“新工科”理念下新能源科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)的探索與實(shí)踐
——以商丘師范學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)為例

劉應(yīng)敏，李 盼，瞿 鵬

(商丘師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 商丘 476000)

新能源科學(xué)與工程專業(yè)是一門多學(xué)科交叉、多技術(shù)集成的新工科專業(yè)，新工科背景下高校應(yīng)該根據(jù)自身學(xué)科優(yōu)勢和辦學(xué)特色、區(qū)域行業(yè)企業(yè)資源、建設(shè)特色的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，能很好地為區(qū)域新能源產(chǎn)業(yè)提供科技專業(yè)人才。在發(fā)展迅速的現(xiàn)代化社會(huì)，未來的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)對(duì)新工科人才的要求也在不斷提高，要求創(chuàng)新和實(shí)踐能力強(qiáng)且具備較強(qiáng)的綜合實(shí)力。新工科背景下將如何培養(yǎng)這種高素質(zhì)人才，怎樣將當(dāng)前新興行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢與各高校的資源平臺(tái)進(jìn)行有機(jī)融合，更好地為國家新能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)行人才支撐是各高校亟待解決的問題。本文主要以商丘師范學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)的本科生為研究范例進(jìn)行探索實(shí)踐，并初步提出了一些建議及改進(jìn)措施，以期培養(yǎng)出高素質(zhì)復(fù)合型新能源產(chǎn)業(yè)人才。

1 “新工科”理念的提出

近年來，全球各國加快了對(duì)新能源科技與產(chǎn)業(yè)變革的步伐，為搶先抓住科技發(fā)展的機(jī)遇，很多發(fā)達(dá)國家如美國、法國、日本、英國、德國相繼發(fā)布了工程教育改革的戰(zhàn)略性報(bào)告。美國2011年6月24日宣布了“先進(jìn)制造業(yè)伙伴關(guān)系計(jì)劃”(AMP)，2012年2月推出了“先進(jìn)制造業(yè)國家戰(zhàn)略計(jì)劃”以及2012年初啟動(dòng)實(shí)施了“制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃”(NNMI)；2013年9月法國頒布了“新工業(yè)法國”戰(zhàn)略；日本頒布了“制造業(yè)白皮書”；英國提出了“制造2025”戰(zhàn)略；2013年德國頒布了“工業(yè)4.0戰(zhàn)略實(shí)施建議”[1]。中國也不甘示弱，為增強(qiáng)我國的綜合實(shí)力，2017年2月28日，“新工科”理念首次在上海復(fù)旦大學(xué)拉開序幕[2]。2017年6月21日,在《關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》中, 教育部對(duì)新工科的相關(guān)研究和實(shí)踐項(xiàng)目做了詳細(xì)的工作部署，到2018年“新工科”建設(shè)才正式步入正軌。“新工科”理念為工科專業(yè)注入了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新內(nèi)涵,為工程教育探索提供了全新的視角為科技人才培養(yǎng)指明了方向，也為課程體系設(shè)置提供了理論依據(jù)。

2 “新工科”背景下對(duì)新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才素質(zhì)的要求

新能源科學(xué)與工程專業(yè)自建設(shè)以來，對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)模式、方案等方面還不夠完善，目前新型人才的素質(zhì)現(xiàn)狀還不能滿足社會(huì)的需求[3]。在“新工科”理念下，打造科學(xué)基礎(chǔ)雄厚、工程能力出眾和綜合素質(zhì)強(qiáng)的工程人才是專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，也是現(xiàn)代新興產(chǎn)業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)所需求的高素質(zhì)復(fù)合型人才。這類新型人才的素質(zhì)首先要體現(xiàn)社會(huì)需求，使工程教育培養(yǎng)出工程技能高與綜合實(shí)力強(qiáng)的工程科技人才；其次要反映本行業(yè)技術(shù)的發(fā)展前沿，讓學(xué)生了解本專業(yè)最新技術(shù)動(dòng)態(tài)；再次要提高學(xué)生的工程邏輯思維能力，把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到工程項(xiàng)目中去[4，5]；最后需注重學(xué)科交叉，需把新能源和光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)以及化學(xué)等多門學(xué)科緊密關(guān)聯(lián)起來，新能源行業(yè)人員必須掌握多學(xué)科跨專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)。

