新能源科學(xué)與工程專業(yè)課程體系研究

饒政華　廖勝明

摘 要：為了滿足國家對新能源領(lǐng)域高層次人才的需求，適應(yīng)新設(shè)立的新能源科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)需求，須制定出科學(xué)合理的人才培養(yǎng)方案和課程體系。本文以“厚基礎(chǔ)、創(chuàng)新型、應(yīng)用性、復(fù)合型”人才培養(yǎng)目標為主旨，對新能源科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式、課程體系進行了研究。

關(guān)鍵詞：新能源科學(xué)與工程專業(yè)；課程體系；人才培養(yǎng)

目前，能源對我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的約束日趨嚴重，我國已將“新能源”列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。根據(jù)教育部發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》，新能源科學(xué)與工程專業(yè)是能源動力類下的特設(shè)專業(yè)。

課程體系是人才培養(yǎng)模式的核心內(nèi)容和具體表現(xiàn)。本專業(yè)涉及能源動力、材料、機械、電氣、電子信息等多學(xué)科的交叉融合，是一門新興的、不斷發(fā)展的學(xué)科。目前，新能源專業(yè)在課程設(shè)置的科學(xué)性和人才培養(yǎng)的專業(yè)性等方面，仍無法完全適應(yīng)國家對新能源領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的需求。本文以能源動力學(xué)科為基礎(chǔ)，對新能源科學(xué)與工程專業(yè)課程體系進行了有益的分析和探討。

一、新能源專業(yè)人才培養(yǎng)目標分析

1. 新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展及社會需求分析

新能源產(chǎn)業(yè)的全球格局尚處在形成之中，其發(fā)展有賴于技術(shù)和裝備的進步，新能源的轉(zhuǎn)變、分散式生產(chǎn)、儲存、通過能源“互聯(lián)網(wǎng)”實現(xiàn)分配以及零排放的運輸方式，將構(gòu)成新的能源經(jīng)濟模式。目前，我國新能源利用現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃具有以下特征：

（1）太陽能光伏近期主要是在大中型城市推廣屋頂并網(wǎng)系統(tǒng)，并結(jié)合大型標志性公共建筑實施。未來技術(shù)成熟時，考慮在太陽能資源豐富、靠近電網(wǎng)、具有大片荒漠土地或靠近負荷中心的地點建設(shè)大型光伏電站。

（2）太陽能中低溫?zé)崂玫目砷_發(fā)地區(qū)廣，市場潛力大，將逐步推行強制利用政策。考慮到太陽能直射輻射資源、土地地形和水資源情況，以及交通和電網(wǎng)覆蓋等因素，選擇在適宜地區(qū)建立大規(guī)模太陽能熱發(fā)電站。

（3）風(fēng)能的發(fā)展近期以陸上為主，在風(fēng)資源豐富的重點區(qū)域開發(fā)較大規(guī)模的風(fēng)電場。近海風(fēng)電的發(fā)展以示范性工程為主，為今后大規(guī)模發(fā)展創(chuàng)造條件。

（4）生物質(zhì)能的技術(shù)和利用途徑較多，目前戰(zhàn)略發(fā)展重點是非糧液體燃料和替代石油基的生物基產(chǎn)品。因地制宜發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電，推廣集中養(yǎng)殖場的沼氣和農(nóng)村生物質(zhì)氣化發(fā)電項目，發(fā)展生物質(zhì)交通燃料技術(shù)。

（5）在地?zé)岱矫妫茝V采用熱泵技術(shù)開發(fā)利用淺層地?zé)崮?，用于供暖和制冷，擴大高溫地?zé)岚l(fā)電規(guī)模。

（6）與新能源的分散式生產(chǎn)、儲存、互聯(lián)相關(guān)的新能源材料與設(shè)備、分布式能源、智能電網(wǎng)與微電網(wǎng)等備受關(guān)注。

