能源化工專業(yè)課程體系構(gòu)建與實(shí)踐探索-以西安科技大學(xué)為例

章結(jié)兵，張亞婷，任秀彬，賀新福

(西安科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 西安 710054)

1 專業(yè)設(shè)立背景

陜西省位于我國(guó)西北地區(qū)東部黃河中游，是連接中國(guó)東、中部地區(qū)和西北、西南的交通樞紐，是毗鄰省市區(qū)最多的省份。獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境造就了陜西復(fù)雜的地質(zhì)特征，為煤炭的形成創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的條件。根據(jù)煤炭資源預(yù)測(cè)資料顯示，陜西省探明和預(yù)測(cè)的煤炭資源總量約為2922億萬(wàn)t左右，占全國(guó)煤炭資源總量的5.8%，位居全國(guó)第三。

現(xiàn)如今陜西省的經(jīng)濟(jì)以更快的速度在發(fā)展，擁有大量煤炭資源更可助力陜西經(jīng)濟(jì)，其中煤炭資源不僅賦存量大、保存相對(duì)完整，而且低灰、低硫、高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)資源量居全國(guó)之首，發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢(shì)，把煤炭產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，為陜西省建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省做貢獻(xiàn)。但在煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，過(guò)去存在以煤炭燃燒發(fā)電和直接燃燒為主，煤炭利用方式單一， 煤炭燃燒釋放了大量的SO2、CO2等廢氣，對(duì)大氣和水資源污染的影響巨大，同時(shí)浪費(fèi)嚴(yán)重，每年經(jīng)濟(jì)損失占省GDP的3%～8%左右，嚴(yán)重制約了煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。面對(duì)環(huán)境不斷惡化，優(yōu)化煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，近幾年來(lái)，陜西省及周邊寧夏、內(nèi)蒙、山西等省份紛紛升級(jí)轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展清潔、高效的煤化工產(chǎn)業(yè)，提高煤碳附加值，陜西省已在陜北建立了多個(gè)煤化工產(chǎn)業(yè)集群。

同時(shí)，陜西省也擁有豐富的石油、天然氣資源，石油儲(chǔ)量2.98億t，居全國(guó)第五，天然氣儲(chǔ)量5478億m3，位居全國(guó)第四，這些能源的轉(zhuǎn)化利用均需要大量的專業(yè)人才。在此背景下，我校為了滿足陜西省及周邊省份對(duì)化工專業(yè)人才特別是對(duì)煤炭、石油等專業(yè)知識(shí)有深刻了解的需求，在2013年申請(qǐng)?jiān)O(shè)置了具有我校特色的能源化工專業(yè)。為滿足企業(yè)對(duì)能源化工高素質(zhì)人才培養(yǎng)的要求，近年來(lái)對(duì)能源化工專業(yè)的課程體系建設(shè)及實(shí)踐教學(xué)方式進(jìn)行了深入探討，現(xiàn)將我校對(duì)人才培養(yǎng)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行闡述，為相關(guān)院校該專業(yè)課程體系建設(shè)和實(shí)踐提供參考。

2 人才培養(yǎng)質(zhì)量及服務(wù)目標(biāo)定位

能源化工專業(yè)著重培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有良好思想道德修養(yǎng)、健全人格、高度責(zé)任感和較高職業(yè)道德素養(yǎng)，具備能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中涉及的化工過(guò)程及新能源利用相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論及基本技能，具有創(chuàng)新意識(shí)和較強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力，能在煤炭行業(yè)、石油石工行業(yè)、生物質(zhì)能及太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化利用行業(yè)從事可再生能源利用、能源高效轉(zhuǎn)化、化工用能評(píng)價(jià)等領(lǐng)域進(jìn)行科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與管理的應(yīng)用型高級(jí)專門人才[1]。通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握化學(xué)工藝學(xué)和能源化學(xué)工程等方面的基本理論和基本知識(shí)，掌握化石能源的清潔、高效利用技術(shù)，生物質(zhì)能源利用技術(shù)和新能源利用技術(shù)；具有化學(xué)與化工實(shí)驗(yàn)技能、能源化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)踐、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)等方面的基本技能；具有對(duì)現(xiàn)代能源加工企業(yè)的化工過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算和過(guò)程優(yōu)化以及對(duì)現(xiàn)有能源化工生產(chǎn)工藝與設(shè)備進(jìn)行開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的基本能力。

另外，針對(duì)陜西省的化石能源資源分布特征及煤炭資源高效利用需求現(xiàn)狀，并結(jié)合我校歷史已有的煤礦特色，提出本專業(yè)人才培養(yǎng)將以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展為基礎(chǔ)并輻射全國(guó)的指導(dǎo)方針，專業(yè)側(cè)重煤化工特色并向石油化工、天然氣化工、可再生能源、清潔能源等領(lǐng)域拓展。

