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摘 要：为了迎接新经济时代的机遇和挑战，我国高等工程教育正在积极推进"新工科"建设及其教学改革。本文针对"新工科"建设背景下新能源科学与工程专业的能源化学课程的教学目标、教学内容、教学理念和教学模式进行深入探讨和分析，提出注重学科交叉整合，加强实践教学和科研创新活动，结合学生社会能力和职业素养培育的教学改革方案，为新能源和能源环保领域培养综合性、复合型工程技术人才提供相应的参考。
关键词：新工科；新能源科学与工程；能源化学；教学改革
当今世界知识经济大发展，新一轮科技革命和产业变革的浪潮滚滚而来，以互联网和工业智能为核心的新兴产业极大地推动了世界经济和工业的发展。各发达国家已经在上述新兴技术领域和先进制造技术领域做出重大战略部署，意在建立具有核心竞争力的新型经济和工业体系，增强综合国力[1]。
高等工程教育院校是为社会培养工程科技人才的基地。为实现新科技和产业革命的蓬勃发展，欧美主要发达国家都发布了关于大力推进工程教育改革的前瞻性战略报告，如美国的《培育2020的工程师：为新世纪而改革工程教育》（2005）、《国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》（2007）等，欧洲的“加强欧洲工程教育”（E4）、“欧洲工程的教学与研究”（TREE）等，均为欧美各国高等工程教育改革与发展产生了重要而深远的影响[2]。2016年我国正式加入《华盛顿协议》，标志着我国高校工程教育全面融入世界，实现国际实质等效，但我国高校工程教育普遍存在滞后社会需求的问题。
2017年2月，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。
“新工科”是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求 而提出的我国工程教育改革方向。新工科专业，主要指针对新兴产业的专业，以互联网和工业智能为核心，包括大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等相关工科专业。“新工科”人才具有工程实践能力强、创新能力强和高国际竞争力，着眼于互联网革命、新技术发展、制造业升级等时代特征，培养学生快速学习新事物的能力，将科学、人文、工程交叉融合在一起，具备整合能力、全球视野、领导能力和实践能力，成为人文科学和工程领域的领袖人物[3]。“新工科”建设对于我国推动创新驱动发展，实现“一带一路”、“中国制造2025”、“互联网+”、“人工智能2.0”等重大战略具有重大意义。
新能源科学与工程专业作为新工科专业，主要针对国家能源领域的发展需求，着重培养学生在风能、太阳能、生物质能等新能源领域和节能减排领域的开发研究、工程设计、优化运行及生产管理工作的能力，为我国新能源产业培养跨学科复合型工程技术人才，和具有较强工程实践和创新能力的专门人才。
新能源领域和传统能源节能减排领域的开发研究、工程设计、优化运行及生产管理综合素质和能力的提升离不开能源化学课程的培养和实践。含碳能源（煤、石油和天然气）的高效洁净利用及具有清洁、低碳、可再生等优势的太阳能、风能、生物质能等新能源的开发和利用成为未来中国经济可持续发展的关键，为适应我国新能源产业现实需求和弥补其未来发展的人才需求缺口，能源化学课程必须结合“新工科”建设的要求，从教学目标重新定位、教学内容重新优化、教学理念的革新和教学模式的改革四个方面着力，为培养实践创新能力强的复合型“新工科”人才不断努力。
1 能源化学教学培养目标
新经济时代需要具有全球視野、跨学科整合能力、工程实践能力和创新能力的综合性、复合型工程科技人才。能源化学的教学目标就不仅是传授扎实的能源专业知识，而且应具有“学科交叉融合”特点，应该结合当今能源环境领域最新发展方向，加强能源化学与机械设计、化工设计、电厂化学、材料科学、能源储存、节能减排和新型环保技术革新等学科的相互渗透，促进融合，使得学生具有“大工程观”。“大工程观”还强调“回归工程设计”[4]，注重工程教育的应用实践性，所以还应加强能源化学的实践教学环节，将课程的基本理论、基本设计和学生的基本操作实践技能有机的综合在一起，学以致用，极大地提升学生实践和创新能力。
