能源化工方向人才培养与课程建设探讨

姜召，段培高，魏进家

（西安交通大学 化学工程与技术学院，陕西西安 710049）

能源化学工程作为化学工程与工艺专业重要的支撑方向，是利用化学、化工的理论与技术来解决能量的转换、储存及传输等问题，与国家战略性新兴产业密切相关，也是社会急需的方向[1-3]。西安交通大学是我国享誉海内外的著名高等学府，其化工学院一直围绕国家和西部区域经济社会发展需求，按照高起点、高水平、国际化的建设思路，探索人才培养创新之路。学院在能源化工方向形成了特色研究方向：①能源化工工艺系统集成与排放控制，主要针对工业过程化工节能与化工过程集成的理论与应用研究；②能源化工过程强化与放大，主要致力于反应和分离的耦合技术及热质传递等过程，强化技术在能源生产中的应用和工程放大研究。围绕该方向，结合我校实际情况及陕西省能源产业结构的需求，建立和完善行之有效的人才培养模式，为我省乃至全国的能源化工行业培养应用创新型高层次人才，是建设该方向首要面对的问题。基于此背景，笔者对该方向的人才培养和课程建设方面进行了初步的探讨。

1 明确方向定位与培养目标

在新时代、新经济、新工科建设的大背景下，应坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，以立德树人为根本，以加强学科和专业建设为基础，紧密结合行业产业需求，搭建适应新工科要求的人才培养实践创新平台和工程实践教育基地[4-6]。人才培养处于核心地位，培养什么样的人，怎样培养人，是专业建设的核心和实质。专业定位和培养目标的制定需建立在对专业深入分析和了解的基础上，并结合国情和学校的条件考虑专业发展与社会进步对人才的客观、合理要求。对能源化工方向来说，明确“以人为本”的定位与培养目标尤为必要。结合西安交通大学化工学科背景，能源化工的定位应以国家未来能源产业需求为目标，既要秉承传统专业基础，更要体现新方向特色，侧重于煤炭的高效洁净利用，发展以太阳能、氢能等为代表的可再生能源的转化与利用，并拓展至石油、天然气等领域。人才培养应坚持服务本省、辐射全国、突出应用、一专多能的指导方针，培养掌握相关知识和技能、具备行业技术研究和产品开发的基本能力、具有创新精神和较强工程实践能力的高级应用型人才，以满足国家能源产业的迫切需求。基于此，毕业生应掌握能源化工领域的基本理论、知识和技能，能够从事煤化工、关键材料与工艺、过程强化技术和智能化工系统集成优化等领域的技术开发、过程控制以及企业经营管理等方面的工作。

2 优化教学内容和课程体系

明确了方向定位与培养目标，方向建设和人才培养就有了方向[7-9]。课程建设是专业与方向建设的核心，也是实现培养目标的关键。课程体系是否合理、教学内容是否先进，直接关系到人才培养的质量。考虑到能源化工方向是实践和理论紧密结合的新型专业，具有多学科交叉融合的特点，因此其课程体系和教学内容应充分强调理论教学与实践环节并重和基础理论与专业知识并重的原则，其制定应充分突出以下几个方面：

（1）厚基础、宽口径、重方向，设计模块化课程结构。

根据上述方向定位和培养目标，贯彻“厚基础、宽口径、重方向”的设计原则，对能源化工方向的课程体系进行“模块化结构设计”[10]。课程体系包含理论和实践教学，其中理论教学分为基础模块、专业模块和拓展模块三部分，基础模块培养学生的基础知识和基本学习能力，为后续专业学习打下基础，包括通识教育和学科专业基础部分。其中通识教育主要为公共基础课，包含政治理论课、英语、高数、计算机等；学科专业基础部分则兼顾化学和化工两大学科，主要包括四大化学，即无机化学、有机化学、物理化学和分析化学，同时包括化工原理、化学反应工程、化工热力学等化工学科的核心课程。对于基础模块，应全面分析课程基本知识理论的内容，并依此安排授课学期及学时。专业模块应体现能源化工方向的特点，包含必修和选修课。必修课侧重化工应用技能培养，涉及化工工艺、化工过程设计等课程，选修课是该方向特色课程集中区，初步分为煤化工、太阳能利用与高效转化等方向，学生可根据所选方向完成对应课程，并鼓励其积极多选多修。拓展模块涵盖管理、经济、体育、人文方面，以校院任选课为主，旨在拓展学生知识面，提高学生综合素质。实践教学则由生产实习、课程设计、毕业设计、课外科技活动等部分组成。

