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【关键词】电气工程;战略性新兴产业;课程体系;人才培养
以电能为研究对象的电气工程专业,在高等教育众多专业中一直占据着举足轻重的地位,长久以来为我国的经济建设和社会发展提供着强大动力[1]。“十二五”以来,发展以重大技术突破和重大发展需求为基础,对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用,知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业――战略性新兴产业成为了国家的重大需求[2]。其中新能源、航空航天、轨道交通、节能环保等新兴产业的异军突起及可持续性发展,对高质量、创新复合型电气工程专业人才需求有了显著的提升,这就对新形势下的人才培养提出了更高的要求[3]。天津工业大学电气工程及其自动化专业自设立以来,始终以经济、社会发展的需求为导向,与时俱进地推动专业建设和人才培养方案的调整与优化,在探索建设具有战略性新兴产业特色电气工程专业的道路上积累了宝贵的改革实践经验。
1.培养目标
我校电气工程及其自动化专业培养目标是根据国家、地方及相关行业的重大需求,本着服务社会的宗旨而制定的。在“十二五”大力发展战略性新兴产业的新形势下,我专业人才培养目标修订为:
“本专业围绕电气自动化和电气节能与风力发电两个方向,主要学习电气工程及其自动化专业所必需的基本理论知识,接受电气工程设计方法和科学研究方法的基本训练,具有本专业所必需的设计、运算、实验、测试和计算机应用的基本能力,培养可以从事与电气工程相关的电力电子技术、电机系统运行及控制、自动控制、电力系统、信息处理、实验分析、研究开发、电子与计算机应用以及风力发电领域工作的工程应用型人才。”
由上述培养目标可以看出,结合我专业特点,在原基础上增加了电气节能与风力发电培养方向,以满足“十二五”战略新兴产业中电气节能与新能源产业对专业人才的需求;同时,修订后的培养目标中重点强调了所培养的专业人才是工程应用型人才,以缩短或省去用人单位二次培训,从而满足专业人才培养与行业需求的无缝对接。
2.培养要求
培养要求除保留了学生应掌握相关自然科学、人文社会科学、管理科学以及专业基础理论等基础科学知识等外,根据修订后的培养目标,对培养要求进行了调整,主要包括:重点强调工程实践能力的训练,如增加理论课程的设计与实践环节、提高实验课程的比例、加强实践课程的工程性、增加企业实践的机会;针对新设立的“电气节能与风力发电”专业方向,要求学生具有该专业方向的理论知识和相关技能,需了解该领域前沿技术的发展趋势,掌握该领域的系统分析、设计和实验等方法和技术,具备一定的科学研究、技术开发和组织管理的实际工作能力。
3.课程体系优化
为保证培养目标的实现和培养要求的实施,我专业对课程体系进行了相应的优化,主要包括:通识类课程整合、学科基础类课程细化、专业课程更新以及课程实践拓展。
3.1通识类课程整合
结合我专业的特点,将《积分变换》课程纳入到《信号与系统》课程,归入学科基础类课程范畴;将《高级程序语言设计》纳入学科基础课程范畴。最新的2013级本科生培养计划中通识类课程所占学分已降低至76分。
3.2学科基础类课程细化
