能源與動(dòng)力工程專業(yè)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

鄧帥+安青松+趙軍+謝輝+汪健生

[摘 要]面對(duì)國(guó)內(nèi)外能源與動(dòng)力工業(yè)快速發(fā)展的新形勢(shì)，能源與動(dòng)力工程專業(yè)在教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面存在著新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。近年來，能源與動(dòng)力工程專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)沿襲天津大學(xué)傳統(tǒng)的“百年樹人”教學(xué)模式，以恬靜、平等和近人的教學(xué)風(fēng)格展開研究生教學(xué)；同時(shí)，以“熔煉互激”的本科教學(xué)模式，輔之“即用漸體”的學(xué)術(shù)素養(yǎng)培訓(xùn)，使學(xué)生旺盛的求知欲在正確的學(xué)術(shù)培訓(xùn)體系內(nèi)得到生長(zhǎng)，滿足個(gè)性化需求。

[關(guān)鍵詞]能源與動(dòng)力工程；教學(xué)模式；工程熱力學(xué)；傳熱學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）01-0052-03

伴隨著人類社會(huì)對(duì)可持續(xù)發(fā)展日益加強(qiáng)的關(guān)注，能源與環(huán)境的矛盾成為每個(gè)國(guó)家的核心關(guān)注點(diǎn)，其迫切要求中國(guó)的能源動(dòng)力工程高等教育建立與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的工程教育體系與結(jié)構(gòu)，提高能源動(dòng)力工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

中國(guó)能源動(dòng)力類專業(yè)形成于20世紀(jì)50年代，初期為滿足動(dòng)力、發(fā)電應(yīng)用等國(guó)民生計(jì)的迫切需求，而成立了鍋爐、汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等專業(yè)，后續(xù)隨國(guó)家需求而成立了制冷、核電等專業(yè)。國(guó)內(nèi)高校設(shè)立工程熱物理專業(yè)的高峰期為20世紀(jì)七八十年代，其后專業(yè)發(fā)展迅速。2012年，教育部頒布實(shí)施了《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（第四版）》，能源動(dòng)力類二級(jí)學(xué)科門類下列的專業(yè)僅為能源與動(dòng)力工程專業(yè)，使得本專業(yè)本科成為一個(gè)“大能源”范疇內(nèi)的專業(yè)。這種專業(yè)上的調(diào)整體現(xiàn)了一種需求的調(diào)整，在面向全球化的能源發(fā)展與挑戰(zhàn)時(shí)，具備更加廣闊視野、全面知識(shí)體系的人才更加符合社會(huì)需求。邱潔對(duì)這種調(diào)整對(duì)能源與動(dòng)力工程專業(yè)課程體系的影響進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，并總結(jié)了相關(guān)挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

一、專業(yè)現(xiàn)狀概述

（一）專業(yè)內(nèi)涵的拓展

原有的熱能與動(dòng)力工程專業(yè)關(guān)注熱能與動(dòng)力的轉(zhuǎn)化及效率問題，核心關(guān)注熱量這種能源形式。隨著可再生能源及新的能源利用形式的迅猛發(fā)展，專業(yè)內(nèi)涵愈發(fā)深厚。各種能源形式彼此的轉(zhuǎn)換及過程中伴生的能質(zhì)交換規(guī)律等都成為本專業(yè)覆蓋范圍，這對(duì)于原有的學(xué)科體系產(chǎn)生了一定的影響。故專業(yè)內(nèi)涵的拓展迫切要求學(xué)科進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，在培養(yǎng)計(jì)劃方面進(jìn)行適當(dāng)更新。

（二）培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整

近年來，隨著可再生能源、能源與環(huán)境等主題的發(fā)展，對(duì)相關(guān)新興領(lǐng)域人才的需求日益加大。社會(huì)作為人才的接收市場(chǎng)，對(duì)急需人才的類型釋放了大量信號(hào)。然而，作為人才輸送主力的高校，往往并沒有及時(shí)對(duì)培養(yǎng)方案做出適當(dāng)調(diào)整，課程更新方面也相對(duì)較慢。事實(shí)上，在課程數(shù)和學(xué)時(shí)有限的條件下，在各高校學(xué)科內(nèi)特色研究方向和優(yōu)勢(shì)方向沿襲下，相關(guān)調(diào)整的余地很小。

