關于新能源科學與工程專業(yè)的教學實踐的思考

徐志祥　王謙

【摘要】新能源科學與工程專業(yè)（新能源專業(yè)）為適應新形勢下新能源產(chǎn)業(yè)對人才的需求而開設的新專業(yè)。新能源專業(yè)具有典型多學科交叉融合且不同領域之間交叉關聯(lián)少的特點，與之配套的課程體系和教學方法等還處于起步探索階段。作為第一批設立新能源專業(yè)的院校，江蘇大學基于能源與動力工程學院原有基礎，在新能源專業(yè)方向具有較好的研究基礎和教學實踐積累。本文論述了新能源專業(yè)的特點，并對該專業(yè)的教學方法進行了探討和分析，并在此基礎上提出了該專業(yè)的教育教學思路。

【關鍵詞】新能源 教學改革 教學方法 課程體系

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）22-0219-02

引言

隨著人口數(shù)量不斷增大以及城市化進程的發(fā)展，人類對能源的需求不斷增長。近年來隨著世界范圍內(nèi)環(huán)境的不斷惡化以及重污染事件的頻發(fā)，人類的生存發(fā)展不斷遇到各種挑戰(zhàn)，發(fā)展清潔能源替代傳統(tǒng)化石能源已成為必然趨勢。相對于傳統(tǒng)化石能源而言，新能源具有清潔、低碳、循環(huán)、環(huán)保和可再生的顯著特點，因此，新能源技術的發(fā)展受到世界范圍內(nèi)各發(fā)達國家的高度重視。我國各級政府也將新能源技術的發(fā)展放在了非常重要的戰(zhàn)略地位。“十二五”是我國新能源產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展階段，尤其是新能源汽車，“十三五”發(fā)展規(guī)劃也把新能源技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展列為重要發(fā)展方向[1]。

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，新能源產(chǎn)業(yè)科技人員以及合格的產(chǎn)業(yè)工人需求量也隨之大幅上升，因此設立相應專業(yè)培養(yǎng)科研和產(chǎn)業(yè)方面的專業(yè)人才是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。國外已有很多著名高校建立了新能源研究所，培養(yǎng)高層次人才，同時開設了新能源本科專業(yè)，用于培養(yǎng)太陽能、風能、生物質(zhì)能等方面的基礎科技人才，如澳大利亞的新南威爾士大學，意大利的都靈理工大學和米蘭理工大[2]，伊利諾斯州州立大學，威斯康辛大學普萊維爾分校和紐約州立大學坎頓技術學院等[3]，同時國外很多高校在本科教學中也開設了相關的選修課程。我國高校在新能源科研和教育方面落后于發(fā)達國家，在新能源專業(yè)設置和新能源產(chǎn)業(yè)專業(yè)人才培養(yǎng)方面也落后于發(fā)達國家。近年來，為順應時代的發(fā)展，為滿足國家培養(yǎng)新能源這一新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)人才的要求，2010年7月經(jīng)教育部審批，浙江大學、中南大學和江蘇大學等11所高校首次設立新能源科學與工程專業(yè)。其中江蘇大學的新能源科學與工程本科專業(yè)依托能源與動力工程學院，于2011年9月招收第一批本科生，目前已畢業(yè)兩屆本科生。由于新能源專業(yè)（本科）設置時間比較短，本科階段的培養(yǎng)模式、培養(yǎng)方案以及教學內(nèi)容還在不斷的摸索和完善。

