生物质能源科学与工程专业方向本科生实践教学改革的探讨——以北京林业大学为例

宋先亮 金小娟

(北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083)

随着石化资源的枯竭及国家对环境污染的严格限制，可再生能源越来越受到重视。生物质能源是可再生能源的重要组成部分，近年来相关产业得到了快速发展，急需大批生物质能源领域的人才。为满足国家经济建设的需要，全国许多高校设立了新能源科学与工程专业，专门培养新能源方面的人才。在此背景下，北京林业大学于2017年设置了生物质能源科学与工程方向，该方向隶属于林产化工专业，培养具备化学化工基础知识，掌握生物质能源技术、风能及太阳能利用原理与技术、储能技术等，能在国家新能源领域开展教学、科研、工程应用、技术开发、经营管理等方面工作的复合应用型人才，尤其是生物质能源产业发展方面的人才，以满足国家新能源发展的需要。

根据生物质能源科学与工程方向本科生培养要求，结合新工科建设需要，北京林业大学培养的毕业生不仅要掌握系统的理论知识，还要具备很强的实践能力[1]。学生毕业后可在大型现代化电力及能源企业、化工、材料、轻工与环保企业从事生产、经营和管理工作；在各级政府部门及事业单位从事生物质能源、电力、节能、环保、轻工等方面的规划、设计、建设、运营、咨询和监管等工作；在生物质领域科研院所、大专院校从事生物质高效转化及清洁利用领域的科研、技术开发和教学等工作。这就需要在培养过程中设置系统的实践课程体系，并在培养过程中严格执行，以满足本科毕业生实践能力培养的要求[2-3]。

一、生物质能源科学与工程专业方向本科生实践课程的设置情况

林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)的培养目标是培养能在国家新能源领域开展教学、科研、工程应用、技术开发、经营管理等方面工作的复合应用型人才，要求本科生掌握工厂设计技能，具备试验动手能力、从事科学研究能力及综合运用知识的能力[4]。这需要在专业培养方案中设置实验、设计、实习和毕业论文等实践环节，因此生物质能源教研室在林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)的培养方案中设置了“生物质能源科学实验基础”“生物质能源设备设计”“生物质能源工程设计”“生物质能源综合实习”课程，并在暑期小学期实验中开设了“生物质能源与造纸”特色实验课程。除本科毕业论文(设计)在大四年级下学期外，其他课程分别在大三年级和大四年级上学期开设。其中，“生物质能源科学实验基础”“生物质能源设备设计”“生物质能源工程设计”课程在校内完成；“生物质能源综合实习”课程是通过参观能源(尤其是生物质能源)相关领域内比较典型的企业实现的，使学生了解能源企业的原料来源、生产、管理组织形式、生产工艺过程、产品质量标准、检验、生产所用的主要设备以及产品销售情况等。

二、生物质能源科学与工程专业方向本科生实践教学面临的困境

林产化工专业的实验和设计均可在北京林业大学校内完成，设计需要的工厂情况可以从资料中获得，校内资源完全能够保障该专业教学的需要。但该专业实习教学却面临一些问题。

①实习企业难找：工科的实习教学需要到校外相关企业开展，而大部分企业已搬迁到河北省或其他省市，在北京范围内的生物质能源企业较少，不能满足实践教学的需要。

②联系的企业不愿接待学生实习：企业担心学生实习会干扰正常的生产、学生实习带来安全问题，使得企业不愿意接待学生实习。

③疫情导致实习无法按照预定时间开展：近2年受新冠肺炎疫情影响，全国各地的疫情防控措施比较严格，使得学生集体出校、出京困难，严重影响了校外实习的安排和进度，致使林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)本科生的实习效果不佳。

三、生物质能源科学与工程专业方向本科生实践教学的改革措施

针对北京地区能源(尤其生物质能源)类企业少、近2年新冠肺炎疫情时有发生等问题，生物质能源教研室集思广益，合理利用现有资源，采取了多种措施保障林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)本科生实践教学的开展，具体措施见图1。

