研究生高水平課程的建設(shè)與實(shí)踐

于敦喜

（華中科技大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074）

研究生高水平課程的建設(shè)與實(shí)踐

于敦喜

（華中科技大學(xué) 能源與動力工程學(xué)院煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074）

為進(jìn)一步提高研究生課程教學(xué)質(zhì)量，全面提升研究生課程體系的國際化程度，華中科技大學(xué)從2010年開始啟動了高水平研究生課程的建設(shè)工作。介紹了熱能工程專業(yè)高水平全英文課程《Carbon Capture，Utilization and Storage》的建設(shè)規(guī)劃、教學(xué)實(shí)踐以及良好教學(xué)效果，可為國內(nèi)同行提供參考。

研究生；高水平；課程建設(shè)；實(shí)踐

研究生的培養(yǎng)質(zhì)量是衡量一個國家經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。華中科技大學(xué)是教育部直屬重點(diǎn)大學(xué)，是首批列入國家“211工程”和國家“985工程”重點(diǎn)建設(shè)的高校之一，因此，一直肩負(fù)著培養(yǎng)高質(zhì)量研究型人才的光榮使命。研究生的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在教學(xué)和科研兩個方面，在持續(xù)提高研究生科研素質(zhì)的同時(shí)，我校還在研究生課程建設(shè)方面進(jìn)行了一系列創(chuàng)新性探索。為進(jìn)一步提高研究生課程教學(xué)質(zhì)量，全面提升研究生課程體系的國際化程度，我校從2010年開始啟動了高水平研究生課程的建設(shè)工作。根據(jù)《關(guān)于開展研究生課程體系建設(shè)和高水平課程建設(shè)的通知》，課程建設(shè)的主要目標(biāo)是，按照各學(xué)科研究生培養(yǎng)的目標(biāo)要求，借鑒國際國內(nèi)一流同類學(xué)科的研究生課程設(shè)置，形成適應(yīng)國家科技、教育、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展對高層次人才要求的課程體系。課程體系建設(shè)“要對本學(xué)科或?qū)I(yè)原來的課程體系進(jìn)行評估和再設(shè)計(jì)，綜合考慮本科的課程，體現(xiàn)本、碩、博不同層次課程的區(qū)別與銜接，優(yōu)化整合部分內(nèi)容陳舊或重復(fù)的課程”。工作方式的突出特點(diǎn)是將研究生高水平課程建設(shè)自主權(quán)下放各研究生培養(yǎng)單位，要求各單位將高水平國際化課程建設(shè)納入本單位研究生課程體系建設(shè)與優(yōu)化中統(tǒng)籌考慮，全面建設(shè)，分步實(shí)施。全英文課程和國際一流水平課程是學(xué)校研究生高水平課程的建設(shè)重點(diǎn)，“各院（系、所）應(yīng)根據(jù)本學(xué)科或?qū)I(yè)的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，開展高水平課程建設(shè)”。能源與動力工程學(xué)院積極響應(yīng)學(xué)校全面建設(shè)研究生高水平國際化課程的號召，通過廣泛調(diào)研，并結(jié)合學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)，承建了一批具有鮮明特色的高水平國際化課程。經(jīng)過近四年的教學(xué)實(shí)踐，獲得學(xué)生的廣泛好評，取得了良好的效果。本文重點(diǎn)介紹了熱能工程專業(yè)高水平全英文課程《Carbon Capture，Utilization and Storage》（碳捕集、利用與封存，以下簡稱CCUS課程）的建設(shè)規(guī)劃及教學(xué)實(shí)踐，以期為國內(nèi)同行提供參考。

