應(yīng)用型能源化學工程專業(yè)建設(shè)思路

吳梅，郭緒強，郅軻軻，李洋

(中國石油大學(北京)克拉瑪依校區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

能源是人類一切活動的基礎(chǔ)，隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人類對能源的需求也在大幅度增長，目前世界范圍內(nèi)煤炭、石油和天然氣等傳統(tǒng)化石能源仍然是主要能源。然而由于傳統(tǒng)化石能源的不可再生性以及世界范圍內(nèi)環(huán)保呼聲的提高，如何提高能源的利用效率、開發(fā)新能源，以期對自然造成更少的傷害具有戰(zhàn)略意義。我國是能源消耗大國，為了加速我國能源發(fā)展、解決能源問題和滿足國家重大能源戰(zhàn)略需求，教育部于2011 年批準建立能源化學工程專業(yè)，該專業(yè)主要解決能源轉(zhuǎn)化過程中的化學工藝和工程問題，涉及能源勘探、發(fā)電、煤化工、石油煉制及石油化工、天然氣化工、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化和新能源等領(lǐng)域。自該專業(yè)設(shè)立以來，全國范圍內(nèi)有很多高校都在進行能源化學工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的建設(shè)[1-3]，由于該專業(yè)建設(shè)時間短、專業(yè)布局點少，其建設(shè)還處于起步階段。

中國石油大學(北京)在化石能源和石油加工領(lǐng)域一直處于國際領(lǐng)先地位，也是教育部首批開辦能源化學工程專業(yè)的五所高校之一，在專業(yè)建設(shè)方面起步較早，并且在能源化學工程專業(yè)具有豐富的專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗和辦學經(jīng)驗，經(jīng)過十幾年的發(fā)展形成了我國煤、氣、清潔能源等領(lǐng)域卓越工程師后備人才和具有工程實踐能力的拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)基地。中國石油大學(北京) 克拉瑪依校區(qū)設(shè)立的目的是為了在新形勢下服務(wù)“一帶一路”建設(shè)和國家能源戰(zhàn)略、服務(wù)新疆社會穩(wěn)定和長治久安、適應(yīng)國家高等教育布局結(jié)構(gòu)調(diào)整，校區(qū)于2016 年開始招收第一屆學生，2020 年論證設(shè)立能源化學工程專業(yè)，并于該年9 月開始招收能源化學工程專業(yè)本科生。為了適應(yīng)國家能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的需求和“新工科”建設(shè)理念，培養(yǎng)優(yōu)秀的能源化學工程專業(yè)人才，校區(qū)一直在進行專業(yè)建設(shè)方面的相關(guān)探討，主要從人才培養(yǎng)方案修訂、課程體系建設(shè)、實習基地建設(shè)和師資隊伍建設(shè)等方面開展了相關(guān)的建設(shè)工作，為了更好地進行專業(yè)建設(shè)，本文對校區(qū)在能源化學工程專業(yè)方面的建設(shè)舉措進行了詳細的總結(jié)。

1 人才培養(yǎng)方案的修訂

中國石油大學(北京)克拉瑪依校區(qū)與校本部差異化發(fā)展，人才培養(yǎng)的發(fā)展定位為：“高層次、應(yīng)用型、國際化”，辦學要求為：“四年實習實訓不間斷、四年企業(yè)參與不間斷”，根據(jù)校區(qū)人才培養(yǎng)定位和辦學要求、奉行服務(wù)于地方經(jīng)濟發(fā)展理念、借助于學校在油氣領(lǐng)域的優(yōu)勢地位、結(jié)合能源化學工程專業(yè)的內(nèi)涵，設(shè)置人才培養(yǎng)方案。以培養(yǎng)服務(wù)于國家能源安全戰(zhàn)略與社會經(jīng)濟發(fā)展、國家十四五能源深化改革和新疆絲綢之路經(jīng)濟帶急需的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力強的應(yīng)用型人才為目標，結(jié)合新疆經(jīng)濟特點和地域資源優(yōu)勢，以強烈的社會需求為導向，面向未來能源化學工程的發(fā)展，按照校區(qū)與校本部互補借力、差異化發(fā)展的辦學思想，堅持校區(qū)“高層次、應(yīng)用型、國際化”的人才培養(yǎng)定位，體現(xiàn)出“厚基礎(chǔ)、寬方向”的人才培養(yǎng)模式。在這種模式下，培養(yǎng)的高素質(zhì)、應(yīng)用型工程技術(shù)人才應(yīng)適應(yīng)國家建設(shè)和科學技術(shù)發(fā)展的需求，做到德、智、體、美全面發(fā)展，兼?zhèn)浜窕A(chǔ)、寬專業(yè)、重實踐、強能力、高素質(zhì)，具有國際視野和創(chuàng)新思維，并掌握化石與可再生能源生產(chǎn)和高效清潔轉(zhuǎn)化利用過程中的基本理論、基本知識、基本技能以及化學加工技術(shù)，掌握企業(yè)能效評價、過程能量優(yōu)化等技術(shù)，掌握能源化工過程設(shè)計技能，能在化石能源、化工、生物化工、新能源領(lǐng)域等行業(yè)從事化工品生產(chǎn)、生產(chǎn)管理、技術(shù)管理、化工用能評價、過程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、科學研究等工作。以國家的需求、學校的辦學定位和能源化學工程專業(yè)特色為指導，不斷進行人才培養(yǎng)方案的修訂。

