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(三峽大學機械與動力學院,湖北 宜昌 443002)
【摘 要】為了滿足現代社會對能源領域應用型人才的需求,并提高學生在就業擇業過程中的競爭力,三峽大學結合該校培養“高素質、強能力、應用型”人才的辦學方針,對學校新建的能源與動力工程專業進行了改革,提出“弱化專業方向,提煉專業共性,增厚專業基礎”的人才培養改革思路,并以此為指導制定專業人才培養方案和建立校內外實驗/實踐基地。實踐表明,本次改革取得了較好的效果。
關鍵詞 能源動力;人才培養;改革
基金項目:三峽大學(高等)教育科學研究項目(1307,1345);三峽大學教學研究項目(J2013008)。
作者簡介:陳從平(1976—),男,湖北荊州人,三峽大學機械與動力學院,副教授。
能源是國民經濟的命脈,是國家可持續發展的重要物質基礎和根本保證。能源與動力工程類專業正是致力于培養能從事能源開發與利用的技術與管理人才。目前,全國有200余所高校開設了能動相關本科專業,其中大部分已經建設較為成熟,部分985和211高校的能動專業在國內已具備一定的影響力且具備鮮明特色[1]。而三峽大學的能動專業于2011年才開始立項建設,并同年開始招生。作為地方高校新開設的能動專業,在人才培養方面必須適應社會和行業需求,符合我校 “高素質、強能力、應用型”的人才培養的目標,因而,在專業建設伊始,就不能完全照搬其他高校能動專業人才培養模式,需要結合實際情況,大膽改革和創新,才能在國內同類專業中快速占領一席之地,并以高起點快速穩健發展。
1 國內外研究現狀
歐洲和美國的大學將能動類專業設置在機械工程系中,且不以專業來單列,而只是機械類的一個方向,稱為熱流科學(Thermal and Fluid science)或能量系統(Energy system),而核工程與核技術則一般單獨設立,或者設在化工系中,例如美國麻省理工學院、佛羅里達大學等,機械工程的教學與研究范圍覆蓋了目前國內本科生專業目錄中的機械類、能源動力類的范圍,這樣就大大擴展了能動專業的學科基礎和專業領域,以此來適應“應用型”人才培養的需求,使學生獲得堅實的專業理論和寬廣的專業知識。
我國能源動力類專業形成于20世紀50年代[2],當時在蘇聯教育體制的影響下的分為10個三級專業,經1993、1998、2012年三次修訂最終合并為1個專業:能源與動力工程,使得專業覆蓋面被大幅度拓展,要求本專業學生主要學習動力工程及工程熱物理的基礎理論,學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術,受到現代動力工程師的基本訓練;具有進行動力機械與熱工設備設計、運行、實驗研究的基本能力。要實現以上人才培養目標,關鍵在于如何緊跟行業需求并結合高校自身情況,制定科學的人才培養方案并認真執行。然而,經前期大量調研結果表明,目前國內高校尤其是地方院校在能動專業人才培養上存在以下特點或不足:
(1)專業劃分過細,口徑太窄。大部分高校在能動專業中設置了多個專業方向,如水力發電、火力發電、清潔燃燒、供暖、制冷等,并將專業課分方向模塊進行教學,這極大地限制了學生的選擇空間,不利于學生專業知識拓展,使學生在擇業時被固定在某個方向上,缺乏競爭力。
(2)人才定位不盡合理。經前期廣泛調研發現,隨著我國現階段加快能源建設的力度,國內目前需要更多的是能源動力行業運行、維護與管理方面的技術人才[3],對于高端人才如設計研究類人才雖然稀缺,但由于能動專業實踐性強的特性,一般難以由高校直接培養此類人才,即高端技術人才亦需要從工程實踐中磨礪而出。所以作為地方院校,尤其新開設能動專業的地方高校,不能一味照搬985、211高校以及部分經過幾十年專業建設已經具備自己鮮明特色和專業實力的高校的人才培養模式,必須緊跟行業需求,以培養應用型人才為主線,并充分利用和發揮高校自身的特色和優勢。
2 三峽大學能動專業人才培養模式改革
三峽大學的能動專業于2010年底才開始立項建設,并于當年從我校2010級機械設計制造及其自動化專業中分流出53位學生按照能源與動力專業人才進行培養,2011年開始以能源與動力工程專業獨立招生,故截至目前實際上已有一屆學生畢業(2010級),且2015年度即將畢業的學生目前絕大部分已經簽訂了就業協議。近五年來,學校在專業本專業建設過程中積極探索,對兄弟高校及能動相關的企事業單位進行了廣泛調研,并緊密結合我校能動專業“新開設、新起點”的現實情況,培養和提煉自己的專業特色,并對本專業的人才定位和培養進行了以下改革:
(1)在人才培養與定位方面,以培養“高素質、強能力、應用型”人才為指導,制定了專業人才培養方案,著重提煉專業所覆蓋知識體系的共性,拓寬專業口徑、增厚專業基礎、突出方向共性、弱化專業方向、提升就業能力,擴大就業口徑。具體為:1)以流體機械動力學為基礎,設置適用于水力發電、熱力發電、風力發電中能量轉換動力裝備的動力學相關系列必修基礎課程,突出水力發電專業課,并輔以風力發電等專業課程;2)以熱-力轉換原理為基礎,設置適用于火力發電、生物質能發電、核電等熱動力學、熱交換、熱傳輸相關的系列必修基礎課程,專業課設置方面突出火電、核電,輔以生物質能相關課程。即將動力工程專業分為流體機械和熱力機械兩個方向,但在培養過程中,大大拓寬了專業基礎必修課的范圍,增加學生后續就業時行業選擇的范圍。
(2)在實驗/時間教學方面,以厚基礎、寬口徑、應用型人才培養為指導,建設和整合實驗、實踐教學條件。取消零散的課程實驗/實踐,開設系列綜合實驗/實踐課程,使實驗/實踐教學具有層次性、連貫性、交叉性、系統性和良好的可操作性。避免以課程為單位開設實驗時的連續性差、重復度高、綜合性不強、效果差的缺點,同時在一定程度上降低建設成本。此外,學校還積極開發校外實踐基地,挖掘學校所在地區及周邊區域廣泛的能源動力行業/企業資源,作為本專業有效的實踐基地。
(3)以校外實踐基地建設為抓手,開發專業初期就業資源。任何一個高校新專業就業時其情況都或多或少存在不確定性,其原因主要在于社會和行業對于特定高校新專業的認識度不高。因而打開就業工作局面難度大,故無論從短期還是長遠來看,都需要充分利用所建立的校外實踐基地作為就業渠道,使基地發揮更大作用,這需要在基地建設過程中同時做好基地管理制度建設,以協議的形式為本新專業向基地輸送人才提供保證。
3 改革效果
近五年來,學校在建設能動專業過程中不斷探索,最終形成以上建設意見和改革措施,并取得了顯著成效:
(1)制定了科學合理的能動專業人才培養方案,確定以掌握能源轉換裝備運行及轉換機理為基礎,在傳統的專業基礎課程中,將《流體機械原理》、《水輪機及調節器》、《汽輪機》等增設為專業公共基礎課,在專業拓展模塊課程中按水電、熱電、流體機械、新能源發電等設置小學分模塊供學生選修,但不限制選擇模塊數量。目前學生就業反饋情況表明,在弱化專業方向、增厚專業基礎課程后,學生在擇業過程中即使不在個人專業方向上就業,只要未跨出能動行業,就能很快適應新領域的工作。
(2)整合實驗/實踐教學計劃和條件。如將以往隨理論課程開設的《流體機械原理》、《流體力學》、《液壓傳動與控制》、《泵站工程》、《水輪機及調節器》等的課程實驗進行專門設計,整合成32學時的《流體綜合實驗》課程;將《熱力學》、《傳熱學》、《汽輪機》、《熱電廠動力工程》、《鍋爐原理》等課程的實驗內容整合成32學時的《熱工綜合實驗》;將《測試技術》、《控制工程》、《電廠自動化》等課程實驗整合成16學時的《測控綜合實驗》等,并根據相關理論課開設時間將綜合實驗課內容分為兩個學期開設。這樣學生能夠得到更為系統的、連貫的實踐訓練,相比隨理論課程開設的零散實驗,綜合實驗教學效果更好隨
(3)目前已在學校所在地區及周邊能動企業建立本專業的實踐/實習基地,且已經有效運行,如安能(宜昌)熱電(生物質能發電)、長江電力(葛洲壩)、安能(襄陽)火電、三峽電廠、清江的隔河巖電站、高壩洲電站、向家壩電站、黃龍灘(十堰)電站、湖北宜化集團、宜昌安琪酵母、黑旋風工程機械等20多家能源企業和流體機械設計制造企業,可完全滿足學生畢業實習、生產實習及其他培訓的接待需求,極大地緩解了專業實踐條件建設需要大投入的困難。
(4)專業就業情況良好,第一屆畢業生(2010級,共53人)就業率達100%,其中除4人繼續攻讀碩士研究生外,15人進入水力發電廠,17人進入火電、生物質能電廠,6人進入電力部門事業單位,11人進入與流體機械及能源裝備設計、制造相關企業。其中17人(32.1%)在本專業校外實踐基地相關企業就職。截止2015年3月中旬,第二屆畢業生(2011級,共81人)已簽就業協議的達72人,已確定攻讀碩士研究生5人。學校以專業調研、畢業生就業企業回訪等多種形式,進一步拓寬和加深了與行業內相關企事業單位的聯系,并就用人單位對我校畢業生在生產實踐過程中的綜合素質和表現進行跟蹤回訪,結果表明學生的綜合能力水平總體較高。
4 結語
能源動力類專業是實踐性、技術性很強的專業,且專業覆蓋的技術領域非常廣泛,針對具體的應用領域其技術專業性又較強,而高校在該專業人才培養的過程中一方面不可能面面俱到,設置過多的專業方向,另一方面又不能過于集中,而使得學生的專業知識領域過窄,導致就業方向沒有選擇余地。因而,在人才培養過程中要更多地考慮專業領域的共性,增厚專業基礎,拓寬專業口徑,使學生獲得盡量寬廣的專業綜合知識,才能具備一定的競爭力,以適應現代能源動力領域對專業人才的需求。
參考文獻
[1]徐翔,余萬,陳從平,方子帆,李響,趙美云.三峽大學“能源與動力工程”專業培養方案的制訂與完善[J].科教文匯:上旬刊,2014(6):60-61.
[2]劉會猛,黃榮華,王兆文,成曉北,葉曉明.強化工程素養著力能力培養——能源動力類專業教學模式改革初探[J].科教文匯:上旬刊,2012(5):63-64.
