新能源科学与工程专业实践教学体系研究

饶政华+廖胜明+周继承

[摘 要]可以根据高等工程教育要求和新能源科学与工程专业人才培养目标，研究建立与理论教学体系相辅相成的实践教学体系，分析新能源专业实践教学的目标体系、内容体系、管理体系及其所构成的有机联系，加强学生的动手能力、基本实践技能、工程综合能力及创新能力的培养。

[关键词]新能源科学与工程；实践教学；工程教育

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）09-0042-03

新能源的转换、分散式生产、通过能源“互联网”实现分配和规模化应用，将构成新的能源经济模式，其关键在于培养高素质的新能源专业科技人才。新能源科学与工程专业（以下简称“新能源专业”）是2011年教育部批准设置的本科专业，涉及能源动力、材料、机械、电气、化学等多学科的交叉融合，旨在培养适应新能源产业需求的工程设计运行、产品研发生产和科学研究的高级专门人才。[1]在当前快节奏、强竞争的工业型社会背景下，企业往往要求大学毕业生尽量缩短从理论到实际操作的过渡时间。这就要求毕业生在掌握理论知识的同时，还要具有较强的实践能力以及解决问题、交流沟通、理解行业规则的能力。[2]因此，传统的以理论知识为主的教育模式已不能完全适应社会发展，高等工程教育的重要性日益凸显，其中实践教学体系是主要载体。[3][4]然而，如何根据新能源产业的特點和社会用人需求，科学建立与课程体系相适应的实践教学体系[5]，强化工程实践能力培养，是新能源专业人才培养中面临的重大挑战。

一、新能源专业实践教学的目标体系

确定实践教学的目标体系，即明确工程实践能力培养的方向，应结合新能源产业的发展形势及社会需求，涵盖工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、现代工具应用、项目管理、道德操守等素质培养方面，促进学生掌握从事本专业领域实际工作的基本技能和素养。新能源的资源种类多，能够采取不同的技术方式和途径实现多样化的能源产品供应，其中相当一部分新能源技术仍需依靠传统能源利用技术的学科基础。另外，不同技术的商业化水平差异也较大，开发条件受到各种因素的制约。[6]因此，新能源专业实践教学的目标，应兼顾新能源产业对专业基础知识的差别性要求，既能满足现有产业的现实需要，又能代表未来技术发展的先进方向。通过实践学习，学生可以理解能质传递、能量转换与储运、能源系统集成与控制的基本概念与规律，掌握新能源应用系统的工艺设计方法与运行调控技术措施，从而具备研发和制造新能源设备的工程能力。这既能加强学生对新能源专业知识的理解，又能强化以创新精神和创新能力、动手能力、职业道德、现代企业制度认知等为特征的工程教育。

二、新能源专业实践教学的内容体系

实践教学内容体系是合理配置实践教学各环节（包括实验、实训、实习、课程设计、毕业设计/论文、社会实践等）而呈现的具体教学内容。由于新能源专业涵盖面广（包括太阳能光伏、太阳能光热、风能、生物质能、地热能等），专业实践内容体系应以主干课程为重点，突出体现层次性、独立性及系统性。在目标体系的引导下，可以按教学进度安排将实践教学内容体系划分为不同的学习阶段，包括基础技能实践、专业技能实践和研究创新实践（如图1所示）。整合优化各阶段的实践教学内容，在满足课堂教学需要的同时，为学生提供充分的动手机会，探索课堂理论知识—实验室研究—工厂生产的理论与实践相结合的教学模式。

（一）基础技能实践学习阶段

结合通识教育课程和专业基础课程，设置与新能源专业相关的计算机、机械、电工、电子和与专业技术相关的基础技能实践内容。其中，专业基础实践包括传热学、工程热力学、流体力学、测控技术、固体电子、能源化学等与知识要素相关的实验（实训）项目。这样做的目的是使学生掌握常用仪器仪表的合理选择及正确使用方法，明确所测参量的物理意义和数据处理方法，具备基本的实践技能，掌握自然科学、工程学、新能源领域的基础知识。

（二）专业技能实践学习阶段

根据专业理论课程的教学目标要求及进度安排，该阶段分为单项专业技能实践和综合技能提高实践。

单项专业技能实践以专业课程为依托，建立专业基础课与专业课知识之间的联系。设置课程设计、实验、实习等教学模块，学生以个体为单位独立进行，这旨在培养学生独立操作能力及解决问题的能力。学生通过专业课程设计，可以掌握太阳能光伏、光热、风能、生物质能等新能源系统典型部件的设计方法；通过专业课程实验，可以学习新能源应用产品和设备的工程测试方法，了解典型部件的工作特性；通过企业岗位认知实习，可以了解新能源企业生产组织与管理的初步知识，获得新能源产品生产、工艺流程、工程运行的感性认识，这些可以培养学生理论联系实际和调查研究的能力。

