楊帆 靳登超 裴舒蕓 鮑振博 楊磊 王莉

摘 要：為了迎接新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我國高等工程教育正在積極推進(jìn)"新工科"建設(shè)及其教學(xué)改革。本文針對"新工科"建設(shè)背景下新能源科學(xué)與工程專業(yè)的能源化學(xué)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念和教學(xué)模式進(jìn)行深入探討和分析，提出注重學(xué)科交叉整合，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)和科研創(chuàng)新活動(dòng)，結(jié)合學(xué)生社會(huì)能力和職業(yè)素養(yǎng)培育的教學(xué)改革方案，為新能源和能源環(huán)保領(lǐng)域培養(yǎng)綜合性、復(fù)合型工程技術(shù)人才提供相應(yīng)的參考。

關(guān)鍵詞：新工科；新能源科學(xué)與工程；能源化學(xué)；教學(xué)改革

當(dāng)今世界知識(shí)經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的浪潮滾滾而來，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心的新興產(chǎn)業(yè)極大地推動(dòng)了世界經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展。各發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在上述新興技術(shù)領(lǐng)域和先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域做出重大戰(zhàn)略部署，意在建立具有核心競爭力的新型經(jīng)濟(jì)和工業(yè)體系，增強(qiáng)綜合國力[1]。

高等工程教育院校是為社會(huì)培養(yǎng)工程科技人才的基地。為實(shí)現(xiàn)新科技和產(chǎn)業(yè)革命的蓬勃發(fā)展，歐美主要發(fā)達(dá)國家都發(fā)布了關(guān)于大力推進(jìn)工程教育改革的前瞻性戰(zhàn)略報(bào)告，如美國的《培育2020的工程師：為新世紀(jì)而改革工程教育》（2005）、《國家行動(dòng)計(jì)劃：應(yīng)對美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要》（2007）等，歐洲的“加強(qiáng)歐洲工程教育”（E4）、“歐洲工程的教學(xué)與研究”（TREE）等，均為歐美各國高等工程教育改革與發(fā)展產(chǎn)生了重要而深遠(yuǎn)的影響[2]。2016年我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著我國高校工程教育全面融入世界，實(shí)現(xiàn)國際實(shí)質(zhì)等效，但我國高校工程教育普遍存在滯后社會(huì)需求的問題。

2017年2月，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)。

“新工科”是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求 而提出的我國工程教育改革方向。新工科專業(yè)，主要指針對新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)，以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)工科專業(yè)?！靶鹿た啤比瞬啪哂泄こ虒?shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)和高國際競爭力，著眼于互聯(lián)網(wǎng)革命、新技術(shù)發(fā)展、制造業(yè)升級等時(shí)代特征，培養(yǎng)學(xué)生快速學(xué)習(xí)新事物的能力，將科學(xué)、人文、工程交叉融合在一起，具備整合能力、全球視野、領(lǐng)導(dǎo)能力和實(shí)踐能力，成為人文科學(xué)和工程領(lǐng)域的領(lǐng)袖人物[3]。“新工科”建設(shè)對于我國推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“一帶一路”、“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“人工智能2.0”等重大戰(zhàn)略具有重大意義。

新能源科學(xué)與工程專業(yè)作為新工科專業(yè)，主要針對國家能源領(lǐng)域的發(fā)展需求，著重培養(yǎng)學(xué)生在風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等新能源領(lǐng)域和節(jié)能減排領(lǐng)域的開發(fā)研究、工程設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行及生產(chǎn)管理工作的能力，為我國新能源產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)跨學(xué)科復(fù)合型工程技術(shù)人才，和具有較強(qiáng)工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的專門人才。

