面向中国北方供热行业本科人才培养的“3阶段4层次”全周期实践育人体系构建

2022-03-16通拉嘎王春林夏建军

赤峰学院学报·自然科学版 2022年2期

通拉嘎王春林夏建军

摘要：中国北方供热行业的本科人才，依托地方应用型本科院校，根植于区域性行业，呈现多专业交叉的特征，依托“校—行—企”融合发展。文章探索以实践教学为主线的全周期、递进式的行业人才培养体系，“三阶段”解决实践育人体系课程设置的深度递进、“四层次”实现知识体系的广度延申、“五维度”实现对实践教学体系的促进和提高。通过6年的教学实践，探索对地方行业应用型人才培养的有效途径，体系建设有借鉴意义。

关键词：人才培养;实践教学体系;应用型本科高校;工程教育

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2022）02-0108-07

1 概述

面向行业的实践教学体系是地方应用型本科院校“新工科”建设的重要特征。[1]人才定位上根植于区域性行业，具有较强工程实践能力、胜任行业发展需求。[2]人才培养的目标需要宏观上多专业交叉、微观上实验实践能力扎实，具备探索精神。教学体系的搭建需要形成学校、企业、行业的联动，完成学校与学科的本科生培养使命。[3]建设系统逻辑架构包含政策导向、行业需求、学科演化与知识衍生。[4]

作为地方应用型本科院校，我校以建筑环境与能源应用工程专业为试点专业，开展了实践教学体系的探索与实践。基于供热行业需求的建筑、环境、计算机、机械等学科交叉问题而“新生”。[5]中国工程院院士、清华大学江亿教授对我校的办学期望是“通过10年时间，每年培养30位供热行业的专门人才，到中国北方300个供热运行企业去服务，推动清洁供暖的能源革命”。2021年，“双碳”目标的提出，在能源、建筑等部门被重点关注，“倒逼”企业技术升级，采取绿色生产方式。[6]可以预期，供热行业的技术人才需求将进一步增加。自2015年执行供热、供燃气领域设计培养方案，自此以后逐年进行培养方案的论证和调整，经6年的教育实践形成了实践教学贯穿大学入学到毕业的全周期供热行业人才培养模式。并将相关专业建设经验推广到计算机、微电子等专业，形成了以全面发展为目标的应用型人才培养体系，以社会需求为出发点的专业体系。[7]实践教学的全周期、递进式教学体系，重点在根据行业需求定制育人体系的课程设置及其逻辑关系、难点在“校—研—行—企”的联动组织、抓手在长效的实习基地建设和制度保障、目标是形成行业人才培养和科研一体化的平台。[8]

2 实践教学赤院模式——三阶段四层次育人体系

通过OBE-CDIO理念建构地方应用型本科的产教融合机制，根据供热行业特定专业需求，以增强专业结构对地方建设的适配为目标，对培养方案进行动态规划，探索自入学至毕业8个学期全过程，以实践为主线的模块化课程的设置。[9]在清华大学建筑节能研究中心的推动下，逐年进行实习实践内容的优化，包含课内的实验、课程设计（大作业），校内实践，企业实践、行业调研、毕业论文（设计）等各环节，形成“技能、技术、应用研究”三个教学阶段、“专业—校内—企业—行业”四个层次、“人才目标、工程思维、学术氛围、质量监控、持续改进”五个维度的全周期递进式实践育人体系。

2.1 三阶段的专业深度递进

按照由浅入深、先易后难、先课程后综合的逻辑顺序，实践教学体系通常由认知及技能、综合能力、创新创业等部分构成。[10]将从入学到毕业的8个学期，设计深度逐步递进的3个阶段的实习实践活动：

（1）技能型实践：包含1-4学期的认识实习、工人实习、运行值班、工程安装等内容。

（2）技术型实践：包含5-7学期的热网运行测试及调节、供热行业调研、热源调研等内容。

（3）应用研究型实践：包含第8学期的毕业设计或毕业论文，开展研究课题及工程项目的设计工作。

2.1.1 第一阶段：技能型实习实践活动

技能型实习通常为基础性的实习实践，无对应课程，或学期前后的1门课程。在1-4学期开设，旨在了解行業、学习技能、为专业学习打基础。依托赤峰富龙公用（集团）有限责任公司的实习基地，由赤峰学院进行教学组织、企业专家教学指导，在实习基地完成教学活动，由校企指导教师组成的评价小组进行教学效果评价。“工学交替”作为该类型实践活动的主要方法，分以下三种模式：

