新工科建設推動地方高校能源環境類專業本科教育改革與實踐

程淑艷　程芳琴　郭彥霞

摘? ? 要：地方高校本科教育以“雙一流”建設為契機，秉承新工科建設理念，在現有學科體系建構的基礎上，融合地方特色產業發展，不斷推動學科建設的改革與創新。山西大學能源環境類專業針對傳統能源經濟轉型的戰略需求，結合煤基資源化高值利用的科研基礎，調整專業結構，更新課程體系，建設產學研相結合的實踐教學平臺，培養符合地方經濟發展需求的高水平應用型工程技術人才，在理論與實踐相結合、多學科交叉融合等方面進行了有益的探索和實踐。

關鍵詞：新工科;交叉融合;課程套餐;實踐平臺

中圖分類號：G640? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2022）06-0043-03

經濟全球化伴生了新一輪科學技術革命和產業技術變革。以新一代高新信息技術為引領，高新能源技術、生物工程技術、新材料等技術群相互滲透，交叉融合，帶動以綠色、智能、創新為特征的新型工業發展模式應運而

生。為適應新型工業發展，2017年2月教育部提出高校“新工科”建設，全力探索形成中國特色模式的工科教育，推動高等教育強國建設。綜合國內研究，目前新工科主要包括兩種形式：一種是推動前沿科學發展的新型工科專業，如人工智能、大數據等智能制造專業;另一種是推動傳統工業升級轉型的工科專業。

一、一流本科教育是地方高校能源環境類專業改革的方向

一流本科教育，是指堅持“以本為本”，推進“四個回歸”，加快建設高水平本科教育、全面提高人才培養能力，培養一流創新人才的一流本科建設[1]。一流本科教育是世界一流大學，以及一流學科的本質內涵。在高等教育“雙一流”建設的目標下，以新工科為理念，地方高校本科教育要依托地方特色進行改革，向一流本科教育水平邁進[2]。

以煤炭為主的礦產資源型城市，經濟興于能源，困于能源，如黑龍江鶴崗、山西晉城、河南焦作等，這些城市的經濟發展均遭遇瓶頸。近年來，綠色GDP的發展迫使資源型城市在追求經濟快速發展的同時必須轉變傳統認知，能源產業轉型升級迫在眉睫。預計近50年煤炭作為能源燃料仍有不可替代的地位，但傳統的燃燒利用方式已不符合當前經濟環境發展的要求，轉型與發展是解決當前產業發展困境的關鍵。加快科技創新步伐，促進煤炭清潔高效利用、煤基資源高值利用及煤基固廢資源化利用，生產多品種、多品牌、高附加值的產品成為促進煤炭產業轉型的重要途徑。因此，開展主導產業多元化發展，積極開發高端新型裝備制造、研發新型煤基碳材料等在內的戰略性新興產業是礦產資源型城市實現經濟轉型的有效途徑。

二、特色本科教育是地方高校能源環境類專業改革的目標

地方本科高校是高等教育體系的重要組成部分，切實服務地方產業經濟發展是其辦學理念[3]。目前，地方高校本科專業面臨挑戰。（1）傳統專業知識結構陳舊。大多數高校在課程設置上遵循一定的模式，內容僅局限于常規教材，知識內容陳舊，導致本科專業的學習與地方經濟發展脫節。（2）課程設置單一，缺少學科間的交叉融合。隨著經濟的發展，單一的知識結構已不能適應當今社會對人才的需求，知識的廣度需要學科間相互滲透。（3）本科教育與實踐相脫節，相對封閉的辦學環境，不適合新工科人才的培養。面對產業轉型升級，以及技術日新月異的新經濟形態，現有工科專業的改革創新和升級改造要融合地方產業經濟特色，更新專業結構、調整課程體系、建設實踐平臺。著力培養學生將知識轉化為服務工業生產的工程實踐能力，使之成為技術和管理兼備的創新型工程人才。

三、交叉融合地方特色是地方高校能源環境類專業改革的實踐路徑

地方高校具有顯著的地域性特征，在謀求自身發展的同時，還肩負著服務地方經濟及社會發展的基本職責[4]。本科教育教學改革要立足于地區經濟發展和產業轉型升級的需求，實現專業學科建設與產業需求的有效對接，關注行業技術發展趨勢，充分利用社會資源優勢，深化高校和企業的協作，為國家和社會培養優秀的創新創業型工科人才[5]。

（一）融入前沿知識，構建本科專業新型結構

1.以“大數據”為核心的人才培養模式改革

在大數據、互聯網、人工智能融合發展的大背景下，“互聯網+”為資源循環利用產業的持續發展注入了新活力，帶來了新的經濟增長點。運用現代信息技術，推動互聯網與資源循環利用的深度融合，加速傳統再生資源產業的轉型升級，促進行業數據共享和監督管理，推進生產系統和生活系統循環鏈接，從而加快資源循環利用體系的構建。

開設本科課程“資源循環產業互聯網”，通過啟發式教學，從“互聯網+再生資源回收”、“互聯網+環衛”、“互聯網+餐廚垃圾管理”和“互聯網+園區循環化改造”等方面，引導學生結合課題分小組進行探索式學習。

