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成果形成的背景
本教学成果《工程燃烧学“教学-实践-科研-思政”融合教学模式探索》的形成,并非孤立的教学方法改良,而是深刻响应新时代国家重大战略需求、积极对接新一轮科技革命与产业变革、全面落实立德树人根本任务的必然产物。其背景植根于我国从工程教育大国迈向工程教育强国的历史性跨越之中,承载着培养担当民族复兴大任时代新人的迫切使命。
1、立足课程根本:《工程燃烧学》在现代化产业体系与国家能源安全中的核心地位
《工程燃烧学》作为热能动力工程及相关专业的核心专业基础课,是构成工程热物理学科理论体系的支柱之一。其课程内涵远不止于一门普通的专业知识传授。从宏观与国家战略视角审视,该课程具有不可或缺的关键地位:
首先,课程内容直接关乎国家能源安全与战略自主可控。燃烧是当今世界最主要的能量转换形式,支撑着我国电力、钢铁、建材、化工、交通运输等国民经济支柱产业的运行。习近平总书记多次强调“能源的饭碗必须端在自己手里”。如何高效、清洁地利用我国以煤炭为主的能源资源,如何发展并掌控低碳、零碳燃料的燃烧技术,是实现能源结构转型、保障国家能源安全的核心科技问题之一。《工程燃烧学》课程所传授的燃料特性、燃烧计算、燃烧诊断、污染物控制等知识,正是构成这些核心技术的基础。培养精通燃烧理论、能解决复杂工程问题的专业人才,是维护国家经济命脉和安全稳定的基石。
其次,课程目标是实现“双碳”战略目标的直接技术支撑。中国向世界庄严承诺“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”。燃烧过程是碳排放的主要来源,因此,燃烧技术的革新是实现“双碳”目标的主战场。课程中涉及的低碳燃料替代、高效燃烧组织、低氮氧化物燃烧、碳捕集与封存等前沿内容,正是推动能源生产与消费革命、构建绿色低碳循环发展经济体系所急需的知识与技术。因此,该课程的教学质量,直接关系到未来一代工程师能否肩负起推动绿色转型的历史重任。
最后,课程特质是培养卓越工程师科学素养与系统思维的绝佳载体。该课程充分体现了工程类课程的典型特征:理论深度与实践广度的紧密结合。它既涉及复杂的化学反应动力学、湍流流体力学、传热传质学等基础理论,又直面锅炉、窑炉、发动机等具体工业装置的设计、优化与诊断。这种从微观反应到宏观现象、从抽象模型到具体工程的跨越,对培养学生的科学思维、系统分析能力和复杂问题解决能力提出了极高要求,也提供了丰富的教学素材。
然而,正是这种重要性与其固有的教学难度形成了尖锐矛盾。传统的教学模式在应对上述战略需求时,显露出明显不足。
2、直面时代挑战:传统教学模式的局限与国家战略人才需求的脱节
在相当长的时间内,《工程燃烧学》的教学面临严峻挑战,集中体现在以下几个方面,这些挑战与新时代对工科人才的要求格格不入:
“知”与“行”的脱节:难以支撑“创新驱动发展”战略。传统教学偏重理论公式的推导与记忆,对于燃烧现象的动态、多维、非线性特性缺乏有效的可视化与体验化教学手段。学生“知其然不知其所以然”,更难以将抽象的燃烧理论应用于解决实际工程问题。这与习近平总书记提出的“创新是第一动力”,以及《中国制造2025》强调的“创新驱动、质量为先”理念严重不符。国家需要的是能够学以致用、勇于创新的工程师,而非只会背诵公式的“应试者”。