一、課程建設(shè)規(guī)劃

華中科技大學(xué)是國內(nèi)最早形成熱能工程學(xué)科的高校之一，本學(xué)科從20世紀(jì)50年代初開始培養(yǎng)本科生，60年代初開始培養(yǎng)研究生，70年代至80年代逐漸建立了完整的學(xué)科體系。自1981年以來，本學(xué)科先后被批準(zhǔn)為首批博士、碩士點(diǎn)，首批國家重點(diǎn)學(xué)科，1988年獲準(zhǔn)建設(shè)煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是“211”工程重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科。經(jīng)過長期發(fā)展，已經(jīng)形成以煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、熱能工程學(xué)科平臺、熱能與動力工程實(shí)踐教學(xué)基地等為支撐的創(chuàng)新性學(xué)科體系。對于這樣一個傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，如何從教學(xué)上進(jìn)一步提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，是進(jìn)行高水平課程建設(shè)首先要考慮的問題。根據(jù)學(xué)校通知精神，高水平課程建設(shè)可從兩方面入手，一方面可對原有的課程體系進(jìn)行優(yōu)化整合，另一方面可根據(jù)學(xué)科發(fā)展需要設(shè)置新的研究生課程。筆者根據(jù)當(dāng)前國際能源與環(huán)境技術(shù)的發(fā)展趨勢，并結(jié)合自身的知識結(jié)構(gòu)、研究領(lǐng)域以及依托單位的資源優(yōu)勢，提出圍繞二氧化碳的排放控制建設(shè)一門新的全英文研究生課程，即CCUS課程。眾所周知，二氧化碳是引起全球氣候變化的罪魁禍?zhǔn)祝茉矗ㄓ绕涫敲禾浚┑睦檬侵匾亩趸寂欧旁矗虼耍瑸榭刂贫趸寂欧哦岢龅母鞣N碳捕集、利用與封存（簡稱CCUS）技術(shù)成為國際上一個新興而前沿的研究領(lǐng)域。我國已經(jīng)超過美國，成為世界上最大的二氧化碳排放國，迫于嚴(yán)峻的國際政治形勢，我國正承受著前所未有的二氧化碳減排壓力，因此，CCUS成為應(yīng)對全球氣候變化的重要技術(shù)選擇，已經(jīng)被列入“十二五”國家碳捕集利用與封存科技發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃。在此形勢下，開設(shè)CCUS課程具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，可為培養(yǎng)從事CCUS技術(shù)研究及應(yīng)用的專門人才做出積極貢獻(xiàn)。筆者所在的煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是國內(nèi)最早開展相關(guān)研究的科研機(jī)構(gòu)，從20世紀(jì)90年代開始碳捕集技術(shù)研究至今，已經(jīng)建成國內(nèi)第一臺0.3MW中試規(guī)模富氧燃燒綜合試驗(yàn)臺、中國首套具有世界先進(jìn)水平的3MW富氧燃燒碳捕集試驗(yàn)系統(tǒng)，目前，10萬噸級別的富氧燃燒二氧化碳捕集示范工程正在積極建設(shè)中。實(shí)驗(yàn)室還制定了從0.3MWt，3MWt，35MWt，到100MWe的富氧燃燒二氧化碳規(guī)模捕集技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃和放大路線，在國內(nèi)富氧燃燒碳捕集技術(shù)領(lǐng)域起著十分重要的引領(lǐng)作用，被能源領(lǐng)域頂級期刊《Progress in Energy and Combustion Science》評為“世界上最具影響力的15個低碳富氧燃燒研究團(tuán)隊(duì)”。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室還大力發(fā)展二氧化碳的利用技術(shù)，并對二氧化碳封存過程中關(guān)鍵科學(xué)問題開展了創(chuàng)新性研究。總之，煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在CCUS技術(shù)前沿領(lǐng)域開展了長期而富有重要國際影響的科學(xué)研究，無論是在知識儲備還是在科研平臺上均可為CCUS課程的建設(shè)提供強(qiáng)有力的資源支持。CCUS課程的教學(xué)方案設(shè)計(jì)緊緊圍繞二氧化碳的捕集技術(shù)、利用技術(shù)及封存技術(shù)，通過介紹技術(shù)的源起、各自的優(yōu)勢及不足、國際發(fā)展趨勢，使學(xué)生重點(diǎn)了解CCUS技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展中存在的前沿科學(xué)問題，培養(yǎng)興趣以吸引優(yōu)秀學(xué)生投身相關(guān)研究。同時(shí)，通過本課程，使學(xué)生對二氧化碳的環(huán)境影響有更深刻的認(rèn)識，從而增強(qiáng)學(xué)生的碳減排意識。基于研究生培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的專業(yè)英語水平普遍較低，在與國際同行交流中往往詞不達(dá)意，不能獲得很好的溝通效果，從而影響到前沿知識及創(chuàng)新思維的獲取，因此有必要采用全英文教學(xué)，以提高學(xué)生的英語聽說水平。教學(xué)團(tuán)隊(duì)由煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的3名骨干青年教師組成，團(tuán)隊(duì)成員分別在二氧化碳的捕集技術(shù)、利用技術(shù)及封存技術(shù)方面具有學(xué)術(shù)專長，并長期工作于科研一線，對于相關(guān)技術(shù)的最新發(fā)展趨勢能夠很好地把握，從而保證了知識傳播的及時(shí)性和前沿性。此外，團(tuán)隊(duì)成員全部擁有博士學(xué)位、副教授以上職稱，并具有國外學(xué)習(xí)或工作的經(jīng)歷，具備較高的專業(yè)英語水平，能夠保證全英文教學(xué)的效果。考慮到CCUS課程主要面向熱能工程專業(yè)碩士研究生，以對國際前沿技術(shù)的通識教育為核心目標(biāo)，預(yù)期課堂規(guī)模不會很大，因此設(shè)定32學(xué)時(shí)，共計(jì)2個學(xué)分。由于9月份是新生入學(xué)的時(shí)間，為兼顧其選課需求并及時(shí)傳遞最新知識，決定每年秋季開課。CCUS涵蓋了較多的技術(shù)領(lǐng)域，目前尚未發(fā)現(xiàn)合適的英文教材，因此主要采用專題講座的形式，同時(shí)輔以具有較高評價(jià)的國外英文參考書，這樣既保證了知識的全面性、前沿性，又兼顧了知識的系統(tǒng)性。