3 高校新能源科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，本專業(yè)在工學(xué)領(lǐng)域內(nèi)屬于能源動(dòng)力類，由于它面向新能源科技產(chǎn)業(yè)，其學(xué)科交叉性較強(qiáng)，各專業(yè)之間跨度較大，學(xué)科基礎(chǔ)來源于不同領(lǐng)域內(nèi)的理科和工科，與化學(xué)、物理、機(jī)械、材料、電子等諸多專業(yè)緊密相關(guān)。新能源科學(xué)與工程專業(yè)剛開設(shè)十年，各高校還處于自由摸索階段。各高等學(xué)校根據(jù)社會(huì)的需求和本校相關(guān)專業(yè)知識(shí)的積累以及借鑒周邊同類院校相關(guān)專業(yè)的發(fā)展等方面綜合考慮，設(shè)立了各具特色的新能源科學(xué)與工程專業(yè)。各高校對(duì)該專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)不斷深化、課程設(shè)置不斷改革創(chuàng)新、專業(yè)方向不斷精細(xì)化等各方面也有較大的差異[6]。比如華中科技大學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)是針對(duì)清潔與可再生能源科學(xué)及工程知識(shí)與現(xiàn)代信息技術(shù)為一體的跨學(xué)科復(fù)合型高級(jí)技術(shù)人才和管理人才；廈門大學(xué)是面向核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、化學(xué)儲(chǔ)能、能效等國家急需的新能源產(chǎn)業(yè)方向，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、經(jīng)營管理人才的新興專業(yè)；河海大學(xué)以風(fēng)能為主要研究方向[7]。而商丘師范學(xué)院的新能源科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是以新能源電池如鋰離子電池、太陽能電池的組裝和測試以及電化學(xué)為主要研究方向，培養(yǎng)出若干個(gè)多功能的“產(chǎn)、學(xué)、研、創(chuàng)”四位一體的復(fù)合型高科技人才。

目前高校教師普遍缺乏企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在授課過程中偏重基礎(chǔ)理論知識(shí)的講解，而缺乏與生產(chǎn)實(shí)際的聯(lián)系。新能源科學(xué)與工程專業(yè)基本上是以高校現(xiàn)有的設(shè)備條件和教師在科研平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，而不是以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)；在教學(xué)中普遍存在演示性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)偏多，學(xué)生很少參與到實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，仍然存在生搬硬套的現(xiàn)象[8]；此外，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教材欠缺，有的甚至無教材，這也是專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的短板，而且實(shí)驗(yàn)教材或講義內(nèi)容更新比較慢，尤其是關(guān)于部分材料合成、性能檢測、工藝成型方面的實(shí)驗(yàn)，甚至部分落后于行業(yè)技術(shù)水平，不利于激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，不利于實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)[9]。

4 新能源科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)的探索與實(shí)踐

商丘師范學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)自2015年開辦以來，始終堅(jiān)持以社會(huì)需求為導(dǎo)向，不斷改進(jìn)人才培養(yǎng)模式，通過繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享等多種新途徑，著力培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。依托河南周邊地區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)，平衡各方利益，堅(jiān)持人才共育，過程共管的校企雙主體育人原則，在人才培養(yǎng)模式、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境、“雙師型”教師隊(duì)伍、學(xué)生綜合素質(zhì)教育、產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)結(jié)合等方面形成優(yōu)勢和特色，在“OBE”理念下，通過與河南順之航能源科技有限公司、廣東格林賽福能源科技有限公司等合作，打造產(chǎn)教融合、協(xié)同育人的工程教育樣板，將該專業(yè)建設(shè)為開放性、示范性的“產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)”基地。經(jīng)過幾年的建設(shè)與實(shí)踐，在人才培養(yǎng)模式、師資隊(duì)伍建設(shè)、課程體系和教學(xué)改革以及實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地建設(shè)等方面取得了顯著的成效。新能源科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文將以商丘師范學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)為例，從以下幾方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐,見圖1。

圖1 新能源科學(xué)與工程專業(yè)建設(shè)的探索與實(shí)踐

4.1 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，培育優(yōu)勢明顯的專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)

加強(qiáng)“雙師雙能型”教師隊(duì)伍建設(shè)，選派現(xiàn)有專業(yè)骨干教師到國內(nèi)外重點(diǎn)高校深造學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)他們與國內(nèi)相關(guān)企業(yè)、院所合作開展研究，到相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域一線學(xué)習(xí)交流和掛職鍛煉，著力提高其實(shí)踐能力和動(dòng)手操作能力。同時(shí)，積極引進(jìn)校外工程師承擔(dān)專業(yè)課程教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，加強(qiáng)兼職教師的教學(xué)方法培訓(xùn)，打造一個(gè)師德高尚、素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理、專兼結(jié)合的高技能人才充實(shí)教師隊(duì)伍。通過以上兩種途徑，有效提高了“雙師雙能型”教師比例，使教師團(tuán)隊(duì)在教學(xué)和科研方面都得到明顯提升。目前，商丘師范學(xué)院已形成了由專業(yè)帶頭人和中青年高校教師、企業(yè)工程師組成的混合式專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。以實(shí)驗(yàn)技術(shù)為重點(diǎn)，對(duì)外開展外技術(shù)服務(wù)，及時(shí)掌握新能源行業(yè)對(duì)人才的需求，以提高教師的專業(yè)學(xué)術(shù)水平，為新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)打造過硬的師資隊(duì)伍。