2.融入前沿的、具有地方轉型新方向的課程、內容和知識

2020年8月，教育部、財政部和國家發改委聯合發布《關于高等學校加快“雙一流”建設指導意見》指出，“雙一流”高校應該打破傳統學科之間的壁壘，積極在前沿和交叉學科領域培植新的學科生長地。地方高校的改革也要以此為導向，通過構建“學科群”，融入前沿知識，實現學科交叉融合。

在新工科理念下，地方高校本科專業應在傳統結構基礎上融入前沿知識，進行改革創新和升級改造。隨著經濟和產業的發展，一部分傳統工科專業需要不斷更新知識結構，融入前沿知識，才能符合社會的需求。地方高校本科專業應在現有專業內容基礎上，結合地方經濟發展特色，順應企業發展需求，培養更加符合地方經濟發展需求的專業人才。

煤炭作為我國工業發展的命脈，一直是經濟產值增長的重要推動力。2017年6月，習近平總書記視察山西時提出傳統能源經濟轉型的必要性，煤炭的清潔利用及其高值產品的研發成為關鍵突破點。山西大學環境與資源學院在傳統能源類專業基礎上，結合煤炭資源轉型發展思路，在課程設置上融入前沿的煤基碳材料及煤的清潔利用等相關知識，將服務地方經濟發展的前沿知識和技術融入本科教育。環境類專業的課程設置也不僅停留在水、氣和固體廢物的處理上，逐步融入了煤基固廢高值利用及煤焦廢水資源化利用等相關前沿知識，為煤基資源循環利用和煤基廢物處理等方面培養專業人才。具體見表1。

（二）學科交叉融合，設置課程套餐，構建新型專業課程體系

課程體系是高等學校培養人才的主體。課程體系的構建既要體現“以人為本、多元文化和自主選擇”的課程核心理念，同時也要體現課程體系整體設計的完整性、整合性、基礎性、選擇性、實踐性和時代性，又要體現地方高校本科教學方案的區域特色[6]。

高校正規教學模式是以學科分類劃分的，偏重單一學科的專業化與精深化，隨著全球化經濟技術的發展，單一的知識結構已不適合當今社會對人才的需求，交叉學科組織應運而生，其是以跨越多學科和多領域而建立的，體現的是學科間相互聯系和作用[7]。“學科群”是將現有的細分院系進行整合，一個大的學院下設多個系，包含更廣泛的學科，即打破原有的單一學科教學模式，又可靈活地構建各種形式的交叉學科間的聯系[8]。北京大學提出“30+6+2” 學科建設規劃，著力推動部分優勢學科進入世界前列。可見，在傳統學科模式基礎上，建立學科間的交叉融合，是目前高校本科課程體系發展的趨勢。

當代科學技術呈現出交叉融合的發展趨勢，特別是錯綜復雜的大工程問題需要多學科協同攻關。中科院包信和院士認為新工科需要科學與工程和人文的交叉融合。竺可楨認為大學不是“謀食”而是“謀道”，是追求真理、推進科學進步的舞臺，高校本科教育應該實行通才教育。因此，新工科建設也要立足于通才教育，實現人文學科與工程學科的有機融合。山西大學環境與資源學院在傳統的能源環境類專業課程基礎上配置多種“課程套餐”，選修模塊為體現學科特色和對接行業需求的課程，完成個性化培養。根據社會需求提出“能源環境+經濟+管理+哲學+法律+互聯網”的交叉融合，大學一年級和二年級學生以公共基礎課及部分專業基礎課學習為主，進入大學三級開始，除專業課學習外，學生可以根據自己感興趣的方向選擇相應的模塊。例如，選擇環境評價方向，就需要選修法律類、管理類及經濟類相關課程;煤基固廢資源化利用方向除學習專業基礎課外，還需要選修經濟類、管理類等相關課程。同時，融入“互聯網+能源環境”依托云計算、大數據、區塊鏈等技術，實現以“大數據”為核心的人才培養模式改革，促進專業群與產業鏈結合。

1.理論教學板塊

針對目前煤電產業鏈的需求，全面優化和改善現有學科結構，努力打破學科歸屬與交叉融合的壁壘，突破單獨學科“點”狀發展和幾個學科簡單“面”的發展。針對煤炭低值燃燒利用，煤電產業污染物排放量大、能耗高，廢棄物難利用，超低排放政策帶來的壓力等產業發展難題，山西大學環境與資源學院以能源環境類專業為主組建“煤電產業污染控制與煤基固廢資源化利用學科群”。專業課采取課程套餐模式，包括專業必修課與專業選修課兩類，其中，專業必修課由主干核心課程與學生必須掌握的專業課組成，專業選修課依據學生的個性發展方向設置，體現專業優勢與特色，學科群具體構架如圖1所示。