（1）无相关课程基础的认知性实习。为初步形成对行业的认识，开设在第1学期、2周，入学即开展认识实习，实习内容包括常规燃煤锅炉、生物质加工厂、天然气的运输存储、典型工业余热工艺流程、热网运行、供热末端等供热各环节的认知。为体验行业的基本工作、掌握基本加工工艺，开设在第2学期末、3周，组织进行供热管道施工的基本工艺的技能实践，包括管道加工、金属切割、焊接、管件连接等。见图2。

（2）先授课再实习的验证性实习。为加深对某1门课程理论知识的应用能力，先介绍理论知识，通过实习实践活动来验证理论知识，并进一步加深相关知识的认知，形成观点的过程。开设在第4学期、2周。见图3。

（3）先实习再授课的探究性实习。为培养对某1项工作的实习实践过程的综合分析能力，先进行工程实践，再通过理论教学思辨实习过程中的细节，使学生不断回顾实习过程中的问题，通过教师的教学过程，了解自身在实习实践活动中的视角，分析在实习过程中的不足和需要改进的分析方法，并提出技术改进建议和技术分析方法，通过课程大作业来讨论方案的可行性。开设在第4学期、1周。该部分作为从技能型向技术型实践的过度。见图4。

2.1.2 第二阶段：技术型实践活动

技术性实习实践活动，涉及学期内的多门课程，在5-7学期开设，旨在对多门课程进行融会贯通，掌握相关工作的关键技术，提高知识的综合应用能力。理论知识由不同课程组形成的教学团队完成，并对实践活动提出具体的评价指标要求。实践过程由赤峰学院专业教师带队，清华大学建筑节能研究中心专家进行技术指导，广泛开展技能在北方供热企业、热源企业、热用户的调研、实测、分析工作，形成有实际工作指导意义的调研报告。由实习基地、学校、行业组成联合评价小组，进行分阶段的汇报答辩、提交报告。“知识融合”作为该阶段的核心问题，按知识深度分为认知型、应用型、调研型、拓展型等4种类型：

（1）认知型实践。开设在第3学期、3周，要求在一定的专业基础知识基础上，形成专业观点，能够提出专业问题。授课教师为专业教师、校内相关专业教师。该部分作为从技能型向技术型实践的过度过程。见图5。

（2）应用型实践。作为核心实践内容，开设在第5学期、4周，要求在一定的专业核心知识基础上，独立完成对供热习题形成测试设计、数据采集、方案分析、技术评价的全过程实践。能够对不同类型的工程项目提出技术问题、做出科学的判断。教学团队涉及专业、校内、企业、行业的全体教师。校内实习基地是本次实习的延申，通过第二课堂将各年级同学汇聚在一起，延长实践活动的有效时间、加深实践活动的实际应用能力培养，从为学校服务中实现育人。见图6。

（3）调研型实践。作为核心的社会服务内容，开设在第6学期、4周，对行业发展现状调研并做出前瞻性的分析。理论课程以城市能源系统为核心，从内蒙古自治区的各个旗县乡镇，到东北、华北、西北的区域调研，实现“走出去”，重点关注北方集中供热、供热热源及环境影响，涉及城镇供热、农村生物质应用、城市能源规划、污染物的排放等内容，学生在了解自身专业的基础上，了解行业的发展及其对相关行业的影响。相关成果提交到清华大学建筑节能研究中心整理，提交给相关部门作为技术参考。见图7。

（4）拓展型实践。作为综合性、拓展性的学习内容，开设在第7学期、4周。重点关注多行业协同与供热企业定位与发展。理论课程难点在以热泵为代表的新技术应用，授课形式为“线上—线下”相结合的形式，行业专家远程授课，专业教师线下辅导。实践部分以行业相关的热源企业技术优化、多热源调节、不同热源类型的匹配为重点，兼顾分析环境和“双碳”目标实现的影响。在此基础上形成毕业设计研究内容的雏形。见图8。

