新能源科学与工程专业（生物质能方向）人才培养探索

【摘要】新能源科学与工程是与我国战略性新兴产业发展相关的新专业。自2010年开办以来，太阳能方向、风能方向的人才培养模式、课程设置等得到了一些高校的积极探索，而以生物质能方向为重点的新能源科学与工程人才培养模式的探索还较少。生物质能是新能源科学的重要方向，本文对新能源科学与工程生物质能方向的专业定位、培养目标、教学理念、课程体系、工程训练、本科生的国际视野等方面进行了探索，为制定该专业的人才培养模式提供了参考。

【关键词】新能源科学与工程 培养方案 课程体系 教学理念

【基金项目】江苏省高等教育教改立项研究课题重点课题“建设美丽中国背景下的高校林科类专业课程体系重构研究”（课题编号为2013JSJG039）；江苏省教育科学规划重点课题“林业院校在建设美丽中国中的特殊使命与途径研究”（课题编号为B-b/2013/01/013）。

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0236-02

我国能源消费过度依赖于煤炭资源，煤炭、石油等化石燃料的过度使用带来了细颗粒污染物的大量排放。2014年，我国华北、华中、华东等地区多次出现雾霾天气，PM2.5平均浓度多次超过300微克/立方米以上（75为空气质量良）。京津冀地区的雾霾天气尤其突出，出现多次“严重”级别的空气污染。相对于煤炭、石油等常规能源，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到人们的重视。因此，科学、合理的利用好现有能源、加快发展各种新能源是我国社会经济发展的基本国策。

为引导未来经济社会发展，2010年，国务院下发《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32号），明确将新能源作为优先发展的七大战略性新兴产业之一。同年，教育部发布《教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批的通知》，要求有关高校积极申报与战略性新兴产业发展人才需求相关的新专业，从而满足国家对该领域教学、科研、应用、管理等方面的专业人才需求。新能源科學与工程本科专业自2011年在我国部分高校开始设置并招生后，每年都有高校获批开办该专业。目前，开设以太阳能方向、风能方向为主的新能源科学与工程专业的高校较多，已有部分文献报道了这方面的探索[1-3]，而以生物质能方向为重点的新能源科学与工程的人才培养探索还较少。本文在查阅相关文献的基础上，并结合南京林业大学新能源科学与工程本科专业的建设情况，对新能源科学与工程专业（生物质能方向）的培养模式进行探索研究。

1.我国生物质能利用现状

近年来，核能、太阳能和风能已经有了很好的发展，生物质能也引起了社会各方的极大关注。我国生物质资源极为丰富，农作物秸秆资源每年约7亿吨，其中林业三剩物1.2亿吨。生物质包括各种秸秆、果壳及林业三剩物等，具有来源广、数量多、可再生及环境友好等优点，是一种十分宝贵的可持续获得的绿色资源。据国家能源局2012的统计数据显示，我国每年有约4.6亿吨标准煤的生物质资源可作为能源利用。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中明确指出，在农业领域，优先发展“农林生物质的综合利用”和“环保型肥料”，重点研究开发：高效、低成本、大规模农林生物质的转化关键技术，生物质能和化工产品等生产关键技术，以及环保型肥料、控释肥料与相关设备。因此，培育并加快生物质产业的发展，对于保障国家能源安全、实现低碳经济、提高生物质利用价值均具有重大意义，同时也是落实上述文件的具体举措。

近年来，我国积极推进生物质开发利用。2006年1月我国正式实施了《可再生能源法》，确立了一系列可再生能源利用的制度和措施。此后，2007年，国家发展改革委、科技部、农业部、中国科学院等部门先后出台了一系列政策和规划，大力推进生物质能发展。在国家政策的引导和支持下，生物质能利用在“十一五”时期取得了较快的发展。到2010年底，生物质能年利用量合计约2400万吨标准煤，其中农林生物质发电190万千瓦，燃料乙醇180万吨，生物柴油50万吨，沼气130亿立方米，成型燃料300万吨。

