能源動力專業研究及實踐范文

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近年來，隨著經濟和科學技術發展的日益加快，工程實踐的復雜化和全球化日趨明顯，相應地，對工程教育也提出了更多、更高的要求。高等工程教育是培養工程師的主渠道，對工程技術人員知識、能力、素質的形成起著非常關鍵的作用，因此研究如何在新的時代需求下培養和造就高素質、創新型和具有國際視野的合格工程師具有重要意義。[1]能源動力工程以能源的有效利用及轉換與傳遞規律為其基本內容，在我國工科人才培養中具有重要地位。我國已經確定走出一條科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少的新型工業化道路，同時為我國中長期能源發展規劃制定了節能優先戰略，這些都迫切要求能源動力工程的高等教育建立與國家經濟發展相適應的工程教育體系與結構，實踐新的教育理念和教育政策，提高能源動力工程技術人才的培養質量。[2]基于此，上海交通大學機械與動力工程學院對能源動力工程專業的本科工程教育進行了較長時間的探索和實踐，建立了全方位、多層次的工程教育模式。本文首先分析了能源動力工程領域的高等工程教育現狀和存在的問題，然后介紹了實踐現代工程教育的思想和方式。

一、能源動力工程領域的高等工程教育

能源動力工程專業是伴隨著近現代工業革命發生、發展、加速過程成長起來的傳統專業，在新的能源形勢和建立工業強國的需求下承擔著嶄新而重大的培養責任。我國目前設有能源動力大類專業的學校有130余所。經過幾十年的努力，我國能源動力的工程教育有了長足的進步，但總體來看，整個工程教育體系沒有發生本質的變化，還不能很好滿足現代工業對工程技術人才的需求。[3]能源動力領域的高等工程教育主要存在四個方面的不足。

1.缺乏明確的工程教育定位

很多研究型大學的目標是培養科學家，而不是工程師。而工程教育和科學教育是兩種不同的教育。科學家從事研究發現，工程師進行創造發明。培養工程師和培養科學家需要兩種不同的教育體系。作為一個典型的工程學科，能源動力專業的培養目標應該是以培養工程師為主。在現實需求下，就是培養既有創新能力又能解決實際工程問題，同時具備國際競爭力的高級人才。

2.工程教育體系陳舊

在課程設置上，能源動力專業的課程改革基本上是在原有課程體系下的完善，沒有從根本上打破原有的課程體系。隨著新知識的不斷出現，由于缺乏課程間的整合機制，課程有增無減，使學生不得不面對越來越多的課程。在教學模式上，通常是以教師為中心的講授式教學，而不是以學生為中心的啟發式教學。學生的分析、想象、創造能力的培養受到限制。在教學內容上，工程教育基礎課程太偏理論，教學中缺乏實際應用的環節。不少專業課程跟不上科技發展的節奏，內容幾十年不變，總體上比較陳舊。教學實驗以驗證性為主，測試手段比較落后，設備比較陳舊。

3.缺乏與企業的互動

作為一個實踐性很強的學科，不了解工程界的需求而一味紙上談兵不僅不能培養出合格的現代工程師，而且對于學科發展也是極其不利的。工程界對工程教育的教學內容和實踐水平有嚴格要求，但不少工科教師缺乏必要的工業經驗和工程背景，學生也缺乏必要的實訓機會和體驗。4.缺乏工程教育的國際化隨著世界經濟全球化進程的加速，能源動力領域需要更多的按照國際標準培養的工程人才。在工程教育體系中，需要更多地接納來自不同國家的學生，在教學和科研中注入更多的國際化內容，與國外大學加強校際交流與合作，培養具備專業知識和能力的國際化現代工程師。總之，長期以來，能源動力工程領域習慣于從系統性和科學性出發組織工程教育體系，較少以學生和工程界需求出發進行考慮，無法真正適應社會的變化和現代大工程教育觀念。

