新工科背景下能源动力类专业实践教学的复盘式教学法

陈家星，崔国民，张冠华，武卫东，盛健

（上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093）

新工科建设是教育部为主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展而提出的，新工科的内涵要求以立德树人为引领，通过新的教育理念、新的教学内容、新的教学手段开展教学改革，支持创新型人才的培养，实现对国民经济社会发展的有力支撑[1]。因此，新工科建设要求全面落实以学生为中心的教育理念，改革教学方法和考核方式，形成以学习者为中心的工程教育模式[2]。

实验教学作为能源动力类专业本科教学的重要环节，对于深化理论知识、提升学习兴趣、培养实践创新能力和探索精神具有重要的意义[3]。新工科建设为能源动力类人才培养提供了新的机遇和挑战，以新工科建设理念为指引，以中国工程教育认证要求为标准，开展课程内容和教学手段的改革探索，提升学生学习兴趣和学习成效，对“双碳”目标下相关专业人才的培养具有战略支撑作用和重要的现实意义。

1 能源动力类专业传统教学模式与新工科建设要求的差距

1.1 能源动力类专业的特点

能源动力类专业致力于培养航空、 航天、 石油化工、 制冷低温等领域的专业人才，包含能源与动力工程、能源与环境系统工程、新能源科学与工程、储能科学与工程等专业。其所涉及的能源、冶金和化工等行业对整个社会经济和工程技术发展起着支撑与驱动作用，是工学门类中具有重要地位的传统专业。

1.2 能源动力类专业基础实验实践教学现状

能源动力类[3]专业历经了数十年的发展，为我国国民经济社会的发展提供了能源和动力支撑，目前我国已有130 余所高校开设了该类专业。新工科建设前，各高校现有实践教学体系普遍存在实践内容与工程应用结合程度不足、各实践环节相互关联性较差、工程职业思想意识教育欠缺、 合作培养企业缺乏积极性等共性问题，无法适应卓越工程人才培养的要求[4]。

1.3 能源动力类工程教育与新工科建设要求的差距分析

经过几十年的发展，我国能源动力类工程教育有了长足的进步，但仍存在一些不足，实践教育环节的不足主要包括以下几个方面。

1.3.1 对实践教学重视程度不够，工程训练不足

一直以来，工程训练都是高等教育中重要而又关键的环节。但是由于各方面的原因，国内高校的评价长期更重视知识层面的考核，不同程度地弱化了学生的实践教学环节，使得学生的工程训练没有达到预期目标，并且由于该过程缺少有效的考核方式，使得高等教育的质量受到影响。

在部分高校，实践教学的不足不仅体现在实践环节课程占比的下降，还体现在课程内容方面，以能源动力类课程为例，基础实验课程通常采用集成的试验台，开展温度、压力、流量等的测量和计算，验证相关理论，由于实验设备陈旧，以观察和验证性实验为主，学生在实验课上亲自动手操作的机会较少。

1.3.2 实践条件较差，自主设计、设计性实验难以落实

改革开放以来我国高等教育对人才的培养取得了巨大的成就，对专业知识的学习建立了明确的考核目标，各高校的人才培养目标对此均有明确的表述。 但是，相比对知识的培养和考核，对能力和素养的培养和考核的标准较为模糊和抽象，缺乏有效的考核措施，在具体实施中不同的学校差异较大，难以在实施中准确把握。以能源动力类专业为例，对学生工程设计能力的培养，没有明确地落实到对于具体工程问题的系统表述、模型建立、分析求解和沟通论证等方面，加之青年教师的工程实践创新能力欠缺，使得多年来倡导的自主性、设计性实验难以落实。

我国大学的人才培养目标对专业知识学习的培养和考核都有明确且具体的表述，而对能力提高的表述则模糊而抽象，科学有效的考核措施更是缺乏，而且在实施中不易掌握，特别是对工程的“设计能力”，即对于具体工程问题进行系统表达、建立模型、分析求解和论证的能力要求不具体、不明确。

1.3.3 实践教学缺少业界参与，缺少工程经验丰富的“双师型”指导教师

工程技术人才的培养离不开产业的需求信息和技术支持，这对学校科研的促进和人才创新能力的培养、教师工程实践能力的提升都有着十分重要的意义。 但是，许多学校的青年教师均是刚毕业的博士，缺少相关的企业和行业经验，青年教师的实践环节由于科研考核的压力也被不同程度地弱化，而企业的参与积极性也不够高，缺乏校企协作的利益共同点，该方面还需继续探索。学校和企业密切合作，才能培养出优秀的工程人才。

