发布时间:2023-09-28 09:38:52
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【基金项目】常州工学院教学改革研究课题(项目编号:J120324;J120305)。
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)10-0247-02
引言
新能源产业人才培养落后于产业发展,培养新能源方面专业技术人才已经成为当务之急[1-4]。新能源科学与工程专业是教育部2011批准的第一批战略性新兴产业专业,涉及的学科领域广泛,属于交叉学科,涉及物理、能源与动力工程等多个学科。目前国内对该专业的专业课程体系设置存在专业定位、培养方向模糊;专业基础课程与专业课程的知识结构不成体系;缺乏合理的实践、实训体系等诸多问题。如何依托众多的所属学科,明确准确的培养人才定位,构建可操作性强、结构合理的课程体系是新能源科学与工程专业建设迫切需要解决的问题。
1.以地方产业背景为引导,明确培养方向定位
围绕长三角地区光伏产业背景,依据学校创新型应用人才培养目标,创新教学理念,提炼新能源科学与工程专业的培养方向与专业特色。
为适应创新型应用人才培养目标,围绕学校“让每一个学生都获得成功”的办学理念,创建“以人为本,因材施教,学、做、创并举”的教学理念,为教学改革和创新型人才培养引领方向。围绕长三角地区的新能源产业背景,尤其是光伏产业,确定常州工学院新能源科学与工程专业以光伏技术为培养方向,培养从事可再生能源,尤其是光伏技术开发与应用系统的设计、开发、测试、运行、管理等方面的具有创新精神的应用型高级工程技术人才。
2.以“新能源产业链”为主线,构建纵横协同的专业课程体系
根据学生的认知规律,依据“以人为本,因材施教,学、做、创并举”的教学理念,结合新能源技术的理论与实践特点,以“新能源产业链为主线”构建纵横协同的专业课程体系,课程体系如图1所示。实现专业知识覆盖到“新能源材料开发”、“新能源器件制备”、“新能源应用系统设计”等整个完整的新能源产业链。
纵向以“新能源产业链中的各种技术能力培养”为主线,建立适应新能源技术学科特点,涵盖新能源材料开发技术、新能源器件制备技术、新能源系统设计与应用等三大系列的“模块化、系列化”完整的课程体系。横向按知识体系与认知能力模块化专业课程,以“机电基础”与“理化基础”为两个专业基础模块、以“光伏技术”为专业主导线、“测试技术”为专业副主线、“各种新能源技术”为专业支撑线,“能源管理”为专业特色线四个专业模块,共六个课程模块。在课程体系范围内,根据培养目标的要求,完善教学大纲,科学合理的设置各个系列各门课程的“多样化”内容。
3.以“实践创新能力培养”为实践主线,构建“分层次、递进式”实践训练体系
以“实践创新能力培养”为实践主线,构建“分层次、递进式”实践训练体系,如图2所示。纵横之间通过综合实训、课程实验、生产实习、课程设计、毕业设计等环节有机联系,协调运作,有效解决传统实践教学内容依附于理论课程进行划分,模块之间关联度小,知识体系缺乏连续性、系统性的问题,更好地适应信息时代的需求。
将学生实践能力的培养贯穿于实验、课程设计、毕业设计、技能培训、参加科研项目、创新训练项目、各种学科竞赛等实践教学活动的全过程,体现“全程化”。注重工程实际应用能力的培养,大部分课程设计、毕业设计的选题来自于各类科研项目,科研反哺教学,使学生受到更为系统的工程训练,体现“工程化”。针对基础、能力不同的学生,在实践能力培养上提出不同层次的要求,不搞“一刀切”体现 “多元化”。
4.结语
紧密围绕长江三角洲地方光伏产业背景,确定常州工学院新能源科学与工程专业以光伏技术为培养方向;根据学生的认知规律,结合新能源技术的理论与实践特点,以“新能源产业链为主线”构建纵横协同的专业课程体系;以“实践创新能力培养”为实践主线,构建“分层次、递进式”实践训练体系;探索出与产业背景紧密结合、具有明显特色的专业课程设置,带动人才培养体系创新,实现教育教学质量提高。培养多层次的光伏方向的专业人才,服务于地方经济的发展。
参考文献:
[1]王伟东、艾建军、杨坤,新能源产业人才培养问题与对策[J].中国电力教育,2011.(12).5-6
[2]王彦辉、齐威娜,新能源产业人才培养存在的问题及对策[J].中国成人教育,2010.(2).54
[3]王永、张渊、刘浩、程超,长三角地区高职光伏专业建设研究[J].职业教育研究,2012.(2).31-32
[4]刘学东、邵理堂、孟春站、宋祥磊,新能源科学与工程(太阳能利用方向)人才培养探讨[J].淮海工学院学报(社会科学版 教育论坛),2010.(8).46-47
“新能源科学与工程”是高校根据国务院关于加快培育发展战略性新兴产业的决定而新设的。国务院提出的七大战略性新兴产业包括节能环保产业、新一代信息技术产业、生物产业、高端装备制造产业、新能源产业、新材料产业、新能源汽车产业。其中,对于新能源产业,国家要积极研发新一代核能技术和先进反应堆,发展核能产业。加快太阳能热利用技术推广应用,开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场。提高风电技术装备水平,有序推进风电规模化发展,加快适应新能源发展的智能电网及运行体系建设。因地制宜开发利用生物质能。
2011年,“新能源科学与工程”专业将在南京理工大学、华北电力大学、东北大学、河海大学、浙江大学、华中科技大学、中南大学、重庆大学、西安交通大学、上海理工大学、江苏大学等十所高校“生根发芽”。仅江苏就有3所高校设立了这个专业。国家战略性新兴产业把新能源产业作为其中的一部分提出来,可见其重要性,为什么这个产业会受到这么关注?新兴专业学什么?就业前景怎样?本文将对“新能源科学与工程”专业的相关状况做个详细分析,为考生了解、有的放矢的报考服务。
发展前景
东北大学博士生导师蔡九菊教授认为,发展新能源符合社会发展的需要,市场前景广阔,同时相关的专业人才需求量大。近年来我国经济持续高速增长,传统能源消耗量大幅增长,引发的能源短缺和环境污染等问题成为制约我国经济又好又快发展的瓶颈,为此,发展新能源产业势在必行。一方面,发展新能源产业孕育着巨大的投资机会,将有效拉动经济增长;另一方面,也可以有效地改变经济增长方式,引领中国经济走向低碳化。
目前,中国大力推动新能源产业的发展,在加大水电、核电、太阳能和风能设施建设的同时,计划在2020年前使新能源消费比例达到15%,规划到2020年,中国在新能源领域的总投资将超过3万亿元。虽然我国新能源产业迅速发展,然而推动新能源行业前进的人才供给却显得捉襟见肘。高素质专业人才和核心技术的缺失,已严重阻碍了我国当前新能源产业的健康发展。据估算,到2020年在风电领域的从业人员就将会有几十万,其中包括几万名专业人员。根据《核电中长期发展规划(2005―2020)》,在未来10年内,国家每年平均要开工建设5-8台以上的核电机组,预计每年对核电人才的需求有数千人,而全国每年相关专业的毕业生总量不超过500人。对于快速发展的太阳能产业而言,人才供应同样面临严重不足。因此,亟待加大新能源产业人才的培养力度,以满足新能源产业发展对高素质人才的迫切需求。
专业培养目标
新能源科学与工程专业面向新能源产业,根据能源领域的发展趋势和国民经济发展需要,培养在新能源科学研究及其利用的技术开发与实施等方面既有扎实的理论基础,又有较强的实践和创新能力的专门人才,以满足国家战略性新兴产业发展对该领域教学、科研、技术开发、工程应用、经营管理等方面的专业人才需求。学生的修业年限为4年,对于完成培养要求者授予工学学士学位。
专业课程体系
新能源科学与工程专业在课程内容体系的设置上紧密结合培养目标要求,既注重“厚基础”,突出基本理论与方法,又注重“宽方向”,丰富课程知识结构。注重学生“知识结构”的构建和“能力结构”的形成。
理论部分:在基础教育系列中重点强调基础性与综合性相结合的原则。包括高等数学、大学物理等工程技术基础课群;大学外语、原理等社会科学课群。在专业教育系列中重点遵循厚基础、宽口径的原则。包括工程热力学、流体力学、传热学、能源系统工程、可再生能源及其利用、光伏科学与工程、风力发电原理、生物质能工程、核能利用基础等专业平台课群;光伏材料与太阳能电池、风力发电场等专业选修课群等。
实践部分:重点培养学生的独立思考能力、动手能力和工程实践能力。单独设立“能源工程综合实验”课程,目的是充分利用学科的开放式实验室,指导学生开展设计性、综合性实验项目,培养学生发现问题、解决问题的创新能力。
毕业生就业去向
毕业生就业前景广阔,可在核能、风能、太阳能、生物质能等新能源和节能减排领域的企事业单位、高等院校和政府部门从事技术研发、工程设计、新能源科学教育与研究、新能源管理等相关工作。
如河海大学主修课程包括:理论力学、材料力学、机械设计基础、电工技术基础、微型计算机原理及应用、工程热力学、气象学、太阳能发电电气设备与系统、太阳能发电并网技术、项目及企业管理等。毕业生就业方向:培养太阳能利用工程系统设计、研究、运行、施工管理等方面知识的高级工程技术人才。
南京理工大学主要以新能源的能源转换过程、高效清洁能源利用与功率转换技术为核心,培养掌握上述领域基础知识和专业技能、具备良好综合素质的高级工程技术人才,为太阳能、风能电站和供电公司等电力部门提供后续人才及技术支持。南京理工大学对新能源科学研究与人才培养已有25年的历史,包括太阳能、风能以及能效节能的可持续能源投资中,还有一个巨大的市场有待开发――能效和节能。可再生能源的开发在中国有广阔的空间,新能源科学与工程专业人才的缺口很大,目前学校在此方向培养的硕士生一入校就被用人单位盯上。
新闻链接
北大世界新能源战略研究中心成立
【Abstract】New energy science and engineering is a typical multi subject cross specialty and has already become an emerging industries which our nation prefers to develop. Based on the analysis of the current situation of the new energy profession, this paper proposes a distinctive training program for new energy science and engineering, combing with our own advantages.
