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關鍵詞:新能源;新能源科學與工程;培養(yǎng)方案;課程體系
作者簡介:韓新月(1982-),女,河南商丘人,江蘇大學能源與動力工程學院,講師;何志霞(1976-),女,甘肅涇川人,江蘇大學能源與動力工程學院,副教授。(江蘇 鎮(zhèn)江 212013)
基金項目:本文系江蘇大學教學改革項目(項目編號:JGZD2009025)、江蘇省高等教育教學改革研究重中之重課題(課題編號:2011JSJG006)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)05-0009-03
一、我國高校設立新能源專業(yè)的必要性
能源問題與環(huán)境問題是21世紀人類面臨的兩大基本問題,發(fā)展新能源是解決這兩大問題的必由之路。新能源是相對于常規(guī)能源而言,以采用新技術和新材料而獲得,在新技術基礎上系統(tǒng)地開發(fā)利用的能源,如太陽能、風能、地熱能、海洋能等。由于新能源具有再生、清潔、低碳、可持續(xù)利用等優(yōu)勢,所以越來越多的國家開始重視它。而且新能源可以作為促進人類發(fā)展和保護環(huán)境的重要途徑,所以這些國家在相關政策中都增加了新能源的元素。新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也是未來中國可持續(xù)發(fā)展的關鍵。但是,和發(fā)達國家相比,我國新能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起步較晚,技術相對落后,總體產(chǎn)業(yè)化程度不高。不過,我國天然資源非常豐富,市場需求空間很大,在政府大力發(fā)展新能源及可再生能源政策的帶動下,新能源領域成為大型能源集團、民營企業(yè)、國際資本、風險投資等諸多投資者的投資熱點,技術利用水平正逐步提高,具有較大的發(fā)展空間?!笆濉逼陂g將是我國新能源產(chǎn)業(yè)從起步階段進入大規(guī)模發(fā)展的關鍵轉折時期。我國新能源在這一時期的發(fā)展總目標是:建立初步適應大規(guī)模新能源發(fā)展的電網(wǎng)等重大基礎設施體系,推動新能源裝備制造業(yè)的壯大和升級,促進新能源市場的不斷擴大,爭取在2015年將非化石能源在能源消費中的比重提高到12%左右。[1]
盡管國家已經(jīng)把發(fā)展新能源放在一個重要的戰(zhàn)略位置上,一場新的能源革命已在悄然進行,它必將帶來新的經(jīng)濟繁榮、新的社會理念和新的生活方式。但是,我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的一大難題是缺少成熟先進的新能源技術。我國主要的新能源設備和技術完全依賴進口,新能源領域的科技創(chuàng)新能力明顯不足。而新能源產(chǎn)業(yè)化進程中的這些難題有待專業(yè)人士去破解。所以,培養(yǎng)新能源方面的專業(yè)和復合型人才是重中之重。[2]但是,新能源產(chǎn)業(yè)作為一個錯綜復雜的資源環(huán)境復合體,涉及物理學、化學、流體力學、傳熱學、電子電工學、材料科學、生物學、管理學、工業(yè)經(jīng)濟學等學科內(nèi)容,是一個典型的多學科交叉的新興產(chǎn)業(yè)。[3]因此,需要設立專門的新能源專業(yè)來滿足,新能源產(chǎn)業(yè)對新能源人才要有寬的知識面、自主的學習能力、豐富的想象力、敏銳的洞察力以及較強的溝通協(xié)調(diào)能力等要求,進而要求高校做好優(yōu)化人才培養(yǎng)層次、改進人才培養(yǎng)方案等工作。
國外已有一些著名大學建立了新能源的本科專業(yè),用于培養(yǎng)太陽能、風能、生物質(zhì)能等方面的科技人才,如澳大利亞的新南威爾士大學設立了專門的光伏與可再生能源工程學院,并于2000年開設了光伏與太陽能本科專業(yè),2003年又開設了可再生能源工程本科專業(yè);澳大利亞國立大學依托其可持續(xù)能源系統(tǒng)中心也建立了四年制的可再生能源系統(tǒng)專業(yè)。此外,意大利的都靈理工大學和米蘭理工大學都開辦了四年制的可再生能源專業(yè)。美國的俄勒岡州科技學院于2005年也建立了可再生能源四年大學本科學位課程。隨著全球能源結構的變化,對于新能源方面的人才需求不斷增加,世界上將會有更多的高校開辦有關新能源的專業(yè)。
我國高校在新能源專業(yè)設置和新能源產(chǎn)業(yè)專業(yè)人才培養(yǎng)方面還落后于發(fā)達國家。為順應時代的發(fā)展,為國家培養(yǎng)新能源這一新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)人才,2010年7月經(jīng)教育部審批,浙江大學、中南大學、江蘇大學等11所高校首次設立新能源科學與工程專業(yè)。其中江蘇大學的新能源科學與工程本科專業(yè)由能源與動力工程學院承擔開設任務,已分別于2011年9月和2012年9月招收第一批和第二批本科生。關于新能源科學與工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)方案、培養(yǎng)模式和培養(yǎng)體系則處于不斷探索和完善中。
二、 新能源科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)方案
在對國內(nèi)外新能源相關專業(yè)人才培養(yǎng)充分調(diào)研的基礎上,分析國家社會和經(jīng)濟發(fā)展要求,基于新能源產(chǎn)業(yè)特點及企業(yè)和社會對新能源專業(yè)人才知識結構和能力結構的要求,同時結合本校自身的學科特色和優(yōu)勢,確定了新能源專業(yè)人才培養(yǎng)方案,主要包括專業(yè)培養(yǎng)目標的確立及科學、合理的課程體系的設置、可行的教學計劃的制訂等。
1.培養(yǎng)目標
專業(yè)的培養(yǎng)目標是專業(yè)建設和一切教學活動的基礎、依據(jù),也是人才培養(yǎng)的最終目的。新能源科學與工程專業(yè)在國內(nèi)甚至在世界上都是非常新的專業(yè),目前處于初步形成和探索階段,因此,找準本校專業(yè)人才培養(yǎng)定位和確立該專業(yè)人才培養(yǎng)的長遠目標尤為重要。江蘇大學能源與動力工程學院結合自身實際情況,依托機械工程、電氣信息工程、材料科學與工程、化學化工、土木工程等學科專業(yè)的支持,并結合新能源產(chǎn)業(yè)的特點設立了新能源科學與工程專業(yè),使培養(yǎng)出來的學生具有良好的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識,富有社會責任感,具有國際一流的視野,具備新能源科學與工程這一強交叉學科寬厚扎實的物理、化學及熱流體科學基礎理論,系統(tǒng)掌握新能源科學與工程應用專業(yè)知識及技能、新能源轉換與利用原理、新能源裝置及系統(tǒng)運行技術,能勝任新能源技術相關的科學研究、工程設計、技術開發(fā)及技術經(jīng)濟管理等工作的高級專門人才。
2.課程體系的構建
盡管自2010年以來國內(nèi)陸續(xù)已有許多高校正式獲批新能源科學與工程專業(yè)在本科階段的招生資格。但總體來看,我國系統(tǒng)培養(yǎng)新能源科學與工程本科生、研究生的工作才剛剛起步,對于相應課程體系的構建也處于探索階段。一個專業(yè)所設置的課程相互間的分工與配合構成課程體系。課程體系是否合理、課程內(nèi)容是否先進直接關系到培養(yǎng)人才的質(zhì)量。而且,一個專業(yè)要具有區(qū)別于其他專業(yè)的培養(yǎng)方向和業(yè)務范圍,就應有自己獨立的課程體系。[4]新能源科學與工程專業(yè)是一門內(nèi)容豐富而又廣泛的科學與工程,屬交叉學科。它與數(shù)學、物理、化學、生物學等緊密相關,又強烈地依托于能源與動力工程、材料、機械、電氣、化工、自控和生物工程技術的發(fā)展。由于國內(nèi)在這方面的研究幾乎為空白,因此,如何以這些學科為依托,形成內(nèi)容先進、結構合理的課程體系是急需解決的一項重大課題。筆者根據(jù)孫根年有關課程體系優(yōu)化的思路給出了系統(tǒng)思考下新能源科學與工程專業(yè)課程體系的總體結構,如圖1所示。[5]