（2）加强实践环节，提高学生的创新意识和动手能力 。

加强学生实践环节要求，是提高学生创新意识和动手能力的关键，因此在课程体系的建设中应着重突出实践环节[11-12]。在课程体系和教学内容的制定上，可以从以下几方面做尝试：①对于基础课程，如四大化学和化工原理等，均开设实验课程，实验内容应多为验证性实验，帮助学生掌握化工学科的基本知识、操作和技能。②开设能源化工方向的综合实验，内容可来自教师的科研成果，也可来自能源化工企业，如“富油煤原位热解”“能源化工系统的多尺度集成与优化”等，既与工业生产较为接近，又与教师的科研成果关系密切。实验中在保证安全的前提下，应允许学生修改相关的实验参数，探索最佳实验条件。既可强化学生动手能力，又给学生足够的创新和思考空间，充分调动学生的主观能动性。③加强校企联合，结合多学科交叉特色，设立以化工学科为主导的工作坊，优化行业与区域合作的规划布局，为学生搭建更为广阔的实习平台，加强了理论知识与生产实践的紧密联系。④积极开展课外科技活动。在课程体系中设置创新学分，如竞赛获奖、论文发表、专利申报等。鼓励高年级学生积极参与科研活动，参加“大学生创新创业训练计划”“大学生挑战杯”等，培养学生的创新意识和创新能力。

（3）紧密结合科研成果和生产实际，保持教学内容的前沿性和时效性。

能源化工方向的特点要求我们要紧密结合科研成果和生产实际，保持教学内容的前沿性和时效性[13]。因此需要在教学过程适当增加传统能源与新能源高效转化与利用的新方法、新技术和新工艺的相关内容，使培养的人才具备扎实的专业基础与知识结构，能够适应一线生产需要。要做到这一点，给出以下几点建议：①开设能源化工前沿系列讲座，邀请校内外知名专家和工程师讲授该领域的新知识、新理论和新技术，使学生及时了解和深入把握能源化工方向的前沿动态和生产实际。②鼓励教师自编教材讲义，将国内外前沿和最新科研成果融入教学内容，传递给学生最新知识理论与信息。③设立专项经费，定期派遣骨干教师深入企业进行实践学习，帮助在校教师积累企业实践经验，并将相关能源化工知识融入教学中，保障教学内容不与生产实际脱节，拓展学生的工程意识。

3 改进教学方法和考核形式

传统的教学方法更注重教师的传授，容易忽视学生工程思维与实践动手能力的培养。教学方法改进的根本目的在于落实学生的主体地位[14]。为了能充分调动学生的积极性、主动性，提高其分析和解决问题的能力，教师应加强多媒体和模拟仿真技术的应用，充分利用学院自主搭建的虚拟仿真实验平台，开展具体工程案例的解析。如化工原理、化学反应工程等课程中，采用生产流程动态模拟示意图结合实物图片的讲解效果要远胜于单纯的图表和公式，加深其对知识理论与工程概念的理解。也可采取专题讨论课形式，教师提前将讨论题目按小组分配给学生，引导学生线下完成相关材料的收集、整理和报告撰写过程，在课堂上进行汇报讲解，其他学生可参与提问与讨论，最后由教师进行点评总结。这种方式对学生自主学习、独立思考、团队协作以及语言表达能力的提高会有显著效果。教师也可通过带领学生参与自身的科研活动，以及到合作企业开展认识实习，将课堂教学拓展至课外，实现“产—学—研”的有机结合。

评价是教育管理过程中采用的重要手段，是教育管理的必要环节。传统的考评体系，不利于应用创新型人才的培养。而采取平时成绩与期末成绩相结合的考评体系能够实现教学过程的全程监控。根据目前的考核评价机制，建议适当增加平时成绩的比重，平时成绩应建立量化考核标准，将作业、实验报告、课程设计、专题讨论等因素根据权重比综合考量进来，而竞赛获奖、论文发表、专利申报等成果奖励应单独额外核分，通过这种方式来促进学生“自我激励”。期末考试应根据课程自身特点选择考试形式和考试内容。对于基础类及通识教育课程，内容多以客观题为主。对于化工原理、化工反应工程等实践性较强的课程，考试内容多加入一些主观题，多考核与实际生产相关的设备、工艺流程、工艺设计等内容。而对于专业课程尤其是专业选修课，宜采取开卷考试和论文撰写相结合的方式进行考核，内容宜以科技前沿专题为主，启发学生的创新能力与发散思维。需要强调的是，无论采用何种考核形式，考核结果务必严格把控，否则会影响新评价体系的公正性和适用性。

4 结语

能源化工方向的建设是一个不断发展的过程，其逐渐发展壮大需要不断摸索尝试，需要借鉴吸收其他院校的办学经验，同时进一步加强校内外资源的整合，改进、完善能源化工方向建设，优化学科布局，长期坚持，才能持续培养出具有扎实化工学科知识、精深技术技能、较强专业素养和实践动手能力的高素质应用型人才，满足国家建设和发展需要。