“过控”人才培养中嵌入新能源技术课程的意义和途径

别　玉　胡明辅　朱孝钦　毛文元　常静华　焦　凤

（昆明理工大学化学工程学院　云南昆明　650500）

0　引言

过程装备与控制工程专业（后简称“过控”专业）是在原化工设备与机械专业的基础上，为适应现代人才培养要求，拓展专业口径而设立的专业，主要服务于过程工业。过程工业是所有涉及物质转化过程的部门的总称，是加工制造流程性材料产品的现代国民经济的重要支柱产业，是现代制造业的重要组成部分，包括化学工业、石油炼制工业、石化工业、能源工业、冶金工业、生物技术工业、食品工业等。而过程工程、过程装备与控制工程就是以过程工业为服务对象的两个重要学科。对于“过程工程”的内涵与外延，宋鹏云等人^［1］做了详细阐述，认为随着科学技术的发展，以解决某一行业中各类问题为分类依据的工程科学学科划分模式（如冶金工程、热能工程等）逐渐遇到了局限性，而基于解决过程工业中的共性科学问题（物质转化过程）而建立一门共性工科科学成为大势所趋。过程工程从某种意义上可以理解为泛化学工程，是化学工程的基本理论和方法向材料、冶金、生物、能源、环境等过程工业领域渗透而形成的新兴学科。

1　“过控”专业与“新能源工程”

从大学生培养目标角度来看，教育主管部门明确提出要有公开的、适应社会经济发展需要的培养目标，培养目标应能反映学生毕业后5年左右社会与专业领域的预期状态。植根于广义“过程工程”的“过控”专业，应该顺应社会发展需求，不断拓展“宽口径”的专业优势。当前，大学生就业形势严峻，传统化工行业发展势头并不强劲，学生对工作环境与工作性质的要求似乎不满足于现状，导致学生毕业就转行、就业一年后跳槽等现象屡见不鲜。与其将学生就业面局限于狭窄的化工行业，不如跟随市场需求热点，前瞻性地为学生提供更多的出路和选择。比如当前就业形势较好的能源工程、环境工程等，“过控”的学生能否分一杯羹，取决于培养过程中能否有的放矢地调整教学内容和模式。

以开展“新能源技术”课程为突破口，将本专业的人才培养渗透到能源领域的就业和升学中，值得我们去尝试。这与我们面临的时代背景息息相关，随着现代社会生产的不断发展，机械化、电气化、自动化程度的不断提高，生产上对能源的需求量越来越大，人民的衣、食、住、行也都离不开能源。在能源系统中，中国能源生产总量虽名列世界前茅，但由于人口多，人均占有能源消费量只有发达国家的5％～15％，而且在能源结构中以煤炭为主，环境污染问题严重，已造成了严重的社会影响^［2］。近几十年来，虽然我国能源开发利用发展很快，但无论从生产到生活、从城市到农村，煤、油、电等全面短缺。如何解决能源问题，有两条出路可供选择：第一是压低经济增长速度，第二是增加能源开发、狠抓能源节约及环境保护。发展新能源产业无疑是一条解决问题之道，得到了政府以及产业界、教育部门等社会各方面的普遍重视。加快发展新能源产业，是转变经济发展方式、促进可持续发展的有效途径，是抢占未来产业制高点、提高国际竞争力的重大举措，是扩大内需、培育新的经济增长点的有效手段。改变传统能源利用方式、开发利用新能源已成为国际共识，太阳能、风能、生物质能、地热能等新能源技术将成为各国可持续发展战略的重要选择，绿色低碳发展成为实现可持续发展的必然要求。我国也出台了一系列鼓励措施，积极推进新能源产业发展，把太阳能光伏产业、风能发电等作为重点发展的产业之一。近年来，我国在生物质能、太阳能光热和光伏产业、新能源汽车、核能、风能等五大领域取得了积极进展。

