能源化工專業課程體系構建與實踐探索-以西安科技大學為例

章結兵，張亞婷，任秀彬，賀新福

(西安科技大學 化學與化工學院，陜西 西安 710054)

1 專業設立背景

陜西省位于我國西北地區東部黃河中游，是連接中國東、中部地區和西北、西南的交通樞紐，是毗鄰省市區最多的省份。獨特的地質構造環境造就了陜西復雜的地質特征，為煤炭的形成創造了得天獨厚的條件。根據煤炭資源預測資料顯示，陜西省探明和預測的煤炭資源總量約為2922億萬t左右，占全國煤炭資源總量的5.8%，位居全國第三。

現如今陜西省的經濟以更快的速度在發展，擁有大量煤炭資源更可助力陜西經濟，其中煤炭資源不僅賦存量大、保存相對完整，而且低灰、低硫、高發熱量的優質資源量居全國之首，發揮煤炭資源優勢，把煤炭產業做大做強，為陜西省建設經濟強省做貢獻。但在煤炭產業發展過程中，過去存在以煤炭燃燒發電和直接燃燒為主，煤炭利用方式單一， 煤炭燃燒釋放了大量的SO2、CO2等廢氣，對大氣和水資源污染的影響巨大，同時浪費嚴重，每年經濟損失占省GDP的3%～8%左右，嚴重制約了煤炭產業的可持續發展。面對環境不斷惡化，優化煤炭產業結構，近幾年來，陜西省及周邊寧夏、內蒙、山西等省份紛紛升級轉型，大力發展清潔、高效的煤化工產業，提高煤碳附加值，陜西省已在陜北建立了多個煤化工產業集群。

同時，陜西省也擁有豐富的石油、天然氣資源，石油儲量2.98億t，居全國第五，天然氣儲量5478億m3，位居全國第四，這些能源的轉化利用均需要大量的專業人才。在此背景下，我校為了滿足陜西省及周邊省份對化工專業人才特別是對煤炭、石油等專業知識有深刻了解的需求，在2013年申請設置了具有我校特色的能源化工專業。為滿足企業對能源化工高素質人才培養的要求，近年來對能源化工專業的課程體系建設及實踐教學方式進行了深入探討，現將我校對人才培養的相關內容進行闡述，為相關院校該專業課程體系建設和實踐提供參考。

2 人才培養質量及服務目標定位

能源化工專業著重培養德、智、體、美全面發展，具有良好思想道德修養、健全人格、高度責任感和較高職業道德素養，具備能源轉化過程中涉及的化工過程及新能源利用相關的基礎知識、基本理論及基本技能，具有創新意識和較強的動手實踐能力，能在煤炭行業、石油石工行業、生物質能及太陽能轉化利用行業從事可再生能源利用、能源高效轉化、化工用能評價等領域進行科學研究、工程設計、技術開發、生產經營與管理的應用型高級專門人才[1]。通過系統的學習，學生將掌握化學工藝學和能源化學工程等方面的基本理論和基本知識，掌握化石能源的清潔、高效利用技術，生物質能源利用技術和新能源利用技術；具有化學與化工實驗技能、能源化學工程實驗、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計等方面的基本技能；具有對現代能源加工企業的化工過程進行模擬計算和過程優化以及對現有能源化工生產工藝與設備進行開發與設計的基本能力。

另外，針對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狀，并結合我校歷史已有的煤礦特色，提出本專業人才培養將以服務區域經濟發展為基礎并輻射全國的指導方針，專業側重煤化工特色并向石油化工、天然氣化工、可再生能源、清潔能源等領域拓展。

3 課程體系構建

根據能源化工專業的學科背景及學校人才培養目標及定位，西安科技大學化學與化工學院每隔2年進行一次能源化工專業培養方案的討論和修訂，先后已進行了4次培養方案的修訂，課程體系設置更加符合我校人才培養目標，總體課程體系構建主要遵循“厚基礎、強專業、重素質”的指導思想，培養方案教學體系按照“通識教育+學科基礎課程+專業教育+集中實踐教學+第二課堂”多個層面教學模塊進行設計(圖1)[2]。