關鍵詞:能源動力類專業;實踐教學;創新能力;內容體系
中圖分類號:G642.0?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)19-0086-
諾貝爾獎獲得者李振道先生在西北師范大學百年校慶典禮上提出:“培養青年人才,不能僅依靠課堂教學和靠高科技工具,人才的培養要在實踐當中去培養,在培養的過程中,使學生變成老師的助手。”[1]由此可見,實踐教學作為創新型人才培養中的重要環節,對于提高學生綜合素質、培養創新能力,具有不可替代的重要作用。
實踐教學環節包括實驗操作、生產實習、畢業設計、畢業實習等環節,是對學生實際操作能力培養的重要環節之一,也是教學質量最直觀的反映。尤其對高等工科院校而言,要培養高素質應用型人才,更應重視實踐教學。只有通過實踐操作,才能使學生在實踐中檢驗所學知識,發現新的問題,掌握科學方法,培養創新意識,從而提升綜合素質。因此,加強實踐教學是提高人才培養質量的關鍵環節,也是培養理論與實踐相結合的創新型人才的有效途徑之一。[2]
一、能源動力類專業實踐教學改革的必要性
近年來,高等院校對實踐性教學環節的重要性的認識逐年提高,實踐性環節的教學條件逐年改善,教學效果也有所改善。但是,國內高校特別是一般高校在實踐性環節教學中依然存在以下困難與不足:[2]
1.對實踐性環節的重要性普遍認識仍不夠到位
認為實踐教學僅僅是為了鞏固理論教學的輔助手段,使實踐教學缺乏設計性、創新性。學生實驗時往往是簡單的“依樣畫葫蘆”,單純依據指定的操作步驟完成實驗內容,提交實驗報告,僅僅是掌握了最簡單的操作技術,而忽略了對學生創新能力的培養。
2.實踐性教學環節所占時間比例偏小,難以達到培養學生綜合能力的目標
近幾年來,工科專業教學計劃中實踐性環節所占比例有明顯的增加。但總體來看,集中實踐環節教學的總周數占總教學周數的比例約為20%左右,仍然偏低;特別是課程教學中,大部分課程實驗學時數占該課程總學時數的比例只有10%左右,而在歐美國家,這個比例可占30%~50%,甚至更高。
3.項目設置欠合理,內容陳舊,信息量小,學生反映收獲不大
幾十年來,大學工科專業實踐性環節的教學內容變化很小,套路基本不變。現以某院校熱能與動力工程專業的實踐性環節為例進行分析。
(1)該專業的金工實習工種設置為車、鉗、刨、銑、磨、焊接、熱處理,實際操作以鉗工為主,車、焊接次之。這種做法堅持了幾十年,基本沒有變化和創新,現代加工技術以及非金屬材料的加工未列入教學內容。
(2)機械零件設計、鍋爐原理、汽輪機原理、熱力發電廠四門課程安排了課程設計,但設計內容年年相同,每個學生的設計成果基本一樣,無法真正培養學生的創新能力、動手能力、獨立分析問題和解決問題的能力。
(3)課程實驗的設置欠合理,實驗內容零碎,綜合性差,重復內容較多;實驗的檔次不高,多為驗證性實驗,未能充分發揮學生的主觀能動性;實驗設備的臺套數少(有些貴重實驗設備只有1~2套),造成有些實驗變成了演示性實驗。
(4)生產實習和畢業實習雖然在時間、場地方面得到了保證,但由于經費緊張,學生只能整班地安排在較近的某一個企業內實習,人員擁擠;企業因安全生產的需要,不能讓學生進行實際操作,從而達不到預期效果。
(5)畢業設計是最為重要、安排時間最長的實踐性環節,也是最為重視的實踐性環節。目前,畢業設計因師資力量、設計場地和條件等方面的原因,導致部分選題在前沿性、創新性、綜合性等方面達不到要求;少數教師在指導畢業設計過程中只注重對具體問題本身的解決,忽視了對學生研究方法的指導和能力的培養。
4.方法和手段落后
實踐性教學環節使用的方法和手段有些仍然比較落后,計算機技術、多媒體技術、本領域內的優化設計軟件平臺等新的設計手段和方法應用得比較少。如,在進行課程設計時,學生的大部分時間花在重復性手算上,變成了計算工具,而不是將主要精力放在設計方案的擬定、分析比較、方案優化上。長期以來,課程設計在培養學生獨立分析問題、綜合問題能力以及創新能力方面是不令人滿意的。又如課程實驗教學,從檢測方法和手段到實驗數據的分析方法和手段都跟不上科學技術的發展,有些實驗手段和方法甚至相當“原始”,實驗效果也就可想而知了。[3]
能源動力類專業主要培養能源清潔轉換與利用和熱力環境保護領域既有扎實的理論基礎,又有較強實踐和創新能力的人才,以滿足社會對該學科領域的教學、科研、工程技術、經營管理等各方面的人才需求。本專業具有明顯的行業背景特色,擁有良好的實踐教學條件,為實踐教學改革創造了良好的條件。
二、創新型實踐教學內容體系的改革與探索
針對能源動力類專業的特殊行業背景和人才培養目標的需要,以“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”為總體要求,以強化工程實踐能力培養為目的,改革了實踐教學模式,構建了“實驗+實習+設計+課外實踐”四模塊的實踐教學內容體系。
1.實驗模塊
[關鍵詞]熱能動力;能源利用;特點
中圖分類號:TM621 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)17-0012-01
1、簡述熱能動力工程
1.1 熱能動力工程的基本定義
熱能動力工程培養的是掌握現代能源科學技術,信息科學技術和管理技術,從事熱能動力設備及系統的設計、運行、自動控制、信息處理、計算機應用、環境保護、制冷空調、能源高效清潔利用和新能源開發等工作的知識面廣、基礎扎實、創新能力強的復合型高級人才。畢業后基本就業于熱力發電廠及電力公司、電力設計研究院、大中型用能企業、政府規劃和環保部門、制冷和空調設備企業、高等院校等領域,從事設計、運行、自動控制、信息處理、環境保護、清潔能源利用和新能源開發等類型公司。
1.2 熱能動力工程中的不同專業方向
熱力發動機及汽車工程方向:掌握內燃機或透平機原理、結構、設計、測試、燃料和燃燒,熱力發動機排放與環境工程,能源工程概論,內燃機電子控制,熱力發動機傳熱和熱負荷,汽車工程概論等方面的知識。制冷低溫工程與流體機械方向:掌握制冷、低溫原理、人工環境自動化、暖通空調系統、低溫技術學、熱工過程自動化、流體機械原理、流體機械系統仿真與控制等方面的知識。使學生掌握該方向所涉及的制冷空調系統、低溫系統,制冷空調與低溫各種設備和裝置,各種軸流式、離心式壓縮機和各種容積式壓縮機的基本理論和知識。水利水電動力工程方向:掌握水輪機、水輪機安裝檢修與運行、水力機組輔助設備、水輪機調節、現代控制理論、發電廠自動化、電機學、發電廠電氣設備、繼電保護原理等方面的知識,以及水電廠計算機監控和水電廠現代測試技術方面的知識。
2、當前熱能動力工程的定義和現狀
改革開放以來,隨著科學技術的不斷發展,國家教育部在頒發的普通高等學校本科專業中把熱能動力工程從幾十個分支專業壓縮成為9個專業,再隨著后來的發展教育部頒布的新專業目錄中再將上述的9個專業統一為熱能與動力工程專業,這也使得熱力動力工程發生了質變。所謂“熱能動力”也可以稱之為熱能動力系統工程,它是指熱能安全、低污染、高效地轉換成動能,給電廠的生產和發展提供原動力。
熱力動力工程主要是對熱能與動力方面進行深入的研究,是跨熱能與動力工程、機械工程等學科領域的工程應用型專業。熱力動力主要學習機械工程、熱能動力工程和工程熱物理的基礎理論,學習各種能量轉換及有效利用的理論和技術。多能源互補與多功能綜合是當代世界能源動力系統發展的主要特征和趨勢。熱能動力多聯產系統是一個多種形式原燃料及電能等能源輸入、多種形式產品及熱能動力等能量輸出的復雜系統。隨著經濟的發展,能源、環境問題日益突出,由此而誕生的能源、環境、經濟等綜合的評價準則受到重視。
3、熱能的特點以及利用
3.1、熱能的特點。現階段當中,人類所使用的熱能,主要是通過一次能源的轉換而得來的,所以,分析熱能的特點,需要從以下三個方面來入手進行:(1)太陽能及其能量的轉換。太陽能,通過對植物的照射,進而使植物的內部存有的葉綠素,發生一系列的能源轉換以及光合作用,進而將太陽能轉換成為生物的質能,而太陽能的光,則是經過熱量的轉換以及點的轉換,進而成為我們所使用的能源物質;(2)燃料化學能及其轉換過程。燃料化學能的轉換,主要是通過燃燒的方式,將存在于其中的化學能,轉換成為熱能,進而再通過相關的技術手段,將其轉換成為人類生活和生產所需要的機械能,例如常見的汽輪機等,其工作的方式,就是首先將化學能源,轉換成為蒸汽的熱能,進而再通過相關的設備以及技術,將汽輪機之內的熱能轉換成為機械發動所需的機械能;(3)熱能的轉換,其中主要包括兩種能量的形式,即電能以及機械能,電能包括熱電發電機,而機械能,則主要有汽輪機以及內燃機。
3.2、熱能的利用。熱能在我國許多行業當中都有著廣泛的運用,并且,在國民經濟當中,也占據了核心的地位。總的來講,熱能的相關利用,在以下幾個行業當中最為廣泛:電力工業,熱能動力工程在其中有著非常重要的應用,在核發電、火力發電等裝置設備的使用之中,熱能動力工程及相關的技術,是其工作的基礎;鋼鐵工業,尤其在高爐煉鐵、煉鋼以及軋鋼等工藝當中,應用極為廣泛;相關的有色金屬工業,其中包括有鋁、銅等有色金屬,其冶煉,均使用的是熱能;化學工業,在化學工業的相關應用之中,合成氮、酸堿等的相關生產工藝程序,主要使用到的是熱能動力工程之中的技術手段,以其基本的原理來作為理論依據;石油工業,其中包括石油的采集、冶煉、運輸等等多個環節,都運用到了熱能動力工程當中的相關技術理論;機械工業以及相關的建筑工業,包括材料的生產、材料的制造、相關工藝鍛造、焊接技術以及鑄造等,都有熱能的利用;交通運輸領域當中,包括汽車、輪船、飛機等的使用;農業生產以及水產養殖等方面,也有著廣泛的運用,包括蔬菜的溫室培養、魚池的加溫加熱、電力方面的農業灌溉等方面,均有著廣泛的使用。同時,在人們的日常生活之中,熱能也有著廣泛的使用,例如冬天之時的供暖設備等。根據上述的分析,可以看出,熱能及其相關的動力工程,在人們的生活以及生產當中,發揮著非常重要的作用,是一項極為重要的能源,下文將針對熱能的特點,進行深入細致的探究,幫助在日常的使用過程當中,發揮出更大的效應。