2 課程體系的建設(shè)

能源化學工程專業(yè)建設(shè)時間短、專業(yè)布局點少，不同高校能源化學工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案根據(jù)學校專業(yè)特色各具特點，課程體系各不相同，沒有現(xiàn)成的課程體系可供借鑒。能源化學工程專業(yè)和化學工程與工藝專業(yè)隸屬于化學工程與技術(shù)一級學科，兩個專業(yè)在基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課設(shè)置上基本相同，設(shè)置了四大化學和三傳一反相關(guān)課程，但是能源化學工程專業(yè)和化學工程與工藝專業(yè)在專業(yè)主干課程的設(shè)置上有所不同，因此根據(jù)人才培養(yǎng)方案進行了特色專業(yè)主干課程體系建設(shè)。

2.1 理論課程體系的設(shè)置

課程設(shè)置的總體思路如圖1 所示。

(1)新疆具有豐富的能源礦產(chǎn)，其中石油、天然氣和煤是新疆具有優(yōu)勢的礦產(chǎn)資源，而煤炭資源的利用方式主要是火力發(fā)電，因此實現(xiàn)石油、天然氣和煤炭資源的清潔化、高值化利用意義深遠。

(2)新疆具有豐富的可再生能源資源，是我國最早進行以可再生能源為主的新能源開發(fā)省區(qū)之一，新疆地區(qū)具有豐富的生物質(zhì)資源，但生物質(zhì)資源的利用率低。隨著“雙碳”目標的提出，清潔能源的利用和化石能源的清潔化利用迎來發(fā)展機遇，新疆地區(qū)具有資源優(yōu)勢，但是新疆地區(qū)能源開發(fā)利用的高層次人才短缺。

(3) 油氣加工是中國石油大學(北京) 的特色專業(yè)，在該領(lǐng)域取得了豐碩的成果，克拉瑪依校區(qū)從2016 年開始化學工程與工藝專業(yè)的招生與建設(shè)工作，經(jīng)過近六年的努力已經(jīng)建設(shè)成為完善的理論課程體系、實踐課程體系、實驗實踐和實習實訓基地，為能源化學工程專業(yè)的開設(shè)提供了強有力的保障。在校區(qū)能源化學工程專業(yè)的建設(shè)中要充分利用校本部的優(yōu)勢資源，并與校本部差異化發(fā)展，秉承與校區(qū)化工專業(yè)協(xié)同發(fā)展、資源共享的理念，實現(xiàn)“1+1>2”的目標。基于上述思路，能源化學工程專業(yè)主干課程體系包含能源化工導論、化工用能分析、能源清潔工程、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工程、煤化學轉(zhuǎn)化工程、原油評價及石油產(chǎn)品、石油加工工程、化工設(shè)計概論、化工裝備、分離工程、化工自動化與智能化、有機化工工藝等課程，課程與煤和石油傳統(tǒng)能源以及生物質(zhì)和清潔能源密切相關(guān)，更將化工用能分析、能源清潔工程、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工程、煤化學轉(zhuǎn)化工程四門課程設(shè)置為專業(yè)核心課程。這四門主干課程的設(shè)立與新疆地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和資源優(yōu)勢緊密結(jié)合，秉承了與校本部差異化發(fā)展的思想，更是校區(qū)能源化學工程的專業(yè)特色。原油評價及石油產(chǎn)品、石油加工工程、化工設(shè)計概論、化工裝備、分離工程、化工自動化與智能化、有機化工工藝等課程也是化學工程與工藝專業(yè)的課程，這些課程的設(shè)立體現(xiàn)了整合優(yōu)勢資源、協(xié)同發(fā)展的理念。

