關(guān)于新能源科學(xué)與工程專業(yè)的教學(xué)實踐的思考

徐志祥　王謙

【摘要】新能源科學(xué)與工程專業(yè)（新能源專業(yè)）為適應(yīng)新形勢下新能源產(chǎn)業(yè)對人才的需求而開設(shè)的新專業(yè)。新能源專業(yè)具有典型多學(xué)科交叉融合且不同領(lǐng)域之間交叉關(guān)聯(lián)少的特點，與之配套的課程體系和教學(xué)方法等還處于起步探索階段。作為第一批設(shè)立新能源專業(yè)的院校，江蘇大學(xué)基于能源與動力工程學(xué)院原有基礎(chǔ)，在新能源專業(yè)方向具有較好的研究基礎(chǔ)和教學(xué)實踐積累。本文論述了新能源專業(yè)的特點，并對該專業(yè)的教學(xué)方法進(jìn)行了探討和分析，并在此基礎(chǔ)上提出了該專業(yè)的教育教學(xué)思路。

【關(guān)鍵詞】新能源 教學(xué)改革 教學(xué)方法 課程體系

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）22-0219-02

引言

隨著人口數(shù)量不斷增大以及城市化進(jìn)程的發(fā)展，人類對能源的需求不斷增長。近年來隨著世界范圍內(nèi)環(huán)境的不斷惡化以及重污染事件的頻發(fā)，人類的生存發(fā)展不斷遇到各種挑戰(zhàn)，發(fā)展清潔能源替代傳統(tǒng)化石能源已成為必然趨勢。相對于傳統(tǒng)化石能源而言，新能源具有清潔、低碳、循環(huán)、環(huán)保和可再生的顯著特點，因此，新能源技術(shù)的發(fā)展受到世界范圍內(nèi)各發(fā)達(dá)國家的高度重視。我國各級政府也將新能源技術(shù)的發(fā)展放在了非常重要的戰(zhàn)略地位。“十二五”是我國新能源產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展階段，尤其是新能源汽車，“十三五”發(fā)展規(guī)劃也把新能源技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展列為重要發(fā)展方向[1]。

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，新能源產(chǎn)業(yè)科技人員以及合格的產(chǎn)業(yè)工人需求量也隨之大幅上升，因此設(shè)立相應(yīng)專業(yè)培養(yǎng)科研和產(chǎn)業(yè)方面的專業(yè)人才是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。國外已有很多著名高校建立了新能源研究所，培養(yǎng)高層次人才，同時開設(shè)了新能源本科專業(yè)，用于培養(yǎng)太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等方面的基礎(chǔ)科技人才，如澳大利亞的新南威爾士大學(xué)，意大利的都靈理工大學(xué)和米蘭理工大[2]，伊利諾斯州州立大學(xué)，威斯康辛大學(xué)普萊維爾分校和紐約州立大學(xué)坎頓技術(shù)學(xué)院等[3]，同時國外很多高校在本科教學(xué)中也開設(shè)了相關(guān)的選修課程。我國高校在新能源科研和教育方面落后于發(fā)達(dá)國家，在新能源專業(yè)設(shè)置和新能源產(chǎn)業(yè)專業(yè)人才培養(yǎng)方面也落后于發(fā)達(dá)國家。近年來，為順應(yīng)時代的發(fā)展，為滿足國家培養(yǎng)新能源這一新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)人才的要求，2010年7月經(jīng)教育部審批，浙江大學(xué)、中南大學(xué)和江蘇大學(xué)等11所高校首次設(shè)立新能源科學(xué)與工程專業(yè)。其中江蘇大學(xué)的新能源科學(xué)與工程本科專業(yè)依托能源與動力工程學(xué)院，于2011年9月招收第一批本科生，目前已畢業(yè)兩屆本科生。由于新能源專業(yè)（本科）設(shè)置時間比較短，本科階段的培養(yǎng)模式、培養(yǎng)方案以及教學(xué)內(nèi)容還在不斷的摸索和完善。

