能源动力类专业应用型人才培养机制实践探索

寇志海, 曾 文, 徐让书, 牛 玲, 陈 雷, 马洪安, 李彬彬, 王俊鹏

(1. 沈阳航空航天大学 航空航天工程学部, 辽宁 沈阳 110136； 2. 沈阳航空航天大学 教务处， 辽宁 沈阳 110136)

能源动力类专业应用型人才培养机制实践探索

寇志海1, 曾 文1, 徐让书1, 牛 玲1, 陈 雷1, 马洪安1, 李彬彬2, 王俊鹏2

(1. 沈阳航空航天大学 航空航天工程学部, 辽宁 沈阳 110136； 2. 沈阳航空航天大学 教务处， 辽宁 沈阳 110136)

自行设计和开发了多种热工流体基础教学实验台。在热工流体基础教学实验的基础上,增加了“热工流体综合实验”和“专业综合实验教学周”2个实践环节,构筑多层次、一体化、与专业紧密结合的热工流体实验教学体系。自行开发了发动机虚拟拆装教学平台，与行业企业间采取了不同层面、不同方式的、较为灵活的“3+1”和“3.5+0.5”等联合培养人才模式,开展校企联合指导本科生毕业设计。通过能源动力类专业应用型人才培养机制的探索和实践,既提高了学生的工程实践能力和创新能力,又拓宽了就业范围和就业渠道。

能源动力； 应用型人才； 实践教学； 教学改革

“卓越工程师教育培养计划”是贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》精神、教育部率先启动的一项重大改革计划,其主要目标是面向工业界、面向世界、面向未来,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[1]。能源动力类专业是我国高等教育工科门类中的重要专业,从事能源动力、新能源开发等领域的专门人才应具有很强的工程实践背景。国内很多高校都对能源动力类专业应用型人才培养模式进行了一系列的改革和探索,如在实践教学环节、实践教学基地建设、专业教学实验室、课程体系、教学方法、校企联合培养、产学研合作、师资队伍匹配建设改革、教学质量监控、培养过程跟踪管理等方面[2-9],取得了较好的效果,获得了许多宝贵的经验。然而现行许多地方院校仍然存在重理论、轻实践的弊端,教学体系与工程实际结合不够紧密,脱离工程本身,教学内容滞后于行业发展,导致学生知识面狭窄,工程实践能力较差,难以适应当今社会的快速发展[10-13]。

1 应用型人才培养实施方案

沈阳航空航天大学能源与动力工程专业是辽宁省教育体制改革项目“卓越工程师教育培养计划”试点专业,根据卓越工程师的培养要求,对人才培养方案进行了全方位改革。在校内学习阶段,设计了多个实践教学环节,重点突出了实践教学环节在能源动力类专业应用型人才培养过程中的重要作用。依托航空工程国家级实验教学示范中心,我校自行设计、开发了多套热工流体教学实验台,对热工流体课程实践教学环节进行了一系列的教学改革,增设了2个全新的实践教学环节“热工流体综合实验”和“综合实验教学周”，还自行开发了发动机虚拟拆装教学平台。目前我校能源与动力工程专业开设的主要实践教学环节如下：工程训练(5周)、机器测绘(2周)、电工与电子实习(1周)、计算机综合训练(1周)、热工流体综合实验(1周)、综合实验教学周(1周)、专业教学实习(2周)、专业生产实习(2周)、毕业设计(16周)。

我校能源与动力工程专业历来重视产学研培养模式,重视学生工程实践能力的培养,不断探索和实践产学研合作培养工程技术人才模式。让发动机企业深度参与到学生的培养过程,发挥行业企业所具备的真实工程环境以及先进的工程实践环境的优势。根据行业企业对人才培养的不同需求,我校与卓越工程师计划合作企业之间采取了不同层面、不同方式的、较为灵活的合作培养模式。对联合培养学生内容要求较少的企业,采取学生在学校完成专业课程的学习之后,大四下半年在企业做毕业设计的方式进行校企合作培养,即所谓的“3.5+0.5”模式。目前,我校能源与动力工程专业已与长城汽车、沈阳华晨金杯汽车、沈阳航天三菱汽车发动机、东风朝阳柴油机厂、中国航发燃气涡轮研究院、上海通用(沈阳)北盛汽车和康明斯沈阳分公司等发动机企业都采取了这一教学模式联合培养人才。对联合培养学生内容要求较多的,则采取将学生的第四学年的教学内容放在企业来完成。学生在完成全部专业课程的学习后在企业内进行专业教学实习、专业生产实习和毕业设计，这种培养方式采取的是“3+1”模式。目前,我校能源与动力工程专业已与吉利汽车动力总成研究院、浙江吉利罗佑发动机等用人单位采取了这一模式联合培养人才。

