能源动力类专业建设与人才培养模式的改革与实践

杜晓超 袁显宝 张彬航 张永红 周建军

摘  要：面对新经济、新技术、新产业，高等教育需要深化改革主动应对行业新需求。能源动力类专业应转变教育理念，坚持以学生为中心、以产出为导向，进行“新工科”专业建设和人才培养模式改革。能源动力类专业改革与实践，可推动新技术与专业知识、能力素质的深度融合，逐步形成以应对变化、塑造未来为理念，以学科交叉、校企联合为主要途径的新型人才培养模式。

关键词：新工科;学科交叉;能源动力类;人才培养模式

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2021）15-0117-04

Abstract： Facing the new economy， new technologies， and new industries， higher education needs to deepen reforms and actively meet the new demands of the industry. Energy and power majors should change the educational philosophy by sticking to the student-centered and output-oriented approach， and carry out the specialty construction of "new engineering" majors and the reform of personnel training mode. The reform and practice of energy majors have promoted the deep integration of new technology， professional knowledge and ability. And a new type of personnel training mode is gradually formed with the concept of coping with changes and shaping the future， and with the means of cross-subject and school enterprise combination.

Keywords： new engineering; cross-subject; energy majors; personnel training mode

世界范圍内的科技创新和产业革命如火如荼，综合国力的竞争也愈加激烈。高等教育“新工科”专业建设与产业紧密结合，为我国经济转型升级服务，是新时期对高校工程专业人才培养的需求与挑战。为推动国家工程教育改革创新，2017年的“复旦共识”凸显了“新工科”建设的必要性和紧迫性，倡导高校开展新型工程教育的路径与发展模式改革[1]。“新工科”建设背景下地方高校工程教育改革发展存在诸多问题：传统办学思想、协同办学机制、教学组织与制度、工程实践能力培养等，地方高校应从以上问题入手，明确办学定位，围绕区域产业发展需求布局学科专业、破解学科壁垒、构建校企共同体、推进工程教育教学改革[2-3]。当今时代的许多新问题、新情况高度复杂，“新工科”专业发展需要大学改革传统的学科组织模式，推进学科之间的交叉融合，深化跨学科、整体性研究，构建“多学科”“交叉学科”“跨学科”的研究模式，形成新的人才培养模式[4-6]。

一、“新工科”专业背景

（一）专业学科基础

为适应国家能源产业结构调整和多元化电力人才的市场需求，三峡大学积极进行本科专业学科调整，经教育部批准，2011年新增能源与动力工程专业，2012年新增核工程与核技术专业，并于2016年成功获批动力工程及工程热物理一级学科点，2018年，学校被省人民政府列为“国内一流大学建设高校”。近年来，三峡大学在能源动力类行业的影响力逐步提升。2017年三峡大学加入全国25所高校的“全国高校核与辐射科普联盟”;2017年获批教育部“高等学校能源动力类新工科研究与实践项目”1项;2018年获批首批国家虚拟仿真实验教学项目，并被邀请参加中国高等教育博览会展示虚拟仿真教学项目成果;2019年三峡大学成功主办了第九届全国核反应堆物理与材料学术研讨会等。为适应国家节能减排，新能源经济的战略发展及高级工程技术人才市场需求，学校重点发展电力与新能源学科群，为能源动力类专业改革与发展提供良好条件。

（二）硬件资源

三峡大学占地面积3787亩，校舍总建筑面积1400000m2，建有国家级实验教学示范中心2个，国家级虚拟仿真实验中心1个，省级实验教学示范中心8个，省级虚拟仿真实验中心1个，各类教学实验室16个;其中能源动力工程专业实验室包括流体综合实验室、热工综合实验室、水电模型实验室、热电厂模拟仿真实验室、水轮机运行仿真实验室、有机朗肯循环实验室等;核工程与核技术专业实验室建设包括热工水力实验室、核辐射与探测实验室、核电站模型实验室、核电站虚拟仿真实验室、高性能并行计算专业实验室等，是保障能源动力类专业教学和科研的重要硬件资源，为能源动力类专业改革与发展打下坚实基础。