2 复盘式教学法的提出及教学设计

2.1 什么是“复盘式教学法”

“复盘”是在棋艺中出现的一个词，是指棋手下完棋后重新摆一遍下棋的过程，以探讨得失，总结当时有无更好的应对招数。 “复盘”已经在越来越多的企业得到推广和应用，如丰田、联想、华为等企业。 在联想公司，复盘是从企业实践总结出的重要方法论；华为将复盘引入，开展自我批判，实现组织能力提升。 在丰田公司，复盘则是更为系统化的精益工作方法。

在教育领域，江苏师范大学魏本亚教授提出了“复盘式评课”[5]，以复盘的方式，回顾、认定教学事实，追溯、反思教学理念，以期获得教学启发。 2019年，笔者在分析能源动力类教学实践存在的不足的基础上，引入复盘方式开展教学实践探索，总结凝练了一套实验课程“三段式”教学法[6]，将实验教学分为实验准备、实践探索、复盘分享等教学环节。 近年来，更多的学者将复盘式教学法引入教学。如杨闻等[7]介绍了复盘教学方式在华中科技大学临床基本技能教学中的应用效果，张博[8]开展了复盘思维下高职教学质量提升途径研究。

2.2 复盘式教学设计案例

以能源动力类基础课程《工程热力学实验》中“制冷循环性能系数测试实验”为例，探索将复盘引入实践教学，提升学生的学习兴趣和学习成效。教学安排分为课前预习、实验准备、实践探索和复盘分享等环节，如图1所示。

图1 实验教学安排

在学生上课前，提前引导学生进行预习，通过阅读实验指导书和观看实验引导视频，可帮助学生提前了解实验内容，提升教学效率，避免对理论知识的重复讲解，影响部分已经掌握相关知识学生的学习兴趣。实验准备环节帮助学生明确实验任务和注意事项； 实践探索环节约40 min，为学生自主实验时间。复盘分享环节一般持续30 min，步骤包括回顾目标、评估结果、分析原因和总结经验四部分，如图2所示。

图2 复盘分享流程设计

在复盘中，组织两个小组就实验操作和结果开展交流，通过思维碰撞，形成新的思路。

回顾目标：各小组选派一名代表，回顾制冷循环性能系数测试实验的目标，包含知识、能力和素养。 知识层面包含对层流、湍流流态的观察，对相关实验原理的熟悉程度；能力层面，测定临界雷诺数，掌握圆管流态的判定准则；素养层面，包含基本实验操作和设计方面应遵循的原则等。

评估结果：各小组选派代表，根据实验情况，测定上临界雷诺数和下临界雷诺数，进行实验结果的汇报，在该过程中，还应对小组的团队协助情况进行评价和回顾，培养学生的批评意识。

分析原因： 针对实验测定的结果和团队的写作情况，在该环节进行总结。 根据实际教学情况，在该部分学生分享描述实验经历和感受较多，应对学生进行引导，总结和提炼表面现象下深层次的逻辑和原因，进行总结和归纳，培养学生的表述沟通能力。

总结经验： 在该环节，学生已经回顾了实验的目标、学会对自我结果进行对标认定，也总结了实验的成功和不足之处。 而复盘的重要意义在于将经验转化为能力，通过本实验中学生的自我探索，在以任务式教学的形式加深学生印象的基础上，通过经验总结，可启发学生将复盘的思维方式应用在其他学习环节，实现经验向能力的转化。

复盘式教学环节的设计，旨在对学生实现知识、能力和素养三个层面的提升，知识层面是基础，能力包括沟通能力、表达能力，素养包括协作的素养，主动在团队承担相应的角色，提升对复杂工程问题的理解、分析和解决能力。

3 结语

新工科对教师和学生都提出了新的要求。 在高等工程教育认证产出目标导向下，每一门课程、每一个教学环节都应该明确其对教学产出的贡献和对教学目标的支撑作用。 实践教学环节对学生个性化培养具有天然的优势和条件，应该积极改进教学方法。本文通过复盘式教学改革，较好地提升了学生的学习主动性，实现了课程由教学向导学的转变，实现了对本专业培养目标的有力支撑。