2 热工流体实验教学体系改革

热工流体课程包含传热学、工程热力学以及流体力学,是能源动力类专业的核心专业基础课。热工流体课程的实践教学环节在能源动力类专业高素质的应用型人才培养中起着重要的作用。传统的热工流体课程实验多为演示性和验证性实验,学生能够发挥的空间相当有限,并且工程应用背景也并不强。为此,在原来热工流体课程实验的基础上,新增了2个全新的实践教学环节：“热工流体综合实验”“专业综合实验教学周”,构筑多形式、多层次、与专业紧密结合的热工流体实验教学新体系,如图1所示。这2个实践教学环节分别在第六和第七学期集中安排的2周时间内完成,都由热工流体课程的主讲教师联合设计与开发实验台及进行实验指导,有效实现了热工流体课程的课堂教学与实践教学的紧密结合。

图1 热工流体实验教学新体系

2.1 热工流体综合实验

热工流体综合实验是在学生学习完热工流体课程后开展的基于热工流体知识的综合运用、具有一定综合性、设计性的实践教学环节。热工流体综合实验项目力争简单直观反映传热学、工程热力学以及流体力学的基本原理。依托航空工程国家级实验教学示范中心,我校自行设计和开发了小型换热教学实验台、热管换热特性教学实验台和涡流管教学实验台等3个热工流体综合教学实验项目,如图2—4所示。热工流体综合实验使学生掌握热工流体实验的基本方法,培养学生观察现象和分析实验结果的能力,能够根据所学的热工流体基础知识设计实验,解决实际问题,锻炼动手实践能力,达到学有所用、学以致用的目的。

图2 小型换热教学实验台

图3 热管换热特性教学实验台

图4 涡流管教学实验台

2.2 综合实验教学周

综合实验教学周侧重于综合运用热工流体课程知识进行工程实践能力的训练。既有综合性的特点,又注重与专业方向的紧密结合,具有一定的研究性和创新性的特点。依托辽宁省飞行器及动力装置虚拟仿真实验教学中心,基于计算流体力学数值模拟技术,开设了发动机叶栅内流传热、发动机的喷雾过程、发动机的燃烧过程、涡轮叶片气膜冷却等数值仿真虚拟实验。依托辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室,开设了风洞综合实验、发动机喷嘴雾化特性测量实验、动态应力测量与信号分析综合实验等教学实验项目。通过对发动机典型的流动、传热、燃烧过程进行数值仿真实验和实物实验,提高学生的工程实验能力和综合设计实践能力,加强了学生创新意识和创新能力的培养,提高学生应用理论知识分析解决实际问题的能力。

3 发动机虚拟拆装教学平台

我校能源与动力工程专业以往的发动机拆装教学实习只有1周,时间比较紧,学生很难在短时间内真正搞清楚发动机的内部构造、各部件间的装配关系、装配过程以及工作原理等。以用于发动机拆装教学实习的实际发动机作为研究对象,基于UG软件平台创建该发动机各零件、部件及系统总称的三维实体模型,进而完成发动机的虚拟装配过程,并制作装配动画,如图5所示。该动画给人以清晰直观的展示,所有的发动机部件构成、装配关系以及拆装过程一目了然。配合发动机实际拆装教学实习,可有效提高学生的学习积极性,让学生能够较为快速的了解发动机的内部装配关系及其工作原理。虚拟现实辅助教学的方法可以明显提高发动机拆装实习的教学效果。

图5 发动机虚拟装配过程动画图示

4 校企联合指导毕业设计

本科毕业设计是学生将所学知识综合应用于工程实际,提高学生实际操作能力和解决实际问题能力的综合性的实践教学环节。为了推进产学研合作办学,落实卓越工程师教育培养计划,切实提高人才培养质量,我校能源与动力工程专业自2006年起开始进行校企联合指导本科毕业设计这种教学模式的试点,到2012年在较大范围内推广,先后与吉利汽车、长城汽车、华晨金杯汽车、中国航发燃气涡轮研究院、中航工业常州兰翔机械总厂等发动机行业企业进行产学研联合办学,实施校企联合指导学生毕业设计。近5年我校共有130余名能源与动力工程专业学生参与企业联合指导本科毕业设计,参与本科毕业设计指导的企业导师达50余人。

在对学生进行联合指导本科毕业设计方面采取了定向的方式,以完成对学生进行毕业设计的培养环节。在这种毕业设计模式中,学生毕业设计题目全部来自企业的科研、生产实际任务,涉及发动机研发、制造和维修中的试验、分析、设计、工艺等多方面的技术工作。指导教师以企业技术人员为主,参与的学生绝大部分是已与企业签订就业协议的。工作方式是学生从开题到答辩始终在企业进行,参与设计、计算、试验、分析等各种技术工作。学生参与一项具体任务的方案制订、试验、建模、结果分析等各个环节,对任务的背景、意义、方法、相关技术现状等得到既直接又深入全面的了解。学生亲身通过理论到实际的应用过程,业务能力得到更快提高,同时又熟悉了企业的工作特点、环境和同事,切实建立起工程观念、合作意识和质量意识。