新能源領(lǐng)域和傳統(tǒng)能源節(jié)能減排領(lǐng)域的開發(fā)研究、工程設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行及生產(chǎn)管理綜合素質(zhì)和能力的提升離不開能源化學(xué)課程的培養(yǎng)和實(shí)踐。含碳能源（煤、石油和天然氣）的高效潔凈利用及具有清潔、低碳、可再生等優(yōu)勢的太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源的開發(fā)和利用成為未來中國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，為適應(yīng)我國新能源產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實(shí)需求和彌補(bǔ)其未來發(fā)展的人才需求缺口，能源化學(xué)課程必須結(jié)合“新工科”建設(shè)的要求，從教學(xué)目標(biāo)重新定位、教學(xué)內(nèi)容重新優(yōu)化、教學(xué)理念的革新和教學(xué)模式的改革四個(gè)方面著力，為培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力強(qiáng)的復(fù)合型“新工科”人才不斷努力。

1 能源化學(xué)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)

新經(jīng)濟(jì)時(shí)代需要具有全球視野、跨學(xué)科整合能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的綜合性、復(fù)合型工程科技人才。能源化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)就不僅是傳授扎實(shí)的能源專業(yè)知識(shí)，而且應(yīng)具有“學(xué)科交叉融合”特點(diǎn)，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)今能源環(huán)境領(lǐng)域最新發(fā)展方向，加強(qiáng)能源化學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)、化工設(shè)計(jì)、電廠化學(xué)、材料科學(xué)、能源儲(chǔ)存、節(jié)能減排和新型環(huán)保技術(shù)革新等學(xué)科的相互滲透，促進(jìn)融合，使得學(xué)生具有“大工程觀”?！按蠊こ逃^”還強(qiáng)調(diào)“回歸工程設(shè)計(jì)”[4]，注重工程教育的應(yīng)用實(shí)踐性，所以還應(yīng)加強(qiáng)能源化學(xué)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將課程的基本理論、基本設(shè)計(jì)和學(xué)生的基本操作實(shí)踐技能有機(jī)的綜合在一起，學(xué)以致用，極大地提升學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

2能源化學(xué)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化梳理

基于目前新能源和能源環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展和人才需求的現(xiàn)實(shí)背景，結(jié)合本校教學(xué)科研主要發(fā)展方向，能源化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)主要包括：（1）傳統(tǒng)化石能源（煤、石油和天然氣）的高效利用和節(jié)能減排技術(shù)；（2）新能源（太陽能、生物質(zhì)能和氫能等）化工過程的工程研發(fā)技術(shù)；（3）新型儲(chǔ)能材料及新能源轉(zhuǎn)化和利用技術(shù)；（4）環(huán)境友好材料及凈水技術(shù)研發(fā)。目前適合于新能源科學(xué)與工程專業(yè)的能源化學(xué)特色教材比較少，為此選擇李文翠等主編，化學(xué)工業(yè)出版社發(fā)行的《能源化學(xué)工程概論》為授課參考教材，并參考化學(xué)工業(yè)出版社發(fā)行的多部教材，如陳軍，陶占良主編的《能源化學(xué)》，袁權(quán)主編的《能源化學(xué)進(jìn)展》；周基樹等主編，西安交通大學(xué)出版社發(fā)行的《能源環(huán)境化學(xué)》。對某些教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對傳統(tǒng)學(xué)科的一般性內(nèi)容大量融合和壓縮，保留重要的基本內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合當(dāng)前新能源和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)問題，新增相關(guān)的前沿?zé)狳c(diǎn)知識(shí)內(nèi)容。