在加大新能源产业建设力度的同时，还必须重视和实施新能源产业相关人才的培养。可以预计新能源将成为未来经济发展和投资的新方向，新型人才的需求空间将会越来越大。近年来，国内仅十几所高校增设了核能相关专业，如哈尔滨工业大学等开设了核工程与核技术专业；华北电力大学率先成立了可再生能源学院，2006年开始招收国内第一个风能与动力工程专业；复旦大学在2008年成立了新能源研究学院，中国石油大学新能源研究中心也在同一时期揭牌，山东建筑大学、南昌大学等高校开设了太阳能建筑一体化、光伏材料等专业。尽管如此，新能源产业人才培养依然远远落后于产业的发展^［3］。

新能源工程是一个庞大的系统工程，涉及诸多传统学科。作为一个工程科学，其中的能量转化、热物理、机械设备、系统集成、系统控制等问题，与传统化工工程中的问题具有广泛共性，且核心理论基础依然是物理学、工程热力学、流体力学、传热学、流体机械、电工电子学等。与新能源科学与技术专业本科生的培养目标不同，“过控”专业学生仅需用少量课时，在修完上述核心专业课后，加强对新能源领域一些特殊规律的理解即可。因此，可以在“过控”本科生学习的第六或七学期设置相应的选修课，供感兴趣的同学选择。

2　“新能源技术”的课程设置

2.1　课程的目的和要求

“新能源”是与“常规能源”相对的概念，指技术正在发展成熟、尚未大规模利用的能源，其内涵根据不同时期和技术水平发展有所变化，根据我国能源状况，新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核能以及由可再生能源延生的生物燃料和氢能等还没有大规模化应用的能源。它们直接或间接地来自于太阳或地球内部产生的热能，通常具有污染小、储量大的特点。当前，我国在新能源领域发展迅猛，促使能源结构不断优化，尤其在建筑节能和工业节能领域表现出巨大的潜力，装备自主化成绩显著。然而还存在诸多问题，比如在短期内依然难以取代煤炭的主体地位、新能源核心技术亟待突破、在电力并网中的困难等，此外，专业人才匮乏制约了新能源的发展。

因此，我们应该应势利导、因地制宜地开展教学工作，从当前最有前途、应用最广泛的几种新能源形式出发，以市场需求为导向培养人才。不同于新能源应用技术专业对理论深度的要求，“过控”专业嵌入“新能源技术”课程，目的在于扩充学生的知识面，建立能源与新能源的概念，增强学生的节能意识，了解当今世界新能源技术水平与新能源利用状况，了解太阳能、风能、地热能、生物质能、海洋能、核能等新能源的主要利用技术与方法，重点理解太阳能、风能、生物质能和氢能利用技术的原理，掌握太阳能中低温光热利用、太阳能光伏发电、风能发电的原理和关键机械设备的构造，熟悉新能源利用中的一个关键设备——热泵的工作原理和性能分析。课程为学生转向新能源领域就业或继续深造奠定基础，对知识和技能的掌握程度不作严格要求，而是取决于学生个体的主观能动性。

将“过程工程”的内涵拓展至能源领域，使学生加深对各种新能源应用中涉及的能量转换、传热传质等问题的理解，将传统过程机械设备的知识延伸到新能源技术领域，也是对本专业基础课程和核心专业课程知识的夯实和提升，有助于提升毕业生的综合能力，扩展就业面。

2.2　教学内容

根据课程开设的目的，不难对该课程进行定位，内容安排上应该讲求泛而不失主线，各种新能源应用技术都应该涉猎，又要突出重点。即使针对新能源专业的学生，各校都根据办学传统及地方产业优势，在课程内容设置上有所偏重，并形成各自特色。比如地处太阳能设备生产基地附近的德州学院机电工程学院，重心就放在新能源装备制造方面，课程内容细化到太阳能热水系统设计与制造、真空管制造与工艺、太阳能工程设计与施工、光伏电池制造、光伏逆变技术、光伏发电系统集成与设计等^［4］。哈尔滨职业技术学院的新能源课程侧重风力发电技术，培养学生掌握风电设备控制技术、风电设备的安装、调试、监测、运行维护和风场管理等技能^［5］。武汉电力职业技术学院2009年在全国率先开设“新能源发电技术”专业，专业方向以生物质发电领域为主，以生物质直燃发电技术、生物质气化发电技术为重点内容，利用学院六十余载传统的能源动力类专业群的办学优势，并与生物质能发电重点企业武汉凯迪公司开展校企合作^［6］。