2能源化学教学内容优化梳理
基于目前新能源和能源环境领域相关产业快速发展和人才需求的现实背景，结合本校教学科研主要发展方向，能源化学的教学内容应主要包括：（1）传统化石能源（煤、石油和天然气）的高效利用和节能减排技术；（2）新能源（太阳能、生物质能和氢能等）化工过程的工程研发技术；（3）新型储能材料及新能源转化和利用技术；（4）环境友好材料及净水技术研发。目前适合于新能源科学与工程专业的能源化学特色教材比较少，为此选择李文翠等主编，化学工业出版社发行的《能源化学工程概论》为授课参考教材，并参考化学工业出版社发行的多部教材，如陈军，陶占良主编的《能源化学》，袁权主编的《能源化学进展》；周基树等主编，西安交通大学出版社发行的《能源环境化学》。对某些教学内容进行适当调整，对传统学科的一般性内容大量融合和压缩，保留重要的基本内容，同时结合当前新能源和环境保护领域研究热点问题，新增相关的前沿热点知识内容。
能源化学是一门内容丰富又与多学科交叉的课程，不同的能源技术包含化学、化工、物理、材料、机械、电学、热力学和控制理论等多门类学科知识，所以授课过程中涉及到其他学科知识要注重引导学生回忆已学知识和灵活运用于本课程学习，注重培养学生的跨学科整合能力。另一方面，将本门课的理论学习与实际问题紧密联系，激发学生的兴趣和思考。运用研究性、案例型教学，使得重要的知识点均与实际工程工艺或技术难点案例剖析相结合，变枯燥知识为生动的案例，培养和提高学生从事能源与环境领域开发研究、工程设计及生产管理的能力，努力使其成为创新和实践能力强的应用型人才。 3.能源化学教学理念革新
教学理念是对学校教育和学生认识的集中体现，明确表达的教学理念对教学活动有极其重要的指导意义[5]。“新工科”建设以创新驱动为核心，在关键领域和核心技术方面占据创新制高点，实现提升我国科技综合竞争力和国际影响力的战略目标，并在更大程度上提升国民的整体综合素质水平，增强大学生的社会责任感和创新创业实践能力[4]。传统教学理念已经无法满足“新工科”人才培养需求，必须转向以促进人的全面发展为核心，实践教学与能力培养为突破口，学生知识、能力和素质协调发展的新型教学理念。
首先应突显综合性、复合型人才培养的中心地位。“新工科”建设强调个人的综合素质得以提升。首先，学生个体的个性化得到更大程度的发展，如兴趣和特长得到更充分的挖掘，创新和创造能力得到更全面的指导与培养等；其次，学生个体的社会化能力提升，通过学习构筑自身的认知体系，能够更为积极主动地适应社会、融入社会，掌握并认同社会的知识和规范，自身的社会责任感和历史使命感不断增强。另一方面，学生个体的跨界整合能力得以发展。通过不同学科、领域知识的交叉融合学习，学生能够了解和理解世界上不同国家的文化、习俗和思维方式的特点与差异，学生主动融入和参与国际合作事务的能力得到提升；学生具备较强的组织、管理和领导才能，能够适应新经济的现实需求和未来发展趋势，拥有較强的跨界整合能力[4]。所以能源化学的授课过程中应注重多学科融合，为学生设计自由讨论课题，鼓励学生积极参与大学生创新创业、各类英语、计算机和学科相关竞赛等活动项目，营造个性化的教育环境和氛围； 其次，提倡宽容精神与师生互动，承认并尊重学生的个性差异，为每一位学生个性的展示与发展提供平等机会和条件，给个性的健康发展提供宽松的生长空间[5]。课堂教学的手段应向实践化、信息网络化延伸；教授内容应向国际前沿和实际生产生活延伸，将学生视野从书本拓展至互联网、延伸至国际领域。
4.能源化学教学模式改革
基于“新工科”建设背景，能源化学课程的教学模式应逐步向“教学信息网络化”、“侧重工程应用的教学实践化”和“跨学科教学融合化”的方向发展，并强调学生社会能力和职业素养的锻炼和培育。新经济时代“互联网+”、“大数据”、“人工智能”、“先进制造”等新兴事物层出不穷，知识的更新速率更是呈几何级数倍增，仅仅依靠课本或图书已经不能满足学生对专业前沿方向知识的追求。课堂教学中应结合电教、互联网和数据库等多重手段，引领学生对新知识的掌握和渴求；指导学生自主通过互联网或数据库查阅文献资料和电子书；引导和组织学生以团队讨论的形式分析问题和解决问题，培养学生独立思考和团队协作的精神。