綠色電力理念的應用化學人才培養研究

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摘要：能源電力的可持續發展是支撐我國未來經濟社會高質量發展的首要任務，因此電力行業的人才培養不可或缺。在新工科建設背景下，華北電力大學作為電力行業卓越人才培養的搖籃，以電力產業需求為導向，率先提出并構建了基于“綠色電力”理念的復合型應用化學人才培養的模式，并成功應用于本科教學改革與實踐。使學生既掌握電力環保技術的應用背景和工程實踐技能，又具備協同分析及解決復雜多污染物控制的創新能力，以培養新時代應用化學高素質人才，服務國家發展。

關鍵詞：綠色能源；產業需求；應用化學

1建設電力特色能源應用化學復合型人才培養新模式的必要性

伴隨我國能源電力工業的技術進步，燃煤發電過程污染物控制已全面邁入超低排放時代，并建成了全球最大的清潔發電系統，我國電力工業也由此成為環境污染控制的行業典范。同時隨著中國特色社會主義進入新時代，習近平總書記關于能源工作提出了一系列新思想、新論斷、新指示，倡議“構建全球能源互聯網，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”，并承諾中國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和，這對以華北電力大學為代表的能源電力類高校的發展，尤其是人才培養質量提出了新的更高要求[1,2]。因此，對應用化學專業的本科人才培養模式進行改革，通過課堂、實踐教學環節培養具有“綠色電力”理念的復合型應用化學專業人才，使其不僅能解決電力環保的實際問題，還能針對行業前沿開展系統科學研究，這既是踐行黨中央“生態文明建設”、實現“美麗中國”的重要舉措，也是保障我國電力工業綠色發展、完成“碳達峰、碳中和”宏偉目標的必然選擇[3,4]。

2新形勢下應用化學復合型人才培養思路和目標

2.1培養思路

華北電力大學作為國家“雙一流”建設高校，秉持著學科立校、人才強校、科研興校、特色發展的辦學方針，積極參與國家創新體系建設，以服務我國能源電力工業可持續發展作為應用化學專業建設的指導思想，結合發展形勢和趨勢，從深化人才培養課程體系改革、建設多元化創新實踐教學平臺、推進課程思政建設三個方面進行創新，從而構建“綠色理念”的應用-研究型的應用化學人才培養模式(圖1)，使學生既具有電力環保技術的應用背景和工程實踐技能，又兼具研究和解決“雙碳”問題的創新能力，從而為培養具有新時代應用化學專業復合型高素質人才奠定堅實基礎。

2.2培養目標

我校應用化學專業培養品德優良、身心健康，具有正確的人生觀、高度社會責任感和良好人文素養，掌握扎實的應用化學專業基礎理論知識、工程實踐知識，具有自主學習和國際視野、較強的應用研究和技術開發能力，以及良好科學素養的技術開發和創新復合型的卓越工程技術人才。“綠色電力”理念培養下的應用化學專業本科生在畢業時應具備以下知識與能力：基礎理論和工程技術知識，問題分析和解決能力，使用現代工具的能力，工程與社會、環境保護和可持續發展意識，工程長遠規劃意識，團隊溝通能力、項目管理能力和終身學習能力。

3具有電力特色的應用化學人才培養實踐

3.1創新課程體系設計

我校多年來不斷凝練應用化學專業特色，緊緊圍繞“綠色電力”的專業特色，注重提高學生的工程實踐和創新能力，培養學生的“雙碳”意識。對課程體系進行了創新設計(圖2)。

(1)對標工程教育認證標準。應用化學專業全面對標《中國工程教育專業認證協會工程教育認證標準(2015版)》修訂培養方案和教學大綱，優化專業知識構架，精減學時[5]。在修訂2021版培養方案中，給學生留出更多的時間用于自主學習及創新訓練，重點加強學生分析問題、解決問題能力的培養，發揮學生個人特長、拓展潛力。制訂“菜單式”人才培養方案，鼓勵學生根據自己的興趣選修相應課程，極大增強學生實驗能力的訓練。

(2)建立能源電力行業特色課。在課堂教學方面，以解決能源電力工業中的現實性及預測性環境問題為導向，通過課程大綱的修訂，突出知識構架的專業化，引導學生將課堂學習和自主學習結合；將“綠色電力”理念融入應用化學課程體系改革的全過程，建立了能源電力行業特色課。表1列舉了部分專業核心課程對畢業要求指標點進行支撐的實現方法，這些課程包括：熱力設備腐蝕與防護、熱力發電廠水質工程、核電站水化學、燃料化學、化工基礎，這些課程也是體現本專業傳統優勢的課程。