二、“新工科”专业建设的主要内容

为深化教育教学改革，能源动力类专业实施以“宽口径、厚基础、重实践、大平台”为特征的本科教育，旨在为能源动力行业和区域经济社会发展培养“高素质、强能力、应用型”的能源动力类“德智体美”全面发展的专门技术人才。能源动力类专业建设引入“新工科”理念，对传统专业进行改造，加强专业知识和“新工科”知识的融合和产学研融合，实行能源动力大类培养。能源动力类专业建设从人才培养方案、课程体系、师资队伍、实验室和实习实践基地建设等五个方面着手。能源动力类专业改革与实践工作的特色有：

（一）产教融合

坚持“以学生为中心”的教育理念，遵守教育规律，加强学生创新实践能力培养，是“新工科”人才培养的基本要求。面对行业共性问题，加强校企深度合作，探索“产教”融合的多方协同合作模式。

首先，充分利用现有实验教学条件——核电厂虚拟仿真实验平台、GE智能平台自动化系统实验室和大学生创新创业中心等，为构建“新工科”人才培养体系奠定基础。

其次，遴选合适的企业作为实习、实践基地，以公开招聘的方式遴选优秀的一线工程技术人员作为学生导师，通力合作建设高水平实习、实践基地。深化产教融合的协同育人模式，加強校企联合，以实习实践基地为依托探索产教融合的多方协同育人合作模式。

最后，坚持“以学生为中心”的教育理念，在校企联合的基础上，持续改进人才培养方案，将校企联合渗透到教学过程中的各个环节，从课程体系、实习实践到毕业设计等环节，直接面向行业问题和社会需求，开创“3+1”人才培养新模式，培养具有创新实践能力和符合产业需求的复合型工程技术人才。“3+1”人才培养新模式是创新型工程人才培养的有力保障。

（二）“3+1”人才培养方案

在政府能源发展战略导向下充分调研“新工科”专业的发展方向，制定以产业需求为导向的人才培养方案，是能源动力类“新工科”专业建设的核心内容。推行能源动力类专业改革，制定并实施“3+1”人才培养方案，即3年在校内培养，1年在企业培养，充分利用地方的产业资源，实现学生工程实践能力的培养和提升。通过过程控制实现本科专业人才培养质量的提高。

能源动力类专业实行大类招生，进校后在第三学期末根据学生兴趣分流至能源与动力工程、核工程与核技术两个专业。能源与动力工程专业又分热力发电、水力发电和新能源发电3个专业方向，学生可根据兴趣选择两个，构成专业核心必修模块。学生在专业细分之后开始通过选择专业限选课达到专业类选修课程的学习要求。能源动力类人才培养体系，如图1所示。专业人才培养目标旨在培养具有能源动力工程或核工程与核技术专业的基础知识，具有相关领域的工程研究、设计、制造、运行、应用和管理能力，并具有创新意识的科技人才。

（三）实验教学体系

积极联系和建设高质量的实习、实践基地的同时，建设虚实结合的“新工科”实验课程体系。能源动力类专业实验教学体系采用“横向分模块”+“纵向分层次”的课程分级设计，从低到高包含四个层次：基础性实验、专业型实验、专业创新研究实验、专业拓展实验。

基础性实验主要培养学生机械工程、制图、计算机基础、数学、物理等方面的基础能力和素质;专业型实验依托能源与动力、核工程与核技术实验平台，进行专业型通识类实验，促进学生对基本实验方法、基本概念和原理的理解与掌握;专业创新研究实验主要应用所学知识进行科技竞赛、智能机器人等交叉专业实验实践，培养学生运用多学科知识的技能、提高综合实践能力和创新能力;专业拓展实验通过利用流体、热工、虚拟仿真实验平台开展创新设计实验、科研项目、毕业设计等，锻炼学生的综合能力。

实验室建设秉承虚实结合的理念，在虚拟仿真教学的基础上，通过人工智能和虚拟现实技术手段，实现工程操作的可视化、可触摸、可拓展的教学需求，虚实结合，提高教学的效果和吸引力。目前已经成功开发和建设了核电站虚拟仿真实验室和线上实验课程。2018年《三峡大学核电站系统与设备虚拟仿真实验项目》成功获批教育部示范性虚拟仿真实验教学项目，随后本实验项目正式登陆国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台——实验空间（网址：http：//www.ilab-x.com/），面向高校和社会免费开放并提供教学服务，同时由教育部组织相关部门进行持续监管。2020年春节期间新冠疫情爆发，全国高校广大师生返校受阻，期间，核电站系统与设备虚拟仿真线上实验项目为能动专业和核工程专业的实验课程教学起到积极推动作用，极大地助力了疫情期间 “停课不停学，停课不停教”的教学计划。