獨具地方特色的“煤電產業污染控制與煤基固廢資源化利用學科群”形成了具有新工科背景的資源循環科學與工程專業，不僅為焦化企業、煤電企業和污染處理企業等地方龍頭產業輸送大批工程技術人才，助力煤炭相關企業的發展和產業升級，而且大幅提高畢業生的就業率，形成學生與企業雙贏的良性循環格局。

2.實踐教學板塊

在傳統的驗證實驗基礎上對專業實驗模塊進行調整，設置為綜合型實驗、設計型實驗、研究型實驗。例如《固體廢棄物處理實驗課》選擇粉煤灰為實驗對象，除了粉煤灰制作建材的傳統實驗外，可以引導學生設計從粉煤灰中分離漂珠、提取鋁或硅等可再利用物質。在實驗室不易操作的實驗項目，可以推薦學生在課下使用“國家級虛擬仿真實驗項目共享平臺”，選擇相關的實驗項目自行完成，并納入成績考核。同時鼓勵學生以團隊的形式在本科生科研創新實踐環節參與感興趣的科學研究課題。

（三）對接產業，建立產學研實踐平臺

地方高校新工科建設有其自身發展思路，以地方經濟發展為導向，重視對社會的貢獻度及工業生產的發展。因此，傳統的封閉式辦學模式已不再適合經濟的發展需求，迫切需要對接產業，建立產學研實踐平臺。為此，山西大學采取如下實踐舉措，實現產學研的有效結合。

1.圍繞煤基材料發展與煤基固廢高值利用產業需求，建立開放式、社會化的辦學體制，構建校企協同育人新平臺，吸引企業參與高校人才培養過程。設立“能源環境專業前沿科學探討”課程，邀請企業專家面對面授課，介紹企業實際生產的相關知識，以及遇到的技術問題。

2.建立企業參與的教學質量評價體系，與企業聯合設立大學生創新實踐項目，建立雙導師制，在理論與實踐過程中，培養產業需要的高端復合型人才和應用實踐型人才[9]。

山西大學環境與資源學院在新工科理念下，增設資源循環科學與工程專業，在已有碩士點和博士點的基礎上設置的新專業，擁有國家重點實驗室，被評為山西省“1331工程”重點創新團隊（煤基廢物資源化利用創新團隊）和山西省“1331工程”工程（技術）研究中心（工業廢棄物處理與資源化工程技術研究中心）。依托研發基地、科研工作站、創新中心、產學研實踐基地，搭建學生科研實踐和創新創業平臺，為打造10億元級固廢產業園提供技術支撐，并與襄垣縣共建固廢利用研發基地，同時與朔州市共建煤電污染控制及資源化利用山西省重點實驗室。上述科研機構均為本科生及研究生提供科研及社會實踐平臺，讓學生能夠在學校接受實訓、在實習期間深入企業，真正實現校企產業對接，讓產學研落到實處。

地方高校一流本科教育建設準確把握定位，確立發展方向，關鍵在于融合地方特色，服務地方經濟發展需求，有選擇性地對傳統專業進行創新與升級，融入前沿知識，構建本科專業新型結構，交叉融合構建“學科群”，建立產學研實踐平臺，專業學科建設上充分體現地方產業經濟發展的需要，服務于能源產業的升級轉型，著力培養符合地方經濟發展需求的工程技術人才。

參考文獻：

[1]? 古天龍，魏銀霞.以新工科理念推動地方高校建設一流本科教育[J].中國大學教學，2018（2）：31.

[2]? 吳仁華，張積林.地方應用型大學新工科教育體系建設與實踐[J].中國大學教學，2020（12）：11.

[3]? 朱為鴻，彭云飛.新工科背景下地方本科院校產業學院建設研究[J].高校教育管理，2018，12（2）：30.

[4]? 柳貢慧.地方大學“雙一流”建設的邏輯與途徑[J].中國高等教育，2017（18）：33.

[5]? 卜祥風，鄧景泉.“新工科”建設背景下的地方高校工科專業改革探索與實踐——以滁州學院機械設計制造及其自動化專業為例[J].高教學刊，2018（17）：136.

[6]? 孫科學，郭宇鋒，肖建.面向新工科的工程實踐教學體系建設與探索[J].實驗技術與管理，2018，35（5）：233.

[7]? 陸國棟.“新工科”建設的五個突破與初步探索[J].中國大學教學，2017（5）：38.

[8]? 林成華，徐瑞雪，王雅莉.密歇根大學交叉學科教師聯合聘任制的經驗與啟示[J].高教學刊，2018，13（2）：1.

[9]? 蔣學華，陳佩江.地方高校面向“新工科”建設的人才培養模式探討[J].臨沂大學學報，2018，40（6）：108.

編輯∕李夢迪

收稿日期：2021-05-06? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?修回日期：2021-05-28

作者簡介：程淑艷（1983—），女，山西運城人，山西大學環境與資源學院副教授，博士，研究方向：煤基固廢資源化利用。

基金項目：大地勵志科創項目“2019資源循環科學與工程專業實習實訓”（228023901039）;山西大學校級教改項目“新工科建設推動地方高校一流本科教育改革與實踐”（129532009）