面向國際證體系及新工科的實踐教學體系構建

趙兵濤

（上海理工大學 能源與動力工程學院，上海 200093）

高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位，對支撐和服務產業經濟轉型升級意義重大。2016年6 月，我國正式成為《華盛頓協議》第18 個締約國[1]，這意味著我國工程教育專業認證體系與發達國家工程教育認證體系（見表1）實現了國際實質等效。2017年6 月，教育部辦公廳發布的《新工科研究與實踐項目指南》明確了深入構建面向新工科的工程實踐教育體系與實踐平臺的目標，強調圍繞工科學生工程實踐能力培養的目標、課程設置、實習實訓安排、經費投入、體制機制、雇主反饋等關鍵環節開展調查，深入分析我國工科學生工程實踐能力的現狀與問題，推進基于成果導向的工科學生工程實踐能力培養，設計評價體系，指導改革實踐[2]。當前，國家實施“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網+”等重大戰略措施，以新技術、新模式、新產業為代表的新經濟發展對工程科技人才的培養提出了更高要求，因此加快工程教育改革創新、建設工程教育強國的需要極為迫切。

在當前國際工程教育認證體系和新工科背景形勢下，高等工程教育中專業課程體系改革必然面臨諸多新的挑戰，現有的專業尤其是本科專業及課程體系須做進一步的深化改革[3-8]。能源與動力工程類專業是我校高等工程教育的特色專業之一。截至目前，我校已有包括能源與動力工程本科專業在內的4 個專業通過德國工程教育ASIIN（German accreditation agency for study programs in engineering,informatics,natural sciences and mathernatics）認證。如何在新的形勢下實現能源與動力工程類專業課程的構建和優化改革，深入推進新工科背景下國際工程認證教育的縱深化，就成為當前能源與動力工程類工程教育教學改革重要的方向和內容之一[9]。

表1 典型國際工程教育認證組織

1 基于國際工程教育認證體系和新工科人才實踐培養的目標與要求

國際工程認證教育體系中的重要核心內容是成果導向教育（outcome-based education,OBE）的理念[10-12]。無論何種認證體系下的項目和具體要求如何變化，其根本宗旨無不體現在學生知識、能力與素質培養上[13-15]。但是，在當前國際工程教育認證和新工科背景下，包括能源與動力工程類專業在內的高等工程教育所面臨的新問題尚不能完全有效地實現這一宗旨，具體表現為：工程教育認證的核心理念尚未完全形成，成果導向教育的實施機制尚未健全，開展新工科研究與實踐尚顯薄弱以及產教融合的校企聯合培養模式需要進一步深化等[16]。為此，筆者進行了典型國際工程教育認證體系對學生畢業能力素質的要求對照（見表2）。

表2 典型國際工程教育認證體系對學生畢業能力素質的要求[13-15]

2 基于國際工程教育認證體系和新工科的能源動力類專業建設策略

2.1 與工程實踐對接的課程體系

國際工程教育認證體系中對工程知識的要求包括對工程學科所必需的基礎科學包括：數學的知識和理解、核心概念和內容的系統理解、前沿性邊緣學科知識以及工程背景下的多學科知識的掌握等。

上述目標的達成要求構建合理的課程體系和學分要求，并明確每個課程環節的銜接與目標實現。為此，基于成果導向教育理念，構建通識教育課程（47.5 學分，含）、學科基礎課程（70.5 學分）、專業課程（48.0學分）以及任選課程（2.0 學分）的立體化和層次化的課程體系。其中學科基礎課程包括大類基礎理論、大類基礎實踐、工程基礎課程組、工程基礎實踐課程、短學期實踐等模塊；專業課程包括專業核心課程、專業拓展課程、專業選修課程一、專業選修課程二、實踐課程與畢業設計等模塊，課程類型及學分分配如圖1 所示。力爭體現知識獲取環節、思考檢驗環節、專業教育環節和實踐能力環節的有效銜接。

2.2 與工程問題分析對接的模塊單元

工程分析的能力主要指對工程知識的具體應用、闡述并解決實際工程問題，包括運用知識和理解分析工程產品、過程和方法，選擇和應用相關的分析和建模的方法。

圖1 能源與動力工程專業課程類型及學分分配

在課程體系中這些能力和素質的培養主要體現在專業課程的教學上。對于這些課程，我校優化了教學組織，采用主線貫穿、有機整合的策略，按照工程分析能力培養的主旨，采用主線化的策略把課程知識進行有機整合和串聯，形成模塊化教學。通常一個完整的課程包括：基礎概念模塊、基本數學物理化學原理模塊、技術與工藝模塊和設計依據方法流程模塊，從而使學生能夠有針對性地開展學習。特別是對專業拓展和專業選修課程，要求學生結合相關數學物理建模的基礎知識以及工程專業化軟件進行輔助學習，從而有利于培養學生的工程分析方法。