能源化学是一门理论和实践性并重的学科，加强和改革实践教学环节不仅有利于理论知识的理解和深化，还锻炼了学生的实践动手能力，分析问题和解决问题的能力，更激发了学生探索未知的积极主动性。能源利用和化工污染控制技术实验技能的培养主要包括：通过独立查阅文献资料熟悉基本实验原理，设计实验方案，掌握常规化学实验规范和方法，熟练操作常规化学实验仪器，数据处理和分析，综合运用所学知识解决问题。在此过程中老师启发和引导学生独立思考，独立操作或团队协作，培养和提升学生综合素质。此外，鼓励学生参与教师的科研项目，申报大学生创新创业项目，参与各类学科竞赛活动，创造条件让学生尽早参与创新性实验，增强学生创新实践能力、逻辑思维能力和团队协作能力。
5.结语
在“新工科”建设背景下，结合新能源及能源环保领域对新能源科学与工程专业的人才需求，对该专业开设的能源化学课程教学目标、教学内容、教学理念和教学模式等方面的改革和实践进行探讨。转变和提升教学目标，培养学生跨学科整合能力、实践创新能力和社会化能力。优化和融合多学科知识，运用研究性、案例型教学深化理解能源化学知识，培养学生具备解决工程实际问题能力。教学理念应以人的全面发展为核心，实践教学与能力培养为突破口，实现学生各方面素质协调发展。教学模式逐步向“教学信息网络化”、“侧重工程应用的教学实践化”和“跨学科教学融合化”的方向发展，强调提升学生社会能力和职业素养，为新经济和新产业发展提供综合性、复合型人才。
参考文献：
[1]蒋润花，左远志，陈佰满，徐勇军，杨敏林.“新工科” 建设背景下能源与动力工程专业人才培养模式改革探索[J].《东莞理工学院学报》，2018，25（3）：118-121.
[2]孔寒冰.欧美工程教育改革的几个动向[J].《清华大学教育研究》，2009，13（2）：28-32.
[3]胡波，冯辉，韩伟力，等.加快新工科建设，推进工程教育改革[J].《复旦教育论坛》，2017，15（2）：20-28.
[4]张海生.“新工科”建设的背景、价值向度与预期效果[J].《湖北社会科学》，2017，9：167-173.
[5]郭天祥，王淑勤，汪黎东.能源化学工程专业教学机制转变与革新[J].《山东化工》，2018，47：184-187.
作者简介：
杨帆（1983.11-），女，河南新乡人，现为天津农学院工程技术学院教师，工学博士，讲师。
*基金项目：2014年度国家自然科学基金资助项目“再生水管网生物膜中微生物代谢产物对水泥内衬管的腐蚀机理（项目编号：51308392）”
关键词：新工科；新能源科学与工程；能源化学；教学改革
当今世界知识经济大发展，新一轮科技革命和产业变革的浪潮滚滚而来，以互联网和工业智能为核心的新兴产业极大地推动了世界经济和工业的发展。各发达国家已经在上述新兴技术领域和先进制造技术领域做出重大战略部署，意在建立具有核心竞争力的新型经济和工业体系，增强综合国力[1]。
高等工程教育院校是为社会培养工程科技人才的基地。为实现新科技和产业革命的蓬勃发展，欧美主要发达国家都发布了关于大力推进工程教育改革的前瞻性战略报告，如美国的《培育2020的工程师：为新世纪而改革工程教育》（2005）、《国家行动计划：应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》（2007）等，欧洲的“加强欧洲工程教育”（E4）、“欧洲工程的教学与研究”（TREE）等，均为欧美各国高等工程教育改革与发展产生了重要而深远的影响[2]。2016年我国正式加入《华盛顿协议》，标志着我国高校工程教育全面融入世界，实现国际实质等效，但我国高校工程教育普遍存在滞后社会需求的问题。
2017年2月，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。
“新工科”是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求 而提出的我国工程教育改革方向。新工科专业，主要指针对新兴产业的专业，以互联网和工业智能为核心，包括大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等相关工科专业。“新工科”人才具有工程实践能力强、创新能力强和高国际竞争力，着眼于互联网革命、新技术发展、制造业升级等时代特征，培养学生快速学习新事物的能力，将科学、人文、工程交叉融合在一起，具备整合能力、全球视野、领导能力和实践能力，成为人文科学和工程领域的领袖人物[3]。“新工科”建设对于我国推动创新驱动发展，实现“一带一路”、“中国制造2025”、“互联网+”、“人工智能2.0”等重大战略具有重大意义。