(3)“全局規劃、循序漸進”的分階段教學布局。課程體系設置中支持畢業要求的核心課程都將“解決復雜電廠化學工程問題”的能力培養作為教學的背景目標，由此設計了分階段教學體系。此體系共分為四個階段：第一階段以數學與自然科學類課程和人文社會科學類課程中的具體內容為基礎，講授數學與自然科學和人文社會科學基礎知識；第二階段以基礎化學課程中的具體內容為載體，運用數學與自然科學知識解釋、描述與應用化學相關的工程知識，講授系統建模與仿真等方面的基礎知識，使學生能夠運用物理、化學、數學等自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達復雜電廠化學工程問題；第三階段以專業基礎類和專業類課程中的內容為載體，以第一、二階段的知識為支撐，培養學生的系統分析、設計、研究的能力；第四階段運用前面所學內容在實踐環節和畢業設計(論文)類課程中進行動手實踐，培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力，完成“解決復雜電廠化學工程問題”的能力培養。

3.2創新專業能力培養

為保障人才培養適用性，建成電力污染物控制的創新實踐平臺。通過對學生的課堂內外、理論實踐、教師與學生、能源與環境等多個角度的教學探索，提升了學生對理論知識的掌握與實踐知識的運用；建成了校內外實踐教學平臺，尤其是建立了中試規模的電力環境污染物排放控制研究實踐平臺，提升了學生對專業的整體認知水平以及將理論與實際相結合、研究分析解決實際問題的能力；推行短期多行業生產見習和較長期的企業跟班運行實習，全面提升學生的實踐創新能力。積極開展校內多元化實踐教學(圖3)，在保證基礎性教學實驗的同時，強化提升創新性實踐教學效果。以教育部、省重點實驗室為依托，以導師科研項目為基礎，以科研產出現身說法，為學生展示由概念到實踐的歷程。

(1)建設了獨具特色的電力環境污染物控制研究中試平臺。建設包括燃煤煙氣污染控制平臺、水污染控制平臺，以及大型儀器表征分析測試平臺等，使學生能夠零距離接觸到電/袋除塵器及水膜除塵器、干/濕法脫硫系統、選擇性催化還原脫硝工藝、重金屬脫除工藝、CO2捕集工藝、廢水處理系統、煤制油/氣系統等專業設備的運行，提升了學生對行業的整體認知水平和分析解決問題的實際能力。

(2)培養學生開展創新實踐活動的興趣和個性發展的需求。充分利用燃煤污染控制的學科特色和雄厚的師資力量，為學生配備專業導師，開展“大氣污染控制”“水污染控制”“復合污染協同控制”“生態修復”等為主要方向的模塊化、交叉式教學，積極引導學生交叉融合課內、外的實踐創新，構建“體驗+意識+基本實驗能力+專業實驗技能+創新能力”全方位實踐教學體系，提升教學的應用性、技能性、創新性以及專業自豪感。培養學生聯系實際、研究分析及解決能源電力應用化學專業的前沿科學技術問題的能力。

(3)改革校外實踐平臺，將走馬觀花式校外實踐及單一電力行業實踐改變為以電力行業為主、相關環保企業為輔的實踐教學，推行短期多行業生產見習和中長期的企業跟班運行實習制度。通過多元化的校外實踐深化改革，使學生加深了對電力環境污染現狀及治理技術的深刻理解，明確了污染物產生的全過程及去除技術原理，拓寬了學生的專業視野，提高了學生的專業學習積極性，提升了學生將理論與實際相結合、研究分析解決實際問題的能力，有效推動了能源電力人才培養模式由應用型向應用-研究復合型的轉變。

3.3創新思政建設模式

以校級思政示范課為牽引，設立具有能源環境特色的院級課程思政項目，深挖應用化學專業課程的思政元素；發揮骨干教師的示范帶頭作用，形成討論小組，開展不定期的討論與總結；完善教學質量監控與激勵體系，并內部出版了《課程思政案例匯編》一部。

(1)提升教師課程思政的意識與能力。加強教師的思想政治教育，通過各種形式多樣的學校、院系組織的培訓、講座，轉變教師重知識傳授、能力培養，輕價值引領的觀念，提高專業課教師的思政水平與育人意識和育人能力。

(2)深挖應用化學專業課程思政元素。充分發揮有經驗教師與骨干教師的示范帶頭作用，運用學科組討論、老教師傳幫帶、教材教案編寫、骨干教師的示范作用等手段，開展思想政治教育技能培養。依據環境科學與工程學院課堂特色，根據不同課程內在聯系，形成專業討論小組，開展不定期的討論總結，充分挖掘蘊含在應用化學專業課程中豐富的思政元素，努力研究思政教育與專業課內容的結合點，并體現在培養方案和教學大綱當中。