图1 生物质能源科学与工程专业方向本科生实践教学的保障体系

(一)建立稳定的实践基地，提高实习效果

一般，学校实习经费紧张、拿不出专门的实习经费给企业，企业也不会无偿接待学生实习。另外，企业存在生存、利益、安全和环保压力，更不愿意接纳高校学生进入企业实习。但在工科院校学生的培养过程中又需要学生进入企业工厂实习学习，因此如果学校想保证学生的实习效果就必须建立稳定的实习基地[5]。

北京林业大学生物质能源教研室利用生物质能源与工程方向教师与北京市及周边企业科研合作的机会，与相关企业签订了共建实习基地的协议。比如，与俏东方生物燃料集团有限公司和神华集团公司国华河北分公司签约，建立了实习基地；另与北京首钢生物质能源有限公司、中国科学院电工研究所(太阳能热发电站)、中粮生物科技(北京)有限公司、国家电网生物质能源中心、河南禾力能源股份有限公司及滦州市栾兴生物科技有限公司等企业建立了良好的合作关系。这些既方便学生实习、节省费用，又降低了实习单位不确定的风险，保证了林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)本科生的实习效果，提高了实习保障能力。

(二)利用学校周边资源，巩固学生理论知识的掌握

北京林业大学周边有一些资源，如华北电力大学(北京)、中国科学技术馆、中国化工博物馆等，它们离学校很近，可利用华北电力大学生物质燃烧发电和风力发电教学设施齐全的优势，与华北电力大学合作，开展“生物质能源科学实验基础”课程实验，学生在华北电力大学顺利完成了风能模拟实验。

另外，中国科学技术馆里设有储能、波浪能、潮汐发电等装置，学生不仅可以参观设备，还可以动手操作实验，实现了储能及海洋能方面的实验教学。除此之外，馆里还设有核能技术展示厅，本科生可以充分了解核能利用原理与方式。中国化工博物馆陈列有能源化工设备，本科生通过参观实习加深了对能源设备的了解，巩固了学校学习的理论知识。

(三)举办系列的行业专家讲座，开阔学生视野

针对受新冠肺炎疫情影响不能到企业实习的问题，北京林业大学生物质能源教研室邀请企业专家在网上开展讲座，专家通过拍摄企业现场图片、视频让学生有如亲临其境的感受。比如，2021年北京林业大学生物质能源教研室邀请了国家电网生物质能源中心的专家作报告，专家重点讲解了国家电网生物质能源研究、生产、生物质能源工业未来发展的情况；邀请隆基技术服务经理讲解太阳能光伏发电的现状以及国家能源集团联合动力技术有限公司的专家作风能技术发展的报告。这些专家的讲座，使学生如同身临工厂实地一样，不仅了解了新能源企业的现状、发展前景，而且还开阔了学生的视野。

(四)开展专业特色实验，强化学生的实验动手能力

北京林业大学每年暑假都会开设暑期小学期，安排一些外教课程或特色实验。生物质能源教研室利用北京林业大学设置的暑期小学期开设了生物质能源与造纸特色实验，以培养学生的实验动手能力。比如，2021年生物质能源教研室开设了生物质发电、纸材料摩擦发电、导电纸材料制备等实验。同时，还提供了材料荟特色实验、虚拟仿真实验。这些实验使学生的实验动手能力得到了进一步的提升，学生的实践创新能力得到明显提高。

(五)鼓励学生参加科研创新训练计划，提升实践创新能力

北京林业大学林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)本科生培养实行导师制，鼓励本科生进入导师的科研实验室参与导师的科研项目，以培养学生的实验动手能力。学校为提升本科生的实践创新能力，设置了科研创新训练计划，为本科生提供一些研究课题，鼓励本科生在导师的指导下完成研究任务。

大学生科研创新训练计划是培养学生创新能力的一种重要手段[6]，对学生的实验动手能力培养至关重要。因此，在本科生培养过程中实行导师制有利于学生申报大学生创新训练计划，学生的申请率、参与率和通过率都很高。据统计，林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)的本科生有80%多的学生参加过大学生创新训练计划，学生的实验动手能力、分析解决问题能力及科研创新能力都有了显著的提升。