【Key words】New energy science and Engineering; Multi discipline; Training program
随着社会经济的发展,传统能源产业已经成为制约当今社会经济发展的关键因素,新能源产业的发展必然是未来中国可持续发展的趋势。然而与发达国家相比,我国的新能源产业化发展起步相对较晚,技术也较为落后,总体产业化程度不高,且新能源领域的科技创新能力明显不足。特别是我国高校新能源专业人才培养方案尚处于摸索阶段[1-3]。
目前,国内大部分高校的新能源科学与工程专业都是以能源与动力工程专业为基础,再开设几门与新能源领域相关的课程,并没有从根本上解决培养方案的问题,因此,在课程体系设置、专业素质培养、本科生就业等方面存在不少问题。例如:(1)专业特色不明确;(2)专业基础课程与专业课程脱节;(3)实践教学和创新教学的形式化[4-5]。因此,本文针对目前各高校在新能源科学与工程专业人才模式培养中存在的主要问题,提出了具有特色的新能源科学与工程专业培养方案。
1 一体化人才培养
本校新能源科学与工程专业的课程体系由四个主要模块组成:通识课程71学分(人文社科课程和公共基础课程)、学科课程58学分(学科基础课程、专业核心课程和专业选修课课程)、集中实践教学38学分(毕业设计、课程设计、项目设计、电工实习、金工实习、生产实习、课外实践教学等)和素质、创新、创业教育16学分。在本课程体系中,一方面开设了本专业的基础技术知识课程,让学生能够掌握与新能源体系设计、开发和测试相关的知识,另一方面开设了能源管理等方面的课程,最终培养的学生能够熟悉规划-设计-制造-运营-管理环节中关键的技术和方式,使得他们能更好的适应社会的需求。
2 供求关系引导特色学科
目前,各高校根据自身专业设置的特点和学科发展的优势,制定了稍有不同的新能源科学与工程专业人才的培养方案,如华北电力大学新能源科学与工程专业以生物质能、太阳能和风能三个专业为主;江苏大学的新能源科学与工程专业则围绕风能发展相关课程,实行单方向发展模式。本专业由于是新组建专业,暂时还未形成特色学科,因此,在专业核心课程设置时,以全面介绍新能源的动力系统、新能源的利用、新能源的储存和节能方式为目的,未涉及具体的特色方向,同时,河南省是以农业产品为主,结合目前太阳能热泵技术的大力推进,因此,在设置专业选修课程时,主要以热泵技术、太阳能制冷和冷热源工程为主导。在以后的实践过程中,发展出自身特色后,再利用选修课色学科对专业核心课程进行替换,从而形成“从发展中找特色”的人才培养方式。
3 “1+1”就业模式
新能源科学与工程专业属于新生学科,该方向毕业的学生较少,在能源行业中并未站稳脚步,在考虑学生就业问题时,一方面要以新能源学科为基础,开设新能源就业较好的课程,另一方面,也要重视我们现状,新能源比重小于20%,目前仍然以传统能源为主,因此,也开设了传统能源的节能技术课程,从而形成新能源利用和传统能源升级改造并行的“1+1”就业模式。
4 “分层次”创新教学
高校的教学模式必须具有连贯性,才能保证教学的质量。因此,本专业在设置相关软件学习课程时,尝试性地在大学一年级开设程序设计技术(C语言),大学二年级开设工程软件基础,让学生掌握工程软件基本知识,大学三年级时开设工程软件应用技术,让学生能熟练的利用三维软件进行实物绘制,在大学四年级的素质教育时,开设CAD-CFD综合应用创新教育课,更进一步让学生掌握模型的网格划分和传热与流动方面的简单编程计算。在上述的课程学习中,既保证的课程学习的连贯性,也形成了“分层次”创新教学的发展模式。
5 结语
新能源领域的发展,关键在于人才的培养。由于新能源科学与工程专业涉及物理学、化学、传热学、材料科学、管理学等学科,是一个典型的多学科交叉的新兴专业。因此,其培养方式和课程设置必须紧跟新能源科学技术的发展步伐,与时俱进。在贯彻厚基础、宽方向、重实践原则的基础上,积极培养具有扎实的自然科学基础、人文社会科学基础和专业知识,能够承担新能源工程的设计、运行管理、技术开发、科学技术教育与教学等工作,富有社会责任感,具有创新精神、实践能力和竞争力的高级专门人才。
【参考文献】
[1]冯大千,刘国良,范大和,等.浅谈《新能源概论》课程教学实践[J].科技视界, 2016(19):157-157.
[2]张宏丽,王存旭,郭瑞.美国俄勒冈州技术学院新能源专业人才培养的启示[J]. 当代教育理论与实践,2015(12):103-105.
中图分类号:G642.3 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.023
新能源产业人才培养落后于产业发展,已严重阻碍了我国当前新能源产业的健康发展,培养新能源方面专业技术人才已经成为当务之急[1-3]。新能源科学与工程专业是教育部2011批准的第一批战略性新兴产业专业,目前处于初步形成和探索阶段,没有现成的经验和模式可以借鉴。明确准确的培养人才定位,形成可操作性强、结构合理的课程体系是新能源科学与工程专业建设迫切需要解决的一项重大课题。
1 新能源科学与工程专业存在的问题
新能源科学与工程专业是2011年开始招生的战略性新兴产业专业,大部分高校都是在原有能源与动力工程专业基础上开始几门新能源领域相关的课程,专业培养方向、课程体系设置等方面存在不少问题。
第一,专业定位、培养方向模糊。在原有能源与动力工程专业基础上开设几门新能源领域相关的课程,培养出来的学生无法满足企业对专业人才的需求。
第二,设置的专业基础课程与专业课程的知识结构不成体系、不能相互支撑。新能源本身涵盖学科知识领域广,学生学习困难,难以达到理想的学习效果。
第三,缺乏合理的实践、实训体系。新能源技术涉及到多个领域,多种技术,要想达到理想的教学效果,培养合格的具备实践应用能力和创新能力的复合型人才,必须开设多种实践、实训教学,但教学设备状况根本无法满足人才培养的需求。
2 新能源科学与工程专业人才培养方案的制定思路
江苏是光伏产业大省,立足地方,结合光伏产业背景,构建常州工学院新能源科学与工程专业的课程体系,探索出与产业背景紧密结合、具有明显特色的专业课程设置,带动人才培养体系创新,实现教育教学质量提高。
第一,依据学校创新型应用人才培养目标,结合新能源技术的理论与实践特点,创新教学理念,提炼新能源科学与工程专业的培养方向与专业特色,为教学改革和创新型人才培养引领方向。
第二,根据学生的认知规律,结合新能源技术的理论与实践特点,以“新能源产业链为主线”构建纵横协同的专业课程体系。实现专业知识覆盖到“新能源材料开发”、“新能源器件制备”、“新能源应用系统设计”等整个完整的新能源产业链。
第三,以“实践创新能力培养”为实践主线,构建“分层次、递进式”实践训练体系。纵横之间通过综合实训、课程实验、生产实习、课程设计、毕业设计等环节有机联系,协调运作,有效解决传统实践教学内容依附于理论课程进行划分,模块之间关联度小,知识体系缺乏连续性、系统性的问题,更好地适应信息时代的需求。
3 新能源科学与工程专业人才培养方案构建
3.1 结合江苏省的光伏产业背景,以及学校的实际情况明确培养方向
围绕常州的新能源产业背景,尤其是光伏产业,依托常州新能源学院,确定常州工学院新能源科学与工程专业以光伏技术为培养方向,培养从事可再生能源,尤其是光伏技术开发与应用系统的设计、开发、测试、运行、管理等方面的具有创新精神的应用型高级工程技术人才。
3.2 以“新能源产业链”为主线,构建纵横协同的课程体系
依据“以人为本,因材施教,学、做、创并举”的教学理念,构建纵横协同教学课程体系。纵向以“新能源产业链中的各种技术能力培养”为主线,建立适应新能源技术学科特点,涵盖新能源材料开发技术、新能源器件制备技术、新能源系统设计与应用等三大系列的“模块化、系列化”完整的课程体系。横向按知识体系与认知能力模块化专业课程,以“机电基础”与“理化基础”为两个专业基础模块、以“光伏技术”为专业主导线、“测试技术”为专业副主线、“各种新能源技术”为专业支撑线,“能源管理”为专业特色线四个专业模块,共六个课程模块。在课程体系范围内,根据培养目标的要求,完善教学大纲,科学合理的设置各个系列各门课程的“多样化”内容。
3.3 以“实践创新能力培养”为实践主线,构建“分层次、递进式”实践训练体系
以“实践创新能力培养”为主线构建“分层次、递进式”实践能力训练体系。将学生实践能力的培养贯穿于实验、课程设计、毕业设计、技能培训、参加科研项目、创新训练项目、各种学科竞赛等实践教学活动的全过程,体现“全程化”。注重工程实际应用能力的培养,大部分课程设计、毕业设计的选题来自于各类科研项目,科研反哺教学,使学生受到更为系统的工程训练,体现“工程化”。针对基础、能力不同的学生,在实践能力培养上提出不同层次的要求,不搞“一刀切”体现 “多元化”。
4 结语
紧密围绕长江三角洲地方产业背景,确定常州工学院新能源科学与工程专业以光伏技术为培养方向;根据学生的认知规律,结合新能源技术的理论与实践特点,以“新能源产业链为主线”构建纵横协同的专业课程体系;以“实践创新能力培养”为实践主线,构建“分层次、递进式”实践训练体系;探索出与产业背景紧密结合、具有明显特色的专业课程设置,带动人才培养体系创新,实现教育教学质量提高。培养多层次的光伏方向的专业人才,服务于地方经济的发展。
参考文献:
[1]王伟东,艾建军,杨坤.新能源产业人才培养问题与对策[J].中国电力教育,2011,(12):5-6.
[2]王彦辉,齐威娜.新能源产业人才培养存在的问题及对策[J].中国成人教育,2010,(2):54.
[3]王永,张渊,刘浩,程超.长三角地区高职光伏专业建设研究[J].职业教育研究,2012,(2):31-32.
