陳家星，崔國民，張冠華，武衛(wèi)東，盛健

（上海理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，上海 200093）

新工科建設(shè)是教育部為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展而提出的，新工科的內(nèi)涵要求以立德樹人為引領(lǐng)，通過新的教育理念、新的教學(xué)內(nèi)容、新的教學(xué)手段開展教學(xué)改革，支持創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，實現(xiàn)對國民經(jīng)濟社會發(fā)展的有力支撐[1]。因此，新工科建設(shè)要求全面落實以學(xué)生為中心的教育理念，改革教學(xué)方法和考核方式，形成以學(xué)習(xí)者為中心的工程教育模式[2]。

實驗教學(xué)作為能源動力類專業(yè)本科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對于深化理論知識、提升學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力和探索精神具有重要的意義[3]。新工科建設(shè)為能源動力類人才培養(yǎng)提供了新的機遇和挑戰(zhàn)，以新工科建設(shè)理念為指引，以中國工程教育認證要求為標(biāo)準(zhǔn)，開展課程內(nèi)容和教學(xué)手段的改革探索，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成效，對“雙碳”目標(biāo)下相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)具有戰(zhàn)略支撐作用和重要的現(xiàn)實意義。

1 能源動力類專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)模式與新工科建設(shè)要求的差距

1.1 能源動力類專業(yè)的特點

能源動力類專業(yè)致力于培養(yǎng)航空、 航天、 石油化工、 制冷低溫等領(lǐng)域的專業(yè)人才，包含能源與動力工程、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程、新能源科學(xué)與工程、儲能科學(xué)與工程等專業(yè)。其所涉及的能源、冶金和化工等行業(yè)對整個社會經(jīng)濟和工程技術(shù)發(fā)展起著支撐與驅(qū)動作用，是工學(xué)門類中具有重要地位的傳統(tǒng)專業(yè)。

1.2 能源動力類專業(yè)基礎(chǔ)實驗實踐教學(xué)現(xiàn)狀

能源動力類[3]專業(yè)歷經(jīng)了數(shù)十年的發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟社會的發(fā)展提供了能源和動力支撐，目前我國已有130 余所高校開設(shè)了該類專業(yè)。新工科建設(shè)前，各高?，F(xiàn)有實踐教學(xué)體系普遍存在實踐內(nèi)容與工程應(yīng)用結(jié)合程度不足、各實踐環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)性較差、工程職業(yè)思想意識教育欠缺、 合作培養(yǎng)企業(yè)缺乏積極性等共性問題，無法適應(yīng)卓越工程人才培養(yǎng)的要求[4]。

1.3 能源動力類工程教育與新工科建設(shè)要求的差距分析

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國能源動力類工程教育有了長足的進步，但仍存在一些不足，實踐教育環(huán)節(jié)的不足主要包括以下幾個方面。

1.3.1 對實踐教學(xué)重視程度不夠，工程訓(xùn)練不足

一直以來，工程訓(xùn)練都是高等教育中重要而又關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。但是由于各方面的原因，國內(nèi)高校的評價長期更重視知識層面的考核，不同程度地弱化了學(xué)生的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使得學(xué)生的工程訓(xùn)練沒有達到預(yù)期目標(biāo)，并且由于該過程缺少有效的考核方式，使得高等教育的質(zhì)量受到影響。

在部分高校，實踐教學(xué)的不足不僅體現(xiàn)在實踐環(huán)節(jié)課程占比的下降，還體現(xiàn)在課程內(nèi)容方面，以能源動力類課程為例，基礎(chǔ)實驗課程通常采用集成的試驗臺，開展溫度、壓力、流量等的測量和計算，驗證相關(guān)理論，由于實驗設(shè)備陳舊，以觀察和驗證性實驗為主，學(xué)生在實驗課上親自動手操作的機會較少。