4、對熱能動力工程設計的整體規劃設計
4.1 制定初步的設計方案
在充分考慮客戶的需求上,結合建筑物本身的功能,確定熱能動力系統目標。對實施所選用的技術、實施步驟和經費等情況進行論證,然后用通俗易懂的語言、直觀的圖表制定出初步的設計方案。熱能動力系統工程初步設計方案的制作一般包括三個步驟:第一,要涵括整體目標系統的概貌。第二,要確定目標系統的整體結構。第三,要對包括系統的目標、系統的實施計劃、系統的布線結構、系統的經費概算等子系統進行描述。
4.2、分析客戶的需求,做好客戶的溝通
設計人員首先需要了解客戶各方面的需求。一方面可以通過其他工作人員采集的客戶的信息材料了解客戶的需求。另一方面O計人員可以通過直接和客戶談話、討論、分析等方式了解客戶的需求。要從設計的功能、性能,以及費用等方面對客戶進行溝通。在充分了解客戶需求的基礎上根據設計人員自己的技術水平來進行合理的熱能動力設計。在設計的過程中遇到問題的時候也要和客戶進行及時的溝通,適時地改動設計方案。
4.3、研究設計方案的可行性
設計方案初步確定之后,要研究設計方案的可行性:分析目標熱能動力系統技術是否先進,方案的具體實施是否會遇到障礙,方案中的計劃經費是否符合實際施工,經濟效益是否合理等。只有設計方案具有以上的可行性,才能進入下一步的熱能動力設計工作。
關鍵詞:新能源科學與工程;實踐教學;遠程監控
近年來,能源科技日新月異,風電等新能源快速發展,新能源領域的人才培養日益受到政府、高校和社會各界的廣泛重視[1]。2011年教育部批準設置新能源科學與工程專業本科專業(080503T),全國許多高校紛紛增設新能源科學與工程專業,2012年原有的風能與動力工程和新能源科學與工程合并統一調整為新能源科學與工程,如何辦好戰略性新興產業背景下的新專業是一項全新而艱巨的課題。作為傳統能源特色高校的風電等新能源學科和專業發展面臨著許多新的挑戰,由風能與動力工程專業調整轉變過來的新能源科學與工程專業人才面臨諸多現實和復雜的研究課題[2],正在進行中的新能源專業人才培養應該予以及時解決。本文將結合校企共建遠程監控中心建設項目的實踐,探索一種新型的實際教學模式。
一、新能源專業校外實習面臨的挑戰
新能源專業的實踐教學模式的探索和實踐是一項十分緊迫的現實任務。新能源專業直接面對新能源產業的生產一線,具有很強的工程實踐性,實踐教學必須與生產實踐相結合,需要有良好的實驗環境和實踐基地[3]。學校辦學應與企業需求緊密結合,加強校企雙向調研,優化新能源專業設置及相關課程設置,修訂專業教學計劃,共同培養出更多符合企業需要的高素質的實踐型人才。在長沙理工大學的新能源專業的培養方案中,有兩次校外集中實習和兩次校內集中實踐教學環節,探索有效可行的實踐教學模式是一項重要的任務。風電專業校外實習面臨較大的實際困難。長沙理工大學開設的“新能源科學與工程”專業主要面向風力發電生產一線,實習單位主要為建成運行的風電場,而當前周邊的風電場大都建在遠離市區的山頂,風電專業學生實習路途遙遠、費用高、費時長、交通不便、安全隱患重重,而且風電場一般不能為集體實習的師生提供住宿和飲食條件,生活極為不便,給校外實習的經費、實習時間、安全、住宿和生活帶來很大困難,很大程度上影響了實習效果。為了破解這一難題,結合智能風場和互聯網+行動計劃,學校在產學研合作的基礎上,開創性地探索校企共建遠程集中監控平臺,探索校企聯合人才培養的新模式。
二、校企共建風電遠程集中監控平臺建設的可行性分析
遠程監控技術成熟。現代遠程監控與診斷模式是隨著通信、計算機和網絡技術發展而產生的[4],其特點是現場的采樣設備將各種傳感器獲得的設備狀態信息轉變成數字信號后,通過網絡傳送給遠程診斷工程師[5]。基于計算機網絡技術的遠程實時監控系統不僅可以實現異地控制,也可實現多風場大范圍的資源共享。采用無線通信技術為安裝具有開通快捷、維護遷移方便、造價低等優點的監視控制和數據采集系統已經運行使用多年,技術成熟、性能穩定可靠[6]。校企共建遠程集控平臺和校企雙方經濟效益顯著。將新能源發電遠程監控中心建在學校校區,企業可以節省房屋建設或租賃費用;企業可以充分利用學校的相關資源和校區內完善的生活設施,降低運行成本和員工的生活成本。另外,企業投資建設新能源發電遠程監控及仿真中心,學校則可節省新能源發電遠程監控中心的建設成本;新能源發電遠程監控中心由企業對其進行運行維護,學校還可節省新能源發電遠程監控中心的運行維護成本。這種模式能充分發揮新能源發電遠程監控示范效益、人才培養效益、科研效益、社會效益。學校在全國電力行業特別是中南地區電力行業有一定優勢,為企業的相關業務向中南地區電力行業推廣有一定較好的作用。人才培養效益主要是為學校能源類本科生提供認識實習、風電場運行與維護實習、風電機組遠程監控實習基地;為研究生提供新能源技術領域的課題研究機會,特別是風電場遠程監控和故障診斷的機會。在新能源發電遠程監控建設和運行中開展科研合作能使校企雙方共同受益;新能源發電遠程監控與仿真中心建成后,可以對湖南省新能源發電進行監控和故障診斷,對相關人員技術提供培訓服務,還可作為示范中心向全國相關單位推廣。
三、新能源校企共建共享新模式的構建
學生在校內能借助“遠程監控”完成運行跟班實習,充分利用多風場、多機型和多種風資源狀況的實時運行情況,全面提高實習效果。建立一套具有統一軟、硬件架構平臺的集中監控系統,滿足新能源自身監控需求及企業對所轄風電場、光伏電站的集中監管、調度控制,為新能源領域相關教師及工程技術人員提供科研平臺。隨著裝機容量的快速增長,以及電網公司對風電場、光伏電站調度規劃的需求,企業在借鑒國內外風電集中監控系統建設經驗的基礎上,建立了一套具有統一軟、硬件架構平臺的集中監控系統,可以滿足新能源自身監控需求,同時公司可對所轄風電場、光伏電站的集中監管、調度控制,實現湖南區域風場群、光伏電站群的遠程監控和管理。企業還充分利用學校能源動力學科的優勢,合作開展新能源發電領域科學技術研究,以及開展下屬企業新進員工開展業務培訓。這種模式能很好地破解實踐教學難題,全面提升專業辦學水平。在整合學校特別是能源動力工程類學科現有技術機構、設施設備、人才隊伍的基礎上,建成新能源發電遠程監控與仿真中心、新能源發電遠程監控與仿真產學研基地,以及“新能源發電遠程監控與仿真大學生實踐教學基地”,實行統一的運行管理機制,從而大力提升學校新能源發電遠程監控與仿真中心水平,推動學校新能源發電技術領域科學研究、學生實習、社會服務等方面的健康、協調和可持續發展,保障學校新能源發電技術大學生校內實習基地目標的順利實現。
四、新能源遠程監控中心建設的內容
根據項目建設目標,擬建的“新能源發電遠程監控與仿真中心”建設內容主要分為“新能源發電遠程監控平臺、新能源發電實習實訓平臺、新能源發電關鍵技術研究與開發平臺、學術交流與培訓中心”等四個主要部分。1.新能源發電遠程監控平臺。主要由企業負責建設。根據公司的發展規劃,該平臺將納入該公司下屬十余個能源開發項目,總規劃容量達1000MW以上。具體建設內容分為軟件、硬件兩大部分。軟件部分包括大容量實時/歷史數據庫、報表系統等;硬件部分包括采集設備、存儲設備、傳輸設備、互聯互通設備等。2.新能源發電實習實訓平臺。主要由學校負責建設。利用該平臺可對在校學生開展各項實踐教學活動(包括認識實習、運行實習、仿真實習、畢業實習、新能源綜合實驗、創新性實驗、課外科技活動等),年均達1000人次以上。具體建設內容包括場地建設、相關設備及儀器儀表建設、師資隊伍教室、文檔資料建設等。3.新能源發電關鍵技術研究與開發平臺。校企合作共建科研和實驗平臺,對新能源發電的關鍵技術難題(如新能源發電并網技術、先進控制技術、狀態監測與故障診斷技術、風資源評估及風功率預測技術等)聯合攻關,合作開發科學研究項目,建設內容包括場地建設、專用工具和儀器儀表、測試及分析軟件等。4.學術交流與培訓中心。主要由學校負責建設,可承接企業員工培訓、相關教師的工程化鍛煉及業內學術交流等,培訓人工年均人次數達50人次以上,每年教師赴企業進行工程化鍛煉3—5人次,每年不定期舉行多場次以上學術交流活動。建設內容包括培訓教室、會議中心等場地建設、培訓計劃制訂、培訓教材編寫、工程案例準備等。
五、新能源專業多環節實踐教學的效果
在中心建設和運行過程中,研究新能源實驗課程、核心專業課程的課程設計、仿真實習、認識實習、運行實習和畢業設計等環節的調整,實驗室和實習條件的建設方案等。這主要包括以下方面內容:新能源專業實踐教學內容和環節的研究、省部共建風能與動力工程專業實驗室功能的調整與改造、新能源實驗和實踐教學環節教學質量標準的研究、新能源新增實踐教學條件的建設方案研究。利用筆者所在高校“電力生產與控制國家級虛擬仿真實驗教學中心”的優質資源,高標準建設新能源發電過程仿真實驗室。產學研結合不僅是新能源這樣的工科專業人才培養的必然要求,能使學校學科和教學受益,同時也應做足做實讓企業獲利,實現雙贏,這樣的產學研合作模式才能真正發揮其應有的效能。本文不僅為高校新能源專業人才培養模式提供一種新思路,也為企業的校企合作提供有用的參考。
參考文獻:
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[2]陳建林,陳薦.新能源科學與工程本科專業人才培養模式探究[J].中國電力教育,2014,(22).