学科基础类课程保留了原有的《电路理论》、《模拟电子技术》、《工程电磁场》、《数字电子技术》、《微机原理及应用》、《信号与系统》等课程;将原学科类基础课程中专业性较强的课程归入专业基础类课程,如《电气工程专业概论》、《电机学》、《电器学》、《电力电子技术》、《自动控制原理》、《电气工程及其自动化专业外语》等。学科基础类课程学分降低到28分,专业基础类课程调整为18分。
3.3专业课程更新
我专业最新的培养计划中,增设专业方向类课程,目前,拥有“电气自动化”和“电气节能与风力发电”两个专业方向,其中在“电气节能与风力发电”专业方向中设置了《新能源前沿技术讲座》、《风力发电系统及其控制技术》、《电动汽车驱动及其控制技术》、《电气节能技术》、《微网技术》等符合战略性新兴产业发展需求的技术前沿类课程。专业方向类课程总学分为17分。
此外,丰富了专业选修类课程。在原有课程基础上,增设《电气工程仿真与计算》、《特种电机及其驱动技术》、《DSP原理及在电气传动中的应用》、《电机设计》及《电磁兼容技术》等特色课程,使可选的专业选修类课程总学分达到了21分,学生可根据自己的兴趣特长自由选择,充分发挥其主观能动性,进而激发学生对专业知识的兴趣,并提高学习效率。
3.4课程实践拓展
课程中的实践环节是支撑理论如何应用于实际场合的重要环节[4]。随着新兴产业的蓬勃发展,电气工程专业课程体系中的传统实践环节已经不能适应现有培养要求,因此课程实践环节的优化势在必行,主要涉及实践领域的拓展和实践方式的转变。
在实践领域拓展方面,我专业响应“十二五”发展纲要以及《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》的号召,在“中央财政支持地方高校发展专项资金”、“‘十二五’综合投资”等经费的支持下,构建了工程电磁场与磁技术实践平台、牵引系统实践平台、潜油电机系统实践平台、纺织机电系统实践平台、电气工程虚拟仿真等多个创新实践平台和风力发电机技术实验室、单片机技术实验室、工业控制实验室等多个专业教学实验室,为丰富专业课程实践环节、接触更新的课程理论应用场合提供了基础性保障。
在实践方式转变方面,除了通过购置先进的实践教学设备,增强实践环节的可参与性、自主开发性、创新性等之外,一方面,成立各类兴趣小组、电子俱乐部等,建立校内的实践基地,通过教师的合理引导,积极组织学生参与设计类竞赛,以充分发挥学生的主观能动性,开拓学生的视野,增强学生实践创新能力;另一方面,开拓校外实践基地,通过学生到企业实习,深化对学生的工程意识的培养,及时掌握人才需求状况,促进人才培养的动态调整,尽可能保持人才培养与人才需求的一致性,目前我专业拥有与新能源、电气节能等领域相关的校外实践基地近20个。
4.结束语
通过对“十二五”国家战略性新兴产业发展规划深入理解,结合我专业的特色优势,积极推动新形势下电气工程专业人才培养方案调整与优化,完善理论与实践课程体系、丰富课程内容、提高实验环节的创新性、与企业合作加强实践环节的工程性,从而使我校电气工程及其自动化专业的人才培养工作做到有的放矢,进一步满足国家、社会以及行业对我专业人才的需求。
参考文献:
[1]电气工程及其自动化专业教学指导委员会. 电气工程及其自动化专业发展战略研究报告(讨论稿)[C]. 第三届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集, 2005: 1-19.
[2]中华人民共和国国务院. “十二五”国家战略性新兴产业发展规划[Z]. 中华人民共和国国务院公报, 2012, 11-33.
