清華大學(xué)：瞄準(zhǔn)國家新需求，適應(yīng)行業(yè)大變革，構(gòu)建電氣工程學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系

成果簡介

建設(shè)創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略決策和智能電網(wǎng)、分布式能源、可再生能源等行業(yè)變革，對電氣工程學(xué)科人才培養(yǎng)提出了前所未有的挑戰(zhàn)。清華大學(xué)電機(jī)系以學(xué)生為中心，深入思考了學(xué)生“學(xué)什么、怎么學(xué)、怎么（學(xué)以致）用”這3個根本性問題，建立了基礎(chǔ)與前沿并重、微觀和宏觀兼顧的新課程體系，創(chuàng)新了以挑戰(zhàn)性課程和多樣化因材施教相輔相成的人才培養(yǎng)模式，建設(shè)了以校內(nèi)實(shí)驗平臺、課外科技平臺和校外實(shí)踐平臺為主體的“三足鼎立”的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，創(chuàng)建了特色鮮明、可推廣、可借鑒的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

近年來，我國電力和電工兩大行業(yè)取得了迅猛發(fā)展，在2013年我國進(jìn)入福布斯世界500強(qiáng)的95家企業(yè)中，電力電工企業(yè)占據(jù)8席，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和年發(fā)電量已居世界第一。李克強(qiáng)總理在2014年的政府工作報告中指出：要“積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)?！笨梢钥闯觯悄茈娋W(wǎng)、分布式能源、可再生能源等新技術(shù)，催生了電力和電工這兩大行業(yè)的重大變革。行業(yè)變革對高校人才培養(yǎng)提出了新需求，要求學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)以及跨學(xué)科知識、創(chuàng)新能力突出、有國際視野。

以上兩方面的變化，對既有的人才培養(yǎng)體系提出了諸多新的問題和挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）行業(yè)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致新的技術(shù)手段層出不窮，知識更新速度明顯加快，既有的課程體系已不能滿足這些變化。（2）創(chuàng)新的本質(zhì)屬性包括多樣化和實(shí)踐性，但原有的以理論課堂為主要場所來實(shí)施知識傳授的人才培養(yǎng)模式，不能滿足拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。（3）現(xiàn)在通行的以單門課程的實(shí)驗和以傳統(tǒng)發(fā)電形式為主體的實(shí)踐平臺，不能滿足知識更新和拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的雙重需求。上述挑戰(zhàn)是深層次、系統(tǒng)性的，既有電氣工程學(xué)科特色，也是高等教育發(fā)展所面臨的普遍問題，必須從人才培養(yǎng)的全方位進(jìn)行深刻變革，才能有效應(yīng)對，盡快培養(yǎng)出拔尖創(chuàng)新人才。

成果解決教學(xué)問題的方法

要想應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，必須將人才培養(yǎng)體系轉(zhuǎn)換為以學(xué)生為中心，即應(yīng)深入思考：要想使得清華大學(xué)電機(jī)系培養(yǎng)出來的畢業(yè)生能夠滿足國家和行業(yè)在知識、能力、創(chuàng)新和實(shí)踐等方面的更高需求，學(xué)生要學(xué)什么？怎么學(xué)？怎么（學(xué)以致）用？這3個問題需要從課程體系、人才培養(yǎng)模式和實(shí)踐環(huán)境3個不同角度來回答。

以先進(jìn)的課程體系幫助學(xué)生站在學(xué)科發(fā)展的最前沿

（1）對電氣工程學(xué)科的核心知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)梳理，凝練出12門專業(yè)核心課程，充分體現(xiàn)本學(xué)科能量處理與信號處理兼顧的特色。（2）新開設(shè)“電氣工程導(dǎo)論”和“電氣工程技術(shù)發(fā)展講座”2門導(dǎo)論課，分別在學(xué)生大一秋季和大三春季開授，幫助學(xué)生綱舉目張，明晰電氣工程學(xué)科的知識架構(gòu)。（3）與時俱進(jìn)地陸續(xù)開設(shè)出“可再生能源與未來電力技術(shù)（英）”“太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用”“智能電網(wǎng)概論”“智能電網(wǎng)中的儲能技術(shù)”“低碳電力技術(shù)基礎(chǔ)”等反映學(xué)科發(fā)展前沿的新課程，幫助學(xué)生提升適應(yīng)學(xué)科和行業(yè)迅速發(fā)展的能力。

以新穎的人才培養(yǎng)模式促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新性思維的發(fā)展