4.2 不斷推進(jìn)課程體系的整合和優(yōu)化，加強(qiáng)精品課程以及教材建設(shè)

及時(shí)整理同專業(yè)的教學(xué)研究成果，優(yōu)化本專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)，調(diào)整專業(yè)基礎(chǔ)課(有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械制圖、化工原理、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等)、專業(yè)核心課、鋰離子電池、太陽能電池、燃料電池、材料科學(xué)基礎(chǔ)、新能源材料概論)和專業(yè)方向課程(鋰離子電池安全性、動(dòng)力鋰離子電池、化學(xué)電源工藝學(xué)、太陽能電池新技術(shù)、納米材料與應(yīng)用)的學(xué)時(shí)分配。對(duì)精品課(材料物理、電化學(xué)原理、化學(xué)電源設(shè)計(jì))實(shí)行在線開放，并制定新的課程標(biāo)準(zhǔn)和體系。根據(jù)本校的實(shí)際需求和本專業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，以及社會(huì)對(duì)人才需求的特點(diǎn)，進(jìn)一步修訂完善教學(xué)大綱，使之更加科學(xué)化、合理化。結(jié)合新能源行業(yè)最新科研成果，不斷創(chuàng)新專業(yè)課內(nèi)容，加強(qiáng)精品課程建設(shè)，注重培育特色課程，重視教材建設(shè)，鼓勵(lì)選用國家推薦教材和“十五”、“十一五”規(guī)劃教材、省部級(jí)獲獎(jiǎng)教材，鼓勵(lì)使用自編特色教材。

4.3 全面推進(jìn)教學(xué)方式方法改革

(1)更新教育理念，樹立學(xué)生主體意識(shí)，實(shí)現(xiàn)教師角色轉(zhuǎn)變。鼓勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)參與，樂于探究，勤于動(dòng)手的習(xí)慣，充分挖掘在教育活動(dòng)過程中的能動(dòng)性、自主性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

(2)注重因材施教，使教學(xué)的深度、廣度及進(jìn)度既適合大多數(shù)學(xué)生的知識(shí)水平和接受能力，同時(shí)又照顧到學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)和差異，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

(3)改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效率。采用“項(xiàng)目教學(xué)法”，將專業(yè)性強(qiáng)的課程和核心課程均設(shè)在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室、實(shí)習(xí)基地和創(chuàng)新項(xiàng)目中心，使所學(xué)的理論基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)教學(xué)的有機(jī)融合，即融“教、學(xué)、做”為一體，將專業(yè)能力分解成若干項(xiàng)目，學(xué)生在教師或工程師指導(dǎo)下獨(dú)立完成各項(xiàng)目，由教師和專家全面培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和職業(yè)綜合素質(zhì)。以這種方法牢固地掌握相關(guān)知識(shí)，并在將來能有效地應(yīng)用它們。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐過程中，理解和熟練掌握課程要求的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

(4)重視教學(xué)與科研相結(jié)合，提升教學(xué)水平和科研能力。鼓勵(lì)教師把理論知識(shí)進(jìn)行拓展引申，以案例教學(xué)的方法將科研成果引入課堂，引導(dǎo)學(xué)生把理論和實(shí)踐銜接起來。同時(shí)鼓勵(lì)部分學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目或大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生在課題研究中主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生通過實(shí)際動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生在理論課程中學(xué)到的知識(shí)，逐步培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和科研能力。

4.4 優(yōu)化工程實(shí)踐教育，積極推進(jìn)校內(nèi)培養(yǎng)與校外實(shí)踐相結(jié)合

商丘師范學(xué)院現(xiàn)有3個(gè)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地(電化學(xué)實(shí)訓(xùn)室、鋰離子電池實(shí)訓(xùn)室、太陽能電池實(shí)訓(xùn)室等)；建有5個(gè)校外人才共育基地(中國鐵塔股份有限公司、河南順之航能源科技有限公司、河南金邁科科技有限公司、北汽福田新能源汽車有限公司、廣東格林賽福能源科技有限公司等)。根據(jù)本專業(yè)課程開設(shè)需要，在加強(qiáng)鞏固現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)室和實(shí)習(xí)基地的基礎(chǔ)上，廣泛建立適應(yīng)本專業(yè)的新型實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)場所，以新能源專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，整體優(yōu)化、更新專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)模塊結(jié)構(gòu)，把大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、工程實(shí)踐和課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合起來，創(chuàng)建出一套適于培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)踐教學(xué)體系，充分利用學(xué)校和企業(yè)的優(yōu)質(zhì)資源，使學(xué)校培養(yǎng)和基地培養(yǎng)有效融合，真正實(shí)現(xiàn)校企互動(dòng)，并建立由企業(yè)參與的多元化人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)體系，創(chuàng)建一系列的保障機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制，調(diào)動(dòng)行企業(yè)共同建設(shè)新能源專業(yè)。