中英高校可再生新能源专业设置与特色对比研究

戴巨川

1.湖南科技大学机电工程学院 湖南湘潭 411201

2.中国机械工业联合会风电机组运行监测与智能诊断重点实验室 湖南湘潭 411201

中英高校可再生新能源专业设置与特色对比研究

戴巨川1,2

1.湖南科技大学机电工程学院 湖南湘潭 411201

2.中国机械工业联合会风电机组运行监测与智能诊断重点实验室 湖南湘潭 411201

各种可再生新能源的开发利用是安全解决人类能源危机的主要途径，而专业人才的培养是行业持续健康发展的根本保证。中英两国都属于世界上对可再生能源高度重视并大幅度开发的国家，对可再生新能源领域专业人才的培养高度重视。受中英两国传统教育模式、各高校自身办学特色以及新能源产业发展现状等因素影响，中英两国高校在可再生新能源相关专业设置上具有共性，也有个性之处。总的来看，两国均已形成“本科—硕士—博士”的人才培养体系，而在学习模式和课程设置特色上有所不同。通过对中英两国可再生新能源相关专业设置与特色对比研究，有利于进一步反思和改革人才培养模式。

可再生新能源；能源危机；专业设置；人才培养

随着地球上各种不可再生能源的日益枯竭，开发利用风能、太阳能、潮汐能、生物质能等各种新型可再生能源对解决人类能源危机具有战略意义，其中，风能、太阳能以及生物质能的开发已经形成较大规模[1-3]。根据世界风能协会(World Wind Energy Association，简称WWEA)的统计资料[4]，2015年全球风电装机容量已经达到434 GW；中国在2015年装机总量达到148 GW，居世界第一。在21世纪可再生能源政策网络(REN21)发布的《2016全球可再生能源发展报告》[3]中指出，2015年太阳能光伏发电容量已达227 GW，生物质能发电容量为106 GW。全球至少173个国家均已制定了可再生能源的发展目标，其中约有146个国家在国家或州/省级层面给予了相应的支持政策。可再生能源电力及燃料全球总投资额为2860亿美元，表现出巨大的就业潜力。2015年中国不仅在风电，在太阳能和地热能容量上也均处于世界首位。然而，随着我国经济的持续增长和工业化进程的不断推进，能源需求巨大，主导能源仍然来自煤炭[5-7]。按照《能源发展“十三五”规划》，非化石能源占一次能源消费比重将从2014年11.2%提高到2020年的15%。长远来看，这一比例还应大幅提高，新能源发展仍然任重而道远。英国是世界上煤炭资源比较丰富的国家，长期以来，其能源消耗主要出自煤炭以及石油和天然气。为了解决污染，摆脱对矿物燃料的过度依赖，建立更可持续、安全的新能源产业，1995年英国政府发表能源白皮书，提出2000年可再生能源达到1 500 GW。目前，风能、潮汐能是英国重点发展的新能源项目，已成为全球拥有海上风电站最多的国家。2007年，英国公布的《英国能源白皮书》提出到2020年，煤炭在能源总量中的比例下降为20%，石油和天然气保持在40%左右，将可再生能源的比例提高到35%。总的来看，可再生新能源产业仍属于新兴产业，专业人才成为制约行业健康持续发展的根本因素。我国是可再生新能源发展最为迅速的国家，英国则是可再生能源利用比较成熟的国家，本文通过对中英可再生新能源相关专业设置与特色对比研究，以期获得行业人才培养机制的启发。

1 我国高校可再生新能源专业设置分析

1.1 我国高校可再生新能源专业设置布局

目前，我国已经形成了“本科—硕士—博士”的可再生新能源相关专业人才培养体系。广义地讲，可再生新能源专业属于多学科交叉领域，与多个学科相关，需要的人才也可以来自多个学科专业。图1所示为我国可再生新能源领域输送人才的本科阶段专业分布图。图1中将人才培养专业分为外环和内环两层结构。外环专业主要包括机械工程、电气工程及其自动化等传统专业。这些专业培养的人才输送至可再生能源行业后，经过一定的岗前培训从事相关技术或管理工作。将在本科阶段就面向可再生新能源领域开设相关理论和实践课程的专业划分为内环，主要包括新能源科学与工程、新能源材料与器件，其他明确为新能源方向的专业。在这些专业中，新能源科学与工程、新能源材料与器件为近年来面向新能源领域新设置的本科专业。本文所指可再生新能源相关专业即为内环上所包含的专业。