由圖1可以看出,在層次上將新能源科學與工程課程劃分為通識教育平臺課程、學科專業(yè)基礎課程、專業(yè)(方向)課程、集中實踐環(huán)節(jié)和課外實踐環(huán)節(jié)五個方面。新能源科學與工程課程體系作為一個系統(tǒng),不同的課程類別在培養(yǎng)目標和培養(yǎng)規(guī)格的指導下相互作用、相互影響,共同服務于新能源科學與工程專門人才培養(yǎng)這一特定的功能。
3.教學組織與實施
基于新能源科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標及課程體系結構,考慮到本地區(qū)、本學校的實際情況,筆者制定的新能源科學與工程專業(yè)的指導性教學計劃如圖2所示。
由圖2可以看出,在教學組織上前五學期主要進行普通文化課和專業(yè)技術基礎課的教學,為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下良好基礎。同時,在第二、三、四、五學期還安排了金工實習、專業(yè)認知實習、電工電子實習和機械設計課程設計,目的是增加學生在校期間的動手操作機會。第六、七學期組織專業(yè)(方向)課程的教學和實習實訓,核心課程均采用一體化教學方式。第八學期開展畢業(yè)設計環(huán)節(jié),從而培養(yǎng)學生綜合運用所學知識、結合實際獨立完成課題的工作能力。
三、 新能源科學與工程專業(yè)培養(yǎng)計劃的特色
1.以厚基礎、寬平臺、交叉學科為理念,強調(diào)扎實的物理、化學和熱流體科學基礎理論
課程建設時,首先在物理、化學基礎理論方面增加了“大學化學”、“物理化學”、“能源與環(huán)境化學”和“半導體物理”課程。其次,根據(jù)新能源專業(yè)的特點,強調(diào)物理、化學基礎的同時,通過減少“工程圖學”、“工程力學”和“機械原理與設計”課程的學時數(shù)來弱化機械類課程。再次,為了充分發(fā)揮本校本學院學科優(yōu)勢和特點,在熱流體理論方面除了開設“流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”課程外,還開設了“熱流體數(shù)值計算基礎”和“新能源利用中的熱流體理論與技術”兩門專業(yè)特色課程。目的是提升專業(yè)內(nèi)涵,強化特色,確保學生具備新能源領域相關的扎實的基礎理論,是學生今后在本專業(yè)及相關領域是否具備發(fā)展?jié)摿Φ年P鍵所在。
2.強調(diào)實踐教學及新能源工程訓練
首先,增加了“現(xiàn)代分析測試技術”課程。其次,增加了實習環(huán)節(jié)的學時數(shù),把一般安排在第六學期的三周生產(chǎn)實習變?yōu)榈谒膶W期末的一周認知實習和第六學期的三周生產(chǎn)實習。目的是增加實踐教學,先認知實習,后生產(chǎn)實習,使實習環(huán)節(jié)更為科學和合理。再次,還增加了項目設計,把一般安排在第七學期的兩周課程設計修訂為第六學期末的兩周課程設計和第七學期末的兩周項目設計。目的是先開展某門課程的課程設計,后進行具體的項目設計,設置更為科學和合理。通過指導學生開展設計性、綜合性項目設計,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新能力。此外,還增加了新能源工程訓練環(huán)節(jié),在此環(huán)節(jié)中學生和指導老師雙向選擇后,學生參與到老師的科研項目中。指導老師在與國內(nèi)外新能源企業(yè)合作中,向學生提供不同類型的專業(yè)實踐機會。這個環(huán)節(jié)是在第七學期前完成,設置此環(huán)節(jié)的目的是培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新和工程應用能力。通過明確的學分要求保證學業(yè)導師制的落實。指導老師通過這樣一個環(huán)節(jié)對于特別優(yōu)秀的學生可向學院推薦其保研,實現(xiàn)本研貫通培養(yǎng),前后的培養(yǎng)具備一定的連續(xù)性。最后,為了充分利用學科資源及已有的實驗條件,培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力,更好地滿足新能源專業(yè)對學生實踐能力和新能源技術工程應用能力的高要求,在課內(nèi)及集中實踐環(huán)節(jié)總學分要求基礎上還增加大于等于六個學分的課外實踐要求(社會實踐、競技活動)。
3.體現(xiàn)多學科交叉特點
在課程設置時,除開設“工程圖學”、“工程力學”、“電工電子學”、“機械原理”、“工程材料”等課程外,還增開了物理、化學方面的課以及“新能源材料”、“現(xiàn)代生物學導論”、“能源與環(huán)境”、“新能源系統(tǒng)自動控制原理”課程,這樣充分體現(xiàn)了新能源科學與工程專業(yè)和動力工程及工程熱物理、應用化學、材料物理、機械工程、化學工程與技術、環(huán)境科學與工程各學科的交叉。
4.重視形成寬闊的國際視野
首先,學校開設了全英文及雙語課程,比如全英文的“太陽能光伏技術”以及雙語的“熱流體數(shù)值計算基礎”、“熱泵原理與應用”、“生物質(zhì)燃燒及混燃技術”課程。其次,借鑒國外新能源專業(yè)的課程設置增設了反映新能源領域前沿的“生命周期評價”課程。此外,還增設“新能源前沿及工程應用專題”必修課。這門課要求學生在第七學期結束前聽取學院安排的新能源前沿及工程應用專題講座7次以上。專題可以是合作企業(yè)、國內(nèi)外知名專家的講座,也可以是本專業(yè)教師科研最新進展的講座,目的是讓學生了解本專業(yè)領域的最新研究進展及發(fā)展趨勢,拓寬視野,盡快適應社會發(fā)展要求,同時提高學生的專業(yè)興趣。
5.以太陽能為主,兼顧生物質(zhì)能和風能,提供其他種類新能源的廣泛選擇的專業(yè)定位
首先,在太陽能方面,學校設置有“太陽能熱利用”和“太陽能光伏技術”專業(yè)課;在生物質(zhì)能方面,開設有“現(xiàn)代生物學導論”和“生物質(zhì)能轉化原理與技術”;而在風能方面,設置有“風力機空氣動力學”和“風力發(fā)電與控制技術”專業(yè)課。其次,還提供了廣泛的新能源相關選修課程來滿足學生對不同專業(yè)的需求,比如“氫能與新型能源動力系統(tǒng)”、“新能源發(fā)電并網(wǎng)技術”、“水力發(fā)電與水電站”、“燃料電池原理與技術”、“熱泵原理與應用”、“生物柴油制備及應用”、“生物質(zhì)燃燒與混燃技術”、“能源工程管理”、和“能源經(jīng)濟學概論”等課程。
四、結束語
新能源科學與工程專業(yè)的設置順應時代的發(fā)展,是我國可持續(xù)發(fā)展的需要。但是,由于新能源科學與工程專業(yè)是非常新的專業(yè),與之配套的培養(yǎng)方案、課程安排等還處于起步探索階段。筆者考慮到本地區(qū)、本學校的實際情況,同時結合新能源產(chǎn)業(yè)對人才的要求提出了具有鮮明特色的新能源科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)方案,以供參考。筆者相信江蘇大學有能力、有信心建設好該專業(yè),為國家經(jīng)濟的可持續(xù)健康發(fā)展輸送合格的人才。
參考文獻:
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[3]張玨.新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需專業(yè)人才培養(yǎng)探討[J].中國人才,
2010,(8).
