新工科背景下新能源科學與工程專業(yè)的課程體系改革探索

彭錦星

新工科背景下新能源科學與工程專業(yè)的課程體系改革探索

彭錦星

（天津農學院 工程技術學院，天津 300392）

現代工程教育人才培養(yǎng)必須適應新時代的發(fā)展和新經濟與新形勢的社會需求。課程體系改革是高等工程教育教學改革的重要課題。構建科學合理的課程體系是實現培養(yǎng)質量和培養(yǎng)目標的根本保障。本文探討了在新工科背景下構建和優(yōu)化新能源科學與工程專業(yè)人才知識結構體系，分析了新能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中的典型問題，并對新能源科學與工程專業(yè)的課程體系改革提出了工作思路，主要以立德樹人為目的，完善培養(yǎng)目標，增強課程建設，加強與新興戰(zhàn)略產業(yè)的交叉融合，注重學生綜合素質及創(chuàng)新能力的提高，形成具有特色的課程體系。

新能源科學與工程；新工科；課程體系

為了適應新的工業(yè)革命和全球一體化的進程，現代工程教育人才培養(yǎng)新思路被提出，新工科應時而生。自2016新工科的提出，從復旦共識到天大行動，再到北京指南，新工科建設步步為營，漸入佳境。2017年教育部組織進行新工科研究與實踐項目申報，鼓勵高校進行深入探索和實踐。鐘登華院士從新理念、新途徑和新要求三個層面將新工科的本質定義為：以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]。鐘登華院士提煉新工科的特征為：戰(zhàn)略型、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化和開放式。

能源是現代工業(yè)革命的基礎和動力，是實現社會主義現代化強國的保障。我國已將“新能源”列為戰(zhàn)略性新興產業(yè)[2]。為適應新經濟發(fā)展對綜合素質人才的需求，以國家能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃為導向，建設“新能源科學與工程”特色專業(yè)。新能源科學與工程專業(yè)隸屬于能源動力類專業(yè)，從新能源科學與工程的發(fā)展歷程來看，從“熱能與動力工程”專業(yè)幾經學科細分與整合，形成現在的“新能源科學與工程”專業(yè)[3]。新能源科學與工程專業(yè)具有明顯的學科交叉融合特點[4-6]，這為課程體系的設置提出了新的挑戰(zhàn)。

為實現專業(yè)改革目標和對接能源產業(yè)發(fā)展潮流，結合天津農學院的現有情況，新能源科學與工程專業(yè)培養(yǎng)目標被定位為“具備德、智、體、美全面發(fā)展的，在新能源裝備設計、制造及生物質能利用等方面具備基本知識和基本技能的，能在新能源相關單位從事研究、開發(fā)、設計、施工等工作的應用型工程技術人才。”為了更好地實現新能源科學與工程專業(yè)培養(yǎng)目標，課題組調研了國內部分高校的新能源科學與工程專業(yè)課程體系。通過調研結果的深入剖析，并結合天津農學院的實際情況，構建和優(yōu)化了專業(yè)課程體系，促進各門課程之間知識內容與知識系統(tǒng)結構的交叉融合，堅持以系統(tǒng)優(yōu)化與協(xié)調發(fā)展。

1 新工科背景下新能源科學與工程專業(yè)課程體系改革面臨的問題

1.1 新能源學科范圍的延伸對新工科背景下的人才知識結構影響

隨著可再生能源和新能源的開發(fā)利用，形成了大量的研究團隊和巨大的新能源產業(yè)鏈，如太陽能光熱發(fā)電產業(yè)鏈、太陽能光伏發(fā)電產業(yè)鏈、風能產業(yè)鏈、生物質能產業(yè)鏈、地熱能產業(yè)鏈等，為新能源科學與工程專業(yè)畢業(yè)生提供了數量龐大的就業(yè)崗位，新工科背景下高校要能對接產業(yè)保障不同層次的人才供給?，F有的專業(yè)培養(yǎng)方案中，課程體系與知識架構已經出現了一些與新能源產業(yè)鏈脫節(jié)的現象，需要及時重構和優(yōu)化。但是，在當前培養(yǎng)計劃中總學分下降、總課程數減少的背景下，新工科的開放性和系統(tǒng)性產生增設新領域課程，必將會沖擊傳統(tǒng)課程體系。

1.2 新工科背景下人才培養(yǎng)的“寬口徑”和“產業(yè)脫節(jié)”的矛盾

新工科的戰(zhàn)略性確定了寬口徑是新工科背景下新能源科學與工程專業(yè)的一個重要特征，知識涉及了太陽能、風能、生物質能、地熱能和海洋能等，這些知識內涵差異性非常明顯，造成知識結構割裂。“寬口徑”培養(yǎng)模式一方面解決了專業(yè)面狹窄的問題，提高了人才知識體系豐滿性，拓展了就業(yè)的適應性。另一方面也產生了不利影響，特別是專業(yè)課程門數和學時局限性，畢業(yè)生在各方面都不精通，不能馬上滿足產業(yè)與企業(yè)對人才知識架構的需求，還要通過較長時間的社會實踐學習過程才能對接產業(yè)。由于目前崗前培訓和繼續(xù)教育制度的一些缺陷，我國企業(yè)不愿意接受“寬口徑”的畢業(yè)生，希望畢業(yè)生畢業(yè)馬上適應工作崗位，甚至是專業(yè)和產業(yè)的零縫隙對接[7]。