关键词:单片机;电气信息类;教学改革
作者简介:杨盛(1973-),男,湖北公安人,三峡大学电气与新能源学院,工程师;陈星(1988-),女,湖北仙桃人,三峡大学电气与新能源学院,助教(湖北 宜昌 443002)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0118-02
单片机以其体积小、价格低、功能齐全、抗干扰性高、可靠性好、易于开发扩展等独特特点,被广泛应用于工业自动化及智能仪器仪表、通信设备、家用电器等各种设备仪器中。[1]“单片机应用技术”课程是本校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程等电气信息类专业的主干课程,内容丰富,实践性强。本文在分析本校电气信息类专业“单片机应用技术”课程教学现状的基础上,探讨了课程教学中存在的问题及相应改革措施,切实提高学生运用单片机解决实际问题的能力。
一、“单片机应用技术”课程教学现状及存在问题
1.课程教学现状
作为电气信息类专业必修专业基础课,本校电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程四个专业开设了“单片机应用综合实验”课程,3.5学分,总计56学时,其中理论课24学时,实验课32学时。该门课程旨在使学生通过实验加深对单片机结构及单片机指令系统的理解,培养学生运用单片机知识解决实际问题的能力,力求使学生在完成本门课程的相关实验后,在分析问题的能力、动手能力及创新能力方面得到较大的提高,在今后的工作实践中具备独立设计、开发小型单片机应用系统及产品的能力。
课程一般在大二下学期和大三上学期开设,学生先选择理论教学班(每班120人左右)学习单片机理论知识,理论部分以介绍51系列单片机为主,内容包括:单片机概论(2学时)、MCS-51单片机结构(4学时)、单片机指令系统及汇编语言程序设计(8学时)、MCS-51系列单片机的扩展(2学时,含最小系统与程序存储器的扩展、数据存储器的扩展、输入/输出口的扩展)、单片机机接口技术(8学时,含LED显示接口、8255可编程I/O扩展、键盘与单片机接口、ADC0809的原理与应用、DAC0832的原理与应用)。理论课结束时教师对学生该课程的评定成绩占课程总成绩的30%。
理论部分学完后学生进入实践教学环节(每班60人),二人一组,利用实验箱完成10个基础验证型实验,1个综合型实验,1个设计型实验,主要实验内容:实验系统的组成及软件编程、I/O口应用及扩展、定时器/计数器应用、串并转换、8155的应用、A/D与D/A转换、直流电机转速测量与控制等。实验课程结束后每人一组进行开卷考试,考试内容为实现单片机系统一个小的功能,成绩占课程总成绩的70%。
2.“单片机应用技术”课程教学存在的主要问题
(1)课程定位不准确,课程体系存在缺陷。长期以来,把“单片机应用技术”定位为专业基础课,没有考虑学生所学专业和今后就业去向,认为该门课程主要是了解掌握汇编语言、51系列单片机基本原理及编程基础,培养学生自学能力,为后续掌握其他单片机的应用打下良好的基础。但实际情况是除了参加各种学科竞赛的学生自学其他单片机知识外,由于没有后续课程支撑,大部分学生基本上只学了“单片机应用技术”课程中所涉及的内容,缺乏对单片机知识更进一步的综合训练,往往到毕业找工作时就表现出了这方面的缺陷。
(2)考核方式不合理。理论课环节采用随堂测试的模式,理论平时成绩和测试成绩占课程总成绩的30%,由于采用大班制教学,教师往往无法客观评价学生真实的理论水平;实践环节部分考勤占课程总成绩的20%,考试占课程总成绩的50%。目前的课程考核方式决定了学生重视实践教学而轻理论教学,学生往往在理论课上不学习而来实验室恶补,且学生理论基础的缺失给实践环节带来很大困难,存在理论与实践教学脱节现象,教师对学生实验过程缺乏评价。
