“双碳”目标驱动下电气工程及其自动化专业人才培养模式探究

胡 堃，邓先明

习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上向国际社会做出“碳达峰、碳中和”（以下简称“双碳”）郑重承诺，并在气候雄心峰会上提出了具体目标。随后，党的十九届五中全会、中央经济工作会议做出了相关工作部署。在“双碳”形势下，高校的学科发展与人才培养必将随之发生变化。本文以电气工程及其自动化专业的人才培养为例，分析传统电气工程及其自动化专业本科教学体系的原生优势以及存在的不足，进而设计出“双碳”形势下、能源互联网加持下的该专业人才培养方案与课程知识体系。

一、影响电气工程及其自动化专业人才培养方案制定的外部因素

电气工程及其自动化专业的人才培养与其他工科专业一样，紧紧跟随着工程教育的发展态势，不断地适应与调整着人才培养模式，以使得人才培养质量可以跟得上时代的潮流。总结现有文献，至少有以下五个外部因素在近年来影响着其人才培养方案的制定。

1.专业认证与执业资格制度

李昂结合工程教育认证的要求，认为要培养具有工程实践能力和创新意识的高级电气工程技术人才，必须以课程建设为抓手，深化教育教学改革，完善实践教学体系和创新创业平台，强化教学管理与质量监控体系［1］。龚立娇等人结合工程教育专业认证标准及理念，以电气工程类专业培养方案和课程体系为例，以成果导向教育理念为指引，分析了高校工程专业培养目标和课程体系构建的思路并设计了专业课程体系［2］。章顺华等人提出，电气工程及其自动化专业人才培养方案制定、专业核心课程设置及实践教学环节优化，必须要适应我国的注册电气工程师执业资格制度，即必须要建立与注册电气工程师制度相适应的输变电及供配电专业方向设置方案［3］。

2.工匠精神

吴国中结合电气自动化技术专业的特点提出了该专业工匠精神的内涵，并给出了培育该专业学生工匠精神的方法与路径［4］。樊伟等人也提出，要进一步提高应用型本科院校电气工程及其自动化专业课程教学效果和人才培养质量，必须要在“工匠精神”培养理念下进行专业课程教学改革实践［5］。李飞等人从培养目标、毕业要求和课程体系设置三个方面构建专业人才培养方案，提出要注重培养学生的工匠精神、创新意识和实践动手能力［6］。

3.能源系统与互联网的融合

朱桂萍等人提出，为实现能源系统与互联网的深度融合，为了满足国家战略需求，引领产业健康发展，高校必须尽快培养能源互联网所需的复合型人才，必须通过学科交叉建立全新的人才培养体系和培养模式［7］。苏勋文等人认为，在能源互联网取代传统电网的重大变革即将来临之际，要对高校电气工程系教学体系进行改进，扩大高校电气工程学科人才培养对国家科技和工业技术的影响力，尤其是在人才培养修订中要考虑能源互联网的知识体系，增加网络与通信技术、电气工程专题讲座、新能源发电技术、智能电网、人工智能导论等课程［8］。刘奕敏认为，随着社会科技的发展和工厂的智能化，电气工程及其自动化专业的人才培养模式面临着新的要求，学校教育需要紧跟企业发展需求，进行课程教育体系改革，使学生具备扎实基本功，了解互联网内容，具有创新意识和能力，使学生的理论知识与能力更加贴近社会的实际［9］。

4.“新工科”建设

白逸仙等人以“电气工程及其自动化”专业人才培养方案为研究对象，探讨了传统工科专业的改造升级问题，重点考察了“实践能力、创新创业能力和跨界整合能力”在人才培养目标以及课程体系中的贯彻情况，建议高校要对标“新工科”的新要求科学制定人才培养目标，强化课程对培养目标的支撑度［10］。余雷、费树岷认为，以新工科背景下电气工程及其自动化专业的社会需求为导向，通过强化专业特色，借力区域经济发展，构建新工科背景下电气工程及其自动化专业的人才培养体系评价机制，培养实践能力及解决复杂工程问题能力，从根本上提升新工科背景下专业竞争力［11］。张建辉等人以新工科建设为契机，围结合电气工程专业的铁路特色，认为高校必须以行业经济发展需求为导向，从优化培养方案、创新教学模式、强化师资队伍建设、深化校企协同育人、健全质量评价机制等方面对人才培养模式进行改革与实践，着力培养适应行业新经济发展需求的高素质应用型人才［12］。

5.“卓越计划”与高校品牌专业建设

李广伟认为，高校要明确“卓越计划”在人才培养过程中的具体要求，结合自身的特点及实际情况，对现有的人才培养方案、教学大纲及教学内容进行分析论证，提出调整和修改意见，培养出满足社会需求的应用型电气工程及其自动化专业人才［13］。刘书阁认为要采用品牌专业群方式构建人才培养模式，充分发挥“发电厂及电力系统”传统优势专业的引领作用，通过已有的优质资源共享、核心资源共建，带动“电力系统自动化技术”和“电网调度及自动化”专业的建设工作，发挥各专业的特色优势，从而保证人才的培养质量［14］。邹红利提出要将高校工科教育与工程实践结合的思想应用到电气自动化专业的人才培养中，在专业培养方案内增添新的知识内容，调整传统教学所占比例，增强实践应用环节，主动布局未来战略必争领域的人才培养［15］。

