地方高校能源与动力工程专业“新工科”建设研究与探索

吕雪飞,甘树坤

(吉林化工学院 机电工程学院,吉林 吉林 132022)

进入21世纪以来，世界各国为提升新兴工业竞争力，尤其各发达国家针对工程教育改革相继制订了前瞻性的战略，如德国的“工业4.0战略实施建议”[1]。我国中长期发展战略中也提出实现建设创新型国家的战略，因此高等教育对应用型创新人才的培养尤为重要。同时结合2017年国家提出的“新工科”建设理念，也为地方院校的人才培养提出了新的具有前瞻性和战略性指导[2]。近年来如大连理工大学等很多高校对能源动力类应用型创新人才培养进行了探索与实践[3-4]，构建了“宽口径、厚基础、强专业、重实践”的高素质应用型创新人才培养方案，并已取得了一定的成效[5-7]。结合当前经济社会及地方发展需求，各地方院校仍需加强“新工科”专业建设，对传统的能源动力类老专业进行升级改造，以培养更加全面的应用型创新人才。

一、传统专业应用型创新人才培养的现状分析

对于应用型本科院校人才培养的两个重点一直是创新和应用，但当前许多高校对于传统工程专业人才的自主创新意识与实践应用能力的培养，尤其是在“新工科”背景下，很难达成创新与应用二者的有效协调发展[8]。有的大学过分倾向培养创新能力，有的过分倾向培养应用实践能力，二者的关系很难均衡。因此，应用型创新人才培养过程中如何达到在应用中创新，在创新中应用，进行二者的有机结合，是新时期应用型本科院校应用创新型人才培养的重要课题。

二、“新工科”背景下的能源与动力工程专业的升级改造

(一)明确专业人才培养目标

结合吉林化工学院高水平应用型大学建设的整体目标，将侧重于掌握基础知识与培养应用能力人才培养目标提升为掌握学科知识为支撑、培养专业能力为核心、提升综合素质为目的，从而将学生培养成为具有终身学习能力、适应变化能力、创新实践能力，并且具备解决专业相关领域的复杂工程实际问题能力的应用型创新人才，不断提升学生的实践技能、适应能力、创新意识、创业精神、社会责任、领导能力、国际视野等核心竞争能力和素质，从而适应地方经济与产业的发展，有效地实现与国际接轨，满足社会与市场经济的需求[1，8]。

我校能源与动力工程专业以“新工科”为背景，能够始终将行业和社会需求贯穿于整个专业办学过程，同时结合工程教育专业认证理念，教学过程中以学生为中心，成果为导向，不断对专业人才培养模式及课程体系进行优化与完善，注重加强学科交叉融合，为实现将学生培养成更加适合社会需求的应用型创新人才的培养目标，使学生能够具有较强的人文素质、科学素质、专业素质、实践能力、创新能力和职业素养，能够独立承担较综合的工作任务，从而满足社会行业需求[7]。

(二)优化专业课程体系

我校能源与动力工程专业在专业建设过程中，以培养“新工科”人才为目标，不断革新人才培养模式，并通过优化课程体系，以适应“新工科”专业建设与社会人才需求。将产教融合及校企协同育人两条主线有机结合，形成相互交融，相互融会贯通，实现良好办学效果，同时还应具有新型学科思维、通过学科交叉融合及结合传统学科三个特点进行应用型创新人才培养，满足地方经济发展的需求，即“一二三模式”[9]。根据我校的人才培养的顶层设计，能源与动力工程专业重点通过完善和优化学科基础教育课程、专业教育课程、实践教育课程模块，实现应用型创新人才的培养。

1.学科基础教育课程

能源与动力工程专业培养计划中工程流体力学、工程热力学、传热学及燃烧学是主要的学科基础教育课程，也是学生未来专业学习的核心基础课程。这些课程中包含大量的基本概念、基本原理、严格而复杂的数学推导过程，根据课程的具体特点，兼顾课程难度和知识的前后合理衔接，通过对这四门课程授课内容的更新与融合，教学方法的改革与创新，将有效提高专业的教育教学水平和质量，提升学生的专业素质和创新能力[10-11]。将工程热力学、工程流体力学两门课程设置在第4学期，将传热学、燃烧学两门课程设置在第5学期。在教学过程中，授课教师既要重视课程基本内容的讲解，也要注重教学方法和手段的不断改革和创新，同时关注学生实际接受知识的能力和具体感受，做到以学生为中心，对课程进行不断的持续改进。所进行的相应课程优化及教学方法改革详见表1。

