工程教育认证背景下新能源科学与工程本科专业人才培养方案研究.docx

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工程教育认证背景下新能源科学与工程本科专业人才培养方案研究

工程教育认证背景下新能源科学与工程本科专业人才培养方案研究

　　摘要：

新能源科学与工程是新兴的典型多学科交叉专业。

本文在分析当前新能源专业本科培养模式的基础上，以国际工程教育认证为依据，充分考虑行业需求、面向地区、学校特色等因素，重新明确培养目标，制定相应的培养方案，并提出本专业对本科毕业生的能力要求。

　　关键词：

新能源科学与工程工程教育认证培养方案

　　1.新能源专业培养方案研究的重要性

　　新能源具有再生、清洁、低碳、可持续利用等优势，能够从根本上解决能源危机与环境污染这两大问题，因而越来越多的国家开始重视它，并制定相应的国家政策支持新能源产业的发展。

“十二五”是我国新能源产业大规模发展的关键时期，在持续加大水电、核电、太阳能和风能设施建设的基础上，预计2020年前使新能源消费比例达到15%。

　　与此同时，我国新能源专业人才培养却严重滞后，主要是各所高校在新能源专业设置和人才培养方面同发达国家相比还较为落后。

2010年，新能源科学与工程本科专业首次建立;2011年开始，国内部分高校相继开设“新能源科学与工程”、“新能源材料与器件”等相关本科专业;2012年风能与动力工程专业并入新能源科学与工程专业。

迄今为止，已开设新能源相关专业的高校总体数量少，培养规模小。

而高校本科新能源专业刚刚转型组建，存在很多问题，与其对应的本科生培养方案、课程体系、实践安排等内容还处于起步探索阶段，需要结合行业需求和产业发展特点进行持续完善和改进。

　　2.国内外新能源专业培养模式分析

　　当前国内高校已设置的新能源科学与工程专业培养方案大致可分为两类：

一类是以“厚基础、宽口径”为原则，主张培养具备多种新能源知识和应用能力的复合型人才，该类培养方案强调能源类基础理论课程教学，但专业核心课程各有偏重，如重庆大学、中南大学、浙江大学、华中科技大学等。

另一类是专业方向针对性较强，重点掌握一类新能源技术，辅以其他新能源知识的专门人才，该类培养方案更强调职业能力培养，如华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、沈阳工业大学等。

　　第一种培养方案体现了新能源的综合性和交叉性，但由于不同类型新能源技术对专业基础知识要求的领域不同，如风能侧重于机械和电气，生物质能为热能、化学和生物学，太阳能是物理、化学和材料科学，故而这样的课程设置对每种新能源专业知识的讲解存在内容深度方面的局限，使该类培养方案难以兼顾不同类型新能源对专业基础知识的深度要求。

第二种培养方案强调了某一类新能源技术的专业方向性，但受到总学分的限制，对新能源综合知识的培养明显不足。

　　形成该种现象的主要原因是：

一方面，新能源科学与工程专业是多学科交叉的综合专业，以物理、化学、数学、生物学等学科为基础，以能源动力、机械、材料、电气、化工、自控和生物工程技术为专业知识，内容丰富且不同类新能源要求的学科基础差异较大。

另一方面，当前高校工科类本科人才培养方案要求学分均在145～185之间，学生在有限的学时内很难真正掌握上述所有基础知识和专业知识，而教师自身及学校配套资源面临较高的挑战。

据此，各高校需要依据自身特点和优势制定出切实可行的人才培养方案[1]。

　　国外大学的新能源类专业人才培养方案存在“宽”与“专”两种类型，只是不同大学之间的课程设置存在较大差别，充分体现每所大学自身的特色。

　　比如，纽约州立大学坎顿技术学院虽然设置了10门涵盖风能、太阳能、生物质能、地热能的专业课程模块，但学生只需选修其中4门即可，这样设计便于学生自主选择专业方向。

威斯康辛大学普莱维尔分校将专业方向分为设计与分析、开发与管理，前者侧重于培养学生的设计研究能力，后者侧重于培养学生从事新能源开发和管理的能力，每个方向的课程模块都单独设计。