(六)重视学生毕业论文环节，强化解决实际问题的能力

本科生毕业论文是培养本科生实践动手能力的重要手段，一般在大四年级的最后一个学期开展。本科生通过查阅资料、试验、论文写作和答辩训练，其实验动手能力和综合运用知识的能力得到大幅度提升。近些年，各高等院校的本科毕业论文质量出现下滑现象，其原因是本科生的毕业论文设置在最后一个学期开展，学生忙着找工作、顶岗实习和研究生复试，这些都占用本科生大量的时间，严重影响了本科生的精力，导致其毕业论文质量下降。

针对这种情况，北京林业大学生物质能源教研室对林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)本科生毕业论文的设置时间进行了改革，在大四第一学期就让本科生开始从事毕业论文的选题工作，保证了本科生有足够的时间完成毕业论文的实验和撰写工作。另外，在这期间生物质能源教研室非常重视本科生毕业论文的过程管理，统一组织学生的选题、开题、中期检查、论文的评阅和答辩工作，及时解决发现的问题，提高了毕业论文的质量，夯实了本科生解决实际问题的能力。

四、生物质能源科学与工程专业方向本科生实践教学改革的效果

(一)实践教学得以顺利开展，并获得本科生的高度认可

林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)本科生实践教学改革已开展了3年，取得了明显的效果，已建立了稳定的教学实践基地5个，并与多家单位建立了良好的合作关系，比如北京首钢生物质能源有限公司、中国科学院电工研究所(太阳能热发电站)、中粮生物科技(北京)有限公司、国家电网生物质能源中心及华北电力大学等。还利用中国科学技术馆和中国化工博物馆等资源，圆满完成了本科生的实习教学，并保证了实习教学效果。本科生参与科研训练的比例也明显提高，二年级学生参与比例为40%，三年级参与比例为70%。本科生的专业认可度明显增加，在每学期期中教学检查时，生物质能源教研室都会举办师生座谈会，会上本科生对培养方案中的实践课程满意度达100%。

(二)专业的吸引力增强，生源质量不断提高

林业工程类本科生在大二年级要分成6个专业方向培养，学生根据喜欢的专业方向及专业实力进行专业排序，材料科学与技术学院依据本科生学习积分排名及填报志愿顺序进行录取，实力强的本科生专业录取的第一志愿率高。由于林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)培养质量好，专业吸引力不断增加，因此第一志愿报名的本科生从2019年的18人增加到2021年的25人，第一志愿录取率从2019年的72%增加到2021年的96.15%，数字显示专业吸引力在不断增加，生源质量也得到明显提高。

(三)专业的人才培养质量得到用人单位的认可

林产化工专业(生物质能源科学与工程方向)本科生经过2019—2021年的培养，第一批学生已进入毕业年级，班级获得了首都“先锋杯”优秀团支部、北京市先进班级体及北京林业大学十佳班集体等称号。获得推荐免试研究生资格的5名本科生分别被北京理工大学、武汉大学及中国科学技术大学等高校录取，5名本科生已联系好理想就业单位，1名本科生去到加拿大大不列颠哥伦比亚(UBC)大学留学，另有1名本科生计划出国，13名本科生报考外校或北京林业大学研究生，本科生的就业前景好，培养质量得到了用人单位的认可。

总之，北京林业大学生物质能源教研室通过设置合理的本科生实践教学课程、建立稳定的“就近”实践基地的做法，提高了本科生的实习保障能力；举办的系列行业专家讲座等活动，开阔了本科生的视野，提升了实践创新能力，夯实了解决实际问题的能力。3年的教学实践证明，这些措施的实施使本科生的实践动手能力有了明显提升。

资助项目：北京林业大学2019年教育教学研究重点项目“提升生物质能源科学与工程方向人才培养质量研究”，项目号BJFU2019JYZD012。