新能源為廣義的新型能源的統(tǒng)稱，涉及范圍相當廣泛，包括電池、太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、生物質(zhì)能、水電、潮汐能、波浪能、地熱能和氫能等。每一個小的領域又有若干分支，以生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為例，總體來說可以分為化學法和熱轉(zhuǎn)換法，化學法包括：纖維素類的平臺化合物轉(zhuǎn)化，生物柴油制備，油脂（油酸）加氫制備航煤和柴油等，熱轉(zhuǎn)化法包括生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)裂解（包括油脂裂解和纖維素類秸稈裂解）等，研究范疇非常廣，而又各有特色。另一方面，新能源研究領域內(nèi)的小的研究方向彼此之間也缺少關聯(lián)性，如生物質(zhì)向生物質(zhì)燃料油的轉(zhuǎn)化中化學法和熱轉(zhuǎn)化法關聯(lián)很小，而且研究思路差異很大。同時油脂向生物燃料油的轉(zhuǎn)化技術同纖維素類生物質(zhì)的生物質(zhì)燃料油轉(zhuǎn)化技術以及微藻類生物質(zhì)燃料油的轉(zhuǎn)化技術具有很大的差異，雖然他們都屬于生物質(zhì)研究領域。同時不同的研究領域差異更大，如生物質(zhì)和太陽能，幾乎沒有交集。因此新能源專業(yè)是一個典型的多學科交叉融合專業(yè)，同時不同的研究領域也具有顯著的差異。多學科的交叉給新能源的教學帶來非常大的困難[4]。 另外新能源學科最重要的一個特點是高度前沿，飛速發(fā)展。因此本文結(jié)合新能源專業(yè)的特點以及江蘇大學現(xiàn)有的新能源專業(yè)方面教學和科研積累對該專業(yè)以后教學方面的發(fā)展進行積極的探討。

1.新能源專業(yè)課程特點

新能源專業(yè)課程主要學習新能源的有關基礎理論和基本方法，為以后從事新能源相關工作打下良好的理論基礎。新能源學科除具有前文述及的研究領域多，涉及范圍廣，涉及學科多，高度前沿和飛速發(fā)展的特點，同時又具有顯著的應用特點，因此很難用一個界定的學科發(fā)展思路來看待新能源學科的發(fā)展。新能源學科跨學科跨領域的特點，為新能源科學與工程專業(yè)課程的設置帶來了難度，因此基礎理論的學習對于以后跨學課的學習和應用具有重要的意義。相對于其他傳統(tǒng)工科專業(yè)來說，新能源專業(yè)課程具有顯著的特色，為詳細說明新能源學科特點，筆者結(jié)合生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換教學科研實踐進行說明。

為說明新能源專業(yè)的特點，現(xiàn)以生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換中的油脂轉(zhuǎn)化為例進行說明，生物質(zhì)能中的油脂向生物燃料油的轉(zhuǎn)化研究方向主要涉及化學法和熱轉(zhuǎn)化法。目前很多院校新能源專業(yè)開設是以能源與動力工程學院為班底組建起來的新專業(yè)，在能源應用及相關方面具有天然的優(yōu)勢，因此對于油脂熱轉(zhuǎn)化法的理解非常容易，但是由于缺乏化學方面的知識背景，學生對于化學法轉(zhuǎn)化的理解具有一定的難度，對油脂化學轉(zhuǎn)化法了解不深入，這樣造成以能源與動力工程學院為班底組建起來的新能源專業(yè)的學生又具有先天的缺陷。同時無論在油脂化學法或熱轉(zhuǎn)化法過程中都涉及到催化劑的問題，以能源與動力工程學院為班底組建起來的新能源專業(yè)學生對催化劑以及其他材料問題也具有先天的缺陷，因此為拓展學生化學和材料方面的知識面以及加深對油脂轉(zhuǎn)化的理解，應該使學生加強有機化學和催化化學方面的學習。同時油脂在熱轉(zhuǎn)化過程中較少涉及到有機產(chǎn)物分析以及催化性能等方面學習，在授課同時應重視學生有關儀器分析的學習，特別是有機產(chǎn)物分析和催化特性方面的儀器分析。

因此在課程設置方面如果局限于原有專業(yè)，缺少具備交叉學科知識的師資，忽視了其他學科的融合，使得學生對此理解不夠深入，視野較窄。

江蘇大學新能源專業(yè)基于上述考量，在滿足學生基礎知識學習要求的條件下，一方面開設了有關學科的必修課程，比如有機化學和物理化學等，提高學生對有關學科的理解；另一方面有針對性的開設了實際教學環(huán)節(jié)，包含相關實習，工程訓練，專業(yè)課程設計等，提高學生對所學課程的理解以及應用。

2.新能源專業(yè)教學探討

（1）明確設置具有專業(yè)特點的必修課程及選修課程

基于新能源專業(yè)特點，每一個學校不可能將所有新能源研究領域都有所涉獵，而且本科教學課時也根本無法安排，因此學校應基于各自本身的特點，選擇以某一兩個領域作為重點教學領域，在課程設置方面予以傾斜，同時輔以其他相關新能源課程。江蘇大學新能源專業(yè)主要以生物質(zhì)能和太陽能為主要領域，同時輔以一定的電池和氫能等方面學科內(nèi)容。

