能源动力专业研究及实践范文

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近年来，随着经济和科学技术发展的日益加快，工程实践的复杂化和全球化日趋明显，相应地，对工程教育也提出了更多、更高的要求。高等工程教育是培养工程师的主渠道，对工程技术人员知识、能力、素质的形成起着非常关键的作用，因此研究如何在新的时代需求下培养和造就高素质、创新型和具有国际视野的合格工程师具有重要意义。[1]能源动力工程以能源的有效利用及转换与传递规律为其基本内容，在我国工科人才培养中具有重要地位。我国已经确定走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路，同时为我国中长期能源发展规划制定了节能优先战略，这些都迫切要求能源动力工程的高等教育建立与国家经济发展相适应的工程教育体系与结构，实践新的教育理念和教育政策，提高能源动力工程技术人才的培养质量。[2]基于此，上海交通大学机械与动力工程学院对能源动力工程专业的本科工程教育进行了较长时间的探索和实践，建立了全方位、多层次的工程教育模式。本文首先分析了能源动力工程领域的高等工程教育现状和存在的问题，然后介绍了实践现代工程教育的思想和方式。

一、能源动力工程领域的高等工程教育

能源动力工程专业是伴随着近现代工业革命发生、发展、加速过程成长起来的传统专业，在新的能源形势和建立工业强国的需求下承担着崭新而重大的培养责任。我国目前设有能源动力大类专业的学校有130余所。经过几十年的努力，我国能源动力的工程教育有了长足的进步，但总体来看，整个工程教育体系没有发生本质的变化，还不能很好满足现代工业对工程技术人才的需求。[3]能源动力领域的高等工程教育主要存在四个方面的不足。

1.缺乏明确的工程教育定位

很多研究型大学的目标是培养科学家，而不是工程师。而工程教育和科学教育是两种不同的教育。科学家从事研究发现，工程师进行创造发明。培养工程师和培养科学家需要两种不同的教育体系。作为一个典型的工程学科，能源动力专业的培养目标应该是以培养工程师为主。在现实需求下，就是培养既有创新能力又能解决实际工程问题，同时具备国际竞争力的高级人才。

2.工程教育体系陈旧

在课程设置上，能源动力专业的课程改革基本上是在原有课程体系下的完善，没有从根本上打破原有的课程体系。随着新知识的不断出现，由于缺乏课程间的整合机制，课程有增无减，使学生不得不面对越来越多的课程。在教学模式上，通常是以教师为中心的讲授式教学，而不是以学生为中心的启发式教学。学生的分析、想象、创造能力的培养受到限制。在教学内容上，工程教育基础课程太偏理论，教学中缺乏实际应用的环节。不少专业课程跟不上科技发展的节奏，内容几十年不变，总体上比较陈旧。教学实验以验证性为主，测试手段比较落后，设备比较陈旧。

3.缺乏与企业的互动

作为一个实践性很强的学科，不了解工程界的需求而一味纸上谈兵不仅不能培养出合格的现代工程师，而且对于学科发展也是极其不利的。工程界对工程教育的教学内容和实践水平有严格要求，但不少工科教师缺乏必要的工业经验和工程背景，学生也缺乏必要的实训机会和体验。4.缺乏工程教育的国际化随着世界经济全球化进程的加速，能源动力领域需要更多的按照国际标准培养的工程人才。在工程教育体系中，需要更多地接纳来自不同国家的学生，在教学和科研中注入更多的国际化内容，与国外大学加强校际交流与合作，培养具备专业知识和能力的国际化现代工程师。总之，长期以来，能源动力工程领域习惯于从系统性和科学性出发组织工程教育体系，较少以学生和工程界需求出发进行考虑，无法真正适应社会的变化和现代大工程教育观念。

二、能源动力工程领域的高等工程教育探索及实践

针对能源动力领域的工程教育问题，近年来上海交通大学机械与动力工程学院对能源动力专业的本科工程教育体系进行了积极探索和实践，主要归纳为三个方面。

1.明确培养主体

首先明确了能源动力专业的培养目标就是培养合格的现代工程师。培养的主体就是学生。从华沙世界工程教育会议和美国“2020工程师”计划[4]对新一代工程师的要求来看，现代工程师首先要对工程或技术有热情，因此在充分考虑学生需求和实际办学条件的基础上，选拔对成为未来工程师有强烈意愿的学生进入教育部的“卓越工程师教育培养计划”特色班，希望能培养出未来企业界的领军人物。这样，学生在培养过程中可以保持较高的热情，有利于教学和实践工作的开展。

2.制订“工程教育特色”培养计划

新的培养方案中的课程设置主要分为四个部分，如图1所示。第一部分通识教育课程主要由人文、社科、经济管理、外语、体育等课程组成。第二部分专业教育课程包括了能源动力领域必备的数学、物理、化学、电子电工、材料、设计制造、热学、流体力学等最基本的知识（必修）和各个研究方向（包括热能工程、车用发动机、叶轮机械、制冷与低温工程）的专业课程（选修）。第三部分专业实践课程涵盖了各类实习、实验和毕业设计。第四部分个性化教育课程由学生根据需要自主选择。相比原来的非工程教育课程体系，新的课程设置有下面几个很大的变化：

（1）淡化了各研究方向的具体差异，强调通用基础知识的学习。目前国际上普遍认为应该注重“基础知识”，而“专业知识”可以在工作以后继续增加积累，甚至终身都要不断地学习。在“基础知识”中，国际上的观点更强调的是“通用基础”。

