发布时间:2023-11-22 11:08:01
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的能源动力工程专业方向样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
【关键词】能源动力;人才培养;改革
能源是国民经济的命脉,是国家可持续发展的重要物质基础和根本保证。能源与动力工程类专业正是致力于培养能从事能源开发与利用的技术与管理人才。目前,全国有200余所高校开设了能动相关本科专业,其中大部分已经建设较为成熟,部分985和211高校的能动专业在国内已具备一定的影响力且具备鲜明特色[1]。而三峡大学的能动专业于2011年才开始立项建设,并同年开始招生。作为地方高校新开设的能动专业,在人才培养方面必须适应社会和行业需求,符合我校 “高素质、强能力、应用型”的人才培养的目标,因而,在专业建设伊始,就不能完全照搬其他高校能动专业人才培养模式,需要结合实际情况,大胆改革和创新,才能在国内同类专业中快速占领一席之地,并以高起点快速稳健发展。
1 国内外研究现状
欧洲和美国的大学将能动类专业设置在机械工程系中,且不以专业来单列,而只是机械类的一个方向,称为热流科学(Thermal and Fluid Science)或能量系统(Energy system),而核工程与核技术则一般单独设立,或者设在化工系中,例如美国麻省理工学院、佛罗里达大学等,机械工程的教学与研究范围覆盖了目前国内本科生专业目录中的机械类、能源动力类的范围,这样就大大扩展了能动专业的学科基础和专业领域,以此来适应“应用型”人才培养的需求,使学生获得坚实的专业理论和宽广的专业知识。
我国能源动力类专业形成于20世纪50年代[2],当时在苏联教育体制的影响下的分为10个三级专业,经1993、1998、2012年三次修订最终合并为1个专业:能源与动力工程,使得专业覆盖面被大幅度拓展,要求本专业学生主要学习动力工程及工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术,受到现代动力工程师的基本训练;具有进行动力机械与热工设备设计、运行、实验研究的基本能力。要实现以上人才培养目标,关键在于如何紧跟行业需求并结合高校自身情况,制定科学的人才培养方案并认真执行。然而,经前期大量调研结果表明,目前国内高校尤其是地方院校在能动专业人才培养上存在以下特点或不足:
(1)专业划分过细,口径太窄。大部分高校在能动专业中设置了多个专业方向,如水力发电、火力发电、清洁燃烧、供暖、制冷等,并将专业课分方向模块进行教学,这极大地限制了学生的选择空间,不利于学生专业知识拓展,使学生在择业时被固定在某个方向上,缺乏竞争力。
(2)人才定位不尽合理。经前期广泛调研发现,随着我国现阶段加快能源建设的力度,国内目前需要更多的是能源动力行业运行、维护与管理方面的技术人才[3],对于高端人才如设计研究类人才虽然稀缺,但由于能动专业实践性强的特性,一般难以由高校直接培养此类人才,即高端技术人才亦需要从工程实践中磨砺而出。所以作为地方院校,尤其新开设能动专业的地方高校,不能一味照搬985、211高校以及部分经过几十年专业建设已经具备自己鲜明特色和专业实力的高校的人才培养模式,必须紧跟行业需求,以培养应用型人才为主线,并充分利用和发挥高校自身的特色和优势。
2 三峡大学能动专业人才培养模式改革
三峡大学的能动专业于2010年底才开始立项建设,并于当年从我校2010级机械设计制造及其自动化专业中分流出53位学生按照能源与动力专业人才进行培养,2011年开始以能源与动力工程专业独立招生,故截至目前实际上已有一届学生毕业(2010级),且2015年度即将毕业的学生目前绝大部分已经签订了就业协议。近五年来,学校在专业本专业建设过程中积极探索,对兄弟高校及能动相关的企事业单位进行了广泛调研,并紧密结合我校能动专业“新开设、新起点”的现实情况,培养和提炼自己的专业特色,并对本专业的人才定位和培养进行了以下改革:
(1)在人才培养与定位方面,以培养“高素质、强能力、应用型”人才为指导,制定了专业人才培养方案,着重提炼专业所覆盖知识体系的共性,拓宽专业口径、增厚专业基础、突出方向共性、弱化专业方向、提升就业能力,扩大就业口径。具体为:1)以流体机械动力学为基础,设置适用于水力发电、热力发电、风力发电中能量转换动力装备的动力学相关系列必修基础课程,突出水力发电专业课,并辅以风力发电等专业课程;2)以热-力转换原理为基础,设置适用于火力发电、生物质能发电、核电等热动力学、热交换、热传输相关的系列必修基础课程,专业课设置方面突出火电、核电,辅以生物质能相关课程。即将动力工程专业分为流体机械和热力机械两个方向,但在培养过程中,大大拓宽了专业基础必修课的范围,增加学生后续就业时行业选择的范围。
(2)在实验/时间教学方面,以厚基础、宽口径、应用型人才培养为指导,建设和整合实验、实践教学条件。取消零散的课程实验/实践,开设系列综合实验/实践课程,使实验/实践教学具有层次性、连贯性、交叉性、系统性和良好的可操作性。避免以课程为单位开设实验时的连续性差、重复度高、综合性不强、效果差的缺点,同时在一定程度上降低建设成本。此外,学校还积极开发校外实践基地,挖掘学校所在地区及周边区域广泛的能源动力行业/企业资源,作为本专业有效的实践基地。
(3)以校外实践基地建设为抓手,开发专业初期就业资源。任何一个高校新专业就业时其情况都或多或少存在不确定性,其原因主要在于社会和行业对于特定高校新专业的认识度不高。因而打开就业工作局面难度大,故无论从短期还是长远来看,都需要充分利用所建立的校外实践基地作为就业渠道,使基地发挥更大作用,这需要在基地建设过程中同时做好基地管理制度建设,以协议的形式为本新专业向基地输送人才提供保证。
3 改革效果
近五年来,学校在建设能动专业过程中不断探索,最终形成以上建设意见和改革措施,并取得了显著成效:
(1)制定了科学合理的能动专业人才培养方案,确定以掌握能源转换装备运行及转换机理为基础,在传统的专业基础课程中,将《流体机械原理》、《水轮机及调节器》、《汽轮机》等增设为专业公共基础课,在专业拓展模块课程中按水电、热电、流体机械、新能源发电等设置小学分模块供学生选修,但不限制选择模块数量。目前学生就业反馈情况表明,在弱化专业方向、增厚专业基础课程后,学生在择业过程中即使不在个人专业方向上就业,只要未跨出能动行业,就能很快适应新领域的工作。
(2)整合实验/实践教学计划和条件。如将以往随理论课程开设的《流体机械原理》、《流体力学》、《液压传动与控制》、《泵站工程》、《水轮机及调节器》等的课程实验进行专门设计,整合成32学时的《流体综合实验》课程;将《热力学》、《传热学》、《汽轮机》、《热电厂动力工程》、《锅炉原理》等课程的实验内容整合成32学时的《热工综合实验》;将《测试技术》、《控制工程》、《电厂自动化》等课程实验整合成16学时的《测控综合实验》等,并根据相关理论课开设时间将综合实验课内容分为两个学期开设。这样学生能够得到更为系统的、连贯的实践训练,相比随理论课程开设的零散实验,综合实验教学效果更好随
(3)目前已在学校所在地区及周边能动企业建立本专业的实践/实习基地,且已经有效运行,如安能(宜昌)热电(生物质能发电)、长江电力(葛洲坝)、安能(襄阳)火电、三峡电厂、清江的隔河岩电站、高坝洲电站、向家坝电站、黄龙滩(十堰)电站、湖北宜化集团、宜昌安琪酵母、黑旋风工程机械等20多家能源企业和流体机械设计制造企业,可完全满足学生毕业实习、生产实习及其他培训的接待需求,极大地缓解了专业实践条件建设需要大投入的困难。
(4)专业就业情况良好,第一届毕业生(2010级,共53人)就业率达100%,其中除4人继续攻读硕士研究生外,15人进入水力发电厂,17人进入火电、生物质能电厂,6人进入电力部门事业单位,11人进入与流体机械及能源装备设计、制造相关企业。其中17人(32.1%)在本专业校外实践基地相关企业就职。截止2015年3月中旬,第二届毕业生(2011级,共81人)已签就业协议的达72人,已确定攻读硕士研究生5人。学校以专业调研、毕业生就业企业回访等多种形式,进一步拓宽和加深了与行业内相关企事业单位的联系,并就用人单位对我校毕业生在生产实践过程中的综合素质和表现进行跟踪回访,结果表明学生的综合能力水平总体较高。
4 结语
能源动力类专业是实践性、技术性很强的专业,且专业覆盖的技术领域非常广泛,针对具体的应用领域其技术专业性又较强,而高校在该专业人才培养的过程中一方面不可能面面俱到,设置过多的专业方向,另一方面又不能过于集中,而使得学生的专业知识领域过窄,导致就业方向没有选择余地。因而,在人才培养过程中要更多地考虑专业领域的共性,增厚专业基础,拓宽专业口径,使学生获得尽量宽广的专业综合知识,才能具备一定的竞争力,以适应现代能源动力领域对专业人才的需求。
【参考文献】
[1]徐翔,余万,陈从平,方子帆,李响,赵美云.三峡大学“能源与动力工程”专业培养方案的制订与完善[J].科教文汇:上旬刊,2014(6):60-61.
