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1、解读能源环境专业前景张贴时间间：20010-06-21 访问问次数：20222嘉宾简介 姚强 清华大学热能工程系教授，博导，教育部首批长江学者特聘教授，热能工程研究所所长，热能工程系主任，煤清洁燃烧国家工程研究中心主任，热科学与动力工程教育部重点实验室主任，清华大学机械学院副院长，清华大学学位委员会委员，清华大学学术委员会委员，清华大学低碳实验室副主任，清华-剑桥-麻省理工学院三校低碳大学联盟执行主任。 主要从事洁净煤技术，包括煤的洁净燃烧、燃煤污染控制技术特别是烟气脱硫、烟气脱硝和燃烧源细颗粒物污染控制的研究工作。在2002-2008年担任“燃烧源可吸入颗粒物的形成与控制技术基础研究”973
2、项目首席科学家。“十五”期间担任863洁净煤主题专家组成员，目前担任科技部863计划 “十一五”先进能源技术专家组成员，主要负责可再生能源技术发展，同时担任工业领域节能减排总体专家组组长。此外，还从事可再生能源如生物质、太阳能等领域的研究。 目前还担任国际燃烧学会理事兼中国分会主席，兼任国际燃烧学会会刊编委会委员。同时担任第33届国际燃烧会议组委会主席。中国工程热物理学会理事兼燃烧分会副主席、秘书长。燃烧科学与技术编委会副主任。任工程热物理学报、洁净煤技术、燃料化学学报等编委会委员。是煤转化国家重点实验室学术委员会委员、煤燃烧国家重点实验室学术委员会委员和能源清洁利用国家重点实验室学术委员会委
3、员。 近年共发表相关研究论文200余篇，获得国家发明专利10余项，获得包括国家科技进步奖在内的各种奖励10多次，出版多部专著与教材。访谈实录 主持人：各位网友大家好，欢迎大家来到今天的新浪嘉宾聊天室，我是娄雷。您现在关注到的是由清华大学和新浪教育共同为大家推出的名师大讲堂。今天我们的讲堂将会继续进行，和大家共同关注的学科是目前非常热门的学科，与能源相关。我们为大家请到的嘉宾是清华大学热能工程系教授、博导、教育部首批长江学者特聘教授、热能工程系主任姚强老师来到聊天室和大家进行交流，姚老师首先先跟我们的网友打声招呼。 姚强：大家好。主持人：刚才说我们今天要谈论一个非常非常热门的学科，而且街头巷尾、
4、茶余饭后大家都会讨论这个话题，就是低碳，其实就是跟能源相关。先给大家简单讲一讲，什么是我们这个学科？它究竟是简单还是复杂？通俗意义上又是什么样的？先给大家解释一下。姚强：如果说简单的讲，能源应该说是每个人都会碰到，最简单的我们每天都要烧饭，实际上用的就是能源，比如城市目前用的都是天然气，我们也有用煤气，还有用蜂窝煤的。如果从这个角度，人人都会感觉到能源就在我们身边。但是比如大家平常用的电，我们感觉到照明，但是电是怎么来的？这里就涉及到很复杂的，比如我们很少会知道煤、天然气是一次能源，它怎么样会变成电，这个过程非常复杂，通过燃烧、气化，转化成热，热转成机械能，再转成电能。清洁能源比如太阳能、风能
5、，太阳天天在照，怎么变成我们用的能量，比如变成电，或者是变成氢，或者是能够变成热，我们做饭，变成太阳照，甚至变成汽车能用的动力等等，这个过程是什么样子的。实际上所谓的现在能源学科，应该说进入21世纪以后，能源学科变得非常非常热，热的原因是什么呢？实际上它涉及到两个，一个是能源本身就是我们最关心的事情，我们天天碰到。还有能源现在带来环境和气候变化重大的问题，现在差不多成了国际政治、外交甚至是老百姓每天谈的一个话题。实际上就是威胁到我们生存的地球，我们以后到底怎么活动，都和这个有关。在能源里边，实际上我们现在是面临着一个非常大的转型。意见我们大概你需要什么东西我给你提供就可以了，现在恐怕不仅仅这样