(3)实践教学条件不足。目前本校每年有近千名学生进入实验室完成单片机实践教学环节,原有40套实验设备(实验箱+电脑)仅能勉强满足教学要求,无法对学生开放;由于实验箱内部硬件资源和结构固定,学生实验时只需用导线连接部分模块、输入程序即可调试观察实验结果,并不能真正理解其硬件电路原理,更谈不上硬件电路设计,限制了学生综合分析设计能力和创新能力的培养。
(4)实验教学模式落后。实验课以教师为主,学生在规定时间内按照实验指导书要求完成规定实验内容,实验程序大多参考实验指导书所附参考程序,不利于发挥学生的主观积极性,部分学生是慑于实验考核的严格性来完成实践环节;由于实行选课制,各专业学生混选,水平参差不齐,实验课上指导教师要花大量的时间来讲解实验原理,无法针对专业要求进行专项训练,更勿论因材施教。
二、“单片机应用技术”课程教学改革措施
针对课程教学中存在的主要问题,结合实验室建设情况,本校从以下几方面着手进行了课程教学改革:
1.明确课程定位,完善课程体系
课程定位为电气信息类专业必修专业基础课,经教师讨论认为由于各专业依托行业背景不同,应区别对待:该门课程应作为自动化专业、电子信息工程专业的专业课,强调工程实际应用能力培养,增加单片机系统的实践环节教学;而对电气工程及其自动化专业,由于其就业方向的特殊性,可以仅定位为专业基础课。
课程内容上,随着各种高性能、新型号单片机地推出,任课教师都有一个疑问:继续给学生讲授51单片机吗,是讲C语言还是继续讲汇编语言?经探讨认为:目前51系列单片机在高校课堂仍属主流,要把51单片机讲好讲透,确实提高学生动手能力和综合素质,课堂上可引入其他型号单片机及单片机最新动态,通过引导学生完成综述性论文开拓其视野,至于是用C语言还是用汇编语言的问题,认为作为基础,学生应掌握汇编语言,更加清楚地了解单片机内部结构和其中内容变化,对有兴趣有能力的学生可以作更高要求,如对毕业设计学生和参加各类学科竞赛的学生要求可用C语言或C语言与汇编语言混合编程。
课程体系上,作为基础内容将原来“单片机应用综合实验”课程理论部分剥离出来成为“单片机原理及应用”课程,32学时2学分,单独考试,实践课程仍为“单片机应用综合实验”,维持32学时不变;对自动化专业、电子信息工程专业和通信工程专业学生开设“课程设计”(1学分,必修)、“DSP技术与应用”(2学分,选修)、“嵌入式系统”(2学分,选修)作为进阶,电气工程及其自动化专业学生亦可选修;高阶部分鼓励学生积极参加校内外各项学科竞赛和课外科技创新活动,激发学生的积极性,提高学生综合应用和创新能力。
2.改革课程考核方式
原来“单片机应用综合实验”课程分成两门课后,“单片机原理及应用”课程在上半学期学习,单独考试,平时成绩占30%,考试成绩占70%,学生考试合格后下半学期再修“单片机应用综合实验”课程,确保学生进入实验室之前已具备相应的理论基础。“单片机应用综合实验”成绩由平时成绩(占20%)、作业成绩(占20%)、考试成绩(占60%)三部分组成,其中平时成绩综合实验出勤、预习报告、实验操作和实验成功率等情况评定;作业成绩主要考量学生实验完成后相关知识的掌握情况;考试为一人一组上机开卷考试(资料仅限考生本人使用,不得使用移动存储设备),评分内容含操作、硬件连接、程序编写和实验结果。考核方式的改革基本确保了学生成绩评定的客观公平,杜绝了浑水摸鱼的现象,提高了学生的学习积极性。
3.改善实践教学条件
本校新增了40套雷迈特公司的DPJ-H型单片机实验箱及配套模块,实验箱采用“仿真式”设计思想,所有实验模块及CPU资源均对使用者开放,可结合Keil C51 μVision软件和Proteus仿真软件进行程序调试、固化,联机或脱机验证实验结果,充分满足“验证式—模仿式—探索式—开发式”的由浅入深的各种实验要求;购置了部分51实验开发板和凌阳单片机开发板供学生选用,同时可提供分立器件和开放的创新实验室,由学生自己制作系统版,完成感兴趣的实验内容,极大地激发了学生对单片机的兴趣,提高了其硬件设计能力和动手能力。
4.改革实验教学环节
(1)根据新的实验设备,重新编写了实验指导书。笔者设计编排了软件实验、硬件实验、系统设计三个方面共计16个实验内容,其中验证性实验10个,综合性实验4个,设计性实验2个,每个实验均附有作业题,取消了参考程序,但验证性试验仍给出了参考程序流程图。实验指导书后附上了实验模块原理图和仿真、开发工具使用说明,学生可以参考直接进行实验。