三、“新工科”专业建设目标

首先，“新工科”专业改革与实践要完成人才培养方案的制定和修订。以产业需求为导向，以政府发展区域经济的战略计划为指导，展开能源动力类“新工科”专业建设工作。通过优化专业结构，完善课程体系，制定“新工科”专业大类的人才培养计划。具体包括：以校企共建实习实践基地和现代化信息技术为依托，建立能源动力类专业的“新工科”教育模式;更新改造传统的能源动力类工科专业教学体系，通过“纵向分层教学”和“横向分模块教学”相结合的课程体系，将能源动力类专业的人才培养进行交叉融合，形成有综合机械工程、核工程、能源动力工程等专业背景的教学特色，培养创新型、复合型的“新工科”专业人才;在现有的能源动力专业和核工程与核技术专业基础上，整合优势资源，实现优势专业和优势学科交叉融合，开展能源动力类工科专业的人才培养模式改革。

其次，逐步推进“新工科”工程专业人才培养模式的改革创新。通过更新教学内容，改进教学方法，强化实习实践环节，切实提高能源动力类专业人才培养的目标达成度和社会适应度;深化校企联合，实行“3年在校内，1年在企业”的“新工科”专业人才培养方案，以精准培养和强大服务功能，应对能源动力行业的新需求，主动对接经济社会发展需求;与行业、企业协同办学，创新协同育人模式，逐步从“工学交替”向“工学交融”转变，提升学生的工程实践能力和创新创业能力。

再次，在原有专业课程体系基础上，开展跨专业课程体系改革与实践，完成能源动力类“新工科”专业系列课程模块。“新工科”专业课程改革方案，按照“横向分模块”+“纵向分层次”的课程分级设计，理论课教学与实验教学相结合的课程体系，初步形成能源动力类“新工科”专业的课程体系。实验课程教学采用实物实验与虚拟仿真实验相结合的方式，充分表现学科间的交叉与融合。秉承虚实结合的实验教学理念，推进虚拟仿真实验平台建设，完成一批能源动力类专业课程的虚拟仿真实验项目的开发与研究计划，同时积极探索线上、线下教学相结合的个性化、智能化教学新模式，提高人才培养目标的达成度和学生的社会适应性。

最后，形成并完善教学质量监控体系，确保各项工作稳步推进，为提高能源动力类专业人才培养质量进行有效支撑。“新工科”专业建设与发展，需要紧紧围绕立德树人这一根本任务，坚持持续改进，培养具有时代特色的高水平工程技术人才，增强学生的社会责任感和创新精神，适应经济社会快速发展的新要求。

四、“新工科”专业建设工作方案

本次能源动力类专业改革与实践，全面贯彻以“学生中心、成果导向、持续改进”的工程教育认证理念，构建面向能源动力行业与多主体参与的人才培养体系，落实全周期工程教育的人才培养目标，优化人才培养方案，引入混合联动教学模式，融入最新学术研究成果和工程实际问题，提高教学吸引度。具体方案包括：

（一）能源动力类专业改革工作的保障工作

首先，以院系为单位成立“新工科”专业建设小组，结合学校的办学定位和办学特色以及能源动力类几个专业的发展现状，提出开展“能源动力类‘新工科专业建设与人才培养体系”项目研究计划，积极与学校沟通，争取政策支持;其次，进行专业改革相关制度建设，包括建立班导师制度、课程责任制度、实习实践制度、教师进企业制度、企业教师选拔和聘任制度等，同时通过修订相关政策引导教研、教改成果向培育项目集中，为能源动力类专业建设工作提供制度保障。