关键词:能源动力;互动式教学;专业英语;教学模式
中图分类号:G642文献标识码:A
一、引言
郑州轻工业学院能源与动力工程专业于1981年在机械和家电研究室的基础上成立,原名称为制冷及低温技术。近几年来,随着国家经济的快速发展和人民生活水平的提高,我国制冷空调产品市场以每年20%~30%的比例增加,世界市场80%的产品都在中国生产。在这种形势下,我国需要大量精通专业技术和具有用英语进行专业技术交流与沟通的高级专业技术人才,因此,在卓越工程师培养计划背景下,加强能源能力类专业英语的教学就具有非常重要的意义。
二、专业英语的教学现状
目前大部分高校将专业英语作为选修课程,这使得专业英语没有得到足够重视。在师资配备、课程设置和考核制度等方面,专业英语教学都处于薄弱环节,目前的教学现状可以总结为以下几点。
1.教学和学习目的不明确
由于授课教师和学生都没有充分重视专业英语,致使大部分教师对专业英语的教学目的不明确,不能正确地去引导学生认识专业英语的学习目的,这会导致学生听课不积极,不能很好地参与到课程的学习中去,在学习的时候只是为了翻译而去翻译,没有学会一种学习方法。
2.授课方式及教学内容单一
目前专业英语的教师基本上由专业课老师来担任,在上课的过程中,大多数老师还是按照选定的教材按部就班进行授课,内容只局限于教材,缺乏和学生的互动,这导致学生上课只是被动接受知识,缺乏主动去获取课本之外的知识的动力。
三、专业英语的教学模式研究
1.明确教学目的
专业英语主要目的是培养学生的阅读能力、听、说、写和翻译能力,使学生能够用英语交流专业知识。
2.教学内容多样化
由于能源动力类专业包括能源与动力工程、建筑环境与能源应用工程、新能源等专业,学院要根据学校学科专业的方向来选定相应的教材。在授课过程中要逐步让学生去了解本专业的一些特定的专有名词。在选定教材的同时,还应引导学生通过学校外文文献数据库去了解本专业方向的英文文献期刊,从期刊中了解目前专业的最新研究方向和研究内容,以开阔学生的专业视野。
3.考核方式
通过教学内容多样化和互动式教学,专业英语的考核方式也相应有变化。考核应贯穿整个教学过程,不能单独考核个人,而是以分组来进行。根据前面所述的三阶段教学,当教学进行到第三阶段时,由各组对自己检索到的专业英文文献来进行翻译,并对其翻译结果进行讲述,由授课教师和各小组讨论,形成一定的评分标准后共同对翻译结果进行量化打分,最终确定各组的成绩。各组成绩确定以后,再由组长和授课教师根据每一小组内成员对团队的贡献来确定各个组员的成绩。
四、结语
笔者采取以上专业英语教学模式,在实际的教学过程中取得了一定的成绩。第一,通过教学内容的多样化,可以扩大学生学习的知识面,扩大学习视野。第二,通过互动式教学,可提高学生主动学习的积极性,促进授课教师去学习学生所检索到的英文文献,为教师的备课带来一定的挑战。第三,新的考核方式,可以使学生全程参与,不仅提高了学生学习的积极性,而且锻炼了其团队协作能力。
参考文献:
[1]顾小松,傅俊萍.能源动力类专业英语教学改革与实践[J].中国电力教育,2009,(7):115-16.
关键词:实践教学;创新;能源动力工程;改革
作者简介:代元军(1978-),男,河南正阳人,新疆工程学院电力工程系,副教授;孙玉新(1982-),女,吉林蛟河人,新疆工程学院电力工程系,讲师。(新疆 乌鲁木齐 830091)
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)29-0102-02
能源是世界发展的重要资源和动力,能源的科学开发和优化配置,是当今各国现代工业以及国民经济和社会发展乃至富民强国的必由之路。新疆有着极为丰富的能源资源。据统计,新疆的石油、天然气和煤炭预测资源量,分别占全国陆地预测资源量的30%、34%和40%,光、热、风等资源也在全国占有较大份额,这为新疆建设国家能源战略基地奠定了坚实的基础。
在新疆如此丰富的特色资源下,新疆本科院校能源与动力本科专业如何在实践教学环节中结合新疆特色和学校特色,改革和创新层次分明、知识和能力逐级递增的实践教学体系,是摆在能源与动力工程教育工作者面前的难题。
一、分层次建立能源与动力工程专业基础教学实验中心
分层次建立能源与动力工程专业基础教学实验中心,将“工程流体力学”、“工程热力学”、“传热学”三门能源与动力工程专业基础技术课程的相关实验组合起来,并提出把“工程流体力学”、“工程热力学”、“传热学”课程所涉及的相关实验设置成四个层次的教学实验方案。
第一层次实验:基础性教学实验。主要是指与课堂教学内容紧密联系的实验(验证性实验),其中包括实验方法、实验技术的基本训练。例如在“工程流体力学”课程中设置了两个专项实验:雷诺实验、伯努利能量方程实验。在雷诺实验中,主要让学生观察水流的流态,即层流和紊流现象,然后测定上、下临界雷诺数,最终使学生了解流态与雷诺数的关系。在伯努利能量方程实验中,主要是观察流体流经能量实验管时的情况,并对实验中出现的现象进行分析,从而加深对能量方程的理解,并最终掌握测量流体流速的原理。在“工程热力学”课程中,设置CO2临界状态观测及P-V-T关系测定实验,通过该实验了解CO2临界状态的观测方法,增加对临界状态概念的感性认识,以及对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解,掌握CO2的P-V-T关系的测定方法,学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。
第二层次实验:“工程流体力学”、“工程热力学”、“传热学”中所涉及主要物理参数的测试手段和方法的实验。主要是指温度、压力、流量、比热、流速、传热系数、传热温差及数据采集等测试手段和方法的训练。例如在“工程热力学”课程中,设置气体定压比热测定实验。该实验让学生了解气体比热测定装置的基本原理和构思,熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法,掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法,分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。在“传热学”课程中,设置综合传热性能实验。该实验通过测定不同表面状态及气流条件下管道的综合传热系数,观察和分析影响传热的各种因素,从而对传热过程有一个直观的了解。
第三层次实验:实现设计目标的综合性实验。主要是指以实现某一功能为目的,构建工程性、设计性实验,培养学生构想、设计、解决问题的能力。例如换热器结构改造的传热性能对比测试实验。该实验的测试对象为学生设计的换热器外表面不同形状的肋片,通过实验测试其传热系数,找到最佳的肋片形状。
第四层次实验:知识延展性实验。主要是指通过互联网、多媒体、可视化技术介绍新知识、新技术、新发展,以期延伸和拓展学生知识视野和相关专业知识面。
通过以上四个层次的实验训练,能够培养能源与动力工程专业学生的流体及热工实验的实验方法、实验设计、实验技术等实验能力,为进一步开展专业课学习和专业性实验打下坚实的基础。
二、分级建立能源与动力工程专业实验基地及教学实验中心
1.初级为专业基本实验
主要培养学生掌握能源动力工程领域常用的实验方法,使用常用仪器、仪表,学会处理数据,具有规范、熟练、准确的实验操作技能,重在学知识、练技能,属于专业学习中的初级水平。专业基本实验主要包括“公差与金属材料”组建2个实验台位,“自动控制原理”组建2个实验台位,“热工过程检测技术”组建2个实验台位。
2.中级为专业综合实验
以专业方向课程设置为主线分别以热电工程模块、制冷空调工程模块、新能源工程模块三部分构建专业平台实验。