“十二五”以来，我国继续大力支持生物质能科技创新。2012年科技部出台了《生物质能源科技发展“十二五”重点专项规划》，部署了先进生物液体燃料的制备和新型气化发电技术等重点任务，并提出了多渠道投融资机制。同年，国家能源局发布了《可再生能源发展“十二五”规划》。预计到2015年底，我国将形成较为完整的生物质能产业体系；生物质能年利用量将超过5000万吨标准煤。

需要指出的是，虽然我国新能源产业迅速发展，然而推动新能源行业前进的人才供给却显得捉襟见肘。高素质专业人才和核心技术的缺失，已严重阻碍了我国当前新能源产业的健康发展；对于快速发展的新能源产业而言，技术人才的供应同样面临严重不足。因此，亟待加大人才培养力度，以满足国家战略性新兴产业发展对新能源教学科研、技术开发、工程应用、经营管理等方面人才的迫切需求。

2.人才培养模式和课程体系建设

2.1 明确专业定位和培养目标

新能源科学与工程专业人才的培养目标是课程设置和教学实践的基础、依据。本专业在国内甚在世界上都是非常新的专业。因此，找准本专业人才培养定位和确立该专业人才培养的长远目标尤为重要。

新能源科学与工程专业面向新能源产业，培养掌握新能源科学与工程扎实的理论基础和专业知识，能够在生物质能、风能、太阳能、地热能等新能源工程技术人才和专门人才。本专业生物质能方向的基本要求是，本专业学生应具有扎实的自然科学、人文和社会科学基础知识，系统地掌握本专业领域的基础理论和专业知识；获得本专业领域的基本技能和工程实践训练，具有太阳能、沼气能、风能利用所必需的专业知识和开发能力，具有进行生物质热化学利用、生物化学利用的制图、设计、测试、计算分析、试验研究以及管理的基本能力，具有节能减排和环保肥料的设计和试验能力；了解新能源尤其是生物质能的科学前沿、发展状况与趋势，具有较强的计算机应用能力和较高的外语水平。

2.2 注重“厚基础、宽平台、交叉学科”的教学理念

重视本科生专业基础知识的教学，本专业开设了高等数学、线性代数、程序设计（C语言）、大学物理、基础化学、工程力学、工程图学、机械设计基础、电工及电子技术等课程，培养大学生系统地掌握与本专业紧密相关的数学、物理、化学和机械方面的知识。其次，根据新能源专业的特点，在强调工程热力学、传热传质学的同时，开设新能源科学与工程专业导论、新能源材料基础与应用、风能与风力发电原理、太阳能利用技术等新能源课程，使本科生接受并掌握新能源的概念、原理和应用，确保学生具备新能源领域相关的扎实的基础理论。再次，通过专业基础选修课如计算方法、概率统计、仪器分析、化工原理、植物资源化学、热工测量与过程控制技术、节能原理与技术、科研方法与科技写作等课程，让本科生根据自身基础知识水平，合理选择专业选修课，进一步强化在制图、设计、测试、计算分析、试验研究、写作等方面的基本能力。

2.3 建立生物质能为主的新能源课程体系

充分发挥本校学科优势和特点，组织本专业科研和教学都优秀的教师讲授生物质能源工程、生物质多联产工艺与技术、生物质预处理工艺学等专业必修课，使本科生在具有生物质能利用的基础知识；同时，通过开设能源系统分析及系统节能、新能源发电系统与设备、能源工程和管理、余热利用系统与设备、生物质燃气利用技术、生物油制备与应用、炭材料与炭基肥技术等专业特色选修课，培养本科生具备新能源尤其是生物质能方面的设计、测试、试验研究以及管理的基本能力。最后，通过实验实训课如新能源材料基础与应用实验，以及新能源科学创新与研究、可行性研究报告编写与实践、生物质热化学技术进展（双语）等差异化培养模块课程，加强科研和教学互动，提升专业内涵，培养新能源拔尖人才和具有创新意识及一定的跟踪掌握新能源科学与技术领域新理论、新知识、新技术的专门人才。