6、。我在提供给大家足够的能量使用的同时，还要保证不对气候、不对地球，不对整个我们生活的环境产生影响，这样带来非常非常多全新的视角去看能源学科。这样不管是从我们的科学研究也好，技术的革新也好，甚至是我们的知识体系，包括消费的观念统统要发生变化，这里给我们年轻的一代，我经常讲我们年轻的一代比我们要幸运，在于有更多的问题。实际上对于人类来说，特别是对于我们搞研究、搞教育，问题越多，我们的挑战越多，兴奋点也越多，越有干的事情。主持人：刚才通过您的介绍，我刚才有一个问题，可能现在同学特别想知道，能源学科一听很多，光能、风能很多，我们举一个例子煤，能源学科究竟是学煤是怎么形成的呢？还是学煤挖出来之后我们该如
7、何有效的使用？姚强：如果真的说能源这个大的领域，一般能源很难说这个学科，它是一个大的领域。实际上这个领域应该是包括了煤炭这种资源的开采，包括甚至它的探测，这就是一个大的学科。最重点，作为清华大学的特长，应该是能源的清洁利用和转化，怎么样已经开采出来的这种煤、天然气、石油，包括风，还有太阳能，包括还有现在谈的比较多的生物质。这种能源如何有效的转化人类能够用的，比如我们常常用的是电、热，怎么转化成这个过程，我们重点是研究这个转化过程。这种转化过程，实际上到了这里边是两个大的部分，一个它转化过程的这种机理和原理，这里涉及到像化学等等。第二，实际上转化需要设备和装置，设备和装置实际上常常是我们工业过程
8、去实现的。如何去实现？比如大家都坐飞机，坐交通工具，比如坐汽车，里边核心的动力设备，比如像喷气机、内燃机，这是我们最核心的，清华大学工科做能源最核心就是干这件事情，如何去最高效的产生机械设备，这样的机械设备能够把能量最好、最高效的转化，而且对整个环境不产生影响。这是我们现在正在做的事情。以前和二氧化碳没有关系，可能我们的机械设备很简单。但是你现在说二氧化碳要进行控制，可能我们这样一个概念就完全变掉。比如像以前氮氧化物，这也是一种污染物，现在说要控制氮氧化物，那整个燃烧的设备，整个发展就会发生深刻的变化。这就需要我们去学习这些工作的原理，它是怎么转化的。比如煤，黑的东西，油是液体的，怎么转变成电
9、，这个过程里，比如一般的过程首先要进行燃烧，燃烧实际上是把里边的化学能转变成热能。这样的热能燃烧出来的东西不能够直接变成电，怎么办呢？又要把这样的热能转化成，比如我们用蒸汽，用水，水变成蒸汽，高压高热的蒸汽才能带动旋转的机器，再去带动发动机就发出电来了。可能我们以前专业分工，有的人专门学燃烧，有的人专门学机械，专门学发电机。作为清华现在培养，可能会更加广泛一些，这种转化里边最基本的原理，比如热的基本原理流动的基本原理，电的基本原理，大家都要学。但是未来实际上是常常会发现很多新的装置，你没有办法用原来学的最具体的一个装置来替代，但是你学的最基础的东西对它是有用的，所以我们更重视的是基础的训练，而
10、不在于你对某一个具体装置的这种学习和理解，这就是清华。清华的能源学还有一个非常深刻的变化，或者说它在做一种调整，清华因为在国际和国内的地位不一样，我们原来可能只针对装置，我们现在还更大的关注整个系统。比如整个中国该怎么发展，比如我们现在谈再生能源，就需要用经济、技术各方面进行分析，对人的要求更加广泛，不光要懂得能源本身转化的原理，还必须对整个系统，对整个能源的系统，甚至对整个国家政策，这方面都有深刻的理解，才能提供这方面更好的一些建议，就是政策的研究、战略的研究，这也成为我们现在能源学非常重要的方向。主持人：姚老师，能源学科我们都会学一些怎样的主干课程？听完您的介绍，听起来像物理学、化学、光学
