新工科建設(shè)推動地方高校能源環(huán)境類專業(yè)本科教育改革與實踐

程淑艷　程芳琴　郭彥霞

摘? ? 要：地方高校本科教育以“雙一流”建設(shè)為契機，秉承新工科建設(shè)理念，在現(xiàn)有學(xué)科體系建構(gòu)的基礎(chǔ)上，融合地方特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不斷推動學(xué)科建設(shè)的改革與創(chuàng)新。山西大學(xué)能源環(huán)境類專業(yè)針對傳統(tǒng)能源經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略需求，結(jié)合煤基資源化高值利用的科研基礎(chǔ)，調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu)，更新課程體系，建設(shè)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的實踐教學(xué)平臺，培養(yǎng)符合地方經(jīng)濟發(fā)展需求的高水平應(yīng)用型工程技術(shù)人才，在理論與實踐相結(jié)合、多學(xué)科交叉融合等方面進行了有益的探索和實踐。

關(guān)鍵詞：新工科;交叉融合;課程套餐;實踐平臺

中圖分類號：G640? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2022）06-0043-03

經(jīng)濟全球化伴生了新一輪科學(xué)技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革。以新一代高新信息技術(shù)為引領(lǐng)，高新能源技術(shù)、生物工程技術(shù)、新材料等技術(shù)群相互滲透，交叉融合，帶動以綠色、智能、創(chuàng)新為特征的新型工業(yè)發(fā)展模式應(yīng)運而

生。為適應(yīng)新型工業(yè)發(fā)展，2017年2月教育部提出高?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)，全力探索形成中國特色模式的工科教育，推動高等教育強國建設(shè)。綜合國內(nèi)研究，目前新工科主要包括兩種形式：一種是推動前沿科學(xué)發(fā)展的新型工科專業(yè)，如人工智能、大數(shù)據(jù)等智能制造專業(yè);另一種是推動傳統(tǒng)工業(yè)升級轉(zhuǎn)型的工科專業(yè)。

一、一流本科教育是地方高校能源環(huán)境類專業(yè)改革的方向

一流本科教育，是指堅持“以本為本”，推進“四個回歸”，加快建設(shè)高水平本科教育、全面提高人才培養(yǎng)能力，培養(yǎng)一流創(chuàng)新人才的一流本科建設(shè)[1]。一流本科教育是世界一流大學(xué)，以及一流學(xué)科的本質(zhì)內(nèi)涵。在高等教育“雙一流”建設(shè)的目標(biāo)下，以新工科為理念，地方高校本科教育要依托地方特色進行改革，向一流本科教育水平邁進[2]。

以煤炭為主的礦產(chǎn)資源型城市，經(jīng)濟興于能源，困于能源，如黑龍江鶴崗、山西晉城、河南焦作等，這些城市的經(jīng)濟發(fā)展均遭遇瓶頸。近年來，綠色GDP的發(fā)展迫使資源型城市在追求經(jīng)濟快速發(fā)展的同時必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)認知，能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。預(yù)計近50年煤炭作為能源燃料仍有不可替代的地位，但傳統(tǒng)的燃燒利用方式已不符合當(dāng)前經(jīng)濟環(huán)境發(fā)展的要求，轉(zhuǎn)型與發(fā)展是解決當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展困境的關(guān)鍵。加快科技創(chuàng)新步伐，促進煤炭清潔高效利用、煤基資源高值利用及煤基固廢資源化利用，生產(chǎn)多品種、多品牌、高附加值的產(chǎn)品成為促進煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要途徑。因此，開展主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展，積極開發(fā)高端新型裝備制造、研發(fā)新型煤基碳材料等在內(nèi)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是礦產(chǎn)資源型城市實現(xiàn)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的有效途徑。

二、特色本科教育是地方高校能源環(huán)境類專業(yè)改革的目標(biāo)

地方本科高校是高等教育體系的重要組成部分，切實服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展是其辦學(xué)理念[3]。目前，地方高校本科專業(yè)面臨挑戰(zhàn)。（1）傳統(tǒng)專業(yè)知識結(jié)構(gòu)陳舊。大多數(shù)高校在課程設(shè)置上遵循一定的模式，內(nèi)容僅局限于常規(guī)教材，知識內(nèi)容陳舊，導(dǎo)致本科專業(yè)的學(xué)習(xí)與地方經(jīng)濟發(fā)展脫節(jié)。（2）課程設(shè)置單一，缺少學(xué)科間的交叉融合。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，單一的知識結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)當(dāng)今社會對人才的需求，知識的廣度需要學(xué)科間相互滲透。（3）本科教育與實踐相脫節(jié)，相對封閉的辦學(xué)環(huán)境，不適合新工科人才的培養(yǎng)。面對產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，以及技術(shù)日新月異的新經(jīng)濟形態(tài)，現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新和升級改造要融合地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟特色，更新專業(yè)結(jié)構(gòu)、調(diào)整課程體系、建設(shè)實踐平臺。著力培養(yǎng)學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為服務(wù)工業(yè)生產(chǎn)的工程實踐能力，使之成為技術(shù)和管理兼?zhèn)涞膭?chuàng)新型工程人才。

