新能源科学与工程专业实践教学研究

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一、实践教学体系的设计思路

天津农学院新能源科学与工程专业针对本专业的特点，结合学科研究特色，建设新能源科学与工程专业实验室；整合现有实践教学资源，结合科研优势，校企联合，构建了以锻炼学生实践技能为目的的实践教学体系。该体系由创新性实验、创新训练项目、创新竞赛活动、参与研究项目和社会实践等五方面组成，其中创新性实验和社会实践在培养计划中有明确要求，主要体现为课程设计和校外实践基地参观实习，由专业统一组织和管理；创新训练项目、创新竞赛活动、参与研究项目以学生为主体，由学生在教师的指导下自主发起，也是检验实践教学对学生创新能力促进作用的指标[3]。

二、课程设计环节的具体内容及实施过程

课程设计是实践教学中不可或缺的重要环节，是理论联系实际的桥梁，通过课程设计的训练，可以帮助学生消化和巩固相关课程知识，是获得实践技能、培养工程意识、提高创新能力的重要途径。针对实践能力培养的新能源科学与工程专业课程设计环节建设，是该专业实践教学体系建设的重要内容。本专业学生需要具备基本的绘图能力、机械设计能力、能源传输开发规划能力、电子器件选型焊接和调试能力、工具使用能力、沼气开发能力。针对这些能力需求，规划了三项新能源科学与工程专业课程设计，分别是针对学生基本机械设计绘图能力和能源传输开发规划能力培养的“管壳式换热器的设计”环节，针对学生电子器件选型焊接和调试能力和工具使用能力培养的“电子技术生产实习”环节，和针对沼气开发能力培养的“三结合式户用沼气池课程设计”。三个环节的教学内容有机结合，基本覆盖了本专业学生需要掌握的基本核心实践能力。1.管壳式换热器的设计。该课程设计的具体内容为：设计一套管壳式热交换器，编制设计计算说明书，绘制换热器总图及零件图。该课程设计内容是专业基础课《换热器原理与设计》所学内容的一次实际应用，通过该项课程设计的实施，考查学生对能源输送设备的理论计算和开发能力，选择换热器方式，设计详细的换热图纸，培养并考查学生的图纸能力，锻炼了学生运用理论知识解决实际工程问题的能力。设计加绘图的方式是企业产品设计开发的主要环节。该课程设计内容与企业研发过程相近，锻炼了学生实际从事产品研发的能力。这种贴合所学理论知识，将理论知识应用于实际中解决实际问题的实践内容能够挖掘学生深层次的学习兴趣、引导和激发学生的求知欲、培养学生独立思考能力与探索能力的教学方式，学生学习的主动性有明显的提升；考核采用按标准打分和老师当场评价相结合的方式，使学生在完成任务的过程中既有客观标准参考，又有任务完成后的答辩环节，既使学生了解产品设计规范，又能够锻炼学生技术问题的沟通能力；对学生的考核分为基本要求和进阶要求，既能让大多数学生有所锻炼和施展，又能使基础较好的学生有充分的提升空间，有利于针对不同水平的学生进行因材施教。2.电子技术生产实习。该课程设计的具体内容为：完成太阳能手机充电器系统的设计、焊接和调试。设计报告要求写出设计的思路，写出元器件选取的依据及相关参数计算过程，分析设计中出现的问题及解决的方法。该课程设计内容是集《电工技术》、《电子技术》、《电力电子技术》、《测试技术基础》等课程于一体的综合性的技能实训，通过该过程，学会焊接技术，了解各种电子器件不同的焊接方法；熟悉电子元器件的结构及作用，熟练掌握电烙铁等相关工具的操作；掌握单片机基本功能模块，掌握电子产品的工作原理、安装和调试技术。通过实际动手实践，进一步学习和理解电子技术知识，学会用设计软件绘制电子电路及识图，提高分析解决问题的能力。3.三结合式户用沼气池课程设计。该课程设计的具体内容为：根据指定发酵原料产量、性质和有关设计资料，设计三结合式户用沼气池，对沼气池进行设计计算。该课程设计内容是专业课《生物质能转化原理与技术》所学内容的一次实际应用，与《管壳式换热器的设计》相比，该设计内容更贴合实际生活，针对大四年级学生已经经历过《管壳式换热器的设计》，这种将理论知识应用于实际中解决实际问题的实践内容确实能够提高学生学习的主动性，设计的质量也有所提高。

三、校外实践基地的建设

选择天津市津南区泰达垃圾发电厂作为专业实践基地。泰达垃圾发电厂是被国家建设部认定的我国垃圾发电领域唯一的国家级“科技示范工程”。选择该企业的目的是让新能源科学与工程专业的学生了解生物质发电的基本原理、基本工艺、主要设备，加深专业学生对生物质能发电工程的感性认识。主要的实习内容，包括了解生活垃圾发电的工艺过程，了解生物质发电的主要设施和设备，了解该工程的自动控制流程。通过本次教学实习，加深了学生对《固体废物处理及资源化利用》、《控制技术基础》、《换热器原理与设计》、《PLC原理与应用》等课程的感性认识，有助于综合实践能力的培养。

四、总结

通过创建基于创新能力培养的新能源科学与工程实践教学体系，切实提高了本专业学生的创新能力，对连续三届学生调查统计结果显示：学生参加创新训练项目的覆盖率逐年提高，由最初的不到50%增加到全员覆盖；学生参加各项科技竞赛活动的参与度和获奖水平有明显提高、本科生在教师研究项目中的参与度和承担重要科研工作的能力也有显著提升。实践教学体系建设对培养学生分析、解决问题的能力以及创新能力方面打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]饶政华,廖胜明,周继承.新能源科学与工程专业实践教学体系研究[J].大学教育,2017,(9):42-44.

[2]李艳霞,张红光,刘中良,等.构建新能源科学与工程专业开放性实践教学体系[J].实验技术与管理,2014,(2):151-153.

[3]王莉,杜艳红,靳登超,等.新能源科学与工程专业实践教学的探究[J].实验室科学,2016,19(4):159-162.

作者:王 莉 靳登超 吴 楠 杜艳红 刘新媛 单位:天津农学院