2.1.3 第三阶段：应用研究型的毕业设计及行业检验

在实测调研的基础上，第8学期、16周进行供热行业新技术应用研究，并提交行业学术会议，检验研究成果。由清华大学建筑节能研究中心、赤峰学院、供热行业专家组成毕业设计指导教师团队，根据学生能力进行应用研究型、设计型毕业设计的指导。优秀的毕业设计成果向中国城镇供热协会推荐，参加一年一度的“中国供热学术年会”，与各行业的专家共同探讨供热行业技术发展。

2.2 四层次的知识广度延申

2.2.1 精准定位，明确职责

在实践教学中突出行业、产业在教学中的作用，在产教互接种调整培养目标匹配度，发力平台建设。[11]构建“横向破壁、纵向贯通、逐层进阶”的跨学科课程体系[12]，并将学科跨度拓展到行业应用前言。按照深度分为四个层次：由专业教师主导的实验室的验证性学习;校内实习基地的小规模工程测试和运行调试;由企业专家指导的实习基地企业的工程测试和技术分析;由行业专家指导、企业支持、专业教师带队完成的行业调研和城市级规模的能源匹配及运行调节。职能定位如图9。

专业所在的二级学院与企业共同探讨实践课程、企业课程的组织安排和课时分配比例，并在教學科研平台上共同完成科研任务，形成4个课题组;

专业所在二级学院与行业共同完成实验平台的建设引导，把握科研项目的总体方向;行业专家通过推荐、听课、助教等方式培养专业骨干教师，并完成一定比例的远程教学;2020年起，在“线上—线下”相结合的教学模式推动下，形成了“行业专家线上讲、专业教师线下指导”共同完成一门课程教学，教学效果与全线下教学的效果相近。

以学校为主体，与企业签订实习基地协议、安排教师进行学生实习管理、与学生签订安全协议、购置实习保险等，实习的综合评价，由实习所在单位的技术负责人、行业专家、专业教师、实习管理负责人组成评价小组，进行实习答辩、检查实习报告。

由学校组织，组织行业专家进行教学指导、专业课大作业答辩、实践课指导，并通过各位专家的教学过程，潜移默化的影响学生的职业精神和对专业前沿的技术探究精神，自然形成隐性思政的育人过程。

2.2.2 参与单位及职能分工

通过“专业—校内—企业—行业”逐年递进的融合，现有的实践育人体系职能分工见图10。通过分层次解决实际工程问题，实现深化校企联合培养，项目和工程意识贯彻培养过程。[13]

（1）专业教师的定位

课内实践的主要内容是：实验+大作业模式。作为教学工作的管理者，并深度参与到教学、实验、实习、实践等各个环节中来，在工作中养成“双师型”教师的工作习惯，在实践为轴心的教学体系中，起到穿针引线的作用。在教学工作中，着重承担专业基础课的教学工作。基于以上的任务要求，对专业教师有着专业性、学生管理的综合能力要求，入职条件为本专业或相关专业硕士以上学历，并有一学期以上的清华大学访学或课程进修的经历，经行业专家评课之后，可参与相关课程的教学工作中，包括部分课程的理论教学、每学期独立带队1组学生完成实践指导及学生管理等工作，在此基础上，经2-3年逐步形成科研方向和科研课题，在行业专家的指导下，担任在校学生的导师，指导学生完成课外活动、科研论文、学科竞赛指导等方面的工作。

（2）校内的跨专业教学融合

校内实践的主要内容是：跨专业的实验设计+校内实习基地。建环专业涉及建筑、环境、能源、计算机、机械等领域，对知识广度和交叉性有很高的要求。建立特色课程机制，开展多学科交叉融合教学，拓展“立交桥”型复合类专业培养机制。[14]校内跨专业的教学活动进行专业融合，有定制化的课程、课程融合、项目融合、实践融合等几种形式。学科基础课中的数学、物理、化学等课程，提出课程教学要求，由相关专业组建教学团队，形成定制化课程教学;专业基础课程中的机械设计、数据分析、建筑构造等课程，由本专业教师与相关专业的教师组成课程教学组，共同制定教学大纲、设计教学内容、完成教学评价，形成课程融合;在能源规划方向拓展应用研究，与我校目前专业研究水平较高的城乡规划硕士点，基于科研项目进行应用研究，形成项目融合;与学校后勤共同建设校内实习基地，每年定期测试供热效果、演算管道的供热能力、提出供热优化调节方案，形成实践融合。由专业骨干教师、企业专家共同指导的“赤峰学院供热调研小分队”，每年对赤峰学院的供热热源、热网、热用户进行供热效果、节能效果的综合评价。自2018年起开展此项活动，在2019年赤峰学院热网维修与改造项目中提供了技术参考。