笔者考虑我校“过控”专业的办学传统、本地的资源优势及市场对人才的需求，整合现有资源（学院设有太阳能工程研究所），并结合云贵高原丰富的太阳能资源、生物质资源和特有的地热资源，对课程内容的设置进行了思考。认为应以太阳能光热中低温利用、太阳能光伏发电应用、生物质能生物化学、热化学转化利用、风能发电、地热能应用为主。此外，为了强调对新能源领域成熟技术的掌握及课程的实用性，特地加入了实验环节，可根据各学校的实验条件，开设一个验证性、测试性或综合性实验。对于32学时的选修课（其中30学时理论教学，2学时实验教学），我校“过控”专业开设的“新能源技术”课程内容和具体学时安排如表1。

3　“新能源技术”课堂教学模式

3.1　传统授课方式的适用性和创新性

第一，鉴于课程内容众多，课堂教学依然采用讲授为主，不限制教材，以知识点为主线引导为主，深入讲解为辅，不求面面俱到，但求每次课都能让学生感受到知识的收获和提升。为了牢牢抓住学生的注意力，需在多媒体教学课件的制造上下功夫，课件应该多一些图片和动画，少一些文字描述。可以收集整理来自网络、生产实际的一手视频资料，并有机地嵌入到课堂讲解中。比如，在介绍每一种新能源的初始，使用微视频短片让学生对该能源当前最常见的利用形式有直观的了解，为后续深入介绍技术打下基础，俘获更多的好奇心。

第二，由于所学知识均为新能源技术领域的成熟技术，并不强调理论的深度，而是强调学生对各种能源利用系统的整体认识，从工艺过程到装置设备都有从感性认识到理性认识的提升，相当部分内容可以通过学生自学掌握。因此，授课过程中可做到有缓有急，重点和难点占用80％的课堂时间，科普式的知识传输则布置给学生作为课后作业，通过下次课前的提问检查学生自学的情况。

第三，多设置课堂讨论环节，以实际生产中碰到的问题为契机，引导学生思考，并结合所学的热力学、传热学、流体力学、机械设计等知识，提出一些初步的解决方案，再由老师给出生产中实际采用的方案，对提升学生综合思考能力是很好的训练。

3.2　借鉴微课与MOOCs授课方式

当前，各种新的教学方法和模式正在冲击传统的课堂教学，尤其是微课与MOOCs。前者将课程教学内容进行细分，以知识点为分解单位，强调对核心知识点的掌握，这种方法非常适合本门课程，值得借鉴。而MOOCs借助强大的网络力量，让学生自主学习的可能性和可操作性大大提高。当前，各大MOOCs平台暂无本门课程的网络公开课，然而关于核能、风能等都有名师讲解，可以安排部分课时让学生体验不同老师的讲授风格，吸取知识养分。

4　结语

在“过控”专业中嵌入“新能源技术”课程是迎合本专业发展需要的，也是有途径可走的，新能源领域的知识和技能完全可以依托机械、电气、化工、材料等相关传统专业开展教学。在授课过程中应该抓住核心，有所取舍，结合传统办学基础和优势，兼顾市场和地域需求，有的放矢地开展授课，授课方式可吸取各类新方法的养分，形成特色。

参考文献

［1］　宋鹏云，胡明辅，姚建国.过程装备与控制工程和过程工程［J］.化工高等教育，2004（2）：79-82.

［2］　陈学俊.能源工程的发展与展望［J］.西安交通大学学报（社会科学版），2003，23（2）：1-7.

［3］　王伟东，艾建军，杨坤.新能源产业人才培养问题与对策［J］.中国电力教育，2011（12）：5-6.

［4］　曲帅帅，王志坤.卓越工程师人才培养模式探索——以新能源装备制造业为例［J］.新西部：理论版，2014（3）：109-109.

［5］　赵丹，张志民，黄冬梅等.新能源应用技术（风力发电方向）人才需求分析［J］.中国科技信息，2013（11）：41-41

［6］　谢新，刘晓.新能源类专业调整及建设的思路探讨［J］.中国电力教育，2014（10）：25-26.