2.4 重视实践教学及工程训练

积极指导本科生申报和参与各级创新实验（实践）资助项目、学科竞赛以及挑战杯竞赛等大学生创新实践活动；积极引导有兴趣、学有余力的同学参与到指导教师的科研项目中来，培养本科生的创新实践能力；指导老师在国内外新能源企业合作中，向学生提供不同类型的专业实践机会。通过指导学生开展认识实习、课程设计、生产实习，培养学生发现问题、解决问题的创新能。此外，指导老师通过这些环节对于特别优秀的学生可向学院推荐其保研，实现本研贯通培养。

2.5 培养新能源本科生的国际视野

首先，开设“生物质热化学技术进展”等双语课程，并鼓励学有余力的本科生听取学院其他专业双语课程；借鉴国外新能源专业的课程设置，增设了反映新能源领域前沿的“新能源科学创新与研究”、“新能源政策与发展规划”、“可行性研究报告编写与实践”等课程。其次指导本科生参加指导教师的学术组会，听取硕士和博士研究生的英文工作汇报，提高本科生对专业英文和科学研究的感性认识；鼓励本科生参加中国可再生能源学会生物质能专业委员会、生物质能源产业技术创新战略联盟举办的全国研究生生物质能源研讨会，提高本科生对新能源领域科研前沿的认知。此外，要求学生在开展毕业设计过程中，在本校听取至少5次有关能源技术和应用的专题报告，并撰写心得体会。专题报告可以是国内外知名专家或者本专业教师的讲座，也可以合作企业、招聘会企业的宏观报告。通过上述措施，让学生了解本专业领域的最新研究进展及发展趋势，拓宽新能源本科生的国际视野。

2.6 拓宽新能源本科生的就业渠道

本专业毕业生就业前景广阔，可在生物质能、沼气能、太阳能等新能源和节能减排领域的企事业单位、高等院校和政府部门从事技术研发、工程设计、新能源科学教育与研究、新能源管理等相关工作。本专业专任教师具有多年从事新能源科研基础以及产学研合作的经验。这些生物质能源企业以及从事发电、环保、节能减排、肥料的企业为本专业学生就业提供了良好的信息和条件。近年来新能源产业以年均超过25%的速度增长，相关企事业单位非常欢迎新能源专门人才和技术人才。一些高校的研究生专业如生物质能源与材料工程、热能工程、可再生洁净能源，都需要有较好生物质能基础的本科生，本专业学生可以通过考研、保送等形式在国内高校进一步深造。

3.结论

能源短缺是全球经济发展难以改变的大趋势和总趋势。新能源科学与工程专业的设置顺应时代的发展，有助于培养新能源专业人才，以满足国家战略性新兴产业发展对新能源教学科研、技术开发、工程应用、经营管理等方面人才的迫切需求。生物质能是新能源科学的重要方向，本文通过对生物质能为主的新能源课程体系、实践教学及工程训练、本科生国际视野的培养等人才培养方案等方面的探索，为合理、科学、有效的开设新能源科学与工程（生物质能方向）提供了有益的参考。

参考文献：

[1]刘学东，邵理堂，孟春站，宋祥磊. 新能源科学与工程（太阳能利用方向）人才培养探讨[J].淮海工学院学报（社会科学版），2010（8）：45-47.

[2]熊超，潘雪涛，袁洪春，肖进，朱锡芳，李卫红. 新能源科学与工程专业光伏方向课程体系建设探索[J].课程教育研究，2013（28）：247-248.

[3]郭瑞，关新，王帅杰，高微. 新能源科学与工程专业人才培养再探[J]. 沈阳工程学院学报（自然科学版），2014（2）：105-108.

作者簡介：

陈登宇，男，讲师，从事生物质热解和气化多联产方向的教学和科研工作。