（1）在核心課中推廣翻轉(zhuǎn)課堂、主動式學(xué)習(xí)等先進(jìn)教學(xué)方法，提高課程的挑戰(zhàn)度，讓學(xué)生在課堂內(nèi)能感受到創(chuàng)造知識和用知識進(jìn)行創(chuàng)造的樂趣。（2）制定《電機(jī)系“拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃”實(shí)施方案》，設(shè)立專業(yè)知識型、優(yōu)秀SRT型、綜合能力型和奇思妙想型等不同因材施教培養(yǎng)類型，選配相關(guān)領(lǐng)域經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)教師，在實(shí)驗環(huán)境和實(shí)驗條件等方面創(chuàng)造條件，對具有不同特色和潛質(zhì)的學(xué)生進(jìn)行個性化分類培養(yǎng)。

以完備的實(shí)踐環(huán)境助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)科研夢想

（1）建成包含風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲能等電氣工程學(xué)科新方向的“前向”培養(yǎng)實(shí)驗平臺;以相關(guān)知識點(diǎn)貫穿專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的“縱向”培養(yǎng)實(shí)驗平臺;以學(xué)生自主創(chuàng)新為導(dǎo)向的課外科技活動“橫向”培養(yǎng)實(shí)驗平臺。（2）建立了11個校外專業(yè)實(shí)踐基地，涵蓋火電、風(fēng)電、水電和核電等發(fā)電企業(yè)，變壓器、發(fā)電機(jī)、互感器等電工裝備制造企業(yè)，以及多家電網(wǎng)企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了電力、電工行業(yè)的全覆蓋。以導(dǎo)論課、核心課、前沿課為代表的先進(jìn)的課程體系，能夠滿足學(xué)生在知識獲取方面的基礎(chǔ)需求;高挑戰(zhàn)度課程與因材施教的師徒制人才培養(yǎng)模式相結(jié)合，有助于學(xué)生涌現(xiàn)出“勇于探索的創(chuàng)新精神”;前向、縱向、橫向?qū)嶒炂脚_和覆蓋面廣的校外專業(yè)實(shí)踐基地，有益于學(xué)生獲得“善于解決問題的實(shí)踐能力”。課程體系、人才培養(yǎng)模式和實(shí)踐平臺共同作用，形成了電氣工程學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

成果的創(chuàng)新點(diǎn)

建立了基礎(chǔ)與前沿并重，微觀和宏觀兼顧的電氣工程學(xué)科新課程體系，解決了新時期電氣工程人才“學(xué)什么”的問題

凝練出覆蓋能量處理和信號處理的12門專業(yè)核心課，圍繞行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)的新能源與智能電網(wǎng)等重大變革，新開設(shè)多門學(xué)科發(fā)展前沿課和逐級遞進(jìn)的導(dǎo)論課。新課程體系既包括若干前沿進(jìn)展講座，也提供扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ);既深入討論具體二級學(xué)科甚至領(lǐng)域方向的技術(shù)細(xì)節(jié)，又對電氣工程學(xué)科和相關(guān)交叉學(xué)科進(jìn)行完整系統(tǒng)的介紹。實(shí)踐證明，這樣的課程體系有效應(yīng)對了行業(yè)中新技術(shù)手段層出不窮對人才培養(yǎng)知識體系方面的挑戰(zhàn)。

創(chuàng)新了以高挑戰(zhàn)度核心課程和多樣化因材施教為代表的電氣工程學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，解決了新時期電氣工程人才“怎么學(xué)”的問題

通過深入實(shí)施多種形式的因材施教和研究型學(xué)習(xí)，將以考試成績?yōu)橹鲗?dǎo)的人才評價和培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)化為多樣化的人才培養(yǎng)模式，將以知識傳授為主的教學(xué)方式轉(zhuǎn)化為以學(xué)生“做中學(xué)”為主的研究型學(xué)習(xí)方式，建立了適應(yīng)卓越工程計劃和電氣工程學(xué)科發(fā)展需求的人才培養(yǎng)模式，有效應(yīng)對了創(chuàng)新的多樣化和實(shí)踐性本質(zhì)對人才培養(yǎng)模式方面的挑戰(zhàn)。

建設(shè)了以校內(nèi)實(shí)驗平臺、課外科技平臺和校外實(shí)踐平臺為主體的“三足鼎立”的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，設(shè)立了體系完整的專業(yè)實(shí)踐基地，解決了新時期電氣工程人才“怎么（學(xué)以致）用”的問題