（三）差異化需求的影響

傳統(tǒng)教學(xué)模式在面對(duì)日漸差異化的學(xué)生需求時(shí)，不能“豐盈”學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。事實(shí)上，隨著高等教育進(jìn)程的不斷推進(jìn)，個(gè)性化教育的呼聲漸起。重視人才發(fā)展的差異性，探索個(gè)性化教育理論與實(shí)踐，在很多高校的人才培養(yǎng)模式改革文件中有所體現(xiàn)。具體到能源與動(dòng)力工程這個(gè)“大能源”專業(yè)，有些學(xué)生傾向于傳統(tǒng)專業(yè)好就業(yè)，有些學(xué)生傾向于新型產(chǎn)業(yè)想創(chuàng)業(yè)，有些學(xué)生格外看重前沿科研想出國(guó)、考研，這一方面來源于個(gè)人認(rèn)識(shí)和喜好，另一方面也來源于自身經(jīng)濟(jì)等不同方面的壓力。這種差異化的需求在現(xiàn)階段傳統(tǒng)培養(yǎng)模式下，很難被滿足。這不僅是課程設(shè)置方面存在局限，在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐等方面也同樣存在很多局限。

二、本專業(yè)學(xué)生存在的問題

（一） 本科生對(duì)本專業(yè)背景了解不深

其表現(xiàn)為學(xué)生不知道專業(yè)與國(guó)計(jì)民生有何關(guān)系，故無法在其中定位自己。沒有定位，便沒有思想原點(diǎn)，不知從何出發(fā)開展職業(yè)規(guī)劃、人生規(guī)劃，故往往感到茫然，無所適從。

（二） 本科生對(duì)個(gè)人發(fā)展路徑了解不深

其表現(xiàn)為學(xué)生不知道本科所學(xué)有什么具體應(yīng)用，個(gè)體的學(xué)習(xí)如何與群體、行業(yè)、社會(huì)和國(guó)家的發(fā)展相關(guān)聯(lián)，想認(rèn)真發(fā)力卻不知道如何操作、朝哪里發(fā)力，缺乏方法的引導(dǎo)。在被動(dòng)學(xué)習(xí)模式下積累的經(jīng)驗(yàn)，在本科主動(dòng)學(xué)習(xí)的情境下不能很好適應(yīng)，往往造成心理困境。

（三） 本科生對(duì)國(guó)內(nèi)外科技發(fā)展態(tài)勢(shì)了解不深

其表現(xiàn)為學(xué)生無法將自己對(duì)未知的探索與國(guó)內(nèi)外快速發(fā)展的科技態(tài)勢(shì)相關(guān)聯(lián)。在面對(duì)能源與動(dòng)力工程這種涵蓋學(xué)科多、支撐面廣、國(guó)內(nèi)外發(fā)展快速的專業(yè)時(shí)，一方面渴望求知，另一方面又被繁雜的關(guān)系牽扯，造成精力分散，無法突破。

（四） 本科生參與競(jìng)爭(zhēng)的意愿不大、程度不深

盡管目前在能源領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外針對(duì)本科生的科研競(jìng)賽紛紛設(shè)立及開展，但仍無法發(fā)動(dòng)所有學(xué)生參與，造成部分積極的學(xué)生參與多個(gè)項(xiàng)目，而大多數(shù)學(xué)生只局限于自己生活的小圈子，缺乏參與競(jìng)爭(zhēng)的意愿和動(dòng)力。

三、教學(xué)模式的創(chuàng)新實(shí)踐

（一）“熔煉互激”教學(xué)模式

針對(duì)上述問題，近年來，天津大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過反復(fù)實(shí)踐與研討總結(jié)，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與創(chuàng)新熱情為出發(fā)點(diǎn)，提出了“熔煉互激”這一新的教育模式。

所謂“熔煉互激”，是指在課程、實(shí)習(xí)和實(shí)踐教育環(huán)節(jié)， 組建由國(guó)內(nèi)外教授、講師、研究生、學(xué)生和工程師等多層次人員構(gòu)成的多元互動(dòng)式教育場(chǎng)景（稱為“熔爐”）。例如傳熱學(xué)課程的“技術(shù)競(jìng)標(biāo)團(tuán)隊(duì)”，方程式車隊(duì)的“虛擬設(shè)計(jì)公司”，科研實(shí)習(xí)和產(chǎn)業(yè)實(shí)習(xí)的“項(xiàng)目研發(fā)小組”。通過多形式、多階段的考核評(píng)估以及營(yíng)造群體競(jìng)爭(zhēng)氛圍等措施，推動(dòng)師生共同面對(duì)實(shí)際問題的挑戰(zhàn)； 全體參與者相互學(xué)習(xí)、撞擊、 錘煉與激勵(lì)，最大限度地獲得教育和成長(zhǎng)，達(dá)到“互激”狀態(tài)。