關鍵詞:新能源;新能源科學與工程;培養方案;課程體系
作者簡介:韓新月(1982-),女,河南商丘人,江蘇大學能源與動力工程學院,講師;何志霞(1976-),女,甘肅涇川人,江蘇大學能源與動力工程學院,副教授。(江蘇 鎮江 212013)
基金項目:本文系江蘇大學教學改革項目(項目編號:JGZD2009025)、江蘇省高等教育教學改革研究重中之重課題(課題編號:2011JSJG006)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)05-0009-03
一、我國高校設立新能源專業的必要性
能源問題與環境問題是21世紀人類面臨的兩大基本問題,發展新能源是解決這兩大問題的必由之路。新能源是相對于常規能源而言,以采用新技術和新材料而獲得,在新技術基礎上系統地開發利用的能源,如太陽能、風能、地熱能、海洋能等。由于新能源具有再生、清潔、低碳、可持續利用等優勢,所以越來越多的國家開始重視它。而且新能源可以作為促進人類發展和保護環境的重要途徑,所以這些國家在相關政策中都增加了新能源的元素。新能源產業的發展也是未來中國可持續發展的關鍵。但是,和發達國家相比,我國新能源產業化發展起步較晚,技術相對落后,總體產業化程度不高。不過,我國天然資源非常豐富,市場需求空間很大,在政府大力發展新能源及可再生能源政策的帶動下,新能源領域成為大型能源集團、民營企業、國際資本、風險投資等諸多投資者的投資熱點,技術利用水平正逐步提高,具有較大的發展空間。“十二五”期間將是我國新能源產業從起步階段進入大規模發展的關鍵轉折時期。我國新能源在這一時期的發展總目標是:建立初步適應大規模新能源發展的電網等重大基礎設施體系,推動新能源裝備制造業的壯大和升級,促進新能源市場的不斷擴大,爭取在2015年將非化石能源在能源消費中的比重提高到12%左右。[1]
盡管國家已經把發展新能源放在一個重要的戰略位置上,一場新的能源革命已在悄然進行,它必將帶來新的經濟繁榮、新的社會理念和新的生活方式。但是,我國新能源產業發展過程中的一大難題是缺少成熟先進的新能源技術。我國主要的新能源設備和技術完全依賴進口,新能源領域的科技創新能力明顯不足。而新能源產業化進程中的這些難題有待專業人士去破解。所以,培養新能源方面的專業和復合型人才是重中之重。[2]但是,新能源產業作為一個錯綜復雜的資源環境復合體,涉及物理學、化學、流體力學、傳熱學、電子電工學、材料科學、生物學、管理學、工業經濟學等學科內容,是一個典型的多學科交叉的新興產業。[3]因此,需要設立專門的新能源專業來滿足,新能源產業對新能源人才要有寬的知識面、自主的學習能力、豐富的想象力、敏銳的洞察力以及較強的溝通協調能力等要求,進而要求高校做好優化人才培養層次、改進人才培養方案等工作。
國外已有一些著名大學建立了新能源的本科專業,用于培養太陽能、風能、生物質能等方面的科技人才,如澳大利亞的新南威爾士大學設立了專門的光伏與可再生能源工程學院,并于2000年開設了光伏與太陽能本科專業,2003年又開設了可再生能源工程本科專業;澳大利亞國立大學依托其可持續能源系統中心也建立了四年制的可再生能源系統專業。此外,意大利的都靈理工大學和米蘭理工大學都開辦了四年制的可再生能源專業。美國的俄勒岡州科技學院于2005年也建立了可再生能源四年大學本科學位課程。隨著全球能源結構的變化,對于新能源方面的人才需求不斷增加,世界上將會有更多的高校開辦有關新能源的專業。
我國高校在新能源專業設置和新能源產業專業人才培養方面還落后于發達國家。為順應時代的發展,為國家培養新能源這一新興產業的專業人才,2010年7月經教育部審批,浙江大學、中南大學、江蘇大學等11所高校首次設立新能源科學與工程專業。其中江蘇大學的新能源科學與工程本科專業由能源與動力工程學院承擔開設任務,已分別于2011年9月和2012年9月招收第一批和第二批本科生。關于新能源科學與工程專業本科生的培養方案、培養模式和培養體系則處于不斷探索和完善中。
二、 新能源科學與工程專業的培養方案
在對國內外新能源相關專業人才培養充分調研的基礎上,分析國家社會和經濟發展要求,基于新能源產業特點及企業和社會對新能源專業人才知識結構和能力結構的要求,同時結合本校自身的學科特色和優勢,確定了新能源專業人才培養方案,主要包括專業培養目標的確立及科學、合理的課程體系的設置、可行的教學計劃的制訂等。
1.培養目標
專業的培養目標是專業建設和一切教學活動的基礎、依據,也是人才培養的最終目的。新能源科學與工程專業在國內甚至在世界上都是非常新的專業,目前處于初步形成和探索階段,因此,找準本校專業人才培養定位和確立該專業人才培養的長遠目標尤為重要。江蘇大學能源與動力工程學院結合自身實際情況,依托機械工程、電氣信息工程、材料科學與工程、化學化工、土木工程等學科專業的支持,并結合新能源產業的特點設立了新能源科學與工程專業,使培養出來的學生具有良好的綜合素質和創新意識,富有社會責任感,具有國際一流的視野,具備新能源科學與工程這一強交叉學科寬厚扎實的物理、化學及熱流體科學基礎理論,系統掌握新能源科學與工程應用專業知識及技能、新能源轉換與利用原理、新能源裝置及系統運行技術,能勝任新能源技術相關的科學研究、工程設計、技術開發及技術經濟管理等工作的高級專門人才。
2.課程體系的構建
盡管自2010年以來國內陸續已有許多高校正式獲批新能源科學與工程專業在本科階段的招生資格。但總體來看,我國系統培養新能源科學與工程本科生、研究生的工作才剛剛起步,對于相應課程體系的構建也處于探索階段。一個專業所設置的課程相互間的分工與配合構成課程體系。課程體系是否合理、課程內容是否先進直接關系到培養人才的質量。而且,一個專業要具有區別于其他專業的培養方向和業務范圍,就應有自己獨立的課程體系。[4]新能源科學與工程專業是一門內容豐富而又廣泛的科學與工程,屬交叉學科。它與數學、物理、化學、生物學等緊密相關,又強烈地依托于能源與動力工程、材料、機械、電氣、化工、自控和生物工程技術的發展。由于國內在這方面的研究幾乎為空白,因此,如何以這些學科為依托,形成內容先進、結構合理的課程體系是急需解決的一項重大課題。筆者根據孫根年有關課程體系優化的思路給出了系統思考下新能源科學與工程專業課程體系的總體結構,如圖1所示。[5]
由圖1可以看出,在層次上將新能源科學與工程課程劃分為通識教育平臺課程、學科專業基礎課程、專業(方向)課程、集中實踐環節和課外實踐環節五個方面。新能源科學與工程課程體系作為一個系統,不同的課程類別在培養目標和培養規格的指導下相互作用、相互影響,共同服務于新能源科學與工程專門人才培養這一特定的功能。
3.教學組織與實施
基于新能源科學與工程專業的培養目標及課程體系結構,考慮到本地區、本學校的實際情況,筆者制定的新能源科學與工程專業的指導性教學計劃如圖2所示。
由圖2可以看出,在教學組織上前五學期主要進行普通文化課和專業技術基礎課的教學,為后續專業課程的學習打下良好基礎。同時,在第二、三、四、五學期還安排了金工實習、專業認知實習、電工電子實習和機械設計課程設計,目的是增加學生在校期間的動手操作機會。第六、七學期組織專業(方向)課程的教學和實習實訓,核心課程均采用一體化教學方式。第八學期開展畢業設計環節,從而培養學生綜合運用所學知識、結合實際獨立完成課題的工作能力。
三、 新能源科學與工程專業培養計劃的特色
1.以厚基礎、寬平臺、交叉學科為理念,強調扎實的物理、化學和熱流體科學基礎理論
課程建設時,首先在物理、化學基礎理論方面增加了“大學化學”、“物理化學”、“能源與環境化學”和“半導體物理”課程。其次,根據新能源專業的特點,強調物理、化學基礎的同時,通過減少“工程圖學”、“工程力學”和“機械原理與設計”課程的學時數來弱化機械類課程。再次,為了充分發揮本校本學院學科優勢和特點,在熱流體理論方面除了開設“流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”課程外,還開設了“熱流體數值計算基礎”和“新能源利用中的熱流體理論與技術”兩門專業特色課程。目的是提升專業內涵,強化特色,確保學生具備新能源領域相關的扎實的基礎理論,是學生今后在本專業及相關領域是否具備發展潛力的關鍵所在。
2.強調實踐教學及新能源工程訓練
首先,增加了“現代分析測試技術”課程。其次,增加了實習環節的學時數,把一般安排在第六學期的三周生產實習變為第四學期末的一周認知實習和第六學期的三周生產實習。目的是增加實踐教學,先認知實習,后生產實習,使實習環節更為科學和合理。再次,還增加了項目設計,把一般安排在第七學期的兩周課程設計修訂為第六學期末的兩周課程設計和第七學期末的兩周項目設計。目的是先開展某門課程的課程設計,后進行具體的項目設計,設置更為科學和合理。通過指導學生開展設計性、綜合性項目設計,培養學生發現問題、解決問題的創新能力。此外,還增加了新能源工程訓練環節,在此環節中學生和指導老師雙向選擇后,學生參與到老師的科研項目中。指導老師在與國內外新能源企業合作中,向學生提供不同類型的專業實踐機會。這個環節是在第七學期前完成,設置此環節的目的是培養學生實踐創新和工程應用能力。通過明確的學分要求保證學業導師制的落實。指導老師通過這樣一個環節對于特別優秀的學生可向學院推薦其保研,實現本研貫通培養,前后的培養具備一定的連續性。最后,為了充分利用學科資源及已有的實驗條件,培養學生實踐創新能力,更好地滿足新能源專業對學生實踐能力和新能源技術工程應用能力的高要求,在課內及集中實踐環節總學分要求基礎上還增加大于等于六個學分的課外實踐要求(社會實踐、競技活動)。
3.體現多學科交叉特點
在課程設置時,除開設“工程圖學”、“工程力學”、“電工電子學”、“機械原理”、“工程材料”等課程外,還增開了物理、化學方面的課以及“新能源材料”、“現代生物學導論”、“能源與環境”、“新能源系統自動控制原理”課程,這樣充分體現了新能源科學與工程專業和動力工程及工程熱物理、應用化學、材料物理、機械工程、化學工程與技術、環境科學與工程各學科的交叉。
4.重視形成寬闊的國際視野
首先,學校開設了全英文及雙語課程,比如全英文的“太陽能光伏技術”以及雙語的“熱流體數值計算基礎”、“熱泵原理與應用”、“生物質燃燒及混燃技術”課程。其次,借鑒國外新能源專業的課程設置增設了反映新能源領域前沿的“生命周期評價”課程。此外,還增設“新能源前沿及工程應用專題”必修課。這門課要求學生在第七學期結束前聽取學院安排的新能源前沿及工程應用專題講座7次以上。專題可以是合作企業、國內外知名專家的講座,也可以是本專業教師科研最新進展的講座,目的是讓學生了解本專業領域的最新研究進展及發展趨勢,拓寬視野,盡快適應社會發展要求,同時提高學生的專業興趣。