將“前向”“縱向”和“橫向”平臺置于同等重要的地位，稱之為“三足鼎立”?！叭愣αⅰ钡膶?shí)踐教學(xué)環(huán)境，成為電氣工程學(xué)科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中不可或缺、相輔相成的實(shí)踐條件，實(shí)現(xiàn)了從大一新生研討課一直延伸到本科或研究生畢業(yè)的全學(xué)習(xí)時間軸的實(shí)踐教學(xué)不斷線。校內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)環(huán)境有效應(yīng)對了行業(yè)迅猛發(fā)展和創(chuàng)新性人才培養(yǎng)對實(shí)踐方面的挑戰(zhàn)。

成果的推廣應(yīng)用效果

（1）對人才培養(yǎng)體系的認(rèn)可和支持。2008年電氣工程及其自動化專業(yè)獲批特色專業(yè)點(diǎn)，2010年第一批參加卓越工程計劃，2012年獲批專業(yè)綜合改革試點(diǎn)。電氣工程實(shí)驗教學(xué)中心于2008年被評為國家級實(shí)驗教學(xué)示范中心。寧夏電力公司實(shí)習(xí)基地于2012年被評為國家級工程實(shí)踐教育中心。

（2）課程體系方面。12門專業(yè)核心課中，5門為國家級精品課，4門為國家級精品資源共享課?！半姎夤こ虒?dǎo)論”課程由院士杰青，基金委創(chuàng)新團(tuán)隊負(fù)責(zé)人等教授親自任教。雖然該課程為任選課，但自開設(shè)以來，每屆學(xué)生均100%選修。近年來新開設(shè)的“智能電網(wǎng)概論”“可再生能源與未來電力技術(shù)（英）”“太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用”等新課程受到學(xué)生普遍歡迎，選課人數(shù)明顯高于傳統(tǒng)選修課。

（3）人才培養(yǎng)模式方面。翻轉(zhuǎn)課堂和挑戰(zhàn)式學(xué)習(xí)模式在專業(yè)核心課中得到普遍使用，深受學(xué)生歡迎?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)”課程自2009年起實(shí)施基于項目的學(xué)習(xí)。2009-2013年自主實(shí)驗項目的學(xué)生報名數(shù)量分別為4名、10名、20名、40名、60名?！半娐吩怼闭n程在2013年嘗試翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，期末同卷成績比平行班高8分。在《電機(jī)系“拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃”實(shí)施方案》支持下，學(xué)生完成了一大批專業(yè)特色鮮明、有創(chuàng)新性的項目。

（4）實(shí)踐教學(xué)環(huán)境方面。電氣工程實(shí)驗教學(xué)中心開設(shè)實(shí)驗課程27門，負(fù)責(zé)為電機(jī)系500多名本科生和600多名研究生提供實(shí)踐動手訓(xùn)練環(huán)境。靈活利用現(xiàn)有條件，為學(xué)生準(zhǔn)備了24小時開放的創(chuàng)新實(shí)驗室，提供微機(jī)和基本測控儀表，學(xué)生可隨時刷校園卡進(jìn)入開展科技活動。設(shè)立了行業(yè)分布合理的711個學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地、5個認(rèn)識實(shí)習(xí)基地和6個研究生就業(yè)實(shí)踐基地。

（5）人才培養(yǎng)成果方面。從2007級本科生開始，超過75%的學(xué)生在畢業(yè)前參加過一次以上的課外科技活動（此前的比例約為40%）。近年來，電機(jī)系本科生持續(xù)不斷在全國性科技競賽中取得佳績。其中最具代表性的是電機(jī)系本科生代表隊經(jīng)校內(nèi)選拔，于2009、2011和2013年連續(xù)3次代表清華大學(xué)參加全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”，并均獲得一、二等獎（清華大學(xué)每年派出約6個代表隊，電機(jī)系是唯一連續(xù)3次代表清華大學(xué)參賽并獲獎的院系）。

（6）宣傳推廣方面。2011年清華大學(xué)教務(wù)處組織修訂本科培養(yǎng)方案經(jīng)驗交流會，電機(jī)系受邀作為5個交流發(fā)言之一;2012年清華大學(xué)教務(wù)處組織卓越計劃實(shí)施推進(jìn)會，電機(jī)系受邀作為4個交流發(fā)言之一。電氣工程實(shí)驗教學(xué)中心在國家級實(shí)驗教學(xué)示范中心聯(lián)席會電子學(xué)科組中獨(dú)樹一幟，受邀在2011年工作會中發(fā)言。在全國教學(xué)刊物和會議上發(fā)表論文8篇，獲得積極反響。