作者简介:熊超,常州工学院光电工程学院,江苏常州 213002
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)26-0046-02
新能源属于我国战略性新兴产业,也是国民经济发展的基础性产业。面对环境污染与能源危机的双重压力,全球都在加快推进新能源产业发展。规模化开发与利用太阳能、风能、生物质能、地热能等为代表的新能源,实现我国传统化石能源过渡为清洁、可再生能源为主的能源结构是必然之举。中国将大力推动新能源产业的发展,在加大水电、核电、太阳能和风能设施建设的同时,计划在2020年前使新能源消费比例达到15%。特别是近年来风力发电和太阳能发电作为新能源电力的两支主力军迅猛发展,出现并驾齐驱的局面,新能源电力产业的蓬勃发展对新能源专业人才提出迫切需求。在这种形势下,怎样培养适应新能源产业需求的人才,既有巨大的机遇,也有很大的挑战性。
为适应我国战略性新兴产业的需要,自2006年以来我国相继有华北电力大学、河海大学、长沙理工大学等多所高等院校开办风能与动力工程本科专业;2010年教育部紧急下达《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》,自2011年开始,我国部分高等院校设置了新能源科学与工程、新能源材料与器件等新能源产业相关的本科专业。但怎么样才能更好地为国家发展新能源产业起到人才培养的支撑作用,培养什么样的新能源产业人才以及如何培养,怎么样结合学校自身的特色与资源优势开设专业方向和课程体系,是当前面临的主要课题。
一、我国新能源电力产业的发展形势
自2007年,我国风电装机容量呈高速增长趋势。2010年,我国(不包括台湾地区)新增风电装机1893万千瓦,累计风电装机容量4473万KW,超过美国跃居世界第一位。至2012年底,全国新增安装风电机组7872台,装机容量1296万KW;累计安装风电机组53764台,装机容量达到7532万KW;风电并网总量达到6083万KW,发电量达到1004亿千瓦时,风电已超过核电成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。2013年我国风电又新增风电并网容量1492万千瓦。2014年我国风电发展目标为1800万千瓦。根据2014年国家能源局印发“十二五”第四批风电项目计划显示,列入“十二五”第四批风电核准计划的项目总装机容量为2760万千瓦(27.6GW)。从2011年开始,我国为把握风电发展节奏,促进产业健康有序发展,国家能源局开始制定风电项目核准计划,前三批风电核准规模分别为2683万千瓦、1676万千瓦(后又增补852万千瓦)和2797万千瓦。至此,“十二五”以来拟核准的风电项目规模累计已超过1亿千瓦。
在风电大规模发展的同时,自2009年以来我国太阳能光伏发电也迅速扩张。截至2012年底,我国累计光伏装机容量达到7.5GWp;截至2013年底,中国光伏发电新增装机容量达到10.66GWp,光伏发电累计装机容量达到18.16GWp。2013年全球光伏新增装机39GWp,比2012年增长28%。2013年,就新增光伏装机而言,中国、日本和美国成为世界上最大的三个市场,而德国则退居第四。中国2014年光伏发电的发展目标是全年新增光伏装机14GWp。根据《太阳能发电“十二五”规划》,中国光伏发电装机容量与发展目标如表1所示。
在太阳能光伏发电快速成长的过程中,全球太阳能光热发电也正以惊人的速度发展。截至2013年底为止,美国已有5座大型太阳能光热发电站投入运行,规模都在100MW以上。其中美国NRG能源公司联合Google、Brightsource公司投资22亿美元在加州莫哈维沙漠建设的太阳能发电站于2013年成功发电,装机规模为392MW,这是目前世界上规模最大的塔式电站。美国能源部SunShot计划光热发电的研发目标是到2020年实现75%的成本削减,在不依赖政策补贴的前提下将光热发电推至每千瓦时6美分甚至更低的水平。欧洲早在2009年12家跨国公司在德国慕尼黑签署协议,计划投资4000亿欧元在北非建立太阳能热发电厂,10年后开始供电,据估计到2050年,该项目在北非的发电厂将满足欧洲15%的用电需求,这也是目前世界上拟建中太阳能发电厂同类中最大的太阳能项目。此外,西班牙、南非、印度、智利、摩洛哥、以色列、沙特、阿联酋、科威特以及澳大利亚都已经开始了大规模光热发电的兴建,印度已有50MW规模的电站并网运行。中国在北京延庆县八达岭建设了首个规模为1MW的太阳能热发电示范电站,于2012年8月成功发电,但还没有商业化规模电站。可以预见,随着国外太阳能光热发电公司进入中国和国内太阳能光热发电技术的研究进展,中国未来十年将在太阳能光热发电方向上大有作为。
二、新能源科学与工程专业人才培养的定位
2012年,教育部将原风能与动力工程和新能源科学与工程合并统一改为新能源科学与工程。相应地,风动专业也将面向更宽广意义的新能源产业需求,需要对专业培养方案进行调整;特别是更名为新能源科学与工程,就业的主战场不能较好地定位,致使专业课程体系达不到市场的期望值,对该专业课程体系怎样设计仍需继续研究探讨。从用人单位和学生自身需求上来看,专业课程设置和职业能力培养占有很重要的位置。其主要原因有两个:一是我国经济水平还欠发达,从读大学所付出的成本上来看,大多数学生期望接受到职业技能方面的训练;二是用人单位企盼招收到适合于工程技术需要的、能够尽快进入工作角色的应用型、技能型、复合型人才。
对于专业设置,国内其它专业的普遍做法是根据就业渠道下设专业方向。专业必须有支撑产业为基础才会有生命力。因此,本文提出“以学科为基础设置大类专业,以产业为支撑开设专业方向”的观点。新能源科学与工程专业应该在强化“工程实践能力培养”的基础上,必须以风力发电、太阳能发电作为就业主战场,分别面向风电机组设计与制造、风电场工程、太阳能发电工程三个主要领域,设置各具特色的专业方向的课程体系。
三、新能源科学与工程专业课程体系的优化
新能源科学与工程专业自2010年教育部批准开设以来,全国已有34所高校开设此专业。2013年5月19日,“首届全国新能源科学与工程专业建设研讨会”在华北电力大学召开,指出课程体系是否合理、课程内容是否先进直接关系到人才培养的质量。现阶段我国系统培养新能源科学与工程专业本科生、研究生的工作才刚刚起步,对于相应课程体系的构建正处于探索阶段。
根据国内部分高校新能源科学与工程专业公布的培养方案,其课程体系设置与专业定位(如表2所示)。总体上来看,各高校的课程体系呈现自由发展、特色发展的局面,这有利于各学科交叉融合,促进新能源产业发展,但同时应注意一些专业基础课程的共性、相通性问题。课程体系可以大致分为两大类:一类是遵循厚基础、宽口径的原则,强调能源类基础理论课程教学(A类),但专业核心课程各高校有所偏重;另一类则是专业方向针对性较强,更强调职业能力培养(B类)。例如风动方向加强了力学、机械、电气方面的课程模块,太阳能方向则强调了半导体物理、材料科学的课程模块,但缺少光学、热学、电气工程方面的教学。
表2 国内部分高校新能源科学与工程专业的课程设置与专业定位
学 校 专业课程体系 专业定位
A类:
浙江大学、华中科技大学、西安交通大学、中南大学、重庆大学、上海理工大学等 专业基础课程:工程热力学、工程流体力学、传热学、应用电化学、固体与半导体物理、材料科学基础、工程制图、机械设计基础、电工电子技术、自动控制原理等
专业核心课程:可再生能源和新能源概论、太阳能电池原理与制造技术、太阳能光伏发电系统与应用、太阳能热利用原理与技术、风力发电原理、生物质能转化原理与技术、核能发电概论、氢气大规模制取的原理和方法、能源与环境、燃料电池概论、薄膜材料与器件、半导体材料、新能源材料、热泵技术、能源低碳利用技术、Matlab及其工程应用、CFD软件应用等 具备热学、力学、电学、机械、自动控制、能源科学、系统工程等理论基础,掌握可再生能源与新能源专业知识
B类1:
华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、沈阳工业大学等 专业基础课程:理论力学、风力机空气动力学、材料力学、机械设计基础与CAD、、画法几何与机械制图、电机学、电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自动控制原理、微机原理与接口技术等
专业核心课程:新能源与可再生能源概论、风力发电原理、风资源测量与评估、风电机组设计与制造、液压与气压传动、风电场电气工程、风电机组控制与优化运行、风力机组状态监测与故障诊断、风电机组测试与认证、风电场施工与管理、风电场建模与仿真、风力机设备材料、新能源材料、近海风力发电、风能与其它能源互补发电系统、风电场并网、风力发电机组计算机辅助设计、风电场规划与设计等 面向风电机组设计与制造、风电场工程等
B类2:
福建师范大学 理论物理基础、材料科学基础、固体物理学、材料分析方法与技术、材料热力学、单片机技术、电工电子技术、工程制图、磁性材料与器件、光电子材料与技术、太阳电池物理、光伏工程与技术、光热工程与技术、固体发光材料、半导体材料、电化学基础、磁熵变材料与磁制冷技术、传感材料及其传感技术、X射线分析技术、储能材料与技术、先进功能材料、光电薄膜与器件、锂离子电池原理与技术、材料设计与模拟计算、纳米材料与应用、新型能源材料与技术、太阳能光热转换理论及设备、太阳能热利用、薄膜材料与技术、光源设计与应用技术等 面向太阳电池及其它新能源材料技术研发
应当指出,大学的专业课程体系不可能完全为企业的需求而量身定做;即使课程体系相同,但由于学校资源的差别和培养方式、途径及方法的不同,人才培养的类型、质量与层次也会存在很大的差别。因此新能源本科专业教育主要考虑人才质量的基础性、技能型、创新型、复合型与可拓展性。专业基础课应该以能源科学为基础,兼顾高校各自的资源优势,设定各具特色的专业课程。
以长沙理工大学(以下简称“我校”)新能源科学与工程专业为例,应针对风机制造、风电场、太阳能发电站三个就业领域,结合学校现有学科与专业优势,培养目标定位于既具有较宽广、厚实的专业基础,又有专业方向的特长。为此,针对新能源产业的发展需求和我校的学科优势,新能源科学与工程专业可增设太阳能发电工程方向。主要面向太阳能光伏、光热发电站及并网工程,同时兼顾太阳能领域的技术研发,为太阳能光热发电储备人才,开设材料科学、光学、热学、电气工程等模块的课程,主干学科为材料科学、电气工程,使学生具有材料科学、光学、热学理论基础,具备电气工程的职业能力。目前我校已有的材料科学与工程、光电信息科学与工程、热能与动力工程、电气工程及自动化专业为太阳能方向的开设奠定了基础。
四、结论
当前,我国风电、光伏发电呈规模化发展的趋势,太阳能光热发电也未雨绸缪。为适应新能源电力产业蓬勃发展的需要,新能源科学与工程专业应该“以学科为基础设置大类专业,以产业为支撑开设专业方向”。在风力发电、太阳能发电专业方向上,遵循厚基础、宽口径的原则,在强化“工程实践能力培养”的基础上,分别面向风机制造、风电场工程、太阳能发电工程三个主要领域,专业基础课应以能源科学为基础,兼顾高校各自的资源优势,设定各具特色的专业课程体系。新能源产业属于国家战略性新兴产业,也是国民经济发展的基础性产业;面对环境污染与能源危机的双重压力,全球都在加速发展新能源产业。应当抓住这一有利时机,整合各校相关的资源优势,推动新能源科学与工程专业人才培养的发展,打造新能源专业品牌。
参考文献:
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[3] 陈建林,陈荐. 新能源科学与工程本科专业人才培养模式探究[J].中国电力教育,2013,(22): 20-25.
