新工科背景下能源与动力类本科实践教学改革探索

发表时间:2021/1/12   来源:《基层建设》2020年第25期   作者:王铅 翟昕栎 郭俏 宋泽琪 卫博娜
[导读] 摘要:经过多年的发展以及专业调整,目前我校“能源与动力工程专业”的本科教学发展成为两个专业方向,即“制冷空调工程方向”和“热能动力工程方向”。
        中北大学  036000
        摘要:经过多年的发展以及专业调整,目前我校“能源与动力工程专业”的本科教学发展成为两个专业方向,即“制冷空调工程方向”和“热能动力工程方向”。“制冷空调工程方向”,在传统的以“系统”为特色的基础上,结合广东省经济发展的特点,进一步强调“制造”,增加了“制冷压缩机”、“换热器原理与设备”等课程,使得专业面进一步拓宽;新增加的“热能动力工程方向”的专业课程设置覆盖了内燃机、锅炉、汽轮机、换热器以及船舶动力的诸多行业,专业方向填补了广东省有关人才需求的空白。本文基于新工科背景下能源与动力类本科实践教学改革探索展开论述。
        关键词:新工科背景;能源与动力类本科;实践教学改革探索
        引言
        随着车辆运载动力、航空动力、船用动力等先进运载动力装置的电动化和智能化发展,在新工科背景下,学科的交叉更加鲜明,能源与动力工程(先进运载动力方向)专业的课程教学方法和内容亟需改进。其中,“能源与动力工程控制基础”是笔者学校针对能源与动力工程(先进运载动力方向)专业大三学生开设的一门以经典控制理论作为基础内容,阐述控制工程的基本理论、基本方法和基本内容的一门学科基础选修课程。课程的主要教学任务是通过对经典控制理论知识的学习,以培养工程应用能力为主线,培养学生对控制系统的分析和设计能力,结合后续专业课程的学习,为将来在能源与动力工程中解决一些实际问题打下一定的基础。
        1新工科的内涵
        社会生产力的基本是教育,教育的本质是促进人才、科技发展的首要驱动。新工科将教育与行业巧妙的联系在了一切,打破教育的束缚,不在局限于经济水平的提高,而是推动社会生产力的发展与科技改革。新工科体现在要求新。新工科的目的是培养多元化、高素质、创新型的人才。具体表现在工程人才培养结构的丰富。工程涉及到社会发展的方方面面,为此需要更多的技术性人才,来实现从研发到生产再到销售整个产业链的发展。同时工程教育以社会行业发展为主导,促进产业的优化与转型;工程人才培养质量的标准高。工程院发布的有关内容,高级工程师应该具备分析能力、实践能力、创造能力、沟通能力、领导能力、管理能力和学习能力。这些能力在高等教育上的体现为核心素养的培育:爱国、创新、自主学习、可持续发展、表达与交流;工程人才培养的途径多种。新工科是时代教育的体现,需要与现代社会生产力水平相适应,不仅要立足于本国国内的技术,更要放眼到全世界,尤其是发达国家所拥有的尖端技术,更是新工科人才需要努力的目标。
        2能源与动力工程专业基础课程体系
        能源与动力工程专业基础课程包括流体力学、热力学、传热学、燃烧学、换热器原理、制冷原理、锅炉原理、热交换器原理、热工测量、热能与动力机械、热力发电厂、动力机械原理等专业课程,其中流体力学、热力学、传热学、燃烧学是所有专业课程的基础,也是学生未来学习的核心课程。从国外知名大学来看,这四门课程也是机械工程、航空航天、化学工程等专业领域学生的必修课。因此,对这四门课程的课程内容、教学方法的研究与改革,将有助于提高能源与动力工程专业的教学水平,促进学生专业素质及创新能力的提升。目前我国能源与动力工程专业培养计划中,课程教学的顺序是根据课程内容间的相互衔接而确定的,因此在能源与动力工程专业方向中,这四门专业基础课程的教学顺序为流体力学—热力学—传热学—燃烧学,但很多学校将流体力学与热力学以及传热学与燃烧学安排在同一学期,由此会出现一些问题。比如将传热学与燃烧学安排在同一学期,由于燃烧学中需要大量的传热学理论与知识,加之这两门课程在讲授内容进度上的差异,学生在学习燃烧学课程时,对其中所涉及的传热学内容不了解或认识不深入,会造成课程学习的困难。

同样,虽然流体力学与热力学在课程内容上的关联度较小,但这两门课程均具有抽象、概念性强的特点,加之流体力学对数学的要求又很高,将其安排在同一学期,会使部分学生感觉学习压力很大,对课程学习感到焦虑,影响学生的学习兴趣,从而影响教学效果。因此,在安排课程学习时,应当兼顾课程特点、课程难度、课程内容衔接等具体情况,以流体力学—热力学—传热学—燃烧学的顺序进行课程安排。
        3线上线下混合教学模式的应用
        通过此次疫情期间的线上教学,教师和学生深刻体验了线上教学的优势和不足。如何有效利用线上和线下教学的优势,进行混合式教学给教师带来了挑战。根据本门课程的特点,在线上,教师通过线上教学平台(如慕课、雨课堂等)提前做好线上理论教学课程(视频+课件+思考与讨论),学生进行自主学习基本知识点,同时通过线上课程讨论区和通讯平台(如QQ、微信等),提供学生与学生、学生与教师的线上交流平台;在线下课堂上,教师深入讲解课程的难点和更多的工程案例,也有更多的时间进行讨论学习,加强学生与学生、学生与教师线下面对面的交流;此外,在过程评价上,为充分体现学生在线上线下学习的主动性、积极性以及思考问题和交的流能力,形成“线下评价为主、线上评价为参考”的评价方案,再加上最后的理论课考试和实验报告,形成最终成绩。通过上述方案,教师在教学过程中做好引导,调动学生学习的主动性和积极性,充分体现“以学生为中心”的教学模式。
        4实验教学方法及考核方法改革
        从培养学生实践技能、增强分析处理问题能力、提高综合素质、激发创新意识的角度出发,能源与动力工程教学中心建立了系统的个性化、多元化实验考核体系,并不断加以完善和改进。根据能动专业两个方向的特点,分别制定“制冷方向实验技能考核大纲”,“热动方向实验技能考核大纲”。组织能动专业热动及制冷两专业方向老师编定实验技能考核大纲,明确考核内容,考核体系及考核方式等。(1)考核体系。学生实验总成绩由三部分组成:平时成绩+实验报告成绩+书面考试成绩,其中各部分成绩比例按照实验性质的不同科学合理分配。平时成绩根据学生出勤、课前预习、实验操作、实验创新综合评定;实验报告成绩根据实验原理总结、实验数据整理分析、实验结论及课后思考综合评定。书面考试题型根据不同实验性质分层次、按类别划分,分别考查学生的基础知识、专业技术、综合分析及自主创新能力。(2)考核方式。根据学生个性特点、实验项目特点,采取不同方式的考核方式。包括笔试、面试、自主创新设计等多种形式。
        结束语
        新工科于二零一六年提出来的,是新科技革命、产业革命与经济革命形势下的必要战略措施,也是教育行业中新型思维方式的重要改革。新工科的内涵丰富,注重人才培养,教育理念创新。创新是社会生产的首要动力。新工科体现在理念新,旨在应对社会未来的变化,促进工程规模、体系等内容的探索和变化,利用高素质的工程人才来应对时代带来的重大的挑战。
        参考文献
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        [4]黄军,武文斐,张智羽,伍永福.“新工科”背景下能源与动力工程专业《传热学》案例教学改革与实践[J].科技创新导报,2020,17(02):226-227.
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