能源与环境系统工程专业实验教学体系的构建思路探讨

张海军 李润东 李延吉 王伟云

摘要：随着科学技术的不断发展，为适应新形势对能源动力类专业应用型人才的需要， 沈阳航空航天大学能源与环境学院实验中心根据学院能源与环境系统工程专业特点，以培养应用型高级人才为目标，通过资源共享平台、立体化的实验教学模式、工程实际与社会应用相结合的实验基地建设三方面构建实验教学体系，改善了本专业学生实验教学效果，促进了学科发展。

关键词：能源与环境系统工程;实验教学体系

能源与环境系统工程专业是能源动力类特设专业之一，是结合国家战略发展要求，为培养具备从事能源与环境技术工作的人才开设的，旨在为社会培养造就一大批具有宽厚的科学理论基础，掌握能源、环境与控制知识的复合型专业人才[1-3]。

沈阳航空航天大学能源与环境系统工程专业于2013年批准设立，于2014年开始招收第一届本科生。2015年被辽宁省教育厅确定为应用技术转型示范专业。为提高教学质量，完成培养目标，实验教学在培养体系中显得格外重要，构建适合本专业的实验教学体系迫在眉睫。目前，能源与环境系统工程实验体系中存在问题主要集中在传统的实验项目设耗时长，实验单一，实验设备昂贵、占地面积大、操作要求高等[4-6]，很难适应該专业应用技术转型的要求。针对专业自身特点，以培养创新性实践人才为目标，本文从资源共享，立体化的实验教学模式，工程实际与社会应用相结合的实验基地建设三方面对本专业实验教学的体系构建提出一系列建议，为国内开展能源与环境系统工程的高校提供借鉴。

一、能源与环境系统工程专业实验教学体系的建立

1.资源共享，提高资源利用率

（1）场地、设备资源共享

实验仪器设备由实验中心统一调配，设置专门的精密仪器室，大型、贵重仪器统一放置，专人管理，学期初由各实验室负责人统一上报仪器使用计划，由实验中心统一安排，保证实验教学需要。仪器设备对学生开放使用，在保证本科生基本实验教学以及开放性创新项目的前提下，仪器也对研究生和教师全年开放，提高设备的利用率。

（2）技术资源共享

实验中心集合了一批专业技术、实践经验丰富的教师，针对不同内容、不同性质的实验教学可以选择最为擅长的教师担任。此外，实验中心教学资源、科研成果及相关资料、不同学科所采用的新技术、新方法等都可在中心实现共享。

2.利用现代教育手段，建立立体化的实验教学模式

适应培养高水平应用型人才的需要，应用现代科学技术发展的成果，用现代电子和信息技术改造现有仪器设备，提高仪器设备的自动化程度和精确程度，采用计算机辅助教学等现代化实验教学手段，改革实验教学内容，提高实验教学水平，使实验教学内容体系保持经典性与时代性相结合。

（1）教学方法的开发

①多媒体教学：利用现代信息技术，采用多媒体等现代手段，通过网上视频演示、现场操作实验等多种方式的结合，满足学生对掌握专业知识的学习需求。

②网络互动式教学：采用集体解答、网上答疑、现场辅导等灵活多样的答疑指导，多层次、全方位的辅导方式与网络化教学紧密配合，师生互动，及时了解学生的学习状况和学习需求。学校实践教学环节（专业认识实习、专业生产实习等）通过校友邦实践教学平台执行，可在该信息平台实现信息发布，预习，课外学习，实习日记、实习报告批阅、在线教辅等。

③讨论式教学：在实验过程中，组织学生对实验设计方案的讨论，比较不同方案的可行性，加深学生对实验要求和实验原理的掌握;实验结束后，学生对实验结果进行讨论和比较，培养学生分析问题和解决问题的能力。教师及时对关键的教学点进行总结，担当好启发、点评的角色。