2.2 實踐課程體系的設(shè)置及內(nèi)容

校區(qū)堅持“高層次、應(yīng)用型、國際化”的人才培養(yǎng)定位，應(yīng)用型人才培養(yǎng)對實驗實踐課程的設(shè)立提出了更高的要求，除了基礎(chǔ)化學實驗(包括無機與分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗)、化工原理實驗，還設(shè)置了能化綜合實驗、能化專業(yè)實驗實踐、化工綜合設(shè)計、化工原理課程設(shè)計、化工虛擬仿真實踐實訓、流體輸送與控制實踐、認識實習和生產(chǎn)實習等課程。

基礎(chǔ)化學實驗、化工原理實驗和能化綜合實驗是基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗，內(nèi)容相對較為成熟。能化專業(yè)實驗實踐內(nèi)容包含了化工用能分析、能源清潔工程、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工程、煤化學轉(zhuǎn)化工程四門主干課程的實驗實踐，如表1 所示，主要有甲醇制烯烴實驗、生物發(fā)酵制乙醇、生物質(zhì)基功能材料的制備、纖維素水解制備葡萄糖及果糖、相變熱能測定實驗、壓縮制冷性能測定實驗、鋰離子電池的制備合成、鋰電池和燃料電池的性能表征等實驗項目，這些實驗項目的內(nèi)容都與最新的實踐生產(chǎn)相關(guān)，例如，煤制合成氣、合成氣制甲醇、甲醇制烯烴生產(chǎn)路線是現(xiàn)代煤化工中煤炭清潔化利用的主要方式；我國生物質(zhì)能的開發(fā)利用主要為農(nóng)作物秸稈和城鎮(zhèn)生活垃圾等制沼氣、生物質(zhì)燃料、生物質(zhì)發(fā)電等，其中生物發(fā)酵制乙醇與生物質(zhì)燃料密切相關(guān)。在實驗項目的性質(zhì)上除了綜合性實驗內(nèi)容，更設(shè)置了創(chuàng)新型實驗內(nèi)容，以便于培養(yǎng)學生實踐動手能力和創(chuàng)新思維能力，同時讓學生了解最新的生產(chǎn)、科研技術(shù)，實驗項目的設(shè)置為應(yīng)用型、高層次人才的培養(yǎng)提供了堅實的保障，符合學校的人才培養(yǎng)定位。化工綜合設(shè)計、化工原理課程設(shè)計、化工虛擬仿真實踐實訓、流體輸送與控制實踐、認識實習和生產(chǎn)實習等課程則包含煤化工、石油化工和天然氣化工領(lǐng)域的設(shè)備、流程以及儀表的自動化控制，這些實驗實踐課程的設(shè)置都為“高層次、應(yīng)用型、國際化”人才培養(yǎng)打下了堅實的基礎(chǔ)。