3 課程體系構(gòu)建

根據(jù)能源化工專業(yè)的學(xué)科背景及學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)及定位，西安科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院每隔2年進(jìn)行一次能源化工專業(yè)培養(yǎng)方案的討論和修訂，先后已進(jìn)行了4次培養(yǎng)方案的修訂，課程體系設(shè)置更加符合我校人才培養(yǎng)目標(biāo)，總體課程體系構(gòu)建主要遵循“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)專業(yè)、重素質(zhì)”的指導(dǎo)思想，培養(yǎng)方案教學(xué)體系按照“通識(shí)教育+學(xué)科基礎(chǔ)課程+專業(yè)教育+集中實(shí)踐教學(xué)+第二課堂”多個(gè)層面教學(xué)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)(圖1)[2]。

圖1 培養(yǎng)方案教學(xué)模塊設(shè)計(jì)思路基本框架圖

在培養(yǎng)方案教學(xué)體系中，根據(jù)學(xué)校對(duì)能源化工人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位和質(zhì)量要求制定了對(duì)應(yīng)模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)分要求(圖2)，其中通識(shí)教育主要包括人文社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)基礎(chǔ)、體育、外語(yǔ)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和公共選修課等課程，培養(yǎng)學(xué)生的人文和自然科學(xué)基本素養(yǎng)，掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本學(xué)習(xí)能力，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)教育理論學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)，通識(shí)教育共計(jì)65學(xué)分，占比34%；學(xué)科基礎(chǔ)課程主要按主干和非主干進(jìn)行劃分，主干課程全為必修課程，這部分與化學(xué)工程與工藝類專業(yè)課程類似，主要培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，為專業(yè)教育打下基礎(chǔ)，共計(jì)41學(xué)分，占比21%；專業(yè)教育主要按專業(yè)課和專業(yè)方向課進(jìn)行劃分，共計(jì)30學(xué)分，占比15%，專業(yè)課中主干課程包括化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、化工分離工程、化工設(shè)計(jì)、化工環(huán)保與安全、能源化工系統(tǒng)工程等課程，專業(yè)方向課程主要包括煤化工、石油天然氣化工、生物質(zhì)能源化工及新能源利用等方面的課程，重點(diǎn)突出本專業(yè)培養(yǎng)特色；集中實(shí)踐教學(xué)包括獨(dú)立設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課程和集中性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)兩大模塊，重點(diǎn)突出能源化工特色和專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)，共計(jì)49學(xué)分，占比25%；另外，開(kāi)設(shè)的第二課堂包括思想道德、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、綜合素質(zhì)及社會(huì)實(shí)踐幾大模塊，總學(xué)分需達(dá)10學(xué)分以上，占比5%。

圖2 培養(yǎng)方案教學(xué)模塊學(xué)分占比分布圖

總之，根據(jù)能源化工課程培養(yǎng)方案的學(xué)分分布規(guī)律，該課程體系的重要特點(diǎn)是更加重視學(xué)生的通識(shí)教育和實(shí)踐教學(xué)及拓展教育，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和綜合素質(zhì)，專業(yè)課學(xué)習(xí)更加重視學(xué)生煤化工知識(shí)教授并延伸至石油天然氣化工、生物質(zhì)能源化工及新能源利用等領(lǐng)域，為學(xué)生將來(lái)能快速適應(yīng)各種工作崗位奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)，逐步形成 “以先進(jìn)的教育理念為引導(dǎo)、以明確的培養(yǎng)目標(biāo)為定位、以科學(xué)的培養(yǎng)方案為核心、以多樣化的培養(yǎng)模式為途徑、以合理的評(píng)價(jià)機(jī)制為導(dǎo)向、以可靠的質(zhì)量控制體系為保障”的能源化工專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)特色體系[3-4]。

4 理論教學(xué)與學(xué)習(xí)方式探索

在理論課的學(xué)習(xí)中，特別是在專業(yè)理論課的教學(xué)中，學(xué)院將通過(guò)教學(xué)團(tuán)隊(duì)能力提升、精品課程建設(shè)、企業(yè)專家進(jìn)課堂、教學(xué)方法手段多樣化、教學(xué)過(guò)程評(píng)價(jià)方式多樣化等方式對(duì)理論教學(xué)進(jìn)行探索[5-7]，現(xiàn)將我校能源化工專業(yè)在此方面開(kāi)展的具體措施進(jìn)行總結(jié)。