专业建设目标
探索“学校主体、行业指导、校企合作”的多层次专业建设机制,深化“做中学,学做合一”工学结合的人才培养方式。将新能源科学与工程专业建设成为教育理念先进、软硬件条件完备、人才培养质量优良和经济社会服务功能良好的特色专业,努力成为新能源行业高技术人才培养的摇篮。
人才培养目标
专业面向市场需求、产业和领域需求,从知识、能力和素质的三维空间构建人才培养体系,培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高,且具有面向产业和领域需求的研发能力、工程组织和管理能力的创新型、复合型专门人才。学生毕业后有能力作为新能源材料研究、工程设计与开发、LED照明工程、太阳能光电/光热和储能系统及能源工程控制的教学科研、技术开发、新工艺和新技术、工程应用和技术管理的跨学科复合型专门人才。
人才培养规格
学生主要学习新能源及其利用、能源工程控制的基本理论,掌握各种能量转换与有效开发利用的理论与技术,接受现代工程师的基本训练,具备进行新能源相关领域的材料研发、系统设计与控制、新工艺/新技术设计和工程应用等综合能力。
(1)知识体系上,要求:①具有良好的数学、物理、电子、化学等方面的基础理论知识;②较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识,主要包括太阳能光电/光热、LED发光照明、新型储能系统、材料科学基础、电子电路、计算机语言基础知识;③较系统地掌握本专业领域的专业理论、基本技能,具有从事专业生产、技术管理、工艺设计、性能测试以及新产品、新技术、新工艺及系统集成控制的研究与开发能力;④了解相近专业(如材料物理、自动控制、物理化学和物理学等)的一般原理和知识;⑤了解本专业领域的新成果和发展趋势,熟悉国家关于新能源产业与工程研究、科技开发及相关产业政策,国内外知识产权等方面的法律法规。
(2)能力要求方面,要求具备:①新能源相关的新产品、新技术、新工艺及系统集成控制的研究与开发能力;②熟练的计算机应用能力,具备材料设计和工程应用的编程能力;③外语的听、说、读、写、译基础,能阅读本专业外文书刊;④获取新知识的能力和追踪本学科发展动态的能力;⑤创新意识和一定的创新能力,具备撰写论文或技术报告的能力。
专业支撑条件建设
学科与学位点
专业拥有物理学一级重点学科作为学科支撑,拥有物理学一级学科博士点、能源与材料物理二级学科博士点、能源与材料工程硕士点3个支撑学位点。至此,学院拥有新能源科学与工程从本科到博士完整的培养体系。
师资队伍
专业现有专任教师12名,其中高级职称教师5名,具有博士学位8名,教师的专业方向涉及新能源材料、能源工程、电子及控制,师资队伍专业结构有效保证了人才培养模式的实施。近几年来,专业教师在科研方面承担了与可再生能源有关的包含863、国家自然科学基金、省科技重大专项以及产学研合作项目等10多个项目。在太阳能应用方面,开发生产太阳能集热板的关键技术和光热系统控制技术,研制太阳能光伏发电系统的关键技术和工程应用开发、开展太阳能电池材料基础研究;在锂离子电池方面,在锂电池正(负)极材料、电池块关键技术、电解液添加剂和锂电池研发平台等方面都具有很扎实的研究和应用开发基础。这些科研工作保障了本科专业的培养层次和行业竞争力。
完备的实验条件
新能源科学与工程专业是一门实践性很强的实验科学,因此,在课程设置中加强了实践环节设计,包括大学物理实验、大学化学实验、电子电工实习、工程训练(包括光伏、光热工程、锂电池生产、能源控制工程)等诸多重要实习实践环节。2013年获批福建省先进材料与新能源工程实验教学示范中心,建成了新能源基础实验室、新能源综合实验室以及专业创新实验室。其中,专业创新实验室主要包含纳米技术、锂电池技术、太阳能技术三个创新实验平台。尤其是已建成了100kW校内太阳能光伏发电实践基地和校内锂电池工程化实训中心。这些为学生实践能力和创新能力的培养打下了坚实的基础。同时,学院拥有福建省量子调控与新能源材料重点实验室,为本科生课外科技项目和毕业设计提供重要的实验条件。
校外实践实训基地
与飞毛腿(福建)电子有限公司、福建福晶科技股份有限公司、福建星网视易信息系统有限公司、福建三元达软件公司、福州众望达太阳能科技有限公司、福州日同辉太阳能应用技术有限公司等开展校企合作,建立大学生实践基地。2012年获批福建省“大学生校外实践教育基地”建设项目——飞毛腿(福建)电子有限公司。
主要专业方向
(1)太阳能光伏。包含太阳能电池材料与太阳能发电工程两个子方向。前者着重于太阳能电池材料性能改进、新型太阳能电池材料研发工作;后者着重于太阳能发电系统设计与模式运行研究、能源智能控制以及系统应用推广。
(2)太阳能光热。包含太阳能光热材料与太阳能光热工程两个子方向。前者着重于太阳能光热转换材料性能及新材料研究;后者主要开展光热工程系统设计、运行管理以及能源智能控制。
(3)锂离子电池。包含锂离子电池材料研究与锂电池工程化两个子方向。前者着重于储能材料性能及新型锂离子电池材料体系研究;后者主要开展锂电池生产与运行管理。
(4)智能能源测控。利用现代化通讯技术、嵌入式硬件技术、数字通讯及存储技术、传感器及控制技术以及最先进的计算机及网络技术,从能源管理角度开展节能、能源智能测量与控制研究。
需要进一步改进的工作
福建师范大学新能源科学与工程专业从专业设置至今仅实施2年,从专业的人才培养模式到课程设置和具体的实施过程,不可避免的存在一些问题,在积累专业建设经验的同时,在教材、师资、平台建设、科技活动等方面仍需不断改进和优化。
(1)教材问题。目前,需要做好新能源科学与工程专业的核心课程,特别是专业实验课程的教材建设。如新能源专业基础实验和综合实验课程,可结合实验项目开设、仪器选择先编写实验讲议义,经过几年的不断完善,编写出具有一定特色的专业相关实验教材。
系统分析
(一)分析方法
系统动力学(System Dynamics,简称SD)是由麻省理工学院的Forrester 教授于1956年创立的一门研究系统动态复杂性的科学。它以反馈控制理论为基础,以计算机仿真技术为手段,主要用于研究复杂系统的结构、功能与动态行为之间的关系。本文以Vensim软件为分析工具,利用图示化编程建立模型;运用结构分析工具研究模型系统结构,数据分析工具研究变量行为模式。
(二)系统边界
作为一种新型的社会经济组织,企业孵化器是经济实践活动发展到一定阶段的产物,其内涵也随着经济发展变得越来越丰富。企业孵化器是在一定的环境和条件下,为中小高科技企业提供专业服务和咨询等相关管理的服务体系,目的在于使中小高科技企业迅速成长,加速科技成果转化,推动技术创新,这一组织体制通过创造就业机会,实现吸引人才和造就人才的价值增值,是一种促进区域经济快速健康发展的新型社会组织。
自提出建设创新型国家以来,城市创新理论问题的研究逐渐兴起,关于创新型城市内涵的研究也有较多探讨。创新型城市是现代城市竞争力发展到一定阶段的结果,它需要依靠一定的科技、产业、经济、体制、人力、文化等核心要素的推动,形成具有一定自主性的价值创新体系,从而促进整个城市经济增长方式的结构性调整,实现城市健康快速发展。
(三)变量选取
企业孵化器与创新型城市建设在理论上存在密切的互动发展关系。一方面,企业孵化器是创新型城市建设的推动力。它可以增强城市的自主创新能力,使较高的创新投入资金获得较高的创新产出,实现城市科技、人才等资源的最优化配置。另一方面,创新型城市建设是企业孵化器的拉力器。企业孵化器的良性运营离不开它所依赖的宏观环境,健全的服务管理体系、良好的创新文化氛围是企业孵化器持续健康发展的保障。该系统的变量因素主要涉及两个方面:
一是创新型城市建设的主要变量因素。包括:政府宏观调控力度、市场机制、相关扶持政策、资本市场的完善程度、技术进步占经济增长的比重、创新人才比重、创新产业比例、法律体系的健全程度、中介机构数。二是企业孵化器的主要变量因素。包括:外部市场需求、员工的素质与能力、企业孵化环境的整合能力、高新技术成果转化率、融资比率、技术创新成本、企业孵化成功率、产学研一体化程度。
(四)模型结构
通过对企业孵化器与创新型城市建设互动关系的简要分析,两者互动发展的系统动力学模型如图1所示。构成系统动力学模型的基本元素包含“流”与“元素”。“流”分为实体流和信息流;“元素”包括状态变量、速率和辅助变量。本文主要运用Vensim软件的结构分析工具,来举例分析企业孵化器与创新型城市建设互动发展模型的结构。
在创新型城市的评价指标中,技术进步在经济增长中的占比是一个重要评价指标。在系统流图中,技术进步占经济增长比重的循环有38个之多,也体现了这一点。其中一个链条较多的包含了10个变量:技术进步占经济增长的比重、市场机制、政府宏观调控力度、法律体系的健全程度、外部市场需求、产学研一体化程度、企业孵化环境的整合能力、融资比率、高新技术成果转化率、企业孵化成功率、技术进步占经济增长的比重。
负反馈中的一个重要变量为技术创新成本,其中循环链条最多的为9个,包括技术创新成本、融资比率、高新技术成果转化率、企业孵化成功率、技术进步占经济增长的比重、市场机制、政府宏观调控力度、相关扶持政策、中介机构数、技术创新成本,在循环中变量的作用不断放大,催生负反馈的自组织行为。
运行机理
机理原是物理学概念,本意指机械内部组织结构之间的互动关系及功能原理,后被其他学科借用。用系统动力学的方法研究创新型城市与大学科技园的互动机理,必须深入以下关键点:原始动力性,即两者互动的动力源,决定着互动发展的状态及其活力;组织互动性,即城市与园区的组织结构,决定着二者相互作用与有机联系的深度与广度;功能导向性,即互动功能的性质与状态,有利于认识两者互动产生、形成与发展的内在动因。根据图1建立的企业孵化器与创新型城市建设互动发展的系统动力学模型,以及模型系统结构变量之间的因果追踪,本文试图从以下主体角度来简要概括企业孵化器与创新型城市建设互动发展的运行机理。
第一,以政府为主体的政策扶持为主导的运行模式主要有三种:一是政府―企业―市场,三者之间的互动运行是一种动态的、螺旋式上升的发展过程。二是政府―高校和科研机构―企业,突出充实本地区人力资本的重大意义。三是政府―高校和科研机构―企业―市场,强调产学研结合是企业孵化器发展的关键。
第二,市场―企业。以市场需求为导向的市场机制、金融活动、法律体系与以孵化企业为主体的技术创新之间的互动运行,突出市场机制、金融活动和法律体系对企业的技术创新都有着重要影响。
在图1所示的系统因果关系图中,有两种动力源,即市场机制与政府作用;两种动力源的不同作用路径也形成了大学科技园孵化功能与创新型城市互动的两种实现模式,即市场驱动型、政府推动型。
互动发展的实现路径
(一)构建互动生态系统是基础
一是立足角色,找准生态位。借鉴斯坦福大学与硅谷在大学科技园区与创新型城市互动发展的成功典型经验,大学科技园区要充实孵化器的角色,孕育创业创新型发展模式。
二是构建系统的内部转化机制。在大学科技园区与创新型城市双向互动中,在关切相关利益的基础上,创新内部转化机制。如斯坦福成立了第一家大学的技术授权办公室,专门负责技术研发与成果转化,后来为其他高校纷纷效仿。
三是注重经验积累。成功的互动关系来自于不断的经验积累,如Gordon Moore(2000)将硅谷经验概括如下:一是科学家成为管理者;二是把科学商业化、产业化;三是善于识别、创造和捉住机会;四是强调专业化。我国大学科技园起步有10余年历史(1999年启动, 2001年首批认定),创新型城市建设时间更短(2006年启动,2008年深圳成为首个国家创新型城市试点),相对于发达国家60余年的历史,还有待经验的逐步积累。
四是创造良好的互动生态环境。以研发及转化为核心内容,组织各种关键资源,营造宏观与微观环境,引导相关利益方的积极参与,包括大学之间的互动、政府的介入,特别是对研究的大力扶持,以及各种专门事务机构的完善。相对于市场驱动模式,我国情境下的互动发展还需要破解区域历史的影响、制度体制的羁绊,如逐步改变资源配置的纯行政方式,变条块管理模式为社区管理模式,解决好属地高校、驻地高校与地方的关系。
(二)优化系统行为是关键
一是优化系统参数。在复杂系统中同时有多个参数需要同时优化,如在图1中,优化相关扶持政策、提高融资比率、创新融资方式、变资金流的校内循环为校地双向甚至多向循环,达到相互影响与相互塑造的更深层面。
二是优化系统结构。复杂系统中包括多个状态变量,如何从中选择决策所依据的信息源以及如何根据所选定的信息源来决策是系统动力学模型中重要的寻优问题。如图1中的企业孵化成功率、技术进步占经济增长的比重、创新人才比重等变量在大学科技园孵化功能与创新型城市互动中成为决策依据的重要信息源。
三是优化系统边界。系统边界及边界条件变化引起系统资源的竞争和再分配。而且引起边界发生变化的条件是历史客观的,涉及的边界优化也有多个视角。在大学科技园与创新型城市互动中,大学学科群与城市产业群的匹配广度与深度,直接影响着互动程度;在人才培养方面,大学提供的各类人才的产业适用性由于时滞的存在需要提前预研,这在行业型高校与资源型城市转型中更加突出;再者,还要突破地域与体制的固囿,在突围中实现突破。
(三)建设学习型组织是重要的实施策略
大学科技园与创新型城市的互动关键在于学习型组织与学习型城市主体的五项修炼,彼得・圣吉认为系统思考的修炼是建立学习型组织最重要的修炼,同时系统思考也需要有自我超越、改善心智模式、建立共同愿景、团队学习四项修炼来发挥其潜力。
第一,以系统思考统领与强化互动发展。以系统思考为统领,在大学科技园孵化功能与创新型城市建设的互动关系中坚持系统观点与理念,探究互动的发生条件、影响因素,发掘互动的深度、广度与可持续性,以推进整体融合获取大于甚至倍于各部分加总的效力。
第二,在开放中实现自我超越。通过大学科技园实现人才培养、科学研究、服务社会、文化传承与创新的大学功能协同,并在实现机制上实现超越。创新型城市建设在于升华城市精神,实现资源整合,创新驱动城市发展。实现二者互动,要在对客观现实正确判断的基础上,积极寻求契合点、成长点,并持续推进。
第三,转变组织心智模式。在大学科技园孵化功能与创新型城市互动中,树立双赢的世界观与方法论,破解固有的行为方式。跳出体制藩篱,在创新型城市建设与服务型政府改革中,提升城市治理能力;在官产学研对接中,在服务地方经济发展中,提高大学的社会认可度,拓展发展空间。
第四,建立共同愿景。转变大学科技园与创新型城市在体制上游离、运作上并行的现状,建立基于超越与创新的共同愿景,并提升实现共同愿景的能力。一是挖掘持久动力,把握现代大学价值与城市时代精神的契合点;二是持续接力,不因管理层的变动而大幅度起伏;三是根植于民众,为社会各阶层高度认同。
第五,团队协作与学习。运用系统动力学工具对大学科技园孵化功能与创新型城市互动进行系统分析,本身就是对创建学习型组织的一个推演。在现实中,促进团队协作与学习,要营造集群氛围,通过中介机构与组织创新,提高面对面交流的频度。以广视野、宽角度、多领域的团队推进大学科技园孵化功能与创新型城市创建的互动走向深入。
参考文献:
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(1)教学内容与体系方面的经典与现代、基础性与先进性的关系;
(2)在教学方法上,以充分调动学生学习积极性和参与性为目的的传统教学手段和现代教育技术协调应用的关系,强调理论教学与实践教学并重,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力”。
教育部在此后精品课程评审指标体系的各个版本中不断强调学生创新能力的培养,例如在2009年的精品课程评审指标体系版本中更是强调学生创新能力培养的重要性,指出要体现教育教学改革的方向,引导教师进行教育教学方法创新,确保学生受益和教学质量的提高,并重视以下几个问题[2]。
(1)在教学内容方面,要处理好经典与现代、理论与实践的关系,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力实验。并在实验课程内容(含独立设置的实验课)的技术性、综合性和探索性的关系处理得当,能有效培养学生的实践能力和创新能力。
(2)在教学条件方面,重视网络教学资源的建设和完善,加强课程网站的辅助教学功能。
(3)在教学方法与手段方面,灵活运用多种教学方法,调动学生学习积极性,促进学生学习能力发展;协调传统教学手段和现代教育技术的应用,并做好与课程的整合。
从上面要求的第(2)条和第(3)条中,可以看出2009年评审指标体系版本中,精品课程建设要求把培养学生创新能力提到了一个非常重要的位置。
从2003年到2012年,我们国家高等学校的精品课程建设已经持续了十年,这对我国高校教育的建设与发展作出了巨大贡献,但很多高校在建设精品课程的同时也出现了很多问题,如重申报轻建设、简单地把纸质资源翻版成为网络资源、网络资源利用率低、互动性差,学生参与困难、课程网站内容简单、网站更新缓慢等等[3]。
与此同时,随着社会的进步和科技的发展,我国高校课堂教学的方法及教学组织方式也发生了很大的变化,旧的精品课程建设体系已渐渐不适应新时代的要求。为了适应新时期大学生学习的需求,同时也为了满足不同层次学习者的需求,强化
[收稿日期] 2014-06-21;[修回日期] 2014-07-25
[基金项目] 国家级人才培养模式创新实验区建设项目“创业教育人才培养温州模式创新实验区”(2008057);温州大学创业教育教改项目(2013CYJG01),温州大学系列教项目(12jg10A),温州大学精品资源共享课程建设项目(2013jpkc09)
[作者简介] 何明昌(1964-),男,广西贺州人,温州大学数学与信息科学学院副教授,主要研究方向:软件工程.