1.3.2 實踐條件較差，自主設(shè)計、設(shè)計性實驗難以落實

改革開放以來我國高等教育對人才的培養(yǎng)取得了巨大的成就，對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)建立了明確的考核目標(biāo)，各高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)對此均有明確的表述。 但是，相比對知識的培養(yǎng)和考核，對能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)和考核的標(biāo)準(zhǔn)較為模糊和抽象，缺乏有效的考核措施，在具體實施中不同的學(xué)校差異較大，難以在實施中準(zhǔn)確把握。以能源動力類專業(yè)為例，對學(xué)生工程設(shè)計能力的培養(yǎng)，沒有明確地落實到對于具體工程問題的系統(tǒng)表述、模型建立、分析求解和溝通論證等方面，加之青年教師的工程實踐創(chuàng)新能力欠缺，使得多年來倡導(dǎo)的自主性、設(shè)計性實驗難以落實。

我國大學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)對專業(yè)知識學(xué)習(xí)的培養(yǎng)和考核都有明確且具體的表述，而對能力提高的表述則模糊而抽象，科學(xué)有效的考核措施更是缺乏，而且在實施中不易掌握，特別是對工程的“設(shè)計能力”，即對于具體工程問題進行系統(tǒng)表達、建立模型、分析求解和論證的能力要求不具體、不明確。

1.3.3 實踐教學(xué)缺少業(yè)界參與，缺少工程經(jīng)驗豐富的“雙師型”指導(dǎo)教師

工程技術(shù)人才的培養(yǎng)離不開產(chǎn)業(yè)的需求信息和技術(shù)支持，這對學(xué)?？蒲械拇龠M和人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、教師工程實踐能力的提升都有著十分重要的意義。 但是，許多學(xué)校的青年教師均是剛畢業(yè)的博士，缺少相關(guān)的企業(yè)和行業(yè)經(jīng)驗，青年教師的實踐環(huán)節(jié)由于科研考核的壓力也被不同程度地弱化，而企業(yè)的參與積極性也不夠高，缺乏校企協(xié)作的利益共同點，該方面還需繼續(xù)探索。學(xué)校和企業(yè)密切合作，才能培養(yǎng)出優(yōu)秀的工程人才。

2 復(fù)盤式教學(xué)法的提出及教學(xué)設(shè)計

2.1 什么是“復(fù)盤式教學(xué)法”

“復(fù)盤”是在棋藝中出現(xiàn)的一個詞，是指棋手下完棋后重新擺一遍下棋的過程，以探討得失，總結(jié)當(dāng)時有無更好的應(yīng)對招數(shù)。 “復(fù)盤”已經(jīng)在越來越多的企業(yè)得到推廣和應(yīng)用，如豐田、聯(lián)想、華為等企業(yè)。 在聯(lián)想公司，復(fù)盤是從企業(yè)實踐總結(jié)出的重要方法論；華為將復(fù)盤引入，開展自我批判，實現(xiàn)組織能力提升。 在豐田公司，復(fù)盤則是更為系統(tǒng)化的精益工作方法。

在教育領(lǐng)域，江蘇師范大學(xué)魏本亞教授提出了“復(fù)盤式評課”[5]，以復(fù)盤的方式，回顧、認定教學(xué)事實，追溯、反思教學(xué)理念，以期獲得教學(xué)啟發(fā)。 2019年，筆者在分析能源動力類教學(xué)實踐存在的不足的基礎(chǔ)上，引入復(fù)盤方式開展教學(xué)實踐探索，總結(jié)凝練了一套實驗課程“三段式”教學(xué)法[6]，將實驗教學(xué)分為實驗準(zhǔn)備、實踐探索、復(fù)盤分享等教學(xué)環(huán)節(jié)。 近年來，更多的學(xué)者將復(fù)盤式教學(xué)法引入教學(xué)。如楊聞等[7]介紹了復(fù)盤教學(xué)方式在華中科技大學(xué)臨床基本技能教學(xué)中的應(yīng)用效果，張博[8]開展了復(fù)盤思維下高職教學(xué)質(zhì)量提升途徑研究。

2.2 復(fù)盤式教學(xué)設(shè)計案例

以能源動力類基礎(chǔ)課程《工程熱力學(xué)實驗》中“制冷循環(huán)性能系數(shù)測試實驗”為例，探索將復(fù)盤引入實踐教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成效。教學(xué)安排分為課前預(yù)習(xí)、實驗準(zhǔn)備、實踐探索和復(fù)盤分享等環(huán)節(jié)，如圖1所示。