二、教學(xué)實(shí)踐

教學(xué)實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，也是對高水平課程建設(shè)思想及舉措的科學(xué)性、合理性的主要檢驗(yàn)手段之一。CCUS課程設(shè)置以傳授前沿知識為目標(biāo)，因此，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)仍然是教學(xué)實(shí)踐活動的重點(diǎn)。不僅如此，我們還根據(jù)本課程的特點(diǎn)及學(xué)生的課堂反饋，在具體實(shí)踐中及時(shí)調(diào)整教學(xué)形式，實(shí)施了一些創(chuàng)新性舉措，具體包括：（1）采用教師講授與課堂研討相結(jié)合的教學(xué)形式；（2）邀請國際學(xué)術(shù)權(quán)威或著名學(xué)者開展專題講座；（3）安排學(xué)生開展課外參觀學(xué)習(xí)。研究生雖然屬于廣義的“學(xué)生”范疇，但與本科生存在本質(zhì)的不同。一般來講，本科生仍然以學(xué)習(xí)新知識為主，而研究生則是研究新知識的人，因此在課堂教學(xué)形式上理應(yīng)做出相應(yīng)的調(diào)整。當(dāng)研究生進(jìn)入學(xué)習(xí)階段，對自身定位已有清晰的認(rèn)識，即所有的學(xué)習(xí)活動都應(yīng)該圍繞著具體的研究課題而開展，借此以獲得專門的知識以及培養(yǎng)獲得專門知識的能力。教師課堂講授是獲取知識的主要途徑，但在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)很難就某些主題進(jìn)行深入闡述。我們的做法是，首先由教師根據(jù)教學(xué)大綱對主體內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)綜述，逐步介紹技術(shù)的源起、現(xiàn)狀、國際發(fā)展趨勢以及亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題，隨后，安排時(shí)間就學(xué)生感興趣的主題開展深入的課堂研討。課堂研討主要圍繞教學(xué)內(nèi)容，主題源于學(xué)生對教師授課內(nèi)容、參考材料學(xué)習(xí)及其在具體科研活動中的疑問、心得或體會，采用教師引導(dǎo)、學(xué)生演講與課堂討論相結(jié)合的形式。具體過程是，遴選感興趣的主題，安排學(xué)生就主題內(nèi)容進(jìn)行較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與調(diào)研，準(zhǔn)備課件并進(jìn)行課堂演講，隨后進(jìn)行課堂討論。采用這種教師講授與課堂研討相結(jié)合的教學(xué)形式，取得了較好的效果：（1）主講教師對相關(guān)技術(shù)的國際發(fā)展趨勢具有較全面的了解，通過課堂集中教學(xué)，保證了知識傳授的系統(tǒng)性；（2）課堂演講促使學(xué)生進(jìn)行廣泛的自主學(xué)習(xí)，使其對感興趣的特定主題具有更深入、全面的理解；（3）學(xué)生通過課堂演講和討論既增強(qiáng)了交流溝通能力，又提高了專業(yè)英語聽說水平；（4）課堂研討降低了傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)所帶來的疲勞感，對學(xué)生研究性學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)具有重要促進(jìn)作用。與國際同行的學(xué)術(shù)交流是學(xué)生獲取前沿知識的另一個重要途徑，但是由于操作上的困難（如教學(xué)時(shí)間固定、國外學(xué)者費(fèi)用等問題），在教學(xué)過程中卻常常被忽略。為進(jìn)一步提升CCUS課程的國際化水平，我們充分利用煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的國際合作資源，邀請國際著名學(xué)者結(jié)合自身研究優(yōu)勢開展專題講座，為學(xué)生介紹CCUS技術(shù)的最新知識及國際發(fā)展動態(tài)。例如，在美國猶他大學(xué)化工系主席教授Jost Wendt博士訪問實(shí)驗(yàn)室之際，邀請他給學(xué)生做了關(guān)于富氧燃燒二氧化碳捕集技術(shù)的專題講座。Jost Wendt博士是2004年度AIChE環(huán)境領(lǐng)域“Lawrence K.Cecil”獎的獲得者、美國化工學(xué)會Fellow，曾任美國環(huán)保局EPA高級訪問科學(xué)家，迄今在Nature等權(quán)威期刊上發(fā)表有重要影響的學(xué)術(shù)論文200多篇，曾擔(dān)任國際燃燒學(xué)會固體燃燒分會主席。Jost Wendt博士是富氧燃燒技術(shù)研究領(lǐng)域的國際權(quán)威，他為學(xué)生介紹了該技術(shù)的起源、前景及其在二氧化碳控制應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)，還結(jié)合其科研興趣介紹了階段性研究成果，為學(xué)生提供了既宏觀又具體的前沿知識。又如，我們還邀請澳大利亞昆士蘭大學(xué)Bo Feng博士為學(xué)生做了關(guān)于二氧化碳利用技術(shù)的專題講座。Bo Feng博士是2004年P(guān)ergamon Carbon Prize獲得者，是國際著名期刊Energy&Fuels，Bioresource Technology，F(xiàn)uel，Chemical Engineering Science，ChemicalEngineering Journal，AIChE Journal等的評委，還是澳大利亞和挪威研究委員會的評委，迄今發(fā)表重要期刊論文近90篇。Bo Feng博士為學(xué)生介紹了國際上正在興起的各種二氧化碳利用技術(shù)，重點(diǎn)介紹了他對于這些技術(shù)應(yīng)用前景的思考和評價(jià)，極大地開拓了學(xué)生的視野。這些國際著名學(xué)者的專題講座不僅傳授了關(guān)于CCUS技術(shù)的最新知識，同時(shí)也為學(xué)生了解國際同行的科學(xué)思維及科研方法提供了很好的媒介。除課堂教學(xué)之外，我們還增設(shè)了課外實(shí)踐環(huán)節(jié)，主要采用參觀學(xué)習(xí)的方式。煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自20世紀(jì)90年代中期開始進(jìn)行CCUS技術(shù)的相關(guān)研究，已經(jīng)建成一批具有國際水平的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及裝備。我們在教學(xué)的過程中，及時(shí)安排部分學(xué)時(shí)，用于學(xué)生對相關(guān)系統(tǒng)及裝備的參觀學(xué)習(xí)。例如在介紹富氧燃燒二氧化碳捕集技術(shù)時(shí)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀了位于實(shí)驗(yàn)室的0.3MW中試規(guī)模富氧燃燒綜合試驗(yàn)臺，使學(xué)生對于富氧燃燒技術(shù)的原理及工藝過程有了更直觀的了解。同時(shí)，還安排學(xué)生參觀了中國首套具有世界先進(jìn)水平的3MW富氧燃燒碳捕集試驗(yàn)系統(tǒng)，使其不僅對富氧燃燒技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用，還對氧氣分離、二氧化碳凈化和壓縮等工藝過程，都有了更為感性的認(rèn)識。為加深對二氧化碳光催化還原制取甲醇技術(shù)的理解，還帶領(lǐng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)室規(guī)模試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了參觀學(xué)習(xí)，取得了預(yù)期效果。所有這些課外實(shí)踐活動極大地提升了學(xué)生的認(rèn)知水平，并加深了其對課堂知識的理解與掌握。