学习者的独立思考能力、自主学习能力、知识运用能力、实践创新能力以及终身学习意识、习惯、方法、技能、协作精神等各方面的能力,教育部从2012年开始,启动崭新的精品资源共享课程建设,以取代原来的精品课程建设,为了把原来的精品课程建设转型为精品资源共享课,教育部于2012年推出了国家级精品资源共享课评价指标体系(本科),在该评价体系中进一步明确学生创新能力培养的重要性,同时把原来的“学生”称呼改为“学习者”,以适应全民学习的需要,同时进一步细化考核指标,把学生创新能力的培养放在一级指标中的课程定位和教学设计这一项指标中,从这个指标的第2项课程内容进行量化考核,要求“体现现代教育思想,符合教育教学规律,及时反映学科最新发展成果和教改教研成果,使之具有基础性、科学性、系统性、先进性、适应性和针对性,以适应开放教育和辅助学习需要,并有助于学习者创新能力、实践能力和可持续发展能力的培养”[4]。
二、国家级精品资源共享课建设指标:我们该做什么
创新是通过对原有事物的研究中应用现有的知识和理论的研究,经过改进、重组、整合和提升,使之成为一种新的事物或理论。创新是一个不断学习的过程,也一个不断实践的过程,更是一个不断超越的过程[5]。
创新能力是指对事物包括自然界、社会等现象及人本身和本质进行分析、综合、推理、想象,从而激发出新的灵感,发现新的规律,提出新知识和新方法,创造出新产品、新工艺、新成果的能力。知识因素、智力因素、非智力因素都是创新能力的构成因素,然而创新能力并不等于这三个要素的简单相加,它是以一个要素为核心的、多维的、多层次的动态综合系统,在这个体系中,知识、经验是基础,智力是核心,个性品质对创新活动的认识过程起着激励和保证作用。培养学生创新性实践能力的有效措施可以从课程设置、教学方式、实践活动、创业教育、人才培养等各方面进行实施[6]。为了更好地培养学生创新能力,教育部对国家级精品资源共享课建设设置了四个一级指标,分别是教学团队建设要求、教学内容要求、教学资源建设要求、资源技术建设要求,从这几个指标建设中我们逐一分析,看看在培养学生创新能力方面我们应该做什么工作。
大量的调查研究证明:教师创新支持行为、学生创新自我效能感和创造性思维三者之间有显著的相关性[7],而且学生创新能力的培养在很大程度上取决于教师教学团队。在教学团队建设方面,必须要组建一个优秀的教学团队,这个团队的老师必须具备良好师德,学术造诣深厚,教学能力强,教学经验丰富,教学特色鲜明,并富有创新能力。按因果关系理论,这个团队必定有教学技术骨干,其中的教师在教学方面取得比较显著的成绩,团队成员至少有教师获得省部级及其以上的教学成果奖励,或承担省部级及其以上的教改、科研项目,并且把教学改革项目成果应用于相应课程的教学中,课程教学效果显著。
按照构建主义理论,学习过程不是学习者被动地接受知识,而是积极地建构知识的过程。学生的知识不是完全靠教师传授得到的,而是学习者在一定社会文化背景的情境下,借助他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过与外界的互动,对所学知识意义的主动建构而成[8],教师是学生意义建构的帮助者、促 进者,教学过程是建构和理解的过程。因此,在教学内容要求方面,精品资源共享课程不但要构建学习者的学习情景,还要构建学者学习的知识,也就是创新能力所具备的基本知识,这就要求课程内容能够涵盖课程相应领域的基本知识、基本概念、基本原理、基本方法、基本技能,通过典型案例、综合应用、前沿专题、热点问题等内容,使精品资源课程具有基础性、科学性、系统性、先进性、适应性和针对性等特征。
精品资源共享课程教学团队要成为学生建构意义的帮助者,就必须在教学资源建设方面培养学生的探究能力和创造性思维,教学资源建设可以从下面几方面进行。
(1)激发学生的学习兴趣,帮助学生形成学习动机;
(2)通过创设符合教学内容要求的情境,提示新旧知识之间联系的线索,以帮助学生建构当前所学知识的意义;
(3)为了使意义建构更有效,主讲教师应在可能的条件下组织协作学习(通过讨论与交流),并对协作学习过程进行引导,使之朝有利于意义建构的方向发展。
意义构建的方法可以从下面着手:提出适当的问题以引起学生的思考和讨论;在讨论中设法把问题一步步引向深入,以加深学生对所学内容的理解;启发诱导学生自己去发现规律、自己纠正错误以及自己纠正片面的认识。
爱德加·戴尔的金字塔学习理论认为,学生按传统的课堂教学方式听教师讲课,学习效果是最低的,如果学生通过自己“阅读”的方式学习会学到的更多内容。如果再用声音或图片的方式学习,学习的效果会更佳。进一步来说,如果能够以教授他人学习或马上运用学习的内容来解决问题,则是最好的学习方式[9]。学习金字塔图如图1所示。
图1 学习金字塔图
按照金字塔学习理论,在教学资源建设方面,通过规范的网络教育技术,我们可以把精品资源建设的网络平台分为基本资源和拓展资源。基本资源是学习者必须掌握的基本知识,主要包括反映课程教学思想、教学内容、教学方法、教学过程的核心资源,包括课程介绍、教学大纲、教学日历、教案或演示文稿、重点难点指导、作业、参考资料目录和课程全程教学录像等反映教学活动必需的资源。拓展资源则着重训练学习者的创新能力,具有多样性、交互性,能应用到各教学与学习环节,支持课程教学和学习过程,应该是较为成熟的辅助资源,如案例库、专题讲座库、素材资源库,学科专业知识检索系统、演示或虚拟(仿真)实验实训(实习)系统、试题库系统、作业系统、在线自测(考试)系统等等。
三、实施精品资源共享课程建设:网络学习资源如何构建
围绕培养学生创新能力,我们在搭建精品资源共享课程平台时要着重考虑精品资源的共享性、精品资源的完备性、精品资源的互动性、精品资源的可利用性,应该遵循以下原则。
(一)完全开放,全民共享
按照教育部对精品资源共享课程评价指标体系,除了在校的大学生外,通过精品资源网络平台学习者,应该还有社会众多的其他学习者,因为当社会的物质及文明进步到一定程度时,学习不仅是在校学生的事情,更是一个国家全民的事情,现代化的社会必须提倡终生学习。另外,学习某一门课程不仅是本专业学生学习的问题,也是任课教师取长补短的问题,还应该是在职者通过学习增加知识领域扩充创新能力的问题,所以必须把精品资源共享课程完全开放,去掉原来各自为政且互相保密不开放的行为,才能保证全民素质的提高和创新能力的培养。
(二)承上启下,资源完备
在高校中,任何一门课程都不是孤立的,而是与其他相关课程密切相关的,一般来说有前设课程,即在学习这门课之前先应该学习哪些课程的相关知识,还有后继课程,即学习完本门课程后,随着能力的提高,学生进一步还要学习哪些课程。按照构建主义理论,学习者必须通过自己原有的知识来理解新的知识,当新的知识必须要用到原来知识时,精品课程资源平台必须要给这些学习者指明一条学习的途径,让学习者不用花很多时间就能把以前所缺的知识给补回来。同样,当学习者已经掌握某部分内容想进一步深入研究时,精品课程资源平台也能给学习者引入相关的扩展内容,以构建学习者新的知识,提高学习者的创新能力。
(三)高度互动,沟通及时
传统课堂教学最大的优势是情感交流,教师和学习者在课堂教学情境中的交流是面对面的,在教师上课过程中,通过教师的语言、手势、眼神、语调等,使师生间的情感传递迅速而有效[10],这也是传统课堂长盛不衰的原因。
当前网络教学平台虽然有很大的优势,但相当多的学生反映在网络虚拟环境下学习会产生时空上的远离,从而导致师生情感交流障碍,这样不利于学习者完成学习内容中所希望的情感目标实现,更无法培养学生的创新精神。因此精品资源共享网络课程的设计中应该重视情感因素,加强情感互动。学习者是网络课程教育的服务对象,学习者的学习需求是动态的而不是静态的。所以精品资源共享网络课程建设的开发者和组织者要及时研究和主动适应学习者学习需求的变化,从促进学习者学习的角度出发,将课程特性与学习者的认知特点、学习过程结合起来,相辅相成,创造符合“一切为了学习者,以学习者为中心”理念的互动学习环境。这可以通过在网络教学中采用协作学习、小组讨论等教学策略,通过积极自由的情境来激发学习者有良好学习氛围,通过有组织的交互活动中营造出一种相互鼓励、相互尊重的情感互动情境。
(四)充分可用,能够创新
任何学习者都有一定的思维定式的问题,思维定势是由主体头脑当中一些起基础性作用的影响深远的要素如知识、经验、观念、方法而产生,所以它的作用实效比较长、范围广,思维定势虽然会伴随着我们的学习和实践变化而发展,但是却不那么容易摆脱,甚至可以说主体无法摆脱思维定势,因为它与主体的知识、经验、观念、方法同在。对于精品资源共享课程建设者来说,一定要保证精品资源共享课程所提供有知识可用,所提供的项目可用,并且可对照,可检验,并能用于创新。一旦某个学习者发现课程网站上的知识无用、不好用或知识陈旧过时时,他会对该精品课程资源网站产生怀疑甚至抵触,并且在以后相当长的时间内不容易改变这种思维惯性和固定化思路,这样我们这个精品资源网络就对这位学习者就完 全失去了吸引力。
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[编辑:汪晓]
(上接第6页)得成功所应具备的一种普遍素质。”[2]因此,以人为本,树立正确的思想意识,才能保证大学生创业教育的科学性。而充分发挥各自区域创业精神的思想引领作用,不断转变教育者、受教育者、家庭父母以及政府的传统思维观念,能有效解决大学生创业教育的科学性的问题,解决人们的思想困惑,达到全社会对大学生创业教育的普遍认同与接受。
(二)实践引领提高了大学生创业教育的实效性
大学生创业教育实效性的提高离不开对大量的创业实践活动的思考与经验总结,在长期的社会实践过程中,创业精神内涵得到不断的完善与发展,为创业实践者提供了强大的精神动力,并指引着他们更加科学地开展自主创业实践活动,形成良好的自主创业实践效应圈。区域创业精神对大学生创业教育的实践引领作用也正体现在这种良性循环之中。区域创业精神内涵属于意识层面,实现大学生创业教育本土化目标需要充分发挥区域创业精神的实践引领作用,各方多层面的共同协作,才能真正将大学生创业教育的理念深入人心,才能不断提高大学生创业教育的实效性,增强大学生创业教育的现实影响力,将大学生创业教育成果由理论高阁落实到现实应用,对学生的一些自主创业实践活动给予充分的肯定与支持,注重创业精神激励,努力培育学生敢闯敢拼、开拓创新、团结合作、艰苦奋斗等创业精神,形成科学的世界观、人生观和价值观,并将创业教育理论知识应用到具体的创业实践中去,以实践检验理论,达到学以致用。