图1 可再生新能源领域人才培养本科专业

据不完全统计，我国开设可再生新能源相关本科专业(图1中内环上专业)的高校已达到99所，并以新能源科学与工程、新能源材料与器件两个专业为主体。2012年，新设置的新能源科学与工程专业整合了原有的风能与动力工程、新能源科学与工程。相对而言，原有的风能与动力工程聚焦于现代风电机组设计制造、运行试验及风电场运行管理等方面能力的培养，完全属于可再生新能源领域。该专业的设置与我国风能快速发展的态势密切相关。整合后的新能源科学与工程专业具有更宽广的知识能力培养体系，对风能、太阳能、地热能、生物质能等可再生新能源领域均有涉及。并且，该专业不仅涵盖了可再生新能源及其他新能源(如核能)领域，也涵盖传统能源的新型开发技术领域，如洁净煤应用技术、清洁生产原理和技术。由于该专业涵盖的范围较广，各高校一般根据自身办学经验积累和条件聚焦办学方向。与新能源科学与工程专业偏向的工程技术开发与应用不同，新能源材料与器件专业更侧重于新能源器件设计与制造工艺，面向太阳能电池、化学电源、新能源汽车、LED技术等方向人才培养。图2为我国开设可再生新能源相关专业高校区域分布情况。从图2中可以看出，专业分布已经覆盖全国大部分地区，为当地及全国可再生新能源产业发展提供了人才保障和智力支持。分布密度较高的区域主要集中在上海、江苏、辽宁、湖南、四川等省市区域，其中仅江苏开设可再生新能源相关专业的高校就超过15所。

图2 我国开设可再生新能源相关专业高校区域分布(2016年数据)

在研究生培养阶段，有关可再生新能源的专业设置就更显多样化，如清华大学开设的环境科学与新能源技术、中国电力科学研究院开设的可再生能源发电与并网技术、华北电力大学开设的可再生能源与清洁能源、中国林业科学研究院开设的生物质能源与材料。此外，还有多所高校开设了新能源电力及其控制、风能和太阳能系统及工程、太阳能技术与工程、生物质能源科学与技术、生物质能源与材料等。而且，由于研究生阶段人才培养模式相比本科阶段更具灵活性，不少高校虽然未开设可再生新能源相关专业，却以研究方向的形式展开了相关人才培养。

1.2 我国高校可再生新能源专业课程设置

考虑到研究生阶段相关专业设置的多样化，仅以本科阶段新能源科学与工程、新能源材料与器件两个专业课程设置特征进行分析。由于上述两个专业所包含的范围实际上大于可再生能源领域，不同院校在进行课程设置时也会根据自身特色有所取舍而差别较大，图3为参考国内部分院校课程设置而设计的一种课程体系结构图。以新能源科学与工程专业为例，图3中仅给出了属于可再生新能源领域专业方向一种主干课程设置模式，包括太阳能方向、风能方向和生物质能方向的课程模块。总的来看，各专业方向主干课程模块均属于多学科交叉型，如风能方向涉及的课程就包括材料科学、力学、机械工程、电气工程、控制工程等多个学科。此外，不同方向间专业知识跨度较大，如与风能方向相比，生物质能方向与有机化学、无机化学、生物化学等化学学科以及生物学学科知识相关性更强。而风能方向则与机械工程、力学、控制等学科知识关系更密切。当然，两者间也可包括较多公共课程，如高等数学、电工技术基础、工程制图及CAD、材料力学、机械设计基础等，还可能包括图中未标出的经济、管理等共性知识。从各高校实际的课程设置情况来看，主要包括两种设置模式。(1)侧重方向化的课程模块设置，如原已开设风能与动力工程专业的院校则会偏重风能方向的课程设置（如以图3中风能方向相同或类似课程为主体)。(2)方向交叉混合型课程模块设置，如一些院校在课程设置中通过取舍同时融入了风能、太阳能等方向的课程。与此同时，也有同一院校同时开设几个专业方向的情况。新能源材料与器件专业也存在与新能源科学与工程类似的课程设置特征。