關鍵字:新能源科學與工程;人才培養(yǎng);培養(yǎng)模式;課程設置
0引言
2010年教育部批準河北建筑工程學院開設風能與動力工程專業(yè),2011年我校開始招收第一批風能與動力工程(080507S)專業(yè)學生。風能與動力工程是一門交叉學科,教學環(huán)節(jié)涉及控制、電氣、計算機、機械、自動化等多種學科。根據(jù)教育部2012年本科專業(yè)設置方案,我校風能與動力工程專業(yè)更名為新能源科學與工程(080507T)。全國開設新能源科學與工程的高校中,各個高校側重點不同,結合我校學科群特點和優(yōu)勢我校該專業(yè)繼續(xù)定位在風能方向。下面結合我校實際特點就新能源科學與工程的專業(yè)培養(yǎng)方案進行簡要探討。
1.專業(yè)培養(yǎng)目標
我校的該專業(yè)培養(yǎng)掌握新能源科學與工程基本理論,具有扎實學科領域基礎知識與應用能力,綜合掌握風力發(fā)電工程設計、風電設備原理及風電場運行的理論和技能,具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)新能源科學與工程專業(yè)人才。這樣使畢業(yè)生主要在風電場設計與運行、控制與維護、風電機組設計及制造領域從事專業(yè)技術工作和管理工作,也可在相關研究機構從事研發(fā)設計工作。
2.課程培養(yǎng)方案設置
2.1學科大類基礎課程和跨學科基礎課設置
由于我校該專業(yè)方向為風能方向,側重點為電氣、自動化、控制部分。但該專業(yè)本身涉及到控制、電氣、計算機、機械、自動化等多種學科,結合我校是河北省電子信息教育創(chuàng)新高地的資源優(yōu)勢,我校學科大類基礎課程和跨學科基礎課設置如下表。結合我校的優(yōu)勢學科,我校在跨學科基礎課程上設置了許多計算機、物聯(lián)網(wǎng)類課程,這對于學生在以后學習風電機組電氣工程、監(jiān)測維護、電力系統(tǒng)調(diào)度等做了充足的理論準備。
2.2專業(yè)基礎課程設置
對于該專業(yè)的學生,我們力圖通過四年的培養(yǎng)達到如下條件:
(1) 培養(yǎng)學生具有良好的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識,富有社會責任感,具有國際一流的視野,具備新能源科學與工程這一強交叉學科寬厚扎實的科學基礎理論,系統(tǒng)掌握新能源科學與工程應用專業(yè)知識及技能、新能源裝置及系統(tǒng)運行技術。
(2) 培養(yǎng)學生具有扎實的自然科學基礎,良好的政治理論基礎,較好的社會科學基礎和正確運用本國語言、文字的表達能力;
(3) 本專業(yè)主要學習空氣動力學、風資源測量與評估、電工學、管理學、自動控制的理論和技術,接受現(xiàn)代風力發(fā)電專業(yè)的基本訓練,使學生具有進行風電機組及風電場的設計、制造、運行、試驗研究、項目投資與管理的基本能力。
(4) 較系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領域所必須的專業(yè)知識,如風力發(fā)電原理、風電機組設計與制造、風電場電氣部分、風電場運行與控制、風力發(fā)電項目開發(fā)等。
所以在專業(yè)基礎課程和專業(yè)核心課程的設置上進行了側重。
3教材的選用
教材是體現(xiàn)教學內(nèi)容和教學方法的知識載體,也是深化教育教學改革、全面推進素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要保證。教育部《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質(zhì)量的若干意見》(教高司[2001]4號)中明確指出“教材的質(zhì)量直接體現(xiàn)高等學校教育和科學研究的發(fā)展水平,也直接影響本科教學質(zhì)量”。為了進一步規(guī)范教材選用與管理,選用高水平的教材,杜絕質(zhì)量低劣的教材進入課堂,健全科學的教材選用制度,不斷提高教學質(zhì)量,我專業(yè)教材選用采用如下辦法。
3.1教材選用原則
(1)優(yōu)先原則:優(yōu)先選用國家級、省部級獲獎教材;優(yōu)先選用國家級、?。ú浚┘壷攸c教材和規(guī)劃教材;優(yōu)先選用“面向21世紀課程教材”。
(2)擇優(yōu)、擇新、適用原則:樹立精品意識,在同類教材中,通過比較,選用質(zhì)量最好的、近三年出版的、適用的新版教材。
3.2教材選用標準
(1)選用的教材必須符合社會主義市場經(jīng)濟建設、社會發(fā)展和科學進步對人才培養(yǎng)的需要。能運用辯證唯物主義和歷史唯物主義的方法,全面、準確地闡述本學科的基本理論、基本知識和基本技能。
(2)選用的教材必須符合本專業(yè)人才培養(yǎng)目標及課程教學的要求,取材合適,深度適宜,份量恰當,符合認知規(guī)律,富有啟發(fā)性,有利于激發(fā)學生學習興趣,有利于學生知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。
(3)選用的教材應體現(xiàn)科學性、先進性和適用性的有機統(tǒng)一,能反映本學科領域國內(nèi)外科學研究的先進成果,正確闡述本學科的科學理論,完整表達課程應包含的知識,結構嚴謹,理論聯(lián)系實際,具有學科發(fā)展上的先進性和教學上的適用性。
(4)選用的教材應文字精練,語言流暢,文圖配合恰當,圖表清晰準確,符號、計量單位符合國家標準。加工、設計、印刷、裝幀水平高,價格合理。
【關鍵詞】課程體系 新能源科學與工程 專業(yè)建設 光伏技術
【基金項目】常州工學院教學改革研究課題(項目編號:J120324;J120305)。
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)10-0247-02
引言
新能源產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展,培養(yǎng)新能源方面專業(yè)技術人才已經(jīng)成為當務之急[1-4]。新能源科學與工程專業(yè)是教育部2011批準的第一批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè),涉及的學科領域廣泛,屬于交叉學科,涉及物理、能源與動力工程等多個學科。目前國內(nèi)對該專業(yè)的專業(yè)課程體系設置存在專業(yè)定位、培養(yǎng)方向模糊;專業(yè)基礎課程與專業(yè)課程的知識結構不成體系;缺乏合理的實踐、實訓體系等諸多問題。如何依托眾多的所屬學科,明確準確的培養(yǎng)人才定位,構建可操作性強、結構合理的課程體系是新能源科學與工程專業(yè)建設迫切需要解決的問題。
1.以地方產(chǎn)業(yè)背景為引導,明確培養(yǎng)方向定位
圍繞長三角地區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)背景,依據(jù)學校創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)目標,創(chuàng)新教學理念,提煉新能源科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)方向與專業(yè)特色。
為適應創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)目標,圍繞學?!白屆恳粋€學生都獲得成功”的辦學理念,創(chuàng)建“以人為本,因材施教,學、做、創(chuàng)并舉”的教學理念,為教學改革和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)引領方向。圍繞長三角地區(qū)的新能源產(chǎn)業(yè)背景,尤其是光伏產(chǎn)業(yè),確定常州工學院新能源科學與工程專業(yè)以光伏技術為培養(yǎng)方向,培養(yǎng)從事可再生能源,尤其是光伏技術開發(fā)與應用系統(tǒng)的設計、開發(fā)、測試、運行、管理等方面的具有創(chuàng)新精神的應用型高級工程技術人才。
2.以“新能源產(chǎn)業(yè)鏈”為主線,構建縱橫協(xié)同的專業(yè)課程體系