表1 能化綜合實驗實踐實驗安排

3 實習實訓基地的建立

實習、實踐是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)，通過實習、實踐可以使學生的實驗技能、實踐能力、設(shè)計能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力全面提高，凸顯校區(qū)高水平、應(yīng)用型辦學定位，可以借助校內(nèi)外實習基地開展認識實習、生產(chǎn)實習課程，同時校內(nèi)外實習基地也可以完成部分本科生的畢業(yè)設(shè)計。為了達成校區(qū)“高層次、應(yīng)用型、國際化”的人才培養(yǎng)目標，四年企業(yè)參與不間斷和四年實習、實訓不間斷是校區(qū)在人才培養(yǎng)過程中所實施的重要舉措之一，而在企業(yè)建立實習基地是保證該舉措順利實施的有效方法。克拉瑪依及其周邊地區(qū)具有豐富的石油資源，附近有克拉瑪依石化和獨山子石化公司兩家煉化企業(yè)，為校區(qū)在校內(nèi)建立實習基地提供了有力支撐和便利條件，校區(qū)內(nèi)建有20 多棟廠房，供學生開展實習、實踐課程，目前能源化學工程專業(yè)學生已經(jīng)在校內(nèi)實習基地完成了能化認識實習。另外，化學工程與工藝專業(yè)已經(jīng)建成了克拉瑪依石化和獨山子石化校外實習基地[4]，為能源化學工程專業(yè)學生的實習提供了有利條件。針對能化特色優(yōu)勢，尚需建立能凸顯能源化學專業(yè)特色的校外實習基地。新疆地區(qū)煤化工企業(yè)和光伏發(fā)電企業(yè)較多，可在這些企業(yè)建立校外實習基地。學校已經(jīng)與新疆天業(yè)集團、國家能源新疆分公司、中泰化學、中國能源建設(shè)集團新疆電力設(shè)計院有限公司等企業(yè)達成了合作意向，并計劃在這些企業(yè)建立實習基地，為能源化學工程專業(yè)本科生實習實踐提供場所。因為這些企業(yè)對于能源化學工程領(lǐng)域高層次人才缺口比較大，因此在這些企業(yè)建立實習基地，不僅為學生了解專業(yè)、了解企業(yè)、到企業(yè)就業(yè)提供了機會，還做到學校向企業(yè)輸出人才，解決企業(yè)高層次人才短缺的問題，使學校和企業(yè)達到雙贏。在企業(yè)建立實習基地后，可邀請企業(yè)里具有豐富現(xiàn)場經(jīng)驗和扎實工程教育背景的專家到學校承擔專業(yè)實驗實踐課程的教學工作，以彌補學校在師資方面的不足。

4 師資隊伍的建設(shè)

高水平應(yīng)用型人才的培養(yǎng)離不開一流優(yōu)秀的教師隊伍，尤其是高水平、工程應(yīng)用能力強的專業(yè)核心課程的師資力量，在師資隊伍的建設(shè)方面主要發(fā)揮老教師的傳、幫、帶作用。

(1)教育部組織17 所高校對口支援校區(qū)，向校區(qū)輸送了大量經(jīng)驗豐富的教師指導青年教師的教學工作，助力校區(qū)青年教師的成長，同時也輸送了學科帶頭人指導校區(qū)的學科建設(shè)和專業(yè)建設(shè)；

(2) 中國石油大學(北京) 克拉瑪依校區(qū)作為教育部首批試點單位實施銀齡計劃，即經(jīng)驗豐富的退休教師繼續(xù)在教學一線發(fā)揮余熱，以課程教學、教學指導、課題研究、團隊建設(shè)指導為主，為校區(qū)青年教師的成長作出了卓越貢獻；

(3)校本部派遣教師支援克拉瑪依校區(qū)的建設(shè)，為校區(qū)學科建設(shè)和專業(yè)建設(shè)的師資隊伍傾注了心血；

(4)克拉瑪依市及周邊的大量的石油、化工企業(yè)的企業(yè)員工具有豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗，校區(qū)從企業(yè)引進具有工程經(jīng)歷的兼職教師，一方面給學生授課，另一方面對青年教師的工程實踐能力進行培養(yǎng)，助力校區(qū)青年教師工程能力的提高；

(5)定期邀請企業(yè)專家到學校為教師和學生作報告，開展專業(yè)介紹和生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域方面的介紹；

(6)校區(qū)也與地方企業(yè)的研究院開展合作，將年輕教師送至研究院開展博士后研究工作或者是短期的培訓交流，培養(yǎng)教師的工程實踐應(yīng)用能力。

通過以上舉措，校區(qū)組建了一批業(yè)務(wù)能力強、工程實踐能力突出的專業(yè)課程教師團隊。

5 存在的問題

能源化學工程專業(yè)是2010 年新增的本科專業(yè)，目前還處于起步階段，因此面臨著一些問題和挑戰(zhàn)，比如，能源化學工程專業(yè)還沒有形成健全的課程體系。因此，在今后的專業(yè)建設(shè)過程中應(yīng)建立適應(yīng)能源化學工程的專業(yè)培養(yǎng)目標、課程體系以及課程內(nèi)容。另外，能源化學工程專業(yè)涉及交叉學科和交叉領(lǐng)域，對教師提出了更高的要求，建立高水平的師資隊伍也是要面臨的重要問題之一。