配合這一針對(duì)本專業(yè)本科生的新教學(xué)理念，學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“三五三”教育體系：學(xué)科教育委員會(huì)協(xié)調(diào)國(guó)家和教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研資源、內(nèi)燃機(jī)和太陽(yáng)能光熱、地?zé)岬犬a(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟的產(chǎn)業(yè)資源和內(nèi)燃動(dòng)力引智基地的國(guó)際資源，組織為三大教育資源。構(gòu)建項(xiàng)目制課程、科研實(shí)習(xí)、企業(yè)實(shí)習(xí)、國(guó)際視野拓展、群體創(chuàng)新實(shí)踐等五大教育板塊，協(xié)力培養(yǎng)“國(guó)際視野、高素質(zhì)、創(chuàng)新”等三大能力素質(zhì)。重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目制課程、群體創(chuàng)新實(shí)踐和國(guó)際視野拓展等改革，推動(dòng)三大教育資源匯集于五大教育板塊，為人才培養(yǎng)目標(biāo)提供多方位、多層次支撐。建立課程改革、教育質(zhì)量反饋等21項(xiàng)制度以及學(xué)生實(shí)踐教學(xué)管理信息平臺(tái)，從人員落實(shí)、資源到位、過程規(guī)范、效果評(píng)價(jià)等角度，保障教育體系的可持續(xù)運(yùn)行和不斷完善。本成果實(shí)施4年以來，學(xué)生受益明顯，輻射作用顯著，應(yīng)屆畢業(yè)生受到用人單位好評(píng)。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)以工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)等為內(nèi)容，以創(chuàng)新教學(xué)模式為特征的教學(xué)成果，獲得了2013年天津市教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。2014年3月8日至9日在天津舉行的成果鑒定會(huì)上，來自能源與動(dòng)力工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)專家對(duì)這項(xiàng)教學(xué)成果給予了高度評(píng)價(jià)，該成果還獲得了2014年國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。

（二）“百年樹人”教學(xué)模式

除了上文提到的、近年來在本科生教學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐，天津大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)在研究生教學(xué)方面也擁有自身特色。天津大學(xué)熱工教研室于1953年成立，1981年招收第一屆工程熱物理專業(yè)本科生，1984年工程熱物理學(xué)科獲得博士點(diǎn)，在本科生和研究生教學(xué)方面積累了較多的經(jīng)驗(yàn)。范正釗等老一輩教育工作者除了注重課堂授課等常規(guī)授課模式外，也非常注重結(jié)合中國(guó)傳統(tǒng)師徒傳授的特色，開展面對(duì)面?zhèn)魇?，注重基礎(chǔ)，因材施教，不求速成，從而凝練成“百年樹人”的“慢教學(xué)”特色。這種教學(xué)模式來源于中國(guó)傳統(tǒng)文化土壤，具有較好的源生適應(yīng)性，在招生數(shù)量較少的時(shí)期，充分體現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)，形成了一批有時(shí)代特色的優(yōu)秀研究成果。

近年來，中國(guó)社會(huì)發(fā)展節(jié)奏發(fā)生了較大變化，受工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和分工深化等社會(huì)發(fā)展特征影響，“快教學(xué)”成了工學(xué)研究生培養(yǎng)的一種標(biāo)準(zhǔn)模式。直博研究生從本科畢業(yè)開始，需要在5年內(nèi)達(dá)到各高校所設(shè)立的畢業(yè)要求。而優(yōu)秀研究成果的產(chǎn)出需要掌握并熟練操練科研所需的諸多技巧。隨著我國(guó)科研水平的提升和科研生態(tài)的成熟，國(guó)家對(duì)研究生研究成果的前沿性和創(chuàng)新性愈發(fā)關(guān)注，而這些離不開一個(gè)完備的科研素養(yǎng)土壤，但這些是目前“快教學(xué)”模式無法提供的，也無力關(guān)注的。因此，為達(dá)到畢業(yè)相關(guān)要求，研究生往往在一條教育培養(yǎng)的快速流水線上“野蠻”生長(zhǎng)，更多的素養(yǎng)培訓(xùn)依靠自身的誤打誤撞和課外自學(xué)，最終拿出一些并不精彩的科研成果來完成學(xué)業(yè)，過程中極少關(guān)注自身學(xué)術(shù)素養(yǎng)的提升與個(gè)性化發(fā)展。