热电工程模块包括锅炉实验平台、汽轮机实验平台、热工过程自动化实验平台;制冷空调工程模块包括制冷原理及设备实验平台、空气调节实验平台、供热工程实验平台、食品冷冻冷藏原理与设备实验平台;新能源工程模块包括风能利用与控制技术实验平台、太阳能利用与控制技术实验平台。
3.高级为设计、创新实验
在三大专业方向模块综合实验的基础上,依据自主专业创新教学环节和毕业设计课题,组织大三、大四学生参加专业大赛或者参与教师科研项目。教师拟定实验大纲、提出问题让学生自行思考、分析、设计、优选,重在锻炼科学思维,发展创新能力,培养学生自主学习、大胆创新的学习习惯。这种设计创新实验是基于专业教学和科学研究之间的实验,主要结合专业大赛和毕业设计来进行。
三、建立能源与动力工程专业校内仿真实习基地,改革传统生产实习模式
生产实习教学环节是为了加强学生对所学专业理论课程的理解、增强对所学专业的感性认识,培养学生综合分析问题和解决问题的能力。在这一重要实践环节的实施过程中存在诸多问题,实习质量难以达到预期。以能源与动力工程专业方向之一的热电工程为例,能源与动力工程专业学生在电厂实习花费较大;电厂企业出于安全和经济效益的考虑,和学校很难建立起长期稳定的校外实习基地。由于电厂岗位工作的资质要求,实习学生不能上岗操作,生产实习只能是走马观花,流于形式,实习效果得不到保证。
为了解决以上问题,在自治区煤炭煤电煤化工实训基地建设工程的不断推进下,新疆工程学院能源与动力工程专业将传统的单纯的在电厂企业生产实习模式改为校内仿真实习与校外实习相结合,并逐步过渡到以校内仿真实习基地为主的生产实习模式。能源与动力工程专业的学生在新疆工程学院的300/600MW火电厂仿真实验室开展与实际电厂 1∶1仿真的运行操作和故障处理的训练。
在仿真实习中,学生主要熟悉、掌握锅炉机组及其主要附属设备的结构、工作原理和运行特性;熟悉锅炉机组各系统,如煤粉制备系统、风烟系统、疏水排污系统等的运行方式,运行监控系统及自动控制系统概况;熟悉锅炉机组正常运行中监视、调节的主要内容(参数)及其调节方法,如负荷、给水、燃烧、汽温等的调节和监视;熟悉锅炉机组起动前的准备内容,起动程序及起动过程中的有关注意事项;对锅炉机组的几种停运方式、停炉程序、停炉后的冷却和养护等熟练操作;掌握锅炉机组的事故预防和处理方法,学会分析有关事故,如给水、汽温、管子爆破、煤粉爆炸、熄火等,以及事故发生原因、预防处理的方法;熟悉考核锅炉运行的主要经济指标。生产实习模式的改革改进了学生的思维模式,强化了学生的工程意识,提高了学生参与实习的主动性、积极性,强化了学生的动手能力和综合能力,培养了学生严谨的科学作风。
四、改进能源与动力工程专业毕业设计,培养学生创新能力
毕业设计是能源与动力工程专业学生在毕业前关键性的综合性实践教学环节,是在教师的指导下学生独立完成的工程设计或者论文。通过该综合性实践教学环节的锻炼,复习和巩固本专业学生的专业基础知识和专业知识,培养学生对已学知识和未学知识的综合学习与运用能力。改进能源与动力工程专业的毕业设计,对培养学生的实践能力、创新能力和适应社会要求的能力具有重要意义。
毕业设计所涉及的内容,专业课程的任课教师应该在授课过程中加强讲授和训练,让学生尽早掌握毕业设计的理论知识。要根据专业方向和现有的新技术和新方法提出贴近生产一线的毕业设计题目,并且要保证题目的多样化,使得学生能尽量根据毕业后的工作方向确定题目,以便毕业后能够尽快适应工作岗位的专业要求。在毕业设计过程中,应该加强检查指导工作,保证学生能够按时按质的完成毕业设计。严格对毕业设计进行考核,通过考核评定出不同的等级,表彰设计过程中的优秀学生,以此来督促和提高学生做好毕业设计工作。
五、结束语
在新疆经济大发展的推动下,新疆工程学院热能与动力工程教研室通过积极调研和深入思考,对能源与动力工程专业实践教学环节进行了改革,并在实施过程中加以修订和调整,最终取得了较好的效果。
参考文献:
[1]秦春艳,才博.新疆新能源产业发展现状及对策研究[J].安徽农学通报,2009,15(22):3-5.
[2]程远,俞端仪,吴重光.建立校内仿真实习基地 改革传统生产实习模式[J].高等工程教育研究,1997,(3):32-36.
[3]新疆工程学院.2013级本科专业培养方案[Z].2013.
[4]李华彦,董丽娜.热能与动力工程专业毕业设计改革与探讨[J].中国电力教育,2010,(27):140-141.
关键词:风机翼型 数值模拟 锅炉仿真
1.热能动力工程的研究方向
热动主要研究热能与动力方面,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。目前我国有120多所院校开设有该专业,它由旧本科的九个相关专业合并而成,包括了原来的热力发动机(080311)、热能工程(080501)、流体机械及流体工程(080313)、热能工程与动力机械(080319W)、制冷与低温技术(080502)、能源工程(080506W)、工程热物理(080507W)、水利水电动力工程(080903)、冷冻冷藏工程(081409)专业。
热动主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。专业通过理论力学、材料力学、工程制图、机械设计、电工与电子技术、工程热力学、流体力学、传热学、控制理论、热工测试技术以及专业方向课程的学习,使我们具备工程热力学、流体力学、传热学和热工测试技术等热能与动力工程领域的基础理论、实验技能和基本专业知识,掌握制冷空调设备、制冷装置、动力机械与动力工程、流体机械等设计、制造和实验研究的基本技术。在此基础上,它是一个宽口径的专业,拓展空间很大,就业方向很广,有电厂热能工程及其自动化方向、工程热物理过程及其自动控制方向、流体机械及其自动控制方向、空调制冷方向等。同时,热动还是现代动力工程师的基本训练,可见热动是现代动力工程的基础。
2.热能工程技术在能源方面需要解决的问题
能源问题在当今社会举足轻重,热能与动力工程专业在国民经济中的地位可想而知。
能源动力工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业,同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业,在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。
风机是一种装有多个叶片的通过轴旋转推动气流的机械。叶片将施加于轴上旋转的机械能,转变为推动气体流动的压力,从而实现气体的流动。风机广泛应用于发电厂、锅炉和工业炉窑的通风和引风,矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却等[1]。尤其是在电站,随着机组向大容量、高转速、高效率、自动化方向的发展,电站也对风机的安全可靠性提出了越来越高的要求,锅炉风机在运行中常发生烧坏电机、窜轴、叶轮飞车、轴承损坏等事故,严重危害设备、人身安全,也给电厂造成巨大的经济损失[2]。此外,风机一直是电站的耗电大户,电站配备的送风机、引风机和冷烟风机是锅炉的重要辅机,降低其耗电率是节能的一项重要措施。
3.热能专业中工业炉的发展
工业炉是在工业生产中,利用燃料燃烧或电能转化的热量,将物料或工件加热的热工设备。
中国在商代出现了较为完善的炼铜炉,在春秋战国时期,人们在熔铜炉的基础上进一步掌握了提高炉温的技术,从而生产出了铸铁。1794年,世界上出现了熔炼铸铁的直筒形冲天炉。后到1864年,法国人马丁运用英国人西门子的蓄热式炉原理,建造了用气体燃料加热的第一台炼钢平炉。随着现代化管理水平的提高,计算机控制系统的不断完善,现代连续加热炉也应运而生. 现代连续加热炉炉型可以归入两大类:推钢式炉和步进式炉。两类炉型的根本区别,仅在于炉内的输料方式。
4.炉内燃烧控制技术
其燃烧控制是步进炉的核心技术之一,手动控制已被自动控制方式所取代。目前大规格钢锭推钢式加热炉可选用的燃烧自控方式通常有:
(1)空燃比例连续控制系统,该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气比例阀、空气/燃气电动蝶阀、空气/燃气流量计、热电偶、气体分析装置、PLC等组成。工作原理是由热电偶或气体分析装置检测出来的数据传送到PLC与其设定值进行比较,偏差值按比例积分、微分运算输出4-20 mA的电信号分别对空气/燃气比例阀和空气/燃气电动蝶阀的开度进行调节,从而达到控制空气/燃气比例和炉内温度之目的。
(2)双交叉限幅控制系统,该系统主要由烧嘴、燃烧控制器、空气/燃气流量阀、空气/燃气流量计、热电偶等组成。工作原理是:通过一个温度传感器热电偶把测量的温度变成一个电信号,该信号表示测量点的实际温度,该测量点的温度期望给定值是由预存贮在上位机中的工艺曲线自动给定的。根据这两个温度值偏差的大小,PLC自动校准燃气/空气流量阀的开度。该阀通过电动执行机构定位。空气/燃料比控制,借助于孔板和差压变送器来测量空气流量,燃气的流量是借助于一台安装在燃气支管上的质量流量计来测量,使精确的温度控制得以实现。
5.软件仿真锅炉风机翼型叶片
由于锅炉叶轮机械内部流场非常复杂,并带有强烈的非定常特征,进行细致的实验测量非常困难,目前尚没有完善的流体力学理论解释诸如流动分离、失速和喘振等流动现象,这就迫切需要可靠详细的流动实验和数值模拟工作来了解机械内部流动本质。将利用软件对锅炉风机翼型叶片进行二维的数值模拟,研究空气以不同的方向流入翼型叶片入口所造成的流动分离。根据数值模拟的一般步骤:创建二维模型,进行网格划分,设定边界条件和区域,输出网格,再利用求解器求解,对不同空气来流攻角角下的流动进行二维数值模拟。在得到模拟结果后,对不同攻角下模拟所得到的速度矢量图进行比较分析,得出锅炉风机翼型边界层分离和攻角的关系。(作者单位:辽宁工程技术大学)
参考文献:
[1] 安连锁.泵与风机[M].北京:中国电力出版社,2001.
[2] 袁春杭.锅炉引风机事故的预防[J].中国锅炉压力容器安全,2005,14(6):38-39.
关键词:CDIO;项目;课程体系
1将CDIO引入能源动力类课程体系的必要性
CDIO工程教育模式以构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运行(Operate)全过程为载体培养学生的工程能力—包括个人的学科知识和推理能力、个人能力、人际团队能力、工程系统能力与现代企业对工程人才的需求相适应。以往大学课程体系的设置过分注重单学科课程的理论性和知识的系统性,课堂教学以教师讲授教材知识为主,学生学习兴趣不浓,目标性不强,往往被动接受,学生的主动性难以调动,不适合培养学生独立思考的能力、自学的能力、解决问题的能力以及工程应用的能力。理论学习和工程应用相脱节,学生感觉学习理论空洞,不知如何应用,毕业生缺乏工程实践设计能力,不能满足现代企业需求,面临巨大的就业压力。针对这种现状,将CDIO工程教育模式引入能源动力类课程体系,注重培养学生工程设计能力,将理论课程与实践环节相互关联,全面培养学生的工程能力势在必行。
2基于CDIO工程教育模式的能源动力类课程体系的构建
沈阳理工大学能源动力类课程体系以项目设计为主线,项目分为3个层次,一级项目贯穿于整个本科教育阶段,使学生完整的得到构思、设计、实现、运作等方面的系统训练,一级项目所包含的知识、能力由二级、三级项目和课程组成。一级项目设初级和高级两个阶段,初级阶段是工程导论项目,这个项目让一年级的新生了解能源动力类产品的构思、设计、实施、运行4个过程的生命周期,高级阶段即毕业设计,学生独立完成一个能源动力类产品的构思、设计、实施和运作的完整过程,一级项目包含本专业主要核心课程,体现本专业主要能力。二级项目是一组课程的知识的综合应用,引导一组相关课程的学习,重点突出某项能力要求。三级项目则是针对单门课程的综合实验和课程设计,增强学生对该门课程内容的理解。沈阳理工大学能源与动力工程专业以应用大型工程软件进行车用内燃机及其零部件产品设计、开发和制造的能力培养为特色,以热工、力学和机械理论为基础,以计算机和控制技术为工具,培养既具有动力机械工程基本理论知识和基本技能,又具有扎实的内燃机方向的理论知识和基本技能,能从事汽车发动机研究、设计、制造、试验以及生产、经营、管理等方面工作,具有较强工程实践能力,德、智、体全面发展的高级应用型人才。为实现上述培养目标和专业特色,沈阳理工大学能源与动力工程专业基于CDIO理念的二级项目课程体系如图2所示,三级项目课程体系见表1。另外,在此基础上,还开设了工程岗位实践和生产实习等实践课程,让学生深入到企业,了解相关生产企业产品的生产过程与现代企业的运转过程及企业对人才的要求和标准。
3案例解析基于CDIO能源动力类课程体系改革的实施方案
3.1项目的实施方案
为保证基于CDIO课程体系的运行,课程的安排以阶段项目为中心组成课程模块,使学生通过课程模块的学习能够顺利完成阶段项目。一级项目第一阶段:在学习工程设计导论的基础上,将学生分为若干个小组,由指导教师引导学生通过查阅资料制定一个典型零部件或机构的初步设计计划书,并由指导教师向学生讲解CDIO的内涵与思想,使学生了解CDIO理念及工科学生应具备的学科知识和推理能力、个人能力、人际团队能力和工程系统能力,以及完成这一项目需要哪些知识模块和能力,使学生对将要学习的专业课程及将要参与的CDIO实践活动具备初步的认识,从而有目的的学习,通过具体的实践过程将理论与实践有机地结合起来,调动主动学习的积极性解决问题。一级项目第二阶段:进行概念模型设计—零部件三维实体造型和虚拟装配结合二级项目1完成,初步了解产品结构,学会应用建模工具描述产品,掌握基本的工程基础知识。一级项目第三阶段:进行零部件的细致设计、系统及零部件的理论分析、虚拟试验及制造工艺设计结合二级项目2完成,学会运用数学、自然科学、基础性以及专门性工程知识综合应用于解决复杂工程问题,并得出实证性结论,为复杂工程问题设计解决方案,创造、选择适当的现代工程及信息技术工具(包括仿真和建模工具)将其应用于复杂的工程活动中。一级项目的第四阶段:高级阶段即毕业设计—学生独立完成一个能源动力类产品的构思、设计、实施和运作的完整过程,进一步体验设计与创新。在项目的实施过程中,除了使学生掌握了相关的工程知识、学科知识,产品、过程、系统的建造能力外,还可以通过企业调研、工作任务分析会、小组合作、项目阶段总结项目技术文档的编制、项目汇报使学生的个人能力、团队协作能力、沟通能力(包括语言交流、书面交流、图表交流、电子及多媒体交流)、终身学习能力得到全面提升。
3.2学习效果考核
为保证学习质量,每一阶段的项目都要有项目成果,编写相应的技术文档和项目总结报告,项目取得了预期效果方可进行下一阶段。考核注重学生在个人人际交往能力,产品、过程、系统建造能力以及学科知识等方面的学习。
3.3工程实践场所保障
支持和鼓励学生通过动手学习产品、过程、系统的建造能力,学习学科知识。汽车实验中心包括热工基础实验室、汽车构造实验室、汽车电子实验室、汽车振动实验室、发动机综合性能实验室、车辆故障诊断、检测及维护实验室、汽车及其典型零部件制造工艺实验室面向学生全面开放,学生进入实验室只需进行登记,就可在实验室开展实践、实验活动,为学生提供了良好的工程实践、实验场所。
3.4教师教学能力保障
要求教师均有企业实践经历,参与企业的生产过程,教师通过企业锻炼提高个人人际交往能力以及产品、过程、系统建造能力。另外教师也组成指导团队,由经验丰富、责任心强的教师担任组长,定期开展教学研讨,通过相互交流和相互学习,不断提高教师对学生的指导能力。
4课程体系改革所取得的成效