4.1 教學(xué)團(tuán)隊(duì)能力提升

能源化工專業(yè)教師每學(xué)期均進(jìn)行教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流，探討教學(xué)過(guò)程中問(wèn)題，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，同時(shí)所在學(xué)院成立教學(xué)督導(dǎo)組與學(xué)校教學(xué)督導(dǎo)組、學(xué)生課程打分評(píng)價(jià)系統(tǒng)一同監(jiān)督、幫助、指導(dǎo)教師的教學(xué)工作。重視年輕教師的教學(xué)能力培養(yǎng)，每位新進(jìn)年輕教師都有一位教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師進(jìn)行直接指導(dǎo)，年輕教師必須跟班聽(tīng)課半年以上，充分學(xué)習(xí)老教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。鼓勵(lì)教師參加學(xué)校教學(xué)發(fā)展中心每年主辦的上百場(chǎng)專家視頻或現(xiàn)場(chǎng)講座，汲取校外專家的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。鼓勵(lì)專業(yè)教師參與學(xué)院或?qū)W校組織的教師講課比賽，與同行交流，提升教學(xué)技能。另外，專業(yè)所屬學(xué)院每年均派出一定名額的專業(yè)教師到企業(yè)掛職鍛煉，鍛煉時(shí)間至少半年以上，提升專業(yè)教師的工程實(shí)踐能力,促進(jìn)專業(yè)教師將實(shí)際工程案例帶入課堂，其現(xiàn)也作為我校職稱提升的必要條件之一。同時(shí)，每年拿出大量專用教學(xué)經(jīng)費(fèi)，用于外派大量教師參與全國(guó)教學(xué)方面的相關(guān)會(huì)議或工程軟件培訓(xùn)費(fèi)用支出，提升專業(yè)教師的理論水平及教學(xué)能力。

4.2 精品課程建設(shè)

為了豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，學(xué)院鼓勵(lì)教師參與到專業(yè)精品課程建設(shè)中，每年對(duì)于參與精品課程的教師均有對(duì)應(yīng)的鼓勵(lì)措施，學(xué)校配合學(xué)院專門建設(shè)有精品課程網(wǎng)站，學(xué)院老師建設(shè)的精品課程或國(guó)內(nèi)高校相關(guān)精品課程均可通過(guò)該網(wǎng)站進(jìn)行下載，學(xué)生在學(xué)習(xí)課程期間可自由下載，通過(guò)精品課程的建設(shè)，學(xué)生可以共享到校內(nèi)或國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的課程資源，可幫助學(xué)生對(duì)理論課程的學(xué)習(xí)。

4.3 企業(yè)專家進(jìn)課堂

學(xué)院每年邀請(qǐng)能源化工領(lǐng)域的相關(guān)專家走進(jìn)大學(xué)課堂，主要包括化工廠設(shè)計(jì)、化工廠的安全環(huán)保、煤化工或石油天然氣化工的研究與設(shè)計(jì)、化工設(shè)備設(shè)計(jì)及選型與應(yīng)用、某一特定化工廠的工藝建設(shè)及生產(chǎn)和維護(hù)等領(lǐng)域?qū)＜?，所邀?qǐng)的行業(yè)專家均是在所屬領(lǐng)域具有一定建樹(shù)的工程技術(shù)人員，這些行業(yè)專家的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)非常豐富，他們可以給學(xué)生講解更多的工程現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)以及理論知識(shí)如何與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)等，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到所需理論知識(shí)的重要性，提升學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)的興趣。

4.4 教學(xué)方法及手段多樣化

教學(xué)方法及手段的好壞與否對(duì)于鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立思考能力均具有重要的影響，因此所屬學(xué)院對(duì)專業(yè)教師的教學(xué)方法及手段的創(chuàng)新一直持續(xù)鼓勵(lì)。近年來(lái)，根據(jù)教師授課習(xí)慣及課程特點(diǎn)，積極探索啟發(fā)式、探究式、翻轉(zhuǎn)課堂等新的教學(xué)方法來(lái)提高學(xué)生的思考積極性，鼓勵(lì)教師采用多媒體、板書、實(shí)物演示、視頻、慕課、微課、QQ、微信、郵件、博客、論壇等多種方式相結(jié)合的教學(xué)手段，充分利用豐富的校園網(wǎng)絡(luò)資源，鼓勵(lì)教師不定期布置一些探索性的課程相關(guān)命題或問(wèn)題，鍛煉學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源和查閱文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性和培養(yǎng)學(xué)生積極思考的習(xí)慣，提高學(xué)生獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新意識(shí)。

