新工科背景下如何衔接实践课程与专业课程的探讨

［摘 要］ 新工科建设和发展提出了新理念、新结构、新模式、新质量、新体系的要求。高等工程教育与行业产业紧密联系，高等工程教育改革创新是应对新一轮科技革命和产业革命挑战的必然选择。专业课程和实践课程是培养学生就业创业能力的支撑，两者如何有效地衔接对于培养未来卓越工程师具有重要而深远的影响。以新能源科学与工程专业为例，从理念、师资、教学、育人、实践、创新创业等多维度进行探讨，以期给出满足新工科要求的改革创新措施，实现实践课程与专业课程的良好无缝衔接，助力卓越工程创新人才培养。

［关键词］ 新工科；实践课程；专业课程；高等工程教育；新能源科学与工程专业

［基金项目］ 2021年度西南石油大学新能源与材料学院教学改革研究项目“知识图谱性教学资源建设与混合式育人实践研究”（2021XCY-JXGG-019）；2022年度四川省光伏产业产教融合综合示范基地项目“‘太阳电池技术（双语）’校级一流课程建设”（2023GFCJRH079）；2023年度西南石油大学校级一流课程建设“氢能开发与利用”（2023GFCJRH087）

［作者简介］ 谢佳乐（1987—），男，河南濮阳人，博士，西南石油大学新能源与材料学院副研究员，主要从事光电化学制氢研究；杨萍萍（1989—），女，四川德阳人，博士，西南石油大学新能源与材料学院讲师，主要从事电化学储能研究；马广兴（1986—），男，河南漯河人，硕士，西南石油大学新能源与材料学院讲师，主要从事思想政治教育与高校学生党建研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）48-0018-05 ［收稿日期］ 2023-11-10

高等教育影响一个国家的发展水平和发展潜力，高等教育也是建设教育强国的龙头。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：“我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切，对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈。”［1］我国已经建成世界最大规模的高等工程教育，并且高等工程教育在我国高等教育中占重要地位［2］。当前，国家推动创新驱动发展，推进共建“一带一路”倡议，实施“中国制造2025”“互联网+”等重大战略，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革创新。为此，教育部自2017年2月起积极推进新工科建设和发展，先后形成“复旦共识”“天大行动”“北京指南”，为高等工程教育改革指明了方向［3］。

课程体系是人才培养模式的核心内容和具体表现［4］。其中，专业课程和实践课程是培养与塑造学生的专业知识体系、职业能力、价值观以及实现人生价值的重要载体。新工科建设对课程设置、课程内容和课程教材提出了新要求。对于新能源科学与工程专业而言，2011年教育部正式批准设立，该专业属于能源动力类新兴工科专业，是新工科专业之一［5］。该专业涉及能源动力、材料、物理、化学等多学科交叉与融合，同时具有多领域渗透与综合的鲜明特点，也具有理论与实践紧密结合的特征。由于高校本科学时的限制，如何有效地丰富实践课程内容，实现实践课程与专业课程的无缝衔接，提升新能源科学与工程专业教学质量，是该专业在新工科背景下改革创新的重点之一。值得注意的是，新工科建设背景为课程建设和改革创新提供了新的发展机遇。

一、新能源科学与工程专业定位

新能源科学与工程专业面向新能源产业，立足于国家“十四五”发展规划，根据能源领域的发展趋势和国民经济发展需要，培养在风能、太阳能、地热、生物质能等新能源领域从事相关工程技术领域的开发研究、工程设计、优化运行及生产管理工作的跨学科复合型高级工程技术人才以及具有较强工程实践和创新能力的专门人才，以满足国家战略性新兴产业发展对新能源领域教学、科研、技术开发、工程应用、经营管理等方面的专业人才需求。教育部公开数据显示，截至2023年，国内高校中设有新能源专业的共有140所，但是各高校的情况差异较大，有些属于综合性高校，有些属于工科优势高校，还有些属于地方高校；另外，由于新能源科学与工程专业主办学院的特点，毕业学生就业的主要服务区域范围、服务企业等都有所不同，因此各学校需要根据自身实际情况来合理定位和发展新能源专业，制定自身的专业知识体系。