三、教學(xué)效果

由于CCUS課程采用了一系列創(chuàng)新性舉措，如采用教師講授與課堂研討相結(jié)合的教學(xué)形式、邀請國際著名學(xué)者開展專題講座、安排課外參觀學(xué)習(xí)等，學(xué)生普遍反映教學(xué)方式靈活、互動性強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣明顯高于一般課程；通過理論結(jié)合實(shí)踐、與國際學(xué)者的直接對話，獲得了最新知識及創(chuàng)新思維；同時(shí)，自主學(xué)習(xí)能力、英文聽說水平等都得到相當(dāng)程度的提高，從課堂參與度的提高也可以看出學(xué)生具有較高的積極性。迄今，CCUS課程開課兩次，學(xué)生人數(shù)從25人增加到31人，課程考試平均成績從80.28分提升到88.97分，充分說明課程設(shè)置及教學(xué)方式為學(xué)生所廣泛認(rèn)同。對學(xué)生的跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，課程結(jié)束后有約1/2的研究生選擇了從事CCUS相關(guān)研究，他們均表示通過CCUS課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)了研究興趣，對于后續(xù)研究方向的選擇具有重要引導(dǎo)作用。

G643

A

1674-9324（2014）43-0140-04

華中科技大學(xué)高水平國際化課程建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目資助

于敦喜（1975-），男，漢族，湖北廣水人，博士，教授，為高水平全英文課程《Carbon Capture，Utilization and Storage》主講教師。