关系着国家的未来。从国家和社会对人才的需求，从科技进步和人才培养的角度，都需要高校培养出符合时代和社会需要的具有实践创新精神的新型人才[1，2]。“能源与动力工程”（简称能动）专业在符合时代发展的同时，也要不断创新教育模式和教改方法。同时，新技术在生产过程中的大量应用，对能源与动力工程专业人才的培养提出了更高的标准和要求[3]。所以，以节能和创新人才培养的模式作为一个重要方向，是能动专业系统培养中的一个关键组成部分，也是新能源这个新工科专业发展的方向。

二、能动专业的节能创新研究现状

（一）创新教育是各专业大学生培养的关键

创新教育是创新能力提升的基础。进入21世纪以来，创新教育在很多国家都受到越来越多的重视，一些发达国家更是建立起了相对成熟的创新教育的支持体系，并取得了令人满意的教育和实践效果。国内外学者在研究创新教育实践基础上，总结了创新教育包含的三层深度：第一层是通过学习了解创新;第二层是以学习为基础，成为具有创新品质、创新精神和创新能力的拥有者;第三层是通过学习和实践进行新产品的创新[4]。作为建设创新型国家的重要一环，创新教育已被我国提升为重点建设工程。实施创新教育，力争在2020年左右把我国建成创新型国家，使科学与技术的发展成为国家、社会进步的引擎[5]。

学生在初入大学时，仍按照以前的学习模式，重视课本内容的掌握，而缺乏对理论知识和学习技能的积累，也缺乏对创新的认识及创新的能力。很多学生将主要精力投入到硕士入学考试的复习，以及毕业后可能从事领域的相关证书考试上。大学生在校时间里更多的是忙于机械的记住讲授内容，忙于应付各种课程常规化考试。许多大学生的创新性思维得不到发挥，导致他们缺乏主动去思考和创新，在科技创新活动中茫然找不到方向，思考出的创新内容总是缺少广度和深度。但是，近几年来，各行业的国际竞争日益激烈，严峻形势要求当代的中国大学生必须勇于创新、善于创新，提高创新的层次[6]。

（二）能动专业的节能教育

目前国内外对于能源教育并未有一个相对统一、广泛认可的概念。但综合看，能源教育的出发点在于认识节能的必要性;树立能动专业学生的节能思想。能源教育的内容和理念包括节约能源的人文意识和科学技术，只有节约能源的意识而缺乏推动节约能源的科学技术，则很难达到能源教育的最终目标;只拥有节能技术而无节能意识，则难以向最终目标迈进[7]。

无论在国内还是国外，节能都是一個备受瞩目的研究方向。美国开启了“国家能源教育开发”项目，欧盟和日本推广了一系列能源创新政策，通过能源创新实现节能的目的，同时培育节能文化，形成良好的节能文化氛围。节能代表着经济发展的一种未来状态[8]，也就是在进一步提高能源利用效率的同时，能够降低能量消耗，建立全新的能源结构和全新的经济发展模式。它们的核心在于节能的技术创新和制度创新[9]。

通过检索发现，能动专业教改通常根据学校发展方向，结合自身专业特色，在学校支持下，通过平台和实验室建设，结合创新竞赛、教师科研、校企联合，进行学生的创新培养，以节能创新为核心的具体且综合的能动教改很少。高校对节能的研究更多通过统计学和管理学，关注节能意识的发展和后勤部门的节能减排经验。节能是一个很宽的概念，是整个能动专业课程体系的一个组成部分。专业基础课、专业核心课、专业选修课都会涵盖节能的部分内容，但是这些课只关注节能的一部分，没有将能源方向的节能研究系统化，也就很少向节能创新引申。

能动专业的学生从大一就开始学习热学，但浅显的知识不能让他们达到能源创新的要求。虽然专业基础课的讲授会改善此情况，但学生对创新的积极性不足，协助教师进行的科研工作时，达不到教师要求或半途放弃，而且随着年级增加，学生对创新的激情急剧下降。

三、能动专业大学生节能创新能力的培养方法

参考创新教育的三层次理论，结合能动专业的培养特色和各年级情况，以节能创新为重点，进行阶梯化的能源教育改革，在三个层面上增强学生节能创新能力的培养。

（一）基础实践层：大学生节能创新理念和基础创新的培养

通过家庭和学校的教育，大学生均有一定的节能意识，但是有时候却缺少节能的行为。从大一开始利用与学生进行交流的机会，讲解和宣传节能，将节能理念融入大学生社会责任感教育，使学生形成更强的节能理念。引导学生养成思考和观察的习惯，能够在生活和学习中有意识的去思考节能问题，关注能源浪费，进行生活中的节能创新，并参加校级的基础项目和竞赛。