能源化學(xué)是一門內(nèi)容豐富又與多學(xué)科交叉的課程，不同的能源技術(shù)包含化學(xué)、化工、物理、材料、機(jī)械、電學(xué)、熱力學(xué)和控制理論等多門類學(xué)科知識(shí)，所以授課過程中涉及到其他學(xué)科知識(shí)要注重引導(dǎo)學(xué)生回憶已學(xué)知識(shí)和靈活運(yùn)用于本課程學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科整合能力。另一方面，將本門課的理論學(xué)習(xí)與實(shí)際問題緊密聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的興趣和思考。運(yùn)用研究性、案例型教學(xué)，使得重要的知識(shí)點(diǎn)均與實(shí)際工程工藝或技術(shù)難點(diǎn)案例剖析相結(jié)合，變枯燥知識(shí)為生動(dòng)的案例，培養(yǎng)和提高學(xué)生從事能源與環(huán)境領(lǐng)域開發(fā)研究、工程設(shè)計(jì)及生產(chǎn)管理的能力，努力使其成為創(chuàng)新和實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才。

3.能源化學(xué)教學(xué)理念革新

教學(xué)理念是對學(xué)校教育和學(xué)生認(rèn)識(shí)的集中體現(xiàn)，明確表達(dá)的教學(xué)理念對教學(xué)活動(dòng)有極其重要的指導(dǎo)意義[5]?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)為核心，在關(guān)鍵領(lǐng)域和核心技術(shù)方面占據(jù)創(chuàng)新制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)提升我國科技綜合競爭力和國際影響力的戰(zhàn)略目標(biāo)，并在更大程度上提升國民的整體綜合素質(zhì)水平，增強(qiáng)大學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力[4]。傳統(tǒng)教學(xué)理念已經(jīng)無法滿足“新工科”人才培養(yǎng)需求，必須轉(zhuǎn)向以促進(jìn)人的全面發(fā)展為核心，實(shí)踐教學(xué)與能力培養(yǎng)為突破口，學(xué)生知識(shí)、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的新型教學(xué)理念。

首先應(yīng)突顯綜合性、復(fù)合型人才培養(yǎng)的中心地位?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)強(qiáng)調(diào)個(gè)人的綜合素質(zhì)得以提升。首先，學(xué)生個(gè)體的個(gè)性化得到更大程度的發(fā)展，如興趣和特長得到更充分的挖掘，創(chuàng)新和創(chuàng)造能力得到更全面的指導(dǎo)與培養(yǎng)等；其次，學(xué)生個(gè)體的社會(huì)化能力提升，通過學(xué)習(xí)構(gòu)筑自身的認(rèn)知體系，能夠更為積極主動(dòng)地適應(yīng)社會(huì)、融入社會(huì)，掌握并認(rèn)同社會(huì)的知識(shí)和規(guī)范，自身的社會(huì)責(zé)任感和歷史使命感不斷增強(qiáng)。另一方面，學(xué)生個(gè)體的跨界整合能力得以發(fā)展。通過不同學(xué)科、領(lǐng)域知識(shí)的交叉融合學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解和理解世界上不同國家的文化、習(xí)俗和思維方式的特點(diǎn)與差異，學(xué)生主動(dòng)融入和參與國際合作事務(wù)的能力得到提升；學(xué)生具備較強(qiáng)的組織、管理和領(lǐng)導(dǎo)才能，能夠適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實(shí)需求和未來發(fā)展趨勢，擁有較強(qiáng)的跨界整合能力[4]。所以能源化學(xué)的授課過程中應(yīng)注重多學(xué)科融合，為學(xué)生設(shè)計(jì)自由討論課題，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、各類英語、計(jì)算機(jī)和學(xué)科相關(guān)競賽等活動(dòng)項(xiàng)目，營造個(gè)性化的教育環(huán)境和氛圍； 其次，提倡寬容精神與師生互動(dòng)，承認(rèn)并尊重學(xué)生的個(gè)性差異，為每一位學(xué)生個(gè)性的展示與發(fā)展提供平等機(jī)會(huì)和條件，給個(gè)性的健康發(fā)展提供寬松的生長空間[5]。課堂教學(xué)的手段應(yīng)向?qū)嵺`化、信息網(wǎng)絡(luò)化延伸；教授內(nèi)容應(yīng)向國際前沿和實(shí)際生產(chǎn)生活延伸，將學(xué)生視野從書本拓展至互聯(lián)網(wǎng)、延伸至國際領(lǐng)域。