這種“工業(yè)化”的研究生培養(yǎng)模式，在我國(guó)教育水平與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距時(shí)，具有明顯的提拉作用，可以使不規(guī)范的教學(xué)形式向標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一。在某一時(shí)期，其正面效應(yīng)大于負(fù)面效應(yīng)。但“工業(yè)化”教學(xué)模式并不利于個(gè)性發(fā)展。此外，高質(zhì)量的科研，特別是沖擊國(guó)際領(lǐng)先研究領(lǐng)域內(nèi)的難點(diǎn)問題，有賴于學(xué)術(shù)素養(yǎng)的充實(shí)與積淀，無法套用大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品制作的模式，而更不能向“商業(yè)化”教學(xué)的方向扭曲式發(fā)展。

綜合以上可以看出，在“農(nóng)業(yè)化”與“工業(yè)化”教學(xué)模式之間，是否存在一種適合本學(xué)科的教學(xué)模式？在“熔煉互激”與“百年樹人”兩種方案之間，為了提升科研素養(yǎng)，是否可以設(shè)立一種新的教學(xué)階段并展開實(shí)踐，成了教學(xué)團(tuán)隊(duì)近年來主要思考的問題。

事實(shí)上，現(xiàn)階段我國(guó)大部分工學(xué)院校的本科教學(xué)仍較大程度地沿襲高中教學(xué)的模式，力求打牢學(xué)生基礎(chǔ)，教好教會(huì)，這是由基礎(chǔ)教育和高考模式帶來的巨大慣性所致。另一方面，隨著我國(guó)科研實(shí)力的穩(wěn)步提升，高校對(duì)研究生專業(yè)技能和科研素養(yǎng)的要求也水漲船高，這種拉動(dòng)作用也滲透到本科教學(xué)，很多本科生也加入到實(shí)驗(yàn)室展開競(jìng)賽和科研實(shí)踐。這就類似兩個(gè)巨大齒輪在各自運(yùn)轉(zhuǎn)，都呈現(xiàn)日趨深化的趨勢(shì)，而學(xué)生作為兩個(gè)傳送齒輪之間的承載物，承受著較大的壓力。教學(xué)模式的創(chuàng)新并不在于替學(xué)生承載壓力，而是通過模式設(shè)計(jì)來達(dá)到個(gè)性化的培養(yǎng)，使學(xué)生獲得承載壓力的能力以及疏導(dǎo)壓力的方法。

四、具體實(shí)施內(nèi)容與評(píng)估結(jié)果

針對(duì)以上問題，近年來教學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套以提升研究素養(yǎng)為主題的教學(xué)模式，稱為“即用漸體”，該套體系強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)內(nèi)容的層次化，具體內(nèi)容如下：

第一個(gè)層次是指通過試點(diǎn)逐步擴(kuò)大施教范圍。該教學(xué)模式對(duì)應(yīng)的實(shí)施項(xiàng)目，最早有兩個(gè)來源，一個(gè)是面向進(jìn)入畢設(shè)階段的本科生，一個(gè)是面向進(jìn)入研究生階段的研一新生。前者主要為了提高本科畢設(shè)質(zhì)量，使本科生“預(yù)熱”進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)狀態(tài)；后者主要是面向研究生素養(yǎng)提升，希望通過統(tǒng)領(lǐng)性的授課，使研究生新生帶著思考在第一年課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，按照短期班上的布置展開素養(yǎng)資源的自學(xué)。兩者均是從有意愿的個(gè)別導(dǎo)師課題組小范圍展開試講，并逐步摸索擴(kuò)大講座范圍的，并在逐步的摸索中反復(fù)調(diào)整，促進(jìn)傳播效果。