(1)教学改革实践得到了学生的肯定,学生的工程实践能力得到明显提高,已毕业学生受到用人单位的好评。(2)学生学习方式及学习兴趣发生了转变,从传统的接受式学习向主动、探讨、合作、有目的的学习转变,激发了学生的创造力,在校期间,很多学生设计、制造出多项创新设计成果。(3)教学质量有明显提高,改革成果得到学校的认可。如内燃机原理课程被评为校优秀课,内燃机原理课程改革获校教学成果三等奖。
1.1构建符合新能源(太阳能)行业应用型人才培养的课程体系我校能源与动力工程专业设有制冷与空调技术、制冷测试技术与自动化、太阳能利用三个专业方向。理论课程体系采用模块化设置,分为公共基础课模块、专业基础课模块、专业课模块和专业选修课模块。前三个模块构成了能源与动力工程专业的基础知识体系,为学生继续深造和进行能源动力方面的研究应用奠定了理论基础。专业选修课模块根据2014年3月德州及其周边地区对新能源类特别是太阳能应用方向的人才需求设置了相关课程[2]。结合行业企业用人对毕业生实践能力的要求,实践环节穿插于整个教学过程,着重培养学生实践动手能力。前三年,学生的实践环节主要有包括认识实习、金工实习、制图测绘在内的基本技能训练,以及把课堂教学和工程实践相结合的课内实验、课程设计等专项技能训练。学生在掌握了扎实宽厚的能源与动力工程专业基础知识后,第四年有计划地到校外实习基地进行为期一年的实习,包括专业方向实习和毕业设计、毕业实习,以提高学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。2012年,能源与动力工程专业获批国家级“专业综合改革试点”项目,聘请中科院物理所孟庆波为教授,聘山东大学可再生能源研究中心主任韩吉田教授、天津大学“中低温热能高效利用”教育部重点实验室负责人赵军教授、国家太阳能热利用研发中心主任赵玉磊为专业建设专家委员会成员,完成了德州学院能源与动力工程专业专业规范的撰写、培养方案的修订、基础课和专业基础课课程规范的撰写工作。同时,德州学院机电工程学院与中国太阳能产业联盟联合成立能源与动力工程(太阳能热利用方向)专业卓越工程师试点班,2012年9月首届招生50人,2013级招生正在进行中。鉴于太阳能专业高校教材紧缺的现状,机电工程学院编写了7本太阳能系列高校教材,其中孙如军教授编写的《太阳能热水系统施工管理》(清华大学出版社)已于2012年11月出版,其余几本已经完稿,等待出版。
1.2培养适应新能源(太阳能)行业应用型人才培养的师资队伍能源与动力工程专业现有专职教师19人,其中教授3人,副教授12人,具有博士学位教师2人,均拥有丰富的教学经验和实践经验,是一支年龄、职称、学历结构合理、发展趋势良好的师资队伍。近三年来,专业教师共近120篇,其中在核心期刊发表20余篇,在外文期刊15篇,被SCI收录9篇;承担或参与国家、省科技厅、市科技局项目20余项,院级科研课题30余项,承担国家教研立项课题5项,出版专著2部,参编教材28部,获得实用新型专利20余项。
1.3能源类创新性、应用型人才培养成效显著学生实践创新能力强。近几年在大学生科技文化创新大赛中,能源与动力工程专业学生在全国大学生节能减排课外科技作品竞赛、全国大学生数学建模竞赛、全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛、全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛、全国大学生计算机仿真竞赛、大学生物联网创新创业大赛、山东省机电产品创新设计竞赛等各类国家级和省级比赛中都获得了优异成绩,获得国家级奖励20余项,省部级以上奖励200余项,教师指导学生在公开发行的杂志上发表学术论文10余篇,获得实用型新专利20余项,获奖层次和数量均居全国同类院校和省属高校前列。特别值得一提的是在教育部主办的全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中,参赛作品《太阳能电动车》、《太阳能服饰》、《绿色压力环保鞋》、《自切换高效太阳能干燥装置》连续四届分获国家级一等奖,尤其是在2011年8月的竞赛中,学生的参赛作品《害虫自杀式太阳能灭虫器》,在全国182所参赛高校中,荣获国家特等奖,现场总决赛全国成绩排名第一,同时我校荣获优秀组织奖。学生就业率高。能源与动力工程专业2006年开始招收本科生以来,一次性就业率在95%以上,主要就业行业为省内制冷、空调、汽车、太阳能等行业,许多同学现已成为企业设计主管或现场主管。到目前为止,与皇明太阳能集团联合培养的太阳能专业的学生中已有160名进入了相应的岗位,得到了企业的一致好评。
1.4构建协同创新的新能源(太阳能)行业应用型人才培养校企合作模式2007年至今,德州学院机电工程学院先后在国家太阳能热利用工程技术研究中心、皇明太阳能集团有限公司等建立实习实践基地5个;2006年12月,机电工程学院与山东奇威特人工环境有限公司投入了30万元,校企合作共建了“太阳能中央空调实验室”。2007年3月与皇明太阳能股份有限公司合作共建,成立了“太阳能热利用工程技术实验中心”,面向全校相关专业师生、皇明太阳能股份有限公司及地方新能源企业开放。该专业分阶段安排学生到各公司进行见习和实习,并聘请高级工程师进行专业知识和专业技能的讲座和兼课,带来了大量的课程设计、毕业设计以及科研课题,并进行卓有成效的指导,开阔了学生视野,实现了理论到实践的结合,让学生了解和掌握本学科的发展动态和社会需求状况,为今后走向社会奠定了基础。自2007年与皇明联合办学以来,相继已经开设了五届“太阳能班”,实验室教学配置都相应固定且配备齐全。所用教材都是德州学院和皇明集团合作编写,共20余部。集团派相应的各部门高级技术人员到校指导教学工作,联合办学借助皇明集团国际领先的检测与研发设备,组织学生进行相关的研究与开发。借鉴与皇明太阳能集团联合培养人才的经验,2010年又先后与德州旭光太阳能集团、东营光伏太阳能有限公司等太阳能应用企业成立了相应的企业冠名班。2012年,德州学院与皇明太阳能股份有限公司联合建设“本科教学工程”大学生校外实践教育基地,已获教育部批准。在合作办学基础上,总结出了“三三六”校企合作人才培养模式,这一校企合作人才培养模式的办学经验,在2010年山东省校企合作培养人才工作电视会议上做了大会典型发言。由此构建的“强化专业技能、突出创新能力、提升人文素养”为主要内容的三位一体的校企合作人才培养体系,保证了学生综合素质的不断提高。2009年至2011年,德州学院连续三年被评为“山东省校企合作先进单位”,2011年德州学院列入首批“山东省企业专业技术人员继续教育基地”。
2建设规划
能源与动力工程专业人才培养以服务区域经济和社会发展为宗旨、以就业为导向,走产学研结合的发展道路,培养新能源行业创新性、应用型人才,建成在省内有一定影响力的能源与动力工程专业引领的能源类专业群和能源类卓越工程师培养基地,为德州及周边地区新能源行业发展起到引领和推进作用。
2.1打造能源与动力工程专业引领的“特色突出、优势显著”的能源类、机械类、自动化类专业群目前,我校已确定重点打造能源与动力工程专业(暨新能源、节能环保装备方向的机械设计制造及其自动化专业)引领的能源类、机械类、自动化类专业群,为德州市新能源产业共涉及的太阳能利用、风电装备、生物质能、热泵应用、新能源汽车和节能环保六大领域做好智力支撑。根据德州市及周边地区对新能源装备与环保机械领域人才的需求,对三个专业群教学计划及教学内容进行调整,能源类专业群主要侧重于新能源(太阳能利用、新能源汽车)技术的研究与应用,机械类专业群主要侧重于新能源装备与环保机械的设计制造,自动化类专业群主要侧重于新能源装备与环保机械的自动控制。在现有基础上,完善理论———实验———实践人才培养路径,培养满足社会需要的能源类、机械类、自动化类创新性、应用型人才。同时加强师资队伍建设,造就一支教学水平高,科研能力强、实践经验丰富的教学团队。同时对现有实验室进行升级改造,同时购进必需的教学、科研仪器设备,积极打造群内共享的公共实验教学大平台,建成山东省能源与动力工程实验教学示范中心。