根據(jù)學生的認知規(guī)律,依據(jù)“以人為本,因材施教,學、做、創(chuàng)并舉”的教學理念,結合新能源技術的理論與實踐特點,以“新能源產(chǎn)業(yè)鏈為主線”構建縱橫協(xié)同的專業(yè)課程體系,課程體系如圖1所示。實現(xiàn)專業(yè)知識覆蓋到“新能源材料開發(fā)”、“新能源器件制備”、“新能源應用系統(tǒng)設計”等整個完整的新能源產(chǎn)業(yè)鏈。
縱向以“新能源產(chǎn)業(yè)鏈中的各種技術能力培養(yǎng)”為主線,建立適應新能源技術學科特點,涵蓋新能源材料開發(fā)技術、新能源器件制備技術、新能源系統(tǒng)設計與應用等三大系列的“模塊化、系列化”完整的課程體系。橫向按知識體系與認知能力模塊化專業(yè)課程,以“機電基礎”與“理化基礎”為兩個專業(yè)基礎模塊、以“光伏技術”為專業(yè)主導線、“測試技術”為專業(yè)副主線、“各種新能源技術”為專業(yè)支撐線,“能源管理”為專業(yè)特色線四個專業(yè)模塊,共六個課程模塊。在課程體系范圍內(nèi),根據(jù)培養(yǎng)目標的要求,完善教學大綱,科學合理的設置各個系列各門課程的“多樣化”內(nèi)容。
3.以“實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為實踐主線,構建“分層次、遞進式”實踐訓練體系
以“實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為實踐主線,構建“分層次、遞進式”實踐訓練體系,如圖2所示。縱橫之間通過綜合實訓、課程實驗、生產(chǎn)實習、課程設計、畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)有機聯(lián)系,協(xié)調(diào)運作,有效解決傳統(tǒng)實踐教學內(nèi)容依附于理論課程進行劃分,模塊之間關聯(lián)度小,知識體系缺乏連續(xù)性、系統(tǒng)性的問題,更好地適應信息時代的需求。
將學生實踐能力的培養(yǎng)貫穿于實驗、課程設計、畢業(yè)設計、技能培訓、參加科研項目、創(chuàng)新訓練項目、各種學科競賽等實踐教學活動的全過程,體現(xiàn)“全程化”。注重工程實際應用能力的培養(yǎng),大部分課程設計、畢業(yè)設計的選題來自于各類科研項目,科研反哺教學,使學生受到更為系統(tǒng)的工程訓練,體現(xiàn)“工程化”。針對基礎、能力不同的學生,在實踐能力培養(yǎng)上提出不同層次的要求,不搞“一刀切”體現(xiàn) “多元化”。
4.結語
緊密圍繞長江三角洲地方光伏產(chǎn)業(yè)背景,確定常州工學院新能源科學與工程專業(yè)以光伏技術為培養(yǎng)方向;根據(jù)學生的認知規(guī)律,結合新能源技術的理論與實踐特點,以“新能源產(chǎn)業(yè)鏈為主線”構建縱橫協(xié)同的專業(yè)課程體系;以“實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為實踐主線,構建“分層次、遞進式”實踐訓練體系;探索出與產(chǎn)業(yè)背景緊密結合、具有明顯特色的專業(yè)課程設置,帶動人才培養(yǎng)體系創(chuàng)新,實現(xiàn)教育教學質(zhì)量提高。培養(yǎng)多層次的光伏方向的專業(yè)人才,服務于地方經(jīng)濟的發(fā)展。
參考文獻:
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[4]劉學東、邵理堂、孟春站、宋祥磊,新能源科學與工程(太陽能利用方向)人才培養(yǎng)探討[J].淮海工學院學報(社會科學版 教育論壇),2010.(8).46-47
作者簡介:
【關鍵詞】能源新形勢 動力工程及工程熱物理 研究生 課程教學
【基金項目】長沙理工大學2016年度校級研究生教研教改項目:新形勢下動力工程及工程熱物理研究生課程優(yōu)化設置研究(JG2016YB05)。
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)04-0158-02
1.引言
能源是人類活動的物質(zhì)基礎,社會的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源。對于目前的中國而言,實現(xiàn)經(jīng)濟增長與保護環(huán)境的平衡將是未來面臨的一個嚴峻挑戰(zhàn)。為此, 2014年國務院了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》,明確強調(diào)要深化能源體制改革,加快重點領域和關鍵環(huán)節(jié)改革步伐。2016年,國家發(fā)改委等聯(lián)合《關于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》,提出了未來十年中國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的路線圖。改革與發(fā)展已經(jīng)成為了能源行業(yè)的顯著特征。隨著產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整與培育新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)步伐加速,節(jié)能減排與新型能源產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位將愈加突出,能源行業(yè)的機制體制改革以及能源互聯(lián)網(wǎng)的興起,對能源技術人才提出了更新和更高的要求。中國能源產(chǎn)業(yè)近幾年發(fā)展迅速,社會各界都積極投入到先進能源技術的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)的建設當中,但在這繁榮的表象背后,由于技術、管理、投資等原因,還存在諸多問題。這些問題究其本質(zhì)仍然是人才的問題,要解決這個問題,就必須從教育入手,大力培養(yǎng)人才[1]。然而,目前我國新型能源技術人才普遍匱乏,高校的科技資源優(yōu)勢還未完全在能源領域釋放出來,在人才培養(yǎng)方面急需跟上國家戰(zhàn)略發(fā)展新常態(tài)。
研究生教育是一項系統(tǒng)工程,它包括了課程學習、實踐研究和學位論文等諸多環(huán)節(jié)。其中,課程學習是整個研究生培養(yǎng)中的基礎環(huán)節(jié),其質(zhì)量直接決定著研究生教育的質(zhì)量和水平。因此,良好的課程教學是達到學習目標、提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的前提。為此,2013年教育部等部門聯(lián)合發(fā)出《關于深化研究生教育改革的意見》,明確要求加強課程建設,重視發(fā)揮課程教學在研究生培養(yǎng)中的作用。
動力工程及工程熱物理一級學科以能源的開發(fā)、生產(chǎn)、轉換和利用作為主要的學科應用背景,在整個能源領域起著支撐和促進作用。經(jīng)過多年的探索和努力,國內(nèi)研究生教育在動力工程及工程熱物理領域取得了較好的成績。但總體上看,我國研究生教育還未能完全適應經(jīng)濟社會快速發(fā)展的多樣化需求。隨著研究生教育的深入發(fā)展,現(xiàn)行的研究生課程體系出現(xiàn)了許多亟待解決的問題。因而,如何根據(jù)國家的戰(zhàn)略需求及行業(yè)的人才需求, 改革和完善現(xiàn)行的研究生課程教學狀況, 是一項十分緊迫的任務。
2.現(xiàn)狀及存在的問題
2.1對研究生課程教學認識上存在偏差
就目前我國大部分高校研究生教育重點而言,以各省、直轄市相應的優(yōu)秀研究生學位論文評選為契機(2013年之前還有全國百篇優(yōu)秀博士論文),各高校每年也進行相應的優(yōu)秀研究生學位論文評選,此外學校還制定了各種優(yōu)秀研究生論文獎勵辦法等相關的質(zhì)量激勵措施,出臺了研究生創(chuàng)新計劃,研究生國家獎學金的評選也直接與學生的論文及參與的項目直接掛鉤,研究生培養(yǎng)過程中“學術論文為重”的培養(yǎng)取向日益明顯,這在一定程度上確實能保障研究生的培養(yǎng)質(zhì)量,無疑具有積極意義[2]。但作為研究生培養(yǎng)過程中的另一個基本環(huán)節(jié)――課程教學,獲得的相對關注較少,這直接導致了高校研究生課程教學工作相對滯后,其課程教學質(zhì)量還有待進一步提升。
