新能源科學與工程專業（生物質能方向）人才培養探索

【摘要】新能源科學與工程是與我國戰略性新興產業發展相關的新專業。自2010年開辦以來，太陽能方向、風能方向的人才培養模式、課程設置等得到了一些高校的積極探索，而以生物質能方向為重點的新能源科學與工程人才培養模式的探索還較少。生物質能是新能源科學的重要方向，本文對新能源科學與工程生物質能方向的專業定位、培養目標、教學理念、課程體系、工程訓練、本科生的國際視野等方面進行了探索，為制定該專業的人才培養模式提供了參考。

【關鍵詞】新能源科學與工程 培養方案 課程體系 教學理念

【基金項目】江蘇省高等教育教改立項研究課題重點課題“建設美麗中國背景下的高校林科類專業課程體系重構研究”（課題編號為2013JSJG039）；江蘇省教育科學規劃重點課題“林業院校在建設美麗中國中的特殊使命與途徑研究”（課題編號為B-b/2013/01/013）。

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）01-0236-02

我國能源消費過度依賴于煤炭資源，煤炭、石油等化石燃料的過度使用帶來了細顆粒污染物的大量排放。2014年，我國華北、華中、華東等地區多次出現霧霾天氣，PM2.5平均濃度多次超過300微克/立方米以上（75為空氣質量良）。京津冀地區的霧霾天氣尤其突出，出現多次“嚴重”級別的空氣污染。相對于煤炭、石油等常規能源，以環保和可再生為特質的新能源越來越得到人們的重視。因此，科學、合理的利用好現有能源、加快發展各種新能源是我國社會經濟發展的基本國策。

為引導未來經濟社會發展，2010年，國務院下發《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》（國發〔2010〕32號），明確將新能源作為優先發展的七大戰略性新興產業之一。同年，教育部發布《教育部辦公廳關于戰略性新興產業相關專業申報和審批的通知》，要求有關高校積極申報與戰略性新興產業發展人才需求相關的新專業，從而滿足國家對該領域教學、科研、應用、管理等方面的專業人才需求。新能源科學與工程本科專業自2011年在我國部分高校開始設置并招生后，每年都有高校獲批開辦該專業。目前，開設以太陽能方向、風能方向為主的新能源科學與工程專業的高校較多，已有部分文獻報道了這方面的探索[1-3]，而以生物質能方向為重點的新能源科學與工程的人才培養探索還較少。本文在查閱相關文獻的基礎上，并結合南京林業大學新能源科學與工程本科專業的建設情況，對新能源科學與工程專業（生物質能方向）的培養模式進行探索研究。

1.我國生物質能利用現狀

近年來，核能、太陽能和風能已經有了很好的發展，生物質能也引起了社會各方的極大關注。我國生物質資源極為豐富，農作物秸稈資源每年約7億噸，其中林業三剩物1.2億噸。生物質包括各種秸稈、果殼及林業三剩物等，具有來源廣、數量多、可再生及環境友好等優點，是一種十分寶貴的可持續獲得的綠色資源。據國家能源局2012的統計數據顯示，我國每年有約4.6億噸標準煤的生物質資源可作為能源利用。

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》中明確指出，在農業領域，優先發展“農林生物質的綜合利用”和“環保型肥料”，重點研究開發：高效、低成本、大規模農林生物質的轉化關鍵技術，生物質能和化工產品等生產關鍵技術，以及環保型肥料、控釋肥料與相關設備。因此，培育并加快生物質產業的發展，對于保障國家能源安全、實現低碳經濟、提高生物質利用價值均具有重大意義，同時也是落實上述文件的具體舉措。

近年來，我國積極推進生物質開發利用。2006年1月我國正式實施了《可再生能源法》，確立了一系列可再生能源利用的制度和措施。此后，2007年，國家發展改革委、科技部、農業部、中國科學院等部門先后出臺了一系列政策和規劃，大力推進生物質能發展。在國家政策的引導和支持下，生物質能利用在“十一五”時期取得了較快的發展。到2010年底，生物質能年利用量合計約2400萬噸標準煤，其中農林生物質發電190萬千瓦，燃料乙醇180萬噸，生物柴油50萬噸，沼氣130億立方米，成型燃料300萬噸。