5.以太陽能為主,兼顧生物質能和風能,提供其他種類新能源的廣泛選擇的專業定位
首先,在太陽能方面,學校設置有“太陽能熱利用”和“太陽能光伏技術”專業課;在生物質能方面,開設有“現代生物學導論”和“生物質能轉化原理與技術”;而在風能方面,設置有“風力機空氣動力學”和“風力發電與控制技術”專業課。其次,還提供了廣泛的新能源相關選修課程來滿足學生對不同專業的需求,比如“氫能與新型能源動力系統”、“新能源發電并網技術”、“水力發電與水電站”、“燃料電池原理與技術”、“熱泵原理與應用”、“生物柴油制備及應用”、“生物質燃燒與混燃技術”、“能源工程管理”、和“能源經濟學概論”等課程。
四、結束語
新能源科學與工程專業的設置順應時代的發展,是我國可持續發展的需要。但是,由于新能源科學與工程專業是非常新的專業,與之配套的培養方案、課程安排等還處于起步探索階段。筆者考慮到本地區、本學校的實際情況,同時結合新能源產業對人才的要求提出了具有鮮明特色的新能源科學與工程專業的培養方案,以供參考。筆者相信江蘇大學有能力、有信心建設好該專業,為國家經濟的可持續健康發展輸送合格的人才。
參考文獻:
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[3]張玨.新能源產業發展所需專業人才培養探討[J].中國人才,
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關鍵詞:汽輪機原理;課程設計;教學改革
作者簡介:張倩(1982-),女,天津人,華北電力大學能源動力與機械工程學院動力工程系,講師;田松峰(1966-),男,河南許昌人,華北電力大學能源動力與機械工程學院動力工程系,教授。(河北 保定 071003)
基金項目:本文系2010年華北電力大學本科教育教學改革項目(項目編號:13021006)的研究成果。
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)15-0065-02
汽輪機課程是熱能工程專業(熱動方向和集控方向)的專業主干課程,其課程設計既是專業人才培養計劃中重要的實踐性教學環節,也是熱能工程專業培養學生綜合能力的重要途徑。該實踐環節將汽輪機理論與實踐相結合,是鞏固學生已學汽輪機相關知識、提高綜合分析以及應用能力的重要手段。并且該環節安排在大四上學期,具有“承上啟下”的作用,既可以對汽輪機原理知識進行復習,又可使學生對即將面對的工作現場情況進行初步了解。其主要目的是使學生對“汽輪機原理”中所學的理論知識進行鞏固與加深;能夠了解、掌握并應用汽輪機熱力設計的相關步驟;培養學生分析問題與解決問題、理論聯系實際以及創新能力,并能通過課程設計過程,在不斷的交流與合作過程中培養學生通力合作的團隊精神,為畢業后從事專業工作打下必要的基礎。因此,專業教研室一貫重視該教學環節的教學效果,一致并一直為使課程設計更適應社會的發展、符合學生培養目標而不斷地努力探索新的方法及措施。
一、“汽輪機原理”課程設計現狀
1.“汽輪機原理”課程設計教學目標
汽輪機課程設計是安排在“汽輪機原理”課程之后進行的實踐教學環節。目的是通過課程設計系統總結“汽輪機原理”中學過的理論知識,加深對相關知識及其之間聯系的理解,并將所掌握的理論知識運用到實際問題中,提高學生分析問題、解決問題的綜合能力,為學生進入現場工作奠定基礎。
2.原有“汽輪機原理”課程設計現狀分析
原汽輪機課程設計的內容主要是進行汽輪機的熱力設計,不對汽輪機結構進行設計。所謂熱力設計,是根據給定的設計條件,通過熱力計算確定通流部分的幾何參數、各級內效率、內功率及整機的內效率、內功率。設計的機組為一功率為25MW的小型背壓式汽輪機。對該機組進行熱力計算后參考同類型機組,根據以上計算結果,進行汽輪機通流部分的繪制。
參考文獻[1]認為在課程設計題目的設計上必須考慮各方面的綜合因素,在理想的條件下要能夠實現教學目標,要能夠對學生的創新意識的培養和創新能力的提高有所幫助。根據這一要求,該課程設計的內容目前主要存在以下的問題:
(1)課程設計內容單一,不能較好地適應社會發展。該課程設計內容已延用近10年,內容單一,只能使學生掌握最基本的汽輪機設計過程,計算精度較低。并且多年來設計內容不變,致使學生學習興趣不濃,教師思維也受到了一定的限制。因此,課程設計內容有待改革。
(2)課程設計教學效果不能較好地達到預定目標。該課程設計的教學目標旨在使學生掌握機組熱力計算的步驟,能夠通過實際動手計算了解機組各參數之間的關系。考慮到該環節實際課時的縮減,本系專業教研組開發了一套機組熱力計算的軟件程序,大大降低了學生的計算強度。但也由此,學生學習態度較散漫,學習方式被動,主要是應付答辯;并且,學生只注重結果,而對計算過程知之甚少;再者,學生在計算過程中,由于題目類似,抄襲情況嚴重。因此,該環節的教學目標很難達到預定效果。而答辯時,由于每位學生所提交的報告內容類似,教師提問受到限制,也使學生答辯時相互交流,無法對學生的掌握情況進行判斷。
(3)“汽輪機原理”教學與實踐環節略顯脫節。考慮為了使學生能夠理論聯系實際并為進入工作崗位奠定基礎,“汽輪機原理”課程安排在大三,而該設計安排在大四。因此,當進行設計時,對相關的理論知識不能應用自如。并且,由于現場知識匱乏,現場工程實際的解決案例接觸更少,學生理論聯系實際能力較差,不知道該如何利用所學知識解決實際問題,也為達到該課程設計的教學目標帶來了一定的困難。
綜上所述,為了提高“汽輪機原理”課程設計的教學效果,專業教師在教學過程中要注意根據實際情況進行課程實際內容的不斷更新與課程設計形式的改革,確保重點知識能夠被掌握,并達到相應的教學目標。做到對學生的培養不貪求知識的理論化和系統化,應加強針對性和應用性,注重教學內容的更新和發展,突出能力的培養。由此,對該教學環節進行改革勢在必行。
二、“汽輪機原理”課程設計內容的改革
通過專業組教師的不斷討論,最后選定以石家莊某自備電廠機組的改造為基礎,將其實際情況植入到本課程設計中,要求完成相應的熱力計算及改造。
該汽輪機型號為B12-50∕10型背壓式汽輪機,2003年曾對機組進行通流部分改造,即將蒸汽流量降為原來的1∕3,并為了適應小流量運行堵取了一部分噴嘴。該機組改造前為次高壓背壓機組,改造后為抽背機組。2003年改造后,鍋爐因實際情況所限,初參數發生了變化,機組初參數達不到2003年的設計參數,終參數(背壓)卻在設計值高限運行(0.95~1.0Mpa),各種損失較大,相對內效率很低。復速級后溫度有時高達395℃(原廠家說明額定負荷為最高350℃),背壓排汽溫度350℃(原機組額定流量下為300℃)。由于該機組轉子為套裝轉子,在復速級這種溫度下對機組安全性影響很大,并且機組出力不到2000kW。
針對這樣的工程背景,通過相應的改造要求解決調節級后超溫問題,并且能夠提高機組效率及功率。考慮到該問題具有多種方案,并且整個問題可以劃分成多個小問題,最終確定改革后的課程設計內容靈活性較強,既考查了學生基礎理論的了解情況,又能給予學生足夠的主觀選擇空間。具體內容如下:
(1)將復速級作為一個研究內容,分析研究如何解決調節后的超溫問題,制訂方案,計算相應的調節級效率及功率,并對方案可行性進行相關驗證。
(2)已知調節級計算數據,進行壓力級熱力計算,并給出相應的改造方案。
(3)對該機組夏季、冬季兩個工況分別進行熱力計算,提出改造方案。
關鍵詞:熱工過程;自動調節;教學改革
作者簡介:陳畢勝(1977-),女,湖北崇陽人,山東科技大學機械電子工程學院,講師;郭蘭蘭(1979-),女,山東昌邑人,山東科技大學機械電子工程學院,講師。(山東 青島 266590)
基金項目:本文系2010年山東科技大學教育教學研究“群星計劃”項目(項目編號:qx102031)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)05-0103-02
“熱工過程自動調節”課程是熱能與動力工程、火電廠集控運行和生產過程自動化等專業或專業方向的一門專業基礎課,主要內容是結合熱工過程自動化技術及其發展,應用火力發電廠中自動調節實例加以分析,有較強的工程實用性。開設本課程的目的是使學生掌握自動調節的基本理論,了解火力發電廠熱工過程中主要的自動調節系統,掌握發電廠自動調節系統的基本分析、整定方法,培養學生分析問題與解決問題的能力,為學生學習后續相關專業課程、拓寬專業知識面、開拓新的技術領域以及從事專業工作打下必要的基礎。
注重工程實際的交叉與關聯,是教好該課程的關鍵,因此該課程的實驗實踐教學環節必不可少,且尤為重要。一般該課程設置為2~3學分,36~60學時,其中課內實驗教學4~6學時。以期通過實驗實踐教學環節鞏固學生所學理論知識,培養學生的觀察能力和實踐能力,完成對實際工程狀態的熟悉及工程操作的學習,把知識真正融入實踐。因此,在全面了解相關院校該課程實驗設置情況和社會對該專業的需求的情況下,在發揚傳統學科特色的基礎上,融入了高新技術知識,以本課程教學內容、課程體系和教學方法改革為核心,開展了相應的實驗實踐教學研究工作。
一、實驗實踐教學現況
在教學過程中進行實驗教學是教學實踐的基本手段,是對課堂知識的檢驗和鞏固,是培養學生技能的重要手段。實驗教學從形式上分為演示型實驗和仿真型實驗兩種,而實驗類型又分為基礎型實驗、專業技能型實驗和綜合性實驗。基礎型實驗主要為應知應會等原理性實驗,一般由教師演示講解、學生觀摩驗證即可;專業技能型實驗主要訓練學生的動手能力,由教師指導學生按步驟要求操作完成即可;綜合性實驗是難度較大的實驗教學環節,需要學生獨立或在教師指導下按實驗項目和要求自行設計實驗方案并完成實驗過程,包括實際應用創新性實驗等。
“熱工過程自動調節”課程教學內容涵括自動控制、自動調節的基本理論,火電廠主要熱工過程的調節整定過程,電廠集散控制系統(DCS)等。本課程實踐教學目前主要是開設課內基礎型實驗和專業技能型實驗,課內基礎型實驗的主要內容為基本調節過程(如P、PI、PID等調節)的動態特性及基本整定方法,教師通過課堂演示講解來實現;專業技能型實驗具體可選實驗內容有單容水箱動態特性測取、雙容水箱動態特性測取、雙容水箱對象的控制整定與串級控制系統整定等。目前學生實際操作的實驗有兩個:單容水箱對象的動態特性測取以及控制參數整定、單回路控制和串級控制系統整定。
通過調研發現,盡管現有的實驗教學使學生對自動控制系統動態特性有了較深入理解,且能根據實驗結果分析系統動態參數的選取對系統性能的影響,還能對一般控制系統進行實驗整定,學生分析、解決實際問題的能力得到了鍛煉,但還存在一些不足:
第一,學生所進行的實驗仍然是傳統的應知應會等原理性實驗,實驗模型和過程已經搭建、約定俗成,由實驗指導教師統一準備、介紹、講解、分析和指導,學生只要按照固定的實驗操作規程一步一步去完成、記錄相關數據、進行數據處理和計算,然后依照模板寫出實驗報告并上交,最后由實驗指導教師批改報告并給出實驗分數即可。這種實驗教學模式在很大程度上限制了學生的學習積極性,缺乏實驗的設計和準備等,不利于學生分析問題、解決問題和創新思維能力的培養。[1]
第二,現有實驗是由一套實驗臺結合組態軟件來完成,學生分成若干小組,部分學生對實驗數據進行記錄,實驗效果不明顯,還有許多如為什么要這么做、如何來做等問題需要解決。
第三,目前未開設實際熱力系統的自動調節過程和參數整定實驗,有能力、有興趣的學生得不到鍛煉,無法發揮其創造力和實際動手操作能力。
針對現有實驗教學中存在的問題,通過課程教學組的討論分析,對原有實驗教學進行了整合,提出了實驗實踐教學改革的設計思想和方案。
二、實驗實踐教學改革的設計思想
在現有教學條件基礎上,按照“高等教育要拓寬專業業務范圍,加強實踐環節的教學訓練”的精神,創建了綜合實驗實踐教學體系,即創建由課堂演示實驗、課外操作實驗、綜合應用設計組成的多層次的綜合實驗實踐教學體系。將課程實驗教學過程分為三部分:
1.課堂演示實驗
在教學過程中根據教學內容進行原理性驗證演示實驗,使學生深入直觀掌握課程基本理論、基本知識、基本技能,為將來能熟練地應用這些基本技能和方法奠定基礎。
2.課外操作實驗
開設開放式自主實驗,利用現有實驗設備和條件,一方面可繼續完成原實驗安排,另一方面可由學生通過學習現有實驗臺配套組態軟件,自行組態設計相關控制調節系統并進行實驗,以加深學生專業基礎應用能力。
3.綜合應用設計
通過應用專業基礎知識和已掌握的專業方法和技能,結合實際工程應用進行設計,檢驗所學知識與實踐能力,培養學生分析問題、解決問題的能力和綜合素質。該類實驗項目要求與實際工程應用相結合,這類實驗由指導教師給定設計目標和設計思路,由學生分組獨立完成。
在綜合實驗實踐教學體系的基礎上,還補充開展了學生自主性、研究性學習。在課堂教學之余,支持學生參與教師相關課題科研項目,參加課外科技實踐活動,鼓勵學生參加“挑戰杯”設計大賽、專利設計申請等。這樣不僅可以提高學生的基本實驗技能,還可以引導學生學習科學研究的基本方法,努力創造條件培養學生獨立進行實驗實踐的能力。[2]
三、實驗實踐教學改革的實踐與優化
根據實驗教學過程中學生普遍出現的現象和反映的問題,為使學生在較短的時間里掌握相關的知識,在課程講授內容和方法、實驗實踐過程安排、評價體系等方面進行了不斷完善。
在“熱工過程自動調節”課程教學中,為強化實驗實踐教學環節,具體將課程實驗實踐教學體系設計為三個模塊,即:熱工過程自動調節的驗證性實驗、熱工過程自動調節的工程性實驗、熱工過程自動調節的綜合性實踐。
1.熱工過程自動調節的驗證性實驗
這個模塊主要實現課程基本理論的特性演示實驗,由任課教師在課堂教學過程中借助MATLAB軟件完成。學生在課堂就可觀察典型環節的動態特性以及環節中各參數對動態特性曲線的影響。從簡單的P調節、PI、PD調節到PID調節,從單回路控制系統到串級控制系統等,使學生對基本原理部分有感性和直觀的認識,以加深對基本知識點的理解。課下學生也可以自己上機通過MATLAB軟件自行驗證,熟悉基本控制、調節原理。
2.熱工過程自動調節的工程性實驗
這個模塊主要實現課程中基本自動調節過程的參數整定,由教師指導,學生利用熱能實驗室現有的實驗平臺和組態軟件MCGS,按原則性調節過程要求設計并完成單回路調節系統和串級調節系統的動態特性測取以及調節器的參數整定實驗。使學生對電廠基本調節過程調節器參數整定方法和參數選取對控制系統性能的影響有直觀認識,加深學生對課程教學內容的理解和掌握。
3.熱工過程自動調節的綜合性實踐
這個模塊完全以生產實際為對象,實現課程理論知識與實際應用的結合,不僅考察學生的動手能力,要求學生能夠綜合利用所學的知識,獨立分析、解決生產實際過程中遇到的問題,而且要協調同組人員共同努力才能完成實驗任務,鍛煉了團結協作的能力。在該環節中,筆者結合課程設計或畢業設計,將學生分成了若干小組,并借助北京恒河大風軟件提供的熱力發電廠教學型仿真軟件,完成了工程實際的自動調節過程(如300MW機組汽包水位控制系統、鍋爐再熱、過熱汽溫控制系統等)。在該實踐過程中,學生從分析調節過程被控對象被調量的動態特性入手,提出了控制調節方案,進行了不同方案的比較,以論證方案的可行性,總結被控對象的特點和實際可行的控制策略,并完成該控制系統仿真建模和系統控制器的參數整定過程,為工程應用提供參考。圖1、圖2為學生在課程設計過程中開發的300MW機組串級過熱汽溫系統原則性方案和整定曲線。
“熱工過程自動調節”課程實驗實踐教學體系從結構上遵循由淺入深、由易到難的原則,使學生從被動學習過渡到主動思考。在實踐之初,首先由教師介紹原則性的基本方案,并采用提出問題、解決問題,不斷提出問題、不斷解決問題的啟發式和討論式教學方法來組織課堂教學,傳授給學生的是一個自動調節系統的基本原則,讓學生充分認識基本方案的設計思想,培養學生舉一反三的能力,為了解熟悉現場的調節系統打下良好的基礎。然后在課程的實驗實踐教學環節中由學生分組討論、設計某一熱力系統實驗方案,完成控制調節過程,以提高學生分析和解決實際問題的能力。
實驗教學從層次上分為基本實驗和設計型實驗兩個層次,前者對全部學生開設,后者則對部分優秀學生開設。在教師的指導下,學生可充分利用熱能專業實驗室現有的儀器設備,自己查閱資料,確定實驗項目并設計實驗內容,以培養學生的創新意識和科研能力。
在評價方法上,不再以學生實驗過程中對參數的準確度控制為標準,而是通過綜合性實驗過程,使學生能夠比較系統的、宏觀的掌握電廠熱力控制系統,能夠理論聯系實際來分析、解決所遇到的問題,同組學生之間能夠協調完成仿真實驗過程。[3]
四、總結
學生通過貫穿于“熱工過程自動調節”課程教學全過程的三個實驗實踐性教學模塊的學習,加深了對課程重點和難點的理解,充分調動了學習的主動性和自覺性。在循序漸進的分層次的實驗實踐教學環節中,使學生從掌握單一知識到掌握綜合知識;從單純的理論知識到實際的工程知識;從被動地接受知識到主動地學習知識。實驗實踐教學的設計達到了課程教學的目的。學生對能源動力系統(發電廠)的主要控制調節過程及控制方案等有了更深入的了解,能從系統的、宏觀的角度去了解本專業的相關基本知識。
通過這兩年的教學實踐證明,上述設計思想的實施,既能滿足課程教學的要求,也能滿足后續課程對熱工過程自動調節知識的需求,通過因材施教,還能滿足部分優秀學生對熱工自動調節知識的需求,收到了良好的效果。
參考文獻:
[1]夏家群,李滬萍,羅康碧.熱能與動力工程專業綜合實驗改革的探索[A].Scientific Research,2012 Conference on Creative Education[C].
2012:1063-1065.
關鍵詞:開放實驗室;開放課題;激勵機制
作者簡介:唐寧寧(1983-),女,吉林四平人,華北電力大學電站設備狀態監測與控制教育部重點實驗室,助理工程師;蘇曉敏(1977-),女,甘肅慶陽人,華北電力大學校長辦公室。(北京 102206)
中圖分類號:G482 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0110-02
隨著我國教育事業的發展和教學改革的不斷深化,高校對自身實驗室建設的重視程度日益增強。實驗室建設的程度,直接影響人才培養的質量和科研成果的水平。[1]教育部重點實驗室是國家科技創新體系的重要組成部分,是高等學校創新性人才的培養基地,在高校學科建設、科技創新、人才培養和培育國家級科研基地中發揮著越來越重要的作用。重點實驗室不僅具有科研功能,還具有對外開放、服務社會的能力,是跨學科、跨專業的綜合性科研基地,是培養學生創新精神和科研能力的重要基地,也是教師科研活動的主要場所。[2]高校實驗室的對外開放對實驗室的建設和發展尤為重要。本文以華北電力大學電站設備狀態監測與控制教育部重點實驗室為例,分析實驗室在開放建設中的一些經驗及仍需改進的地方,并提出了幾個建議以供讀者參考。
一、實驗室建設過程中的方法經驗
華北電力大學電站設備狀態監測與控制教育部重點實驗室(以下簡稱“我室”)于2006年12月驗收合格開始運行。實驗室面向我國節能減排與能源環境可持續發展的重大需求,圍繞大型火電和可再生能源發電安全、高效和清潔熱功轉換過程中的關鍵科學問題開展應用基礎研究。實驗室集動力工程、控制科學與工程等多學科于一體,探索復雜能源動力系統多尺度輸運機理、多因素耦合特性及能耗時空分布規律,研究全方位狀態監控與運行優化理論方法,為我國電力能源工業的健康發展提供科技支撐。實驗室主要由實驗大廳、分析檢測室、狀態監控中心、學術報告廳及研究人員工作室等組成。主要儀器設備有掃描電鏡+能譜+EBSD、X射線衍射儀、色譜質譜聯動儀、激光粒子圖像儀(PIV)、高速采集系統、實時/歷史數據庫系統、綜合熱分析儀、紅外熱像儀等。
1.健全的規章制度
實驗室從建立之初就制定了一套比較完整的規章制度,包括學術委員會工作條例、安全防火制度、安全管理制度、財產管理制度、工作管理制度、考核考勤制度、儀器管理制度及細則、儀器借用流程、網絡管理制度、開放實驗室學生須知、開放基金管理辦法等。安全是做任何事情的前提。實驗室的安全管理制度要實行落實到個人,實驗室每個成員都要對自己所負責的工作場所和儀器設備的安全負責,該措施有利于加強每個人的責任心和安全意識,保護我們的生命和財產安全。沒有規矩,不成方圓,正是有這些制度可依,實驗室才能正常運行和穩步發展,各項工作才得以順利開展。
2.加入中關村開放實驗室
中關村開放實驗室工程是依托中關村科技園區內高等院校、科研機構和轉制院所的重點實驗室建立的,是對中關村科技園區高新技術企業開放、資源共享的實驗室,主要服務于園區企業,構建產學研合作體系。[3]開放實驗室服務的主要對象是園區企業,列入該工程的實驗室將為園區企業提供分析與檢測的技術服務,也將與園區企業共同建設共性技術平臺以及國家級工程中心、國家級企業技術中心。同時,開放實驗室還將為園區企業創造知識產權、創制先進標準提供服務,參與建立以企業為主體的標準聯盟、技術聯盟和產業聯盟。此外,開放實驗室還將與園區企業共同承擔國家和北京市科研攻關和產業化項目,并幫助企業解決研發和技術難題。[4]
