能源化工方向人才培養(yǎng)與課程建設(shè)探討

姜召，段培高，魏進(jìn)家

（西安交通大學(xué) 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，陜西西安 710049）

能源化學(xué)工程作為化學(xué)工程與工藝專業(yè)重要的支撐方向，是利用化學(xué)、化工的理論與技術(shù)來解決能量的轉(zhuǎn)換、儲存及傳輸?shù)葐栴}，與國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)，也是社會急需的方向[1-3]。西安交通大學(xué)是我國享譽(yù)海內(nèi)外的著名高等學(xué)府，其化工學(xué)院一直圍繞國家和西部區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，按照高起點(diǎn)、高水平、國際化的建設(shè)思路，探索人才培養(yǎng)創(chuàng)新之路。學(xué)院在能源化工方向形成了特色研究方向：①能源化工工藝系統(tǒng)集成與排放控制，主要針對工業(yè)過程化工節(jié)能與化工過程集成的理論與應(yīng)用研究；②能源化工過程強(qiáng)化與放大，主要致力于反應(yīng)和分離的耦合技術(shù)及熱質(zhì)傳遞等過程，強(qiáng)化技術(shù)在能源生產(chǎn)中的應(yīng)用和工程放大研究。圍繞該方向，結(jié)合我校實(shí)際情況及陜西省能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的需求，建立和完善行之有效的人才培養(yǎng)模式，為我省乃至全國的能源化工行業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型高層次人才，是建設(shè)該方向首要面對的問題?；诖吮尘?，筆者對該方向的人才培養(yǎng)和課程建設(shè)方面進(jìn)行了初步的探討。

1 明確方向定位與培養(yǎng)目標(biāo)

在新時(shí)代、新經(jīng)濟(jì)、新工科建設(shè)的大背景下，應(yīng)堅(jiān)持以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，以立德樹人為根本，以加強(qiáng)學(xué)科和專業(yè)建設(shè)為基礎(chǔ)，緊密結(jié)合行業(yè)產(chǎn)業(yè)需求，搭建適應(yīng)新工科要求的人才培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新平臺和工程實(shí)踐教育基地[4-6]。人才培養(yǎng)處于核心地位，培養(yǎng)什么樣的人，怎樣培養(yǎng)人，是專業(yè)建設(shè)的核心和實(shí)質(zhì)。專業(yè)定位和培養(yǎng)目標(biāo)的制定需建立在對專業(yè)深入分析和了解的基礎(chǔ)上，并結(jié)合國情和學(xué)校的條件考慮專業(yè)發(fā)展與社會進(jìn)步對人才的客觀、合理要求。對能源化工方向來說，明確“以人為本”的定位與培養(yǎng)目標(biāo)尤為必要。結(jié)合西安交通大學(xué)化工學(xué)科背景，能源化工的定位應(yīng)以國家未來能源產(chǎn)業(yè)需求為目標(biāo)，既要秉承傳統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)，更要體現(xiàn)新方向特色，側(cè)重于煤炭的高效潔凈利用，發(fā)展以太陽能、氫能等為代表的可再生能源的轉(zhuǎn)化與利用，并拓展至石油、天然氣等領(lǐng)域。人才培養(yǎng)應(yīng)堅(jiān)持服務(wù)本省、輻射全國、突出應(yīng)用、一專多能的指導(dǎo)方針，培養(yǎng)掌握相關(guān)知識和技能、具備行業(yè)技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)的基本能力、具有創(chuàng)新精神和較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的高級應(yīng)用型人才，以滿足國家能源產(chǎn)業(yè)的迫切需求?；诖耍厴I(yè)生應(yīng)掌握能源化工領(lǐng)域的基本理論、知識和技能，能夠從事煤化工、關(guān)鍵材料與工藝、過程強(qiáng)化技術(shù)和智能化工系統(tǒng)集成優(yōu)化等領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)、過程控制以及企業(yè)經(jīng)營管理等方面的工作。

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和課程體系

明確了方向定位與培養(yǎng)目標(biāo)，方向建設(shè)和人才培養(yǎng)就有了方向[7-9]。課程建設(shè)是專業(yè)與方向建設(shè)的核心，也是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵。課程體系是否合理、教學(xué)內(nèi)容是否先進(jìn)，直接關(guān)系到人才培養(yǎng)的質(zhì)量?？紤]到能源化工方向是實(shí)踐和理論緊密結(jié)合的新型專業(yè)，具有多學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)，因此其課程體系和教學(xué)內(nèi)容應(yīng)充分強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)并重和基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識并重的原則，其制定應(yīng)充分突出以下幾個方面：