“十二五”以來，我國繼續大力支持生物質能科技創新。2012年科技部出臺了《生物質能源科技發展“十二五”重點專項規劃》，部署了先進生物液體燃料的制備和新型氣化發電技術等重點任務，并提出了多渠道投融資機制。同年，國家能源局發布了《可再生能源發展“十二五”規劃》。預計到2015年底，我國將形成較為完整的生物質能產業體系；生物質能年利用量將超過5000萬噸標準煤。

需要指出的是，雖然我國新能源產業迅速發展，然而推動新能源行業前進的人才供給卻顯得捉襟見肘。高素質專業人才和核心技術的缺失，已嚴重阻礙了我國當前新能源產業的健康發展；對于快速發展的新能源產業而言，技術人才的供應同樣面臨嚴重不足。因此，亟待加大人才培養力度，以滿足國家戰略性新興產業發展對新能源教學科研、技術開發、工程應用、經營管理等方面人才的迫切需求。

2.人才培養模式和課程體系建設

2.1 明確專業定位和培養目標

新能源科學與工程專業人才的培養目標是課程設置和教學實踐的基礎、依據。本專業在國內甚在世界上都是非常新的專業。因此，找準本專業人才培養定位和確立該專業人才培養的長遠目標尤為重要。

新能源科學與工程專業面向新能源產業，培養掌握新能源科學與工程扎實的理論基礎和專業知識，能夠在生物質能、風能、太陽能、地熱能等新能源工程技術人才和專門人才。本專業生物質能方向的基本要求是，本專業學生應具有扎實的自然科學、人文和社會科學基礎知識，系統地掌握本專業領域的基礎理論和專業知識；獲得本專業領域的基本技能和工程實踐訓練，具有太陽能、沼氣能、風能利用所必需的專業知識和開發能力，具有進行生物質熱化學利用、生物化學利用的制圖、設計、測試、計算分析、試驗研究以及管理的基本能力，具有節能減排和環保肥料的設計和試驗能力；了解新能源尤其是生物質能的科學前沿、發展狀況與趨勢，具有較強的計算機應用能力和較高的外語水平。

2.2 注重“厚基礎、寬平臺、交叉學科”的教學理念

重視本科生專業基礎知識的教學，本專業開設了高等數學、線性代數、程序設計（C語言）、大學物理、基礎化學、工程力學、工程圖學、機械設計基礎、電工及電子技術等課程，培養大學生系統地掌握與本專業緊密相關的數學、物理、化學和機械方面的知識。其次，根據新能源專業的特點，在強調工程熱力學、傳熱傳質學的同時，開設新能源科學與工程專業導論、新能源材料基礎與應用、風能與風力發電原理、太陽能利用技術等新能源課程，使本科生接受并掌握新能源的概念、原理和應用，確保學生具備新能源領域相關的扎實的基礎理論。再次，通過專業基礎選修課如計算方法、概率統計、儀器分析、化工原理、植物資源化學、熱工測量與過程控制技術、節能原理與技術、科研方法與科技寫作等課程，讓本科生根據自身基礎知識水平，合理選擇專業選修課，進一步強化在制圖、設計、測試、計算分析、試驗研究、寫作等方面的基本能力。

2.3 建立生物質能為主的新能源課程體系

充分發揮本校學科優勢和特點，組織本專業科研和教學都優秀的教師講授生物質能源工程、生物質多聯產工藝與技術、生物質預處理工藝學等專業必修課，使本科生在具有生物質能利用的基礎知識；同時，通過開設能源系統分析及系統節能、新能源發電系統與設備、能源工程和管理、余熱利用系統與設備、生物質燃氣利用技術、生物油制備與應用、炭材料與炭基肥技術等專業特色選修課，培養本科生具備新能源尤其是生物質能方面的設計、測試、試驗研究以及管理的基本能力。最后，通過實驗實訓課如新能源材料基礎與應用實驗，以及新能源科學創新與研究、可行性研究報告編寫與實踐、生物質熱化學技術進展（雙語）等差異化培養模塊課程，加強科研和教學互動，提升專業內涵，培養新能源拔尖人才和具有創新意識及一定的跟蹤掌握新能源科學與技術領域新理論、新知識、新技術的專門人才。