11、，好像都在学，我们比如考进清华大学之后，跟您上课，学生都得学多少学科？姚强：我们把本科的培养实际上更重要的是作为未来进一步学习打基础，并不是说你学了能源学科，四年就变成能源专家。现在的培养，如果你学完四年之后就变成某一方面的专家，可能是清华教育的失败，不是成功，我们更多让他提供未来进一步深入学习的能力，和这样一种素质，这才是本科教学的一个定位。这样我们可能会学习一些专业的东西，现在像能源学科，实际上分几大类，偏电类，还有偏机械类的，我对机械类比较熟悉，我们专门有电类的，包括发电，包括电的基本知识通通要学。对机械来讲，除了最基本的比如数理化，甚至其它的各种语言这方面的训练，包括信息等基本工具，前
12、几年基本上全校大家都学的差不多。第二、第三年，实际上机械学院学的内容都差不多。我们首先要分四大块，哪四大块？一个是材料与力学，这实际上是我们构成任何一个机械里边最最重要的，你必须要学材料力学、理论力学、流体力学，这是未来我们在分析任何一个机械设备包括装置的时候你必须要懂得。第二，机械与设计。机械设计实际上非常非常重要，你要掌握设计的基本手段，要用工程师的语言，我划一条线，互相都看得懂，外国人看得懂，中国人也看得懂，这实际上就是机械语言，建立一个共同的语言体系，这是机械与设计。第三大块是热力学。热力学是什么？热力学实际上非常重要，说白了，所有能源不管是哪儿来的，最后都转变成热。这种基本的规律，比
13、如热力学的基本规律，比如我们刚才说的动力系统，效力大概只有30%、40%，为什么是这样？实际上是热力学决定的。第四，测量和控制。实际上未来如何进行系统的优化，实际上测量是非常重要的，那个东西在那儿，你能够知道它任何时刻、任何空间里边它的性能处于什么状态。不光是我能够知道它处于什么状态，我希望它处于什么状态，这实际上是测量和控制要做的。这是我们最最重要的四大本领。这四大本领，作为我们整个机械学院通通要学，这是我们未来的工程师，掌握了这四大本领，你可以服务于任何机械类的工科领域，实际上都是一样的。到最后一年，我们会把学生纳入到一个具体的环境中去进行学习，这样的具体环境可能会是针对一个具体的装备、动
14、力装置、能源装置，比如你如果是搞新能源，比如你就去风电，可能就要学习风力发电的一些东西，你可能学一两门课，但是你更重要的是通过你的实践，比如有半年是综合能力训练，以前叫毕业设计。实际上就是针对一个课题，我发现我们的学生收获最大，或者他真正体会大学学的这些东西怎么用的，实际上就是最后做综合能力训练的时候。可能就是某某地方想要发展风能，这个地方发展风能可能有很多限制，你要先去做调研，你要根据这个情况设计你风机的叶片，可能用到流体力学，在台风的情况下，风机的叶片会不会断裂，要学材料力学等这些知识。机械是高速旋转的，有控制的问题，比如风特别大的时候，我怎么保护它，这就是控制的问题。现在的风能最大的问题
15、还有什么呢？比如刮风的时候发出好多电来，我这时不用电，怎么办？就有电的储存问题，我怎么预测。实际上这个时候你就会发现前面学的，我刚才提到的什么材料与力学、测控、热流包括机械与设计，统统这些知识你都会用到。通过这种用，实际上你不是说学会了风机的设计，而在于对未来动力的设备或者是能源的设备，设计的基本思想、基本思路、方法是什么。可能你一工作了以后，设计的可能是一个太阳能，逻辑是一样的。当然在大学里时间是有限的，你只能是针对某一个具体，但是针对这样具体的时候，实际上更重要的，不是为了教会你风机设计，而是通过风机设计，教会这些知识怎么运用，以后碰到类似的问题，有这样一个基本思路怎么去解决。以后比如搞海