(2)在理论和实践教学中引入仿真开发工具Proteus。Proteus是英国Labcenter公司开发的电路及单片机系统设计与仿真软件,可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能,是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具。[2]对于各层次的实验,学生都可结合Proteus与Keil C软件进行仿真,基本了解掌握实验内容,加强了对学生系统硬件设计能力的训练。
(3)开放实验室,提高学习过程的开放性。除了验证性实验外,在完成实验作业、综合性实验和设计性实验时实验室对学生开放,指导教师主要通过启发式教学引导学生进行思考和讨论,让学生建立“从顶向下”的系统学习和设计思维以及“从底向上”的系统构建方法,实现从以教师为主到以学生为主的教学模式的转变。
(4)实行分专业选课,小班制试点。学生分专业选择实验教学班,有利于教师根据专业特点指导学生选择完成相关实验内容,针对专业应用方向加强训练;考虑到自动化专业学生相对较少(每届80人左右),对自动化专业试行小班制教学,实验时每班40人,每人一组,教师可以很好地把握每个学生的情况,做到因材施教。
(5)以课外实践促进学生实践创新能力培养。对有进一步学习单片机应用技术要求的学生,采用“竞赛+项目”的模式,鼓励学生积极参加校内外各项学科竞赛和课外科技创新活动,参与教师的科研项目,由浅入深提升学生应用单片机的工程实践能力和创新能力。
三、结束语
经过近几年来的不断改革与探索,逐渐健全了“单片机应用技术课程”体系和教学内容、学生考评机制,改善了实验教学条件,加大了实验室开放力度,学生理论水平进步明显,实验效率和效果较以前得到大幅提高。“竞赛+项目”的模式鼓励了一批动手能力较强的学生进一步提升自我,参加各类学科竞赛和课外科技活动均取得了较好的成绩。课程实验教学环节的改革带动了本校其他电气类专业实验教学模式的改革,后续将进一步扩大小班制实验教学的范围、加大实验室开放力度,不断提高学生工程实践能力和创新能力。
参考文献:
[1]高健.目标教学法在单片机实验教学中的应用[J].中国电力教育,
关键词:风力发电;太阳能发电;人才需求;风能与动力工程;新能源科学与工程
作者简介:陈建林(1975-),男,湖南浏阳人,长沙理工大学能源与动力工程学院,副教授;陈荐(1967-),男,湖南衡阳人,长沙理工大学能源与动力工程学院,教授。(湖南 长沙 410114)
基金项目:本文系长沙理工大学教研教改项目(项目编号:JG1236)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)22-0020-03
风电和太阳能发电是我国战略性新兴产业之一,发展风能与太阳能也是我国实现传统化石能源为主过渡为可再生能源和清洁能源为主的必然之举。近年来,我国风电与太阳能发电迅猛发展,对新能源产业人才提出迫切需求。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;按照2010年《教育部办公厅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,我国部分高等院校又设置“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;2013年,根据教育部要求,“风能与动力工程”专业将统一更名为“新能源科学与工程”专业。面对新能源产业发展需求和我国新能源产业人才培养现状,本文对“风能与动力工程”专业过渡为“新能源科学与工程”专业的人才培养模式进行探索与实践。
一、我国风电产业发展现状
1.总体装机情况