圖1 培養方案教學模塊設計思路基本框架圖

在培養方案教學體系中，根據學校對能源化工人才培養目標的定位和質量要求制定了對應模塊的學習內容和學分要求(圖2)，其中通識教育主要包括人文社會科學、自然科學基礎、體育、外語、創新創業、計算機基礎和公共選修課等課程，培養學生的人文和自然科學基本素養，掌握基礎知識和基本學習能力，為后續專業基礎課程及專業教育理論學習奠定扎實基礎，通識教育共計65學分，占比34%；學科基礎課程主要按主干和非主干進行劃分，主干課程全為必修課程，這部分與化學工程與工藝類專業課程類似，主要培養學生的專業基礎理論知識，為專業教育打下基礎，共計41學分，占比21%；專業教育主要按專業課和專業方向課進行劃分，共計30學分，占比15%，專業課中主干課程包括化工熱力學、化學反應工程、化工分離工程、化工設計、化工環保與安全、能源化工系統工程等課程，專業方向課程主要包括煤化工、石油天然氣化工、生物質能源化工及新能源利用等方面的課程，重點突出本專業培養特色；集中實踐教學包括獨立設課的實驗課程和集中性實踐教學環節兩大模塊，重點突出能源化工特色和專業實踐能力培養，共計49學分，占比25%；另外，開設的第二課堂包括思想道德、創新創業、綜合素質及社會實踐幾大模塊，總學分需達10學分以上，占比5%。

圖2 培養方案教學模塊學分占比分布圖

總之，根據能源化工課程培養方案的學分分布規律，該課程體系的重要特點是更加重視學生的通識教育和實踐教學及拓展教育，強化培養學生的創新意識和綜合素質，專業課學習更加重視學生煤化工知識教授并延伸至石油天然氣化工、生物質能源化工及新能源利用等領域，為學生將來能快速適應各種工作崗位奠定扎實的基礎，逐步形成 “以先進的教育理念為引導、以明確的培養目標為定位、以科學的培養方案為核心、以多樣化的培養模式為途徑、以合理的評價機制為導向、以可靠的質量控制體系為保障”的能源化工專業創新人才培養特色體系[3-4]。

4 理論教學與學習方式探索

在理論課的學習中，特別是在專業理論課的教學中，學院將通過教學團隊能力提升、精品課程建設、企業專家進課堂、教學方法手段多樣化、教學過程評價方式多樣化等方式對理論教學進行探索[5-7]，現將我校能源化工專業在此方面開展的具體措施進行總結。

4.1 教學團隊能力提升

能源化工專業教師每學期均進行教學經驗交流，探討教學過程中問題，互相取長補短，同時所在學院成立教學督導組與學校教學督導組、學生課程打分評價系統一同監督、幫助、指導教師的教學工作。重視年輕教師的教學能力培養，每位新進年輕教師都有一位教學經驗豐富的老教師進行直接指導，年輕教師必須跟班聽課半年以上，充分學習老教師的教學經驗。鼓勵教師參加學校教學發展中心每年主辦的上百場專家視頻或現場講座，汲取校外專家的教學經驗。鼓勵專業教師參與學院或學校組織的教師講課比賽，與同行交流，提升教學技能。另外，專業所屬學院每年均派出一定名額的專業教師到企業掛職鍛煉，鍛煉時間至少半年以上，提升專業教師的工程實踐能力,促進專業教師將實際工程案例帶入課堂，其現也作為我校職稱提升的必要條件之一。同時，每年拿出大量專用教學經費，用于外派大量教師參與全國教學方面的相關會議或工程軟件培訓費用支出，提升專業教師的理論水平及教學能力。

4.2 精品課程建設

為了豐富學生的學習資源，學院鼓勵教師參與到專業精品課程建設中，每年對于參與精品課程的教師均有對應的鼓勵措施，學校配合學院專門建設有精品課程網站，學院老師建設的精品課程或國內高校相關精品課程均可通過該網站進行下載，學生在學習課程期間可自由下載，通過精品課程的建設，學生可以共享到校內或國內優秀的課程資源，可幫助學生對理論課程的學習。