总结过往,我们大学生创业教育始终无法抹去“舶来品”痕迹的一个重要原因就在于缺乏具有中国特色的创业教育元素,对于创业教育的角色定位始终还停留在择业教育、创新教育等相对零散、不成体系的教育模式上,无法真正体现出创业教育的实际价值。充分发挥区域创业精神的作用,无疑是创业教育本土化的重要途径。
中图分类号:G646 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)20-0202-02
一、我国高校“新能源科学与工程”专业产生的背景
2011年,教育部公布了全国各高校申报设立的140个本科新专业名单。这140个新设置专业全部为国家确定的战略性新兴产业相关本科专业,从2011年开始招生。这些新增专业着重培养物联网、互联网、绿色经济、低碳经济等国家战略性新兴产业发展所需的高素质专门人才[1]。新能源科学与工程专业就是其中一个。该专业主要学习新能源的种类和特点、利用的方式和方法、应用的现状和未来的发展趋势。
根据联合国与国际能源组织预计,新能源的开发和利用是人类可持续发展的重要出路。为实现经济的可持续发展,我国“十二五”发展规划明确把常规能源、新能源、节能减排等能源类领域的发展放在优先位置,能源已成为我国未来国民经济高速发展的重要基础之一。根据国家中长期发展规划,2000年至2020年是新能源及可再生能源发展的重要时期。到2020年之前,我国可再生能源发展的总目标是:提高可再生能源在能源消费中的比重,解决偏远地区无电人口用电问题和农村生活燃料短缺问题,推行有机废弃物的能源化利用,推进可再生能源技术的产业化发展。到2020年建成水电3亿千瓦、风电3000万千瓦、生物质发电3000万千瓦、太阳能发电180万千瓦。建成太阳能热水器面积3亿平方米,实现沼气年利用440亿立方米、生物质成型燃料5000万吨,非粮生物液体燃料形成年替代1000万吨石油的能力。为实现上述目标,到2020年,我国需在可再生能源开发利用领域投资大约2万亿元,从现在到2020年的投资大约1.5万亿元。按照相关部门使用的投资拉动就业推算公式,每亿元固定资产投资对就业的拉动量保持在297~706人之间,均值为474人/亿元来计算,则1.5万亿元可拉动就业岗位711万个。因此“十二五”期间,这一领域的人才需求将呈现大幅上升的势头,新能源科学与工程专业作为2011年新增战略性新兴产业专业,是一个以培养新能源合理开发、高效清洁利用为目标的能源类专业,肩负着培养国家能源类紧缺人才的重任[2,3]。
二、天津市高校开设“新能源科学与工程”专业的必要性
目前,天津市从事能源类的企业达到300多家,如天津市风电整机、关键部件和配套企业达到50家,总投资126.45亿元,从业人员24760人,在全国风电行业形成了最完整的产业体系。据统计,目前,天津市整机生产能力达到5600兆瓦,叶片生产能力为14000支,按三叶片整机计算,可满足4900台整机需要;齿轮箱5400台以上;发电机1500台;控制系统3200台;以树脂为主的叶片材料5.5万吨,已成为中国最大的风电成套设备生产制造基地。
天津滨海新区日前也出台了《新能源产业发展规划纲要》和《促进新能源产业发展的若干措施》,明确在新能源领域重点发展风电、光伏、绿色二次电池和LED四大产业,计划每年从新区促进经济发展各专项资金中集中8000万元到1亿元,专项用于支持新能源产业发展。同时,各相关功能区结合各功能区新能源产业发展重点,也将集中12亿元,加大对新能源产业的支持力度。天津市西青区也计划在张家窝投资25亿元建立以新能源产业为龙头的科技产业园区。预计天津市在“十二五”期间投资在新能源产业上的资金超过50亿元。按照上述公式计算可拉动就业岗位2.37万个,也就是年平均5925个。天津市19所高校中有天津大学、天津理工大学、天津商业大学和天津城市建设学院开设能源动力类专业――热能与动力工程,每年的毕业生不足1000人。因此,仅从天津市这一局部区域来说,能源类人才培养和储备严重不足。
三、专业建设的整体目标与思路
在对国内外新能源相关专业人才培养充分调研的基础上,分析国家社会和经济发展要求,基于新能源产业特点及企业和社会对新能源专业人才知识结构和能力结构的要求,同时围绕天津区域经济社会发展对能源类人才的需求,确定了新能源专业人才培养建设方案,主要包括建设目标的确立及科学、合理的课程体系的设置,可行的教学计划的制订等[4]。
1.建设目标。围绕天津区域经济社会发展对能源类人才的需求,引进先进的教育思想(如认知灵活性理论等),以“3.4.5.6”人才培养理念贯穿于本专业教育的全过程中,高起点、高标准、严要求地开展本专业建设工作。首先是在以“全科模拟工作岗位实训体系”为专业教学轴心的分层次人才培养模式下,强化学生的人文素质教育,使其具有强烈的事业心、责任感,有良好的社会公共道德、职业道德和法律意识。同时优化该专业结构,提升本专业建设的整体水平;进一步强化校企合作,加强专业链与产业链的有效对接,共建应用型人才培养基地;建立企业、高校、科研院所三位一体的人才培养联盟和协作机制,全方位提高人才培养的质量,使该专业在教学条件、师资队伍、人才培养模式、人才培养方案、课程体系与教学内容、教学方法与教学手段等方面形成更具竞争力的优势和特色,实现“教育思想先进、培养目标明确、教学改革领先、师资队伍优化、教学成果优秀”的目标。
2.建设思路与实施方案。①以服务天津区域经济社会发展为导向。围绕天津市提出的农业科技创新工程和设施农业提升工程,构建具有都市型农业特色的“大农业”(郊区农业+市区绿化环卫)废弃物资源化利用工程技术平台和绿色能源在“大农业”生产中高效利用工程技术平台。并在此基础上,探索人才培养与地方需求的最佳结合点,形成互利共赢、互动发展的良好局面,培养适合天津农业和工业领域人才需求的能源类创新性复合型人才。②以“创新性复合型”人才培养为目标。创新性复合型人才是当今时代的迫切需求,也是培养能源类卓越工程师的前提。为此,大力开展教学改革,构建以基础教育、专业基础教育和专业教育为主体,全科模拟岗位实训贯穿其中,实现专业交叉,融入艺术教育的新型教学体系,探索“以能力培养为主线,宽口径、厚基础、强能力、高素质、重个性”的分层次人才培养模式。③以理论教学和实践教学并重为手段。坚持“以人为本、以学生为中心、以致用求创为目标”的教学改革思路,打通基础教学、专业基础教学和专业教学的瓶颈,构建有机的教学体系和师资交流平台。首先,在重视基础、专业基础和专业教学的知识积累的同时,更加重视“学生的思路、方向、方法论基础和把握全局者的综合性基础”素质的培养,使基础教学成为提升学生专业兴趣和好奇心的“催化剂”。其次,大力实施“全科模拟工作岗位实训计划”、学生科技创新活动和高校、企业、科研院所无缝隙合作工程,使其成为培养学生理论联系实践解决实际问题能力的主要手段,实现分层次人才培养,实现学生个性发展的主要措施,促进学生适应社会、适应岗位的“催熟剂”。
四、总结
“新能源科学与工程”专业是高等院校战略性新兴本科专业,其专业培养方案的设计和制定必须紧跟新能源科学技术的发展步伐,与时俱进。以动态跟踪的专业培养目标为依据,创新培养模式,建立科学的、先进的、发展的课程体系。专业建设要依据社会和企业需求,专业联系产业,学科对接产业,专业对接职业,积极培养新能源产业发展所需要的高级专门人才。
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1能源化学工程专业的产生
随着世界经济的不断发展,人类社会对能源的需求越来越多。能源问题成为21世纪人类面临的最基本问题。长远来看,在全世界范围内,一次能源仍将占主要地位。但随着时间的推移,一次能源逐渐消耗殆尽,煤、石油和天然气等含碳能源的洁净、高效利用,太阳能、风能、地热能、生物质能、潮汐能等具有清洁、低碳、可再生等优势的新能源的开发利用将成为未来世界经济可持续发展的关键[1]。能源化学工程(EnergyChemicalEngineering)作为一个全新的专业应运而生。安徽理工大学化学工程学院化学工程系根据自身化学工程与工艺(煤化工方向)专业优势,仅仅依托煤化工,但又不局限于煤化工,涵盖燃料电池、生物质能、电化学、生物柴油、环境化工等丰富内容,于2011年新增加能源化学工程专业。关于能源化学工程专业本科生课程体系建构、人才培养模式正处于不断探索和完善中。
2能源化学工程专业的培养目标
能源化学作为化学的一门重要分支学科,是掌握煤炭综合利用,了解非煤矿物能源,普及新能源和可再生能源知识、实现能源科学利用和可持续发展的重要科学技术基础。它利用化学与化工的理论与技术来解决能量转换、能量储存及能量传输问题,以更好地为人类经济和社会生活服务。化学变化都伴随着能量的变化,而能源的使用实质就是能量形式发生转化的过程。能源化学因其化学反应直接或者通过化学制备材料技术间接实现能量的转换与储存[2-8]。能源化学工程属于一个全新的专业,之前仅在化学工程与工艺专业里涵盖过一点,主要关注怎么利用能源、对大自然造成较少的伤害。主要研究方向:能源清洁转化、煤化工、环境催化、绿色合成、新能源利用与化学转化环境化工。如今上升到一个全新的专业独立出来,可见其重要程度。专业人才培养目标的制定应建立在对专业深入分析和了解的基础上并结合国情、校情,能源化学工程专业人才培养目标也不例外[9-10]。考虑到安徽省淮南市是历史悠久的煤炭城市,再结合安徽理工大学化学工程学院化学工程系专业的办学特色,考虑专业发展与社会进步对人才的客观、合理的要求。我们在制定本专业的培养目标时,强调“厚基础、宽专业、高素质”,力求培养出具有良好科学素养、基础扎实、知识面宽,同时具有创新精神和国际视野的高级专门应用型人才[11-12]。学生具有了扎实的化学化工基础知识和能源化学工程专业知识就能够快速适应涉及化学、化工、传统和新能源加工等领域的相关工作。具备在煤炭行业、电力行业、石油石化行业、生物质转化利用行业从事低碳能源清洁化、可再生能源利用以及能源高效转化、化工用能评价等领域进行科学研究、生产设计和技术管理等工作。我们培养的毕业生工作领域包括:煤化工行业、天然气化工行业、电厂化工综合利用行业、生物质能源化工行业、固体废物综合处理行业、石油加工行业、石油化工行业、催化剂生产和研发行业。可以在这些行业从事设计、科学研究、技术管理等工作或继续深造[13-16]。