图3 可再生新能源相关专业课程设置

2 英国高校可再生新能源专业设置分析

2.1 英国高校可再生新能源专业设置布局

以“Renewable energy”和“Sustainable Energy”为关键词对英国高校在可再生新能源领域的专业分布进行搜索调研，结果显示共有38所院校在该领域开办了相关专业。人才培养层次覆盖了本科、硕士和博士，一些院校同时开设了多个可再生新能源相关专业。其中，有12所院校在本科阶段开设了相关专业(见表1)。图4为英国开设可再生新能源相关专业高校区域分布，基本辐射了英国全境，这也充分说明可再生新能源领域人才的培养在英国高等教育体系中具有十分重要的地位。调查显示，在伦敦地区开设可再生新能源相关专业的高校就有7所。

图4 英国开设可再生新能源相关专业高校区域分布(2016年数据)

从表1可以看出，各高校在专业的设置上比较灵活，充分体现了各院校的办学特色。在学制和学位的设置上，不同院校也不尽相同，如Brunel University London开设的机械与能源工程，学习模式可选择3年“full-time”或者4年“thick-sandwich”，后者是一种学习与工作相结合的模式，即“学习+工作+学习”的模式，最后授予工学学士学位(BEng)。SRUC Scotland's Rural College开设的绿色技术，采用4年“full-time”学习模式，最后授予理学学士学位(BSc)。University of Dundee开设的可再生能源与机械工程、物理与可再生能源科学则分别授予BEng和BSc，前者注重工程能力，后者侧重科学素养。

在研究生培养阶段，则有更丰富的可再生新能源相关专业设置，如City，University of London开设的可再生能源与电力系统管理，Centre for Alternative Technology开设的可再生能源与建筑环境，Durham University开设的新能源和可再生能源。由于英国是一个海上风电及其他资源丰富且已形成先进开发经验的国家，一些高校专门开设了海洋可再生能源专业，如The Robert Gordon University，University of Edinburgh，University of Exeter和University of Strathclyde等。此外，University of Oxford还开设了可再生能源海洋结构专业，且可授予哲学博士学位(Dphil)或工程博士学位(EngD)。

表1 英国开设可再生新能源相关本科专业的院校

2.2 英国高校可再生新能源专业课程设置

专业课程的设置除了各院校办学理念与条件的影响，还与人才培养定位有关(如侧重工程能力的培养或科学素养的培养)。提取Ulster University可再生能源工程、University of Nottingham电气工程和可再生能源系统、Wrexham Glyndwr University可再生能源及可持续发展的技术和University of Exeter可再生能源等院校和专业相关课程进行分析(如图5所示)。图5中仅给出了主要的理论课程，而未包括实践类课程。除University of Exeter授予BSc学位外，其余均授予BEng学位。从专业名称来看，不同学校间的差别较大，虽然都包括了“可再生能源”这一关键词，但侧重点有所不同。相应地，不同学校设置的课程也明显不同，但总的趋势是在课程设置上体现多学科交叉，注重基础知识与综合素质的课程设置原则，以风能技术为例，仅Wrexham Glyndwr University开设了风力机设计与分析课程。从图中可以看出，4所院校均开设了工程数学和电子/电气类课程。相对而言，Ulster University和Wrexham Glyndwr University对机械类的课程有所加强，University of Nottingham则偏向于电子/电气类课程，而University of Exeter在再生能源原理、管理与政策等方面较为突出，特别是在第三年（最后一年)的选修课模块中，设置了多种可再生能源原理的选修课，包括海洋可再生能源、低碳热、太阳能、生物能发电等。

图5 英国高校可再生新能源专业课程设置

3 中英对比分析

从上述内容可以看出，受中英两国传统教育模式、各高校自身办学特色以及新能源产业发展现状等因素影响，中英两国高校在“可再生新能源”相关专业设置上具有共性，也有个性之处，具体表示如下。

3.1 均已经形成了本科—硕士—博士的三级人才培养体系

无论是中国还是英国，对新能源人才的培养都已经高度重视，开办院校的数量在本国教育体系中都已经形成一定规模。由于我国高等院校办学总体规模较大，因此开办相关专业的院校绝对数量要大于英国。在本科阶段，我国现行专业设置取消了原有的风能与动力工程专业，整合为新能源科学与工程，人才培养面向的行业领域更宽，不仅仅是可再生新能源，还包括核能以及传统能源新技术等。目前，我国可再生新能源相关人才培养依托的专业主要有两个，即新能源科学与工程、新能源材料与器件。此外，还有少数院校设置了传统专业的新能源方向，如电气工程新能源发电方向。相对而言，英国本科阶段开办可再生新能源相关专业的院校绝对数量较少，但专业设置却更灵活，一些院校开设有直接以可再生能源命名的本科专业，如University of Exeter的可再生能源、Ulster University的可再生能源工程等。在研究生人才培养阶段，中英两国院校均开设了灵活多样的可再生新能源人才培养专业。资料统计表明，在英国开设可再生新能源相关专业的38所院校中，大部分院校是在硕士或博士阶段开展人才培养。