2.2研究生課程結構有待進一步優(yōu)化
我國特色的研究生教育課程體系一般由學位課程和非學位課程組成。但是動力工程及工程熱物理是一門綜合性學科,涉及到工程熱力學、燃燒學、傳熱傳質(zhì)、多相流等多方面知識,此外隨著科學技術的飛速發(fā)展,人們在不同的學科基礎上不斷開拓新的研究熱點,學科交叉的趨勢越來越明顯。然而課程內(nèi)容是實現(xiàn)課程教學目標的有效載體,因此在科學知識更新速度的加快和人才培養(yǎng)課程結構的滯后性之間,矛盾日趨明顯,課程結構的基礎性、先進性和綜合性承載著調(diào)和這一矛盾的重擔[3]。盡管課程優(yōu)化設置已經(jīng)成為我國研究生教育改革的一項重要內(nèi)容,但與國外一流研究生教育機構相比,差距仍很大。因此,如何建立科學的研究生課程體系,滿足不斷發(fā)展的行業(yè)和國家需求,是一項重要而緊迫的任務。
2.3 跨學科課程和有關科學研究方法的課程缺乏
在現(xiàn)有的課程教學體系中,一個比較薄弱的環(huán)節(jié)是只開設了傳統(tǒng)的研究生理論課程,而忽視了一些重要的跨學科課程和有關科學研究方法的課程。目前我國研究生課程教學管理實行的是學分制,從課程內(nèi)容上看,包括政治課、英語課、專業(yè)基礎課以及本研究方向的專業(yè)課程。動力工程及工程熱物理下轄若干個二級學科,其學科交叉性強,理論與技術發(fā)展迅速,許多問題僅靠某一學科的專業(yè)知識是難以解決的,需要多學科知識去協(xié)同應對,如若缺乏跨學科課程及科研能力培養(yǎng)方面的課程,那么對于學生在該領域的創(chuàng)新發(fā)展極為不利。
3.對策及建議
3.1 提高對研究生課程教學的認識
首先要真正重視課程設置在研究生培養(yǎng)中的作用,改變長期以來重學術論文、輕課程學習的現(xiàn)狀。針對此問題,以長沙理工大學為例,2015年學校研究生院出臺了《長沙理工大學研究生課程建設實施方案》,把研究生教學工作的重要性提到了一個新的高度,規(guī)范了課程設置審查,加強了教學質(zhì)量評價,研究生院還成立了由教學經(jīng)驗豐富的老教師組成的課程教學督導小組,實時檢查研究生課堂教學并反饋意見,教學效果將直接影響教師的個人考評。這些措施都極大地強化了研究生課程教學在培養(yǎng)過程中的作用。
3.2 對課程內(nèi)容進行國際化和工程化
總體上,我國的能源科學與工程與發(fā)達國家相比還是有一定的差距,多年前美國、澳大利亞等國就投入巨額資金大力發(fā)展能源學科,大力培養(yǎng)能源人力資源。因此,可以通過與國外高校間研究生聯(lián)合培養(yǎng)項目,設置國際化課程,增強課程內(nèi)容的國際前沿性,也可以通過發(fā)達的網(wǎng)絡技術充分利用國外豐富的網(wǎng)絡課程資源,加強國際化課程設置。動力工程及工程熱物理學科面向能源科學,具有極強的工程應用性,已經(jīng)滲透到工業(yè)社會的各行業(yè)中,因此研究生課程也必須具有較強的工程適用性,可適當引入實踐課程,在師資隊伍中引入企業(yè)導師或者與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)學生。此外,針對該學科快速發(fā)展的特點,可以增加專業(yè)選修課的比例,拓寬學生的知識面,增強專業(yè)科學素質(zhì)。
3.3 增設跨學科選修課及科學研究方法的課程
根據(jù)研究生研究方向與培養(yǎng)目標,適當增設跨學科選修課更有利于學生科學能力的培養(yǎng)。如對于太陽能研究方向的學生,可以跨學科選修物理學、材料類的課程;對于風力發(fā)電技術方向的學生,可以選修部分機械結構強度、結構完整性等方面的課程。研究生只有具備跨學科的知識,才能更好地從另一個角度了解本專業(yè),才能夠充分借鑒相近領域的理論和方法,在專業(yè)領域內(nèi)做出新的成績。學習一定的科學研究方法,對剛開始從事研究工作的研究生十分必要,提高研究效率,也能使得學生在不斷發(fā)展的科學中始終具有學習與研究的能力,始終保持較強的創(chuàng)新能力。
4.結語
各高校必須根據(jù)自身發(fā)展特色和國家戰(zhàn)略需要,緊跟能源行業(yè)發(fā)展新形勢, 對動力工程及工程熱物理研究生課程教學進行新的思考與研究, 深化課程教學理論、完善培養(yǎng)單位課程體系改進、優(yōu)化機制;增強研究生課程內(nèi)容的國際前沿性和工程實踐性,通過高質(zhì)量課程學習強化研究生的科學方法訓練和學術素養(yǎng)培養(yǎng),構建符合專業(yè)學位特點的課程教學體系。這些對進一步提高學科建設水平具有重要意義。
參考文獻:
[1]張玨.新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需專業(yè)人才培養(yǎng)探討[J]. 中國人才, 2010,(8): 29-30
據(jù)了解,
“新能源科學與工程”是高校根據(jù)國務院關于加快培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定而新設的。國務院提出的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)包括節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、新一代信息技術產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)。其中,對于新能源產(chǎn)業(yè),國家要積極研發(fā)新一代核能技術和先進反應堆,發(fā)展核能產(chǎn)業(yè)。加快太陽能熱利用技術推廣應用,開拓多元化的太陽能光伏光熱發(fā)電市場。提高風電技術裝備水平,有序推進風電規(guī)模化發(fā)展,加快適應新能源發(fā)展的智能電網(wǎng)及運行體系建設。因地制宜開發(fā)利用生物質(zhì)能。
2011年,“新能源科學與工程”專業(yè)將在南京理工大學、華北電力大學、東北大學、河海大學、浙江大學、華中科技大學、中南大學、重慶大學、西安交通大學、上海理工大學、江蘇大學等十所高?!吧l(fā)芽”。僅江蘇就有3所高校設立了這個專業(yè)。國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)把新能源產(chǎn)業(yè)作為其中的一部分提出來,可見其重要性,為什么這個產(chǎn)業(yè)會受到這么關注?新興專業(yè)學什么?就業(yè)前景怎樣?本文將對“新能源科學與工程”專業(yè)的相關狀況做個詳細分析,為考生了解、有的放矢的報考服務。
發(fā)展前景
東北大學博士生導師蔡九菊教授認為,發(fā)展新能源符合社會發(fā)展的需要,市場前景廣闊,同時相關的專業(yè)人才需求量大。近年來我國經(jīng)濟持續(xù)高速增長,傳統(tǒng)能源消耗量大幅增長,引發(fā)的能源短缺和環(huán)境污染等問題成為制約我國經(jīng)濟又好又快發(fā)展的瓶頸,為此,發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)勢在必行。一方面,發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)孕育著巨大的投資機會,將有效拉動經(jīng)濟增長;另一方面,也可以有效地改變經(jīng)濟增長方式,引領中國經(jīng)濟走向低碳化。
目前,中國大力推動新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在加大水電、核電、太陽能和風能設施建設的同時,計劃在2020年前使新能源消費比例達到15%,規(guī)劃到2020年,中國在新能源領域的總投資將超過3萬億元。雖然我國新能源產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,然而推動新能源行業(yè)前進的人才供給卻顯得捉襟見肘。高素質(zhì)專業(yè)人才和核心技術的缺失,已嚴重阻礙了我國當前新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。據(jù)估算,到2020年在風電領域的從業(yè)人員就將會有幾十萬,其中包括幾萬名專業(yè)人員。根據(jù)《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005―2020)》,在未來10年內(nèi),國家每年平均要開工建設5-8臺以上的核電機組,預計每年對核電人才的需求有數(shù)千人,而全國每年相關專業(yè)的畢業(yè)生總量不超過500人。對于快速發(fā)展的太陽能產(chǎn)業(yè)而言,人才供應同樣面臨嚴重不足。因此,亟待加大新能源產(chǎn)業(yè)人才的培養(yǎng)力度,以滿足新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展對高素質(zhì)人才的迫切需求。
