“能源動力類”專業科研成果的實驗教學資源化研究與實踐

田紅++鄢曉忠++周臻++尹艷山

【摘要】以長沙理工大學“能源動力類”專業本科生培養改革為例，在對學院現有科研成果及實驗項目分析基礎上，遴選可轉化成教學實驗項目的科研項目，并確定其轉化類型，從實驗資料編寫、實驗方案確定及實驗管理制度建立等方面對科研成果轉化成實驗教學項目的模式進行改革和完善，取得了階段性結果，實踐表明該改革有利于“能源動力類”專業本科生創新精神和實踐能力的培養。

【關鍵詞】“能源動力類”專業 科研成果 實驗教學資源化 培養模式

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）09-0148-02

近年來，火力發電機組的單機容量由300MW發展到1000MW，自動化控制水平與要求越來越高，鍋爐燃燒方式日益多樣化，污染物排放環保控制要求愈加苛刻，加之近年風力、太陽能、燃料電池等新能源發電技術的開發力度不斷加大，對能源與動力工程類專業學生的專業素質提出了更高的要求。將科研成果轉化成實驗教學項目不僅是培養創新型人才的基本要求，也是培養適應企業的能源動力類專業學生的迫切需要[1]。

國內外教育工作者開展了關于將科研成果轉化成實驗教學項目的研究，其研究熱點集中在體系改革、管理方法及具體措施等方面[2-4]，還具體針對不同專業提出了改革思路和具體方法[5-7]。在“能源動力類”學生的培養過程中，由于新教材的編寫出版、實驗儀器的開發具有滯后性，目前大多數教材和實驗設備比較陳舊，使學生與現場實踐具有一定距離。而科研項目一般都來自于現場實踐，是對現場運行中存在問題的提煉和綜合。本文在進行能源動力類專業科研成果轉化成實驗教學項目的改革與實踐中，探索其管理模式，建設相應實驗體系。

一、現狀調研

近5年，學院獲得橫縱向課題211項，橫向項目106項，縱向課題105項，其中國家級項目占30%，省部級項目占50%以上。橫向課題來自企業，更貼近現場和實踐，縱向課題側重基礎研究。目前，學院現有教學實驗項目53項，科研性教學實驗僅占19%，剩下81%為基礎性教學實驗。只有一部分學生在進行畢業設計時，可跟隨畢業設計指導老師的課題，進入企業現場或科研實驗室從事相關的實驗工作。

二、科研項目的遴選和轉化類型的確定

學院以“能源動力類”專業教育改革為契機，以“電力生產與控制虛擬仿真實驗教學中心”國家級虛擬仿真實驗教學中心、“能源系統與動力工程”國家實驗教學示范中心等平臺為依托，大膽探索能源動力類專業科研成果轉化成實驗教學項目的新模式。在對學院現有科研成果和教學實驗分析基礎上，借鑒國內外科研成果轉化成實驗教學項目的體系和方法，遴選科研項目，確定可轉化成教學實驗項目的科研項目。首先，按照科研項目研究方向分成動力機械安全可靠性理論與技術、燃燒理論與高效清潔燃燒技術、流動與傳熱過程的數值模擬及工程應用、能源材料與新能源電力技術4大類，并按照縱向項目和橫向項目的特點分為設計型和創新型兩大類。然后，組織學術帶頭人、青年教師代表和實驗員代表對篩選出科研成果進行論證，確定項目轉化類型。經充分討論，確定科研項目共轉化成教學實驗項目69項，其中設計型教學實驗28項，創新型教學實驗41項，創新型教學實驗國家級8項，省級10項，校級17項，院級6項。根據科研成果來源確定實驗導師，實驗設備放置地點確定實驗室老師。

三、管理模式與實驗體系的研究

1.《實驗指南》和《實驗指導書》的編寫

緊緊圍繞“能源動力類”專業本科生的培養目標，由實驗室老師和實驗導師進行《實驗指南》和《實驗指導書》的編寫。《實驗指南》包括實驗背景、實驗目的、實驗原理、實驗臺介紹、實驗步驟、注意事項、實驗內容及實驗結果分析等。《實驗指導書》包括實驗原料、實驗過程、數據分析。設計型教學實驗項目在實驗內容設計多項選擇，還預留學生自設計內容。創新型教學實驗項目在實驗過程中具有參數可擇、原料可選、設備可改等可調性。