三、交叉融合地方特色是地方高校能源環(huán)境類專業(yè)改革的實踐路徑

地方高校具有顯著的地域性特征，在謀求自身發(fā)展的同時，還肩負著服務(wù)地方經(jīng)濟及社會發(fā)展的基本職責(zé)[4]。本科教育教學(xué)改革要立足于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求，實現(xiàn)專業(yè)學(xué)科建設(shè)與產(chǎn)業(yè)需求的有效對接，關(guān)注行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢，充分利用社會資源優(yōu)勢，深化高校和企業(yè)的協(xié)作，為國家和社會培養(yǎng)優(yōu)秀的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型工科人才[5]。

（一）融入前沿知識，構(gòu)建本科專業(yè)新型結(jié)構(gòu)

1.以“大數(shù)據(jù)”為核心的人才培養(yǎng)模式改革

在大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能融合發(fā)展的大背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+”為資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入了新活力，帶來了新的經(jīng)濟增長點。運用現(xiàn)代信息技術(shù)，推動互聯(lián)網(wǎng)與資源循環(huán)利用的深度融合，加速傳統(tǒng)再生資源產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，促進行業(yè)數(shù)據(jù)共享和監(jiān)督管理，推進生產(chǎn)系統(tǒng)和生活系統(tǒng)循環(huán)鏈接，從而加快資源循環(huán)利用體系的構(gòu)建。

開設(shè)本科課程“資源循環(huán)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，通過啟發(fā)式教學(xué)，從“互聯(lián)網(wǎng)+再生資源回收”、“互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)衛(wèi)”、“互聯(lián)網(wǎng)+餐廚垃圾管理”和“互聯(lián)網(wǎng)+園區(qū)循環(huán)化改造”等方面，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課題分小組進行探索式學(xué)習(xí)。

2.融入前沿的、具有地方轉(zhuǎn)型新方向的課程、內(nèi)容和知識

2020年8月，教育部、財政部和國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于高等學(xué)校加快“雙一流”建設(shè)指導(dǎo)意見》指出，“雙一流”高校應(yīng)該打破傳統(tǒng)學(xué)科之間的壁壘，積極在前沿和交叉學(xué)科領(lǐng)域培植新的學(xué)科生長地。地方高校的改革也要以此為導(dǎo)向，通過構(gòu)建“學(xué)科群”，融入前沿知識，實現(xiàn)學(xué)科交叉融合。

在新工科理念下，地方高校本科專業(yè)應(yīng)在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上融入前沿知識，進行改革創(chuàng)新和升級改造。隨著經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一部分傳統(tǒng)工科專業(yè)需要不斷更新知識結(jié)構(gòu)，融入前沿知識，才能符合社會的需求。地方高校本科專業(yè)應(yīng)在現(xiàn)有專業(yè)內(nèi)容基礎(chǔ)上，結(jié)合地方經(jīng)濟發(fā)展特色，順應(yīng)企業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)更加符合地方經(jīng)濟發(fā)展需求的專業(yè)人才。

煤炭作為我國工業(yè)發(fā)展的命脈，一直是經(jīng)濟產(chǎn)值增長的重要推動力。2017年6月，習(xí)近平總書記視察山西時提出傳統(tǒng)能源經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的必要性，煤炭的清潔利用及其高值產(chǎn)品的研發(fā)成為關(guān)鍵突破點。山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院在傳統(tǒng)能源類專業(yè)基礎(chǔ)上，結(jié)合煤炭資源轉(zhuǎn)型發(fā)展思路，在課程設(shè)置上融入前沿的煤基碳材料及煤的清潔利用等相關(guān)知識，將服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展的前沿知識和技術(shù)融入本科教育。環(huán)境類專業(yè)的課程設(shè)置也不僅停留在水、氣和固體廢物的處理上，逐步融入了煤基固廢高值利用及煤焦廢水資源化利用等相關(guān)前沿知識，為煤基資源循環(huán)利用和煤基廢物處理等方面培養(yǎng)專業(yè)人才。具體見表1。

（二）學(xué)科交叉融合，設(shè)置課程套餐，構(gòu)建新型專業(yè)課程體系

課程體系是高等學(xué)校培養(yǎng)人才的主體。課程體系的構(gòu)建既要體現(xiàn)“以人為本、多元文化和自主選擇”的課程核心理念，同時也要體現(xiàn)課程體系整體設(shè)計的完整性、整合性、基礎(chǔ)性、選擇性、實踐性和時代性，又要體現(xiàn)地方高校本科教學(xué)方案的區(qū)域特色[6]。