（二）专业实践层：节能创新在培养方案中的提升和系统化

对专业基础课的设置模式和教学内容进行革新和改革，彻底改变灌输式的教学方法;将能源学科的基础知识生动化，采用启发式+对比式教学的方式，将生活中节能常识与专业基础理论知识结合;专人负责将各个课程中零碎的节能知识系统化，并结合实例进行讲授;通过仿真教学和实验教学，使学生对节能知识更具体化和形象化。

建立节能知识传授中基础理论—仿真分析—应用示例的体系。改变沉闷的课堂教学气氛，通过生活和工程中的实例，激发学生兴趣，改善教师与学生的沟通效果，调动学生对专业课学习的主动性、积极性和创造性，让学生主动去思考，从而提高课堂效率。通过课堂课题和小测，把握每个学生的专业技能和综合素质，依据学生的个体特长和兴趣爱好，因材施教，并以此分组，使学生有多样的发展方向，提供多种发展方向。

（三）创新实践层：节能创新与能动专业实践环节的结合

课程设计和生产实习中融入节能模块;邀请校友和海内外专家进行前沿讲座;结合企事业单位的需求走产学研结合发展的道路，在课程和专业技能学习基础上进行学生创新科研能力的强化培养;根据学生的兴趣爱好及课程体系，培养创新意识和团队意识，将学生分成生活产品创新、科研产品创新、竞赛产品创新设计等多个节能创新科研小组，针对不同类型的节能创新科研小组，开展相应的科学问题探索或工程创新型实践项目的设计与解决方法研究;激励学生发表节能相关的科技论文、专利，鼓励他们参加各级科技竞赛。

通过以上措施，在课程教学中实行“工程问题认知→基础能力训练→综合能力应用→科研创新能力培养”的阶梯渐近式教育模式，使教学知识内容不断更新，通过启发式教学引导学生主动寻找创新方法，锻炼解决问题的能力。在能动教改体系下，建立起更加适合当代创新人才培育的课程教学体系，为创新型人才的培育提供更好的环境;建立节能创新型人才培养模式。

四、能动专业大学生节能创新能力的实施路径

能动专业教改中，节能创新作为重要一环，对学生培养和教师能力都提出了更高要求。经过节能创新培养后的学生，不但是具有初步科研创新能力的研究型人才，还是具有较强实践创新能力的精英型和工程型人才;不仅是企事业单位需要的人才，更是能够适应国家发展，以至于国际需求的高质量人才。为达到这个目标，可选取如下的实施路径。

（一）根据年级分阶段进行节能创新的培养

由于课程的设置是分层递进的，所以节能创新的培养中，教师对学生的要求和研究问题也不同。大一主要针对基础课和学习方式转变设置研究问题，具体是在专业导论课、大一相关科研、班会中传导节能知识。通过生活实例理解节能;跟随高年级学长或硕博研究生，进行专业基础科研的锻炼。大二学生开始学习热力学等专业基础课，接触专业基础课中的基本原理，这个时候以问题为导向进行节能创新的提升培养。大三阶段学生开始大量接触专业必修课和选修课，这也是学生进行节能创新培养的重要阶段。根据不同课程的具体要求并结合教师科研方向，设置密切相关的研究课题，充分锻炼学生的发现问题、解决问题的能力。大四主要针对一些工程案例，结合数值分析、工程设计，通过生产实习、课程设计和毕业设计进行分析，进一步创新性的解决一些工程中的问题。

（二）强化节能创新培养中的团队协作

节能的范围很宽，能够产生创新的领域很多，对教学团队的协作要求高。能动专业通过强化集体研讨、分组讨论的方法，使教师互相了解研究方向和科研前沿。以理论结合实践，对课程中与节能相关的内容进行创新;通过课程承上启下的作用，进行较为完善的节能教学;通过节能创新作为纽带，使新老教师合作更顺畅，使能动专业课耦合成体系。

发挥辅导员的组织协调和价值观引领作用，发挥任课教师的知识传授和创新引领作用，使教师了解学生，使学生了解教师，以党组织和团组织为纽带强化师生之间的联系。以党建促教学与育人为目标，提出思政与科教双融合育人的创新人才培养的改革举措。教学过程中，始终秉承“德育合力、科教育人”的教学理念，并以国家新旧动能转换和新工科建设对能动专业人才培养提出的“如何培养爱党、爱国、具有创新意识、基础知识扎实、动手能力强的复合型人才”为导向，将社会主义核心价值观有机的融入教学体系中，引导学生树立正确的世界观、价值观和人生观。