4.能源化學(xué)教學(xué)模式改革

基于“新工科”建設(shè)背景，能源化學(xué)課程的教學(xué)模式應(yīng)逐步向“教學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)化”、“側(cè)重工程應(yīng)用的教學(xué)實(shí)踐化”和“跨學(xué)科教學(xué)融合化”的方向發(fā)展，并強(qiáng)調(diào)學(xué)生社會(huì)能力和職業(yè)素養(yǎng)的鍛煉和培育。新經(jīng)濟(jì)時(shí)代“互聯(lián)網(wǎng)+”、“大數(shù)據(jù)”、“人工智能”、“先進(jìn)制造”等新興事物層出不窮，知識(shí)的更新速率更是呈幾何級數(shù)倍增，僅僅依靠課本或圖書已經(jīng)不能滿足學(xué)生對專業(yè)前沿方向知識(shí)的追求。課堂教學(xué)中應(yīng)結(jié)合電教、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫等多重手段，引領(lǐng)學(xué)生對新知識(shí)的掌握和渴求；指導(dǎo)學(xué)生自主通過互聯(lián)網(wǎng)或數(shù)據(jù)庫查閱文獻(xiàn)資料和電子書；引導(dǎo)和組織學(xué)生以團(tuán)隊(duì)討論的形式分析問題和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。能源化學(xué)是一門理論和實(shí)踐性并重的學(xué)科，加強(qiáng)和改革實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不僅有利于理論知識(shí)的理解和深化，還鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，分析問題和解決問題的能力，更激發(fā)了學(xué)生探索未知的積極主動(dòng)性。能源利用和化工污染控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)主要包括：通過獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料熟悉基本實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，掌握常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)規(guī)范和方法，熟練操作常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，數(shù)據(jù)處理和分析，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題。在此過程中老師啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，獨(dú)立操作或團(tuán)隊(duì)協(xié)作，培養(yǎng)和提升學(xué)生綜合素質(zhì)。此外，鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，參與各類學(xué)科競賽活動(dòng)，創(chuàng)造條件讓學(xué)生盡早參與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力、邏輯思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

5.結(jié)語

在“新工科”建設(shè)背景下，結(jié)合新能源及能源環(huán)保領(lǐng)域?qū)π履茉纯茖W(xué)與工程專業(yè)的人才需求，對該專業(yè)開設(shè)的能源化學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念和教學(xué)模式等方面的改革和實(shí)踐進(jìn)行探討。轉(zhuǎn)變和提升教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科整合能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力和社會(huì)化能力。優(yōu)化和融合多學(xué)科知識(shí)，運(yùn)用研究性、案例型教學(xué)深化理解能源化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生具備解決工程實(shí)際問題能力。教學(xué)理念應(yīng)以人的全面發(fā)展為核心，實(shí)踐教學(xué)與能力培養(yǎng)為突破口，實(shí)現(xiàn)學(xué)生各方面素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。教學(xué)模式逐步向“教學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)化”、“側(cè)重工程應(yīng)用的教學(xué)實(shí)踐化”和“跨學(xué)科教學(xué)融合化”的方向發(fā)展，強(qiáng)調(diào)提升學(xué)生社會(huì)能力和職業(yè)素養(yǎng)，為新經(jīng)濟(jì)和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供綜合性、復(fù)合型人才。

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作者簡介：

楊帆（1983.11-），女，河南新鄉(xiāng)人，現(xiàn)為天津農(nóng)學(xué)院工程技術(shù)學(xué)院教師，工學(xué)博士，講師。

*基金項(xiàng)目：2014年度國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“再生水管網(wǎng)生物膜中微生物代謝產(chǎn)物對水泥內(nèi)襯管的腐蝕機(jī)理（項(xiàng)目編號(hào)：51308392）”