新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式論文
摘要：“新工科”是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的工程教育改革方向，為工程教育創(chuàng)新變革帶來了重大機遇。本文在“新工科”教育背景下，討論了新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)所面臨的挑戰(zhàn)以及教學實踐過程中應當注意的地方。
關鍵詞：“新工科”；新能源工程；創(chuàng)新人才；實驗教育
社會變革和產(chǎn)業(yè)革命對工科高等教育提出了新的要求，“新工科”是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的工程教育改革方向，通過培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型的卓越工程人才，讓工程科技進步和創(chuàng)新成為中國乃至人類社會發(fā)展的重要引擎，這為工程教育創(chuàng)新變革帶來了重大發(fā)展機遇[1]。從教育部公布的新工科專業(yè)來看，與電力電子工程密切相關的是新能源科學與工程專業(yè)。該專業(yè)期望培養(yǎng)具備能源工程、電氣工程、熱能工程、變流技術等基礎知識，熟練掌握新能源轉(zhuǎn)換與利用原理、新能源裝置及系統(tǒng)運行技術、新能源科學領域?qū)I(yè)知識，能在新能源科學與工程領域開展教學、科研、技術開發(fā)、工程應用、經(jīng)營管理等方面的高級專門人才。相對于傳統(tǒng)的電氣工程、電力電子工科人才，智能電網(wǎng)及新能源這些新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟需要實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復合型新工科人才。在“新工科”教育背景下，本文探討了新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)所面臨的挑戰(zhàn)及教學實踐過程中應當注意的地方。力圖在智能電網(wǎng)、新能源等“新工科”人才培養(yǎng)需求下改進工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的內(nèi)容、模式及理念，以培養(yǎng)能夠適應智能電網(wǎng)以及新能源這些新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟發(fā)展需要的高層次專門人才。
一、“新工科”對新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出的技術挑戰(zhàn)
新能源科學與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標要求學生能夠立足風力發(fā)電、光伏發(fā)電、綠色電源、電動車控制、波浪發(fā)電、智能電網(wǎng)、電力儲能以及生物質(zhì)能等領域，在新能源電力裝備技術、新能源發(fā)電接入技術、電網(wǎng)智能調(diào)度與控制技術等方面學有所長，可以在新能源電氣系統(tǒng)領域從事生產(chǎn)制造、工程設計、系統(tǒng)運行、技術開發(fā)、教育科研等方面的工作，上述培養(yǎng)目標對新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出了諸多重大挑戰(zhàn)[2]。
(一)教學內(nèi)容更加廣泛，對師生的專業(yè)知識要求更高
從專業(yè)角度來看，教學內(nèi)容應當包括能源工程、電氣工程、電機工程、電力電子技術、傳熱學、控制工程、流體力學、動力機械等專業(yè)領域的基礎知識與基本技能。專業(yè)技術的廣泛性要求教學內(nèi)容要緊跟著進行必要的增加，以儲備該領域的必備知識[3]，同時也增加了學生的學習負擔。相應地，為了搞好本領域的教學科研工作，也要求教師的專業(yè)背景要相應地拓寬，從而能夠勝任新能源這一學科交叉領域的教學科研工作。
(二)教學設備需要升級改造，培養(yǎng)成本明顯增加
在工程應用人才培養(yǎng)方面，實驗教育與實踐教育至關重要，培養(yǎng)學生的動手能力和解決問題的能力是專業(yè)人才培養(yǎng)的主要內(nèi)容。然而，由于新能源專業(yè)的學科交叉特性，以及新能源本身的多樣性，因此實驗項目以及教學設備也必然很多。傳統(tǒng)的實驗實踐教學主要圍繞經(jīng)典的電氣工程、能源動力工程等傳統(tǒng)工科專業(yè)進行設置，很多教學單位目前并不具備直接開展新能源實驗實踐教學的基礎設備要求。若直接將傳統(tǒng)學科的實驗內(nèi)容進行簡單組合，就會導致傳統(tǒng)實驗教學任務加重，學生的實驗培訓壓力增大，對新能源專業(yè)本身的訓練也極其有限。如何解決傳統(tǒng)實驗教學的固有問題，是目前新能源這一新工科建設、課程改革的熱點。
(三)行業(yè)發(fā)展迅速，技術不斷更新，對師生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力要求更高
新能源行業(yè)目前正處于快速發(fā)展的時代，知識更新很快，很多新能源開發(fā)利用技術都尚未形成標準化的技術路線。以太陽能的開發(fā)利用為例，目前主要有光伏發(fā)電、光熱發(fā)電這兩種方式。在產(chǎn)業(yè)形成初期，光伏發(fā)電的路線占據(jù)了太陽能開發(fā)利用的主要形式，但大規(guī)模的光伏發(fā)電并網(wǎng)導致了電力系統(tǒng)慣量水平降低、系統(tǒng)穩(wěn)定性減弱的問題。因此，發(fā)展一直很緩慢的光熱技術重新被行業(yè)所認識，未來可能形成光伏發(fā)電以及光熱發(fā)電同步發(fā)展、互為補充的新局面。此外，若以光伏發(fā)電技術本身為例，其運行控制技術也在不斷更新，從最大功率跟蹤并網(wǎng)，到現(xiàn)在的慣量支撐、一次調(diào)頻等輔助服務。新能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得很多潛在問題不斷地曝光，圍繞這些問題的解決也催生出了一系列新原理、新技術、新裝備。為了勝任新能源知識與技術快速變革的需求，新能源專業(yè)的師生必須具備優(yōu)秀的學習能力以及創(chuàng)新實踐能力。