（二）能源动力类专业人才培养计划的制定

以产业需求为导向，围绕服务能源动力类产业发展需求，立足精准教育确定“新工科”专业人才培养目标，建设“新工科”课程，引领学科专业结构调整，提升专业建设质量，突出产教融合的特点，将学术研究新成果及时融入到教学内容中，把学科优势转化为课程优势。

（三）能源动力类专业知识体系的建设

基于多学科交叉融合与多主体参与的人才培养体系，依托三峡大学的电力、机械、管理等优势特色学科群，打破各教学单位之间的壁垒，完成多学科教学团队的交叉与组建，并遴选出具有多学科研究背景的优秀教师组成跨学科导师组。围绕产出导向理念设置课程体系，从系统工程问题出发，以跨学科的视角构建课程，以能源动力类专业技能为主线整合“机械、能源、材料、管理”等学科课程的知识和内容，建立综合课程模块。以核工程与核技术专业为例，课程模块的设置从核反应堆设计、施工、运行维护所涉及的机械工程、能源动力、材料科学等交叉知识领域出发，以核反应堆物理、热工分析、安全分析作为专业理论基础，以核电厂系统与设备、运行与维护两项专业能力作为该专业人才培养知识体系和能力结构的核心内容，构建了一套理论结合实际的教学体系，并以此作为基础进行专业人才培养。开展涉及多学科交叉的新型專业理论教学体系的建设，为专业建设奠定了理论教学基础。

同时，通过实践课程模块的设置，培养学生解决实际核工程专业问题的动手能力和创新能力，训练学生掌握撰写工作报告和学术报告的能力。为丰富教学组织形式，提升多学科交叉的教学效果，设置线上课程模块，建立和完善虚拟仿真、翻转课堂、微课等线上资源，鼓励学生多形式学习和多模式应用。

（四）深化校企联合的“3+1”人才培养模式

深化校企协同育人机制，将校企协同共建深度融合贯穿于整个人才培养过程中，全面培养复合型、创新型、实践型人才。充分利用企业、协会丰富的实践资源和经验， 联合开发设计课程和实践项目。通力建设高水平实习实践基地与协同育人实践平台。积极探索多样化和个性化培养，以“教学与科研相结合、教师与学生相结合、课内与课外相结合、学校与企业相结合”的方式，开展“3+1”培养模式的创新型人才培养实践，即由企业计划和“大研计划”以及毕业实习构成的3年校内学习、1年企业实习、实践，如图2所示。

五、结束语

能源动力是国民经济发展的重要基础和根本保证，建设服务于能源动力行业的“新工科”专业至关重要。三峡大学坚持开放办学、不断推进服务地方经济建设和社会发展以及水利与电力行业，为其提供高素质的应用型人才及科学技术，能源动力类本科教育符合学校的发展战略布局。从“新工科”工程专业发展与建设出发，对能源动力类学科专业进行调整，将核工程、动力工程、工程热物理、新能源等专业学科进行融合，以整合性思维引导工程教育知识体系重构，从培养目标、专业课程、教育模式等方面着手开展能源动力类专业建设与人才培养模式改革，促进“新工科”背景下地方高校工程教育改革，进一步提升学校服务职能，形成办学特色。

参考文献：

[1]胡波，冯辉，韩伟力，等.加快“新工科”建设，推进工程教育改革创新——“综合性高校工程教育发展战略研讨会”综述[J].复旦教育论坛，2017，15（2）：2+22-29.

[2]路勇，郑洪涛，谭晓京，等.“新工科”背景下能源动力类人才培养模式探索与实践——以哈尔滨工程大学船舶动力创新人才培养实验班建设实践为例[J].高等工程教育研究，2019（S1）：14-16.

[3]刘向东，张程宾.面向“互联网+”的能源动力类专业人才培养方案探讨[J].教育现代化，2019，6（33）：4-8.

[4]刘剑平，尹向东.“新工科”跨界融合研究：必要性、困境及发展路径[J].黑龙江高教研究，2020，38（2）：88-93.

[5]屠良平，胡煜寒.试论地方高校创新型“新工科”人才培养的重要性——基于学科交叉与跨界融合的视角[J].信息系统工程，2018（1）：171-172.

[6]张海生.跨界融合：“互联网+”背景下“新工科”的发展逻辑与建设目标[J].应用型高等教育研究，2017，2（3）：13-18.