　　此外，国外大学对经济及管理类课程较为重视，其中很多课程都被列为培养计划中的必修课。

如ManagementforRenewableEnergy（可再生能源项目管理），ProjectEconomicsofBiobasedEnergyProduction（生物能源生产经济学），ManaginganAlternativeEnergyProject（替代能源项目管理）等。

国内大学鲜少有设置该类课程的[2]。

　　美国大学还设有CapstoneCourse（顶峰体验课程），这是一门将所学知识综合应用，解决特定问题、或主题的课程，学生需要查找文献、量化分析、设计产品、以小组形式进行讨论，其过程类似于我们的毕业设计，但毕业设计是一门必修的、大型的项目研究分析课程，而顶峰体验课程则课程形式紧凑多样、课程目标多层次性，具有团队合作、学术综合和产学融合的特点[2]。

　　3.工程教育认证对专业培养方案的要求

　　《华盛顿协议》是世界上最具影响力的国际本科工程学位互认协议。

该协议提出的工程专业教育标准和工程师职业能力标准，是国际工程界对工科毕业生和工程师职业能力公认的权威要求。

2013年6月中国工程教育成功加入《华盛顿协议》成为预备会员，这意味着我国工科高等教育今后将采用国际化标准进行工程教育改革，开展工程教育专业建设，进而提高中国高等工程教育国际化水平，提升高等工程教育人才培养质量。

因此，以国际工程教育认证《华盛顿协议》为标准，依据本校办学特色，顺应时代发展需求进行工程专业建设，改革专业培养方案、完善课程体系建设，既是当前我国新能源科学与工程专业人才培养的迫切需要，又是高等工程教育改革和发展的必由之路。

　　工程教育认证标准规定，专业应该有公开的、符合学校定位的、适应社会经济发展需要的培养目标，要反映学生的主要就业领域，社会竞争优势、层次、类型和主要服务面向等发展预期;培养目标应包括学生毕业时的要求，还应能反映学生毕业5年左右在社会与专业领域预期能够取得的成就。

分析该协议对本科毕业生的十项具体要求可以看出，未来国际化的工程技术人员不仅要具有工程技术知识、设计施工能力，还要对行业的政策法规、经济管理、环境安全等方面知识有一定的掌握并具有处理该方面问题的知识和技能。

　　对照当前我国各高校已公布的新能源科学与工程专业培养方案和课程体系设置的内容，我们的人才培养模式和课程设置距离国际工程教育认证的要求还有一定的距离，尤其对行业政策法规、经济管理及环境安全方面的课程设置较少甚至没有涉及;对于工程项目的组织管理能力、表达能力及人际交往能力、团队意识方面缺少必要的培养平台;学生在国际视野、跨文化交流及竞争与合作方面的能力不足。

因此，需要我们以国际工程教育认证通用标准为目标，依据新能源行业要求和特点，结合高校自身办学特色及院系优势，改革培养目标，完善培养方案，制定更为科学、面向国际化的、更为全面的课程体系。

　　4.依据工程教育认证要求制定专业培养目标

　　4.1行业人才需求

　　风力发电与太阳能发电是新能源行业的两大主题，应用面最广，目前我国是太阳能光伏产能第一大国，风力发电装机量超过美国成为世界第一。

新能源相关企业及研究单位很多。

国内风电企业需求的工程科技人才学历层次主要是本科，对从业人员基本素质的要求主要为：

具有坚忍不拔的品行和较强的适应能力;具有多学科的综合知识结构;掌握一定的专业及国际交流语言;具有创新能力;具有实践经验和思维能力;团队合作意识。

国内光伏发电行业对从业人员基本素质的要求主要为：

厚基础、多学科交叉;强化实践教学及综合工程训练;宽口径设计专业课[3]。

　　4.2北京地区新能源产业现状

　　北京地区新能源构成主要为光伏、地热能、生物质能、风能。

当前北京城市建设发展的主要目标是建设高效低碳的首都能源体系和“绿色北京”，为此北京大力推进新能源科技创新和产业发展，努力做好关键技术的研发储备，大力提升新能源在整个能源消费结构中的比重。