16、洋能，海底旋转机械怎么发出电来，完全是一样的。这就是我们要培养的。清华跟其他学校最大的差别，甚至清华跟以前历史上最大的差别，我们可能曾经是工程师的摇篮，那个时候的工程师实际上指的是某一个非常专业的工程师，我们基本上把它培养毕业以后，它马上可以在一个岗位很快就适应，就可以干事情。而现在我们也培养工程师，但是我觉得我们培养的工程师是具有创造力的工程师，能够应付最新的变化，新的需求的时候，他能够很快的适应，这就是我们培养的不一样，要学的东西的不一样。 主持人：姚老师，听了您的介绍之后我觉得这个学科很有门槛，一旦毕业以后别人想再做这个工作就不是那么容易了，因为还要重新学很多东西。一旦毕业之后，别人想赶
17、超你就比较困难，在找工作的过程中可能会非常容易。同样也有一个问题，一旦这个人比如决定不从事这个工作了，这好像也不是很容易，因为这些知识对于别的领域当中，一下子让他有这么高端的知识，我们怎么样去平衡这些关系呢？ 姚强：实际上一个是知识现在越来越开放了，我刚才说的这四个方面学完了以后，其他人觉得太难了，进入这个行业。但实际上大概这四个方面，我们设计的就是这几门课，大概一年多的时间来学习。如果你比较系统受过这种训练，你在未来做工程师的这件事情上肯定会非常优秀。你如果再转别的，如果你有这样的思想方法和训练，转别的是更容易。我也经常碰到这样的问题，原来是学理科，特别扎实，跑到我们这儿做研究生，觉得是不是
18、很有压力，因为好多科的训练，一下子从理科过来，我们发现很多理论知识学得非常强的人，再学这些东西不是那么难，因为我们在硕士和博士生阶段，我们还会提供这样的训练，包括如果你原来学其它专业，你到这边来，可能一两门课需要重新学习。一般我们的硕士和博士，通常会进入到更专门的领域，更专门的领域也许对这4个方面的要求，可能本科大家基本上都是一样的培养，但是你可能侧重是测控方面，测控可能要更深入，其它适当补充就可以了。这样培养的就是更加专业的人才。大学实际上为你专业的学习做准备，还不至于好像门槛高得不能变了。主持人：所以大家也不用担心，觉得想进也不容易，想出也不太容易。姚强：进清华确实不容易，我觉得进清华最不
19、容易的，我是觉得从考试这个角度，我倒是觉得容易，最难的实际上是进入大学以后，实际上是你怎么样主动去学习，这时考试是看不出来的。今天上午我跟一位同学在交流的时候，问他为什么要学这门课，他现在在做毕业设计，他就发现我真正在做这件事情的时候，我发现好像学到的很多知识不够，我只有做的时候再去学，要比我原来念书的时候，光上课的时候效率要高很多。他实际上有一个好处，他实际上是掌握了我们的一些基本的手段和方法。他今天还提出，我们怎么好像张量分析没有学，我说你今天已经知道这个名词了。他说是呀，因为我用到这个东西，我实际上是花了一个礼拜去读，我现在已经会用了。这个就是不一样。我们不可能在大学里边把所有的知识都教
20、给你，但是我们要让你懂得以最快的速度具备学习这种知识的能力。以前我们的课程设计，我读大学印象很深，任何一门课最重要的是给你完备的知识体系，但是实际上现在我们的教育在做深刻的变化，整个课程构架里边实际上是一个立体的，知识体系只是一个部分，实际上每门课，完成一门知识体系，同时还要解决你的思想，解决你的素质，解决你的能力，这才是一个立体的。这么多课程，比如我学热力学，实际上还不光是热力学的第一定律、第二定律、第三定律，教你一堆定律就完了。实际上为什么有第二定律？是怎么发现的？实际上教你的是一种方法，你碰到同样的问题会不会这样思考？我们从制定教学方案的时候，教案的时候，我们就把这样的思想贯彻进去，以前
21、不是，以前我们只是教知识体系，现在把方法、能力这一块统统纳入到教学方案里。所以，潜移默化我们的很多学生，比如毕业的同学经常会说，我出去以后跟其它学校的同学比，我少学了好多课，工作的时候，特别是碰到具体工作，常常发现比人家上手要慢。但我经常讲，你真正做这个工作，你跟人家干了一圈以后，你觉得干不下来吗？他说没问题，我很快就知道了，我说这种知识不是大学要教的，你很快会学，而我就是教了你很快就能学会的本事。但是另外一个学校的同学很可能出现什么情况，他如果没学过这个就不会了。而你不怕没学过，你都会。这就是可能我们现在正在改革和发展的一个基本的变化。主持人：刚才在您的介绍当中我发现您很注重世界化的，不管是