二、“双碳”形势下电气工程及其自动化专业的原生优势及不足

电气工程及其自动化专业既和人们的日常生活以及工业生产密切相关，也具有高新技术产业的特征，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着重要的作用。随着我国经济的快速发展和现代化电气设备的广泛应用，特别是近年来能源互联网、新能源、大功率电气传动、矿山智能开采等技术的快速发展，电气工程及其自动化专业已成为现代工业发展的基础和主导，社会对该专业毕业生的需求也在不断增加。

1.原生优势

根据行业特点、社会人才需求以及学生个人需求，将电气工程及其自动化专业课程分为电力电子与电力传动、电力系统自动化两个课程组模块，形成两个专业方向，学生可根据需求选择不同专业方向的课程进行学习。

电力电子与电力传动模块：本专业方向的学生要学习电力电子、大功率电气传动、电机设计、新能源机电设备及控制等专业知识，设有电力电子技术、电机与拖动基础、现代控制理论、控制系统计算机仿真、现代电机控制技术、电气控制技术等核心课程设有电力电子技术、电机与拖动基础、现代电机控制技术等核心课程。学生毕业后可以从事电力拖动、自动控制系统、工厂供电系统和电气信息综合自动化系统等领域的设计与制造、技术开发、工程施工、试验分析、运营维护、技术管理、教学科研等方面的工作。

电力系统自动化模块：本专业方向的学生主要学习电力系统及其相关领域的设计制造、施工运行、测试分析、控制和管理等专业知识，设有电力电子技术、电机与拖动基础、电力系统分析、电力系统继电保护、高电压与绝缘技术、发电过程与电气设备等核心课程。学生毕业后可以在电力工业和大型企业自备电厂从事电力的生产、输送、转换、使用（输、配）和电器生产制造等领域的设计与制造、技术开发、工程施工、试验分析、运营维护、技术管理、教学科研等方面的工作。

另外，可以按照本专业深入拓展、挑战性课程拓展、跨学科交叉融合拓展三个模式进行拓展课程教学与人才培养。

2.存在的不足

在能源互联网和低碳的新形势下必将产生全新的工程对象，而原来的专业适合目前的电网应用，没有兼顾能源、电、热等多种能源，因此不适应当下新兴信息技术整合的低碳清洁能源利用模式，满足不了我国未来能源革命和能源发展新形势对于人才培养的需求。另言之，当前的电气工程及其自动化专业不能够充分体现在能源互联网、信息技术、大数据、人工智能等领域的学科交叉性，现有的人才培养模式不适应未来“碳达峰、碳中和”形势下工业发展对新型人才的需求。

三、“双碳”形势下电气工程及其自动化专业的人才培养目标

“双碳”形势下电气工程及其自动化专业的人才培养目标是：培养能够深刻理解电、热、冷、气等多种能源体系及其相互转换的基础原理，具备综合贯通与协同思维的低碳能源观，掌握信息技术与能源产业深度融合的关键知识与技能，了解国内外能源市场与消费机制，具备能源政策、能源经济等专业素质的人才。按照这一目标设置的知识体系将会帮助学生初步确立创新、开放、平等、共享的低碳能源互联网核心价值理念，掌握宽广的多学科基础知识，并且具有综合运用基础知识创新性地解决实际问题的能力。

中国矿业大学电气工程及其自动化专业是国家特色专业、江苏省品牌专业，培养方案的制定应促进通识教育与专业教育融合、专业交叉融合和科教融合，将思想政治教育、创新创业教育、实践教育和国际化教育贯通于培养全过程。具体来说：第一，应体现专业知识体系的新发展和高等教育改革的新动态，吸收学术研究的最新成果，更新专业知识结构和课程体系；第二，应以学生发展为中心，以培养质量为导向，以持续改进为机制，以专业教学质量国家标准为基础，突出培养新理念，创新培养新模式；第三，应让学生掌握扎实的基础知识，掌握先进技术特别是新能源技术，具备创新能力和适应发展的能力。

四、“双碳”形势下电气工程及其自动化专业的课程体系

课程体系是培养方案最重要的组成部分。依据企业单位调研结果，对标国内外高校相关培养方案，中国矿业大学电气工程及其自动化专业力图促进能源和信息的深度融合，对专业课程体系进行了重新设计，建立了能源互联网、低碳专业的实践体系，形成了具有能源互联网、低碳特色的本科培养方案，建立了新的人才培养体系和培养模式。按照现行的高校人才培养方案，第1～4 学期大学生主要学习通用性的基础课程，第5～8 学期是专业学习阶段。中国矿业大学电气工程及其自动化专业知识课程体系如图1所示。

图1 中国矿业大学电气工程及其自动化专业第5～8 学期知识课程体系

如图1所示，为了提高学生的专业素养，在第7 学期开设“新能源发电技术”“智能电网基础”“工程项目管理”等专业课程。为培养学生的实践动手能力，该专业还建立了施耐德电气“工业互联网技术运用实验室”和RTDS（实时数字仿真系统）实验室。

为了实现“立德树人”的教育终极价值，激发学生的民族自豪感，树立社会主义核心价值观，培养学生的家国情怀，中国矿业大学电气工程及其自动化专业有意识地在课程教学体系中融入课程思政元素，精心地进行专业课思政教学环节设计。其主要策略是在课程质量标准制定过程中加入课程思政内容，并明确课程思政的教学要求与目标。总结来说，“双碳”形式下新课程教学质量标准要能够充分体现“三融合”（通识教育和专业教育融合、专业交叉融合、科教融合）、“四贯通”（将思想政治教育、创新创业教育、实践教育、国际化教育贯通人才培养全过程）的理念。