新能源為廣義的新型能源的統(tǒng)稱，涉及范圍相當(dāng)廣泛，包括電池、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能、水電、潮汐能、波浪能、地?zé)崮芎蜌淠艿取Ｃ恳粋€小的領(lǐng)域又有若干分支，以生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為例，總體來說可以分為化學(xué)法和熱轉(zhuǎn)換法，化學(xué)法包括：纖維素類的平臺化合物轉(zhuǎn)化，生物柴油制備，油脂（油酸）加氫制備航煤和柴油等，熱轉(zhuǎn)化法包括生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)裂解（包括油脂裂解和纖維素類秸稈裂解）等，研究范疇非常廣，而又各有特色。另一方面，新能源研究領(lǐng)域內(nèi)的小的研究方向彼此之間也缺少關(guān)聯(lián)性，如生物質(zhì)向生物質(zhì)燃料油的轉(zhuǎn)化中化學(xué)法和熱轉(zhuǎn)化法關(guān)聯(lián)很小，而且研究思路差異很大。同時油脂向生物燃料油的轉(zhuǎn)化技術(shù)同纖維素類生物質(zhì)的生物質(zhì)燃料油轉(zhuǎn)化技術(shù)以及微藻類生物質(zhì)燃料油的轉(zhuǎn)化技術(shù)具有很大的差異，雖然他們都屬于生物質(zhì)研究領(lǐng)域。同時不同的研究領(lǐng)域差異更大，如生物質(zhì)和太陽能，幾乎沒有交集。因此新能源專業(yè)是一個典型的多學(xué)科交叉融合專業(yè)，同時不同的研究領(lǐng)域也具有顯著的差異。多學(xué)科的交叉給新能源的教學(xué)帶來非常大的困難[4]。 另外新能源學(xué)科最重要的一個特點是高度前沿，飛速發(fā)展。因此本文結(jié)合新能源專業(yè)的特點以及江蘇大學(xué)現(xiàn)有的新能源專業(yè)方面教學(xué)和科研積累對該專業(yè)以后教學(xué)方面的發(fā)展進(jìn)行積極的探討。

1.新能源專業(yè)課程特點

新能源專業(yè)課程主要學(xué)習(xí)新能源的有關(guān)基礎(chǔ)理論和基本方法，為以后從事新能源相關(guān)工作打下良好的理論基礎(chǔ)。新能源學(xué)科除具有前文述及的研究領(lǐng)域多，涉及范圍廣，涉及學(xué)科多，高度前沿和飛速發(fā)展的特點，同時又具有顯著的應(yīng)用特點，因此很難用一個界定的學(xué)科發(fā)展思路來看待新能源學(xué)科的發(fā)展。新能源學(xué)科跨學(xué)科跨領(lǐng)域的特點，為新能源科學(xué)與工程專業(yè)課程的設(shè)置帶來了難度，因此基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)對于以后跨學(xué)課的學(xué)習(xí)和應(yīng)用具有重要的意義。相對于其他傳統(tǒng)工科專業(yè)來說，新能源專業(yè)課程具有顯著的特色，為詳細(xì)說明新能源學(xué)科特點，筆者結(jié)合生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換教學(xué)科研實踐進(jìn)行說明。

為說明新能源專業(yè)的特點，現(xiàn)以生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換中的油脂轉(zhuǎn)化為例進(jìn)行說明，生物質(zhì)能中的油脂向生物燃料油的轉(zhuǎn)化研究方向主要涉及化學(xué)法和熱轉(zhuǎn)化法。目前很多院校新能源專業(yè)開設(shè)是以能源與動力工程學(xué)院為班底組建起來的新專業(yè)，在能源應(yīng)用及相關(guān)方面具有天然的優(yōu)勢，因此對于油脂熱轉(zhuǎn)化法的理解非常容易，但是由于缺乏化學(xué)方面的知識背景，學(xué)生對于化學(xué)法轉(zhuǎn)化的理解具有一定的難度，對油脂化學(xué)轉(zhuǎn)化法了解不深入，這樣造成以能源與動力工程學(xué)院為班底組建起來的新能源專業(yè)的學(xué)生又具有先天的缺陷。同時無論在油脂化學(xué)法或熱轉(zhuǎn)化法過程中都涉及到催化劑的問題，以能源與動力工程學(xué)院為班底組建起來的新能源專業(yè)學(xué)生對催化劑以及其他材料問題也具有先天的缺陷，因此為拓展學(xué)生化學(xué)和材料方面的知識面以及加深對油脂轉(zhuǎn)化的理解，應(yīng)該使學(xué)生加強有機(jī)化學(xué)和催化化學(xué)方面的學(xué)習(xí)。同時油脂在熱轉(zhuǎn)化過程中較少涉及到有機(jī)產(chǎn)物分析以及催化性能等方面學(xué)習(xí)，在授課同時應(yīng)重視學(xué)生有關(guān)儀器分析的學(xué)習(xí)，特別是有機(jī)產(chǎn)物分析和催化特性方面的儀器分析。

因此在課程設(shè)置方面如果局限于原有專業(yè)，缺少具備交叉學(xué)科知識的師資，忽視了其他學(xué)科的融合，使得學(xué)生對此理解不夠深入，視野較窄。

江蘇大學(xué)新能源專業(yè)基于上述考量，在滿足學(xué)生基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)要求的條件下，一方面開設(shè)了有關(guān)學(xué)科的必修課程，比如有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)等，提高學(xué)生對有關(guān)學(xué)科的理解；另一方面有針對性的開設(shè)了實際教學(xué)環(huán)節(jié)，包含相關(guān)實習(xí)，工程訓(xùn)練，專業(yè)課程設(shè)計等，提高學(xué)生對所學(xué)課程的理解以及應(yīng)用。

