应用型能源化学工程专业建设思路

吴梅，郭绪强，郅轲轲，李洋

(中国石油大学(北京)克拉玛依校区，新疆 克拉玛依 834000)

0 引言

能源是人类一切活动的基础，随着世界经济的飞速发展，人类对能源的需求也在大幅度增长，目前世界范围内煤炭、石油和天然气等传统化石能源仍然是主要能源。然而由于传统化石能源的不可再生性以及世界范围内环保呼声的提高，如何提高能源的利用效率、开发新能源，以期对自然造成更少的伤害具有战略意义。我国是能源消耗大国，为了加速我国能源发展、解决能源问题和满足国家重大能源战略需求，教育部于2011 年批准建立能源化学工程专业，该专业主要解决能源转化过程中的化学工艺和工程问题，涉及能源勘探、发电、煤化工、石油炼制及石油化工、天然气化工、生物质转化和新能源等领域。自该专业设立以来，全国范围内有很多高校都在进行能源化学工程专业及相关专业的建设[1-3]，由于该专业建设时间短、专业布局点少，其建设还处于起步阶段。

中国石油大学(北京)在化石能源和石油加工领域一直处于国际领先地位，也是教育部首批开办能源化学工程专业的五所高校之一，在专业建设方面起步较早，并且在能源化学工程专业具有丰富的专业建设经验和办学经验，经过十几年的发展形成了我国煤、气、清洁能源等领域卓越工程师后备人才和具有工程实践能力的拔尖创新人才的培养基地。中国石油大学(北京) 克拉玛依校区设立的目的是为了在新形势下服务“一带一路”建设和国家能源战略、服务新疆社会稳定和长治久安、适应国家高等教育布局结构调整，校区于2016 年开始招收第一届学生，2020 年论证设立能源化学工程专业，并于该年9 月开始招收能源化学工程专业本科生。为了适应国家能源战略转型的需求和“新工科”建设理念，培养优秀的能源化学工程专业人才，校区一直在进行专业建设方面的相关探讨，主要从人才培养方案修订、课程体系建设、实习基地建设和师资队伍建设等方面开展了相关的建设工作，为了更好地进行专业建设，本文对校区在能源化学工程专业方面的建设举措进行了详细的总结。

1 人才培养方案的修订

中国石油大学(北京)克拉玛依校区与校本部差异化发展，人才培养的发展定位为：“高层次、应用型、国际化”，办学要求为：“四年实习实训不间断、四年企业参与不间断”，根据校区人才培养定位和办学要求、奉行服务于地方经济发展理念、借助于学校在油气领域的优势地位、结合能源化学工程专业的内涵，设置人才培养方案。以培养服务于国家能源安全战略与社会经济发展、国家十四五能源深化改革和新疆丝绸之路经济带急需的创新创业能力强的应用型人才为目标，结合新疆经济特点和地域资源优势，以强烈的社会需求为导向，面向未来能源化学工程的发展，按照校区与校本部互补借力、差异化发展的办学思想，坚持校区“高层次、应用型、国际化”的人才培养定位，体现出“厚基础、宽方向”的人才培养模式。在这种模式下，培养的高素质、应用型工程技术人才应适应国家建设和科学技术发展的需求，做到德、智、体、美全面发展，兼备厚基础、宽专业、重实践、强能力、高素质，具有国际视野和创新思维，并掌握化石与可再生能源生产和高效清洁转化利用过程中的基本理论、基本知识、基本技能以及化学加工技术，掌握企业能效评价、过程能量优化等技术，掌握能源化工过程设计技能，能在化石能源、化工、生物化工、新能源领域等行业从事化工品生产、生产管理、技术管理、化工用能评价、过程设计、技术开发、科学研究等工作。以国家的需求、学校的办学定位和能源化学工程专业特色为指导，不断进行人才培养方案的修订。

2 课程体系的建设

能源化学工程专业建设时间短、专业布局点少，不同高校能源化学工程专业的人才培养方案根据学校专业特色各具特点，课程体系各不相同，没有现成的课程体系可供借鉴。能源化学工程专业和化学工程与工艺专业隶属于化学工程与技术一级学科，两个专业在基础课和专业基础课设置上基本相同，设置了四大化学和三传一反相关课程，但是能源化学工程专业和化学工程与工艺专业在专业主干课程的设置上有所不同，因此根据人才培养方案进行了特色专业主干课程体系建设。