新能源科学与工程专业作为新工科专业，主要针对国家能源领域的发展需求，着重培养学生在风能、太阳能、生物质能等新能源领域和节能减排领域的开发研究、工程设计、优化运行及生产管理工作的能力，为我国新能源产业培养跨学科复合型工程技术人才，和具有较强工程实践和创新能力的专门人才。
新能源领域和传统能源节能减排领域的开发研究、工程设计、优化运行及生产管理综合素质和能力的提升离不开能源化学课程的培养和实践。含碳能源（煤、石油和天然气）的高效洁净利用及具有清洁、低碳、可再生等优势的太阳能、风能、生物质能等新能源的开发和利用成为未来中国经济可持续发展的关键，为适应我国新能源产业现实需求和弥补其未来发展的人才需求缺口，能源化学课程必须结合“新工科”建设的要求，从教学目标重新定位、教学内容重新优化、教学理念的革新和教学模式的改革四个方面着力，为培养实践创新能力强的复合型“新工科”人才不断努力。
1 能源化学教学培养目标
新经济时代需要具有全球視野、跨学科整合能力、工程实践能力和创新能力的综合性、复合型工程科技人才。能源化学的教学目标就不仅是传授扎实的能源专业知识，而且应具有“学科交叉融合”特点，应该结合当今能源环境领域最新发展方向，加强能源化学与机械设计、化工设计、电厂化学、材料科学、能源储存、节能减排和新型环保技术革新等学科的相互渗透，促进融合，使得学生具有“大工程观”。“大工程观”还强调“回归工程设计”[4]，注重工程教育的应用实践性，所以还应加强能源化学的实践教学环节，将课程的基本理论、基本设计和学生的基本操作实践技能有机的综合在一起，学以致用，极大地提升学生实践和创新能力。
2能源化学教学内容优化梳理
基于目前新能源和能源环境领域相关产业快速发展和人才需求的现实背景，结合本校教学科研主要发展方向，能源化学的教学内容应主要包括：（1）传统化石能源（煤、石油和天然气）的高效利用和节能减排技术；（2）新能源（太阳能、生物质能和氢能等）化工过程的工程研发技术；（3）新型储能材料及新能源转化和利用技术；（4）环境友好材料及净水技术研发。目前适合于新能源科学与工程专业的能源化学特色教材比较少，为此选择李文翠等主编，化学工业出版社发行的《能源化学工程概论》为授课参考教材，并参考化学工业出版社发行的多部教材，如陈军，陶占良主编的《能源化学》，袁权主编的《能源化学进展》；周基树等主编，西安交通大学出版社发行的《能源环境化学》。对某些教学内容进行适当调整，对传统学科的一般性内容大量融合和压缩，保留重要的基本内容，同时结合当前新能源和环境保护领域研究热点问题，新增相关的前沿热点知识内容。
能源化学是一门内容丰富又与多学科交叉的课程，不同的能源技术包含化学、化工、物理、材料、机械、电学、热力学和控制理论等多门类学科知识，所以授课过程中涉及到其他学科知识要注重引导学生回忆已学知识和灵活运用于本课程学习，注重培养学生的跨学科整合能力。另一方面，将本门课的理论学习与实际问题紧密联系，激发学生的兴趣和思考。运用研究性、案例型教学，使得重要的知识点均与实际工程工艺或技术难点案例剖析相结合，变枯燥知识为生动的案例，培养和提高学生从事能源与环境领域开发研究、工程设计及生产管理的能力，努力使其成为创新和实践能力强的应用型人才。 3.能源化学教学理念革新
教学理念是对学校教育和学生认识的集中体现，明确表达的教学理念对教学活动有极其重要的指导意义[5]。“新工科”建设以创新驱动为核心，在关键领域和核心技术方面占据创新制高点，实现提升我国科技综合竞争力和国际影响力的战略目标，并在更大程度上提升国民的整体综合素质水平，增强大学生的社会责任感和创新创业实践能力[4]。传统教学理念已经无法满足“新工科”人才培养需求，必须转向以促进人的全面发展为核心，实践教学与能力培养为突破口，学生知识、能力和素质协调发展的新型教学理念。