2.實驗實施方案的確定

學生仔細閱讀《實驗指導書》和《實驗指導書》，撰寫初步實驗方案。設計型教學實驗項目需要學生在原有實驗內容的基礎上進行擴充和設計，根據學生專業方向的不同確定不同的實驗內容和測重點。創新型教學實驗項目主要考察學生的創新性，可以對實驗原料進行選擇，對實驗參數進行修改，對實驗設備進行改造，進行創新型實驗。實驗室老師和實驗導師對學生的初步實驗方案進行審批，并就實驗細節跟學生進行交流，形成最終實驗方案。

如圖1所示，該實驗為設計型教學實驗項目，在實驗原料選擇上，火電方向學生選擇煤或生物質/煤，新能源方向學生可選擇生物質；學生還可以選擇不同氣氛進行熱重實驗。如圖2所示，該實驗為創新型教學實驗項目，側重培養學生創新性，學生可以設計并加工新的燃燒器進行實驗，也可以將4孔燃燒器改造成2孔的進行實驗，還可以選擇不同燃料。

3.實驗管理制度的建立

實驗室制定了全程管理監督模式，分以下步驟：初步方案申報，實驗室審核，最終方案確定，實驗時間預定，實驗儀器使用培訓，進行實驗，實驗結果分析。實驗室還新出臺了《科研成果轉化成實驗教學項目的開放管理規則》，擴大了實驗教學項目的開放范圍，不僅包括課程設計、畢業設計等，也包括第二課堂興趣活動、創新活動、大學生節能減排競賽等；拓展了其開發內容，包括設計性、綜合性和研究性實驗，小發明、小論文等。進一步完善了實驗管理制度，建立了科研成果轉化成實驗教學項目的管理模式與實驗體系。

四、“能源動力類”專業學生實踐和創新能力培養成效

學院以各平臺實驗教學條件設施為基礎，逐步完善科研成果轉化成實驗教學項目的管理模式與實驗體系，在實驗導師隊伍、實踐實驗教學和培養成果方面均取得顯著成效。

1.實驗導師隊伍

根據科研成果來源建立了實驗導師隊伍，并聘用校外導師來學院進行教學和交流，新聘湘電風能有限公司、武漢鋼鐵公司等校外導師10余名；為進一步增強導師的專業實踐經驗，向省住房城鄉建設廳、市能源局等外派學院老師8人進行為期半年到1年的掛職鍛煉；初步建立了一支專業實踐經驗豐富的實驗導師隊伍。

2.實踐實驗教學

學院構建了7個開放性實驗教學平臺，優化設置實驗項目，成功新設了“新型光伏電池制備實驗系統”等28項設計型教學實驗，開設了“生物質/低質煤混合氣化實驗研究”等41項創新型教學實驗，開設了“太陽能冷暖空調系統仿真與虛擬實驗”等7個虛擬實驗。近2年內，以學生實習為契機，帶領學生在大唐耒陽電廠、永清環保有限公司等進行實踐實習，新建了大唐株洲電廠等5個校外學生培養實踐基地，鴻遠閥門有限公司等6個橫向課題依托單位實踐基地。

3.培養成果

學院通過對學生實踐能力培養模式的創新和實踐，取得了顯著培養成果。2016年，學生在全國大學生“挑戰杯”及“節能減排大賽”等中獲國家級、省級各類獎21項，校級各類獎項30余項；大學生創新性實驗項目20余項，其中國家級1項，省級5項；國家專利2項（發明專利1項）。

五、結束語

將科研成果轉化成實驗教學項目是培養創新型人才的基本要求，也是培養適應企業的能源動力類專業學生的迫切需要。在對學院現有科研成果及教學實驗情況分析基礎上，遴選科研項目，并確定其轉化類型，從實驗資料編寫、實驗方案確定及實驗管理制度建立等方面對科研成果轉化成實驗教學項目的模式進行改革和完善，取得了顯著成效。

參考文獻：

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[3]于兵川，吳洪特，童金強. 科研成果轉化為實驗項目初探[J]. 實驗室研究與探索，2009，28（1）：133-135.

[4]周權鎖，馬宗駿，高彥征，等. 科研內容和成果向專業實驗教學項目的轉化[J]. 教學研究與課程改革，2009，（5）：59-61.

[5]吳偉. 以科研促教學提高人才培養質量[J]. 長江大學學報，2009，6（2）：391-393.

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[7]高冬梅，李莉. 以科研促教學開展環境科學綜合實驗的探索[J]. 實驗室科學，2007，（2）：20-22.

基金項目：校教研教改項目（JG2017YB03和JG1336），省教研教改項目（JG2013B038）