二、能源動力工程領域的高等工程教育探索及實踐

針對能源動力領域的工程教育問題，近年來上海交通大學機械與動力工程學院對能源動力專業的本科工程教育體系進行了積極探索和實踐，主要歸納為三個方面。

1.明確培養主體

首先明確了能源動力專業的培養目標就是培養合格的現代工程師。培養的主體就是學生。從華沙世界工程教育會議和美國“2020工程師”計劃[4]對新一代工程師的要求來看，現代工程師首先要對工程或技術有熱情，因此在充分考慮學生需求和實際辦學條件的基礎上，選拔對成為未來工程師有強烈意愿的學生進入教育部的“卓越工程師教育培養計劃”特色班，希望能培養出未來企業界的領軍人物。這樣，學生在培養過程中可以保持較高的熱情，有利于教學和實踐工作的開展。

2.制訂“工程教育特色”培養計劃

新的培養方案中的課程設置主要分為四個部分，如圖1所示。第一部分通識教育課程主要由人文、社科、經濟管理、外語、體育等課程組成。第二部分專業教育課程包括了能源動力領域必備的數學、物理、化學、電子電工、材料、設計制造、熱學、流體力學等最基本的知識（必修）和各個研究方向（包括熱能工程、車用發動機、葉輪機械、制冷與低溫工程）的專業課程（選修）。第三部分專業實踐課程涵蓋了各類實習、實驗和畢業設計。第四部分個性化教育課程由學生根據需要自主選擇。相比原來的非工程教育課程體系，新的課程設置有下面幾個很大的變化：

（1）淡化了各研究方向的具體差異，強調通用基礎知識的學習。目前國際上普遍認為應該注重“基礎知識”，而“專業知識”可以在工作以后繼續增加積累，甚至終身都要不斷地學習。在“基礎知識”中，國際上的觀點更強調的是“通用基礎”。

（2）對課程進行有效整合。原先的課程多而雜，在教學內容上出現重疊，加上許多課程學分少，學生為了湊學分需要同時學習多門課程，所以學習負擔很重，不少學生都有“考完即忘”的經歷，沒有達到要求的教學效果。在新的課程體系中，考慮上述問題，對課程進行大范圍整合：取消小學分課程（學分），設置高學分課程（學分），除個別課程外，多數課程都在3個學分以上。另外，突出了工程實踐類課程和基本理論課，減少了拓展理論課的數量。以專業教育課程為例，可以看出新舊課程設置的差別，見表1。由表可見，專業基礎課的必修總學分提高11分，但門數減少2門；專業方向課選修的總學分減少7分，可選的課程也減少了三分之二。

（3）強調工程意識和實踐能力的培養。由于我國的基礎教育是按科學教育的體系構建的，所以工科學生進大學后難以馬上適應工程教育，使教學效果打了折扣。在新的課程體系中，特別設置了“工程學導論”必修課程，向學生介紹工程問題及其解決方案的基礎知識，同時培養學生提出工程問題、通過團隊合作研究并設計解決方案的能力以及交流、寫作的基本能力。該課程要求學生在一年級學完，希望能夠彌合高中教育和大學工科教育之間的鴻溝。另外，在熱工核心基礎課程如傳熱學、工程熱力學和流體力學等中增加課程設計和團組大作業，課題取自生活和企業，在解決實際問題過程中增強學生對知識的實際應用能力。

（4）增設企業課程模塊。為使學生盡早地接觸企業，了解企業需求和產品設計規范標準，在新的培養計劃中增加了企業課程模塊，包括“企業項目管理”、“質量管理及控制”、“精益六西格瑪管理”等課程供學生選修。授課老師都是來自優質企業的具有豐富工程經驗的工程師，可以提供大量新鮮而實用的案例，提高學生的學習興趣，加速學生適應工程實踐的進程。