2.2深化能源与动力工程专业人才培养模式改革能源与动力工程专业将围绕德州市及周边地区新能源产业,特别是太阳能利用和新能源汽车行业的发展建设,根据教育部“卓越工程师培养计划”,进一步完善“3+1”的人才培养模式,深化能源与动力工程专业人才培养模式改革。以满足专业人才培养目标为核心,修订教学计划,将创新精神、实践能力和创业能力纳入课程体系和教学内容,参照职业岗位任职要求,校企共同制订专业人才培养方案;将学校的教学活动和企业的生产过程紧密结合,灵活调整教学周期,学校和企业共同完成教学任务,突出人才培养的针对性、灵活性和开放性。
2.3打造一支满足新能源(太阳能)行业创新性、应用型人才培养的“双师型”师资队伍依据德州学院的柔性人才引进制度,引进教授、博士、企业技术骨干为学科带头人和骨干教师。聘任(聘用)一批具有行业影响力的专家学者作为专业带头人,一批新能源行业专业人才和能工巧匠作为兼职教师,建立兼职教师资源库,使专业建设紧跟产业发展,学生实践能力培养符合职业岗位要求。同时结合实际需要,兼职教师对学生的课程设计,毕业设计等实践环节进行指导。另一方面,加大在职教师培养培训力度。通过下企业、做访问学者、进修多种方式,在新能源行业造就出一批有一定影响力的专业人才,使专职教师下企业制度化,将教师参与企业技术应用、新产品开发、社会服务等作为专业技术职务和岗位聘用的重要内容。完善专业教师到对口企事业单位定期实习制度,提高专业教学水平和实践能力,提升双师素质。
2.4改革实践教学体系,加强实践基地建设在培养创新性、应用型人才,打造新能源行业卓越工程师的教学目标指导下,与校外实践基地的共同研讨,优化实验教学内容,构建“基础理论与实践技能平台设计应用能力平台综合实践能力和工程应用能力平台科技与创新能力平台”的“渐进式四平台”实验教学体系按照校企联合、共建共享、边建边用的原则,充分发挥校企合作的优势,依托皇明太阳能股份有限公司和山东奇威特人工环境有限公司等校外实验教学中心(研究所),以及东营光伏太阳能有限公司等5家实践教学科研基地,建成集研究创新、基础实训、生产实训、学工一体的综合性实训基地,创建山东省人才培养模式创新实验区、山东省实验实习示范中心、山东省工程技术研究中心,将学生的课堂教学、课程实习、专业实践及毕业设计、论文等环节与企业实际、教学研究与企业产品开发结合起来,以提高学生的培养质量和就业能力。
3结束语
Abstract: On the background of China University of Mining and Technology, for the undergraduate college of School of Electrical and Power Engineering, in order to solve the absence of innovation ability and the deficiency of top-notch innovative talents mechanism, the establishment and implementation programs of the top-notch innovative talents mechanism in the field of heat and mass transfer are explained.
关键词:传热传质;创新;拔尖创新人才
Key words: heat and mass transfer;innovation;top-notch innovative talent
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)11-0254-02
0 引言
①研究现状。
在我国能源的生产量已居世界前列的大背景下,工业生产中能源的利用率依然较低。2006年2月9日,国务院发文《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》,并将能源作为第一个重点领域列入其中,而工业节能作为能源重点领域的第一个优先主题也被写入该规划。可见,工业节能是我国能源领域的重中之重。以工业生产为例,换热设备已经广泛地应用在石油、化工、冶金、动力、材料等相关领域,且换热设备占总投资比重约为30%~45%。另外,换热设备的自身结构和其换热效率在很大程度上与能源的高效利用息息相关。由此可见传热传质在换热设备的重要性。
魅却质学科隶属动力工程及工程热物理一级学科。动力工程及工程热物理一级学科每年举行年会,包括传热传质、多相流、燃烧学、热力学分会。其中传热传质分会规模最大,每年的年会人数均超过1000人。而多相流、燃烧学、热力学都会涉及到传热问题,离不开传热传质,而传热传质又离不开拔尖创新人才,传热传质领域的拔尖创新人才培养已经迫在眉睫。
目前,国内相关领域的研究学者已对拔尖创新人才的培养机制进行了一定程度地研究。薛永武[1]从人才成长规律和人才培养模式两方面出发,对拔尖创新人才的发展和培养进行了一定程度地研究。张秀萍[2]以目前国内的大学教育创新作为切入点,对拔尖创新人才的培养进行了探讨。徐晓媛等人[3]将影响拔尖创新人才的因素作为突破口,通过调研和思考结合的方式,系统地讲解了拔尖人才培养的途径及影响因素。王勇等[4]对材料专业拔尖创新人才培养的现状进行了分析,并对培养模式进行了深入地探究。康重庆等[5]研究了电气工程学科领域的本科拔尖创新人才的培养模式。史明等[6]分析了工科高校生物工程专业拔尖创新人才培养模式。王牧华等[7]研究了交叉学科领域本科拔尖创新人才的变革方式进行了相关方面的探索。康若t等[8]通过实践探索了生物学领域拔尖创新人才培养模式。包水梅等[8]分析了目前我国相关单位和高校在拔尖创新人才培养中遇到的瓶颈,并对瓶颈产生的原因以及解决瓶颈的办法进行了研究。
从目前拔尖创新人才的研究现状来看,传热传质领域创新人才的培养机制的研究还未见报道,传热传质领域创新人才的培养模式的建立亟待解决。
中国矿业大学的前身是1909年创办的焦作路矿学堂,是矿业学府中办学规模最大、办学实力最强、学科体系最全的高校。能源与动力工程专业作为学校中的重要学科,拔尖人才培养不容忽视。
目前,能源与动力工程专业拥有能源与动力工程实验中心及省级学科综合训练中心,所以实验教学及实验课堂的内容丰富充实,实验类型多样化,例如:验证型、设计型、综合型及自主创新型等。此外,目前学院的实验室采用开放式管理,只要网上预约就可以快速进入实验,力争全方位地为学生提供快速优质的实验教学服务。近两年来,投入1000多万元全面更新、补充了实验设备,为自主创新型实验提供了充分的保障。
依托于学院的实验室,由于受到场地和人数的限制,本科生对实验的了解还是处在表面上,属于高等大众教育,没有激发起学生的创新能力,也没有起到培养拔尖人才的作用。所以依托现有资源,建立健全传热传质学科领域拔尖创新人才的培养机制是一个亟待解决的难题。针对这一问题,拟依托教师个人的科研项目,将其与培养拔尖创新人才的过程结合起来,建立一套传热传质领域拔尖创新人才培养机制。
②研究意义。
中国矿业大学能源与动力工程专业的招生规模达到了8个自然班级,人数超过了200人。以高等大众教育为基础,实施传热传质领域拔尖创新人才培养机制,使一些传热传质领域的拔尖人才得到培养。这个模式可以在高校中因地适宜地推广,为我国传热传质领域培养更多的拔尖创新性人才。
1 拔尖创新人才培养模式
目前,根据中国矿业大学电气与动力工程学院的传热传质领域的现状,以电气与动力工程学院的本科生作为培养对象,研究且探索了传热传质领域拔尖创新人才培养机制。重点开展以下内容:
1.1 以教学为手段,引导学生查阅和追踪最新文献的能力
