“新工科”理念下新能源科学与工程专业建设的探索与实践——以商丘师范学院新能源科学与工程专业为例

刘应敏，李 盼，瞿 鹏

(商丘师范学院 化学化工学院，河南 商丘 476000)

新能源科学与工程专业是一门多学科交叉、多技术集成的新工科专业，新工科背景下高校应该根据自身学科优势和办学特色、区域行业企业资源、建设特色的创新型人才培养模式，能很好地为区域新能源产业提供科技专业人才。在发展迅速的现代化社会，未来的战略性新兴产业和经济对新工科人才的要求也在不断提高，要求创新和实践能力强且具备较强的综合实力。新工科背景下将如何培养这种高素质人才，怎样将当前新兴行业的经济发展形势与各高校的资源平台进行有机融合，更好地为国家新能源产业进行人才支撑是各高校亟待解决的问题。本文主要以商丘师范学院新能源科学与工程专业的本科生为研究范例进行探索实践，并初步提出了一些建议及改进措施，以期培养出高素质复合型新能源产业人才。

1 “新工科”理念的提出

近年来，全球各国加快了对新能源科技与产业变革的步伐，为抢先抓住科技发展的机遇，很多发达国家如美国、法国、日本、英国、德国相继发布了工程教育改革的战略性报告。美国2011年6月24日宣布了“先进制造业伙伴关系计划”(AMP)，2012年2月推出了“先进制造业国家战略计划”以及2012年初启动实施了“制造业创新网络计划”(NNMI)；2013年9月法国颁布了“新工业法国”战略；日本颁布了“制造业白皮书”；英国提出了“制造2025”战略；2013年德国颁布了“工业4.0战略实施建议”[1]。中国也不甘示弱，为增强我国的综合实力，2017年2月28日，“新工科”理念首次在上海复旦大学拉开序幕[2]。2017年6月21日,在《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》中, 教育部对新工科的相关研究和实践项目做了详细的工作部署，到2018年“新工科”建设才正式步入正轨。“新工科”理念为工科专业注入了适应经济发展的新内涵,为工程教育探索提供了全新的视角为科技人才培养指明了方向，也为课程体系设置提供了理论依据。

2 “新工科”背景下对新能源科学与工程专业人才素质的要求

新能源科学与工程专业自建设以来，对专业人才培养模式、方案等方面还不够完善，目前新型人才的素质现状还不能满足社会的需求[3]。在“新工科”理念下，打造科学基础雄厚、工程能力出众和综合素质强的工程人才是专业的人才培养目标，也是现代新兴产业和社会经济所需求的高素质复合型人才。这类新型人才的素质首先要体现社会需求，使工程教育培养出工程技能高与综合实力强的工程科技人才；其次要反映本行业技术的发展前沿，让学生了解本专业最新技术动态；再次要提高学生的工程逻辑思维能力，把所学知识运用到工程项目中去[4，5]；最后需注重学科交叉，需把新能源和光学、电学、力学、材料学以及化学等多门学科紧密关联起来，新能源行业人员必须掌握多学科跨专业的基础知识。

3 高校新能源科学与工程专业的发展现状

根据《普通高等学校本科专业目录》，本专业在工学领域内属于能源动力类，由于它面向新能源科技产业，其学科交叉性较强，各专业之间跨度较大，学科基础来源于不同领域内的理科和工科，与化学、物理、机械、材料、电子等诸多专业紧密相关。新能源科学与工程专业刚开设十年，各高校还处于自由摸索阶段。各高等学校根据社会的需求和本校相关专业知识的积累以及借鉴周边同类院校相关专业的发展等方面综合考虑，设立了各具特色的新能源科学与工程专业。各高校对该专业人才的培养目标不断深化、课程设置不断改革创新、专业方向不断精细化等各方面也有较大的差异[6]。比如华中科技大学的培养目标是针对清洁与可再生能源科学及工程知识与现代信息技术为一体的跨学科复合型高级技术人才和管理人才；厦门大学是面向核能、太阳能、风能、生物质能、化学储能、能效等国家急需的新能源产业方向，培养具有创新精神和实践能力的科学研究、技术开发、工程应用、经营管理人才的新兴专业；河海大学以风能为主要研究方向[7]。而商丘师范学院的新能源科学与工程专业的培养目标是以新能源电池如锂离子电池、太阳能电池的组装和测试以及电化学为主要研究方向，培养出若干个多功能的“产、学、研、创”四位一体的复合型高科技人才。

目前高校教师普遍缺乏企业实践经验，在授课过程中偏重基础理论知识的讲解，而缺乏与生产实际的联系。新能源科学与工程专业基本上是以高校现有的设备条件和教师在科研平台上的实验项目为基础，而不是以培养目标为导向进行实验教学；在教学中普遍存在演示性、验证性的实验偏多，学生很少参与到实际设计环节，仍然存在生搬硬套的现象[8]；此外，专业实验教材欠缺，有的甚至无教材，这也是专业实验教学的短板，而且实验教材或讲义内容更新比较慢，尤其是关于部分材料合成、性能检测、工艺成型方面的实验，甚至部分落后于行业技术水平，不利于激发学生的积极性和创造性，不利于实现创新型人才的培养目标[9]。