表1 课程优化

另外，通过引入线上开放式教学，丰富教学内容，采用多种教学手段，将重点、难点录制小视频，定期上传至线上学习平台，供学生在线学习，提升课程教学的总体效果[12-13]，通过有效激发学生对专业知识的学习兴趣，提高学生的工程创新实践能力以及国际视野[14]。注重平时学习的过程，部分课程的平时学习过程在学习通等学习平台上直接体现，通过课堂互动、在线学习时长、课堂测试、讨论等进行过程化学习与考核，线下课程也同样加强过程化学习与考核的比重。期末试卷不再局限于基础知识的考核，侧重于分析、解决工程实际问题的能力，以满足新工科人才培养的需求，通过重视学习过程，完善考核机制，每门课程都要进行课程质量评价报告及试卷分析，并用于课程的持续改进。

2.专业教育课程

专业教育课程除开设能源动力测试技术、换热器原理与设计等专业共性的课程外，还结合三个专业方向的开设相应特色课程，以适应学生的个性发展和社会需求，每个专业方向设置四门课程，以热能工程方向为例，该方向主要开设锅炉原理、汽轮机原理、发电厂电气系统、热力发电厂四门课程，通过这些课程体现专业方向及知识的精专性。为了拓展学生的专业知识领域和知识结构，提升专业综合能力和素质，通过增设十多门专业选修课，如供热工程、空气调节、热力设备腐蚀与防护等课程，进一步提高学生的科学和专业素质，能够更好地适应社会发展和专业人才需求。

3.实践教育课程

结合应用型创新人才培养目标，以“新工科”思想为核心，在现有专业实验实训中心的基础上，吸取能源与动力工程专业相关的企业单位专家的意见和建议，通过对现有专业实践课程体系进行重新建构为重点，着力加实践教学环节的比重，以加强学生的应用创新能力培养。通过对专业教学计划中涉及的专业课程设计、专业实验、专业实训、专业实习和专业毕业设计等五个实践教学环节入手，构建“专业基础工程认知→专业基础能力训练→专业综合能力应用→专业创新能力培养”四个层次的教学目标，形成五环节四层次实践教学体系[3]。搭建素质拓展教育平台，包括劳动教育专题、人文素质教育、工程素质教育、创新创业教育及第二课堂活动项目等课程和项目。通过持续改进，优化实践教学环节的课程内容和课程设置，使专业实践教学体系形成个性化、多元化发展格局，从而能够更好地对接社会需求与行业发展。

(1)专业基础工程认知

结合校企合作、产教融合等措施，对能源与动力工程专业课程设计进行整合与优化，如在“热能工程方向”独立设置换热器原理课程设计、锅炉原理课程设计和汽轮机原理课程设计，各课程设计的题目可以来源于基础设计类、科研专业类、校企合作类等多种形式，设计内容和形式丰富，学生可以自由选择感兴趣的设计题目，为了提高设计效果和质量，有效提升学生的实践应用能力培养，各课程设计学分由原来的2学分调整为3学分。增加能源动力装置拆装测绘实训类课程比例，由原来的1学分调整为2学分提高学生的专业基础实践认知和应用能力。通过开放专业实验室，让学生能够尽快了解相关专业实验，参与专业教师的科研实践，提升学生的专业基础认知和实践能力。

(2)专业基础能力训练

针对能源与动力工程的专业实验、专业实训和专业实习环节，加大现代化实验实训室的建设与投入，通过虚实结合，充分运用腾讯会议、钉钉会议、微信视频等网络媒体信息化技术和“互联网+”技术等教学手段，借助于实时的音频、视频及电脑软件交互，实现虚拟仿真，营造工程现场的“企业教师”授课的亲临其境的效果，从而增强学生亲身体验感，激发学生的专业学习兴趣，通过先进的现代化教学方法，提高学生对本专业工程领域前沿知识和热门课题的认知探索的欲望。通过构建虚拟仿真实验，对换热器实验进行升级，通过虚实结合，完成换热器的拆装实训，构建换热器综合性能实验台等，进行传热过程的数据测量与采集。加强学科专业知识的交叉与融合。