1.3 新工科背景下的課程體系設置傳統(tǒng)模式和高校學生的個性化需求的沖突

大學階段是形成人生觀、價值觀和世界觀的關鍵階段。大學生對自己將來所從事的職業(yè)選擇興趣不同，如有的偏好太陽能光伏發(fā)電，有的偏好地熱發(fā)電，還有的偏好生物質發(fā)電；另外，大學生的人生規(guī)劃具有差異性，如有的考取研究生做科研工作者，有的直接就業(yè)做技術工程師，有的考公務員做行政管理人員，有的經濟頭腦發(fā)達做商人，還有的自主創(chuàng)業(yè)做企業(yè)經營者。新工科的創(chuàng)新性與學生的個性化需求不謀而合。高等教育可以為大學生個性化需求提供彈性支撐，在課程體系設置上為學生提供一定的獨立選擇的彈性空間，使學生能夠按照自己的綜合實際情況去選擇未來從事的職業(yè)和人生道路。目前課程體系設置傳統(tǒng)模式相對單一，相同專業(yè)的大學生學習的課程幾乎相同，教學內容差別性不足，學生幾乎都是相同培養(yǎng)模式，不能滿足不同類型學生的個性化需求，不利于學生的個性化發(fā)展，也不利于創(chuàng)新精神培養(yǎng)。

2 構筑課程體系措施

2.1 打造新領域核心課程，優(yōu)化人才知識體系

繼承與創(chuàng)新是新工科人才培養(yǎng)的主要途徑之一，新能源科學與工程專業(yè)課程體系改革需要繼承與創(chuàng)新，既要繼承傳統(tǒng)能源動力類的基礎，又要創(chuàng)新拓展新能源學科方向，對接新能源產業(yè)，充分把握新能源專業(yè)的發(fā)展動態(tài)及學科方向，掌握新領域的學科本質和新能源產業(yè)對人才培養(yǎng)的需求，從而優(yōu)化人才知識結構體系。在總學分和學時的雙重局限下，優(yōu)化培養(yǎng)方案中的課程設置，提煉教學內容，將傳統(tǒng)專業(yè)課程與新領域的核心課程融會貫通，制定適應學科領域發(fā)展、滿足應對變化、塑造未來的課程體系，使畢業(yè)生具有完備的知識結構體系，增強畢業(yè)生的就業(yè)競爭力。

2.2 統(tǒng)一專業(yè)大類基礎課程設置，分設專業(yè)方向模塊課程群

以解決“寬口徑”和薄基礎的矛盾的學生專業(yè)知識結構和多元化需求的問題為目標，在課程體系設置中分設專業(yè)方向。同時為了防止專業(yè)方向過于狹窄，每個專業(yè)方向的公共基礎課程和專業(yè)大類基礎課程全部統(tǒng)一設置，體現出新能源科學與工程的課程模塊交叉與融合，交叉和融合是新工科人才培養(yǎng)的另一條主要途徑。按照不同的專業(yè)方向需求設置不同的模塊化課程群，每個專業(yè)模塊化課程群設置3～4門課程，同時增設部分應用性強的專業(yè)選修課，增強實踐環(huán)節(jié)，這樣就有效解決了“寬口徑”專業(yè)和產業(yè)對接的問題。

2.3 建立彈性的課程體系，滿足高校學生的創(chuàng)新化和多元化

建立彈性的課程體系，通過協(xié)調與共享多樣化、分層次設置課程，構建和優(yōu)化課程體系以滿足不同類型學生的多元化需求和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。通過專業(yè)方向差異化模塊設置，學生可以按照自己對未來職業(yè)和人生規(guī)劃進行選擇。培養(yǎng)計劃可分科學創(chuàng)新型和工程應用型。“科學創(chuàng)新型”培養(yǎng)計劃的學時結構側重基礎課程與專業(yè)基礎課程，實踐教育環(huán)節(jié)以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目標。“工程應用型”培養(yǎng)計劃的學時結構側重傳授專門工程技術的專業(yè)課程，實踐教育環(huán)節(jié)以培養(yǎng)學生應用所學專業(yè)知識的能力為目標。同時，適度增加選修課門數，選修課程也分科學創(chuàng)新型和工程應用型，滿足畢業(yè)生的不同需求。

3 優(yōu)化課程體系

3.1 完善的公共課程體系

公共課程體系本著新工科的本質以立德為引領，以德育、體育和美育為準繩，以培養(yǎng)正確的價值觀、人生觀和世界觀為教學重點。通過調整課程體系，建立與新工科相關的公共基礎知識體系，包括：思想道德類、哲學類、史學類、政治類、計算機類、英語類和體育類等公共理論課程。