　　4.3学校定位

　　北京信息科技大学是由原北京机械工业学院和北京信息工程学院合并组建，以工管为主体、工管理经文法多学科协调发展，北京市重点支持建设的全日制普通高等学校。

该校主要为北京地区培养高素质应用型人才，是国家“卓越工程师教育培养计划”建设高校。

以培养在电子信息、现代制造与光机电一体化、知识管理与技术经济等领域具有优势与特色的人才为学校目标。

作为一所地方本科院校，本科教育着重为地方培养应用型创新人才，即培养工程实践能力突出、具有良好创新能力的高素质复合应用型人才。

　　学校的机电工程学院历史悠久，专业实力强劲，培养具有专业基础理论与现代工程技术兼备、有较强工程实践和创新能力、具备可持续发展潜力的现代机电装备制造人才，一直以来都是北京地区机电行业人才的主要输送者，与北京地区机电行业有着密切的联系。

　　4.4专业培养目标

　　2012年北京信息科技大学机电工程学院开设了新能源科学与工程专业，主要强调新能源装备设计与工程技术能力培养，主要涵盖风能和太阳能两大领域。

　　专业按照工程教育认证标准要求，依据北京地区新能源产业需求，结合学校定位及学院特色，制定的本科新能源科学与工程专业培养目标是：

培养适应新能源行业发展需求，具有扎实理论基础、较强工程实践和创新思维能力、高素质的高级工程技术人才。

培养学生具备在新能源领域特别是风能和太阳能行业，进行相关技术及装备的开发、设计、制造、系统运行监控、维护及运行管理等方面的知识和能力。

　　对创新思维能力和工程实践能力的要求体现在不仅要求学生有良好的实践操作能力，而且具有较强的创新能力，即具有较强的理论与技术的综合应用、技术创新与二次开发、科学研究的等能力。

要想实现上述培养目标，重点从学生基础理论知识水平、动手实践能力、分析解决问题能力三方面进行培养。

　　依据制定的专业培养目标，预期未来毕业生可在能源、电力行业的企事业单位，从事风能发电、太阳能光伏、光热利用的项目规划、装备设计与制造、检测与维护、系统建造等方面工作，也可从事职业教育培训等方面工作。

　　在毕业1～5年的时间内，成为行业内技术熟练、品行端正、勤奋上进的工程师或业务能手或骨干，有较好的技术积累和评价，成为用人单位欢迎的人才;也可经过继续深造成为研究、教育型人才。

　　5.新能源科学与工程专业本科培养方案

　　5.1为实现专业培养目标，依据工程教育认证中对本科毕业生的十项基本要求，制定了专业培养方案，现分6项逐条表述如下：

　　5.1.1具有基本的科学素养和思维方法，较好的人文、艺术和社会科学知识。

　　涵盖《工程教育专业认证标准》第1条要求。

　　培养方案的公共任选课中设置人文社科类、经济管理类、计算机类、外语类、理工类课程，同时进行公共政治课、社会实践、公益劳动实践、专业认知实践等，课程涉及人文、艺术、社会科学知识，以进行基本的科学素养和科学思维方法培养，使学生具备良好的职业道德和社会责任感。

　　所涉及课程：

思想道德修养与法律基础、中国特色社会主义理论体系概论、马克思主义基本原理概论、毛泽东思想、中国军事理论、中国近代史纲要、大学体育、公共任选课（自然科学与技术、人文社科、经济管理、艺术与体育、心理与健康、安全与环保）。