查阅和追踪最新文献是拔尖创新人才必备的科研技能之一,始终站在巨人的肩膀上前行是学生在科研道路上所要坚持的,做到时刻不落伍。在笔者一些教改项目(教育部高等学校能源动力类专业教育教学改革项目、中国矿业大学教育教学改革与建设项目)的支撑下,让学生参与到课件PPT的制作中去,让学生自己学会查阅最新知识,并添加到课件的PPT中去。
1.2 以科研项目为驱动,末位淘汰制的拔尖创新人才培养
以本人的科研项目(包括国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等项目)为支撑,引导学生参与到科研中,发掘W生的创新能力,对创新能力差的学生实行末位淘汰制度,对表现突出的学生实行奖励制度,从而激发学生的最大潜能,进而培养一些拔尖创新人才,再逐渐引导这些能力出众的学生在本人的指导下进行毕业设计,进入研究生阶段之后,在本人的指导下,学生也从事的与本人科研课题及创新项目相关的内容,这样就能使学生能能够在某一方向进行连续的研究,具有一定的延续性,这样更有利于培养出优秀的拔尖创新人才。
1.3 启发学生自主创新人才模式的研究
在指导教师大方向的指引下,充分给予学生在科研的主动权,允许学生在科研中犯错,充分尊重学生的一些奇思妙想。通过自己的建议激发学生的奇思妙想,并鼓励他们积极涉及新鲜的领域,对学生自己的一些创意应给予大力支持,进而使学生的自主创新能力得到充分发挥,力争具备拔尖创新人才应该具备的科研素质和科研思维。
2 实施方案
以中国矿业大学电气与动力工程学院的能源与动力工程专业为背景,通过教学和科研项目两方面,对传热传质领域拔尖创新人才培养机制进行研究。具体实施方案如下:
2.1 教学
①传热传质领域的主干课程《传热学》教案的重新编排、课件PPT的制作。引导学生参与到其中,锻炼学生的查阅和追踪最新文献的能力和制作PPT的能力。②让学生参与到教改项目中。对传统的教学方法进行改革,让学生参与到其中,这样就能真真实实地从学生的角度来进行改革。③课题教学方式的灵活性。改善老师主动授课、学生被动学习的现状。增加课堂的分组讨论环节及学生授课环节,培养学生的团队合作能力和作科研汇报的能力。④课后作业形式的多样化。增加科研性质的题目,例如数值模拟和小实验之类的题目,锻炼学生的动手能力和创新能力。
2.2 科研
①提炼与传热传质有关的子项目,撰写项目指导书;②安排相关的实验项目,指导学生开展相关的的传热实验或流动与传热相关的数值模拟和计算,培养学生的动手和创新能力;③处理实验数据,作图,利用专业理论知识分析,锻炼学生利用专业知识来分析实际问题的能力;④通过撰写实验报告或外文科研论文的方式,锻炼学生的科研写作能力。
2.3 总结
①总结教学与科研的经验,以便进一步改进;②跟踪学生的成长轨迹,及时纠正一些不合时宜的做法。
3 结束语
本文基于中国矿业大学电气与动力工程学院能源与动力工程专业本科生的培养模式,对传热传质领域拔尖创新人才培养机制进行了研究,这将对高校其它领域建立拔尖创新人才的培养机制提供一定的借鉴和参考。
参考文献:
[1]薛永武.拔尖创新人才成长规律与培养模式研究[J].山东高等教育,2014(9):54-63.
[2]张秀萍.拔尖创新人才的培养与大学教育创新[J].大连理工大学学报(社会科学版),2005,26(1):9-15.
[3]徐晓媛,史代敏.拔尖创新人才培养模式的调研与思考[J].国家教育行政学院学报,2011(4):81-84.
[4]王勇,孙丽丽,娄燕敏,陈桂娟,毕凤琴,张旭昀.材料专业拔尖创新人才培养现状及模式探索[J].中国校外教育:下旬,2014(11):122-122.
[5]康重庆,董嘉佳,董鸿,孙劲松.电气工程学科本科拔尖创新人才培养的探索[J].高等工程教育研究,2010(5):132-137.
[6]史明,韩放,李钰.工科高校生物工程专业拔尖创新人才培养模式的探索[J].深化教学改革・提升高等教育质量(上册),2015.
[7]王牧华,袁金茹.交叉学科培养本科拔尖创新人才的机制创新与体制变革[J].西南大学学报(社会科学版),2015,41(2):66-72.
关键词:能源动力类;卓越工程师;培养模式;创新性;实践培养
中图分类号:G642 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0044-02
“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。[1-2]
哈尔滨工程大学是国家第一批“卓越计划”试点单位之一,其能源动力类专业,结合学校打造“三海一核”领域一流工程师和行业领军人才为目标的办学特色,围绕“卓越计划”的实施开展了深入探索与研究。
一、专业教学理念的研究
哈尔滨工程大学的热能动力工程专业是教育部特色本科专业,也是国防科工委重点建设的国防特色本科专业。在以往的专业培养方案中,该专业过多强调坚实的理论基础和宽广的知识面,对专业实践和专门技能重视不够。因此,为了适应创新型人才的培养思路,哈尔滨工程大学动力与能源工程学院提出“实验训素质、实践练技能、科研促创新”的实践培养理念,搭建了“专业兴趣激发”、“科学素质培养”和“科技创新实践”三个实践教学支撑平台,改革专业培养计划,在重视通识教育的同时提高了对学生能力教育的培养。实践教学环节占总学分的比例已提高至15.5%,使学生进一步加深对理论知识的理解,了解实际工程中的具体问题,学会将所学的理论灵活应用于实践,逐渐培养解决实际问题的能力。为了实现这种转变,学院提出以下措施:
1.面向“卓越计划”的人才培养要与企业合作,面向工程实际
只有到企业中才能深入开展工程实践活动,而通过参与企业技术创新和工程研发可以学习企业的先进技术和文化,捕捉社会需求,培养发现、凝练、解决企业重大工程问题的能力。为此,需要创立高校和企业联合培养机制,共建“工程实践教育基地”,共同制订培养目标,共同建设课程体系和教学内容,共同实施培养过程,共同评价培养质量,为“卓越计划”中的学生提供顶岗实践和科技创新机会,并为企业培养急需的合格顶用人才。[3-4]
2.树立工程教育国际化的教育理念,推进和重视国际工程教育专业认证,提高人才培养的国际认可度
引进国外先进的工程教育资源和高水平的工程教师,营造国际化教育环境,拓展学生的国际视野;组织学生参与国际交流和海内外跨国企业实习;结合国外同类专业课程计划,采用双语教学或全英语教学建设国际化课程。通过引进或聘请客座教授等方式,请领域内知名专家来校讲学,为专业把握发展方向,拓展教师和学生视野;定期每年派教师到国外进修或访问,从国外带回来本专业先进的前沿技术知识以及国外科学的管理体系。开展国际化教学体系,加强与国际名校合作,互派学生,互认学分,发展国际合作教育。与国外知名大学、科研机构、企业、行业协会建立新型合作伙伴关系。
3.以培养学生的科研素质和创新能力为目标,建立和加强科研与实践教学互动机制
高水平的科研始终是实践教学发展的有力支撑,建立“科技创新实践平台”,通过创新赛事牵引、依托教师科研项目、利用科研环境,鼓励学生积极参与各种创新实践活动,让学生实际参与到科研项目或自发组队完成的科技创新过程,最终实现学生创新意识、实践能力以及团队协作精神全面提高的培养目标。在建设中,推进理念创新、制度创新和文化创新,以科研理念、科研文化和科研价值引领实践教学的改革和发展,探索高等学校能源动力类学科专业实践教学新模式,构筑科学完善实践教学新体系。
二、教学方法的改革研究
在教学方式上,哈尔滨工程大学动力与能源工程学院进行了以下尝试:
1.推广新型教学方式
将项目经理制度引入专业课程教学, 调动学生自主学习的积极性, 提高学生自学能力及分析解决工程问题的能力,培养了学生的团队精神。[5]大力推广研讨式、案例式课程建设,“十二五”期间推出“内燃机设计”、“单片机原理及接口技术”、“自动控制原理”等更多课程的研讨式、启发式教学。开拓学生思路、锻炼思维,把研究性学习、探究性学习、体验性学习和实践性学习等方式引入课堂实现新的学习方式的转变。