2.4 重視實踐教學及工程訓練

積極指導本科生申報和參與各級創新實驗（實踐）資助項目、學科競賽以及挑戰杯競賽等大學生創新實踐活動；積極引導有興趣、學有余力的同學參與到指導教師的科研項目中來，培養本科生的創新實踐能力；指導老師在國內外新能源企業合作中，向學生提供不同類型的專業實踐機會。通過指導學生開展認識實習、課程設計、生產實習，培養學生發現問題、解決問題的創新能。此外，指導老師通過這些環節對于特別優秀的學生可向學院推薦其保研，實現本研貫通培養。

2.5 培養新能源本科生的國際視野

首先，開設“生物質熱化學技術進展”等雙語課程，并鼓勵學有余力的本科生聽取學院其他專業雙語課程；借鑒國外新能源專業的課程設置，增設了反映新能源領域前沿的“新能源科學創新與研究”、“新能源政策與發展規劃”、“可行性研究報告編寫與實踐”等課程。其次指導本科生參加指導教師的學術組會，聽取碩士和博士研究生的英文工作匯報，提高本科生對專業英文和科學研究的感性認識；鼓勵本科生參加中國可再生能源學會生物質能專業委員會、生物質能源產業技術創新戰略聯盟舉辦的全國研究生生物質能源研討會，提高本科生對新能源領域科研前沿的認知。此外，要求學生在開展畢業設計過程中，在本校聽取至少5次有關能源技術和應用的專題報告，并撰寫心得體會。專題報告可以是國內外知名專家或者本專業教師的講座，也可以合作企業、招聘會企業的宏觀報告。通過上述措施，讓學生了解本專業領域的最新研究進展及發展趨勢，拓寬新能源本科生的國際視野。

2.6 拓寬新能源本科生的就業渠道

本專業畢業生就業前景廣闊，可在生物質能、沼氣能、太陽能等新能源和節能減排領域的企事業單位、高等院校和政府部門從事技術研發、工程設計、新能源科學教育與研究、新能源管理等相關工作。本專業專任教師具有多年從事新能源科研基礎以及產學研合作的經驗。這些生物質能源企業以及從事發電、環保、節能減排、肥料的企業為本專業學生就業提供了良好的信息和條件。近年來新能源產業以年均超過25%的速度增長，相關企事業單位非常歡迎新能源專門人才和技術人才。一些高校的研究生專業如生物質能源與材料工程、熱能工程、可再生潔凈能源，都需要有較好生物質能基礎的本科生，本專業學生可以通過考研、保送等形式在國內高校進一步深造。

3.結論

能源短缺是全球經濟發展難以改變的大趨勢和總趨勢。新能源科學與工程專業的設置順應時代的發展，有助于培養新能源專業人才，以滿足國家戰略性新興產業發展對新能源教學科研、技術開發、工程應用、經營管理等方面人才的迫切需求。生物質能是新能源科學的重要方向，本文通過對生物質能為主的新能源課程體系、實踐教學及工程訓練、本科生國際視野的培養等人才培養方案等方面的探索，為合理、科學、有效的開設新能源科學與工程（生物質能方向）提供了有益的參考。

參考文獻：

[1]劉學東，邵理堂，孟春站，宋祥磊. 新能源科學與工程（太陽能利用方向）人才培養探討[J].淮海工學院學報（社會科學版），2010（8）：45-47.

[2]熊超，潘雪濤，袁洪春，肖進，朱錫芳，李衛紅. 新能源科學與工程專業光伏方向課程體系建設探索[J].課程教育研究，2013（28）：247-248.

[3]郭瑞，關新，王帥杰，高微. 新能源科學與工程專業人才培養再探[J]. 沈陽工程學院學報（自然科學版），2014（2）：105-108.

作者簡介：

陳登宇，男，講師，從事生物質熱解和氣化多聯產方向的教學和科研工作。