（1）厚基礎(chǔ)、寬口徑、重方向，設(shè)計(jì)模塊化課程結(jié)構(gòu)。

根據(jù)上述方向定位和培養(yǎng)目標(biāo)，貫徹“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重方向”的設(shè)計(jì)原則，對能源化工方向的課程體系進(jìn)行“模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”[10]。課程體系包含理論和實(shí)踐教學(xué)，其中理論教學(xué)分為基礎(chǔ)模塊、專業(yè)模塊和拓展模塊三部分，基礎(chǔ)模塊培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識和基本學(xué)習(xí)能力，為后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，包括通識教育和學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)部分。其中通識教育主要為公共基礎(chǔ)課，包含政治理論課、英語、高數(shù)、計(jì)算機(jī)等；學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)部分則兼顧化學(xué)和化工兩大學(xué)科，主要包括四大化學(xué)，即無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和分析化學(xué)，同時(shí)包括化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)等化工學(xué)科的核心課程。對于基礎(chǔ)模塊，應(yīng)全面分析課程基本知識理論的內(nèi)容，并依此安排授課學(xué)期及學(xué)時(shí)。專業(yè)模塊應(yīng)體現(xiàn)能源化工方向的特點(diǎn)，包含必修和選修課。必修課側(cè)重化工應(yīng)用技能培養(yǎng)，涉及化工工藝、化工過程設(shè)計(jì)等課程，選修課是該方向特色課程集中區(qū)，初步分為煤化工、太陽能利用與高效轉(zhuǎn)化等方向，學(xué)生可根據(jù)所選方向完成對應(yīng)課程，并鼓勵其積極多選多修。拓展模塊涵蓋管理、經(jīng)濟(jì)、體育、人文方面，以校院任選課為主，旨在拓展學(xué)生知識面，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。實(shí)踐教學(xué)則由生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、課外科技活動等部分組成。

（2）加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和動手能力 。

加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)要求，是提高學(xué)生創(chuàng)新意識和動手能力的關(guān)鍵，因此在課程體系的建設(shè)中應(yīng)著重突出實(shí)踐環(huán)節(jié)[11-12]。在課程體系和教學(xué)內(nèi)容的制定上，可以從以下幾方面做嘗試：①對于基礎(chǔ)課程，如四大化學(xué)和化工原理等，均開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生掌握化工學(xué)科的基本知識、操作和技能。②開設(shè)能源化工方向的綜合實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容可來自教師的科研成果，也可來自能源化工企業(yè)，如“富油煤原位熱解”“能源化工系統(tǒng)的多尺度集成與優(yōu)化”等，既與工業(yè)生產(chǎn)較為接近，又與教師的科研成果關(guān)系密切。實(shí)驗(yàn)中在保證安全的前提下，應(yīng)允許學(xué)生修改相關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，探索最佳實(shí)驗(yàn)條件。既可強(qiáng)化學(xué)生動手能力，又給學(xué)生足夠的創(chuàng)新和思考空間，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。③加強(qiáng)校企聯(lián)合，結(jié)合多學(xué)科交叉特色，設(shè)立以化工學(xué)科為主導(dǎo)的工作坊，優(yōu)化行業(yè)與區(qū)域合作的規(guī)劃布局，為學(xué)生搭建更為廣闊的實(shí)習(xí)平臺，加強(qiáng)了理論知識與生產(chǎn)實(shí)踐的緊密聯(lián)系。④積極開展課外科技活動。在課程體系中設(shè)置創(chuàng)新學(xué)分，如競賽獲獎、論文發(fā)表、專利申報(bào)等。鼓勵高年級學(xué)生積極參與科研活動，參加“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”“大學(xué)生挑戰(zhàn)杯”等，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

