生物質能源科學與工程專業方向本科生實踐教學改革的探討
——以北京林業大學為例

宋先亮 金小娟

(北京林業大學材料科學與技術學院，北京 100083)

隨著石化資源的枯竭及國家對環境污染的嚴格限制，可再生能源越來越受到重視。生物質能源是可再生能源的重要組成部分，近年來相關產業得到了快速發展，急需大批生物質能源領域的人才。為滿足國家經濟建設的需要，全國許多高校設立了新能源科學與工程專業，專門培養新能源方面的人才。在此背景下，北京林業大學于2017年設置了生物質能源科學與工程方向，該方向隸屬于林產化工專業，培養具備化學化工基礎知識，掌握生物質能源技術、風能及太陽能利用原理與技術、儲能技術等，能在國家新能源領域開展教學、科研、工程應用、技術開發、經營管理等方面工作的復合應用型人才，尤其是生物質能源產業發展方面的人才，以滿足國家新能源發展的需要。

根據生物質能源科學與工程方向本科生培養要求，結合新工科建設需要，北京林業大學培養的畢業生不僅要掌握系統的理論知識，還要具備很強的實踐能力[1]。學生畢業后可在大型現代化電力及能源企業、化工、材料、輕工與環保企業從事生產、經營和管理工作；在各級政府部門及事業單位從事生物質能源、電力、節能、環保、輕工等方面的規劃、設計、建設、運營、咨詢和監管等工作；在生物質領域科研院所、大專院校從事生物質高效轉化及清潔利用領域的科研、技術開發和教學等工作。這就需要在培養過程中設置系統的實踐課程體系，并在培養過程中嚴格執行，以滿足本科畢業生實踐能力培養的要求[2-3]。

一、生物質能源科學與工程專業方向本科生實踐課程的設置情況

林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)的培養目標是培養能在國家新能源領域開展教學、科研、工程應用、技術開發、經營管理等方面工作的復合應用型人才，要求本科生掌握工廠設計技能，具備試驗動手能力、從事科學研究能力及綜合運用知識的能力[4]。這需要在專業培養方案中設置實驗、設計、實習和畢業論文等實踐環節，因此生物質能源教研室在林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)的培養方案中設置了“生物質能源科學實驗基礎”“生物質能源設備設計”“生物質能源工程設計”“生物質能源綜合實習”課程，并在暑期小學期實驗中開設了“生物質能源與造紙”特色實驗課程。除本科畢業論文(設計)在大四年級下學期外，其他課程分別在大三年級和大四年級上學期開設。其中，“生物質能源科學實驗基礎”“生物質能源設備設計”“生物質能源工程設計”課程在校內完成；“生物質能源綜合實習”課程是通過參觀能源(尤其是生物質能源)相關領域內比較典型的企業實現的，使學生了解能源企業的原料來源、生產、管理組織形式、生產工藝過程、產品質量標準、檢驗、生產所用的主要設備以及產品銷售情況等。

二、生物質能源科學與工程專業方向本科生實踐教學面臨的困境

林產化工專業的實驗和設計均可在北京林業大學校內完成，設計需要的工廠情況可以從資料中獲得，校內資源完全能夠保障該專業教學的需要。但該專業實習教學卻面臨一些問題。

①實習企業難找：工科的實習教學需要到校外相關企業開展，而大部分企業已搬遷到河北省或其他省市，在北京范圍內的生物質能源企業較少，不能滿足實踐教學的需要。

②聯系的企業不愿接待學生實習：企業擔心學生實習會干擾正常的生產、學生實習帶來安全問題，使得企業不愿意接待學生實習。

③疫情導致實習無法按照預定時間開展：近2年受新冠肺炎疫情影響，全國各地的疫情防控措施比較嚴格，使得學生集體出校、出京困難，嚴重影響了校外實習的安排和進度，致使林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)本科生的實習效果不佳。

三、生物質能源科學與工程專業方向本科生實踐教學的改革措施

針對北京地區能源(尤其生物質能源)類企業少、近2年新冠肺炎疫情時有發生等問題，生物質能源教研室集思廣益，合理利用現有資源，采取了多種措施保障林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)本科生實踐教學的開展，具體措施見圖1。