3能源化学工程专业课程体系
除了公共基础课程、学科专业必修课程,立足能源城淮南市,依托安徽理工大学化学工程学院化学工程系的特色开设特色专业核心课程(如,能源化工导论、化学反应工程、化工热力学、化工分离工程、煤化学、工业催化I、能源化工工艺学、化工过程分析与合成、化工过程控制、化工设计基础)以及特色专业任选课(如,煤气化工艺学、煤基合成燃料、生物质能源及化工、燃烧工程、燃料电池、现代仪器分析、电化学工程、膜科学技术过程与原理、基本有机化工工艺、废弃物处理与资源化、环境化工、化工专业英语)。此外专业实践模块本系能源化学工程专业开设的专业基础实验-《煤化学及工艺学实验》,包含实验项目:煤样的制备、煤样的粒度分析、煤样堆积密度的测定;煤中水分、灰分、挥发分产率的测定及固定碳的计算;煤中硫元素的测定;煤的发热量测定;煤中碳氢元素的分析;煤气成分分析;烟煤坩埚膨胀序数的测定;烟煤奥亚膨胀度的测定;煤的粘结性指数的测定;煤灰熔融性的测定。这些实验项目以煤化工为特色,厚基础理论,意在培养学生扎实的理论基础。开设的专业实验-《能源化工专业实验》,包含实验项目:煤样的XRD分析;煤的热重分析;水煤浆的制备和性能评价;油品的常压蒸馏;生物柴油制备及性能评价;石油产品的性能测定1;石油产品的性能测定2;电化学-燃料电池电化学性质的测定;电化学-质子交换膜电化学性质的测定。这些实验项目不限于煤化工,设计生物柴油,电化学,燃料电池等,重在拓展知识面,培养宽专业,高素质人才。
4能源化学工程专业建设中存在的问题
安徽理工大学化学工程学院化学工程系根据自身化学工程与工艺(煤化工方向)专业优势,开设能源化学工程专业,经过这些年的不断摸索,至今已有一届毕业生,通过学生反馈,在专业建设上仍有一些不足:
(1)专业实践教学条件有待改善。就当前现状来看,本专业实验条件还相对落后,缺少大型分析仪器和设备,实验室建设相对滞后,现有实验器材台数还不能很好满足学生分组实验要求。
(2)师资队伍建设还需进一步加强。由于本专业办学历史较短,师资力量相对不足,专业结构也不近合理,一批青年教师还需逐渐成长,缺乏高水平科研项目和教学研究成果。
(3)部分课程设置不尽合理,同时,专业基础课、专业课开课的先后顺序还需进一步调整和完善。对于新开设的课程,有的授课教师对内容不太熟练,有必要加强教师的授课水平,有条件的话可以走出去,加强与兄弟院校和科研院所的交流合作。
(4)校外实习基地建设有待加强。现有实习基地以煤化工企业为主,与能源化学工程专业培养目标中强调的“宽专业”背景还有一定差距[17]。以煤化工行业为背景的院校能源化学工程专业建设是一个不断发展的过程。在开设该专业时仍需明确方向,吸收、借鉴相关院校办学经验,不断摸索、改进、完善专业建设。不仅要办出自身专业特色,还要进一步解放思想,紧跟经济社会发展需要,培养出适应经济社会发展的高素质应用型人才。截止到目前为止,安徽理工大学能源化学工程专业建设经费陆续到位,新进大型设备招投标已完成,等待供货、安装调试。专业教师也正忙于实验室和实训基地的规划设计。结合应用型人才培养目标,学院领导带领专业教师通过广泛调研,集众家之长,具有专业特色的实践教学基地也逐步落实到位。相信安徽理工大学能源化学工程专业的明天会更加光辉灿烂。
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能源动力类专业是战略性新兴的新能源相关产业及新能源科学与工程等专业的发展基础
战略性新兴产业如新能源学科与工程等专业的发展需要以传统优势学科为其基础。传统产业的基础和发展现状将影响战略性新兴产业的形成与发展,战略性新兴产业的发展也将从传统产业的发展中获取帮助。能源动力类专业涉及的多是传统产业,而新能源科学与工程专业所涉及的是战略性新兴产业,因此,能源动力类专业的发展直接影响到新能源及其新能源科学与工程专业的发展。新能源科学与工程专业涉及的学科领域广泛且属交叉学科,涉及物理学、能源与动力工程、电子科学与技术、自动控制、材料科学、机械工程、化学等多个基础学科。新能源科学与工程专业是一个典型的多学科交叉专业并强烈地依托于能源与动力工程等工程技术的发展。基础学科是催生和促进新的学科领域特别是交叉学科、新兴学科发展的源泉。战略性新兴新能源产业及新能源科学与工程专业的发展离不开孕育其出生的能源动力类专业,能源动力类专业作为其发展的基础与源泉,并为新能源科学与工程专业的发展提供强大的理论基础。
国内外高校的新能源科学与工程专业的课程设置与能源与动力工程专业的设置有共同之处,如均以流体力学、工程热力学、传热学等作为专业基础课。国内已开设的新能源科学与工程专业的人才培养课程体系可知,大部分培养方案体现了能源动力类专业的学科基础(包括流体力学、工程热力学、传热学等),这些均与教育部新修订的《普通高等学校本科专业目录(2010)》中,将新能源科学与工程专业设为能源动力类特设专业的要求是一致的。北京工业大学新能源科学与工程专业的实践教学方面,主要依托热能与动力工程北京市实验教学示范中心的实践教学平台,并借助重点实验室的科研优势和动力工程及工程热物理学科优势,进行新能源科学与工程专业的创新性实验项目研究。
综上所述可知,国内大多数高校的新能源科学与工程专业多是建立在原来的能源动力类专业基础之上的,能源动力类专业是战略性新兴的新能源相关产业及新能源科学与工程等专业的发展基础,因此,需要深入探讨能源与动力工程专业的人才建设。
战略性新兴的新能源产业发展对能源动力类专业人才培养的需求
自2010年7月教育部下文开办新能源科学与工程专业的建设已有4年时间,该专业的发展取得了很大的进步,该专业主要是学生通过学习各种类新能源的特点、利用方式和方法以及新能源应用的现状、未来发展的趋势,学习动力工程及工程热物理学科宽厚理论基础,系统掌握新能源与可再生能源转换利用过程中所涉及到的能源动力、化工、环境、材料、生物等专业知识,培养具备热学、力学、电学、机械、自动控制、能源科学、系统工程等宽厚理论基础,受到新能源转换与利用以及新能源利用技术与设备的全面训练,具备能源科学及工程知识与现代信息技术,具有良好的团队合作精神和国际视野,具有较强工程实践与创新能力的专门人才。
经过近几年的发展,新能源科学与工程专业的人才培养目标及课程体系的设置取得了很大的进步,但是,从新能源科学与工程专业的人才培养目标以及课程设置体系设置的分析,可以看出,其侧重于将风能、太阳能、地热、生物质能、核电能等各种“新能源”如何高效的转换为“中间能源”,如将将太阳能转化为热能,生物质转换为生物油,将风能转化为机械能,将潮汐能转换为势能等“中间能源”。但是,新能源要高效地为我们所利用,还需要将这些“中间能源”合理高效转换为可以利用的“二次能源”如电能以及可以直接应用的生物油等,这些“中间能源”的高效转换需要有能源与动力工程专业的参与才能够高效完成“中间能源”向“二次能源”的转换。
因此,在大力发展新能源相关产业及新能源科学与工程专业的同时,对能源与动力工程专业的发展提出了新的挑战与机遇,需要针对新能源科学与工程专业设置的不足之处,针对各种“中间能源”的特点及转换特点,制定出合理的能源动力类专业的人才培养方案,使其与新能源科学与工程等新能源相关专业形成互补,共同完成从“新能源”向“中间能源”再到“二次能源”的高效转换,将新能源的利用率发挥到极致。
基于战略性新兴的新能源产业发展背景下的能源动力类专业人才培养的探讨
国内开设有能源动力类专业的高校有100余所,通过查阅并归纳国内各个高校能源动力类专业的人才培养目标:着力培养拥有扎实的动力工程及工程热物理学科宽厚基础理论与专业知识,并具有较高的人文社会科学和管理学的知识,系统掌握热力科学、控制技术和计算机应用技术、能源高效转换、清洁利用及其自动控制与运行的专业知识、基本技能及学科发展动态,具有较强的工程意识、工程素质、工程实践能力、自我获取知识的能力、创新素质、创业精神、社会交往能力、组织管理能力和国际视野的高素质人才。
根据战略性新兴产业之新能源发展的要求以及新能源科学与工程专业人才培养的特点,结合能源与动力工程专业的人才培养目标以及当今能源动力类专业自身发展的需求,提出了能源与动力工程专业人才培养的一些建议。
针对新能源产业的发展,调整能源与动力工程专业的人才培养课程体系
针对新能源产业的发展特点,以及新能源的能源转化特点,适当调整人才培养目标及课程体系使之满足新能源后续利用对人才的需求。如太阳能的热利用过程中,可设置高效吸收、储存及释放太阳能(热能)的相关课程,以及高效利用其储能材料释放的热能的动力机械的相关课程,完成从“新能源”(太阳能)到“中间能源”(储能材料所储存的热能)再到“二次能源”(如电能)的高效转换;可以添加高效热解生物质转换为高品质的生物油(“中间能源”)的课程,以及开设特定课程来讲解如何将生物油(“中间能源”)转换为可以直接高效利用的“二次能源”或直接将生物油“中间能源”高效利用的课程等等。
构建多层次、不同规格的人才培养体系
能源动力类专业(学科)的人才培养需要分为博士、硕士、本科及专科,满足不同层的人才需求。同时,不同性质的高校在本科层次的人才培养目的是不同的,如研究型大学主要培养学术型以及研究与应用人才、教学研究型大学培养学术和应用型人才为主、教学型大学培养应用型人才为主以及高等职业院校培养应用型学生为主。
加强职业教育与培训,发展继续教育,构建终身教育体系
虽然高校有多层次、不同规格的人才培养方式,可以针对不同层次的人才需求制定相应的人才培养目标并培养出合格的人才,但是,当今科技发展日新月异,知识发展迅猛,技术更新频繁,如果企业引进的人才仅仅靠在学校所学的知识是不能满足企业的快速发展的。总书记在十六大的政治报告中指出:要“加强职业教育与培训,发展继续教育,构建终身教育体系”。因此,需要为已经毕业的能源动力类专业人才制定继续教育培训计划,构建终身教育体系,使能源动力类人才时刻具备最新知识与技能,满足企业发展的需求。