5 结语

(1) 自行设计和开发多种热工流体基础教学实验台。增设了“热工流体综合实验”和“专业综合实验教学周”2个热工流体实践环节,构筑多层次、一体化、与专业紧密结合的热工流体实验教学新体系。

(2) 基于UG软件平台开发建设发动机虚拟拆装教学平台,可以明显提高发动机拆装教学实习的教学效果。

(3) 重视产学研合作培养人才模式,让发动机企业深度参与到学生的培养过程,按照企业实际需要培养高素质应用型人才。与行业企业间采取了不同层面、不同方式的、较为灵活的“3+1”和“3.5+0.5”等联合培养人才模式。

(4) 通过能源与动力工程专业应用型人才培养模式改革的探索和实践,既拓宽学生的就业范围和就业渠道,又提高了学生的工程意识、工程素质、工程实践能力,为我国培养具备工程创新能力的能源动力类专业高素质应用型人才，做出贡献。

References)

[1] 陈希. 着力培养卓越工程师后备人才[EB/OL]. 人民网,2010-07-09.www.peeple.com.cn/.

[2] 周臻,李录平,姜昌伟. 能源动力类专业实践教学体系的改革与实践[J]. 实验技术与管理,2011,28(9):124-126.

[3] 张红光,马国远,刘忠宝. 注重培养创新精神的热能与动力工程实验教学示范中心建设[J]. 实验技术与管理,2011,28(3):11-14.

[4] 刘宏升,朱泓,刘晓华,等. 基于校企协同创新的工程教育改革探索与实践[J]. 实验技术与管理,2013,30(9):25-27.

[5] 宋文武,符杰,李庆刚. 关于构建“热能与动力工程”大专业多方向课程体系的思考[J]. 高等教育研究,2011(28):44-49.

[6] 刘全忠,王洪杰. 能源与动力工程专业卓越工程师培养模式研究与实践[J]. 黑龙江教育学院学报,2013(32):40-42.

[7] 石勇,马修真. 能源动力类卓越工程师培养模式探索[J]. 中国电力教育,2014(17):44-46.

[8] 舒水明,王晓墨,张燕平,等. 能源动力类卓越人才实践环节培养的改革与实践[J]. 中国科教创新导刊,2013(26):80-81.

[9] 钱作勤,贺玉海,李煜辉. 工科能源动力类专业卓越工程师培养计划构想[J]. 船海工程,2011(4):39-42.

[10] 周东一,石楚平,袁文华. 校企合作培养能源与动力工程专业人才工程创新能力的研究与实践[J]. 高教学刊,2016(2):175-177.

[11] 欧阳建友,曾旭华. 高职热能动力设备与应用专业人才培养模式探索与实践[J]. 中国电力教育,2012(13):21-22.

[12] 吴江,郑莆燕,任建兴,等. 关于热能与动力工程专业卓越工程师培养的探索与实践[J]. 中国电力教育,2011(24):3-4.

[13] 陈杨华. 应用型“卓越工程师”培养实践教学体系构建与实践:以热能与动力工程专业为例[J]. 中国电力教育,2014(17):103-105.

Exploration and practice on mechanism of training applied talents for energy and power majors

Kou Zhihai1, Zeng Wen1, Xu Rangshu1, Niu Ling1, Chen Lei1, Ma Hongan1, Li Binbin2, Wang Junpeng2

(1. Faculty of Aerospace Engineering, Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China;2. Office of Teaching Affairs, Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136, China)

Experimental teaching platforms for thermo-fluid science were designed and developed. Comprehensive experiment of thermo-fluid science and teaching week of comprehensive experiment were introduced,and thus the integrated and multilevel thermo-fluid science practical teaching system was achieved. The virtual disassembly teaching platform for internal combustion engine was explored. Modes of talent-training conducted jointly by universities and enterprises were carried out with “3+1” and “3.5+0.5.” Engineering awareness,engineering quality and practical ability of students are improved,and meanwhile employment range and opportunity are increased through the reform of applied talents teaching mode for energy and power majors.

energy and power; application-oriented talents; practical teaching; teaching reform

10.16791/j.cnki.sjg.2017.04.006

2016-10-20

辽宁省本科教学质量工程项目(ZD201207)；沈阳航空航天大学2015年教学改革研究项目.

寇志海(1981—), 男, 辽宁凌源，博士，副教授，研究方向为能源与动力工程的教学与科研.

E-mail：zhihaikou@163.com

G642.0

A

1002-4956(2017)4-0021-03