3.2 構筑合理的基礎課程體系

理論基礎課程體系以應對變化、塑造未來為建設理念，以實踐為目標，以產業(yè)需求為基礎，重點掌握陳述式知識、強化程序式知識。通過優(yōu)化課程體系，建立與新能源科學與工程專業(yè)相關的基礎知識體系，包括：數學類、物理類和化學類基礎理論等。

3.3 多鏈并聯的專業(yè)基礎課程與專業(yè)課程體系

針對新能源科學與工程專業(yè)培養(yǎng)目標中的“在新能源裝備設計、制造及生物質能利用等方面具備基本知識和基本技能的，能在新能源相關單位從事研究、開發(fā)、設計、施工等工作的應用型工程技術人才”的就業(yè)目標，以響應繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調與共享為主要途徑，構建了三個課程子體系，即設計課程子體系、制造課程子體系和生物質能利用課程子體系。設計課程子體系包括機械與設計課程鏈和能源管理類課程鏈；制造課程子體系包括熱類設備課程鏈、電類設備課程鏈、控制類設備課程鏈；生物質能利用課程子體系包括熱化學課程鏈和生物化學課 程鏈。

3.4 拓寬知識面，增設選修課

立足人才全面發(fā)展的需要，以適應培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才為目標，設置了包括社會科學、人文科學、工程技術等領域的選修課程。選修課程分為公共選修課程和專業(yè)選修課程。公共選修課程注重對人才的全面發(fā)展，使學生能更好的了解社會，適應各種社會環(huán)境的變化。專業(yè)選修課以培養(yǎng)工程實踐能力為目標，提高學生考取研究生與社會就業(yè)相關的新技術的能力；聚焦對學生知識面的延展以及國家注冊公用設備工程師動力專業(yè)與暖通空調專業(yè)考試的需求。

4 結語

新工科背景下的課程體系改革是一項長期的艱巨任務，在高等工程教育實踐中總結經驗，不斷探索與時俱進。新工科背景下的課程體系改革要本著課程體系服務于專業(yè)培養(yǎng)目標，專業(yè)培養(yǎng)目標服務于產業(yè)，產業(yè)服務于國家需求。新能源科學與工程專業(yè)有效銜接新能源產業(yè)，打通新能源專業(yè)與新能源產業(yè)鏈。新能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)要解決的關鍵問題，不僅有與其他專業(yè)的共性問題，又有其特性問題。新能源科學與工程專業(yè)課程體系改革要適應國家高等工程教育人才培養(yǎng)目標的總體要求，可以借鑒國際和國內其他學校和專業(yè)的成功改革經驗，結合專業(yè)自身特點和學校實際情況，探索出更多行之有效的措施。

[1] 鐘登華. 新工科建設的內涵與行動[J]. 高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2] 饒政華，廖勝明. 新能源科學與工程專業(yè)課程體系研 究[J]. 中國大學教學，2015（3）：44-46.

[3] 彭錦星. 農業(yè)院校新能源科學與工程專業(yè)的定位與建設[J]. 天津農學院學報，2015，22（3）：62-64.

[4] 李微，陳薦，何建軍，等. 多學科背景下人才培養(yǎng)模式的探討——以長沙理工大學“新能源科學與工程”專業(yè)為例[J]. 教育教學論壇，2020，28（7）：86-87.

[5] 楊晴，王曉墨，成曉北，等. 新工科背景下的新能源科學與工程專業(yè)——哈佛大學工科教育在學科交叉方面的啟示[J]. 高等工程教育研究，2019（S1）：23-24.

[6] 沈娜，韓鳳琴. 新能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)探 索[J]. 中國電力教育，2020（4）：61-63.

[7] 張力，楊晨. 能源動力類專業(yè)工程教育改革初探[J]. 中國電力教育，2011（21）：152-154.

Exploration on curriculum system reform of new energy science and engineering specialty under the background of emerging engineering education

Peng Jinxing

（College of Engineering and Technology, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China）

Talent training of modern engineering education must adapt to the development of the new era and the social needs of the new economy and new situation. Curriculum system reform is an important subject in the teaching reform of higher engineering education. The construction of a scientific and reasonable curriculum system is the fundamental guarantee to achieving the training quality and training objectives. This paper discussed on the construction and optimization of knowledge structure system of new energy science and engineering professionals under the background of new engineering education. Typical problems in talent training program of new energy science and engineering specialty were analyzed. And it put forward the work train of thought for the new energy science and engineering curriculum system reform including improving moral education as purpose, enhancing the training objectives and curriculum construction, integrating with the strategic emerging industries, emphasizing the comprehensive quality and innovation ability of the students, and building characteristic curriculum system.

new energy science and engineering; emerging engineering education; curriculum system

1008-5394（2022）02-0088-04

10.19640/j.cnki.jtau.2022.02.017

G642.0

B

2020-09-09

天津農學院教改項目（2021-YC-003）

彭錦星（1981—），男，高級工程師，博士，主要從事燃氣應用和生物質新能源方面的科研與教學工作。E-mail：pjxchina@126.com。

責任編輯：楊霞