（2）虚拟实验教学平台建设

仿真技术在工科教育，特别是在实验室教学中发挥着至关重要的作用，在实验教学体系中虚拟仿真技术具有以下优势[7-9]：

①打破时间与空间的限制 只要有计算机就可以随时随地进行实验，而不会受到传统实验室问题的限制，实验者可以根据自己时间合理安排，并按照个人爱好、兴趣等自主选择进行实验;

②虚拟仿真实验实验过程中表现的更为直观，真实，可以使实验者更形象地获取知识，激发学习热情;

③虚拟仿真实验不消耗实验器材，实验用的元器件和仪器仪表齐全，并且可以重复操作，大大降低了实验的运行成本;

④虚拟仿真实验速度快，容易开展设计性和综合性实验，有利于培养实验者的创新意识和创新能力

⑤实验安全，可以任意进行探索性法的操作，增加认知程度，这都是传统实验所无法实现的。

基于虚拟仿真技术的优势，在实验教学体系构建过程中，实验内容开设火力发电厂VR实训系统、锅炉、汽轮机、烟气脱硫脱硝系统、660MW超临界仿真系统等模拟仿真系列实验，以虚拟仿真实验操作代替或辅助部分实验和实习过程，要求学生进行仿真实验练习，通过仿真实验对错误操作进行提示与指导。对于那些不可能搬进校内实习基地的大型流水线和重型设备，必须进行模块化、模拟化、仿真化处理，使之既具备实物的一些特征，又能作为训练对象，既有助于教师的讲解，又能使学生感受到课堂上无法感受到的职业氛围，使仿真和模拟在实践教学环节中全方位的发挥作用。

3.与企业联合，建设与工程实际和社会应用相结合的实习基地

根据学科发展需要，与国内典型企业共建联合实习基地，这些实习实训基地为学生工程实践教学，培养学生工程实践能力，发挥了重要的作用。目前学院已建成校企联合实习基地4个，分别是辽宁省能源研究所、国电康平发电有限公司、苏家屯金山热电厂、吉林电力股份有限公司浑江发电公司。学院将积极组织教师和学生参与基地的科研、生产和技术推广等活动，提高了教师和学生的工程实践能力和创新意识。我们将继续发挥这一特色优势，多方位与国内知名企业联合共建实验室、培训中心、联合实习基地，引进业界先进技术和设备，把最新技术融入到实验内容中，使实验教学内容更接近工程实际，为学生的综合创新能力的培养提供优越的平台。

中心定期邀请行业内知名企业家、杰出校友、海内外学者来中心做学术报告，开展学术交流，使学生和教师及时了解行业发展状况和技术需求。同时通过课程实践、参观实习、企业考察等多种形式的活动，促进实验教学与行业发展相结合。

二、实验教学体系尚需改进与完善的地方

1.实验技术及手段需不断完善和改进，为培养学生的创新能力提供技术支撑;通过日趋丰富和完善资源共享平台、立体化的实验教学模式、工程实际与社会应用相结合的实验基地，构建适合本专业的实验教学体系，进一步增强学生的综合素质，提高实际动手能力。

2.我们将进一步提高实验教学在培养过程中的比重，建立以学生为中心、适合学生创新能力培养、鼓励学生进行科研探索的新型实验教学模式，推进学生形成自主式、合作式、研究式的学习方式，进一步提高实验教学的质量。

3.建立高效的实验室开放运行管理体制。完善实验中心的各项规章制度，研究建立环节衔接、相互制约、监控有效、操作性强、形成良性向上发展的、细化有效的管理体制。加强对实验技术人员的考核，提高仪器设备的管理水平，进一步提高仪器设备的利用率和完好率。

三、结论

通过资源共享平台、立体化的实验教学模式、工程实际与社会应用相结合的实习基地建设等三个方面构建的实验教学体系，我校能源与环境系统工程专业取得了良好的实验教学效果，学生实验热情较高，实验教学效果改善明显，科技创新氛围浓厚，而且激发学生对专业课程的兴趣，提高了学生学习专业知识的主动性和积极性，有助于形成高素质、应用型人才培养的新机制。

参考文献：

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