复杂形势下能源与动力工程教学改革探索

摘  要：当前世界为百年未有之大变局，新能源汽车是国家重大战略需求，培养理想信念坚定、综合素质优秀、支撑我国产业自主创新的人才十分迫切。该文从能源与动力工程教学现状出发，分析教学中存在的不足与问题，给出解决途径。提出适当引导学生、高效利用课时、知识体系与时俱进、发挥学校实践平台作用、推进课程设计创新，期望促进能源与动力工程教学发展与改革创新。

关键词：大变局；自主创新；教学改革；能源与动力工程；汽车行业

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2023）27-0048-04

Abstract： At present， the world undergoes changes of a scale unseen in a century. New energy automobile is a major strategic demand of the country. It is urgent to cultivate talents with firm ideals and beliefs， excellent comprehensive quality and supporting independent innovation of China's industry. Based on the present situation of energy and power engineering teaching， this paper analyzes the shortcomings and problems in teaching and gives the solutions. It is proposed to guide students properly， make efficient use of class hour， knowledge system keep pace with the times in teaching content， bring into play the role of school practice platform， and promote innovation in curriculum design. The study hopes to promote the teaching development， reform and innovation of Energy and power engineering.

Keywords： momentous changes; independent innovation; teaching reform; energy and power engineering; automobile industry

2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和[1]。为响应党中央的号召，中国各行各业、方方面面都在用实际行动为实现碳中和贡献自己的一份力量。而其中最让人记忆深刻的莫过于2022年北京冬奥会的点火仪式，这是百年奥运史上第一次没有点火动作，没有熊熊燃烧的火炬塔的点火仪式，如此低碳环保的点火仪式，是中国人用实际行动向世界传达出实现碳中和的决心。受新冠感染疫情和国际局势影响的2022年中国经济增长放缓，如图1所示。而汽车行业作为国家经济增长的支柱产业之一，受疫情影响加上油价上涨，传统燃油车销量呈下跌走势。蔚来、理想、小鹏等造车新势力的入场，还有特斯拉、比亚迪等老牌的新能源汽车凭借品牌和产品优势抢占市场，受疫情和政策影响，其发展也到了不得不转型升级的时刻。市场份额此消彼长，传统汽车行业向新能源、电动化、智能化、轻量化的转型迫在眉睫[2]。

值此百年未有之大变局，能源行业、汽车行业转型升级正处于黄金时期，对具备自主创新能力的能源与动力工程专业人才需求剧增，反观高校能源与动力工程专业培养的人才，无论是数量方面还是质量方面都离市场需求有一定差距。因此，基于当前复杂的国内国际形势以及国家战略需求，能源与动力工程专业的教学需要做出与之相应的变革。

一  能源与动力工程教学现状

（一）  专业总体情况简述

汽车工程学院（以下简称“我院”）能源与动力工程专业（以下简称“本专业”）有着悠久的办学历史，始于1958年创建的武汉工学院，1970年设置了内燃机专业，1998年更名为热能与动力工程专业，见证了国家动力机械行业的发展历程，曾先后为我国拖拉机、摩托车、商用车、乘用车以及新能源汽车行业培养了一大批人才，为新中国现代化建设添砖加瓦。2012年，本专业从原热能与动力工程正式更名为能源与动力工程。

现阶段，我院能源与动力工程专业仍然致力于传统能源的高效利用和新能源的开发，研究热能、光能、动能及势能等能量形式向机械能、电能等形式转化或逆转化的过程，以及研究实现这些转化过程的设备和系统的设计、制造和运行的理论与技术。课程体系涉及力学、热学、材料学、机械设计及制造等。特色课程为汽车动力装置控制管理系统、汽车动力系统创新综合设计、电动汽车电驱动理论与控制、汽车新能源及其动力装置、燃料电池系统、电池管理系统、智能网联汽车、氢能汽车及其关键技术等。