自2007年,我国风电装机容量呈高速增长趋势。如表1所示为2001~2012年我国新增及累计风电装机容量(数据来源:CWEA)。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4473万千瓦,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1296万千瓦;累计安装风电机组53764台,装机容量达到7532万千瓦;风电并网总量达到6083万千瓦,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。
图1 2001~2012年中国新增及累计风电装机容量
至2012年上半年,我国规划建设的百万千瓦级、千万千瓦级风电基地包括甘肃酒泉基地(首期380万千瓦)、蒙东基地通辽开鲁基地(150万千瓦)、蒙西达茂巴音基地(160万千瓦)、河北承德基地(100万千瓦)、新疆哈密基地(1080万千瓦)的建设项目已部分或全部完成。此外,全国还有6个百万千瓦级风电基地正在组织开展建设前期工作,分别为宁夏贺兰山基地(450万k千瓦)、甘肃武威民勤红沙岗基地(100万千瓦)、吉林四平大黑山基地(170万千瓦)、锡林郭勒基地(300万千瓦)、兴安盟桃合木基地(200万千瓦)、呼伦贝尔基地(250万千瓦)等。
至2012年底,全国累计核准风电项目1651个,累计核准容量9040万千瓦(含国家核准计划外项目517万千瓦),其中累计核准容量2084万千瓦,居全国之首。2012年上半年全国风电累计吊装容量6190万千瓦,累计并网容量5572千瓦,在建容量3468万千瓦,并网容量占核准容量的62%。其中内蒙古风电并网容量突破1500千瓦,领跑全国,河北、甘肃、山东、黑龙江、江苏、新疆、山西、广东、福建等省区并网容量也均超过100万千瓦。
2.风力发电投资企业情况
2012年上半年,国电集团新增并网容量190万千瓦,累计并网容量1172万千瓦,继续保持全国风电并网容量首位;华能集团新增并网容量100万千瓦,累计并网容量759万千瓦,居第二;大唐集团新增并网容量101万千瓦,累计并网容量675万千瓦,居第三。五大发电集团累计并网容量3170万千瓦,约占全国并网容量的57%。2012年上半年全国投资企业基本保持稳定发展状态,同比2011年上半年并网容量降低了约16%。表1所示为2012年上半年主要投资企业并网容量统计情况。
3.风电机组制造商情况
大规模风电基地建设,为我国风电机组制造商开拓了广阔的市场。2012 年中国风电新增装机容量排名前二十的企业几乎占据了国内98%的市场份额,其中金风新增风电装机容量最多,达到2521.5兆瓦,占据19.5%的市场份额。2012 年,我国风电新增装机容量排名前三的企业分别为金风、联合动力和华锐。2012年中国风电新增与累计装机排名前二十的机组制造商分别如表2与表3所示。
另外,我国海上风电也取得较大进展。截至2012年底,中国已建成的海上风电项目共计389.6兆瓦,是除英国、丹麦以外海上风电装机最多的国家。我国海上风电开发提供风电机组的制造商中,华锐、金风、Siemens 所占份额较大,机型主要以2MW以上的风电机组为主。
二、我国风电人才需求及培养现状
风电产业的高速增长也带来了风电人才的短缺。我国的风电人才需求主要为三个方向:一是风电开发企业,如国电、华能、大唐、国华、华电、中电投、中广核、华润等下属的风电场,主要从事风电场运行与维护方面的工作;二是风电机组制造商,如华锐风电、金风、广东明阳、国电联合动力、湘电风能、Vestas、上海电气、东汽、Gamesa、GE等,这类企业一般需要高端的风电研发人才;三是风电规划设计或建设单位,主要从事风电场的规划、设计和施工等方面的工作。
目前,我国风电人才培养大体上形成了三个层次的格局:第一梯队是博士、硕士研究生培养,主要由国内各高校及研究机构借助风电领域的课题研究培养和造就一批具有较高学术水平、创新能力的风电领域高层次人才。第二梯队是本科生培养。据统计,自华北电力大学2006年创办我国第一个风能与动力工程本专业以来,包括长沙理工大学、河北工业大学、内蒙古工业大学等,全国已开设风能与动力工程本科专业学校有16所(2013年起,“风能与动力工程”专业更名为“新能源科学与工程”专业)。第三梯队是高职生。高职院校主要培养从事风电机组制造、风电场运行与维护的一线技能型人才。