本文以西南石油大学新能源科学与工程专业为例进行具体分析。西南石油大学2016年获批该专业一本招生，学校属于世界一流学科建设高校，中央与地方共建工科院校［6］。西南石油大学作为工科优势高校，在新工科建设中要承担工程科技创新和产业创新的主要责任。新能源科学与工程专业依托于新能源与材料学院和光伏新能源现代产业院，与通威太阳能（成都）有限公司、汉能薄膜发电应用集团有限公司等著名光伏企业建立产学研合作，重点培养学生的创新意识和工程实践能力，使学生成为卓越工程人才。本专业人才培养目标如下：培养适应我国新能源发展战略和国民经济发展需要，德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，系统掌握新能源工程基础知识和原理，能够有效承担新能源工程的研发、设计、运行管理、生产技术管理和企业管理等工作，基础扎实、知识面宽、工程实现能力强，具备国际视野、创新意识和竞争力的高级专门人才。毕业五年后，能成为新能源行业尤其是光伏技术行业的科研工作者、技术骨干、工程师和工程管理人才。

二、现有实践课程与专业课程及问题

鉴于新能源科学与工程专业的新工科特点，该专业的专业课程作为理论知识基础，实践课程作为工程实践基础，以理论指导实践，同时以实践反馈理论并完善理论知识，从而培养一大批创新型卓越工程科技人才。以西南石油大学新能源科学与工程专业2022年人才培养方案为例，其中专业课程和实践课程的设置见表1。从表1中可以看出，课程门类较多，既有物理类课程，又有电子信息类课程，还有工程类课程，课程设置也具有一定的随意性。由于学时的限制，学生很难全部修完所有课程，尤其是选修课程，也很难学好专业课程并和后期实践课程进行有机结合。最终，会导致学生对于所学专业存在一定迷茫和混乱，不清楚毕业后的就业方向和所需知识。因此，造成学校新能源科学与工程专业缺少独有的特色。更为重要的是，实验实践教学呈现“碎片化”，教学内容不充实，所培养的工科学生存在知识结构缺陷、工程实践能力不强、解决问题能力较差的情况，不能很好地适应社会与企业发展的需求。

三、课程衔接对策建议

（一）整合专业课程，面向行业需求

将专业课程进行整合重组，不是大幅缩减学习内容，而是压缩掉课程内容之间的重叠，形成整体化教学模式，并增加跨学科课程。例如，“半导体物理”与“太阳电池技术”课程中都会学习半导体物理基础知识，重复内容造成学时的浪费；“太阳电池技术”与“光伏发电系统”课程可以认为是一个系统性的知识，只是侧重点有所不同，前者侧重于太阳电池材料制备和组件制作工艺，后者侧重于光伏发电系统的各组成部分，因此可以进行整合而达到有效的学时利用。光伏技术专业是电力学和电子学两门学科的延伸，可以保留这两个方向的课程，但类似于“传热学与传质学”等课程可以删去。同时，可以探索面向复杂工程问题的课程模式，组建跨学科教学团队、跨学科项目平台，推进跨学科合作学习［7］。

（二）突出特色课程，面向技术发展

以西南石油大学新能源科学与工程专业为例，从专业课程的定位可以看出其特色在于聚焦在太阳能，而非风能、生物质能、地热能等新能源。但是，从专业必修课来看，相关专业课却无法聚焦，如“新能源发电系统检测与控制”和“新能源发电并网技术”课程。从光伏产业技术来看，主要包括太阳电池组件制造、光伏并网电站设计、光伏电站设备操作与维护、光伏电站运行管理等［8］。因此，应将光伏相关课程加入专业必修课程之中，从以学科为导向转向以产业需求为导向，实现课程内容对接产业标准、教学过程对接生产过程，增强学生在光伏产业技术领域的就业创业能力。同时，可以充分利用地方资源，利于凝练办学特色，深化产教融合、校企合作、共同育人。