實驗室于2009年申請加入中關村開放實驗室,2010年正式掛牌運行。在正式對外開放運行的三年來,作為研發類實驗室,我室對外提供的研發服務逐年增多,累計對企業提供技術攻關服務活動150余次,其中包括中關村園區企業、十百千企業、瞪羚企業等,合同總金額達7000余萬元。實驗室將一項核心技術成果成功轉化給北京某一企業,使該公司產品在國內市場份額達40%以上,且我室在短期內幫助該企業設計、開發和建設了一套實驗平臺,并通過了專家的驗證,其技術水平處于國內先進。該平全滿足企業的技術要求,為企業的技術開發節約了成本,為企業的技術保障和經濟效益做出了突出貢獻,受到了企業的好評。加入中關村開放實驗室后,我室參加了許多中關村開放實驗室舉辦的各種展覽、成果對接會、對優秀實驗室的開放參觀等活動,學到了很多其他優秀的開放實驗室的運行管理模式和開放實驗室建設的經驗與方法。同時,開放實驗室也根據我室的研究特色積極幫助尋找相關領域的企業進行溝通和交流,促進雙方的合作。中關村開放實驗室對實驗室與中關村園區企業的合作給予大力支持,不僅政策寬松,而且在資金上也給予了極大的鼓勵,這項政策使企業更積極主動的去尋找開放實驗室合作,從而使實驗室對外開放的程度更大、更深、更廣,對實驗室來說也是一個進步和提高的機會。
3.設立開放課題
教育部重點實驗室主要用于學校對研究生的培養和完成較高水平的科學研究工作。為促進本科生了解學科前沿的發展現狀、掌握科學研究的基本方法和技能、培養科學研究的精神,我室設立了“能動之光”研究計劃,作為學校本科生綜合素質培養的重要組成部分和支撐條件。本計劃支持對科學研究具有濃厚興趣的優秀學生在指導教師的帶領下開展研究,鼓勵通過學科交叉提出新思想、新方法和新技術。“能動之光”研究計劃以研究項目的形式對進入實驗室從事科研工作的學生提供經費資助,每年一次。此項措施極大地激勵了學生的興趣和熱情,紛紛組成研究小組一起參與項目申請。項目的結題報告以研究成果的形式展現,包括論文、專利、裝置等,且需經過實驗室組織的專家嚴格評審。
4.實驗室建設了對外開放的網站
現代化的網絡技術讓實驗室打開了一扇對外交流和溝通的窗口,讓工作效率更高,成果展示的更全面。實驗室建設了網站,教師和學生可以通過網站了解實驗室研究方向、最新研究成果、實驗室新聞、對外交流情況、學術報告的通知及開放基金和開放課題申請的通知,也可以通過網站對實驗室開放的儀器設備進行詳細了解。
二、實驗室建設中的不足
1.建立和完善實驗室激勵機制,加強實驗技術人員業務水平
通過建立和完善科學的績效評價與獎酬體系,引入競爭機制,促使實驗人員潛能的進一步開發。[5]實驗室雖然具備比較完善的運行和管理的規章制度,但是在人員激勵制度方面還比較欠缺,沒有建立一套全面的考核實驗技術人員的政策與激勵政策,使得實驗技術人員的工作積極性不高。實驗員要負責實驗室儀器設備的管理、維護、升級等工作,解決在實驗中出現的問題,以及實驗室其他事務性工作,其工作零散,工作量不好統計,但確實又付出了很多時間和精力,所以工作還需要得到管理者的認可和充分肯定,這樣才能調動其工作的積極性。同時,實驗室管理者應重視實驗技術人員業務水平的提高。因為實驗員是設備的直接使用人和管理者,只有實驗員的業務能力更高,儀器設備才能更充分的被利用,才能對實驗儀器進行二次開發,才能更好地解決實驗過程中所遇到的問題,開放實驗室才得以更加健康、可持續的發展下去。
2.完善信息化網絡技術
網絡是現代社會人與人之間主要溝通的工具,方方面面都離不開網絡,實驗室的管理工作也需要有一套完善的網絡管理軟件,才能方便的記錄工作。實驗室雖然已有網站,但在儀器設備管理方面略顯不足。目前網站上只有儀器設備的介紹,而預約儀器設備和使用儀器設備記錄卻需要手工操作,這樣極容易造成管理混亂,使用記錄不準確,給將來統計和分析大型儀器設備的利用率與成果產出造成困難,不能準確制定一套有針對性的措施去提高設備的使用效率和改進方案,從而給實驗室儀器設備的進一步開放造成影響。應進一步完善實驗室網站,增加儀器使用網上預約和管理、記錄的功能,使儀器設備的管理更高效、準確、方便,這也為日后開放實驗室大量承接對外服務項目做好了準備。
三、結論
教育部重點實驗室通過制定完善的運行和管理制度,保障了實驗室安全有序的穩步發展;通過加入中關村開放實驗室,使實驗室更進一步的開放和共享科技資源,增強了與外界同行的溝通和交流,促進了自身業務能力的提高;通過設立開放課題,培養了學生的研究興趣。實驗室開放不單是一個時間和空間開放的問題,而是一種管理模式,它涉及實驗室資源的配置和利用、實驗隊伍優化以及管理制度的建設和完善,其目的是更高效地利用實驗室資源,發掘更大的潛力為學校基礎學科建設、社會節省資源、國家科技進步做基礎性的研究和探索。因此,開放實驗室是一項長期而艱巨的任務,還需要投入更多的精力共同去建設、完善,使之更好的為科研工作者服務,培養更多的人才,更高效的為社會服務。[6]
參考文獻:
[1]楊莉.高校實驗室建設與管理創新理念探討[J].教育教學論壇,2012,(10).
[2]趙國臣,楊德生,程玲.教學服務型高校實驗室開放的實踐與探索[J].職教通訊,2012,(5).
[3]吳煒.凝聚資源,協同創新——中關村開放實驗室五年結碩果[J].中關村,2012,(1):54-55.
[4]傅映霞.中關村促進產學研聯合創新——中關村開放實驗室工程啟動[J]. 高科技與產業化,2007,(2).
關鍵詞:現代學徒制;利益相關者;博弈
作者簡介:侯延爽(1970-),女,遼寧興城人,濟南大學教授,碩士生導師,天津大學在讀博士生,研究方向為職業教育理論。
基金項目:教育部高等學校能源動力類專業教育教學改革項目“能源動力工程類交叉學科課程建設的研究與實踐”(編號:NDJZW2016Y-38),主持人:王秋林;濟南大學研究生教育創新計劃項目“聲樂碩士研究生教育質量評價標準研究”(編號:JDYY1607),主持人:侯延爽。
中圖分類號:G710 文獻標識碼:A 文章編號:1001-7518(2017)12-0012-05
目前,我國借鑒歐、美國家的做法,在職業院校試點實施現代學徒制。現代學徒制中的利益相關者之間存在著博弈關系,其中任何一個群體的利益變化都會影響到相關利益群體的策略選擇。所以,對現代學徒制中的利益相關者的利益關系進行博弈分析,是現代學徒制政策制定與執行過程中的重要前提。
一、現代學徒制中的利益相關者的博弈分析緣起
現代學徒制是將傳統生產過程中的學徒培訓與現代學校教育相結合的教育制度,也是政府、企業、學校等多方參與的一種職業教育模式。當今德國的“雙元制”、英國的“開拓者項目”、澳大利亞的“新學徒制”、意大利的“學徒制研究生教育”等新學徒制模式都為我國職業教育的現代學徒制實施提供了借鑒。目前,雖然我國還沒有建立完整的現代學徒制度,但是我國已經開始積極推進現代學徒制的試點工作。2014年8月,教育部印發的《關于開展現代學徒制試點工作的意見》中明確提出了試點工作的總要求和具體措施;2015年8月,教育部遴選165家單位為首批現代學徒制試點單位,標志著現代學徒制的試點工作正式進入實質性運行。
現代學徒制是政府指導、企業參與、校企雙主體共同投入的育人的模式,是產權與契約雙組織結合的體制,屬于典型的利益相關者組織。“利益相關者”概念是由美國斯坦福大學研究小組于1963年提出來的,意指“這樣一些團體,沒有其支持,組織就不可能存在”[1]。就是說各種利益群體在共同利益的集結下,相互支持、相互制約、彼此密不可分。
筆者從利益相關者的博弈機制出發,將現代學徒制的主要利益相關者區分為政府、企業、學校、學生四類群體,這四類利益相關者之間存在著利益博弈關系。“博弈”是博弈論的核心概念。博弈論又稱為對策論,是研究“決策主體的行為發生直接相互作用時候的決策以及這種決策的均衡問題”[2]。現代學徒制中的利益相關者之間的博弈是“個人、團隊或其他組織,面對一定的環境條件,在一定的約束條件下,依靠所掌握的信息,同時或先后,一次或多次,從各自可能的行為或策略集合中進行選擇并實施,各自從中取得相應收益的過程”[3]。我們從博弈論的視角研究現代學徒制改革,其目的就是要充分考慮主要利益相關者的利益訴求,輔助利益相關者在考慮多方利益關系的基礎上,進行明智的策略選擇,以期實現各方共贏的利益最大化。
二、抓住關鍵矛盾,展開現代學徒制中的利益相關者之間的博弈分析
對現代學徒制“利益相關者的博弈機制分析,將更深入地厘清參與人的責任、義務、收益,形成以兼顧各方并實現利益最大化的共贏博弈機制”[4]。現代學徒制的實施受多種因素的制約,相關主體之間存在著矛盾與沖突,只有恰當地協調利益相關者之間的矛盾和沖突,才能使現代學徒制得以順利推進。
在現代學徒制中的實施過程中,利益相關者之間主要的矛盾與沖突為:首先,企業、學校需要政府強有力的支持和保障與政府沒能提供必要的政策、法律和經濟保障之間的矛盾;其次,傳統的職業院校招生體制、職業院校管理制度、教師管理辦法不能滿足現代學徒制實施中企業和學生發展的需求;再次,企業需求人才標準與職業院校培養的職業勞動力規格之間存在著不協調的矛盾與沖突;還有,職業院校學生就業需求與社會就業需要之間,學生對企業、學校的期待與企業、學校能夠給予之間也存在著矛盾與沖突。為此,筆者將抓住利益主體間的矛盾關鍵點,探究現代學徒制實施的有效辦法。
在現代學徒制模式下,政府、職業院校、企業、學生等利益相關者之間的關系可以用博弈關系網絡圖(見圖1)予以概括,這個圖表清晰地表達了它們之間內部利益的連結紐帶。在現代學徒制制度設計及實施策略制定過程中,應重視利益相關者的利益訴求,圍繞核心利益形成利益最大化的動態博弈機制(見圖2)。在圖2中的小圓圈表示關鍵利益的平衡點,在利益相關者展開博弈過程中,會在相應區域某一點達到平衡,但這一平衡點會因外界因素或自身價值修正而滑移,形成了A區(政府-職業院校)博弈關系,博弈的結果在A區內,即在政府和職業院校之間產生滑移,最終形成某一平衡狀態的博弈格局。同樣道理,根據核心利益偏好及參與人的不同,形成了B區(政府-企業)、C區(企業-學生)、D區(職業院校-學生)的博弈關系,博弈結果也在相關的博弈利益體之間滑移。另外,政府與學生之間具有非直接的利益博弈關系,這種松散關系會因政治需要而產生強關聯,形成非經濟價值的博弈關系;高職與企業是一種合作共贏的關系,是以市場需求為導向、共同面向學生群體的合作者,它們是需要政府部門管理、協調的利益相關者。下面對其博弈關系進行分析:
(一)A區(政府-職業院校)間的博弈
由于現代學徒制在我國屬于初創階段,政府與職業院校之間存在著一定的矛盾與沖突:即職業院校需要政府提供政策保障與政府沒能為職業院校提供必要的法律、政策保障。這就造成了政府和職業院校在A區間的博弈競爭關系。
在A區間博弈過程中,利益向職業院校過度滑移的結果是政府過度投入辦學成本,政府對職業院校監管缺失,職業院校辦學隨意性增強。當職業院校沒有實現政府的利益訴求時,就會產生政府對職業院校的不信任,從而降低對職業院校的支持力度;反之,如果利益過度滑向政府部門,那么就會形成政府集權后果和職業院校辦學缺乏靈活機制的困境。
(二)B區(政府-企業)間的博弈
政府與企業之間是管理與被管理、監督與被監督等關系。政府支持、監督企業的發展,以促進社會經濟的繁榮。企業利用各種信息傳播途徑取得政府的信任、支持與合作,獲得良好的外部政治、經濟發展環境,求得自身的生存與發展。