4.3 企業專家進課堂

學院每年邀請能源化工領域的相關專家走進大學課堂，主要包括化工廠設計、化工廠的安全環保、煤化工或石油天然氣化工的研究與設計、化工設備設計及選型與應用、某一特定化工廠的工藝建設及生產和維護等領域專家，所邀請的行業專家均是在所屬領域具有一定建樹的工程技術人員，這些行業專家的工程實踐經驗非常豐富，他們可以給學生講解更多的工程現場知識以及理論知識如何與現場實際相結合的經驗等，使學生認識到所需理論知識的重要性，提升學生對學習專業理論知識的興趣。

4.4 教學方法及手段多樣化

教學方法及手段的好壞與否對于鍛煉學生的創新思維和獨立思考能力均具有重要的影響，因此所屬學院對專業教師的教學方法及手段的創新一直持續鼓勵。近年來，根據教師授課習慣及課程特點，積極探索啟發式、探究式、翻轉課堂等新的教學方法來提高學生的思考積極性，鼓勵教師采用多媒體、板書、實物演示、視頻、慕課、微課、QQ、微信、郵件、博客、論壇等多種方式相結合的教學手段，充分利用豐富的校園網絡資源，鼓勵教師不定期布置一些探索性的課程相關命題或問題，鍛煉學生利用網絡資源和查閱文獻數據庫的能力，充分調動學生主動參與的積極性和培養學生積極思考的習慣，提高學生獨立思考能力和創新意識。

4.5 教學過程評價方式多樣化

教學效果的差異需通過一定的評價方式進行評估，以此作為教學改進的指揮棒。在能源化學工程專業課程教學中，對不同課程的學習，根據其課程的特點，對學生的考核方式也有所不同[8]。對于必修的通識課、專業基礎課和專業課，采取課終閉卷考試加平時到課表現、作業、小論文、期中測試、月考測試、單元測試或報告等方式進行綜合評定成績，其中期末成績在總成績中的占比必須超過60%；對于選修課，可采取學生自主論文答辯、閉卷考試、開卷考試、結課論文與平時到課表現、作業、小論文、平時測試或報告等方式進行綜合評定成績，其中平時成績占比可超過40%，給予教師充分的自主權，有利于教師創新教學方式。考試的題目偏重于理解和應用，著重考核學生應用基本理論知識提出問題、分析和解決問題的能力[9]。

5 實踐教學與學習方式探索

實踐教學也是人才培養質量的關鍵環節，對提高學生綜合素質和創新能力有著重要作用[10-12]。為提高能源化工專業教學效果和學生的實踐能力，在能源化工專業的課程體系中設置了共計18個實踐環節來鍛煉學生的專業技能和實踐綜合素質(圖3)。

圖3 實踐教學培養體系框架圖

為更好的突出煤化工特色，在專業認知實踐、校外工廠見習、畢業論文設計、部分專業實驗均與煤炭利用和轉化知識相關，教學以培養學生動手能力、自學能力、創新能力、科技文獻檢索能力為主，因此很多實踐環節均是采用先讓學生通過科技文獻查閱、總結，然后老師再與學生進行啟發式或探討式交流，提高學生對問題的深刻理解。實踐中給予學生充分的自主權，形成以學生為主導，教師參與的新模式，通過布置過程小作業、拋議題、設計有趣的科學問題、過程評價、小論文等方式敦促學生不斷思考，實踐課程結束采取提交報告、論文答辯加之平時表現的方式進行評價實踐效果。在整個實踐過程中，倡導教師僅起監督、指導作用，更多的是讓學生自身或學生與學生之間開展學習或合作研究，鍛煉學生的分析問題和解決問題的能力。

6 結語

煤炭作為我國最主要的不可再生能源仍將是未來能源消耗的主要來源之一。為建設生態文明社會，減小煤炭對環境的污染是經濟發展的必然需求，轉型升級煤炭產業，以煤炭為原料形成的煤化工產業將成為我國煤炭利用的重要方式。對陜西省及周邊煤炭大省而言，大力發展高附加值、清潔、高效的煤化工相關產業是煤炭產業可持續發展的主要途徑，煤化工產業集群迅速發展，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人才。為服務地方區域經濟發展，西安科技大學化學與化工學院結合區域能源特色和人才培養質量的企業要求，建立了具有特色的人才培養課程體系和實踐教學模式，注重學生的綜合創新素質和專業素質的培養，不斷提高人才的培養質量，不斷滿足人才自身發展及區域能源產業轉型、升級及持續發展的需要。