（三）提高实践课程内容，发挥产教融合优势

从现有开展实践课程的情况来看，实践课程内容较为脱离专业课程，实践课程内容较为单一，无法有效训练学生的多种技能。例如，“专业基础实验”和“专业综合实验”都采用北京海瑞克光伏发电微电网系统，学生普遍反映缺少电路方面知识，因此，实验内容多流于简单的几个参数的观测，缺少对学生能力的实质提高。丰富实践课程的内容设计，对于学生的能力以及对于未来从事工作都大有裨益。推进实践课程“金课”建设，使学生实现真实、深度、完整的学习［9］。2022年，四川省产教融合示范项目“四川省光伏产业产教融合综合示范基地”立项，深化实验教学建设，逐步引入晶硅光伏全产业链的虚拟仿真，同时开展深入生产线的生产实习，都能够提升学生的知识获得感。

（四）加强课程思政，形成价值引领

高校教师的首要学术责任是育人［10］。加强课程思政在育人中的重要地位，强化工科生的家国情怀、工匠精神和创新精神，促进科学教育、人文教育、工程教育的有机融合，培养科学基础厚、工程能力强、综合素质高的人才。同时，培养一批认同中国文化、熟悉中国标准的工科留学生，鼓励走出去，将中国理念、中国标准转化为国际理念和国际标准，扩大我国工程教育的国际影响力，实现从“跟跑并跑”到“并跑领跑”。课程思政实施中，笔者深入挖掘专业课和实践教学中蕴含的思想政治教育资源，破解课程思政“表面化”“硬融入”问题，如光伏产业发展亲历者演讲、优秀光伏公司企业文化等。

（五）共同开发课程，夯实育人基石

由于新能源科学与工程专业涉及多学科的交叉融合，必须建立多方（如行业部门、科研院所等）参与共同构建跨学科课程体系，优化校内、校企协同育人组织模式，而不能简单把几门不同专业的课程进行组合。在四川省产教融合示范项目的资助下，将持续改进和建设国家一流课程6门、省级一流课程14门、省级课程思政5门、省级创新创业课程3门和校级一流课程52门（含共建优势特色专业群中非新能源科学与工程专业课程），并出版光伏领域教材6本。就新能源科学与工程专业而言，则可引入行业、企业的高级工程技术人员，将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入教学过程，更新教学内容和课程体系，建成满足行业发展需要的课程和教材资源，打通“最后一公里”。推动教师将研究成果及时转化为教学内容，向学生介绍学科研究新进展、实践发展新经验，积极探索综合性课程、问题导向课程、交叉学科研讨课程，提高课程兴趣度和学业挑战度。总之，集聚整合各方创新创业要素资源，强化课程教材建设、师资培训、实践训练等，提高学生解决实际问题和知识转化的能力。

（六）加强“双师型”师资建设

教师是教育发展的第一资源，通过进一步提高教师的专业实践能力，建设一支既具有丰富理论知识，又有较强实践动手能力和技术应用能力的“双师型”教师队伍。具备良好的行业知识、技能和实际操作能力的持有“双证”的专业教师，可以更好地将专业课程与实践课程无缝衔接［11］，更好地做到教学内容与学科前沿、工程实践、科研课题相同步，使行业领域最新研究成果和工程技术案例进课堂、入课程。此外，可以积极推进高校综合改革，建立符合工程教育特点的人事考核评聘制度和内部激励机制，促进高校教师和行业人才双向交流的机制。例如，高校教师作为技术顾问参与企业技术研发，而企业工程师和技术研发人员参与课堂教学，让学生在科技前沿和产业技术中领悟专业内涵，扎实推进以学生为中心的教育理念。从长远来看，可以设立工程教育学专业，培养“双师型”教师后备人才。

（七）加强实验室建设和企业实训，面向工程实践

实验室是学生从事实践的重要场所之一，因此实验室的建设至关重要。从全光伏技术产业链的角度出发，学校可以设立光伏材料制备实验室、光伏电池测试实验室、光伏组件实验室、发电与控制实验室［12］。西南石油大学正在大力建设光伏产教融合实训基地，与企业强强联合推进面向工程实践的实训场所建设。为弥补学校实验室的不足，可以联系就近的光伏企业开展合作，合作办学、合作育人、合作就业、合作发展，促进人才培养与产业需求紧密结合，强化学生实践能力和专业素养。此外，可以采用项目教学法这一重要的教学模式，培养学生自主学习能力和创新能力［13］。更进一步，可以制定光伏工程技术需求清单，在创业导师指导下开展创业训练，培养学生创新创业能力。