能源与动力工程专业教学模式的探索与实践

邓帅+安青松+赵军+谢辉+汪健生

[摘 要]面对国内外能源与动力工业快速发展的新形势，能源与动力工程专业在教学改革与创新人才培养方面存在着新的挑战与机遇。近年来，能源与动力工程专业教学团队沿袭天津大学传统的“百年树人”教学模式，以恬静、平等和近人的教学风格展开研究生教学；同时，以“熔炼互激”的本科教学模式，辅之“即用渐体”的学术素养培训，使学生旺盛的求知欲在正确的学术培训体系内得到生长，满足个性化需求。

[关键词]能源与动力工程；教学模式；工程热力学；传热学

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）01-0052-03

伴随着人类社会对可持续发展日益加强的关注，能源与环境的矛盾成为每个国家的核心关注点，其迫切要求中国的能源动力工程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，提高能源动力工程技术人才的培养质量。

中国能源动力类专业形成于20世纪50年代，初期为满足动力、发电应用等国民生计的迫切需求，而成立了锅炉、汽轮机、内燃机等专业，后续随国家需求而成立了制冷、核电等专业。国内高校设立工程热物理专业的高峰期为20世纪七八十年代，其后专业发展迅速。2012年，教育部颁布实施了《普通高等学校本科专业目录（第四版）》，能源动力类二级学科门类下列的专业仅为能源与动力工程专业，使得本专业本科成为一个“大能源”范畴内的专业。这种专业上的调整体现了一种需求的调整，在面向全球化的能源发展与挑战时，具备更加广阔视野、全面知识体系的人才更加符合社会需求。邱洁对这种调整对能源与动力工程专业课程体系的影响进行了简要论述，并总结了相关挑战与机遇。

一、专业现状概述

（一）专业内涵的拓展

原有的热能与动力工程专业关注热能与动力的转化及效率问题，核心关注热量这种能源形式。随着可再生能源及新的能源利用形式的迅猛发展，专业内涵愈发深厚。各种能源形式彼此的转换及过程中伴生的能质交换规律等都成为本专业覆盖范围，这对于原有的学科体系产生了一定的影响。故专业内涵的拓展迫切要求学科进行相应的调整，在培养计划方面进行适当更新。

（二）培养目标的调整

近年来，随着可再生能源、能源与环境等主题的发展，对相关新兴领域人才的需求日益加大。社会作为人才的接收市场，对急需人才的类型释放了大量信号。然而，作为人才输送主力的高校，往往并没有及时对培养方案做出适当调整，课程更新方面也相对较慢。事实上，在课程数和学时有限的条件下，在各高校学科内特色研究方向和优势方向沿袭下，相关调整的余地很小。

（三）差异化需求的影响

传统教学模式在面对日渐差异化的学生需求时，不能“丰盈”学生的个性化发展。事实上，随着高等教育进程的不断推进，个性化教育的呼声渐起。重视人才发展的差异性，探索个性化教育理论与实践，在很多高校的人才培养模式改革文件中有所体现。具体到能源与动力工程这个“大能源”专业，有些学生倾向于传统专业好就业，有些学生倾向于新型产业想创业，有些学生格外看重前沿科研想出国、考研，这一方面来源于个人认识和喜好，另一方面也来源于自身经济等不同方面的压力。这种差异化的需求在现阶段传统培养模式下，很难被满足。这不仅是课程设置方面存在局限，在课堂教学、实验和实践等方面也同样存在很多局限。

二、本专业学生存在的问题

（一） 本科生对本专业背景了解不深

其表现为学生不知道专业与国计民生有何关系，故无法在其中定位自己。没有定位，便没有思想原点，不知从何出发开展职业规划、人生规划，故往往感到茫然，无所适从。

（二） 本科生对个人发展路径了解不深

其表现为学生不知道本科所学有什么具体应用，个体的学习如何与群体、行业、社会和国家的发展相关联，想认真发力却不知道如何操作、朝哪里发力，缺乏方法的引导。在被动学习模式下积累的经验，在本科主动学习的情境下不能很好适应，往往造成心理困境。

（三） 本科生对国内外科技发展态势了解不深

其表现为学生无法将自己对未知的探索与国内外快速发展的科技态势相关联。在面对能源与动力工程这种涵盖学科多、支撑面广、国内外发展快速的专业时，一方面渴望求知，另一方面又被繁杂的关系牵扯，造成精力分散，无法突破。

（四） 本科生参与竞争的意愿不大、程度不深

尽管目前在能源领域，国内外针对本科生的科研竞赛纷纷设立及开展，但仍无法发动所有学生参与，造成部分积极的学生参与多个项目，而大多数学生只局限于自己生活的小圈子，缺乏参与竞争的意愿和动力。