第二個(gè)層次是教學(xué)內(nèi)容中標(biāo)準(zhǔn)部分和個(gè)性化部分相結(jié)合。標(biāo)準(zhǔn)部分主要包含學(xué)術(shù)素養(yǎng)的培訓(xùn)，比如其中一個(gè)單元內(nèi)容，包含畢業(yè)論文的格式模板、以前學(xué)長(zhǎng)提供的經(jīng)驗(yàn)分享、書籍推薦。而個(gè)性化部分有兩個(gè)板塊，一個(gè)是學(xué)科背景主題，關(guān)注大的學(xué)科命題和意義，邀請(qǐng)學(xué)生對(duì)應(yīng)的導(dǎo)師推薦中英文經(jīng)典教材，貫穿至培訓(xùn)的上下兩個(gè)階段內(nèi)，并配套有推薦原因；另一個(gè)是科研與工程實(shí)踐板塊，邀請(qǐng)學(xué)生擬進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的高年級(jí)博士生，提供具體的學(xué)習(xí)素材。個(gè)性化部分，針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)室和不同研究方法，有多種排列組合，學(xué)生可以挑選自己感興趣的進(jìn)行實(shí)踐。

第三個(gè)層次是線上線下相結(jié)合。“即用漸體”教學(xué)模式的雛形，來自十周預(yù)熱計(jì)劃。線下的短期課參考國(guó)外short course的安排一般為兩天；線上安排為十周，即通過半學(xué)期的時(shí)間，使學(xué)員針對(duì)十周授課大綱內(nèi)三個(gè)板塊每周的實(shí)踐要求，首先達(dá)到即學(xué)即用的入門要求，如果自身對(duì)其中某些內(nèi)容有興趣，十周大綱內(nèi)會(huì)提供部分慕課和公開課的鏈接、推薦的書籍序列和論文檢索關(guān)鍵詞等。學(xué)生可繼續(xù)選擇線上跟進(jìn)，充分滿足個(gè)性探知的需求。

對(duì)采用“即用漸體”教學(xué)模式進(jìn)行科研素養(yǎng)培訓(xùn)的兩個(gè)本科生班級(jí)，共計(jì)63人展開了授課問卷調(diào)查及回收，評(píng)價(jià)結(jié)果表如表1所示，可以看出，90%以上的學(xué)生對(duì)課程持積極意見。這超過教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課程設(shè)計(jì)和研討時(shí)設(shè)定的80%的預(yù)期目標(biāo)。部分志向不在科研的學(xué)生對(duì)本課程也持有肯定的意見，主要是課程中安排的針對(duì)聽說讀寫進(jìn)行強(qiáng)化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，同樣適合于有志職場(chǎng)的學(xué)生提升其自身的素養(yǎng)。

五、總結(jié)

能源與動(dòng)力工程專業(yè)教學(xué)模式的創(chuàng)新，是一個(gè)需要持續(xù)付出的實(shí)踐工作，近幾年在創(chuàng)新教學(xué)模式下，本科生教學(xué)取得了一定的成績(jī)，但仍然存在著學(xué)生反饋無法適應(yīng)的一些問題，需要我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)實(shí)踐中加以認(rèn)真對(duì)待。而研究生教學(xué)雖然繼承了老一輩教育工作者的深厚積淀，但近年來面對(duì)新形勢(shì)，仍需繼續(xù)提煉與創(chuàng)新。通過近年來的教學(xué)實(shí)踐，本項(xiàng)目教學(xué)團(tuán)隊(duì)沿襲天津大學(xué)傳統(tǒng)的“百年樹人”教學(xué)模式，以恬靜、平等和近人的教學(xué)風(fēng)格展開研究生教學(xué)；同時(shí)，以“熔煉互激”的本科教學(xué)模式，輔之“即用漸體”的學(xué)術(shù)素養(yǎng)培訓(xùn)，使學(xué)生旺盛的求知欲在正確的學(xué)術(shù)培訓(xùn)體系內(nèi)得到生長(zhǎng)，滿足個(gè)性化需求。通過實(shí)踐，我們形成了一套較完整的教學(xué)模式及實(shí)施方法，為今后的教學(xué)打下了一定的基礎(chǔ)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 朱高峰.工程教育的幾個(gè)問題探討[J].中國(guó)高等教育，2010.

[2] 張莉，胡丹梅，姜未汀.電力行業(yè)背景的能源與動(dòng)力工程專業(yè)建設(shè)探索[J].中國(guó)電力教育，2014.

[3] 邱潔.關(guān)于能源與動(dòng)力工程專業(yè)課程體系改革的思考[J].課程教育研究，2013.

[4] 謝浩，侯小剛，盧平.“熱力發(fā)電廠”課程研究性教學(xué)探索與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2013.

[5] 熊怡.天津大學(xué)：協(xié)同多元化教育資源培養(yǎng)能源動(dòng)力類國(guó)際化高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的熔煉模式[J].中國(guó)電力教育， 2014.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]