2.1 理论课程体系的设置

课程设置的总体思路如图1 所示。

(1)新疆具有丰富的能源矿产，其中石油、天然气和煤是新疆具有优势的矿产资源，而煤炭资源的利用方式主要是火力发电，因此实现石油、天然气和煤炭资源的清洁化、高值化利用意义深远。

(2)新疆具有丰富的可再生能源资源，是我国最早进行以可再生能源为主的新能源开发省区之一，新疆地区具有丰富的生物质资源，但生物质资源的利用率低。随着“双碳”目标的提出，清洁能源的利用和化石能源的清洁化利用迎来发展机遇，新疆地区具有资源优势，但是新疆地区能源开发利用的高层次人才短缺。

(3) 油气加工是中国石油大学(北京) 的特色专业，在该领域取得了丰硕的成果，克拉玛依校区从2016 年开始化学工程与工艺专业的招生与建设工作，经过近六年的努力已经建设成为完善的理论课程体系、实践课程体系、实验实践和实习实训基地，为能源化学工程专业的开设提供了强有力的保障。在校区能源化学工程专业的建设中要充分利用校本部的优势资源，并与校本部差异化发展，秉承与校区化工专业协同发展、资源共享的理念，实现“1+1>2”的目标。基于上述思路，能源化学工程专业主干课程体系包含能源化工导论、化工用能分析、能源清洁工程、生物质转化工程、煤化学转化工程、原油评价及石油产品、石油加工工程、化工设计概论、化工装备、分离工程、化工自动化与智能化、有机化工工艺等课程，课程与煤和石油传统能源以及生物质和清洁能源密切相关，更将化工用能分析、能源清洁工程、生物质转化工程、煤化学转化工程四门课程设置为专业核心课程。这四门主干课程的设立与新疆地区经济发展和资源优势紧密结合，秉承了与校本部差异化发展的思想，更是校区能源化学工程的专业特色。原油评价及石油产品、石油加工工程、化工设计概论、化工装备、分离工程、化工自动化与智能化、有机化工工艺等课程也是化学工程与工艺专业的课程，这些课程的设立体现了整合优势资源、协同发展的理念。

2.2 实践课程体系的设置及内容

校区坚持“高层次、应用型、国际化”的人才培养定位，应用型人才培养对实验实践课程的设立提出了更高的要求，除了基础化学实验(包括无机与分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验)、化工原理实验，还设置了能化综合实验、能化专业实验实践、化工综合设计、化工原理课程设计、化工虚拟仿真实践实训、流体输送与控制实践、认识实习和生产实习等课程。

基础化学实验、化工原理实验和能化综合实验是基础课和专业基础课程实验，内容相对较为成熟。能化专业实验实践内容包含了化工用能分析、能源清洁工程、生物质转化工程、煤化学转化工程四门主干课程的实验实践，如表1 所示，主要有甲醇制烯烃实验、生物发酵制乙醇、生物质基功能材料的制备、纤维素水解制备葡萄糖及果糖、相变热能测定实验、压缩制冷性能测定实验、锂离子电池的制备合成、锂电池和燃料电池的性能表征等实验项目，这些实验项目的内容都与最新的实践生产相关，例如，煤制合成气、合成气制甲醇、甲醇制烯烃生产路线是现代煤化工中煤炭清洁化利用的主要方式；我国生物质能的开发利用主要为农作物秸秆和城镇生活垃圾等制沼气、生物质燃料、生物质发电等，其中生物发酵制乙醇与生物质燃料密切相关。在实验项目的性质上除了综合性实验内容，更设置了创新型实验内容，以便于培养学生实践动手能力和创新思维能力，同时让学生了解最新的生产、科研技术，实验项目的设置为应用型、高层次人才的培养提供了坚实的保障，符合学校的人才培养定位。化工综合设计、化工原理课程设计、化工虚拟仿真实践实训、流体输送与控制实践、认识实习和生产实习等课程则包含煤化工、石油化工和天然气化工领域的设备、流程以及仪表的自动化控制，这些实验实践课程的设置都为“高层次、应用型、国际化”人才培养打下了坚实的基础。