圖1 生物質能源科學與工程專業方向本科生實踐教學的保障體系

(一)建立穩定的實踐基地，提高實習效果

一般，學校實習經費緊張、拿不出專門的實習經費給企業，企業也不會無償接待學生實習。另外，企業存在生存、利益、安全和環保壓力，更不愿意接納高校學生進入企業實習。但在工科院校學生的培養過程中又需要學生進入企業工廠實習學習，因此如果學校想保證學生的實習效果就必須建立穩定的實習基地[5]。

北京林業大學生物質能源教研室利用生物質能源與工程方向教師與北京市及周邊企業科研合作的機會，與相關企業簽訂了共建實習基地的協議。比如，與俏東方生物燃料集團有限公司和神華集團公司國華河北分公司簽約，建立了實習基地；另與北京首鋼生物質能源有限公司、中國科學院電工研究所(太陽能熱發電站)、中糧生物科技(北京)有限公司、國家電網生物質能源中心、河南禾力能源股份有限公司及灤州市欒興生物科技有限公司等企業建立了良好的合作關系。這些既方便學生實習、節省費用，又降低了實習單位不確定的風險，保證了林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)本科生的實習效果，提高了實習保障能力。

(二)利用學校周邊資源，鞏固學生理論知識的掌握

北京林業大學周邊有一些資源，如華北電力大學(北京)、中國科學技術館、中國化工博物館等，它們離學校很近，可利用華北電力大學生物質燃燒發電和風力發電教學設施齊全的優勢，與華北電力大學合作，開展“生物質能源科學實驗基礎”課程實驗，學生在華北電力大學順利完成了風能模擬實驗。

另外，中國科學技術館里設有儲能、波浪能、潮汐發電等裝置，學生不僅可以參觀設備，還可以動手操作實驗，實現了儲能及海洋能方面的實驗教學。除此之外，館里還設有核能技術展示廳，本科生可以充分了解核能利用原理與方式。中國化工博物館陳列有能源化工設備，本科生通過參觀實習加深了對能源設備的了解，鞏固了學校學習的理論知識。

(三)舉辦系列的行業專家講座，開闊學生視野

針對受新冠肺炎疫情影響不能到企業實習的問題，北京林業大學生物質能源教研室邀請企業專家在網上開展講座，專家通過拍攝企業現場圖片、視頻讓學生有如親臨其境的感受。比如，2021年北京林業大學生物質能源教研室邀請了國家電網生物質能源中心的專家作報告，專家重點講解了國家電網生物質能源研究、生產、生物質能源工業未來發展的情況；邀請隆基技術服務經理講解太陽能光伏發電的現狀以及國家能源集團聯合動力技術有限公司的專家作風能技術發展的報告。這些專家的講座，使學生如同身臨工廠實地一樣，不僅了解了新能源企業的現狀、發展前景，而且還開闊了學生的視野。

(四)開展專業特色實驗，強化學生的實驗動手能力

北京林業大學每年暑假都會開設暑期小學期，安排一些外教課程或特色實驗。生物質能源教研室利用北京林業大學設置的暑期小學期開設了生物質能源與造紙特色實驗，以培養學生的實驗動手能力。比如，2021年生物質能源教研室開設了生物質發電、紙材料摩擦發電、導電紙材料制備等實驗。同時，還提供了材料薈特色實驗、虛擬仿真實驗。這些實驗使學生的實驗動手能力得到了進一步的提升，學生的實踐創新能力得到明顯提高。

(五)鼓勵學生參加科研創新訓練計劃，提升實踐創新能力

北京林業大學林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)本科生培養實行導師制，鼓勵本科生進入導師的科研實驗室參與導師的科研項目，以培養學生的實驗動手能力。學校為提升本科生的實踐創新能力，設置了科研創新訓練計劃，為本科生提供一些研究課題，鼓勵本科生在導師的指導下完成研究任務。

大學生科研創新訓練計劃是培養學生創新能力的一種重要手段[6]，對學生的實驗動手能力培養至關重要。因此，在本科生培養過程中實行導師制有利于學生申報大學生創新訓練計劃，學生的申請率、參與率和通過率都很高。據統計，林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)的本科生有80%多的學生參加過大學生創新訓練計劃，學生的實驗動手能力、分析解決問題能力及科研創新能力都有了顯著的提升。