高校正規(guī)教學(xué)模式是以學(xué)科分類劃分的，偏重單一學(xué)科的專業(yè)化與精深化，隨著全球化經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，單一的知識結(jié)構(gòu)已不適合當(dāng)今社會對人才的需求，交叉學(xué)科組織應(yīng)運而生，其是以跨越多學(xué)科和多領(lǐng)域而建立的，體現(xiàn)的是學(xué)科間相互聯(lián)系和作用[7]?！皩W(xué)科群”是將現(xiàn)有的細分院系進行整合，一個大的學(xué)院下設(shè)多個系，包含更廣泛的學(xué)科，即打破原有的單一學(xué)科教學(xué)模式，又可靈活地構(gòu)建各種形式的交叉學(xué)科間的聯(lián)系[8]。北京大學(xué)提出“30+6+2” 學(xué)科建設(shè)規(guī)劃，著力推動部分優(yōu)勢學(xué)科進入世界前列?？梢姡趥鹘y(tǒng)學(xué)科模式基礎(chǔ)上，建立學(xué)科間的交叉融合，是目前高校本科課程體系發(fā)展的趨勢。

當(dāng)代科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)出交叉融合的發(fā)展趨勢，特別是錯綜復(fù)雜的大工程問題需要多學(xué)科協(xié)同攻關(guān)。中科院包信和院士認為新工科需要科學(xué)與工程和人文的交叉融合。竺可楨認為大學(xué)不是“謀食”而是“謀道”，是追求真理、推進科學(xué)進步的舞臺，高校本科教育應(yīng)該實行通才教育。因此，新工科建設(shè)也要立足于通才教育，實現(xiàn)人文學(xué)科與工程學(xué)科的有機融合。山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院在傳統(tǒng)的能源環(huán)境類專業(yè)課程基礎(chǔ)上配置多種“課程套餐”，選修模塊為體現(xiàn)學(xué)科特色和對接行業(yè)需求的課程，完成個性化培養(yǎng)。根據(jù)社會需求提出“能源環(huán)境+經(jīng)濟+管理+哲學(xué)+法律+互聯(lián)網(wǎng)”的交叉融合，大學(xué)一年級和二年級學(xué)生以公共基礎(chǔ)課及部分專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)為主，進入大學(xué)三級開始，除專業(yè)課學(xué)習(xí)外，學(xué)生可以根據(jù)自己感興趣的方向選擇相應(yīng)的模塊。例如，選擇環(huán)境評價方向，就需要選修法律類、管理類及經(jīng)濟類相關(guān)課程;煤基固廢資源化利用方向除學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課外，還需要選修經(jīng)濟類、管理類等相關(guān)課程。同時，融入“互聯(lián)網(wǎng)+能源環(huán)境”依托云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)，實現(xiàn)以“大數(shù)據(jù)”為核心的人才培養(yǎng)模式改革，促進專業(yè)群與產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合。

1.理論教學(xué)板塊

針對目前煤電產(chǎn)業(yè)鏈的需求，全面優(yōu)化和改善現(xiàn)有學(xué)科結(jié)構(gòu)，努力打破學(xué)科歸屬與交叉融合的壁壘，突破單獨學(xué)科“點”狀發(fā)展和幾個學(xué)科簡單“面”的發(fā)展。針對煤炭低值燃燒利用，煤電產(chǎn)業(yè)污染物排放量大、能耗高，廢棄物難利用，超低排放政策帶來的壓力等產(chǎn)業(yè)發(fā)展難題，山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院以能源環(huán)境類專業(yè)為主組建“煤電產(chǎn)業(yè)污染控制與煤基固廢資源化利用學(xué)科群”。專業(yè)課采取課程套餐模式，包括專業(yè)必修課與專業(yè)選修課兩類，其中，專業(yè)必修課由主干核心課程與學(xué)生必須掌握的專業(yè)課組成，專業(yè)選修課依據(jù)學(xué)生的個性發(fā)展方向設(shè)置，體現(xiàn)專業(yè)優(yōu)勢與特色，學(xué)科群具體構(gòu)架如圖1所示。

獨具地方特色的“煤電產(chǎn)業(yè)污染控制與煤基固廢資源化利用學(xué)科群”形成了具有新工科背景的資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)，不僅為焦化企業(yè)、煤電企業(yè)和污染處理企業(yè)等地方龍頭產(chǎn)業(yè)輸送大批工程技術(shù)人才，助力煤炭相關(guān)企業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級，而且大幅提高畢業(yè)生的就業(yè)率，形成學(xué)生與企業(yè)雙贏的良性循環(huán)格局。