專業(yè)培養(yǎng)目標
新能源科學與工程專業(yè)面向新能源產(chǎn)業(yè),根據(jù)能源領域的發(fā)展趨勢和國民經(jīng)濟發(fā)展需要,培養(yǎng)在新能源科學研究及其利用的技術開發(fā)與實施等方面既有扎實的理論基礎,又有較強的實踐和創(chuàng)新能力的專門人才,以滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對該領域教學、科研、技術開發(fā)、工程應用、經(jīng)營管理等方面的專業(yè)人才需求。學生的修業(yè)年限為4年,對于完成培養(yǎng)要求者授予工學學士學位。
專業(yè)課程體系
新能源科學與工程專業(yè)在課程內(nèi)容體系的設置上緊密結合培養(yǎng)目標要求,既注重“厚基礎”,突出基本理論與方法,又注重“寬方向”,豐富課程知識結構。注重學生“知識結構”的構建和“能力結構”的形成。
理論部分:在基礎教育系列中重點強調(diào)基礎性與綜合性相結合的原則。包括高等數(shù)學、大學物理等工程技術基礎課群;大學外語、原理等社會科學課群。在專業(yè)教育系列中重點遵循厚基礎、寬口徑的原則。包括工程熱力學、流體力學、傳熱學、能源系統(tǒng)工程、可再生能源及其利用、光伏科學與工程、風力發(fā)電原理、生物質(zhì)能工程、核能利用基礎等專業(yè)平臺課群;光伏材料與太陽能電池、風力發(fā)電場等專業(yè)選修課群等。
實踐部分:重點培養(yǎng)學生的獨立思考能力、動手能力和工程實踐能力。單獨設立“能源工程綜合實驗”課程,目的是充分利用學科的開放式實驗室,指導學生開展設計性、綜合性實驗項目,培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新能力。
畢業(yè)生就業(yè)去向
畢業(yè)生就業(yè)前景廣闊,可在核能、風能、太陽能、生物質(zhì)能等新能源和節(jié)能減排領域的企事業(yè)單位、高等院校和政府部門從事技術研發(fā)、工程設計、新能源科學教育與研究、新能源管理等相關工作。
如河海大學主修課程包括:理論力學、材料力學、機械設計基礎、電工技術基礎、微型計算機原理及應用、工程熱力學、氣象學、太陽能發(fā)電電氣設備與系統(tǒng)、太陽能發(fā)電并網(wǎng)技術、項目及企業(yè)管理等。畢業(yè)生就業(yè)方向:培養(yǎng)太陽能利用工程系統(tǒng)設計、研究、運行、施工管理等方面知識的高級工程技術人才。
南京理工大學主要以新能源的能源轉換過程、高效清潔能源利用與功率轉換技術為核心,培養(yǎng)掌握上述領域基礎知識和專業(yè)技能、具備良好綜合素質(zhì)的高級工程技術人才,為太陽能、風能電站和供電公司等電力部門提供后續(xù)人才及技術支持。南京理工大學對新能源科學研究與人才培養(yǎng)已有25年的歷史,包括太陽能、風能以及能效節(jié)能的可持續(xù)能源投資中,還有一個巨大的市場有待開發(fā)――能效和節(jié)能??稍偕茉吹拈_發(fā)在中國有廣闊的空間,新能源科學與工程專業(yè)人才的缺口很大,目前學校在此方向培養(yǎng)的碩士生一入校就被用人單位盯上。
新聞鏈接
北大世界新能源戰(zhàn)略研究中心成立
2011年3月2日上午10點,北京大學世界新能源戰(zhàn)略研究中心正式成立。該研究中心將立足于國際政治研究,密切關注世界新能源發(fā)展趨勢,重點分析世界上主要能源消耗大國的新能源戰(zhàn)略,為國內(nèi)相關的部門和企業(yè)提供國際新能源合作方面的評估和咨詢服務。中心致力于整合北京大學校內(nèi)外國際關系領域和新能源戰(zhàn)備與技術領域的專家、學者,聯(lián)系國內(nèi)外有關政府部門、新能源企業(yè),努力形成一個跨學科、跨領域、跨地域的研究平臺,成為在世界上具有影響力的國際新能源戰(zhàn)略與國際合作的學術研究、資料信息、學術交流、人才培養(yǎng)及咨詢服務基地。
新能源科學與工程專業(yè)簡介
新能源科學與工程是中國普通高等學校本科專業(yè)。
該專業(yè)培養(yǎng)具備能源工程、傳熱學、流體力學、動力機械、動力工程等基礎知識,掌握新能源轉換與利用原理、新能源裝置及系統(tǒng)運行技術、風能、太陽能、生物質(zhì)能等方面的新能源科學領域專業(yè)知識,能在國家風能、太陽能、地熱、生物質(zhì)能等新能源領域開展教學、科研、技術開發(fā)、工程應用、經(jīng)營管理等方面的高級應用型人才,跨學科復合型高級工程技術人才,和具有較強工程實踐和創(chuàng)新能力的專門人才。
新能源科學與工程專業(yè)課程
工程力學,空氣動力學,電路,電機學,電子技術基礎,自動控制理論,電力電子技術,機械設計基礎,風能資源測量與評估,風力機理論與設計,風力發(fā)電機組原理,風電機組調(diào)節(jié)與控制,風電場電氣部分,風電場規(guī)劃與設計等。
新能源科學與工程專業(yè)就業(yè)前景
新能源基本用來發(fā)電。分別有風能,太陽能,生物能,潮汐能,地熱等。但現(xiàn)在技術上比較成熟的還是前兩者。不過其中風能的缺點就是在國內(nèi)并網(wǎng)比較困難,風能應用最好的是歐盟。太陽能的話,其制造過程污染很大??偟膩碚f新能源前景絕對光明,只是道路可能有些曲折,還要看國家政策的側傾力度。
本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)前景廣闊,可在風能、太陽能、生物質(zhì)能等新能源和節(jié)能減排領域的企事業(yè)單位、高等院校和政府部門從事技術研發(fā)、工程設計、新能源科學教育與研究、新能源管理等相關工作。
專業(yè)培養(yǎng)在風能、太陽能、地熱、生物質(zhì)能等新能源領域從事相關工程技術領域的開發(fā)研究、工程設計、優(yōu)化運行及生產(chǎn)管理工作的跨學科復合型高級工程技術人才,和具有較強工程實踐和創(chuàng)新能力的專門人才。專業(yè)學生主要學習新能源科學與工程的基礎理論和基技能,受到新能源科學與工程方面的基訓練,具有獨立思考能力、動手能力和工程實踐能力。
新能源科學與工程科必備能力
1.具有較扎實的數(shù)學、物理、化學、機械、電子等學科基礎知識;
2.較好的人文社會科學基礎和管理科學基礎知識;
3.掌握新能源科學與工程的基知識和基理論;
4.具有綜合分析和解決實際問題的基能力;
5.能比較熟練地閱讀專業(yè)的外文資料;
關鍵詞:風力發(fā)電;太陽能發(fā)電;人才需求;風能與動力工程;新能源科學與工程
作者簡介:陳建林(1975-),男,湖南瀏陽人,長沙理工大學能源與動力工程學院,副教授;陳薦(1967-),男,湖南衡陽人,長沙理工大學能源與動力工程學院,教授。(湖南 長沙 410114)
基金項目:本文系長沙理工大學教研教改項目(項目編號:JG1236)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)22-0020-03
風電和太陽能發(fā)電是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一,發(fā)展風能與太陽能也是我國實現(xiàn)傳統(tǒng)化石能源為主過渡為可再生能源和清潔能源為主的必然之舉。近年來,我國風電與太陽能發(fā)電迅猛發(fā)展,對新能源產(chǎn)業(yè)人才提出迫切需求。自2006年以來,我國相繼有華北電力大學、河海大學、長沙理工大學等多所高等院校開辦“風能與動力工程”本科專業(yè);按照2010年《教育部辦公廳關于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關專業(yè)申報和審批工作的通知》,自2011年開始,我國部分高等院校又設置“新能源科學與工程”、“新能源材料與器件”等新能源產(chǎn)業(yè)相關的本科專業(yè);2013年,根據(jù)教育部要求,“風能與動力工程”專業(yè)將統(tǒng)一更名為“新能源科學與工程”專業(yè)。面對新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求和我國新能源產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀,本文對“風能與動力工程”專業(yè)過渡為“新能源科學與工程”專業(yè)的人才培養(yǎng)模式進行探索與實踐。