（3）企业实习基地的生产实践

企业实践的主要内容是：技能型实习基地+联合技术测试。作为实习实践活动的重心，构建“校—行—企”一体化，“协同办学、协同育人、协同创新”的办学模式，把课堂开设到生产一线，回归工程导向。[15]依托企业技术、设备优势，建立多元一体的实践教学团队，技术特点覆盖赤峰、呼和浩特、济南、大庆等不同气候区，形成集中供热有代表性的技能型实习基地。定制化的企业课程，包括供热运行管理的赤峰富龙公用（集团）有限责任公司、有专门提供智慧供热教学的大连海心信息工程有限公司、供热水处理与设备防腐技术行业领先的上海昱真水处理科级有限公司。在现场做实验、在人民群众家里作测试、在政府主管部门调研数据，是该阶段联合技术测试的主要特征。在实践教学基础上，进行教学资源动态管理，实践教学的组织流程如图11。

（4）行业提供人才定位、教学指导、人才评估

行业实践的主要内容是：应用研究型论文成果的交流和检验。依托行业专家的顶层设计和具体工作的指导。定制化地设计了“城市能源系统”“吸收式热泵技术”“大气污染与烟气净化工程”“工业余热利用”“供热水处理与设备防腐”“生物质能应用”等6门特色课程，由清华大学建筑节能研究中心推荐专家授课，关注各专业课程与实践课程的衔接和过度，在实践环节中参与综合评价。毕业设计的应用研究，根据课题方向由行业专家任组长、企业专家、专业教师共同评估。近3年的优秀毕业论文（设计）均达50%以上。

“技能、技术、应用研究”三个教学阶段、“专业—校内—企业—行业”四个层次的育人体系，实践训练的“实验—大作业—集中实践”三种学习形式组合及其与理论课程的关系，见图12。

2.3 五维度的教学组织保障

建环专业的实践教学体系，在每学期正常教学基础上增加了2-4周的实习实践活动，由此衍生出教学设计、教学效果等相关问题。通过学年研讨会的总体掌控、学分管理制度的强化要求、学生导师制的有效推进，课内大作业综合训练模式的工程常态化训练、校-行-企的综合评价，实现对实践教学体系的有效保障。

2.3.1 学年教学研讨会—持续改进措施

每学年的最后一周结束后，由行业专家、企业专家、专业教研室、我校教务处及相关部门及全体专业主干课授课教师，进行为期1-2天的教学研讨，研讨内容主要包括：在校学生的学风建设、班级管理、学习成绩、综合素质，个别特殊学生的专题讨论。教学工作中以各课程团队介绍教学完成情况，实习实践的表现及综合能力的应用情况，以此作为调整教学方法的主要依据;对新生进行生源分析，提前确定班级管理负责人和入学后的引导策略;对毕业生由所在企业负责人进行典型介绍，并听取对教学内容、学生优缺点的反馈意见，进一步完善教学内容。教学研讨会研讨内容框架见图13。

2.3.2 学籍学位管理制度—人才目标要求

提高毕业标准，加强教学要求。建环专业是赤峰学院最早一批一本招生的专业。行业、企业对学生培养质量提出高于学校其他专業的要求，提出了1学期必修课1门不及格学业预警，2门课不及格降级试读、学位要求学分绩点2.0的学籍管理及学位管理补充规定。学生对专业课程的态度有了明显的改善，主动重新学习专业基础课，与专业课教师沟通频率增加，实践活动中积极性增强。

2.3.3 学生导师制—学术氛围营造

调动教师的引导作用，促进师生科研。措施层面明确“导学关系”，并加强制度建设。[16]我校专业教师队伍年轻、无硕士点，处于科研起步阶段。探索发动本科生，从低年级开始开展科研训练，逐步走向应用研究。让其中一部分优秀学生更快的成长起来，因材施教、树立榜样和学生学术带头人，推动学风和班风建设、营造应用研究的学术氛围。专业导师组织程序见图14。