同时，节能减排创新中，各小组作为一个团队，指导教师也应注意团队中的协调，合理安排工作，使学生各自承担相应的方向，消除“打酱油”“挂名”现象，使学生学有所成。

（三）以竞赛为辅助的大学生节能创新能力提高

以兴趣为驱动，以节能为目标，以课题为载体，以解决创新问题为导向，提高大学生的科研创新能力。最终通过竞赛检验学生心理素质、知识水平、团队协作以及创新能力。通过学生主导、教师指导的方式，建立以老带新的团队，强化竞赛团队中的梯队建设，使学生的节能创新理念和节能技术思路能够传承和发扬。

節能创新相关的比赛很多，包括校级和省部级的科技创新大赛、挑战杯和大学生节能减排比等赛。大一新生中，通过大一科技计划筛选优秀团队参加比赛。随着年级升高，理论知识增强，经过逐渐完善，引导高年级学生进一步参加省部级竞赛和其他一系列比赛，从而使学生的创新能力真正提升。

通過新一代专业课程体系中节能创新的构建，从学生的分阶段培养，教师与学生团队写作能力培养，以竞赛进一步提升学生创新水平，最终提高学生实践技能、创新能力和综合素质，增强学生社会适应能力，提高知识应用能力。

通过以上研究，建立起更加适合当代的节能创新型人才的培养体系，从而为节能创新型人才的培养提供良好的育人环境，建立节能创新型人才培养模式。

五、结语

把专业课程学习、研究性学习和大学生创新实践进行耦合，以兴趣为驱动，以节能为目标，以课题为载体，以解决创新问题为导向，以科技竞赛为目标，通过教师与辅导员的协作，提高大学生在节能创新研究中的能力。以意识培养、教学改进、课程资料库更新、竞赛强化、实践多元化为方法，层层递进，形成贯穿大学四年的能动专业系统教改中的节能创新研究。通过以上手段，培养的本专业大学生不但更热爱自己的专业，有了更高的学习动力;而且在学习中更主动去思考，创新思维得到了深入的培养。

参考文献

[1]Ruhul S，Yao Y，George SC. Does human capital matter for energy consumption in China？[J].Energy Economics，2017（67）：49-59.

[2]李锦宽，杨德伟，李豪博，等. 光催化水解制氢反应器温度场的数值分析[J].辽宁石油化工大学学报，2019，39（1）：1-9.

[3]Lina BC，Julia KS. A framework for decoupling human need satisfaction from energy use[J].Ecological Economics，2017（141）：43-52.

[4]欧阳天成，黄豪中.能源与动力工程专业创新创业教育改革的研究[J].高教学刊，2017（5）：3-4.

[5]王占仁.中国高校创新创业教育的学科化特性与发展取向研究[J].教育研究，2016（3）：56-63.

[6]陈登宇.新能源科学与工程专业大学生创新能力培养研究[J].科教导刊，2016（27）：39-40+3.

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[8]郝慧敏.广东地区高校学生的节能意识和节能行为研究[J].广东石油化工学院学报，2016（6）：81-84.

[9]张智清.大学生节能减排调查研究[J].湖北第二师范学院学报，2016（8）：79-82.

Abstract： One of the training goals of the energy and power engineering major is to help students to learn the principles and technologies of energy and to save energy by improving energy efficiency. Energy-saving and its innovation are also the key development direction and frontier direction of relevant enterprises and institutions. The professional courses of the energy and power engineering major involve energy-saving， but energy-saving involves a wide range， and the systematic training of energy-saving innovative ability for students is still not enough. Under the background of the teaching reform in the energy and power engineering major， it is very necessary to improve the energy-saving innovation ability of the students， but there is few research on this topic. Referring to the three levels of the innovation education， this paper puts forward that the cultivation of college students energy-saving innovation ability should be carried out in stages according to the characteristics of grades， and the team cooperation， the guidance of teachers scientific research and the counselors values guidance should be strengthened. Finally we should take competitions as a means to improve the energy-saving innovation ability of college students， so as to train the energy-saving innovative talents needed by society.

Key words：  energy-saving; innovation; energy and power engineering; science and technology competition; hierarchical progress