一、我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.總體裝機情況
自2007年,我國風電裝機容量呈高速增長趨勢。如表1所示為2001~2012年我國新增及累計風電裝機容量(數(shù)據(jù)來源:CWEA)。2010年,我國(不包括臺灣地區(qū))新增風電裝機1893萬千瓦,累計風電裝機容量4473萬千瓦,超過美國躍居世界第一位。至2012年底,全國新增安裝風電機組7872臺,裝機容量1296萬千瓦;累計安裝風電機組53764臺,裝機容量達到7532萬千瓦;風電并網(wǎng)總量達到6083萬千瓦,發(fā)電量達到1004億千瓦時,風電已超過核電成為繼煤電和水電之后的第三大主力電源。
圖1 2001~2012年中國新增及累計風電裝機容量
至2012年上半年,我國規(guī)劃建設的百萬千瓦級、千萬千瓦級風電基地包括甘肅酒泉基地(首期380萬千瓦)、蒙東基地通遼開魯基地(150萬千瓦)、蒙西達茂巴音基地(160萬千瓦)、河北承德基地(100萬千瓦)、新疆哈密基地(1080萬千瓦)的建設項目已部分或全部完成。此外,全國還有6個百萬千瓦級風電基地正在組織開展建設前期工作,分別為寧夏賀蘭山基地(450萬k千瓦)、甘肅武威民勤紅沙崗基地(100萬千瓦)、吉林四平大黑山基地(170萬千瓦)、錫林郭勒基地(300萬千瓦)、興安盟桃合木基地(200萬千瓦)、呼倫貝爾基地(250萬千瓦)等。
至2012年底,全國累計核準風電項目1651個,累計核準容量9040萬千瓦(含國家核準計劃外項目517萬千瓦),其中累計核準容量2084萬千瓦,居全國之首。2012年上半年全國風電累計吊裝容量6190萬千瓦,累計并網(wǎng)容量5572千瓦,在建容量3468萬千瓦,并網(wǎng)容量占核準容量的62%。其中內(nèi)蒙古風電并網(wǎng)容量突破1500千瓦,領跑全國,河北、甘肅、山東、黑龍江、江蘇、新疆、山西、廣東、福建等省區(qū)并網(wǎng)容量也均超過100萬千瓦。
2.風力發(fā)電投資企業(yè)情況
2012年上半年,國電集團新增并網(wǎng)容量190萬千瓦,累計并網(wǎng)容量1172萬千瓦,繼續(xù)保持全國風電并網(wǎng)容量首位;華能集團新增并網(wǎng)容量100萬千瓦,累計并網(wǎng)容量759萬千瓦,居第二;大唐集團新增并網(wǎng)容量101萬千瓦,累計并網(wǎng)容量675萬千瓦,居第三。五大發(fā)電集團累計并網(wǎng)容量3170萬千瓦,約占全國并網(wǎng)容量的57%。2012年上半年全國投資企業(yè)基本保持穩(wěn)定發(fā)展狀態(tài),同比2011年上半年并網(wǎng)容量降低了約16%。表1所示為2012年上半年主要投資企業(yè)并網(wǎng)容量統(tǒng)計情況。
3.風電機組制造商情況
大規(guī)模風電基地建設,為我國風電機組制造商開拓了廣闊的市場。2012 年中國風電新增裝機容量排名前二十的企業(yè)幾乎占據(jù)了國內(nèi)98%的市場份額,其中金風新增風電裝機容量最多,達到2521.5兆瓦,占據(jù)19.5%的市場份額。2012 年,我國風電新增裝機容量排名前三的企業(yè)分別為金風、聯(lián)合動力和華銳。2012年中國風電新增與累計裝機排名前二十的機組制造商分別如表2與表3所示。
另外,我國海上風電也取得較大進展。截至2012年底,中國已建成的海上風電項目共計389.6兆瓦,是除英國、丹麥以外海上風電裝機最多的國家。我國海上風電開發(fā)提供風電機組的制造商中,華銳、金風、Siemens 所占份額較大,機型主要以2MW以上的風電機組為主。
二、我國風電人才需求及培養(yǎng)現(xiàn)狀
風電產(chǎn)業(yè)的高速增長也帶來了風電人才的短缺。我國的風電人才需求主要為三個方向:一是風電開發(fā)企業(yè),如國電、華能、大唐、國華、華電、中電投、中廣核、華潤等下屬的風電場,主要從事風電場運行與維護方面的工作;二是風電機組制造商,如華銳風電、金風、廣東明陽、國電聯(lián)合動力、湘電風能、Vestas、上海電氣、東汽、Gamesa、GE等,這類企業(yè)一般需要高端的風電研發(fā)人才;三是風電規(guī)劃設計或建設單位,主要從事風電場的規(guī)劃、設計和施工等方面的工作。
目前,我國風電人才培養(yǎng)大體上形成了三個層次的格局:第一梯隊是博士、碩士研究生培養(yǎng),主要由國內(nèi)各高校及研究機構借助風電領域的課題研究培養(yǎng)和造就一批具有較高學術水平、創(chuàng)新能力的風電領域高層次人才。第二梯隊是本科生培養(yǎng)。據(jù)統(tǒng)計,自華北電力大學2006年創(chuàng)辦我國第一個風能與動力工程本專業(yè)以來,包括長沙理工大學、河北工業(yè)大學、內(nèi)蒙古工業(yè)大學等,全國已開設風能與動力工程本科專業(yè)學校有16所(2013年起,“風能與動力工程”專業(yè)更名為“新能源科學與工程”專業(yè))。第三梯隊是高職生。高職院校主要培養(yǎng)從事風電機組制造、風電場運行與維護的一線技能型人才。
從長沙理工大學(以下簡稱“我?!保┦讓蔑L能與動力工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)考研與出國情況來看,畢業(yè)生出現(xiàn)不同層次的走向。截至2013年3月20日,風能與動力工程專業(yè)2009級畢業(yè)生63人,已簽約49人,就業(yè)走向主要為中國大唐集團、國電集團、華能集團、電力投資集團、華潤集團等發(fā)電企業(yè)的下屬新能源公司,少部分為風電機組制造商和電力建設單位;讀研7人,分別被華北電力大學、中南大學、湖南大學等大學預錄??;出國深造2人,分別為丹麥科技大學和德國漢諾威大學預錄取。從目前人才需求角度來看,由于近幾年風電項目的迅速擴張,風電行業(yè)對風電場運行與維護的技能型人才有較旺盛的需求。
在風電大規(guī)模發(fā)展的同時,近幾年我國太陽能發(fā)電也迅速擴張。截至2012年底我國累計光伏裝機容量達到7.5GWp,預計2013年將新增光伏裝機容量為10GWp,計劃2015年新增光伏裝機容量為40~50GWp,2020年新增80~100GWp。風電和太陽能發(fā)電作為新能源中兩支主力軍,出現(xiàn)并駕齊驅的局面,產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然對專業(yè)人才提出迫切需求。2013年,教育部統(tǒng)一將“風能與動力工程”專業(yè)更名為“新能源科學與工程”專業(yè)。本專業(yè)也將面向更寬廣意義的新能源產(chǎn)業(yè)需求,對專業(yè)培養(yǎng)方案進行調(diào)整。
三、新能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索與實踐
本科教育既是培養(yǎng)工程技術人才的中堅力量,又承擔著為行業(yè)高端人才培養(yǎng)打基礎的重要任務。本科生的優(yōu)勢在于理論基礎、思維方法和發(fā)展?jié)摿?,但缺乏的是技術細節(jié)方面的訓練。因此應始終以培養(yǎng)學生“基礎理論扎實、工程實踐能力與創(chuàng)新能力強為目標。從新能源產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展角度來說,需要一批具有寬廣知識體系、能夠引領新能源技術發(fā)展的高水平創(chuàng)新型復合人才出現(xiàn)。新能源科學與工程本科教育應該既注重專業(yè)的基礎性,又要注重工程實踐性。為此,我校能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式在以下幾方面進行了探索與實踐。
1.以“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質(zhì)”為原則確立人才培養(yǎng)目標