2.3.4 课内大作业的综合训练模式—工程思维培养

课程大作业内容，就是在实习实践中可能遇到的问题。基于学术热点方向挖掘题目，团队协作学习完成系统科研实践，交互式评估培养复合型人才。[17]专业课程有15门课程采用了大作业的设计，要求分组完成，各组的任务不同，组内分工合作，不设标准答案。按照基本知识掌握、专业知识应用、工程可行性、技术创新性等阶段，分设合格、中、良、优等分数段，由课程教师团队组成评价小组共同完成成绩评定。对概念辨识、工程方案比较、基本工程判断等方面设计考试环节，实现过程化考核与终结性考试的互补。课程大作业的设计，在实习实践活动中有着重要的指导作用：技术方案的差异性形成了不同的技术路线，在实践活动中促进学生的内部交流;大作业的汇报，训练了同学们的工程表达;大作业完成的过程，实现了对复杂工程问题的团队协同。

2.3.5 “校—行—企”综合评价—教学质量监控

以实习实践活动为平台，增强行业、企业对教学过程及质量评价的参与度及融合度。[18]将各课程大作业、实习实践环节由“校—行—企”综合评价小组依据各自标准完成教学评价。教师从知识视角、企业专家从工程视角、行业专家从学术视角，组织答辩活动、探讨技术的可行性和实际工程问题的应对措施。在技术讨论中辩析工程应用，培养学生的工程能力、提高教师的工程经验，实现教学相长。

3 综合成效

实践教学的体系构建与实践。培养方案经2016-2021年7版修订，形成了相对稳定的知识体系。“校-企”的长期互动，形成了覆盖北方城镇供暖典型区域的4个实习实践基地。“校-企-行”的联合教学，形成了稳定的科研教学团队，凝练了管道流体、供热水处理、热网调节等3个主要的科研方向。建设高水平实践教学课程，《供热工程》已获批自治区一流实践课程、《工业余热利用》已提交申请。等学生降级试读的比例，最高1届为15%，现逐渐降低到5%，优秀毕业设计连续3年比例达50%。同学更早地关注理论和工程实际的关系，参与科研活动，并取得一定成果。2018届到2021届连续三届学生在全国供热学术大会上获评优秀论文20余篇、7人次获热力新秀奖，2名毕业生、1名教师获优秀论文金奖，学校2年获评优秀组织奖。该会议是中国城镇供热协会组织的全国性学术大会，每年参加者超过千人，其中包括数百家供热相关企业，高校中有清华大学、哈尔滨工业大学、天津大学、大连理工大学的教师和研究生投稿。每年仅评出不超过10篇供热人新秀和金奖论文，赤峰学院的本科生论文稿件每年占其中10%到20%，获奖数量超过其他高校。

实践证明，实践教学体系的构建与实践，对学生深入理解专业、热爱专业、较早地投入专业领域，由被动地学习转为主动学习，从而大幅度提高了学习积极性和学习效果，培养成特色鲜明的区域性地方专门人才。

4 小结

（1）三阶段的知识深度递进。4个学期的技能实践、3学期的技术实践、1学期的研究实践，逐步形成“4-3-1”三阶段“技能实践的常态化、技术实践的动态化、研究实践的专业化”的教学体系特征。

（2）四层次的知识广度递进。在专业、校内、企业、行业四个维度提出了不同的职能要求，通过不断的碰撞融合，形成了定制化的实践育人体系。实现了多元主体的办学模式，践行了产教融合、校企合作办学思路。以人才培养为纽带搭建实践育人平台，充分发挥各自优势，共同推进专业建设和改革向纵深发展，探索出了一条应用型人才培养的有效途径和成功模式。在专业、校内、企业、行业四个维度提出了不同的职能要求，通过不断的碰撞融合，形成了定制化的实践育人体系。实现了多元主体的办学模式，践行了产教融合、校企合作办学思路。以人才培养为纽带搭建实践育人平台，充分发挥各自优势，共同推进专业建设和改革向纵深发展，探索出了一条应用型人才培养的有效途径和成功模式。

（3）五重制度实现运行保障。学年研讨会的总体掌控、学分管理制度的强化要求、学生导师制的有效推进，课内大作业综合训练模式的工程常态化训练、校-行-企的综合评价。共同完成了以学生为中心的多重保障，对应用型地方本科的人才培养体系建设有借鉴意义。

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