“技”与“道”的分离:难以承载“课程思政”与“立德树人”的根本任务。过去,课程教学往往局限于纯粹的知识与技能传授,未能深入挖掘和有机融入其中蕴含的丰富思政元素。例如,通过中外能源技术与战略对比,可培养学生的忧患意识与家国情怀;通过探讨燃烧污染物治理,可树立学生的生态文明观念与“绿水青山就是金山银山”的发展理念;通过介绍我国科学家在燃烧领域(如煤的清洁利用)的卓越贡献,可弘扬追求真理、严谨治学的科学家精神。忽视了这些价值引领,就难以培养出心怀“国之大者”、具有强烈社会责任感的卓越工程师。
“教”与“学”的固化:难以适应“新工科”建设与产业变革的步伐。以教师为中心、以教材为蓝本、以课堂为边界的传统“灌输式”教学,无法激发学生的主动性与创造性。在信息技术革命和工业4.0背景下,产业技术迭代加速,迫切需要具备自主学习、跨界整合能力的复合型人才。2017年教育部力推“新工科”建设,正是为了应对这一挑战,要求工程教育必须主动求变,更新教学内容,创新教学方法。《工程燃烧学》课程内容体系庞大,新理论、新技术层出不穷,传统教学模式在应对这种快速变化时力不从心,导致人才培养与产业发展需求出现“时间差”和“能力差”。
3、响应国家号召:在领导人教育思想指引下明确改革方向
本成果的探索,始终是在国家顶层设计与领导人殷切期望的指引下进行的。
我们深刻学习领会习近平总书记关于教育,特别是关于工程科技和思想政治工作的一系列重要论述。总书记指出,“要努力构建德智体美劳全面培养的教育体系,形成更高水平的人才培养体系”,强调“要把立德树人内化到大学建设和管理各领域、各方面、各环节”。这为我们确立了“立德树人”这一改革的根本遵循,明确了课程思政不是“附加项”而是“内在要求”。
总书记号召“要发展新工科、新医科、新农科、新文科”,并指出“要重视拔尖创新人才自主培养”。这为我们破解教学难题提供了方法论指导,即必须打破学科壁垒,促进跨界融合,运用新兴技术,构建面向未来的新型工科课程体系。
总书记关于“绿色低碳发展”、“科技自立自强”和“建设美丽中国”的系列重要论述,更为《工程燃烧学》课程赋予了鲜明的时代使命。它不再仅仅是一门专业基础课,而是承载着培养支撑国家能源转型、实现科技突破、建设生态文明的后备力量的重要平台。
4、把握政策机遇:在“新工科”建设的浪潮中找准改革切入点
2017年2月《教育部高等教育司关于开展“新工科”研究与实践的通知》的发布,标志着我国工程教育改革进入了一个全新的历史阶段。通知明确提出要问产业需求建专业、问技术发展改内容、问学生志趣变方法、问学校主体推改革、问内外资源创条件、问国际前沿立标准。
这一系列要求,为我们反思和重构《工程燃烧学》教学提供了清晰的行动纲领和前所未有的历史机遇。它促使我们深入思考:
Ø 如何将“新工科”倡导的“交叉融合、创新发展”理念,落地到燃烧学这一传统而又关键的课程中?
Ø 如何利用大数据、人工智能、虚拟现实等新兴技术,破解燃烧理论抽象晦涩的百年教学难题?
Ø 如何构建一个开放融合的教育生态,将最新的科研成果、真实的工业案例、前沿的技术动态无缝对接到课堂教学中?
Ø 如何重塑教学关系,让学生从被动接受者转变为主动探究者和合作创造者?
综上所述,本成果的产生,是站在服务国家能源安全、“双碳”战略、创新驱动发展等宏大叙事的高度,积极响应习近平总书记对教育和科技工作的战略指引,紧密对接“新工科”建设的具体要求,深刻反思并决心破解《工程燃烧学》课程自身长期存在的教学痛点的必然选择。它不仅仅是一项教学方法的改进,更是一场旨在为党育人、为国育才,培养能够适应并引领未来产业发展的新时代卓越工程师的教育实践探索。
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