(六)重視學生畢業論文環節，強化解決實際問題的能力

本科生畢業論文是培養本科生實踐動手能力的重要手段，一般在大四年級的最后一個學期開展。本科生通過查閱資料、試驗、論文寫作和答辯訓練，其實驗動手能力和綜合運用知識的能力得到大幅度提升。近些年，各高等院校的本科畢業論文質量出現下滑現象，其原因是本科生的畢業論文設置在最后一個學期開展，學生忙著找工作、頂崗實習和研究生復試，這些都占用本科生大量的時間，嚴重影響了本科生的精力，導致其畢業論文質量下降。

針對這種情況，北京林業大學生物質能源教研室對林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)本科生畢業論文的設置時間進行了改革，在大四第一學期就讓本科生開始從事畢業論文的選題工作，保證了本科生有足夠的時間完成畢業論文的實驗和撰寫工作。另外，在這期間生物質能源教研室非常重視本科生畢業論文的過程管理，統一組織學生的選題、開題、中期檢查、論文的評閱和答辯工作，及時解決發現的問題，提高了畢業論文的質量，夯實了本科生解決實際問題的能力。

四、生物質能源科學與工程專業方向本科生實踐教學改革的效果

(一)實踐教學得以順利開展，并獲得本科生的高度認可

林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)本科生實踐教學改革已開展了3年，取得了明顯的效果，已建立了穩定的教學實踐基地5個，并與多家單位建立了良好的合作關系，比如北京首鋼生物質能源有限公司、中國科學院電工研究所(太陽能熱發電站)、中糧生物科技(北京)有限公司、國家電網生物質能源中心及華北電力大學等。還利用中國科學技術館和中國化工博物館等資源，圓滿完成了本科生的實習教學，并保證了實習教學效果。本科生參與科研訓練的比例也明顯提高，二年級學生參與比例為40%，三年級參與比例為70%。本科生的專業認可度明顯增加，在每學期期中教學檢查時，生物質能源教研室都會舉辦師生座談會，會上本科生對培養方案中的實踐課程滿意度達100%。

(二)專業的吸引力增強，生源質量不斷提高

林業工程類本科生在大二年級要分成6個專業方向培養，學生根據喜歡的專業方向及專業實力進行專業排序，材料科學與技術學院依據本科生學習積分排名及填報志愿順序進行錄取，實力強的本科生專業錄取的第一志愿率高。由于林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)培養質量好，專業吸引力不斷增加，因此第一志愿報名的本科生從2019年的18人增加到2021年的25人，第一志愿錄取率從2019年的72%增加到2021年的96.15%，數字顯示專業吸引力在不斷增加，生源質量也得到明顯提高。

(三)專業的人才培養質量得到用人單位的認可

林產化工專業(生物質能源科學與工程方向)本科生經過2019—2021年的培養，第一批學生已進入畢業年級，班級獲得了首都“先鋒杯”優秀團支部、北京市先進班級體及北京林業大學十佳班集體等稱號。獲得推薦免試研究生資格的5名本科生分別被北京理工大學、武漢大學及中國科學技術大學等高校錄取，5名本科生已聯系好理想就業單位，1名本科生去到加拿大大不列顛哥倫比亞(UBC)大學留學，另有1名本科生計劃出國，13名本科生報考外校或北京林業大學研究生，本科生的就業前景好，培養質量得到了用人單位的認可。

總之，北京林業大學生物質能源教研室通過設置合理的本科生實踐教學課程、建立穩定的“就近”實踐基地的做法，提高了本科生的實習保障能力；舉辦的系列行業專家講座等活動，開闊了本科生的視野，提升了實踐創新能力，夯實了解決實際問題的能力。3年的教學實踐證明，這些措施的實施使本科生的實踐動手能力有了明顯提升。

資助項目：北京林業大學2019年教育教學研究重點項目“提升生物質能源科學與工程方向人才培養質量研究”，項目號BJFU2019JYZD012。