22、术语还是教育方法都会接轨。清华大学跟剑桥大学和麻省理工大学成立了低碳能源的三校联盟，这个联盟对清华大学机械学院的学生意味着什么？或者能够得到怎样的机会？姚强：实际上三校联盟是清华一个非常标志性的事情，也是提升清华在能源学科里的信心。我们在跟麻省理工和剑桥世界最顶尖的大学进行交流的时候，我们感觉到确实每一个学校都有自己的特色，我们的人才培养方面，应该说具备了跟人家进行平等交流和发展的机会。成立这样一个大学联盟，当然现在低碳的整个国际社会的需求是一个大的背景，但是大学归根结底是为了培养人才。实际上我们三校在商量这件事情的时候，大家都有一个共同的观点，实际上我们要创造一种环境，使得三校在能源领域的这
23、些学生加强互动。因为实际上我们当然说得大一点，实际上这三个学校是三所最顶尖的大学，培养未来我们不敢说全部的领导人，我觉得至少未来是工业界的领导人产生在这里边。实际上低碳的问题是一个全球性的问题，需要全球性互相合作来实现，我们的学校在这种合作环境下，未来学生出去有这么一个好的合作平台，这些未来的领导人之间沟通起来就非常方便，不像现在谈判这么累，他们可能有一个共同的语言体系可以互相交流。我们现在的低碳实验室，一开始主要是研究方面的合作，但是我们已经把研究合作跟硕士生、博士生的培养，包括本科生的交流作为我们一个基本的出发点，我们的目标就是要为未来三大洲在能源方面的领导人，培养未来的领导人，同时要培养
24、领导未来交流的网络。主持人：这样的学科大家的动手能力很关键，不仅要有理论，要到现场去看，真的是这样子，我们在培养大家的过程当中会不会给大家提供一些实际动手或者是真正参与到其中的机会呢？姚强：清华现在把实践教育作为我们最顶尖人才培养的最基本的模式。我们系有一个立体式的实践教育的规划，最近实际上国家也非常看好，前段时间刚刚论证，我估计会成为国家实践培养的基地，我们也是国家的特色专业。这里边我们怎么做呢？实际上我们以前的实践是非常简单的做一个东西，这个实践包括两个方面，包括动手和动脑。大学一年级进来，实际上有几个计划跟它匹配。第一个计划，我们是一进来就给他指定导师，我们以前碰到最大的问题是什么呢？我
25、们有很多优秀的院士，甚至最近请了两位院士，将到清华组建我们的燃烧研究中心，肯定会增强学生培养。有很多院士，学生觉得跟我们有什么关系？实际上现在所有的院士都要做本科生的导师，这就完全不一样，我们这些一流的科学家就要做本科生的导师，从一年级就开始，学生近距离跟一流的大师会有一个很好的交流，这是导师制。我们还有SRT计划，就是学生的研究训练计划。实际上他从一年级开始，你就可以跟着导师，或者你自己的想法，你可以根据你自己的想法去实践你的想法，申请经费实现你的想法，我们的实验室统统对学生开放。这样他就有很好的机会，而且我们会给他们配专门的指导教师，来实现他们的想法。我们系里面还有一个非常好的传统，就是学
26、生科技的活动。清华有很多，我们组织一个清华的能源动力大赛，包括有倡议。我印象很深，有一年雨水如何搜集下来发电，这种想法是很异想天开的，有很多搞水力发电的，觉得这个IDEA很好，但是能不能实现是另外一回事，就是学生敢想，敢做。他通过这样一个过程，可能经历了失败感受。我在本科生新生，我们清华有一个新生研讨课，那一门课叫做能源科学领域失败的案例的分析，其中我就基本上让他们做几个实践的活动，一个是他们要读最新的最原始的研究论文，一般他们读不懂。还有我会让他们用酒精灯，不管做什么，只要动起来就行了，以酒精灯作为动力。大概这几年下来，一半都动不起来，但是对他们来说印象很深。第三，我让他们合作起来，要对某一