在招生时按照机械类（车辆）大类统招，进行为期一年的通识课程学习后进行专业分流。大一学年的课程基本和机械类课程类似，不同点仅在于专业导论，大二学年课程开始偏向专业基础课程，而专业课程大多集中在大三学年和大四第一学期，教学进程如图2所示。

（二）  课时压缩问题

科技的发展促使了各类学科的兴盛，各个专业要学的内容越来越多，然而上课的时间是有限的。这就导致当前很多专业都存在着不同程度的课时压缩问题。例如，本专业流体动力学基础、传热学、工程热力学这3门课，不仅有理论深度，还涉及多种工程应用，经验公式一个接着一个，但理论学时都只有28学时，实验学时4学时，总共32学时。但是诸如流动模型、传热模型以及N-S方程这些知识，没有系统性的学习和练习，光是理解起来都很困难，更不用说是掌握知识，很显然28学时是不够的。但是由于课时受到压缩，这些课程往往只能挑几章进行学习，导致绝大多数学生对相关概念都是一知半解。

（三）  理论知识丰富，实践机会不足

本专业大部分课程为理论学习，动手实践机会集中在工程实训和发动机拆装实习中，最后还有一个生产参观实习，动手实践的机会相当有限。但是，一个动力总成，如何从设计、生产到投入使用，中间需要经过哪些步骤，不是说简单学学理论、看看生产过程就可以解决所有的问题。实际生产实践中遇到的问题，远比书本上所列举的要多，只有解决了这些看似低级的问题，才能将理论知识与实践联系到一起，丰富学生的实践经验。

（四）  课程设计未起到预期效果

课程设计本意是进一步巩固学生的理论知识，将先修知识与本课程所学知识在设计中加以综合运用，掌握一般的设计方法和步骤、树立正确的设计思想。例如本专业有减速器、发动机等课程设计，往届学生都做过的东西，内容都是重复的[3]，很多学生为了完成任务直接就是找来前人的课程设计直接交差；更有甚者，还有专业团队从事课程设计代做的生意，不乏有大批学生光顾。

二  改革探索的目标

面对西方国家在技术上“卡脖子”的境况，以“适应能力强、实干精神强、创新意识强”为目标，培养理想信念坚定、道德品质优秀、素质能力卓越，具有强烈社会责任感和国际视野，适应国家能源及动力系统科技和产业发展需求，胜任能源及动力机械产品设计开发、试验、制造等领域工作的拔尖创新人才和支撑行业发展的卓越工程技术人才。最终的目的是使培养的人才能够反哺我国亟待改革升级的能源及动力行业。

三  改革措施

（一）  必要的引导

国内的教育教学模式使很多学生在初高中阶段丧失了很多自由玩耍的时间，揠苗助长使很多学生产生了极度的厌学心理，高中阶段迫于学校家庭的压力还能勉强学习，但到了大学阶段就彻底放飞自我了。大学生相较于高中生最本质的区别不是说成年与未成年的区别，而是学习方面完全靠自觉，自由支配时间充足。倘若没人干预，就会有很多学生将时间浪费在与学习无关的事情上。所以适当的引导是必要的。

笔者认为，大学生涯规划是有助于个人成长的。当然，不是说简简单单修一门大学生涯规划课就完了。真正的大学生涯规划，是从个人理想出发，联系实际情况。比如有些人从进入大学就立志保研，那么不仅需要在各类功课上下足功夫，还需要找到适合的老师或者学长，学习积累一些科研经验，当然能发论文是最好的，或者是走竞赛的道路；或有人就想着大学毕业赶紧工作，那么需要了解什么样的个人简历最能从人群中脱颖而出，需要有一定的语言能力，面对陌生人有侃侃而谈色不改的本领，充足的专业技能。卓有成效的是我们很多大二大三的学生，现在都能主动积极地联系老师，挑战一些科研课题，丰富自己的大学生涯。