新能源的資源種類多，能夠采取不同的技術(shù)方式和利用途徑實現(xiàn)多樣化的能源產(chǎn)品供應(yīng)，其中相當一部分新能源技術(shù)的實現(xiàn)還必須依靠傳統(tǒng)能源利用技術(shù)的學(xué)科基礎(chǔ)。另外，不同技術(shù)的商業(yè)化水平差異也較大，開發(fā)條件受到各種因素的制約。因此，新能源專業(yè)知識體系構(gòu)建的關(guān)鍵是，既要滿足現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實需要，又要面向未來技術(shù)發(fā)展的先進方向，兼顧新能源對專業(yè)基礎(chǔ)知識要求的差別性，在“專”與“寬”之間有效平衡和取舍，使其更符合新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

2. 人才培養(yǎng)目標與方向

新能源人才培養(yǎng)計劃必須符合國民經(jīng)濟發(fā)展需要及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局的要求，從科學(xué)有效和可持續(xù)開發(fā)利用新能源的角度出發(fā)，適應(yīng)各種新能源的資源分布、產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。人才培養(yǎng)的總體目標可定位為：“培養(yǎng)適應(yīng)國家重大需求和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有能源動力、材料、機械、電氣、電子信息等學(xué)科門類的理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)掌握新能源高效轉(zhuǎn)換利用及其自動化控制與運行、常規(guī)能源清潔高效利用的專業(yè)知識，具有一定的創(chuàng)新能力和科研能力、較強的工程實踐能力和德智體美全面發(fā)展的復(fù)合型高級專門人才?！备鶕?jù)學(xué)科交叉的特點，以及經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，培養(yǎng)專業(yè)口徑寬、基礎(chǔ)知識扎實、創(chuàng)新精神強、適應(yīng)能力強的高層次人才，滿足能源、建筑、交通、材料、電子、環(huán)保等行業(yè)領(lǐng)域?qū)π履茉串a(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)、工程設(shè)計與施工、科研和管理等各方面人才的需要。

二、新能源專業(yè)人才培養(yǎng)基本要求

1. 堅持能源領(lǐng)域大類培養(yǎng)

新能源專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)遵循“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的原則，體現(xiàn)本科專業(yè)通識教育思想，強調(diào)能源類基礎(chǔ)理論課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生不僅僅局限于某一二個研究對象，還要有比較堅實的知識基礎(chǔ)、比較廣的知識面和一定的能力儲備。在此基礎(chǔ)上，從能源系統(tǒng)的概念出發(fā)，依據(jù)專業(yè)基礎(chǔ)主線方向，掌握太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等主要新能源高效轉(zhuǎn)換和綜合利用技術(shù)、常規(guī)能源清潔高效利用技術(shù)以及能源儲存與系統(tǒng)集成技術(shù)，掌握提供開發(fā)新能源和節(jié)約能源并行的能源系統(tǒng)解決方案能力。

2. 堅持大學(xué)辦學(xué)特色

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的日益興起，新能源相關(guān)專業(yè)也開始備受社會的關(guān)注和高校的青睞，許多高校都在不斷地調(diào)整本專業(yè)的培養(yǎng)計劃、課程設(shè)置，甚至增設(shè)此類專業(yè)。然而，應(yīng)認識到開辦新能源專業(yè)是為了滿足國家能源可持續(xù)發(fā)展的重大需求，為國家可再生能源高效開發(fā)和利用提供科技理論創(chuàng)新和先進技術(shù)基礎(chǔ)，并培養(yǎng)新能源領(lǐng)域復(fù)合型、應(yīng)用型高級專門人才。因此，應(yīng)堅持大學(xué)辦學(xué)特色，以課程教學(xué)為載體，注重思想方法的傳授，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基本能力和探索未知的強烈意識和能力。

3. 堅持工程實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在課程體系的設(shè)計上要堅持探索、創(chuàng)新，不斷把豐富的學(xué)術(shù)前沿知識、最新的工程實踐和科研成果、學(xué)生和社會反饋信息引入到教學(xué)實踐中。在專業(yè)基礎(chǔ)課建設(shè)上，除開設(shè)緊跟科技前沿的概論課外，應(yīng)在專業(yè)課程中引入最新學(xué)術(shù)動態(tài)內(nèi)容。在專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容上，注重教師的研究成果和科研積累，主動引入最新科研成果，不斷豐富課程內(nèi)容。在培養(yǎng)過程中探索導(dǎo)師制，使學(xué)生在有序的指導(dǎo)下接受扎實的實驗和工程實踐訓(xùn)練，參加科研項目和學(xué)科競賽，提高學(xué)習(xí)興趣，掌握進一步從事研究工作的基礎(chǔ)以及從事技術(shù)開發(fā)和管理工作的能力。