二、“新工科”背景下的新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式探討
(一)立足傳統(tǒng)工科，兼容新興學科，以適當?shù)慕嵌惹腥胄履茉垂こ虅?chuàng)新人才培養(yǎng)
以筆者的觀點來看，教育部批準的大部分新工科專業(yè)其實是面向新興行業(yè)而批準設置的。也就是說，新工科專業(yè)是從行業(yè)的角度進行設置，而不是從學科門類的`角度設置。因此，新工科面向新興行業(yè)，但是支撐其發(fā)展的專業(yè)知識和專門技術依然是傳統(tǒng)工科基礎，同時應用了新興的技術(信息化、數(shù)據(jù)化等)來發(fā)展新興的產(chǎn)業(yè)。以新能源為例，該專業(yè)主要面向非常規(guī)能源進行開發(fā)利用，但支撐新能源技術實現(xiàn)的基礎依然是常規(guī)的電氣工程、熱能動力工程等傳統(tǒng)的工科，基礎知識體系并沒有發(fā)生本質(zhì)上的改變，特別是學科門類依然沒有發(fā)生變化。眾所周知，學科門類的增減通常是因為物理、化學、生物等基礎學科的重大突破帶來的。基于此，新能源專業(yè)人才培養(yǎng)依然應該立足傳統(tǒng)工科，兼容新興的學科(大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、智能科學等)，以適當?shù)膶W科角度切入新能源工程的創(chuàng)新人才培養(yǎng)。
(二)創(chuàng)新教學手段、教學設備，以經(jīng)濟
高效的方式投入新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)應用型學科的人才培養(yǎng)必須重視學生實踐能力的培養(yǎng)。新能源科學與工程這一“新工科”批準之后，很多能源行業(yè)的頂級高校都加大了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的力度，以培養(yǎng)出一批有著理解和解決復雜能源工程問題能力的卓越工程人才。然而，對于大部分普通高等學校而言，基礎教學條件仍然有限，人才培養(yǎng)成本是不得不面臨的現(xiàn)實問題，因此，應該以創(chuàng)新的思維來革新教學手段、教學設備，力爭以經(jīng)濟高效的方式進行新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)。以電力電子學科開展新能源創(chuàng)新人才培養(yǎng)為例，可以把最新的半實物仿真技術應用到新能源工程的教學與科研創(chuàng)新實踐中，讓學生把電力電子以及電機理論應用于新能源開發(fā)應用實踐之中。利用電力電子半實物仿真技術及其設備，學生不僅能學習到新能源能量變換的基本理論，還能通過半實物仿真實驗平臺培養(yǎng)學生的動手實踐能力，更加直觀地學習電力電子等新能源相關系統(tǒng)的工作原理和運行控制方法，掌握半實物仿真這種先進的科研測試手段，可減少對物理硬件設備的需求。
(三)夯實基礎知識與技能，提高創(chuàng)新
意識與能力，以不變應萬變的方式應對新能源技術的日新月異新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一系列新原理、新技術、新裝備不斷涌現(xiàn)，催生了很多新產(chǎn)品、新企業(yè)，創(chuàng)造了新的經(jīng)濟增長點和就業(yè)崗位。然而，支撐新能源技術實現(xiàn)的基礎知識和技能依然來源于傳統(tǒng)學科，特別是常規(guī)的電氣工程、熱能動力工程等傳統(tǒng)工科。因此，面對新能源技術的日新月異態(tài)勢，新能源專業(yè)的師生應當以不變應萬變的方式，不斷地夯實傳統(tǒng)工科的基礎知識與實踐技能，聚焦新能源開發(fā)利用這一戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)，不斷提高創(chuàng)新意識與創(chuàng)新實踐能力，密切追蹤行業(yè)發(fā)展趨勢，用扎實的專業(yè)基礎知識和過硬的技術能力，用創(chuàng)新的思維解決新能源開發(fā)利用過程中不斷出現(xiàn)的新問題、新需求。
三、結(jié)語
新能源工程專業(yè)的基礎知識橫跨電氣工程、能源動力工程兩個一級學科，使得該專業(yè)的教學內(nèi)容更加廣泛，現(xiàn)有的教學設備需要升級改造，對師生的專業(yè)知識、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力要求更高。為此，新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)應立足傳統(tǒng)工科，兼容新興學科，以適當?shù)膶W科角度切入新能源工程的創(chuàng)新人才培養(yǎng)；應創(chuàng)新教學手段、教學設備，以經(jīng)濟高效的方式投入新能源工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)；應夯實基礎知識與技能，提高創(chuàng)新意識與能力，以不變應萬變的方式來積極地應對新能源技術日新月異的發(fā)展態(tài)勢。
參考文獻：
[1]周劍峰，韓民.新工科專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建[J].教育教學論壇，2017(44)：109-110.
[2]陳鐵華.對接新能源專業(yè)崗位構(gòu)建新能源科學與工程專業(yè)實踐教學體系[J].長春工程學院學報(社會科學版)，2018(1).
[3]李華，胡娜，游振聲.新工科：形態(tài)、內(nèi)涵與方向[J].高等工程教育研究，2017(4)：16-19.
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