(3)完善教學質量監控與激勵體系。在教學大綱等教學文件的審定中，考量能力提升和價值引領的同步實現度；在課程建設、組織實施、過程管理、質量評價等過程中，將“價值引領”作為重要監測指標；在年終考核、評優評選、選拔評聘等方面，將課程的價值引領作為一個重要衡量指標。

4應用化學復合型人才培養模式取得顯著成效

華北電力大學作為電力行業卓越人才培養的搖籃，針對我國能源電力可持續發展需求，于2014年率先提出并構建了基于“綠色電力”理念的應用化學專業“應用-研究”復合型人才培養的新模式，并成功應用于本科教學改革與實踐。以提升課內-課外創新實踐能力培養為突破口，發揮基于“綠色電力”理念的課程思政體系在人才培養中的重要作用，注重本科人才培養過程中對學生的學習能力、科研能力以及工程實踐能力的培養，在具有能源環境特色的課程思政建設、課程體系改革、創新實踐等方面取得了一系列教研成果，學生的科研能力和解決實際問題的能力顯著提升，尤其是學生對口就業率、深造率以及企業滿意率等關鍵教學質量指標不斷提高，得到了用人單位及國內外同行的廣泛贊譽。

(1)打造“能源電力行業污染控制”人才培養的國家特色專業名片，學生培養質量得到用人單位的廣泛認可。通過大創項目、導師制及本科生進實驗室等項目，80%以上本科生參與了創新實踐課題，近60%的學生參與了國家重點研發計劃、國家/省部級自然科學基金等科研項目。在校本科生獲省級以上學術競賽獎勵120余項，包括全國大學生節能減排大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生數學建模競賽等。隨著綜合能力的提升，學生在就業和深造方面均取得了好成績。據統計，近三年我校應用化學專業的本科畢業生對口就業率達96%，主要服務于國電電力投資集團有限公司、國家能源投資集團有限責任公司、中國大唐集團有限公司、中國華電集團有限公司等大型電力集團旗下的發電企業、研究所及其他電力環境領域，為能源電力的可持續發展做出了重要貢獻，受到了就業單位的一致好評；學生深造率達65%，其中近30%的學生進入美國加州大學、清華大學、北京大學、中國科學院大學、浙江大學、武漢大學、華中科技大學等國內外知名院校深造。

(2)富有能源電力環境特色的復合型人才培養模式得到了國內外同行的廣泛贊譽。天津大學、太原理工大學、浙江工業大學、南京工程學院等在內的多家兄弟院校曾來我院調研和交流；清華大學、中國環境科學研究院、中國科學院過程工程研究所、中國科學院山西煤炭化學研究所、浙江大學等知名高校和科研院所曾來我院參觀學習電力環境污染物排放控制研究實踐平臺。教育部環境科學與工程教指委主任、國務院學位委員會環境科學與工程學科評議組召集人、中國工程院院士/美國工程院外籍院士郝吉明教授等環境領域的知名專家前來我院參觀后，對學校的創新實踐成果和平臺建設給予了高度贊賞。清華大學賀克斌院士來我校參觀后，認為“華北電力大學的應用化學學科具有鮮明的能源電力環境特色”。

5結語

培養綠色能源領域的應用化學專業人才，服務國家戰略，成為高校不可推卸的責任。華北電力大學面向國家能源強國戰略重大需求，以產業需求為導向改革課程內容，通過不斷深化能源環境特色的課程體系改革與課程思政建設，結合多元化實踐教學助力學生實踐能力的提高，在“應用-研究復合型”應用化學人才培養方面取得了顯著成效，服務國家建設和發展。

參考文獻

[1]郭天祥,王淑勤,汪黎東.山東化工,2018,47(14),184.

[2]霍冀川,張樹永,朱亞先,李攻科,楊屹,李夢龍,王玉枝,鄭蘭蓀.大學化學,2020,35(10),11.

[3]張樹永,丁玉強,杜鳳沛,苑世領,郭今心,朱亞先,霍冀川,龔良玉,陳春霞,王芬,等.大學化學,2023,inpress.doi:10.3866/PKU.DXHX202208003

[4]劉婭莉,張小華,周海暉,何德良,陳金華,鄧劍如,李永軍.大學化學,2018,33(9),38.

[5]郭哲,王玉佳,王孫禺.高等工程教育研究,2021,No.6,196.

作者:孫振麗 曹丹丹 金潔 方明 汪黎東 單位:華北電力大學環境科學與工程學院