三、教学模式的创新实践

（一）“熔炼互激”教学模式

针对上述问题，近年来，天津大学能源与动力工程专业教学团队通过反复实践与研讨总结，以激发学生学习与创新热情为出发点，提出了“熔炼互激”这一新的教育模式。

所谓“熔炼互激”，是指在课程、实习和实践教育环节， 组建由国内外教授、讲师、研究生、学生和工程师等多层次人员构成的多元互动式教育场景（称为“熔炉”）。例如传热学课程的“技术竞标团队”，方程式车队的“虚拟设计公司”，科研实习和产业实习的“项目研发小组”。通过多形式、多阶段的考核评估以及营造群体竞争氛围等措施，推动师生共同面对实际问题的挑战； 全体参与者相互学习、撞击、 锤炼与激励，最大限度地获得教育和成长，达到“互激”状态。

配合这一针对本专业本科生的新教学理念，学科教学团队设计了“三五三”教育体系：学科教育委员会协调国家和教育部重点实验室的科研资源、内燃机和太阳能光热、地热等产学研联盟的产业资源和内燃动力引智基地的国际资源，组织为三大教育资源。构建项目制课程、科研实习、企业实习、国际视野拓展、群体创新实践等五大教育板块，协力培养“国际视野、高素质、创新”等三大能力素质。重点实施项目制课程、群体创新实践和国际视野拓展等改革，推动三大教育资源汇集于五大教育板块，为人才培养目标提供多方位、多层次支撑。建立课程改革、教育质量反馈等21项制度以及学生实践教学管理信息平台，从人员落实、资源到位、过程规范、效果评价等角度，保障教育体系的可持续运行和不断完善。本成果实施4年以来，学生受益明显，辐射作用显著，应届毕业生受到用人单位好评。

教学团队以工程热力学和传热学等为内容，以创新教学模式为特征的教学成果，获得了2013年天津市教学成果一等奖。2014年3月8日至9日在天津举行的成果鉴定会上，来自能源与动力工程专业教学指导委员会的领导专家对这项教学成果给予了高度评价，该成果还获得了2014年国家级教学成果二等奖。

（二）“百年树人”教学模式

除了上文提到的、近年来在本科生教学领域的创新实践，天津大学能源与动力工程专业在研究生教学方面也拥有自身特色。天津大学热工教研室于1953年成立，1981年招收第一届工程热物理专业本科生，1984年工程热物理学科获得博士点，在本科生和研究生教学方面积累了较多的经验。范正钊等老一辈教育工作者除了注重课堂授课等常规授课模式外，也非常注重结合中国传统师徒传授的特色，开展面对面传授，注重基础，因材施教，不求速成，从而凝练成“百年树人”的“慢教学”特色。这种教学模式来源于中国传统文化土壤，具有较好的源生适应性，在招生数量较少的时期，充分体现了优势，形成了一批有时代特色的优秀研究成果。

近年来，中国社会发展节奏发生了较大变化，受工业标准化和分工深化等社会发展特征影响，“快教学”成了工学研究生培养的一种标准模式。直博研究生从本科毕业开始，需要在5年内达到各高校所设立的毕业要求。而优秀研究成果的产出需要掌握并熟练操练科研所需的诸多技巧。随着我国科研水平的提升和科研生态的成熟，国家对研究生研究成果的前沿性和创新性愈发关注，而这些离不开一个完备的科研素养土壤，但这些是目前“快教学”模式无法提供的，也无力关注的。因此，为达到毕业相关要求，研究生往往在一条教育培养的快速流水线上“野蛮”生长，更多的素养培训依靠自身的误打误撞和课外自学，最终拿出一些并不精彩的科研成果来完成学业，过程中极少关注自身学术素养的提升与个性化发展。

这种“工业化”的研究生培养模式，在我国教育水平与发达国家存在较大差距时，具有明显的提拉作用，可以使不规范的教学形式向标准化统一。在某一时期，其正面效应大于负面效应。但“工业化”教学模式并不利于个性发展。此外，高质量的科研，特别是冲击国际领先研究领域内的难点问题，有赖于学术素养的充实与积淀，无法套用大规模标准化产品制作的模式，而更不能向“商业化”教学的方向扭曲式发展。

综合以上可以看出，在“农业化”与“工业化”教学模式之间，是否存在一种适合本学科的教学模式？在“熔炼互激”与“百年树人”两种方案之间，为了提升科研素养，是否可以设立一种新的教学阶段并展开实践，成了教学团队近年来主要思考的问题。