（2）对课程进行有效整合。原先的课程多而杂，在教学内容上出现重叠，加上许多课程学分少，学生为了凑学分需要同时学习多门课程，所以学习负担很重，不少学生都有“考完即忘”的经历，没有达到要求的教学效果。在新的课程体系中，考虑上述问题，对课程进行大范围整合：取消小学分课程（学分），设置高学分课程（学分），除个别课程外，多数课程都在3个学分以上。另外，突出了工程实践类课程和基本理论课，减少了拓展理论课的数量。以专业教育课程为例，可以看出新旧课程设置的差别，见表1。由表可见，专业基础课的必修总学分提高11分，但门数减少2门；专业方向课选修的总学分减少7分，可选的课程也减少了三分之二。

（3）强调工程意识和实践能力的培养。由于我国的基础教育是按科学教育的体系构建的，所以工科学生进大学后难以马上适应工程教育，使教学效果打了折扣。在新的课程体系中，特别设置了“工程学导论”必修课程，向学生介绍工程问题及其解决方案的基础知识，同时培养学生提出工程问题、通过团队合作研究并设计解决方案的能力以及交流、写作的基本能力。该课程要求学生在一年级学完，希望能够弥合高中教育和大学工科教育之间的鸿沟。另外，在热工核心基础课程如传热学、工程热力学和流体力学等中增加课程设计和团组大作业，课题取自生活和企业，在解决实际问题过程中增强学生对知识的实际应用能力。

（4）增设企业课程模块。为使学生尽早地接触企业，了解企业需求和产品设计规范标准，在新的培养计划中增加了企业课程模块，包括“企业项目管理”、“质量管理及控制”、“精益六西格玛管理”等课程供学生选修。授课老师都是来自优质企业的具有丰富工程经验的工程师，可以提供大量新鲜而实用的案例，提高学生的学习兴趣，加速学生适应工程实践的进程。

（5）采用合适的优秀工程教材。现代工程技术的发展给能源动力类专业课程的教学提供了极其丰富的素材，如纳米微米的应用、燃料电池、新能源开发、污染物减排等。优秀的教材能够及时恰当地反映工程技术的这些新变化，并以学生容易接受的形式表达出来。在这一点上，国外有些教材做得更出色。能源动力类各专业课程精心挑选了取材丰富、构思新颖、内容先进的教材，而且要求使用中文教材的课程必须提供优秀的英文参考书。例如，工程热力学课程就选用了中文教材《工程热力学》（沈维道、童钧耕编著）和美国的Moran、Shapiro编著的英文教材《FundamentalsofEngineeringThermodynamics》，不仅有益于知识的互补，而且能开拓视野、活跃思维、引导学生去感受理论与实践的重要性。

3.增强实践教学和工程实训环节

实践是实现工程教育的必要环节。在新的培养计划中，特别注重了实践教学环节的设计和规划。整个实践体系分成四部分：理论课实验及课程设计、工程设计类、各类实习及各级工程实验/实践活动。如表2所示。

（1）理论课实验及课程设计。这类实践主要包括涉及课程知识的原理性验证实验和基本设计等，与工程实践内容相差较大，但却是夯实理论知识基础有效的手段，不可缺少。在新的课程教学大纲中，除了保留传统教学实验和设计外，还增设了综合性和实践性较强的训练项目，如在传热学、工程热力学和流体力学等核心基础课程中增加课程设计或团组大作业，题目具有一定的启发性和现实性，希望能够增强学生的综合运用能力和驾驭理论实践相互转化的能力。

（2）工程设计类。工程设计系列课程的主要目标是贴近工程实际，搭起学校学习与工程实践的桥梁。包括：“工程学导论”，通过课程学习将一年级学生引进门，建立对工程的认识和兴趣，如前所述；“工程设计1”，进行符合二年级所学内容的具有一定难度的项目设计；“工程设计2”，进行符合三年级所学内容的有较大难度并和专业相关的项目设计，如结合数理化、热机电等基础知识，设计电子元件冷却系统、余热回收利用系统等；“毕业设计”。在四年级，结合企业实际项目，以产品为对象，实现较大的工程项目的综合训练。毕业设计可与生产实习衔接，共同在企业完成，给予毕业设计充分的时间和质量保障。工程设计类课程以项目为导向，强调设计的实用性、经济性与开放性，同时强调团队合作、沟通与领导能力的培养。项目有的来自上海通用、宝钢、航天八院、商飞、泰科等优质企业，有的是与海外大学合作联合承接海外公司的项目，进行海外实习，开拓了学生的国际视野，培养了其全球工作的能力。

（3）各类实习。这类实践包括了传统的金工实习、认识实习和生产实习。其中认识实习和生产实习都在企业完成，生产实习又和毕业设计紧密相关，这样使实习目的更加具体，不仅促进了企业和学生的相互了解，更保证了双方合作的积极性。

（4）各级工程实验/实践活动。除了培养计划中的各类实践内容外，学有余力的学生还可以参加国家级、省部级、校级的工程实践活动，如全国大学生节能减排科技竞赛、国家大学生创新性实验计划、上海大学生创新活动计划、上海交通大学大学生创新实践计划、上海交通大学特色实验项目等。通过竞赛或设计，学生对专业的兴趣得到了培养和强化，实践能力和创新意识也获得了不同程度的提高。

三、总结

上述工程教育实践在明确培养主体类别的前提下，紧紧抓住了两点，即“重视通用基础”和“突显工程特色”，同时以“创新能力和国际化”为主线指导了课程设置和实践内容。其中实践教学体系在学生实践能力培养上注重由易到难、循序渐进，在实践平台建设上力求全方位、多层次，以适用不同基础、不同类型的能源动力工程人才的培养。需要指出的是，虽然对能源动力专业的工程教育体系进行了上述积极探索和改革，并取得了一些成绩，但这种模式仍需进一步检验和完善，仍需要能源动力工程领域学校、企业和社会共同努力。