表1 能化综合实验实践实验安排

3 实习实训基地的建立

实习、实践是培养应用型人才的重要环节，通过实习、实践可以使学生的实验技能、实践能力、设计能力和应用创新能力全面提高，凸显校区高水平、应用型办学定位，可以借助校内外实习基地开展认识实习、生产实习课程，同时校内外实习基地也可以完成部分本科生的毕业设计。为了达成校区“高层次、应用型、国际化”的人才培养目标，四年企业参与不间断和四年实习、实训不间断是校区在人才培养过程中所实施的重要举措之一，而在企业建立实习基地是保证该举措顺利实施的有效方法。克拉玛依及其周边地区具有丰富的石油资源，附近有克拉玛依石化和独山子石化公司两家炼化企业，为校区在校内建立实习基地提供了有力支撑和便利条件，校区内建有20 多栋厂房，供学生开展实习、实践课程，目前能源化学工程专业学生已经在校内实习基地完成了能化认识实习。另外，化学工程与工艺专业已经建成了克拉玛依石化和独山子石化校外实习基地[4]，为能源化学工程专业学生的实习提供了有利条件。针对能化特色优势，尚需建立能凸显能源化学专业特色的校外实习基地。新疆地区煤化工企业和光伏发电企业较多，可在这些企业建立校外实习基地。学校已经与新疆天业集团、国家能源新疆分公司、中泰化学、中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司等企业达成了合作意向，并计划在这些企业建立实习基地，为能源化学工程专业本科生实习实践提供场所。因为这些企业对于能源化学工程领域高层次人才缺口比较大，因此在这些企业建立实习基地，不仅为学生了解专业、了解企业、到企业就业提供了机会，还做到学校向企业输出人才，解决企业高层次人才短缺的问题，使学校和企业达到双赢。在企业建立实习基地后，可邀请企业里具有丰富现场经验和扎实工程教育背景的专家到学校承担专业实验实践课程的教学工作，以弥补学校在师资方面的不足。

4 师资队伍的建设

高水平应用型人才的培养离不开一流优秀的教师队伍，尤其是高水平、工程应用能力强的专业核心课程的师资力量，在师资队伍的建设方面主要发挥老教师的传、帮、带作用。

(1)教育部组织17 所高校对口支援校区，向校区输送了大量经验丰富的教师指导青年教师的教学工作，助力校区青年教师的成长，同时也输送了学科带头人指导校区的学科建设和专业建设；

(2) 中国石油大学(北京) 克拉玛依校区作为教育部首批试点单位实施银龄计划，即经验丰富的退休教师继续在教学一线发挥余热，以课程教学、教学指导、课题研究、团队建设指导为主，为校区青年教师的成长作出了卓越贡献；

(3)校本部派遣教师支援克拉玛依校区的建设，为校区学科建设和专业建设的师资队伍倾注了心血；

(4)克拉玛依市及周边的大量的石油、化工企业的企业员工具有丰富的现场经验，校区从企业引进具有工程经历的兼职教师，一方面给学生授课，另一方面对青年教师的工程实践能力进行培养，助力校区青年教师工程能力的提高；

(5)定期邀请企业专家到学校为教师和学生作报告，开展专业介绍和生产技术领域方面的介绍；

(6)校区也与地方企业的研究院开展合作，将年轻教师送至研究院开展博士后研究工作或者是短期的培训交流，培养教师的工程实践应用能力。

通过以上举措，校区组建了一批业务能力强、工程实践能力突出的专业课程教师团队。

5 存在的问题

能源化学工程专业是2010 年新增的本科专业，目前还处于起步阶段，因此面临着一些问题和挑战，比如，能源化学工程专业还没有形成健全的课程体系。因此，在今后的专业建设过程中应建立适应能源化学工程的专业培养目标、课程体系以及课程内容。另外，能源化学工程专业涉及交叉学科和交叉领域，对教师提出了更高的要求，建立高水平的师资队伍也是要面临的重要问题之一。