4.5 教學(xué)過(guò)程評(píng)價(jià)方式多樣化

教學(xué)效果的差異需通過(guò)一定的評(píng)價(jià)方式進(jìn)行評(píng)估，以此作為教學(xué)改進(jìn)的指揮棒。在能源化學(xué)工程專業(yè)課程教學(xué)中，對(duì)不同課程的學(xué)習(xí)，根據(jù)其課程的特點(diǎn)，對(duì)學(xué)生的考核方式也有所不同[8]。對(duì)于必修的通識(shí)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，采取課終閉卷考試加平時(shí)到課表現(xiàn)、作業(yè)、小論文、期中測(cè)試、月考測(cè)試、單元測(cè)試或報(bào)告等方式進(jìn)行綜合評(píng)定成績(jī)，其中期末成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中的占比必須超過(guò)60%；對(duì)于選修課，可采取學(xué)生自主論文答辯、閉卷考試、開(kāi)卷考試、結(jié)課論文與平時(shí)到課表現(xiàn)、作業(yè)、小論文、平時(shí)測(cè)試或報(bào)告等方式進(jìn)行綜合評(píng)定成績(jī)，其中平時(shí)成績(jī)占比可超過(guò)40%，給予教師充分的自主權(quán)，有利于教師創(chuàng)新教學(xué)方式?？荚嚨念}目偏重于理解和應(yīng)用，著重考核學(xué)生應(yīng)用基本理論知識(shí)提出問(wèn)題、分析和解決問(wèn)題的能力[9]。

5 實(shí)踐教學(xué)與學(xué)習(xí)方式探索

實(shí)踐教學(xué)也是人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力有著重要作用[10-12]。為提高能源化工專業(yè)教學(xué)效果和學(xué)生的實(shí)踐能力，在能源化工專業(yè)的課程體系中設(shè)置了共計(jì)18個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)鍛煉學(xué)生的專業(yè)技能和實(shí)踐綜合素質(zhì)(圖3)。

圖3 實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)體系框架圖

為更好的突出煤化工特色，在專業(yè)認(rèn)知實(shí)踐、校外工廠見(jiàn)習(xí)、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)、部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)均與煤炭利用和轉(zhuǎn)化知識(shí)相關(guān)，教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、科技文獻(xiàn)檢索能力為主，因此很多實(shí)踐環(huán)節(jié)均是采用先讓學(xué)生通過(guò)科技文獻(xiàn)查閱、總結(jié)，然后老師再與學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式或探討式交流，提高學(xué)生對(duì)問(wèn)題的深刻理解。實(shí)踐中給予學(xué)生充分的自主權(quán)，形成以學(xué)生為主導(dǎo)，教師參與的新模式，通過(guò)布置過(guò)程小作業(yè)、拋?zhàn)h題、設(shè)計(jì)有趣的科學(xué)問(wèn)題、過(guò)程評(píng)價(jià)、小論文等方式敦促學(xué)生不斷思考，實(shí)踐課程結(jié)束采取提交報(bào)告、論文答辯加之平時(shí)表現(xiàn)的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)實(shí)踐效果。在整個(gè)實(shí)踐過(guò)程中，倡導(dǎo)教師僅起監(jiān)督、指導(dǎo)作用，更多的是讓學(xué)生自身或?qū)W生與學(xué)生之間開(kāi)展學(xué)習(xí)或合作研究，鍛煉學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

6 結(jié)語(yǔ)

煤炭作為我國(guó)最主要的不可再生能源仍將是未來(lái)能源消耗的主要來(lái)源之一。為建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)，減小煤炭對(duì)環(huán)境的污染是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然需求，轉(zhuǎn)型升級(jí)煤炭產(chǎn)業(yè)，以煤炭為原料形成的煤化工產(chǎn)業(yè)將成為我國(guó)煤炭利用的重要方式。對(duì)陜西省及周邊煤炭大省而言，大力發(fā)展高附加值、清潔、高效的煤化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)是煤炭產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑，煤化工產(chǎn)業(yè)集群迅速發(fā)展，加之陜西省的油氣資源豐富，煤炭、油氣的綜合清潔利用均需大量的專業(yè)人才。為服務(wù)地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，西安科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院結(jié)合區(qū)域能源特色和人才培養(yǎng)質(zhì)量的企業(yè)要求，建立了具有特色的人才培養(yǎng)課程體系和實(shí)踐教學(xué)模式，注重學(xué)生的綜合創(chuàng)新素質(zhì)和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，不斷提高人才的培養(yǎng)質(zhì)量，不斷滿足人才自身發(fā)展及區(qū)域能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、升級(jí)及持續(xù)發(fā)展的需要。