2009年首屆招生以來,本專業(yè)依托本校能源電力優(yōu)勢學科,立足新能源國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),面向風電產(chǎn)業(yè)人才需求,確定了“培養(yǎng)德、智、體、美等全面發(fā)展,基礎扎實,知識面寬,有較高的綜合素質(zhì)、工程實踐能力和創(chuàng)新能力強,具備較強的計算機應用能力和較高外語水平,系統(tǒng)掌握風能與動力工程專業(yè)基礎理論和基本知識,能勝任風電場的規(guī)劃、設計、施工、運行與維護,風力發(fā)電機組設計與制造,風能資源測量與評估,風力發(fā)電項目開發(fā)等風能與動力工程專業(yè)的技術與管理工作,并能從事其他相關領域的專門技術工作應用型高級工程技術人才”的人才培養(yǎng)目標。2011年,本專業(yè)被確定為湖南省省級特色專業(yè)。2013年,根據(jù)教育部對本科專業(yè)整理工作的統(tǒng)一部署,將“風能與動力工程”專業(yè)將更名為“新能源科學與工程”專業(yè)。本著“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質(zhì)”的原則,對專業(yè)培養(yǎng)方案做了相應的調(diào)整,但仍然保留“風能與動力工程”專業(yè)的特色,以風力發(fā)電為重點,涵蓋太陽能光伏/光熱發(fā)電等新能源知識體系,培養(yǎng)具有寬厚理論基礎和創(chuàng)新精神、實踐能力強的應用型高級工程技術人才。
2.注重基礎性和實踐性相結合設置課程模塊與培養(yǎng)環(huán)節(jié)
根據(jù)學校的特色和優(yōu)勢,編制風能與動力工程人才培養(yǎng)計劃,共開設必修課35門,開設選修課23門,現(xiàn)已開出課程門數(shù)為58門,學生需選修33學分選修課程,選修課在總學分中的占比為19.6%。設置了理論力學、材料力學、風力機空氣動力學、機械設計基礎、電機學、電路理論、自動控制原理、風力發(fā)電原理、光伏發(fā)電原理與應用、太陽能熱利用原理與應用等主要理論課程和計算機輔助設計、電工電子技術、微機原理與接口技術、風資源測量與評估、風電機組設計與制造、風電機組控制與優(yōu)化運行、風電場電氣工程、海上風力發(fā)電等技術類課程;以金工實習、電子工藝實習、機械設計課程設計、風電場電氣工程課程設計、風電機組設計與制造課程設計、風電場認識實習、檢修拆裝實習、仿真實習、運行(畢業(yè))實習、畢業(yè)設計(論文)等作為主要實踐教學環(huán)節(jié)。風能與動力工程專業(yè)在教學環(huán)節(jié)的設置上實踐教學貫穿全程。共4次集中實習,課程模塊與培養(yǎng)環(huán)節(jié)關系如圖2所示。
圖2 風能與動力工程專業(yè)課程模塊與培養(yǎng)環(huán)節(jié)關系
3.在工程實踐中培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力
創(chuàng)新型人才是支撐和推動新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要動力。創(chuàng)新源于實踐,在工程實踐中培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。長沙理工大學經(jīng)過多年的探索與實踐,構建了培養(yǎng)“具有創(chuàng)新精神的應用型人才”的學生能力結構體系、能力培養(yǎng)的實施方案、實踐教學體系以及管理模式,提出了“工程基礎訓練+工程創(chuàng)新訓練+大工程意識訓練”的工程教育模式。基于工程教育理念,形成了“三層次、四模塊、三結合”的實踐教學體系,即實驗、實習、設計等主要實踐教學環(huán)節(jié)按基礎訓練、提高訓練、綜合訓練三個層次進行系統(tǒng)設計;將實踐教學內(nèi)容分為實驗、實習、設計、課外實踐四個模塊;采用課內(nèi)外、校內(nèi)外、第一課堂與第二課堂三結合的方式組織實踐教學。
新能源科學與工程專業(yè)是一個實踐性很強的專業(yè),在辦學過程中十分重視實踐教學,并建立了穩(wěn)定的校內(nèi)校外實習實訓基地,通過加強實踐教學培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和動手能力。
(1)校內(nèi)實習基地。建立校內(nèi)“風電機組運行特性分析實驗室”、“風力機變槳控制實驗室”、“風力機偏航控制實驗室”、“風力機組檢修拆裝實驗室”、“大型風電場運行仿真實驗室”、“風力機葉片振動特性實驗室”、“風力機設備腐蝕與磨損實驗室”、“光伏發(fā)電實驗室”等專業(yè)教學實驗室,為專業(yè)實驗課、認識實習、拆裝實習、仿真實習提供良好的條件。
(2)校外實習基地。根據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標和要求,制定與社會發(fā)展需要相適應的人才培養(yǎng)方案,與大唐華銀城步南山風電場、華電郴州仰天湖風電場、中電投九江長嶺風電場、大唐漳浦六鰲近海風電場、湘電集團有限公司、湖南興業(yè)太陽能有限公司、北京木聯(lián)能軟件技術有限公司等省內(nèi)外相關企業(yè)共建“風能與動力工程”專業(yè),形成學校與企業(yè)產(chǎn)、學、研全面合作的長效機制。風電專業(yè)骨干教師共18人次先后到內(nèi)蒙古華電新能源輝騰錫勒風電場、福建大唐漳浦六鰲近海風力發(fā)電場、河南南陽方城風電場、新疆電力設計院、大唐甘肅酒泉風電場等風力發(fā)電企業(yè)進行技術交流和科技服務。風電專業(yè)學生在華電郴州仰天湖風電場、寧夏賀蘭山風電場與太陽山光伏電站等基地開展了豐富的暑期實踐活動。依托專業(yè)實驗室,學生開展了大量科技創(chuàng)新實踐活動,專業(yè)教師指導學生開展了國家級(共4項)、校級(4項)“大學生研究性學習與創(chuàng)新性實驗項目”的研究工作;參加全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽、“挑戰(zhàn)杯”湖南省大學生課外學術科技作品競賽等各類科技性競賽活動,獲得較佳的成績。
4.轉變技術類或實踐類課程的學習過程
本科教育的缺失是職業(yè)技能或技術細節(jié)方面的訓練。理論知識寬廣但實踐動手能力差是目前本科教育存在的較普遍現(xiàn)象。本科畢業(yè)生感覺學了很多東西,又感覺什么也沒有學到,學到的都是一些理論或概論性的東西。相反,高職院校的職業(yè)技能針對性很強,注重實際動手操作能力的培養(yǎng),而弱化理論知識體系的教育,相比于本科生,高職生在職業(yè)技術方面更容易上手。但如果本科生像高職生那樣培養(yǎng),勢必過于狹隘,也違背了大學本科教育的初衷。本科生的優(yōu)勢就在于理論基礎、思維方法和發(fā)展?jié)摿ΑR虼?,本科生的理論基礎課程的學習可以沿用傳統(tǒng)的書本教學為主,培養(yǎng)思維方法;技術類或實踐類課程學習則應放棄那種“先書本,再實踐”或“只有書本,沒有實踐”的教學方式,而應遵循“在實踐中學習”的原則。針對不同的專業(yè)特點有選擇性地開設或加強職業(yè)技能型的課程。對于本專業(yè)來說,則應加強計算機繪圖、電氣與控制、模擬仿真、機械設計與制造等模塊的技能培養(yǎng)。如此,本科生則不但具有寬廣的理論基礎,而且具有較強的職業(yè)適應能力。
四、結論
風電與太陽能發(fā)電作為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),呈現(xiàn)蓬勃生機的發(fā)展局面。新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展為新能源科學與工程專業(yè)畢業(yè)生提供了廣闊的就業(yè)空間,同時本專業(yè)人才也必將成為推動新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。本專業(yè)應以“工程實踐能力”為核心,夯實理論基礎,強化實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng),支撐新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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