（5）采用合適的優秀工程教材。現代工程技術的發展給能源動力類專業課程的教學提供了極其豐富的素材，如納米微米的應用、燃料電池、新能源開發、污染物減排等。優秀的教材能夠及時恰當地反映工程技術的這些新變化，并以學生容易接受的形式表達出來。在這一點上，國外有些教材做得更出色。能源動力類各專業課程精心挑選了取材豐富、構思新穎、內容先進的教材，而且要求使用中文教材的課程必須提供優秀的英文參考書。例如，工程熱力學課程就選用了中文教材《工程熱力學》（沈維道、童鈞耕編著）和美國的Moran、Shapiro編著的英文教材《FundamentalsofEngineeringThermodynamics》，不僅有益于知識的互補，而且能開拓視野、活躍思維、引導學生去感受理論與實踐的重要性。

3.增強實踐教學和工程實訓環節

實踐是實現工程教育的必要環節。在新的培養計劃中，特別注重了實踐教學環節的設計和規劃。整個實踐體系分成四部分：理論課實驗及課程設計、工程設計類、各類實習及各級工程實驗/實踐活動。如表2所示。

（1）理論課實驗及課程設計。這類實踐主要包括涉及課程知識的原理性驗證實驗和基本設計等，與工程實踐內容相差較大，但卻是夯實理論知識基礎有效的手段，不可缺少。在新的課程教學大綱中，除了保留傳統教學實驗和設計外，還增設了綜合性和實踐性較強的訓練項目，如在傳熱學、工程熱力學和流體力學等核心基礎課程中增加課程設計或團組大作業，題目具有一定的啟發性和現實性，希望能夠增強學生的綜合運用能力和駕馭理論實踐相互轉化的能力。

（2）工程設計類。工程設計系列課程的主要目標是貼近工程實際，搭起學校學習與工程實踐的橋梁。包括：“工程學導論”，通過課程學習將一年級學生引進門，建立對工程的認識和興趣，如前所述；“工程設計1”，進行符合二年級所學內容的具有一定難度的項目設計；“工程設計2”，進行符合三年級所學內容的有較大難度并和專業相關的項目設計，如結合數理化、熱機電等基礎知識，設計電子元件冷卻系統、余熱回收利用系統等；“畢業設計”。在四年級，結合企業實際項目，以產品為對象，實現較大的工程項目的綜合訓練。畢業設計可與生產實習銜接，共同在企業完成，給予畢業設計充分的時間和質量保障。工程設計類課程以項目為導向，強調設計的實用性、經濟性與開放性，同時強調團隊合作、溝通與領導能力的培養。項目有的來自上海通用、寶鋼、航天八院、商飛、泰科等優質企業，有的是與海外大學合作聯合承接海外公司的項目，進行海外實習，開拓了學生的國際視野，培養了其全球工作的能力。

（3）各類實習。這類實踐包括了傳統的金工實習、認識實習和生產實習。其中認識實習和生產實習都在企業完成，生產實習又和畢業設計緊密相關，這樣使實習目的更加具體，不僅促進了企業和學生的相互了解，更保證了雙方合作的積極性。

（4）各級工程實驗/實踐活動。除了培養計劃中的各類實踐內容外，學有余力的學生還可以參加國家級、省部級、校級的工程實踐活動，如全國大學生節能減排科技競賽、國家大學生創新性實驗計劃、上海大學生創新活動計劃、上海交通大學大學生創新實踐計劃、上海交通大學特色實驗項目等。通過競賽或設計，學生對專業的興趣得到了培養和強化，實踐能力和創新意識也獲得了不同程度的提高。

三、總結

上述工程教育實踐在明確培養主體類別的前提下，緊緊抓住了兩點，即“重視通用基礎”和“突顯工程特色”，同時以“創新能力和國際化”為主線指導了課程設置和實踐內容。其中實踐教學體系在學生實踐能力培養上注重由易到難、循序漸進，在實踐平臺建設上力求全方位、多層次，以適用不同基礎、不同類型的能源動力工程人才的培養。需要指出的是，雖然對能源動力專業的工程教育體系進行了上述積極探索和改革，并取得了一些成績，但這種模式仍需進一步檢驗和完善，仍需要能源動力工程領域學校、企業和社會共同努力。