首先应突显综合性、复合型人才培养的中心地位。“新工科”建设强调个人的综合素质得以提升。首先，学生个体的个性化得到更大程度的发展，如兴趣和特长得到更充分的挖掘，创新和创造能力得到更全面的指导与培养等；其次，学生个体的社会化能力提升，通过学习构筑自身的认知体系，能够更为积极主动地适应社会、融入社会，掌握并认同社会的知识和规范，自身的社会责任感和历史使命感不断增强。另一方面，学生个体的跨界整合能力得以发展。通过不同学科、领域知识的交叉融合学习，学生能够了解和理解世界上不同国家的文化、习俗和思维方式的特点与差异，学生主动融入和参与国际合作事务的能力得到提升；学生具备较强的组织、管理和领导才能，能够适应新经济的现实需求和未来发展趋势，拥有較强的跨界整合能力[4]。所以能源化学的授课过程中应注重多学科融合，为学生设计自由讨论课题，鼓励学生积极参与大学生创新创业、各类英语、计算机和学科相关竞赛等活动项目，营造个性化的教育环境和氛围； 其次，提倡宽容精神与师生互动，承认并尊重学生的个性差异，为每一位学生个性的展示与发展提供平等机会和条件，给个性的健康发展提供宽松的生长空间[5]。课堂教学的手段应向实践化、信息网络化延伸；教授内容应向国际前沿和实际生产生活延伸，将学生视野从书本拓展至互联网、延伸至国际领域。
4.能源化学教学模式改革
基于“新工科”建设背景，能源化学课程的教学模式应逐步向“教学信息网络化”、“侧重工程应用的教学实践化”和“跨学科教学融合化”的方向发展，并强调学生社会能力和职业素养的锻炼和培育。新经济时代“互联网+”、“大数据”、“人工智能”、“先进制造”等新兴事物层出不穷，知识的更新速率更是呈几何级数倍增，仅仅依靠课本或图书已经不能满足学生对专业前沿方向知识的追求。课堂教学中应结合电教、互联网和数据库等多重手段，引领学生对新知识的掌握和渴求；指导学生自主通过互联网或数据库查阅文献资料和电子书；引导和组织学生以团队讨论的形式分析问题和解决问题，培养学生独立思考和团队协作的精神。能源化学是一门理论和实践性并重的学科，加强和改革实践教学环节不仅有利于理论知识的理解和深化，还锻炼了学生的实践动手能力，分析问题和解决问题的能力，更激发了学生探索未知的积极主动性。能源利用和化工污染控制技术实验技能的培养主要包括：通过独立查阅文献资料熟悉基本实验原理，设计实验方案，掌握常规化学实验规范和方法，熟练操作常规化学实验仪器，数据处理和分析，综合运用所学知识解决问题。在此过程中老师启发和引导学生独立思考，独立操作或团队协作，培养和提升学生综合素质。此外，鼓励学生参与教师的科研项目，申报大学生创新创业项目，参与各类学科竞赛活动，创造条件让学生尽早参与创新性实验，增强学生创新实践能力、逻辑思维能力和团队协作能力。
5.结语
在“新工科”建设背景下，结合新能源及能源环保领域对新能源科学与工程专业的人才需求，对该专业开设的能源化学课程教学目标、教学内容、教学理念和教学模式等方面的改革和实践进行探讨。转变和提升教学目标，培养学生跨学科整合能力、实践创新能力和社会化能力。优化和融合多学科知识，运用研究性、案例型教学深化理解能源化学知识，培养学生具备解决工程实际问题能力。教学理念应以人的全面发展为核心，实践教学与能力培养为突破口，实现学生各方面素质协调发展。教学模式逐步向“教学信息网络化”、“侧重工程应用的教学实践化”和“跨学科教学融合化”的方向发展，强调提升学生社会能力和职业素养，为新经济和新产业发展提供综合性、复合型人才。
参考文献：
[1]蒋润花，左远志，陈佰满，徐勇军，杨敏林.“新工科” 建设背景下能源与动力工程专业人才培养模式改革探索[J].《东莞理工学院学报》，2018，25（3）：118-121.
[2]孔寒冰.欧美工程教育改革的几个动向[J].《清华大学教育研究》，2009，13（2）：28-32.
[3]胡波，冯辉，韩伟力，等.加快新工科建设，推进工程教育改革[J].《复旦教育论坛》，2017，15（2）：20-28.
[4]张海生.“新工科”建设的背景、价值向度与预期效果[J].《湖北社会科学》，2017，9：167-173.
[5]郭天祥，王淑勤，汪黎东.能源化学工程专业教学机制转变与革新[J].《山东化工》，2018，47：184-187.
作者简介：
杨帆（1983.11-），女，河南新乡人，现为天津农学院工程技术学院教师，工学博士，讲师。
*基金项目：2014年度国家自然科学基金资助项目“再生水管网生物膜中微生物代谢产物对水泥内衬管的腐蚀机理（项目编号：51308392）”