　　5.1.2具有坚实的新能源科学与工程专业基础理论知识，并具备较强的机械工程专业基础知识和计算机应用能力。

　　涵盖《工程教育专业认证标准》第2、3条要求。

　　培养方案中设置了数学课、物理课、计算机类课程，使学生掌握从事新能源工程领域工作所需的相关自然科学知识。

　　建立以机械制图、力学、机械原理、机械设计、控制工程、机械制造基础、测试技术、空气动力学和热工基础为主线的机械工程专业基础知识体系，并配有专业教育和金工实习、相关课程设计的独立实践环节，使学生掌握扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识。

　　以基本计算机语言课、计算机辅助设计与有限元仿真系列课程为支撑，训练学生具有较强的计算机技术应用能力，为解决工程问题打下基础。

　　所涉及课程：

高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、大学物理、C语言程序设计、工程制图、材料力学、理论力学、电子技术基础、电工技术基础、工程材料和热处理、机械设计、机械原理、机械制造技术基础、机械控制工程、电力电子技术、测试技术、空气动力学、计算机辅助设计、有限元分析基础

　　5.1.3掌握新能源设计与应用中太阳能装备、风能装备的设计、制造、试验、检测、应用等方面的专业技能。

　　涵盖《工程教育专业认证标准》第3、4、5条要求。

　　以学校应用型人才培养为基本出发点，注重基础，突出重点，应用为主理论为辅，强调理论与实践的充分结合，特别是以工程实例为核心，介绍新技术，展示新领域，拓宽新视野，激发专业兴趣，培养新能源科学与工程专业实际工程设计与实施的能力;开设包含新能源产业相关政策法规，经济、管理知识的新能源软科学体系课程作为专业选修课，使学生在设计过程中综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素，并在今后职业生涯中持续发展，成为能够独当一面的高素质综合人才。

　　所涉及课程：

新能源应用技术、风电机组设计与制造、风电机组监测与控制、太阳能转换原理与技术、机电一体化系统设计、太阳能利用技术、单片机应用技术、风电机组运行与维护、虚拟仪器技术及应用、机电传动控制、新能源汽车、可编程控制器及应用、光伏电站设计运行与控制、太阳能热发电系统工程、可持续发展与环境保护、能源政策科学、能源系统工程、能源经济学、能源项目管理学、能源传输与储存。

　　5.1.4具有一定综合分析解决新能源装备领域实际问题的能力。

　　涵盖《工程教育专业认证标准》第7、8、10条要求。

　　课程设计是理论知识得以综合应用和巩固的过程。

在培养方案中主要以机械基础课课程设计和专业课程为主。

首先通过机械原理和机械设计课程设计，为学生进行工程设计打下基础;其后通过风电装备和太阳能装备课程设计，从工程实践角度突出学生的功能原理分析、设计、计算、建模、工程分析能力，保证全方位技能训练。

对高年级学生开设新能源科技项目课程。

　　所涉及课程：

机械原理课程设计、机械设计课程设计、风电装备设计与制造课程设计、太阳能发电系统课程设计、风电机组监测与控制课程设计、新能源科技项目顶峰体验课程设计。

　　5.1.5具有在新能源工程实践中初步掌握并使用各种现代化工程工具的能力。

熟练掌握一门外语，能阅读本专业的外文资料，具有一定的听、说、读、写、译能力。

　　涵盖《工程教育专业认证标准》第9、10条的部分要求。

　　学生经过基础大学英语课程、专业英语的学习，在毕业设计要求查阅并翻译一定数量的外文文献，以了解所做项目的国际水平。

在学生的科技创新活动中，对外文文献、国外专利的查阅是必经阶段。

积极参与学院与国外高校工程技术人才联合培养，借鉴国外大学的专业课程体系，有针对性地对新能源科学与工程专业培养计划等进行改进，突出教师的国外进修背景，力争以后正式进入联合培养交流。

　　所涉及课程：

大学英语、专业外语。

　　5.1.6具有一定的创新精神，具有获取新知识、开展研发工作的能力和一定的组织管理能力。

　　覆盖《工程教育专业认证标准》第6、8、9条要求。

　　创新来自于实践，是一种综合实践能力。

其一切来源都脱离不了工程实践环境，故不但要求课程内容与教学方法进行改进，还需要通过学科竞赛、毕业设计和生产实习等为学生创造工程实践环境，培养其专业知识和亲身体验，从而激发灵感，实现创新。