从长沙理工大学(以下简称“我校”)首届风能与动力工程专业毕业生就业考研与出国情况来看,毕业生出现不同层次的走向。截至2013年3月20日,风能与动力工程专业2009级毕业生63人,已签约49人,就业走向主要为中国大唐集团、国电集团、华能集团、电力投资集团、华润集团等发电企业的下属新能源公司,少部分为风电机组制造商和电力建设单位;读研7人,分别被华北电力大学、中南大学、湖南大学等大学预录取;出国深造2人,分别为丹麦科技大学和德国汉诺威大学预录取。从目前人才需求角度来看,由于近几年风电项目的迅速扩张,风电行业对风电场运行与维护的技能型人才有较旺盛的需求。
在风电大规模发展的同时,近几年我国太阳能发电也迅速扩张。截至2012年底我国累计光伏装机容量达到7.5GWp,预计2013年将新增光伏装机容量为10GWp,计划2015年新增光伏装机容量为40~50GWp,2020年新增80~100GWp。风电和太阳能发电作为新能源中两支主力军,出现并驾齐驱的局面,产业发展必然对专业人才提出迫切需求。2013年,教育部统一将“风能与动力工程”专业更名为“新能源科学与工程”专业。本专业也将面向更宽广意义的新能源产业需求,对专业培养方案进行调整。
三、新能源科学与工程专业人才培养模式的探索与实践
本科教育既是培养工程技术人才的中坚力量,又承担着为行业高端人才培养打基础的重要任务。本科生的优势在于理论基础、思维方法和发展潜力,但缺乏的是技术细节方面的训练。因此应始终以培养学生“基础理论扎实、工程实践能力与创新能力强为目标。从新能源产业自身发展角度来说,需要一批具有宽广知识体系、能够引领新能源技术发展的高水平创新型复合人才出现。新能源科学与工程本科教育应该既注重专业的基础性,又要注重工程实践性。为此,我校能源科学与工程专业人才培养模式在以下几方面进行了探索与实践。
1.以“厚基础、宽口径、强能力、高素质”为原则确立人才培养目标
2009年首届招生以来,本专业依托本校能源电力优势学科,立足新能源国家战略性新兴产业,面向风电产业人才需求,确定了“培养德、智、体、美等全面发展,基础扎实,知识面宽,有较高的综合素质、工程实践能力和创新能力强,具备较强的计算机应用能力和较高外语水平,系统掌握风能与动力工程专业基础理论和基本知识,能胜任风电场的规划、设计、施工、运行与维护,风力发电机组设计与制造,风能资源测量与评估,风力发电项目开发等风能与动力工程专业的技术与管理工作,并能从事其他相关领域的专门技术工作应用型高级工程技术人才”的人才培养目标。2011年,本专业被确定为湖南省省级特色专业。2013年,根据教育部对本科专业整理工作的统一部署,将“风能与动力工程”专业将更名为“新能源科学与工程”专业。本着“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的原则,对专业培养方案做了相应的调整,但仍然保留“风能与动力工程”专业的特色,以风力发电为重点,涵盖太阳能光伏/光热发电等新能源知识体系,培养具有宽厚理论基础和创新精神、实践能力强的应用型高级工程技术人才。
2.注重基础性和实践性相结合设置课程模块与培养环节
根据学校的特色和优势,编制风能与动力工程人才培养计划,共开设必修课35门,开设选修课23门,现已开出课程门数为58门,学生需选修33学分选修课程,选修课在总学分中的占比为19.6%。设置了理论力学、材料力学、风力机空气动力学、机械设计基础、电机学、电路理论、自动控制原理、风力发电原理、光伏发电原理与应用、太阳能热利用原理与应用等主要理论课程和计算机辅助设计、电工电子技术、微机原理与接口技术、风资源测量与评估、风电机组设计与制造、风电机组控制与优化运行、风电场电气工程、海上风力发电等技术类课程;以金工实习、电子工艺实习、机械设计课程设计、风电场电气工程课程设计、风电机组设计与制造课程设计、风电场认识实习、检修拆装实习、仿真实习、运行(毕业)实习、毕业设计(论文)等作为主要实践教学环节。风能与动力工程专业在教学环节的设置上实践教学贯穿全程。共4次集中实习,课程模块与培养环节关系如图2所示。