在明確生物質(zhì)能和太陽能為主的方向后，針對新能源專業(yè)特點，提出適合該專業(yè)的課程任務，由于每一個領域的綜合性，在此以生物質(zhì)能為例進行說明，具體是在掌握必要的基礎理論知識同時，利用江蘇大學現(xiàn)有資源，積極讓學生選修化學方面的相關課程，比如物理化學、有機化學、催化化學和儀器分析等相關基礎課程，只有掌握其中的基本原理，學生才能更深入理解并融會貫通，讓學生成為真正的復合型人才。

（2）加強科研和教學的結(jié)合

前已述及新能源學科一個很大的特點是前沿性，一方面由于新能源專業(yè)開設時間較短，有關方面的教材比較少，同時教材更新相對滯后，容易造成學生學習無用論的想法，另一方面加強學生對前沿知識的了解，引導學生對學習和科研的興趣。在教學環(huán)節(jié)中通過引入最新研究成果，在有條件的情況下復制相關實驗，提高學生動手能力同時提高學生分析問題和解決問

題的能力，同時培養(yǎng)學生對新能源學科有關研究方向的興趣，加強對基礎知識的理解，提升教學效果。以生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為例，在講授生物質(zhì)轉(zhuǎn)化有關內(nèi)容時，利用本身的科研條件選擇性的讓學生做一些實驗，如生物柴油的制備、油脂催化裂解和纖維素類秸稈水熱轉(zhuǎn)化等。同時鼓勵學生在本科階段通過科研立項、全國競賽、加入專業(yè)教師課題組等途徑參與到新能源有關方面的科研，一方面提高學生的分析問題和解決問題的能力，同時提高學生的學習興趣，提高授課質(zhì)量。使學生對新能源有了更形象、深入的理解，舉一反三。

（3）加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

由于新能源專業(yè)具有較強的應用背景，同時發(fā)展迅猛，各種新技術層出不窮，這就為新能源專業(yè)學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)提供了基礎條件。一方面鼓勵學生參與到專任教師的課題組，學習前沿的新能源知識，參與一部分數(shù)據(jù)分析、文章及專利的撰寫等工作，另一方面鼓勵學生參加新能源有關的競賽活動，如大學生節(jié)能減排大賽等，同時鼓勵學生進行江蘇大學科研立項，培養(yǎng)學生解決問題和分析問題能力，提高其科研協(xié)作精神，并促進對所學知識的理解。

3.結(jié)論

新能源科學與工程專業(yè)的設置是順應時代的發(fā)展，是為滿足我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要以及我國追趕發(fā)達國家新能源技術發(fā)展的需要而設立的。由于新能源科學與工程專業(yè)是非常“年輕”的專業(yè)，很多課程以及教學等還處于起步摸索階段。為培養(yǎng)復合型人才，基于基礎理論的同時強調(diào)跨學科知識學習以及加強實踐教學環(huán)節(jié)是新能源專業(yè)教改的一個發(fā)展方向，有利于培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新意識，同時新能源專業(yè)具有很強的應用背景是培養(yǎng)學生工程意識的根本，只有具有扎實的理論基礎和寬廣的知識面和較強的實踐能力才能具有較強的創(chuàng)新能力，才能在在激烈的競爭中立于不敗之地。筆者相信江蘇大學有能力、有信心建設好該專業(yè)，為國家的可持續(xù)健康發(fā)展輸送合格的復合型人才。

參考文獻：

[1]http：//news.ifeng.com/a/20160317/479261280.shtml

[2]韓新月，何志霞，王謙，吉恒松.新能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)探討[J]，中國電力教育，2013，264，9-11

[3]楊世關，李繼紅，董長青.國內(nèi)外新能源專業(yè)人才培養(yǎng)方案對比與分析[J].中國電力教育（下）， 2013，2， 58-61

[4]張玨.新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需專業(yè)人才培養(yǎng)探討[J]. 中國人才，2010，8，174-175

作者簡介：

徐志祥（1982-），男，江蘇鹽城人，江蘇大學能源與動力工程學院，講師。