　　所涉及课程：

毕业设计、学科竞赛、生产实习、开放实验。

　　5.2依据制定的专业培养方案的有效实施，未来毕业生将在以下方面具有显著的竞争优势：

　　5.2.1具有较高的理论水平。

专业培养方案适当把握了“宽和专”的关系，注重学生专业素质和实践能力培养，专业课设置突出重点，将太阳能和风能的基本原理、设计制造、检测技术、应用技能教授给学生，学生能较全面地学习这些专业知识，奠定扎实的专业技术功底。

　　5.2.2工程实践能力强。

将先进工程技术手段融入教学内容。

依托北京信息科技大学北京市机械基础实验教学示范中心、测控技术北京市重点实验室、新能源实验室开设完善的综合实验，大力倡导学生自主创新实践活动，如学生亲手设计制作太阳能的多种利用形式（如太阳能小车、太阳能充电器、太阳能车棚、太阳能路灯、光导照明等，以及多种结构形式的风力发电机设计等），开放型实验、大学生科技创新活动（一个班级有三分之二的学生参与），激发学生科研兴趣，培养学生创新思维，动脑分析设计，有效提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，使毕业生具有较强的就业核心竞争力。

　　5.2.3具有较强的社会适应能力。

本专业本科培养方案注重培养学生宽厚的学科基础，围绕本学科的特点和发展方向，专业选修课在设置上考虑到了社会的需求趋势，构建了宽泛、合理、系统的课程体系，学生在夯实基础理论的同时，受到多方面专业教育，如开设新能源汽车、节能技术、太阳能光热系统、太阳能利用技术、风电机组运行与维护等选修课程，建立合理的知识结构和宽泛的技术认识，使学生毕业后在各相关领域具有较强的适应能力。

　　5.2.4具有良好的职业道德，综合素质高。

专业致力于为国家输送工程实践能力突出、具有良好创新能力的高素质复合应用型人才。

培养方案中不仅开设人文社科类等基础课程，还通过各种形式活动引导学生了解工程师应具备的职业操守、素养、规范和准则，树立工程意识。

通过课程教育和学生工作相结合的方式，努力使学生成为德智体美全面发展与健康个性和谐统一，具有高度社会责任感的高素质人。

　　6.总结

　　北京信息科技大学新能源科学与工程专业十分重视实践应用、创新意识和团队协作这三个内涵的培养，采取了主、辅修相结合，课内外相结合的培养机制，重点夯实数学、自然科学、外语、经管等基础知识与能力的培养;紧跟新能源领域中主流的先进技术和工具的应用，提高学生的专业应用能力和水平;设置了一系列课程实验、专项综合实践和实习等训练环节，增强学生解决实际问题的能力，支持鼓励学生参与各种创新设计竞赛等，使学生在分析能力、动手能力、组织能力和团队协作等方面得到较充分的锻炼，更好更快地适应后续学习或工作要求。

为适应国际发展趋势、培养国际化可持续发展的工程应用型人才、专业培养方案的制订，以国际工程教育认证为依据、充分考虑行业需求、面向地区、学校特色等因素，制定了培养目标;并增加了新能源软科学课程、新能源科技项目顶峰体验课程，制定出了科学合理的培养方案。

　　参考文献：

　　[1]郭瑞.新专业目录下新能源科学与工程专业人才培养模式研究[J].中国电力教育，2014（5）：

50-51.

　　[2]杨世关，李继红，董长青.国内外新能源专业人才培养方案对比与分析[J].中国电力教育，2013（5）：

9-11.

　　[3]陈铁华，燕振元.风电行业人才需求分析及培养模式探讨[J].长春工程学院学报（社会科学版），2013（14-3）：

120-122.

　　基金项目：

北京信息科技大学2015年度教学改革项目资助（2015JGYB05）