3.2 学习模式和课程设置特色有所不同

总的来看，课程设置都体现了多学科交叉的特征，如数学、机械、电气等学科课程成为一些院校本科阶段的必修课程。在我国，本科阶段的学习时间普遍是4年，因此在课程设置上基本上是按4年时间规划。而英国本科阶段的学习模式更具灵活性，包括“full-time”“thick-sandwich”等，学制安排上有3年制、4年制以及6年制等。以新能源科学与工程专业课程设置为例，我国一些高校细化为风能方向、太阳能方向、生物质能等方向进行课程设置，具有较高方向化的特征；也有院校按方向综合的方式进行设置，同时开设了多个方向的课程。英国高校本科阶段的课程设置主要凸显综合性，如图5中仅Wrexham Glyndwr University开设了风力机设计与分析。当然，各院校根据自身人才培养定位也有所侧重，如University of Edinburgh同时开设了可再生能源与机械工程、可再生能源与电气工程，显然前者偏向机械工程而后者偏向电气工程。而在课程学习完成后的学位授予方式上，我国普遍授予工学学士学位，而英国高校则包括了BEng和BSc两种学位，如University of Dundee开设的可再生能源与机械工程、物理与可再生能源科学分别授予BEng和BSc学位。

4 结束语

随着可再生新能源在世界范围内的快速发展，专业人才的培养成为后续行业支撑的关键因素。中英两国都属于世界上对可再生能源高度重视并大幅度开发的国家。近年来，我国持续加大对可再生能源的稳健开发力度，对专业人才的需求尤为迫切。通过对我国和英国可再生新能源专业设置与特色对比研究，有利于进一步反思和改革人才培养模式。通过研究表明，可再生新能源领域专业人才的培养在我国和英国都得到了高度重视，形成了“本科—硕士—博士”的三级人才培养体系。受中英两国传统教育模式、各高校自身办学特色以及新能源产业发展现状等因素影响，中英两国高校在可再生新能源专业学习模式和课程设置特色上有所不同。

需要说明的是，文中相关数据均来自网络检索，由于各院校在专业设置上的动态变化和网络检索的局限性，随着时间的变化文中数据会有一定改变。

[1] 闫强,陈毓川,王安建.我国新能源发展障碍与应对: 全球现状评述[J].地球学报,2015(5):142-150.

[2] 黄其励,袁晴棠,韩涛.能源生产革命的若干问题研究[J].中国工程科 学,2015,17(9):105-110.

[3] REN21, Renewables 2016 global status report[R].the global renewable energy policy multi-stakeholder network, 2016.

[4] World wind energy association[EB/OL].http://www.wwindea. org/.

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[6] 肖武,李素萃,王铮.高潜水位煤矿区生态风险识别与评价[J].生态学报,2016,36(17):5611-5619.

[7] 邬琼,黄雯.能源消费与经济增长的动态关系研究[J].中国能源,2016,38(7):30-32.

A Comparative Study on the Specialty Setting and Characteristics of Renewable Energy in Chinese and English Universities

Dai Juchuan1,2

1. School of Electromechanical Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan, 411201, China
2. Mechanical Industrial Key Laboratory of Operation Monitoring and Intelligent Diagnosis of Wind Turbines, Xiangtan, 411201, China

Development and utilization of a variety of renewable energy is the main way to solve the problem of human energy crisis, and the training of professional talents is the fundamental guarantee for the sustained and healthy development of the industry. Both China and UK have paid high attention to renewable energy development and the training of professional talents. However, due to the difference of traditional mode of education, university characteristics, and industry development status between China and UK, specialty setting of renewable energy has general character, also has individual character. Overall, both countries have formed the bachelor-master-doctor training system, and have different characteristics in learning mode and curriculum setting. Through the research on the specialty setting and characteristics of Chinese and English renewable energy, it is conducive to further reform of talent training mode.

renewable energy; energy crisis; specialty setting; talent training

戴巨川，博士，副教授。