2.引入半物理仿真、虚拟实验教学方式
船舶动力设备普遍体积庞大,价格昂贵,难以开展物理实验,为此哈尔滨工程大学动力与能源工程学院全力打造“虚拟仿真验证平台”。平台实现内燃机结构虚拟拆装、燃气轮机综合虚拟仿真、蒸汽动力系统虚拟仿真、动力装置测试技术虚拟仿真、轮机机舱模拟、联合动力装置虚拟仿真和热工设备虚拟仿真等实验,这种实验教学方式更加直观、操作方便、效果良好,获得学生的好评。
3.打造基于资源整合的开放式实验教学
实验中心和教师科研实验室对学生全面开放,建立开放式实验基地,形成时间开放、内容开放、仪器设备材料开放的开放性实验教学环境。在构建科学合理的实验教学体系的基础上,重视实验教学内容的改革,建立自主探究性学习的实验教学模式和内容,不断更新实验内容,及时将学科发展的新技术、新成果引入课程体系与教学内容当中。此外,增加综合设计性实验、研究创新性实验,吸引有想法、肯钻研的学生提早参与科研,积极从事科技创新活动,提高学生的创新意识和实践能力。
4.开展自主教学、自主考试模式的尝试
充分利用网络技术,实现网络自主教学。专业课程实现网上视频教程、网上答疑和网上作业批改;通过留言板、论坛等手段提供交流平台,增进师生间的学习交流。在考评学生学习效果上,改变传统考试方式采用“一考定成绩”的模式,尝试新的课程考核方式,积极推行考、教分离,积极尝试学生自主出题模式,重点加强对学生学习全过程的考核。
三、教学实验、实习和创新平台的改革研究
1.工程实践教学基地建设
全面推进校企产学研合作人才培养模式,实现人力资源、设备资源共享,共建哈尔滨工程大学船舶动力技术实验教学中心及实习实训基地。目前,学院已经和上海沪东重机有限公司、广西玉林柴油机有限公司、河南重工柴油机有限公司、沈阳黎明发动机有限公司、沈阳606研究所、渤海造船重工有限公司、哈尔滨703研究所、哈尔滨东安发动机有限公司等企业开展产学研合作,共建了工程实践教育中心等,形成了良好的实践创新育人环境。
2.教学实验保障条件建设
学校与中国船舶工业重工集团公司、中国船舶工业公司、中国航空工业集团公司、中国长安汽车集团公司等所属的科研院所、企业以及国外挪威船级社、英国劳氏船级社和法国BV 船级社等积极开展校企合作先后建立了“相继增压柴油机实验室”、“汽车发动机实验室”、“兆瓦级汽轮机实验室”等多个联合实验室;建有“教育部船舶动力技术工程研究中心”和“教育部绿色能源与动力科技创新中心”两个国家级中心;建有“舰船动力黑龙江省研究生培养创新基地”和“黑龙江省动力与能源工程实验教学中心”两个省级中心,保障了多种教学实验的顺利开展。
3.搭建学生科技创新平台
以“创造性、创新性和创业性”培养为目标搭建了科技创新平台,鼓励学生积极参与各种创新实践活动,让学生在创新活动过程中直接充当主体,自组团队,最终实现学生创新意识、实践能力以及团队协作精神全面提高的培养目标。将科研成果引入创新实践平台,新建测控一体化远程创新实验室平台,船舶、流域污染控制创新实验平台和新能源开发与节能创新实验平台等,供学生开展科技创新活动。
四、教师队伍的改革研究
为了承担“卓越工程师培养计划”的实践教学计划,需要建设一支具有一定工程实践经历的高水平专、兼职专业课教师队伍。因此,面向国内外高校、企业和科研机构招聘优秀人员担任专职或兼职教师,定期选派优秀青年教师到合作企业及科研院所进行工程实践能力培训,精选一批青年优秀教师重点培养,打造省级以上教学名师;开展教学研讨和教学经验交流,不断提高年轻教师的业务水平和责任意识;将教学团队建设成为一线教学工作的中坚力量,培育结构合理、素质过硬的中青年教师骨干队伍,使人才的规模优势真正转变为质量优势。
强化教学团队建设,组建热能与动力工程专业基础课程、内燃机专业课程、燃气轮机专业课程、热能工程专业课程等核心课程教学团队。建立教学团队的合作机制,进一步加强教学基层组织建设,不断深化教学改革,开发优质教学资源,促进教学研讨和教学经验交流,推进教学队伍的老中青结合,加强青年教师培养,建设师德高尚、业务精湛、结构优化、充满活力的优秀教学团队,提高教师队伍的整体教学水平,提高教育教学质量。
五、教学管理的改革研究
在教学管理方面,开展以下改革研究:
一是成立卓越工程师培养计划教学咨询委员会。教学咨询委员会成员由国内外企业专家、国内外高校同类专业资深教授、学院教授会和教学管理干部组成,把握专业发展和改革,以及对实践教学的评价。
二是在企业合作培养单位建立“卓越工程师教育计划”工程实践教育中心,学院教务管理部门安排专人负责协调校企合作单位联合培养工作,条件成熟时成立产学研合作协同创新管理办公室,共同制定和监督工程实践教育开展。
三是加大对教师授课质量的评价和考核力度。研究建立公平合理的教学评价制度,从制度上激励教师树立正确的教学观念。在广泛征询意见的基础上,研究主干课、基础课、选修课等不同性质课程的科学教学评价办法,继续总结学生对教师、学院对教师的评教制度经验和教训,考虑采取灵活多样的评价方式,多种角度综合评价教师上课质量。同时,加大教师上课质量的监管和考核力度,规范教师上课行为,使更多的教师认识到教学的重要性,在思想上重视教学,切实提高授课质量。鼓励教师参与教材编写,申请教学改革。
六、校企产学研联合培养的改革研究
研究校企产学研联合培养的理论教学和实践教学模式。开展以案例式教学为主的新型理论和实践教学方式研究,强调动手操作能力的培养;实践教学体系的设置以“强能力、以创新能力和应用能力培养为导向”为指导原则。重点开展实践教学环节的建设,强调创新性人才的企业实践活动内容,研究企业实践方案的制定、实践活动的实施和监督管理,企业实践结果质量的评估方法,坚持学校、企业导师联合培养制。
基于产学研项目研究,协调校、企、学生三方的目标需求。基于产学研项目尽可能保证学校导师、企业导师、学生共同开展同一项目研究。学生的课题遴选方法和课题研究方案,尽可能保证课题紧密联系企业发展动向,解决企业实际问题,学校导师和企业导师共同指导,取长补短,三方协调,共同完成项目。[6]
第三,强调创新实践活动。提高创新实践学分在总学分中的权重;加强实习、实践、实习基地的过程管理方法改革,确保实习、实践对学生创新能力培养的真正效果;培养研究生专利撰写能力,启发研究生提出新问题、新思路,鼓励并奖励研究生申请专利。设立创新教育专项经费,用于社会优质师资聘请、理论课程创新教育改革、实践课程创新教育改革、创新实习基地建设、创新师资培养、创新学生科技基金设立等,从多方面实现创新教育改革。
第四,完善保障措施,强化纪律安全教育、保密及职业道德。完善多种保障措施,保障学生安全和利益。在企业实践活动中以及旅途中需要注意学生纪律和安全问题,购买相应的意外保险,同时,提供学生企业实践活动中的各种费用。在学生入厂必须经过安全纪律培训。学生在学校要开展职业道德培训,实践工作期间,还要签订保密协议,防止企业核心技术泄密,同时为了实现项目的延续性,尽可能促成产学研项目的企业方成为学生的就业单位,注重对学生企业文化方面的培养。
七、结论
经过“卓越计划”的多年实施,哈尔滨工程大学动力与能源工程学院人才培养取得了良好的效果,累计共获得国家级奖35项,省部级奖13项,为其他专业类创新型人才培养起到了借鉴作用,但形成培养创新型人才机制是一个长期的过程,还需要长期不懈的努力。
参考文献:
[1]王东旭.试论“卓越工程师教育培养”的教学模式[J].黑龙江高教研究,2011,(7):183-185.
[2]王东旭,马修真,李玩幽.舰船动力卓越计划培养模式探索[J].高等工程教育研究,2011,(4):96-101.
[3]邓建高,王普查,朱昌平,等.基于校企合作培养模式的创新型人才培养体系设计[Z].
[4]苏永要,石东平,张铁军,等.从实践角度看材料工程专业学位硕士培养质量的提高[J].重庆高教研究,2013,1(5):68-71.