2.3 與工程設計及解決方案對接的專業核心課程

工程設計的能力主要指應用知識和理解能力開發和實現設計適應需求，以及設計方法和應用的能力。這一方面的課程體系主要包括：一是實踐課程的設置，包括能源動力類專業制冷裝置課程設計、鍋爐課程設計、換熱器課程設計和透平機械課程設計；二是畢業設計，為了深入對接新工科背景下的能源與動力工程類專業人才培養的適應性，在各課程設計中，強調工程設計須基于實際工程案例，探索基于實際項目驅動的課程教學，增強其職業能力的培養和訓練。

2.4 與調查研究能力對接的能力訓練

主要包括：①文獻檢索、運用數據庫及其他信息資料庫的能力，即使用互聯網電子資源檢索期刊的能力；②設計和開展適當的實驗、分析數據并形成結論的能力；③現場和實驗室工作的能力。②③兩種能力體現于專業創新實踐訓練課程的學習，我校采取結合教學內容，建立實驗平臺、延伸工程項目的方式，提升學生根據自己所學理論知識發現和解決實際問題的能力。主要包括組織學生進行創新實驗或開放實驗活動以及各級大學生創新訓練計劃項目，要求成立實驗小組，每組全員參與，自行設計實驗工藝流程、自行組裝儀器設備、自行調試、自行采集數據、自行進行初步數據處理與結果分析，從而實現提高設計實驗、分析數據和現場工作的能力。

2.5 與工程實踐能力對接的技能訓練

工程實踐能力包括選擇并使用合適的設備、工具和方法，理論聯系實踐解決工程問題，理解技術和方法的應用及其局限性能力等。

此能力目標主要依靠畢業實習和畢業設計環節來實現。為此，我校進行了兩個方面的嘗試：一是利用實際工程項目資料將單一的課堂教學模式轉變為相應的工程項目研討和分析，比較性地講解和討論學生的工程設計與實際工程設計在工程實驗或工程設計依據、方案、方法、流程和圖紙等方面的異同，培養提出問題、分析問題和解決問題的能力；二是利用已建成的教學實踐基地，實現產學研融合的工程教育聯合培養模式。除了進行現場生產實踐和實習，對實際工程的工藝流程、設備結構、運行參數、監控系統深入了解外，還同時開展學生創業計劃、校企相互交流和培訓講座等活動，以實現新型教學體系和面向行業和社會的人才培養機制[17]。

2.6 與綜合能力對接的綜合能力培養

綜合能力包括個人與團隊的協作溝通能力、對工程實踐的社會影響的辨析能力、職業道德和操守（職業規范）、工程項目管理和商業技能以及終身學習能力等可轉移的技術能力。

綜合能力的培養體現于兩個方面：一是開設創新創業實踐訓練等課程，在課程組織上采用團隊協作、分工完成、獨立答辯的方式，培養學生在此過程中的適應能力和創新能力；二是積極鼓勵和引導學生參加與能源動力行業的大學生創新創業競賽（如“挑戰杯”“創青春”“互聯網+”等）、全國大學生數學建模競賽、全國大學生節能減排競賽等學以致用的科學與工程實踐活動。在此過程中，發揮學生在能源與動力工程方面的優勢，調動學生的積極性和協作性，突出學以致用的理念，提升解決實際問題的能力。

2.7 與互聯網對接的多元化教學模式

互聯網尤其是移動互聯網的飛速發展為課程教學提供了多元化的發展空間，成為工程教育尤其是終身學習能力培養的新型重要平臺。

為此，依托其他各類網絡教學平臺，我校積極探索信息化時代教學模式的創新，創建和發揮以校內課程中心為校內網絡資源的主體作用，鼓勵采用以慕課、微課為代表的校外網絡資源，探索以反轉課堂為代表的新型教學模式的高效實施。在互聯網教學理念的影響下，更新教學理念，探索教學模式，提高教學質量，實現教學內容、課程體系和教學模式的多方位改革，促進信息化技術與能源與動力工程類專業工程教育的深度融合。

3 結語

主動對接國際工程教育專業認證，主動適應新工科的建設要求，探索專業課程體系的改革途徑，是提升高等工程教育質量和人才培養質量的重要舉措。我校能源動力類專業根據成果導向教育理念，努力開展適應新形勢的課程體系、模塊單元、核心課程、素質訓練、技能訓練、綜合能力和信息化教學模式的改革與探索，在ASIIN 認證基礎上發揮已認證專業的經驗教訓和示范效應，對于推動新工科下能源與動力工程類專業等在內的相近專業的國際認證和縱深改革具有積極的意義。