4 新能源科学与工程专业建设的探索与实践

商丘师范学院新能源科学与工程专业自2015年开办以来，始终坚持以社会需求为导向，不断改进人才培养模式，通过继承与创新、交叉与融合、协调与共享等多种新途径，着力培养多元化、创新型卓越工程人才。依托河南周边地区新能源产业，平衡各方利益，坚持人才共育，过程共管的校企双主体育人原则，在人才培养模式、实验实训环境、“双师型”教师队伍、学生综合素质教育、产学研创结合等方面形成优势和特色，在“OBE”理念下，通过与河南顺之航能源科技有限公司、广东格林赛福能源科技有限公司等合作，打造产教融合、协同育人的工程教育样板，将该专业建设为开放性、示范性的“产学研创”基地。经过几年的建设与实践，在人才培养模式、师资队伍建设、课程体系和教学改革以及实训实习基地建设等方面取得了显著的成效。新能源科学与工程专业建设是一个复杂的系统工程，本文将以商丘师范学院新能源科学与工程专业为例，从以下几方面进行了探索和实践,见图1。

图1 新能源科学与工程专业建设的探索与实践

4.1 加强师资队伍建设，培育优势明显的专业教学团队

加强“双师双能型”教师队伍建设，选派现有专业骨干教师到国内外重点高校深造学习，鼓励他们与国内相关企业、院所合作开展研究，到相关产业和领域一线学习交流和挂职锻炼，着力提高其实践能力和动手操作能力。同时，积极引进校外工程师承担专业课程教学和实践教学任务，加强兼职教师的教学方法培训，打造一个师德高尚、素质优良、结构合理、专兼结合的高技能人才充实教师队伍。通过以上两种途径，有效提高了“双师双能型”教师比例，使教师团队在教学和科研方面都得到明显提升。目前，商丘师范学院已形成了由专业带头人和中青年高校教师、企业工程师组成的混合式专业教学团队。以实验技术为重点，对外开展外技术服务，及时掌握新能源行业对人才的需求，以提高教师的专业学术水平，为新能源科学与工程专业人才培养打造过硬的师资队伍。

4.2 不断推进课程体系的整合和优化，加强精品课程以及教材建设

及时整理同专业的教学研究成果，优化本专业课程体系结构，调整专业基础课(有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、机械制图、化工原理、高等数学、大学物理等)、专业核心课、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池、材料科学基础、新能源材料概论)和专业方向课程(锂离子电池安全性、动力锂离子电池、化学电源工艺学、太阳能电池新技术、纳米材料与应用)的学时分配。对精品课(材料物理、电化学原理、化学电源设计)实行在线开放，并制定新的课程标准和体系。根据本校的实际需求和本专业发展动态，以及社会对人才需求的特点，进一步修订完善教学大纲，使之更加科学化、合理化。结合新能源行业最新科研成果，不断创新专业课内容，加强精品课程建设，注重培育特色课程，重视教材建设，鼓励选用国家推荐教材和“十五”、“十一五”规划教材、省部级获奖教材，鼓励使用自编特色教材。

4.3 全面推进教学方式方法改革

(1)更新教育理念，树立学生主体意识，实现教师角色转变。鼓励学生养成主动参与，乐于探究，勤于动手的习惯，充分挖掘在教育活动过程中的能动性、自主性和创造性，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。

(2)注重因材施教，使教学的深度、广度及进度既适合大多数学生的知识水平和接受能力，同时又照顾到学生的个性特点和差异，激发学生学习的兴趣，促进学生全面发展。

(3)改进教学方法，提高教学效率。采用“项目教学法”，将专业性强的课程和核心课程均设在实验实训室、实习基地和创新项目中心，使所学的理论基础知识与实验、实训、实习教学的有机融合，即融“教、学、做”为一体，将专业能力分解成若干项目，学生在教师或工程师指导下独立完成各项目，由教师和专家全面培养学生的技术应用能力和职业综合素质。以这种方法牢固地掌握相关知识，并在将来能有效地应用它们。学生在项目实践过程中，理解和熟练掌握课程要求的基础知识和技能，进而培养学生分析问题和解决问题的能力。

(4)重视教学与科研相结合，提升教学水平和科研能力。鼓励教师把理论知识进行拓展引申，以案例教学的方法将科研成果引入课堂，引导学生把理论和实践衔接起来。同时鼓励部分学生参与教师的科研项目或大学生创新创业项目，引导学生在课题研究中主动学习，使学生通过实际动手做实验，强化学生在理论课程中学到的知识，逐步培养实验动手能力和科研能力。

4.4 优化工程实践教育，积极推进校内培养与校外实践相结合

商丘师范学院现有3个校内实训基地(电化学实训室、锂离子电池实训室、太阳能电池实训室等)；建有5个校外人才共育基地(中国铁塔股份有限公司、河南顺之航能源科技有限公司、河南金迈科科技有限公司、北汽福田新能源汽车有限公司、广东格林赛福能源科技有限公司等)。根据本专业课程开设需要，在加强巩固现有的实验室、实训室和实习基地的基础上，广泛建立适应本专业的新型实习实训场所，以新能源专业技术为基础，整体优化、更新专业课程实践教学内容。优化实践教学模块结构，把大学生创新项目、工程实践和课内实践教学环节有机结合起来，创建出一套适于培养目标的实践教学体系，充分利用学校和企业的优质资源，使学校培养和基地培养有效融合，真正实现校企互动，并建立由企业参与的多元化人才培养评价体系，创建一系列的保障机制和激励机制，调动行企业共同建设新能源专业。