圖1 實驗教學(xué)安排

在學(xué)生上課前，提前引導(dǎo)學(xué)生進行預(yù)習(xí)，通過閱讀實驗指導(dǎo)書和觀看實驗引導(dǎo)視頻，可幫助學(xué)生提前了解實驗內(nèi)容，提升教學(xué)效率，避免對理論知識的重復(fù)講解，影響部分已經(jīng)掌握相關(guān)知識學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實驗準(zhǔn)備環(huán)節(jié)幫助學(xué)生明確實驗任務(wù)和注意事項； 實踐探索環(huán)節(jié)約40 min，為學(xué)生自主實驗時間。復(fù)盤分享環(huán)節(jié)一般持續(xù)30 min，步驟包括回顧目標(biāo)、評估結(jié)果、分析原因和總結(jié)經(jīng)驗四部分，如圖2所示。

圖2 復(fù)盤分享流程設(shè)計

在復(fù)盤中，組織兩個小組就實驗操作和結(jié)果開展交流，通過思維碰撞，形成新的思路。

回顧目標(biāo)：各小組選派一名代表，回顧制冷循環(huán)性能系數(shù)測試實驗的目標(biāo)，包含知識、能力和素養(yǎng)。 知識層面包含對層流、湍流流態(tài)的觀察，對相關(guān)實驗原理的熟悉程度；能力層面，測定臨界雷諾數(shù)，掌握圓管流態(tài)的判定準(zhǔn)則；素養(yǎng)層面，包含基本實驗操作和設(shè)計方面應(yīng)遵循的原則等。

評估結(jié)果：各小組選派代表，根據(jù)實驗情況，測定上臨界雷諾數(shù)和下臨界雷諾數(shù)，進行實驗結(jié)果的匯報，在該過程中，還應(yīng)對小組的團隊協(xié)助情況進行評價和回顧，培養(yǎng)學(xué)生的批評意識。

分析原因： 針對實驗測定的結(jié)果和團隊的寫作情況，在該環(huán)節(jié)進行總結(jié)。 根據(jù)實際教學(xué)情況，在該部分學(xué)生分享描述實驗經(jīng)歷和感受較多，應(yīng)對學(xué)生進行引導(dǎo)，總結(jié)和提煉表面現(xiàn)象下深層次的邏輯和原因，進行總結(jié)和歸納，培養(yǎng)學(xué)生的表述溝通能力。

總結(jié)經(jīng)驗： 在該環(huán)節(jié)，學(xué)生已經(jīng)回顧了實驗的目標(biāo)、學(xué)會對自我結(jié)果進行對標(biāo)認定，也總結(jié)了實驗的成功和不足之處。 而復(fù)盤的重要意義在于將經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為能力，通過本實驗中學(xué)生的自我探索，在以任務(wù)式教學(xué)的形式加深學(xué)生印象的基礎(chǔ)上，通過經(jīng)驗總結(jié)，可啟發(fā)學(xué)生將復(fù)盤的思維方式應(yīng)用在其他學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)經(jīng)驗向能力的轉(zhuǎn)化。

復(fù)盤式教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，旨在對學(xué)生實現(xiàn)知識、能力和素養(yǎng)三個層面的提升，知識層面是基礎(chǔ)，能力包括溝通能力、表達能力，素養(yǎng)包括協(xié)作的素養(yǎng)，主動在團隊承擔(dān)相應(yīng)的角色，提升對復(fù)雜工程問題的理解、分析和解決能力。

3 結(jié)語

新工科對教師和學(xué)生都提出了新的要求。 在高等工程教育認證產(chǎn)出目標(biāo)導(dǎo)向下，每一門課程、每一個教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)該明確其對教學(xué)產(chǎn)出的貢獻和對教學(xué)目標(biāo)的支撐作用。 實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對學(xué)生個性化培養(yǎng)具有天然的優(yōu)勢和條件，應(yīng)該積極改進教學(xué)方法。本文通過復(fù)盤式教學(xué)改革，較好地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，實現(xiàn)了課程由教學(xué)向?qū)W(xué)的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了對本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的有力支撐。