2.新能源專業(yè)教學(xué)探討

（1）明確設(shè)置具有專業(yè)特點的必修課程及選修課程

基于新能源專業(yè)特點，每一個學(xué)校不可能將所有新能源研究領(lǐng)域都有所涉獵，而且本科教學(xué)課時也根本無法安排，因此學(xué)校應(yīng)基于各自本身的特點，選擇以某一兩個領(lǐng)域作為重點教學(xué)領(lǐng)域，在課程設(shè)置方面予以傾斜，同時輔以其他相關(guān)新能源課程。江蘇大學(xué)新能源專業(yè)主要以生物質(zhì)能和太陽能為主要領(lǐng)域，同時輔以一定的電池和氫能等方面學(xué)科內(nèi)容。

在明確生物質(zhì)能和太陽能為主的方向后，針對新能源專業(yè)特點，提出適合該專業(yè)的課程任務(wù)，由于每一個領(lǐng)域的綜合性，在此以生物質(zhì)能為例進(jìn)行說明，具體是在掌握必要的基礎(chǔ)理論知識同時，利用江蘇大學(xué)現(xiàn)有資源，積極讓學(xué)生選修化學(xué)方面的相關(guān)課程，比如物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、催化化學(xué)和儀器分析等相關(guān)基礎(chǔ)課程，只有掌握其中的基本原理，學(xué)生才能更深入理解并融會貫通，讓學(xué)生成為真正的復(fù)合型人才。

（2）加強科研和教學(xué)的結(jié)合

前已述及新能源學(xué)科一個很大的特點是前沿性，一方面由于新能源專業(yè)開設(shè)時間較短，有關(guān)方面的教材比較少，同時教材更新相對滯后，容易造成學(xué)生學(xué)習(xí)無用論的想法，另一方面加強學(xué)生對前沿知識的了解，引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)和科研的興趣。在教學(xué)環(huán)節(jié)中通過引入最新研究成果，在有條件的情況下復(fù)制相關(guān)實驗，提高學(xué)生動手能力同時提高學(xué)生分析問題和解決問

題的能力，同時培養(yǎng)學(xué)生對新能源學(xué)科有關(guān)研究方向的興趣，加強對基礎(chǔ)知識的理解，提升教學(xué)效果。以生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為例，在講授生物質(zhì)轉(zhuǎn)化有關(guān)內(nèi)容時，利用本身的科研條件選擇性的讓學(xué)生做一些實驗，如生物柴油的制備、油脂催化裂解和纖維素類秸稈水熱轉(zhuǎn)化等。同時鼓勵學(xué)生在本科階段通過科研立項、全國競賽、加入專業(yè)教師課題組等途徑參與到新能源有關(guān)方面的科研，一方面提高學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，同時提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高授課質(zhì)量。使學(xué)生對新能源有了更形象、深入的理解，舉一反三。

（3）加強學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

由于新能源專業(yè)具有較強的應(yīng)用背景，同時發(fā)展迅猛，各種新技術(shù)層出不窮，這就為新能源專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)提供了基礎(chǔ)條件。一方面鼓勵學(xué)生參與到專任教師的課題組，學(xué)習(xí)前沿的新能源知識，參與一部分?jǐn)?shù)據(jù)分析、文章及專利的撰寫等工作，另一方面鼓勵學(xué)生參加新能源有關(guān)的競賽活動，如大學(xué)生節(jié)能減排大賽等，同時鼓勵學(xué)生進(jìn)行江蘇大學(xué)科研立項，培養(yǎng)學(xué)生解決問題和分析問題能力，提高其科研協(xié)作精神，并促進(jìn)對所學(xué)知識的理解。

3.結(jié)論

新能源科學(xué)與工程專業(yè)的設(shè)置是順應(yīng)時代的發(fā)展，是為滿足我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要以及我國追趕發(fā)達(dá)國家新能源技術(shù)發(fā)展的需要而設(shè)立的。由于新能源科學(xué)與工程專業(yè)是非常“年輕”的專業(yè)，很多課程以及教學(xué)等還處于起步摸索階段。為培養(yǎng)復(fù)合型人才，基于基礎(chǔ)理論的同時強調(diào)跨學(xué)科知識學(xué)習(xí)以及加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是新能源專業(yè)教改的一個發(fā)展方向，有利于培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新意識，同時新能源專業(yè)具有很強的應(yīng)用背景是培養(yǎng)學(xué)生工程意識的根本，只有具有扎實的理論基礎(chǔ)和寬廣的知識面和較強的實踐能力才能具有較強的創(chuàng)新能力，才能在在激烈的競爭中立于不敗之地。筆者相信江蘇大學(xué)有能力、有信心建設(shè)好該專業(yè)，為國家的可持續(xù)健康發(fā)展輸送合格的復(fù)合型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]http：//news.ifeng.com/a/20160317/479261280.shtml

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作者簡介：

徐志祥（1982-），男，江蘇鹽城人，江蘇大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，講師。