能源與環境系統工程專業實驗教學體系的構建思路探討

張海軍 李潤東 李延吉 王偉云

摘要：隨著科學技術的不斷發展，為適應新形勢對能源動力類專業應用型人才的需要， 沈陽航空航天大學能源與環境學院實驗中心根據學院能源與環境系統工程專業特點，以培養應用型高級人才為目標，通過資源共享平臺、立體化的實驗教學模式、工程實際與社會應用相結合的實驗基地建設三方面構建實驗教學體系，改善了本專業學生實驗教學效果，促進了學科發展。

關鍵詞：能源與環境系統工程;實驗教學體系

能源與環境系統工程專業是能源動力類特設專業之一，是結合國家戰略發展要求，為培養具備從事能源與環境技術工作的人才開設的，旨在為社會培養造就一大批具有寬厚的科學理論基礎，掌握能源、環境與控制知識的復合型專業人才[1-3]。

沈陽航空航天大學能源與環境系統工程專業于2013年批準設立，于2014年開始招收第一屆本科生。2015年被遼寧省教育廳確定為應用技術轉型示范專業。為提高教學質量，完成培養目標，實驗教學在培養體系中顯得格外重要，構建適合本專業的實驗教學體系迫在眉睫。目前，能源與環境系統工程實驗體系中存在問題主要集中在傳統的實驗項目設耗時長，實驗單一，實驗設備昂貴、占地面積大、操作要求高等[4-6]，很難適應該專業應用技術轉型的要求。針對專業自身特點，以培養創新性實踐人才為目標，本文從資源共享，立體化的實驗教學模式，工程實際與社會應用相結合的實驗基地建設三方面對本專業實驗教學的體系構建提出一系列建議，為國內開展能源與環境系統工程的高校提供借鑒。

一、能源與環境系統工程專業實驗教學體系的建立

1.資源共享，提高資源利用率

（1）場地、設備資源共享

實驗儀器設備由實驗中心統一調配，設置專門的精密儀器室，大型、貴重儀器統一放置，專人管理，學期初由各實驗室負責人統一上報儀器使用計劃，由實驗中心統一安排，保證實驗教學需要。儀器設備對學生開放使用，在保證本科生基本實驗教學以及開放性創新項目的前提下，儀器也對研究生和教師全年開放，提高設備的利用率。

（2）技術資源共享

實驗中心集合了一批專業技術、實踐經驗豐富的教師，針對不同內容、不同性質的實驗教學可以選擇最為擅長的教師擔任。此外，實驗中心教學資源、科研成果及相關資料、不同學科所采用的新技術、新方法等都可在中心實現共享。

2.利用現代教育手段，建立立體化的實驗教學模式

適應培養高水平應用型人才的需要，應用現代科學技術發展的成果，用現代電子和信息技術改造現有儀器設備，提高儀器設備的自動化程度和精確程度，采用計算機輔助教學等現代化實驗教學手段，改革實驗教學內容，提高實驗教學水平，使實驗教學內容體系保持經典性與時代性相結合。

（1）教學方法的開發

①多媒體教學：利用現代信息技術，采用多媒體等現代手段，通過網上視頻演示、現場操作實驗等多種方式的結合，滿足學生對掌握專業知識的學習需求。

②網絡互動式教學：采用集體解答、網上答疑、現場輔導等靈活多樣的答疑指導，多層次、全方位的輔導方式與網絡化教學緊密配合，師生互動，及時了解學生的學習狀況和學習需求。學校實踐教學環節（專業認識實習、專業生產實習等）通過校友邦實踐教學平臺執行，可在該信息平臺實現信息發布，預習，課外學習，實習日記、實習報告批閱、在線教輔等。

③討論式教學：在實驗過程中，組織學生對實驗設計方案的討論，比較不同方案的可行性，加深學生對實驗要求和實驗原理的掌握;實驗結束后，學生對實驗結果進行討論和比較，培養學生分析問題和解決問題的能力。教師及時對關鍵的教學點進行總結，擔當好啟發、點評的角色。