（3）緊密結(jié)合科研成果和生產(chǎn)實(shí)際，保持教學(xué)內(nèi)容的前沿性和時(shí)效性。

能源化工方向的特點(diǎn)要求我們要緊密結(jié)合科研成果和生產(chǎn)實(shí)際，保持教學(xué)內(nèi)容的前沿性和時(shí)效性[13]。因此需要在教學(xué)過程適當(dāng)增加傳統(tǒng)能源與新能源高效轉(zhuǎn)化與利用的新方法、新技術(shù)和新工藝的相關(guān)內(nèi)容，使培養(yǎng)的人才具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)與知識結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)一線生產(chǎn)需要。要做到這一點(diǎn)，給出以下幾點(diǎn)建議：①開設(shè)能源化工前沿系列講座，邀請校內(nèi)外知名專家和工程師講授該領(lǐng)域的新知識、新理論和新技術(shù)，使學(xué)生及時(shí)了解和深入把握能源化工方向的前沿動態(tài)和生產(chǎn)實(shí)際。②鼓勵教師自編教材講義，將國內(nèi)外前沿和最新科研成果融入教學(xué)內(nèi)容，傳遞給學(xué)生最新知識理論與信息。③設(shè)立專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，定期派遣骨干教師深入企業(yè)進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，幫助在校教師積累企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并將相關(guān)能源化工知識融入教學(xué)中，保障教學(xué)內(nèi)容不與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)，拓展學(xué)生的工程意識。

3 改進(jìn)教學(xué)方法和考核形式

傳統(tǒng)的教學(xué)方法更注重教師的傳授，容易忽視學(xué)生工程思維與實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)。教學(xué)方法改進(jìn)的根本目的在于落實(shí)學(xué)生的主體地位[14]。為了能充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，提高其分析和解決問題的能力，教師應(yīng)加強(qiáng)多媒體和模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，充分利用學(xué)院自主搭建的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，開展具體工程案例的解析。如化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程等課程中，采用生產(chǎn)流程動態(tài)模擬示意圖結(jié)合實(shí)物圖片的講解效果要遠(yuǎn)勝于單純的圖表和公式，加深其對知識理論與工程概念的理解。也可采取專題討論課形式，教師提前將討論題目按小組分配給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生線下完成相關(guān)材料的收集、整理和報(bào)告撰寫過程，在課堂上進(jìn)行匯報(bào)講解，其他學(xué)生可參與提問與討論，最后由教師進(jìn)行點(diǎn)評總結(jié)。這種方式對學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及語言表達(dá)能力的提高會有顯著效果。教師也可通過帶領(lǐng)學(xué)生參與自身的科研活動，以及到合作企業(yè)開展認(rèn)識實(shí)習(xí)，將課堂教學(xué)拓展至課外，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)—學(xué)—研”的有機(jī)結(jié)合。

評價(jià)是教育管理過程中采用的重要手段，是教育管理的必要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的考評體系，不利于應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。而采取平時(shí)成績與期末成績相結(jié)合的考評體系能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)過程的全程監(jiān)控。根據(jù)目前的考核評價(jià)機(jī)制，建議適當(dāng)增加平時(shí)成績的比重，平時(shí)成績應(yīng)建立量化考核標(biāo)準(zhǔn)，將作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課程設(shè)計(jì)、專題討論等因素根據(jù)權(quán)重比綜合考量進(jìn)來，而競賽獲獎、論文發(fā)表、專利申報(bào)等成果獎勵應(yīng)單獨(dú)額外核分，通過這種方式來促進(jìn)學(xué)生“自我激勵”。期末考試應(yīng)根據(jù)課程自身特點(diǎn)選擇考試形式和考試內(nèi)容。對于基礎(chǔ)類及通識教育課程，內(nèi)容多以客觀題為主。對于化工原理、化工反應(yīng)工程等實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，考試內(nèi)容多加入一些主觀題，多考核與實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)的設(shè)備、工藝流程、工藝設(shè)計(jì)等內(nèi)容。而對于專業(yè)課程尤其是專業(yè)選修課，宜采取開卷考試和論文撰寫相結(jié)合的方式進(jìn)行考核，內(nèi)容宜以科技前沿專題為主，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力與發(fā)散思維。需要強(qiáng)調(diào)的是，無論采用何種考核形式，考核結(jié)果務(wù)必嚴(yán)格把控，否則會影響新評價(jià)體系的公正性和適用性。

4 結(jié)語

能源化工方向的建設(shè)是一個不斷發(fā)展的過程，其逐漸發(fā)展壯大需要不斷摸索嘗試，需要借鑒吸收其他院校的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)校內(nèi)外資源的整合，改進(jìn)、完善能源化工方向建設(shè)，優(yōu)化學(xué)科布局，長期堅(jiān)持，才能持續(xù)培養(yǎng)出具有扎實(shí)化工學(xué)科知識、精深技術(shù)技能、較強(qiáng)專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐動手能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，滿足國家建設(shè)和發(fā)展需要。