三、新能源專業(yè)課程體系設(shè)計endprint

1. 總體設(shè)計

新能源專業(yè)培養(yǎng)方案應(yīng)堅持能源領(lǐng)域綜合知識和能力的培養(yǎng)，注重加強學(xué)生基礎(chǔ)知識，突出本科教育階段的通用性和基礎(chǔ)性。新能源專業(yè)課程體系應(yīng)與培養(yǎng)目標密切關(guān)聯(lián)，課程設(shè)置要充分體現(xiàn)工程教育認證在工程知識、問題分析、解決方案、現(xiàn)代工具應(yīng)用、道德操守、溝通交流、項目管理、國際視野等方面的基本要求。每門課程在課程體系中都擁有自己的價值和作用，彼此在知識、意識、思想、方法、能力基礎(chǔ)上既有關(guān)聯(lián)，又有區(qū)別。

新能源專業(yè)課程體系應(yīng)在科學(xué)與工程上提供對新能源技術(shù)的綜合理解，涵蓋機械設(shè)計與制造、工程力學(xué)與材料、電子工程、流體與傳熱等基礎(chǔ)理論知識。因此，課程體系應(yīng)相應(yīng)地設(shè)置“人文社科類公共平臺課”、“基礎(chǔ)科學(xué)類公共平臺課”、“電子信息類基礎(chǔ)課”、“機械工程類基礎(chǔ)課”、“能源動力類基礎(chǔ)課”等通識教育類基礎(chǔ)課程（如表1所示）。在通識教育類課程的基礎(chǔ)上，設(shè)置新能源專業(yè)課程群和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

2. 專業(yè)課程設(shè)置

新能源專業(yè)課可分為以下主要方向的課程群：太陽能（光伏）、太陽能（光熱）、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、能源系統(tǒng)與評價。

根據(jù)專業(yè)課程的內(nèi)在關(guān)系和修課順序確定模塊化專業(yè)課課程群，如表2所示?？紤]到不同新能源對專業(yè)基礎(chǔ)知識要求上的差異性，各高校對專業(yè)核心課程設(shè)置上可有所偏重。學(xué)生應(yīng)必修（或必選）新能源領(lǐng)域所列研究方向上的專業(yè)課程，并完成對應(yīng)的課程設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，按照學(xué)校辦學(xué)特色或?qū)W生個人興趣或基礎(chǔ)，選修2個大類方向上的專業(yè)交叉選修課。

為了彌補學(xué)時壓縮對教學(xué)深度及學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的影響，專業(yè)課組的設(shè)置應(yīng)涵蓋能源與動力工程、建筑能源環(huán)境與能源利用工程、電氣工程等專業(yè)方向的系列課程。這樣可保證學(xué)生主修新能源方向的同時，掌握與此相關(guān)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，同時對其他方向的專業(yè)基礎(chǔ)知識有所了解，以完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)。系列課程交叉選取制的推行，既能擴大專業(yè)口徑，又尊重學(xué)生的志向，有利于復(fù)合型人才的培養(yǎng)。

3. 實踐課程設(shè)置

新能源科學(xué)與工程專業(yè)具有很強的實踐性特點。本專業(yè)設(shè)置的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括實驗、課程設(shè)計、認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)論文教學(xué)。為保證實踐教學(xué)內(nèi)容的實施，應(yīng)充分研究和優(yōu)化實驗、實訓(xùn)、實習(xí)的內(nèi)容，使其既能滿足課堂教學(xué)的需要，又能為學(xué)生提供充分的動手和實習(xí)機會，探索課堂理論知識—實驗室研究—工廠生產(chǎn)實習(xí)—工程項目設(shè)計理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式。

[責(zé)任編輯：夏魯惠]endprint