27、个领域，对国际、国内最先进的情况做一个了解，就是阅读。同时让他们试图找一下这个领域国际上最权威的人，给他们写一封信交流一下，看看你能不能引起人家的兴趣，这个失败率最高，通常一个email过去根本没人理，但实际上对他来讲非常重要，他可能觉得这是我的表达问题，有的人觉得是我对这个东西理解得不够深刻，就会努力理解这件事情。 像这种活动贯穿在我们整个教学环节，当然我们后面还有长期的综合动手训练，统统进入实验室，而且大部分做的都是国家和国际最前沿的科学问题。动手、动脑非常重要，让他有兴奋点，你做的这个东西是对未知东西探讨。我们高中做的题都是标准化的，你是对已知有答案事情的解答过程，这个东西不够兴奋，也不
28、让你学习的激情足够发挥。在大学里，特别是离开大学工作以后，你要想到解决一些至少你自己从来没有碰到过，很多老师也没碰到过，甚至人类都没有解决的问题，这种挑战性和激发你的学习的兴趣，这种过程完全不一样，这样的实践实际上是你既动脑又动手的过程。主持人：姚老师，今天这个节目要给一些高三同学看，听完已经大家觉得哎呀太难了。对于我们高三同学该做怎样的准备？或者他们暑假期间，已经考上清华大学的同学，或者是考上其它学校学能源的同学，暑假期间您给他们什么建议，做一点小准备，以便未来在大学能够学得更好一点。姚强：实际上对于一个大学生来说，成功与否不在课堂上，在于假期的利用。我常常这么说。假期能够干什么呢？实际上充
29、分发挥你的自主学习的可能性，比如你已经高中毕业以后，这几天马上就高考完了，马上开始要面临新的选择，很多同学可能最想做的就是放松一下。实际上对你最好的放松是去干你最有兴趣的事情，你如果对能源科学的未来好奇，我的建议是你不管是对什么，像煤、天然气、太阳能，你真的对一件事情深入了解，甚至你的周围，实际上包括你家里面，肯定有跟能源相关的事情，你仔细琢磨琢磨，把这些对于你来说未知的事情，有没有可能通过你的探索，也许就是一个简单的学习，或许能够提高你的学习水平这实际上是你未来读大学的每一个假期怎么安排，很多同学就回到家里和父母在一起很舒服，实际上就是最大的浪费，我觉得应该大量的参与各种各样的实践活动，做好
30、对未来的准备，这实际上是假期最需要做的。还有一个，我们现在的实践活动常常流于表面的东西。最近我也了解了美国教育教学的过程，我觉得如果有些同学对某一件事情真的有兴趣，有很多事情常常会变成你一辈子未来的事业追求。所以，我们最希望有一部分同学能够真的按照自己的兴趣去发展，而这些东西你不要指望老师能够给你提供很多很多直接的帮助，你应该相信自己，具有这样的创造力。特别是你上了清华，你应该准备要抛弃等待着老师教你什么，或者只是做一些知识方面的准备，知识方面的准备不是最重要的，最最重要的实际上是你心灵的准备，是不是准备接受这样的挑战，我是特别希望对新东西狂热热爱的那种人，真的能够牺牲别的东西去投入进去，那种装备、那种东西至少现在大学非常缺乏，希望我们的学生能够真的抛弃高中应考现在没有办法的过程，从现在开始能够抛弃这样的学习方法，抛弃这样一种知识积累的方法，而是通过自己边学习、边创造。知识实际上不是人类一个简单的积累过程，而是一个非常复杂的积累的过程，这种积累的过程实际上是归纳的。我们现在学的都是一种演绎的过程，它也许清空一下，去看一看外面的世界，去做好心灵上接受挑战的准备，可能是最最重要的。主持人：今天感谢您来到聊天室和我们大家共同来交流，不仅谈了能源学科，而且给我们大家进入大学当中的学习方法，我觉得都指明了方向，这是各科都会通用的。也再次感谢大家在线的关注，本次聊天到这里就结束了，谢谢大家！