（2）虛擬實驗教學平臺建設

仿真技術在工科教育，特別是在實驗室教學中發揮著至關重要的作用，在實驗教學體系中虛擬仿真技術具有以下優勢[7-9]：

①打破時間與空間的限制 只要有計算機就可以隨時隨地進行實驗，而不會受到傳統實驗室問題的限制，實驗者可以根據自己時間合理安排，并按照個人愛好、興趣等自主選擇進行實驗;

②虛擬仿真實驗實驗過程中表現的更為直觀，真實，可以使實驗者更形象地獲取知識，激發學習熱情;

③虛擬仿真實驗不消耗實驗器材，實驗用的元器件和儀器儀表齊全，并且可以重復操作，大大降低了實驗的運行成本;

④虛擬仿真實驗速度快，容易開展設計性和綜合性實驗，有利于培養實驗者的創新意識和創新能力

⑤實驗安全，可以任意進行探索性法的操作，增加認知程度，這都是傳統實驗所無法實現的。

基于虛擬仿真技術的優勢，在實驗教學體系構建過程中，實驗內容開設火力發電廠VR實訓系統、鍋爐、汽輪機、煙氣脫硫脫硝系統、660MW超臨界仿真系統等模擬仿真系列實驗，以虛擬仿真實驗操作代替或輔助部分實驗和實習過程，要求學生進行仿真實驗練習，通過仿真實驗對錯誤操作進行提示與指導。對于那些不可能搬進校內實習基地的大型流水線和重型設備，必須進行模塊化、模擬化、仿真化處理，使之既具備實物的一些特征，又能作為訓練對象，既有助于教師的講解，又能使學生感受到課堂上無法感受到的職業氛圍，使仿真和模擬在實踐教學環節中全方位的發揮作用。

3.與企業聯合，建設與工程實際和社會應用相結合的實習基地

根據學科發展需要，與國內典型企業共建聯合實習基地，這些實習實訓基地為學生工程實踐教學，培養學生工程實踐能力，發揮了重要的作用。目前學院已建成校企聯合實習基地4個，分別是遼寧省能源研究所、國電康平發電有限公司、蘇家屯金山熱電廠、吉林電力股份有限公司渾江發電公司。學院將積極組織教師和學生參與基地的科研、生產和技術推廣等活動，提高了教師和學生的工程實踐能力和創新意識。我們將繼續發揮這一特色優勢，多方位與國內知名企業聯合共建實驗室、培訓中心、聯合實習基地，引進業界先進技術和設備，把最新技術融入到實驗內容中，使實驗教學內容更接近工程實際，為學生的綜合創新能力的培養提供優越的平臺。

中心定期邀請行業內知名企業家、杰出校友、海內外學者來中心做學術報告，開展學術交流，使學生和教師及時了解行業發展狀況和技術需求。同時通過課程實踐、參觀實習、企業考察等多種形式的活動，促進實驗教學與行業發展相結合。

二、實驗教學體系尚需改進與完善的地方

1.實驗技術及手段需不斷完善和改進，為培養學生的創新能力提供技術支撐;通過日趨豐富和完善資源共享平臺、立體化的實驗教學模式、工程實際與社會應用相結合的實驗基地，構建適合本專業的實驗教學體系，進一步增強學生的綜合素質，提高實際動手能力。

2.我們將進一步提高實驗教學在培養過程中的比重，建立以學生為中心、適合學生創新能力培養、鼓勵學生進行科研探索的新型實驗教學模式，推進學生形成自主式、合作式、研究式的學習方式，進一步提高實驗教學的質量。

3.建立高效的實驗室開放運行管理體制。完善實驗中心的各項規章制度，研究建立環節銜接、相互制約、監控有效、操作性強、形成良性向上發展的、細化有效的管理體制。加強對實驗技術人員的考核，提高儀器設備的管理水平，進一步提高儀器設備的利用率和完好率。

三、結論

通過資源共享平臺、立體化的實驗教學模式、工程實際與社會應用相結合的實習基地建設等三個方面構建的實驗教學體系，我校能源與環境系統工程專業取得了良好的實驗教學效果，學生實驗熱情較高，實驗教學效果改善明顯，科技創新氛圍濃厚，而且激發學生對專業課程的興趣，提高了學生學習專業知識的主動性和積極性，有助于形成高素質、應用型人才培養的新機制。

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