新能源工程創新人才培養模式論文

摘要：“新工科”是基於國家戰略發展新需求、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新人才培養所面臨的挑戰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；創新人才；實驗教育

社會變革和產業革命對工科高等教育提出了新的要求，“新工科”是基於國家戰略發展新需求、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，通過培養多元化、創新型的卓越工程人才，讓工程科技進步和創新成為中國乃至人類社會發展的重要引擎，這為工程教育創新變革帶來了重大發展機遇[1]。從教育部公佈的新工科專業來看，與電力電子工程密切相關的是新能源科學與工程專業。該專業期望培養具備能源工程、電氣工程、熱能工程、變流技術等基礎知識，熟練掌握新能源轉換與利用原理、新能源裝置及系統運行技術、新能源科學領域專業知識，能在新能源科學與工程領域開展教學、科研、技術開發、工程應用、經營管理等方面的高級專門人才。相對於傳統的電氣工程、電力電子工科人才，智能電網及新能源這些新產業、新經濟需要實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質複合型新工科人才。在“新工科”教育背景下，本文探討了新能源工程創新人才培養所面臨的挑戰及教學實踐過程中應當注意的地方。力圖在智能電網、新能源等“新工科”人才培養需求下改進工程創新人才培養的內容、模式及理念，以培養能夠適應智能電網以及新能源這些新產業、新經濟發展需要的高層次專門人才。

一、“新工科”對新能源工程創新人才培養提出的技術挑戰

新能源科學與工程專業的培養目標要求學生能夠立足風力發電、光伏發電、綠色電源、電動車控制、波浪發電、智能電網、電力儲能以及生物質能等領域，在新能源電力裝備技術、新能源發電接入技術、電網智能調度與控制技術等方面學有所長，可以在新能源電氣系統領域從事生產製造、工程設計、系統運行、技術開發、教育科研等方面的工作，上述培養目標對新能源工程創新人才培養提出了諸多重大挑戰[2]。

(一)教學內容更加廣泛，對師生的專業知識要求更高

從專業角度來看，教學內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、動力機械等專業領域的基礎知識與基本技能。專業技術的廣泛性要求教學內容要緊跟着進行必要的`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，培養成本明顯增加

在工程應用人才培養方面，實驗教育與實踐教育至關重要，培養學生的動手能力和解決問題的能力是專業人才培養的主要內容。然而，由於新能源專業的學科交叉特性，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。傳統的實驗實踐教學主要圍繞經典的電氣工程、能源動力工程等傳統工科專業進行設置，很多教學單位目前並不具備直接開展新能源實驗實踐教學的基礎設備要求。若直接將傳統學科的實驗內容進行簡單組合，就會導致傳統實驗教學任務加重，學生的實驗培訓壓力增大，對新能源專業本身的訓練也極其有限。如何解決傳統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)行業發展迅速，技術不斷更新，對師生的創新意識與創新能力要求更高

新能源行業目前正處於快速發展的時代，知識更新很快，很多新能源開發利用技術都尚未形成標準化的技術路線。以太陽能的開發利用為例，目前主要有光伏發電、光熱發電這兩種方式。在產業形成初期，光伏發電的路線佔據了太陽能開發利用的主要形式，但大規模的光伏發電併網導致了電力系統慣量水平降低、系統穩定性減弱的問題。因此，發展一直很緩慢的光熱技術重新被行業所認識，未來可能形成光伏發電以及光熱發電同步發展、互為補充的新局面。此外，若以光伏發電技術本身為例，其運行控制技術也在不斷更新，從最大功率跟蹤併網，到現在的慣量支撐、一次調頻等輔助服務。新能源產業的迅速發展，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，新能源專業的師生必須具備優秀的學習能力以及創新實踐能力。

二、“新工科”背景下的新能源工程創新人才培養模式探討

(一)立足傳統工科，兼容新興學科，以適當的角度切入新能源工程創新人才培養

以筆者的觀點來看，教育部批准的大部分新工科專業其實是面向新興行業而批准設置的。也就是説，新工科專業是從行業的角度進行設置，而不是從學科門類的角度設置。因此，新工科面向新興行業，但是支撐其發展的專業知識和專門技術依然是傳統工科基礎，同時應用了新興的技術(信息化、數據化等)來發展新興的產業。以新能源為例，該專業主要面向非常規能源進行開發利用，但支撐新能源技術實現的基礎依然是常規的電氣工程、熱能動力工程等傳統的工科，基礎知識體系並沒有發生本質上的改變，特別是學科門類依然沒有發生變化。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。基於此，新能源專業人才培養依然應該立足傳統工科，兼容新興的學科(大數據、雲計算、物聯網、智能科學等)，以適當的學科角度切入新能源工程的創新人才培養。

(二)創新教學手段、教學設備，以經濟

高效的方式投入新能源工程創新人才培養應用型學科的人才培養必須重視學生實踐能力的培養。新能源科學與工程這一“新工科”批准之後，很多能源行業的頂級高校都加大了培養創新型人才的力度，以培養出一批有着理解和解決複雜能源工程問題能力的卓越工程人才。然而，對於大部分普通高等學校而言，基礎教學條件仍然有限，人才培養成本是不得不面臨的現實問題，因此，應該以創新的思維來革新教學手段、教學設備，力爭以經濟高效的方式進行新能源工程創新人才培養。以電力電子學科開展新能源創新人才培養為例，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新實踐中，讓學生把電力電子以及電機理論應用於新能源開發應用實踐之中。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台培養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係統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業發展迅速，一系列新原理、新技術、新裝備不斷湧現，催生了很多新產品、新企業，創造了新的經濟增長點和就業崗位。然而，支撐新能源技術實現的基礎知識和技能依然來源於傳統學科，特別是常規的電氣工程、熱能動力工程等傳統工科。因此，面對新能源技術的日新月異態勢，新能源專業的師生應當以不變應萬變的方式，不斷地夯實傳統工科的基礎知識與實踐技能，聚焦新能源開發利用這一戰略性的新興產業，不斷提高創新意識與創新實踐能力，密切追蹤行業發展趨勢，用紮實的專業基礎知識和過硬的技術能力，用創新的思維解決新能源開發利用過程中不斷出現的新問題、新需求。

三、結語

新能源工程專業的基礎知識橫跨電氣工程、能源動力工程兩個一級學科，使得該專業的教學內容更加廣泛，現有的教學設備需要升級改造，對師生的專業知識、創新意識與創新能力要求更高。為此，新能源工程創新人才培養應立足傳統工科，兼容新興學科，以適當的學科角度切入新能源工程的創新人才培養；應創新教學手段、教學設備，以經濟高效的方式投入新能源工程創新人才培養；應夯實基礎知識與技能，提高創新意識與能力，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展態勢。

參考文獻：

[1]周劍峯，韓民.新工科專業實踐教學體系構建[J].教育教學論壇，2017(44)：109-110.

[2]陳鐵華.對接新能源專業崗位構建新能源科學與工程專業實踐教學體系[J].長春工程學院學報(社會科學版)，2018(1).

[3]李華，胡娜，遊振聲.新工科：形態、內涵與方向[J].高等工程教育研究，2017(4)：16-19.