另外，专业认同也很重要。学生刚入学时，学院都会称呼他们为未来的汽车人，恰逢电影《变形金刚》大火，所有的学生当时都对自己的专业充满期待。火箭上天、舰船下海、原子弹氢弹试爆成功，是无数人在平凡岗位辛勤耕耘的总和，只有心理上对专业认同，工作起来才事半功倍。我院发挥校友会的优势，邀请了许多优秀校友向刚踏入大学校园的新生分享自己的教育工作经历，增强专业认同的同时又起到了职业规划的引导作用。

（二）  拒绝“水课”，课时用在刀刃上

前文提到了很多课程课时被压缩问题，既然课时如此宝贵，那么教师和学生都应该抓紧宝贵的学时进行教学学习。教师授课时不能简单地念PPT，这是一个最起码的要求。多媒体教学、智慧课堂不是简单对着PPT讲就行了，也不是把课件做得多么精美华丽、中间动画过场多么流畅，课件这些只是辅助教学使用的，真正起到灵魂作用的是教师和学生这两个主体。教师在课堂上讲授的知识逐层深入，条理清晰，举的例子生动形象，课堂上要有反响，不能只有一个人唱独角戏，没有反馈老师难以知道学生到底有没有掌握所授内容[4]；反观学生，上课时做到基本的尊重教师，尊重课堂，尊重自己，积极参与到课堂中来，紧跟教师的节奏，这是作为学生的基本素质。

基本上所有教师在讲授理论课程时，对于重要的理论公式推导，都是极为看重的，掌握知识理论推导必不可少。作为后来者，我们就是站在巨人肩膀上来学习这些公式，相较前人我们已经占据很大的优势，我们不仅要知其然还要知其所以然，所以教师在对于难度比较大的理论推导进行讲解时，能够做到深入浅出，引导学生自行推导公式，甚至总结归纳，往往颇受学生好评。比如在讲燃烧学时，教师引导着学生对传热传质进行了理论公式的推导，一旦亲自推导之后，自然会发现傅里叶导热定律和菲克扩散定律以及传质定律也可以做到数学形式上的统一，更加便于总结和掌握。

（三）  知识体系与时俱进

五菱汽车之所以深受人民青睐是因为人民需要什么五菱就造什么。那么为能源和汽车行业输送人才的能源与动力工程专业就必须时刻掌握行业的人才需求。当前汽车产业的发展趋势是新能源化、电动化、智能化。那么整个教学构成也需要适时做出相应的调整，从前沿技术出发，培养有关新能源、电动汽车以及无人驾驶等底层架构的人才。从一开始的专业导论，就需要对相关知识进行引入，如前沿技术，从提出到落地实施，日新月异，而书籍滞后情形则较为严重，教师对前沿科技的了解比学生要深入，所以需要教师经常向学生分享一些比较新的前沿技术，或者鼓励学生课堂翻转来分享自己查阅到的相关的前沿知识，潜移默化地引领学生时刻关注科技前沿，培养好的学习习惯。

不仅如此，课堂还需要与课程思政紧密相连。值此中华民族伟大复兴的关键时期，意识形态和舆论的阵地不能丢。青年人是热血的，也是容易被带偏的，作为受高等教育的青年，要具有明辨是非的能力，不要被别有用心之人裹挟。因此，课程思政不是简单的课前聊两句国际局势、拍几张照片，课后写几篇感想就行了，这样不仅生硬、耽误正常教学安排，还会引起学生的反感。当前社会正处于一个急功近利的阶段，受短期功利主义的价值取向影响较大，因此，坚定学生的理想信念，端正其学习动机，显得尤为重要。比如本专业的流体力学，工程实践意义重大，但CFD软件这些工业软件，主流的基本全为外国软件，课程思政完全可以以此为切入，阐述当前国际的先进水平以及国内现状，探究形成当前现状的原因，引导学生思考应当怎么做。你我都是热血青年，都曾有着远大的理想，只是十几年的求学和高速发展的社会让你我都被这纷纷世事所牵绊，所以要通过课程思政来明大德、知大势、立大志、干大事[5]。