采取的措施可以是要根据不同岗位的人员,帮助其制定终身的自我学习与培训计划,使其获得并完善各种知识与技能;与高校联合制定长期的培训计划,如每年对企业的人才进行专业相关新知识的培训或是按照企业的要求进行专业知识培训;邀请能源动力类的研究院所专家定期举行学术讲座,传播能源动力类的最新技术发展,起到抛砖引玉的作用;可以与行业协会共同举办相关知识的讲习班,使热能工程师掌握相关最新的专业技术;要求企业员工进行培训考证,使他们在考证过程中学习到相关知识,同时也使其保持强烈的学习愿望;出国进行短期培训学习,学习国外最新的能源动力类知识;采取要求每位员自己工定期举办讲座,将其学习、工作或查阅中所获得的知识进行相互交流,使大家能便捷地学习到更多的知识。
建立跨产业、跨领域、跨学科合作的人才培养模式
对能源动力类专业进行教育资源的整合,在培养常规的能源动力类人才基础之上与新能源相关产业合作培养跨产业人才,并与能源动力类之外的领域如化学工程及材料学科合作培养生物质能高效利用与新能源材料相关的专业技术人才。
建立高校与企业、研究院所及国外高校学联合的人才培养模式
高校与企业联合人才的培养主要是让企业里面的既懂理论专业知识和具有丰富实践工程经验的工程师担任本科人才培养(毕业设计)的第二导师,让本科生在毕业设计阶段可以得到实际工程知识的训练,学习到如何将理论知识与实践工程联合起来解决实际工程问题的能力,学习如何将知识转换为生产力。其次,可以让企业参与硕士及博士人才的培养,由于硕士人才与博士人才培养目标不同,因此,对于硕士人才的培养主要是让学生参与企业的技术改革,解决较高难度的实际课题为主。博士人才的培养可以部分参照博士后流动站对其博士后工作人员的要求进行培养,参与企业的产品研发的研究工作。聘请国内能源动力类研究院所的知名专家院士来校进行学术交流,让学生有机会与这些学术泰斗面对面交流,学习他们的思维方式,以及他们所带来本领域的最新专业知识信息。可以聘请国外高校知名教授专家来国内短期讲课,让学生了解国外本领域的最新发展及相关知识。
注重能源动力类人才出国留学培养
选送优秀的学生在完成国内的课程以后,到国外动力类著名高校继续学习先进的能源动力类知识,使人才的培养具有国际水准,这些学生在国外完成本科、硕士或博士的学业之后回国工作,这样就可以为我国能源动力类的建设起到推波助澜的作用,加快我国能源动力类产业及新能源产业的快速发展。
能源动力类人才的后续培养
从高校毕业的博士、硕士、本科及专科具备一定理论知识,但是,这些人才要在企业做出成果,离不开企业的“二次培养”,就是按照不同层次人才的特点安排在不同的工作岗位进行专业技能、技术以及研发的后续培养锻炼,在此过程中培养出能够将知识转化为实际生产力的各个环节上的不同层次的人才,培养出如科技创新的领军人才、科学研究与技术开发人才、高技能的技术创新人才以及实际科技成果的转化人才等。
引言
我国“十三五”能源规划进一步突出了深化能源体制改革、增强能源科技创新能力、大力拓展能源国际合作、清洁高效开发利用煤炭、增强国内油气供应能力、建立能源可持续发展的政策标准体系等重点。随着社会经济的快速发展,能源消耗和环境污染的矛盾日益突出,解决这对矛盾已成为了关乎国家发展和安全的战略性问题。根据我国现阶段经济发展还主要依靠资源消耗的特殊性,2011年教育部新增了能源化学工程专业,各高校也陆续从2011年开始开设能源化学工程专业。该专业是国家战略性新兴产业相关本科专业,以开展化石资源优化利用为基础研究,面向可再生能源技术、低碳经济、清洁煤技术等领域的人才需求,重点解决高效催化剂研制及其产业化等重大问题;其主要关注怎么利用能源且对大自然造成最少的伤害[1-4]。我国专门解决能源与环境矛盾问题的相关专业开设较晚,能源化学工程专业的建设还处于起步阶段[4-6],因此,如何建设该专业课程体系,使其有助于达到人才培养效果,是能源化学工程专业教学过程中必须思考的问题[6,7]。西南科技大学于2012年开始筹建能源化学工程本科专业,通过充分的前期调研、在强大的硬件设施和师资力量的支持下于2013年获批,目标为培养厚基础、高素质、强能力,具有创新潜能和协作精神的高级应用型专门人才,培养学生扎实的化学化工基础知识和能源化学工程专业知识,使学生能够适应涉及化学、化工和新能源化学工程等领域的广泛需求。毕业生可在锂离子电池、碱性电池、燃料电池、太阳能电池等领域从事工艺设计、生产控制、科技管理以及新技术、新材料、新产品的开发与研究工作。文章通过总结西南科技大学3年来在能源化学工程专业核心课程建设方面的经验和积累,对该专业课程的建设进行探讨。
一、西南科技大学能源化学工程专业现有核心课程设置与建设情况
今年,我校能源化学工程专业在校本科生已达120余人,为达该专业培养目标,学生毕业总共需修满170学分,其中专业课程需修满86学分,占50.6%。根据专业建设培养目标和专业教师的知识背景,设置的现有专业课程可分为四个板块,即化学基础课程、电化学课程、分析测试课程和实践课程(见图1)。这样设置的依据在于能源化学工程专业涉及多学科交叉的课程,仅靠某一个学科知识很难培养出适合新形势发展需求的专门型人才。其中化学基础课程涵盖了有机化学、物理化学、无机化学、分析化学、化工原理、化学反应工程、工程制图(化学工程)、化工热力学、工业催化基础、化工安全工程化学等基础课程;电化学课程涵盖了电化学原理、能源材料基础、化学电源设计、应用电化学、太阳能电池概论、动力电池原理及应用、燃料电池技术等课程;分析测试课程包括材料分析与测试方法、仪器分析、电化学测试技术、材料分析与测试方法;实践课程涵盖了电化学基础实验(电化学原理实验、电化学测试技术实验)、化学电源设计与应用实验(化学电源设计实验)和能源化学工程实践(能源化学工程综合设计实验A、能源化学工程专业认识实习、能源化学工程专业毕业实习)等实践课程。我校课程的设置有如下优点:
(1)通过化学基础课程的学习,尤其是通过化学、物理、化工原理、化工催化等基础课程的系统学习,能够夯实学科基础,具备多学科知识交叉的背景
(2)完成化学基础课程群的学习之后,学生紧接着进入与电化学及电化学测试技术有关课程的学习,这样设置有利于学生较好地理解和掌握所学习的知识。此外,学生可在此基础上根据自己的兴趣选择相应的侧重新能源材料某一个方向的选修课,巩固所修的专业知识,成为某一个方向上的专门人才。
(3)对一些重要的基础课,如无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、仪器分析、材料分析与测试方法等,都分别单独或者在课程学习中开设有实验课,有利于学生学以致用,加强了学生实践能力的培养。
(4)学生的实践课程合理而丰富。电化学原理实验、电化学测试技术实验、化学电源设计实验、能源化学工程综合设计实验的内容让学生掌握和学习从电化学基础实验到锂离子电池、超级电容器等器件从材料至成品的制作工程应用知识。此外,我校学生可在四川长虹新能源科技有限公司、四川长虹电源有限责任公司、四川久远环通电源有限责任公司等公司完成工程实践,体现了我校对学生第二课堂建设的重视。
二、存在的主要问题和建议
经过近三年的建设,我们发现在专业课程设置上仍存在不足之处,在21世纪及目前新形势下其课程建设还应注意以下问题。
(1)当前的体系过于偏重化学基础课程,轻材料科学基础学科课程,如固体物理、半导体物理或材料科学基础等以材料结构与性能之间关系的基础课程没有开设,不利于学生掌握相关器件材料的合成及其使用性能。
(2)在煤化工、石油化工及其绿色合成、污染控制与防治等可选修的基础课程上应完善。能源化学工程专业开设的最初目的是以化石资源优化利用为基础研究,解决能源与环境污染的重大问题。煤化工、石油化工在当今我国国民经济中还有重要地位,因此,课程设置在煤化工、石油化工及其绿色合成等选修课程上还应加强。这些课程可供学生学习专业基础课程后选修,拓宽培养人才的知识面和技能。
(3)创新意识和科学素养培养不足。创新意识和科学素养来源于对基础知识的扎实掌握及对行业的全面和前瞻性了解,当前课程还存在容量不够大、涵盖面不足、供学生选择的课程还不够丰富,需要在今后的建设中继续完善。其次,学生工程实践机会和场地还有待进一步挖掘和拓展,加强与更多的国内乃至国外知名公司合作更佳。因此建议能源化学工程专业在今后在发展中要不断完善专业课程的设置,进一步扩大课程体系容量。
三、结束语
能源化学工程专业课程的建设直接关系到培养出的专业人才质量以及人才专业素质能否满足社会需求,在当前国家和地方急需能源化学工程专业技术人才的大背景下,完善该专业课程的建设尤为重要。西南科技大学经过3年的建设,取得了一定的成果,但也应该看到专业课程的建设还需要进一步完善。希望文章对能源化学工程专业课程建设的阐述能为国内开设该专业的相关兄弟院校有借鉴和启迪作用,也希望有更多的研究工作能集中在能源化学工程专业课程的建设上,加快其完善的步伐。
参考文献
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[3]陈彦广,韩洪晶,杨金保,等.能源化学工程专业本科生创新能力培养体系的建立与实践[J].教育教学论坛,2013(15):228-229.
[4]刘淑芝,王宝辉,陈彦广,等.能源化学工程专业建设探索与实践[J].教育教学论坛,2014(6):209-210.
[5]孟广波,毕孝国,付洪亮.能源化学工程专业优化实践教学体系研究[J].中国电力教育,2014(3):145-147.
《模拟电路基础》、《电磁场与电磁波技术》、《传感器技术与应用》、《单片机系统原理》、《数字电路逻辑设计》、《无线传感器网络》、《SQLSERVER数据库应用技术》、《半导体物理学》、《电路分析原理》、《DSP技术及应用》、《光纤传感技术》、《高频电子线路》。
部分高校按以下专业方向培养:嵌入式、汽车电子、通信技术、物联网技术、电子信息工程、移动通信技术、真空电子技术、船舶电子电气工程。
电子信息科学与技术专业就业方向
本专业学生毕业后可在电子信息类的相关企业中,从事电子产品的生产、经营与技术管理和开发工作。主要面向电子产品与设备的生产企业和经营单位,从事各种电子产品与设备的装配、调试、检测、应用及维修技术工作,还可以到一些企事业单位一些机电设备、通信设备及计算机控制等设备的安全运行及维护管理工作。
从事行业:
毕业后主要在电子技术、新能源、计算机软件等行业工作,大致如下:
1 电子技术/半导体/集成电路;
2 新能源;
3 计算机软件;
4 互联网/电子商务;
5 仪器仪表/工业自动化。
从事岗位:
毕业后主要从事电子工程师、专利人、光学工程师等工作,大致如下:
1 电子工程师;
2 专利人;
3 光学工程师;