(3)专业综合能力应用

通过校企合作，构建创新实践基地，实现校企协同育人。通过校企合作共同研究和开设具有企业背景的相关课程和工程讲座，提升工程应用能力培养质量。目前我校能源与动力工程专业已经与热电厂及吉化公司等多家能源动力领域的企业和车间建立了长期的合作关系。通过提升校企合作课程质量，在现有吉化动力厂、国电江南(北)热电厂、锅炉修造厂等校企合作课程基础上，不断深化教学改革和创新，进一步结合虚拟仿真等现代化教学手段，让学生进行实际的操作和训练，从而提高学生对专业知识工程实际应用的系统认识。同时，通过邀请行业企业导师讲座，校企合作课程，联合指导学生专业实习等形式，加强校企协同育人，促进学生综合能力的提升与工程实践应用能力培养。

(4)专业创新能力培养

通过校企合作协同育人，使学生在企业导师和学校专业教师的共同指导下完成教学计划中安排的创新创业教育课程等任务，提升学生的创新意识和创新能力。大学生创新创业教育必修2学分，开设创新创业综合训练实践课程1周。同时，在专业毕业设计环节，通过设置与专业相关领域的开放式毕业设计题目，如企业指导教师结合工程生产实际，以及校内指导教师结合自身科研项目制定的毕业设计课题，同时积极探索跨专业的创新创业类毕业设计，例如能源+材料、“互联网”+能源等课题，开展多层次、跨专业、跨学科的毕业设计，实现学科专业的交叉融合，提升学生的创新应用能力。

为了更好地达成应用型创新人才的专业创新能力培养，组建“理论和实践兼修”的多元化师资队伍是非常必要的，可以通过重点引进和培养“高校-企业-高校”型的教师，提高教师的工程素养，进一步为学生的综合应用及创新实践能力培养奠定坚实的基础。

(三)加强专业知识的学科交叉融合

在“新工科”背景下，应用型本科院校的专业课程设置必须要实现学科交叉融合。随着科技的发展，计算机技术在能源相关领域中是必不可少的，学生需在专业学习和未来的发展过程中，必须要具备较强的计算机技术和计算机应用能力，并能有效运计算机技术解决本专业领域中的复杂工程实际问题；随着新技术革命对新经济的引领与社会的发展，信息化能力和素质已成为人才培养的重要指标，为了更好地了解和掌握能源与动力工程专业前沿与发展趋势，信息检索技术将起到非常重要的作用。因此，能源与动力工程专业在制订人才培养方案时重视学科的交叉融合，通过不同的课程设置进一步完善跨学科交叉融合[14]。如现代信息与文献检索技术、CAD、CAE、CFD等工程软件训练课程。

(四)课程模块优化成效

从表2人才培养方案各课程模块修订的结果可以看出，通识教育课程、学科基础教育课程等理论课程占比有所降低，专业教育课程、实践教育课程和素质拓展教育课程总占比均有所提高；通过人才培养方案课程体系及课程内容的调整，将部分理论课程学分减少，通过增加实践环节加强这部分理论知识的学习和领会，同时通过适当增加和调整专业课程和实践课程的学分，实现部分课程内容和知识的学科交叉融合，从而加强学生的专业知识和创新实践应用能力培养，在素质拓展教育课程中增加劳动教育适应当前国家高校人才培养的指导性方针政策。总之，人才培养方案调整后能够充分体现通识教育课程的扎实性、学科基础教育课程的宽厚性、专业教育课程的精专性、实践教育课程的强化性和素质拓展教育课程的丰富性，为实现“新工科”背景下应用型创新人才的培养目标提供了有效的课程体系保障。

表2 人才培养方案各课程模块修订对比

三、结 语

依据我校高水平应用型大学建设的总体要求，结合“新工科”专业建设理念，对传统的能源与动力工程专业进行升级改造，合理优化课程体系，加强能源与动力工程专业工程能力素质的培养。注重以学生为中心，构建校企合作平台，加强学科交叉与融合，强化应用创新能力的培养，提高学生工程理念和意识，从而有效达成高素质应用型创新人才培养目标，为地方新经济、新产业的发展有效输送合格的应用型创新人才。