目前,在B區間博弈競爭中,我國政府對企業參與現代學徒制缺乏法律上的合理補償與監管條例。如果不能正確處理政府與企業之間的矛盾,企業參與學徒制的結果將是:片面強調企業的經濟價值或企業利益,那么利益平衡點就會向企業滑移,導致政府的監管失控,企業缺乏主動培養人才的積極性,縮減培養學徒的經費預算,或者不給職業學生提供優秀的學徒師傅;如果片面夸大政府的領導、監管職責,利益平衡點就會向政府滑移,導致企業參與現代學徒制的熱情不高,導致企業社會責任缺失。
(三)C區(企業-學生)間的博弈
在現代學徒制實施過程中,企業和學生核心利益的實現是學校核心利益實現的前提和最終目標[5]。可見,企業與學生都是現代學徒制的核心群體。企業能夠提供學生實習和就業的渠道,學生成為企業優質人力資源供給源。
由于中國現有的經濟環境制約,在C區間的博弈過程中,企業與學生之間存在著不對等的矛盾,即學生供給量遠遠大于企業的用人需求。這樣就造成了利益平衡點單方面滑移向企業一方。如果不能很好地處理兩者之間的矛盾,部分企業將由于人力資源豐厚而不主動提供實習崗位和學徒師傅,它們希望推行新員工的“零對接”上崗,即企業不用對新員工進行過渡期職業培訓,可以直接上崗工作。這樣將使職教學生失去到企業實習培訓的機會。同時,職教學生為了得到一份工資收入,丟掉人生的追求與目標,從事自己不喜歡、不適合的工作,在工作中放棄做人的尊嚴,失去開拓創新意識,導致職教學生失去工作熱情和價值創造潛能,最終的結局是企業發展前景受到影響。
(四)D區(職業院校-學生)間的博弈
在實施現代學徒制過程中,職業院校與學生之間的關系是教與學、生存與發展的關系。即職業院校根據國家教育政策和市場需要,以就業為導向,培養學生以理論知識、專業技能、工作態度、任職資格為一體的綜合職業能力。學生在職業院校學習期間,為學校帶來生存的基礎和實施教育的機會。反之,學生個體的差異也能為學校領導及教師提供教研課改的案例。
在D區間的博弈過程中,一方面,學生希望學校滿足自己求學的一切期待。例如,減少學費、接受先進的技術教育、推薦優越的就業途徑等;另一方面,盡管職業院校辦學的出發點是想培養出合格職業人,但是由于不斷地擴招等原因,導致學校學費不斷攀升、生師比配備不合理(如,實習的生師比多至一比幾十人)、校內實習設備數量不足(如,一臺機器十幾個人使用)等狀況的出現。學校與學生的矛盾將會導致學生抵觸學校管理制度,只是強調自己學習、實習的權利,而不愿遵守學校的規章制度,不愿意履行自身的責任和義務。
(五)職業院校-企業之間的博弈
職業院校與企業之間是平等合作的關系,它們存在的前提是要面向市場、服務市場、與學生打交道。職業院校為學生提供理論學習等資源,企業為學生提供實習設備、實習指導教師、實習崗位等資源。但是兩者在現代學徒制實施的過程中企業需求的人才標準與職業院校培養的學生規格之間存在著不協調的矛盾與沖突。同時,職業院校希望企業為自己的學生提供更多的就業機會,企業希望找到適合自己的新員工,所以導致博弈平衡點在職業院校和企業之間滑移。
職業院校與企業的博弈過程中,部分企業不積極提供職教學生的實習崗位,不給學生安排有經驗、有素質、高技能的優秀工程師作為實習導師,但是在招收新員工時,又希望職業院校提供專業技能與綜合素質過關的實用人才。相反,職業院校希望企業多提供實習崗位,提供優質的實習導師資源,與自己齊心協力培養技術技能型人才。
(六)政府-學生之間的博弈
在現代學徒制實施過程中,政府與學生之間是通過職業院校和企業發生聯系的。在不以經濟為紐帶進行利益博弈時,政府和學生之間也會出現強關聯關系,即職教學生職業能力的高低直接影響著他未來工作的表現和對社會貢獻的大小,而他的貢獻大小就是對政府決策的回應和實現。在現代學徒制利益相關者的博弈中,政府在制定相關政策和進行利益協調時也要考慮到學生的利益,要考慮得長遠一些,協調好或者犧牲一些眼前的經濟利益,適當向職業院校學生傾斜,保證職教學生從中獲得利益。
三、現代學徒制中的利益相關者之間的利益優化策略
現代學徒制需要政府、企業、學校、學生等利益相關者的共同參與,它們的利益訴求表征了各自的博弈目標。在現代學徒制實施的過程中,協調利益相關者之間利益關系的原則是自主合作、合理授權、多元發展、契約認同等,最終目的是在追求各個利益主體博弈目標的基礎上,實現利益相關者整體利益的最大化。
(一)政府要做好利益協調的頂層設計
政府的利益訴求是發揮其宏^政策調控職能,合理地調配社會資源,為社會發展提供高質量的職業技術人才資源,提高社會生產率,促進經濟發展和社會穩定[6]。如果政府的利益訴求得以實現,則有利于政府為職業院校的辦學提供政策支持和物質保障,為企業提供優秀的技能型人才,為職業院校學生提供就業機會和實習平臺。
現代學徒制實施的過程中,我國政府已經制定了部分相關政策,但是這些政策以“意見”“決定”為主,尚缺乏可操作性和規范性。政府作為現代學徒制利益相關者中最高的權利擁有者,也理應是頂層設計者。在頂層設計上,政府應該從國家利益、企業利益、職業院校利益和職教學生切身利益出發,根據現代學徒制的實際需要,通過政策保障、減免稅收和財政撥款補貼等方式,對企業、職業院校等利益相關者進行利益博弈調整,激發企業、職業院校參與現代學徒制的積極性。政府還應通過政策導向,引導全社會提高對職教教師與職教學生的尊重與重視,充分發揮職教師生的主觀能動性。
(二)建立新型的導師制度,實現職業院校的最大利益訴求
職業院校的利益訴求主要是考慮教育質量提升、教育資源合理配置、招生規模及就業匹配、財政撥款及政策傾斜等[7]。職業院校最大的利益訴求就是培養的學生能夠滿足企業的用人需要,學生們都能有很好的就業前景。要想實現職業院校的利益訴求目標,主要通過政府制定法律、政策,企業提供實習平臺,職業院校出臺有針對性的制度、條例等措施來完成。這里面還有一個容易被忽視的重要環節,即師資隊伍的主動參與性。雖然師資隊伍是現代學徒制的弱利益相關者,但是在目前的現代學徒制運行體系中,這種弱勢利益相關者卻發揮著重要的核心作用。這個環節的實現也是解決職業院校與企業對接的重要突破口。建立新型的導師制度,有利于職業院校培養的勞動力規格與企業要求的人才標準相銜接,從而實現職業院校的最大利益訴求。
在現代學徒制實施過程中,學校教師與企業培訓師之間要有經常性地交流,擬定共同的培訓目標和培訓質量標準。要建立和推行師徒制(以企業培訓師為主)、導師制(以職業院校教師為主)、雙導師制(學校導師、企業導師),以及專業或專項技術的大導師制等制度。只有如此,才能充分發揮現代學徒制核心價值創造者的師資隊伍的作用。職業院校教師和企業學徒師傅是現代學徒制教育模式的主力軍,只有切實轉變他們的思想觀念,并充分關照他們的個人利益,才能他們積極地投身到現代學徒制的實施和教學改革中來。從而確保現代學徒制中學校和企業發揮最大的學徒培養效能。
(三)通過以“合同契約”為紐帶的多方責任承擔,保障參與企業的利益最大化
企業的利益訴求是關注學生是否能夠掌握專屬于本企業的特殊技能,優先選擇或儲備發展急需的職業技術人才,降低招聘風險和投入成本,以較低的人工成本實現企業生產流程的必要的勞動補充,期望政府的撥款支持,為企業形象展示和宣傳提供新渠道[8]。如果企業的利益訴求得以實現,則有利于調動企業參與職業培訓的熱情,使之主動配合政府政策的執行并克服自身的職業教育投資惰性,為職業院校和企業聯動開展現代學徒制教育做出獨特的貢獻。
在現代學徒制實施過程中,企業與政府、學校、學生直接發生著聯系,也產生了矛盾與沖突。例如,企業缺乏政府對其法律上的支持與監管條例,缺乏政府合理經濟補償渠道;企業需求的人才標準與職業院校培養的學生規格之間存在著不協調的現象;職教學生供給量遠遠大于企業的用人需求等等矛盾。所以為減少企業與其他利益相關者之間的矛盾與沖突,建議訂立現代學徒制的“合同契約”制度,這是參與各方承擔責任的基本前提。
“合同契約”包含教育主管部門、培訓中介機構、學校、學生間的權利及義務,我們設計的契約合同,要貫穿現代學徒制實施的全過程。既應該包括學徒培訓起始時間、培訓課程及計劃、實習工作與休息時間、學徒津貼及補助、試用期及合同終止條件等,還要包括合同簽訂、合同備案、合同糾紛調解及仲裁、合同監管等。這樣一來,受培訓者與職業院校和培訓企業簽訂的“現代學徒制”合同就成為實施學徒制教育的重要依據,明確雙方的權利和義務。這樣既能保證施教和受教雙方的法律地位平等,又有利于利益相關者權、責、利的約束及規范,同時還能保障企業應該得到的國家財政支持及風險規避的保障。
(四)通過擴大現代學徒制實施范圍,加快學生的利益訴求實現進程
學生的利益訴求是獲得學歷教育及獲得相關職業資格證書,掌握具有就業優勢的專業技能,獲得學徒經驗和學徒收入,獲得入職的先位優勢和更多崗位選擇機遇,提升職業能力和實現高質量就業。在實施現代學徒制過程中,充分考慮學生的利益訴求,可以調動學生的學習熱情,使他們自覺配合學校及企業的管理制度和培養機制,在主動學習顯性知識的同時,自覺接受隱性能力的培養,從而保證學校的教學質量,為企業儲備人力資源。
學生在追求利益訴求的過程中,與社會、職業院校存在一定的矛盾和沖突。我們可以通過擴大現代學徒制學生的就業范圍和培養范圍來改善它們之間的矛盾和沖突,加快學生的利益訴求實現進程。首先通過擴大學徒就業范圍,緩解學生就業需求和社會實際需要之間的矛盾。如,從“一帶一路”戰略構想提出之后,我國積極與國際相關領域進行交流與合作。其中,高鐵、高架橋等建設領域、商貿物流領域、文化旅游領域都將需要大量技術人才參與,只要職業院校和職教學生抓住這個機遇,積極拓展自己的專業領域,夯實自己的專業技能,就可以獲取嶄新的就業機遇;其次,為了緩解學生對學校的培養期待與學校能夠給予之間的矛盾,我們可以通過加強國際交流與合作、積極創造中外職業院校合作辦學項目、引進及開發國(境)外高水平職教專家和優質職業教育資源、創新中外職業院校教師互派及學生互換交流的培訓模式等措施,外延職業院校的培養場所和培養質量,進而滿足學生對職院校的培養期待。
總之,現代學徒制中的利益相關者之間的博弈競爭注重整體的利益。我們通過經濟、制度、觀念等途徑展開博弈調整,并提出改革措施:即政府要做好利益協調的頂層設計;通過建立新型的導師制度,實現職業院校的最大利益訴求;通過以“合同契約”為紐帶的多方責任承擔,保障參與企業的利益最大化;通過擴大現代學徒制實施范圍,推進學生的利益最大化等等。同時,我們還要意識到現代學徒制的改革過程中,并非簡單地設計統一實施方案即可,我們要根據特定制度、經濟環境要求,展開現代學徒制的實施具體策略分析及探討。這將使得現代學徒制助力職業教育的創新發展。
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