2.實踐教學(xué)板塊

在傳統(tǒng)的驗證實驗基礎(chǔ)上對專業(yè)實驗?zāi)K進行調(diào)整，設(shè)置為綜合型實驗、設(shè)計型實驗、研究型實驗。例如《固體廢棄物處理實驗課》選擇粉煤灰為實驗對象，除了粉煤灰制作建材的傳統(tǒng)實驗外，可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計從粉煤灰中分離漂珠、提取鋁或硅等可再利用物質(zhì)。在實驗室不易操作的實驗項目，可以推薦學(xué)生在課下使用“國家級虛擬仿真實驗項目共享平臺”，選擇相關(guān)的實驗項目自行完成，并納入成績考核。同時鼓勵學(xué)生以團隊的形式在本科生科研創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)參與感興趣的科學(xué)研究課題。

（三）對接產(chǎn)業(yè)，建立產(chǎn)學(xué)研實踐平臺

地方高校新工科建設(shè)有其自身發(fā)展思路，以地方經(jīng)濟發(fā)展為導(dǎo)向，重視對社會的貢獻度及工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。因此，傳統(tǒng)的封閉式辦學(xué)模式已不再適合經(jīng)濟的發(fā)展需求，迫切需要對接產(chǎn)業(yè)，建立產(chǎn)學(xué)研實踐平臺。為此，山西大學(xué)采取如下實踐舉措，實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研的有效結(jié)合。

1.圍繞煤基材料發(fā)展與煤基固廢高值利用產(chǎn)業(yè)需求，建立開放式、社會化的辦學(xué)體制，構(gòu)建校企協(xié)同育人新平臺，吸引企業(yè)參與高校人才培養(yǎng)過程。設(shè)立“能源環(huán)境專業(yè)前沿科學(xué)探討”課程，邀請企業(yè)專家面對面授課，介紹企業(yè)實際生產(chǎn)的相關(guān)知識，以及遇到的技術(shù)問題。

2.建立企業(yè)參與的教學(xué)質(zhì)量評價體系，與企業(yè)聯(lián)合設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新實踐項目，建立雙導(dǎo)師制，在理論與實踐過程中，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)需要的高端復(fù)合型人才和應(yīng)用實踐型人才[9]。

山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院在新工科理念下，增設(shè)資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)，在已有碩士點和博士點的基礎(chǔ)上設(shè)置的新專業(yè)，擁有國家重點實驗室，被評為山西省“1331工程”重點創(chuàng)新團隊（煤基廢物資源化利用創(chuàng)新團隊）和山西省“1331工程”工程（技術(shù)）研究中心（工業(yè)廢棄物處理與資源化工程技術(shù)研究中心）。依托研發(fā)基地、科研工作站、創(chuàng)新中心、產(chǎn)學(xué)研實踐基地，搭建學(xué)生科研實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺，為打造10億元級固廢產(chǎn)業(yè)園提供技術(shù)支撐，并與襄垣縣共建固廢利用研發(fā)基地，同時與朔州市共建煤電污染控制及資源化利用山西省重點實驗室。上述科研機構(gòu)均為本科生及研究生提供科研及社會實踐平臺，讓學(xué)生能夠在學(xué)校接受實訓(xùn)、在實習(xí)期間深入企業(yè)，真正實現(xiàn)校企產(chǎn)業(yè)對接，讓產(chǎn)學(xué)研落到實處。

地方高校一流本科教育建設(shè)準(zhǔn)確把握定位，確立發(fā)展方向，關(guān)鍵在于融合地方特色，服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展需求，有選擇性地對傳統(tǒng)專業(yè)進行創(chuàng)新與升級，融入前沿知識，構(gòu)建本科專業(yè)新型結(jié)構(gòu)，交叉融合構(gòu)建“學(xué)科群”，建立產(chǎn)學(xué)研實踐平臺，專業(yè)學(xué)科建設(shè)上充分體現(xiàn)地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的需要，服務(wù)于能源產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，著力培養(yǎng)符合地方經(jīng)濟發(fā)展需求的工程技術(shù)人才。

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[9]? 蔣學(xué)華，陳佩江.地方高校面向“新工科”建設(shè)的人才培養(yǎng)模式探討[J].臨沂大學(xué)學(xué)報，2018，40（6）：108.

編輯∕李夢迪

收稿日期：2021-05-06? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?修回日期：2021-05-28

作者簡介：程淑艷（1983—），女，山西運城人，山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院副教授，博士，研究方向：煤基固廢資源化利用。

基金項目：大地勵志科創(chuàng)項目“2019資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)實習(xí)實訓(xùn)”（228023901039）;山西大學(xué)校級教改項目“新工科建設(shè)推動地方高校一流本科教育改革與實踐”（129532009）