事实上，现阶段我国大部分工学院校的本科教学仍较大程度地沿袭高中教学的模式，力求打牢学生基础，教好教会，这是由基础教育和高考模式带来的巨大惯性所致。另一方面，随着我国科研实力的稳步提升，高校对研究生专业技能和科研素养的要求也水涨船高，这种拉动作用也渗透到本科教学，很多本科生也加入到实验室展开竞赛和科研实践。这就类似两个巨大齿轮在各自运转，都呈现日趋深化的趋势，而学生作为两个传送齿轮之间的承载物，承受着较大的压力。教学模式的创新并不在于替学生承载压力，而是通过模式设计来达到个性化的培养，使学生获得承载压力的能力以及疏导压力的方法。

四、具体实施内容与评估结果

针对以上问题，近年来教学团队开发了一套以提升研究素养为主题的教学模式，称为“即用渐体”，该套体系强调培养内容的层次化，具体内容如下：

第一个层次是指通过试点逐步扩大施教范围。该教学模式对应的实施项目，最早有两个来源，一个是面向进入毕设阶段的本科生，一个是面向进入研究生阶段的研一新生。前者主要为了提高本科毕设质量，使本科生“预热”进入毕业设计的学习状态；后者主要是面向研究生素养提升，希望通过统领性的授课，使研究生新生带着思考在第一年课程学习的同时，按照短期班上的布置展开素养资源的自学。两者均是从有意愿的个别导师课题组小范围展开试讲，并逐步摸索扩大讲座范围的，并在逐步的摸索中反复调整，促进传播效果。

第二个层次是教学内容中标准部分和个性化部分相结合。标准部分主要包含学术素养的培训，比如其中一个单元内容，包含毕业论文的格式模板、以前学长提供的经验分享、书籍推荐。而个性化部分有两个板块，一个是学科背景主题，关注大的学科命题和意义，邀请学生对应的导师推荐中英文经典教材，贯穿至培训的上下两个阶段内，并配套有推荐原因；另一个是科研与工程实践板块，邀请学生拟进入实验室的高年级博士生，提供具体的学习素材。个性化部分，针对不同实验室和不同研究方法，有多种排列组合，学生可以挑选自己感兴趣的进行实践。

第三个层次是线上线下相结合。“即用渐体”教学模式的雏形，来自十周预热计划。线下的短期课参考国外short course的安排一般为两天；线上安排为十周，即通过半学期的时间，使学员针对十周授课大纲内三个板块每周的实践要求，首先达到即学即用的入门要求，如果自身对其中某些内容有兴趣，十周大纲内会提供部分慕课和公开课的链接、推荐的书籍序列和论文检索关键词等。学生可继续选择线上跟进，充分满足个性探知的需求。

对采用“即用渐体”教学模式进行科研素养培训的两个本科生班级，共计63人展开了授课问卷调查及回收，评价结果表如表1所示，可以看出，90%以上的学生对课程持积极意见。这超过教学团队在课程设计和研讨时设定的80%的预期目标。部分志向不在科研的学生对本课程也持有肯定的意见，主要是课程中安排的针对听说读写进行强化的学习内容，同样适合于有志职场的学生提升其自身的素养。

五、总结

能源与动力工程专业教学模式的创新，是一个需要持续付出的实践工作，近几年在创新教学模式下，本科生教学取得了一定的成绩，但仍然存在着学生反馈无法适应的一些问题，需要我们在今后的教学实践中加以认真对待。而研究生教学虽然继承了老一辈教育工作者的深厚积淀，但近年来面对新形势，仍需继续提炼与创新。通过近年来的教学实践，本项目教学团队沿袭天津大学传统的“百年树人”教学模式，以恬静、平等和近人的教学风格展开研究生教学；同时，以“熔炼互激”的本科教学模式，辅之“即用渐体”的学术素养培训，使学生旺盛的求知欲在正确的学术培训体系内得到生长，满足个性化需求。通过实践，我们形成了一套较完整的教学模式及实施方法，为今后的教学打下了一定的基础。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 朱高峰.工程教育的几个问题探讨[J].中国高等教育，2010.

[2] 张莉，胡丹梅，姜未汀.电力行业背景的能源与动力工程专业建设探索[J].中国电力教育，2014.

[3] 邱洁.关于能源与动力工程专业课程体系改革的思考[J].课程教育研究，2013.

[4] 谢浩，侯小刚，卢平.“热力发电厂”课程研究性教学探索与实践[J].中国电力教育，2013.

[5] 熊怡.天津大学：协同多元化教育资源培养能源动力类国际化高素质创新型人才的熔炼模式[J].中国电力教育， 2014.

[责任编辑：刘凤华]