综合技能提高实践通过太阳能、风能、生物质能等利用系统的综合实验和设计，让学生掌握典型新能源系统的集成与工况调节方法，加强对专业理论课程中相关的技术原理、工程分析方法的理解。根据教师开展的工程实践、社会合作、科研项目等设置相关题目，学生以团队为单位合作完成。这种方式能强化学生实际操作技能，培养学生良好的组织和管理能力、合作精神、团队意识。通过专业综合实验，设计与实施测试方案，可以对工程系统运行进行调节分析和效果评价。通过企业顶岗生产实习，在太阳能电池与组件及设备制造、生物质发电、太阳能热发电、风电设备制造等企业开展轮岗跟班学习，可以强化学生对新能源产品生产与制造技术、系统运维状况等生产实践过程的了解，增进其对现代企业制度的理解，提高学生学习主动性和社会责任感。通过毕业设计，完成一个完整的新能源系统工艺及产品设计，进行理论分析、设计计算、设备选型与匹配，计算工程技术经济指标，可以让学生建立从局部设备到整体工程系统的深入认识。

（三）研究创新实践学习阶段

在课外研学和创新创业教学的基础上，引导学生合作开展的科技活动，可以培养学生的综合实践能力、创新能力及团队合作意识。在教师的指导下，针对新能源工程实践中的热点和前沿问题，学生自由选题，开展创新实践项目研究，立足于自主实践解决实际问题及验证新的想法，并参加新能源领域相关的学科竞赛等。根据新能源专业的工程和科研双重需求，推行“双结业”（毕业设计+毕业论文）。根据教师科研拟定毕业论文题目，学生将所学专业理论知识与实践技能融会贯通，完成一个完整的工艺、产品研发或基础研究工作，这能培养学生从事科学研究的基本素养和创新意识。可以鼓励学生参与相关职业资格认证，促进学生通过自主学习，获得工程师所需的知识素质与能力素质。endprint

（四）实践教学内容与培养要求的对应关系

实践教学的关键是由浅到深、循序渐进地设置实践教学内容，应选取专业覆盖面广、科研承载力强、专业特色明显的实验、实习和设计项目。表1为新能源科学与工程专业实践教学典型内容，表2为实践教学对学生培养要求的对应关系矩阵。

三、新能源专业实践教学的管理体系

实践教学管理体系在教学过程中起到信息反馈和调控的作用，包括制度管理、组织管理、运行管理等。可以结合新能源专业实践教学内容体系，建立院、系、教师三级监督管理制度，完善管理措施。

（一）制度管理

根据实践教学的目标体系与内容体系，制定出一系列符合专业特点的实验、实训、实习、设计等教学管理文件。对学科竞赛、创新创业等自主性、创新性、综合性强的环节，制定具有针对性与实用性的鼓励奖励措施。

（二）组织管理

二级学院组织对新能源系实践教学进行宏观管理，系所教师分工合作，教师与学生采用“一对多”的管理模式，纵向监督管理，横向相互配合。针对新能源专业特点及工程教育的要求，制定针对性、实用性措施，确保实践教学组织一体化，保障新能源专业实践教学的有序實施。

（三）运行管理

根据新能源行业的发展现状及社会实际需求情况，制定新能源专业独立的、完整的教学计划，编制教学大纲，撰写详略得当的实践教学指导书，安排实践教学内容，确立考评机制。成绩评定机制应与培养目标相一致，加大平时监管考核力度及成绩比例，考评采用平时表现、科研能力、答辩能力等多维机制。

四、结语

新能源科学与工程专业是教育部批准设立的新专业，在专业实践教学体系构建与实施方面缺乏现成的模板和成功经验。笔者通过理论和教学实践相结合，研究了新能源专业课程设置、理论基础和实践教学的内在关系，按照高等工程教育的具体要求构建了新能源科学与工程专业实践教学的目标体系、内容体系、管理体系及其所构成的有机联系整体。

在此基础上提出通过实践教学各个环节（实验、实习、实训、课程设计、毕业设计、社会实践等）的合理配置，在目标体系引导下加强学生对专业知识的理解和掌握，强化以创新精神和创新能力、动手能力、职业道德、现代企业制度认知等为特征的工程教育。根据新能源专业涵盖面广、学科交叉明显的特点，笔者提出以太阳能光伏、太阳能光热、生物质能、风能等主干课程为重点，确定各门课程对应的实践教学环节，优化实践教学内容，整合实践教学资源，确定实践教学各环节的具体安排。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 饶政华，廖胜明.新能源科学与工程专业课程体系研究[J].中国大学教学，2015（3）：44-46.

[2] 王孙禺，雷环.《华盛顿协议》影响下的各国高等工程教育[J].中国高等教育，2007（17）：61-63.

[3] 叶志攀，金佩华.中国工程教育实践教学研究综述[J].高等工程教育研究，2007（4）：74-77.

[4] 张智钧.工科专业实践教学的问题分析与改革探讨[J]. 中国高教研究，2005（6）：81-82.

[5] 蒋华林，朱晓华.面向新工业革命的新能源领域本科课程体系建设[J].高等工程教育研究，2015（4）：183-188.

[6] 中国能源中长期发展战略研究项目组.中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究：可再生能源卷[M].北京：科学出版社，2011.

[责任编辑：陈 明]endprint