图2 风能与动力工程专业课程模块与培养环节关系
3.在工程实践中培养创新意识和创新能力
创新型人才是支撑和推动新能源产业发展的主要动力。创新源于实践,在工程实践中培养创新意识和创新能力。长沙理工大学经过多年的探索与实践,构建了培养“具有创新精神的应用型人才”的学生能力结构体系、能力培养的实施方案、实践教学体系以及管理模式,提出了“工程基础训练+工程创新训练+大工程意识训练”的工程教育模式。基于工程教育理念,形成了“三层次、四模块、三结合”的实践教学体系,即实验、实习、设计等主要实践教学环节按基础训练、提高训练、综合训练三个层次进行系统设计;将实践教学内容分为实验、实习、设计、课外实践四个模块;采用课内外、校内外、第一课堂与第二课堂三结合的方式组织实践教学。
新能源科学与工程专业是一个实践性很强的专业,在办学过程中十分重视实践教学,并建立了稳定的校内校外实习实训基地,通过加强实践教学培养学生的创新意识和动手能力。
(1)校内实习基地。建立校内“风电机组运行特性分析实验室”、“风力机变桨控制实验室”、“风力机偏航控制实验室”、“风力机组检修拆装实验室”、“大型风电场运行仿真实验室”、“风力机叶片振动特性实验室”、“风力机设备腐蚀与磨损实验室”、“光伏发电实验室”等专业教学实验室,为专业实验课、认识实习、拆装实习、仿真实习提供良好的条件。
(2)校外实习基地。根据本专业人才培养目标和要求,制定与社会发展需要相适应的人才培养方案,与大唐华银城步南山风电场、华电郴州仰天湖风电场、中电投九江长岭风电场、大唐漳浦六鳌近海风电场、湘电集团有限公司、湖南兴业太阳能有限公司、北京木联能软件技术有限公司等省内外相关企业共建“风能与动力工程”专业,形成学校与企业产、学、研全面合作的长效机制。风电专业骨干教师共18人次先后到内蒙古华电新能源辉腾锡勒风电场、福建大唐漳浦六鳌近海风力发电场、河南南阳方城风电场、新疆电力设计院、大唐甘肃酒泉风电场等风力发电企业进行技术交流和科技服务。风电专业学生在华电郴州仰天湖风电场、宁夏贺兰山风电场与太阳山光伏电站等基地开展了丰富的暑期实践活动。依托专业实验室,学生开展了大量科技创新实践活动,专业教师指导学生开展了国家级(共4项)、校级(4项)“大学生研究性学习与创新性实验项目”的研究工作;参加全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛等各类科技性竞赛活动,获得较佳的成绩。
4.转变技术类或实践类课程的学习过程
本科教育的缺失是职业技能或技术细节方面的训练。理论知识宽广但实践动手能力差是目前本科教育存在的较普遍现象。本科毕业生感觉学了很多东西,又感觉什么也没有学到,学到的都是一些理论或概论性的东西。相反,高职院校的职业技能针对性很强,注重实际动手操作能力的培养,而弱化理论知识体系的教育,相比于本科生,高职生在职业技术方面更容易上手。但如果本科生像高职生那样培养,势必过于狭隘,也违背了大学本科教育的初衷。本科生的优势就在于理论基础、思维方法和发展潜力。因此,本科生的理论基础课程的学习可以沿用传统的书本教学为主,培养思维方法;技术类或实践类课程学习则应放弃那种“先书本,再实践”或“只有书本,没有实践”的教学方式,而应遵循“在实践中学习”的原则。针对不同的专业特点有选择性地开设或加强职业技能型的课程。对于本专业来说,则应加强计算机绘图、电气与控制、模拟仿真、机械设计与制造等模块的技能培养。如此,本科生则不但具有宽广的理论基础,而且具有较强的职业适应能力。
四、结论
风电与太阳能发电作为我国战略性新兴产业,呈现蓬勃生机的发展局面。新能源产业发展为新能源科学与工程专业毕业生提供了广阔的就业空间,同时本专业人才也必将成为推动新能源产业发展的动力。本专业应以“工程实践能力”为核心,夯实理论基础,强化实践能力和创新意识的培养,支撑新能源产业的发展。
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