發布時間:2023-09-20 17:50:04
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇新能源科學工程,期待它們能激發您的靈感。
作者簡介:韓新月(1982-),女,河南商丘人,江蘇大學能源與動力工程學院,講師;何志霞(1976-),女,甘肅涇川人,江蘇大學能源與動力工程學院,副教授。(江蘇 鎮江 212013)
基金項目:本文系江蘇大學教學改革項目(項目編號:JGZD2009025)、江蘇省高等教育教學改革研究重中之重課題(課題編號:2011JSJG006)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)05-0009-03
一、我國高校設立新能源專業的必要性
能源問題與環境問題是21世紀人類面臨的兩大基本問題,發展新能源是解決這兩大問題的必由之路。新能源是相對于常規能源而言,以采用新技術和新材料而獲得,在新技術基礎上系統地開發利用的能源,如太陽能、風能、地熱能、海洋能等。由于新能源具有再生、清潔、低碳、可持續利用等優勢,所以越來越多的國家開始重視它。而且新能源可以作為促進人類發展和保護環境的重要途徑,所以這些國家在相關政策中都增加了新能源的元素。新能源產業的發展也是未來中國可持續發展的關鍵。但是,和發達國家相比,我國新能源產業化發展起步較晚,技術相對落后,總體產業化程度不高。不過,我國天然資源非常豐富,市場需求空間很大,在政府大力發展新能源及可再生能源政策的帶動下,新能源領域成為大型能源集團、民營企業、國際資本、風險投資等諸多投資者的投資熱點,技術利用水平正逐步提高,具有較大的發展空間。“十二五”期間將是我國新能源產業從起步階段進入大規模發展的關鍵轉折時期。我國新能源在這一時期的發展總目標是:建立初步適應大規模新能源發展的電網等重大基礎設施體系,推動新能源裝備制造業的壯大和升級,促進新能源市場的不斷擴大,爭取在2015年將非化石能源在能源消費中的比重提高到12%左右。[1]
盡管國家已經把發展新能源放在一個重要的戰略位置上,一場新的能源革命已在悄然進行,它必將帶來新的經濟繁榮、新的社會理念和新的生活方式。但是,我國新能源產業發展過程中的一大難題是缺少成熟先進的新能源技術。我國主要的新能源設備和技術完全依賴進口,新能源領域的科技創新能力明顯不足。而新能源產業化進程中的這些難題有待專業人士去破解。所以,培養新能源方面的專業和復合型人才是重中之重。[2]但是,新能源產業作為一個錯綜復雜的資源環境復合體,涉及物理學、化學、流體力學、傳熱學、電子電工學、材料科學、生物學、管理學、工業經濟學等學科內容,是一個典型的多學科交叉的新興產業。[3]因此,需要設立專門的新能源專業來滿足,新能源產業對新能源人才要有寬的知識面、自主的學習能力、豐富的想象力、敏銳的洞察力以及較強的溝通協調能力等要求,進而要求高校做好優化人才培養層次、改進人才培養方案等工作。
國外已有一些著名大學建立了新能源的本科專業,用于培養太陽能、風能、生物質能等方面的科技人才,如澳大利亞的新南威爾士大學設立了專門的光伏與可再生能源工程學院,并于2000年開設了光伏與太陽能本科專業,2003年又開設了可再生能源工程本科專業;澳大利亞國立大學依托其可持續能源系統中心也建立了四年制的可再生能源系統專業。此外,意大利的都靈理工大學和米蘭理工大學都開辦了四年制的可再生能源專業。美國的俄勒岡州科技學院于2005年也建立了可再生能源四年大學本科學位課程。隨著全球能源結構的變化,對于新能源方面的人才需求不斷增加,世界上將會有更多的高校開辦有關新能源的專業。
我國高校在新能源專業設置和新能源產業專業人才培養方面還落后于發達國家。為順應時代的發展,為國家培養新能源這一新興產業的專業人才,2010年7月經教育部審批,浙江大學、中南大學、江蘇大學等11所高校首次設立新能源科學與工程專業。其中江蘇大學的新能源科學與工程本科專業由能源與動力工程學院承擔開設任務,已分別于2011年9月和2012年9月招收第一批和第二批本科生。關于新能源科學與工程專業本科生的培養方案、培養模式和培養體系則處于不斷探索和完善中。
二、 新能源科學與工程專業的培養方案
在對國內外新能源相關專業人才培養充分調研的基礎上,分析國家社會和經濟發展要求,基于新能源產業特點及企業和社會對新能源專業人才知識結構和能力結構的要求,同時結合本校自身的學科特色和優勢,確定了新能源專業人才培養方案,主要包括專業培養目標的確立及科學、合理的課程體系的設置、可行的教學計劃的制訂等。
1.培養目標
專業的培養目標是專業建設和一切教學活動的基礎、依據,也是人才培養的最終目的。新能源科學與工程專業在國內甚至在世界上都是非常新的專業,目前處于初步形成和探索階段,因此,找準本校專業人才培養定位和確立該專業人才培養的長遠目標尤為重要。江蘇大學能源與動力工程學院結合自身實際情況,依托機械工程、電氣信息工程、材料科學與工程、化學化工、土木工程等學科專業的支持,并結合新能源產業的特點設立了新能源科學與工程專業,使培養出來的學生具有良好的綜合素質和創新意識,富有社會責任感,具有國際一流的視野,具備新能源科學與工程這一強交叉學科寬厚扎實的物理、化學及熱流體科學基礎理論,系統掌握新能源科學與工程應用專業知識及技能、新能源轉換與利用原理、新能源裝置及系統運行技術,能勝任新能源技術相關的科學研究、工程設計、技術開發及技術經濟管理等工作的高級專門人才。
2.課程體系的構建
盡管自2010年以來國內陸續已有許多高校正式獲批新能源科學與工程專業在本科階段的招生資格。但總體來看,我國系統培養新能源科學與工程本科生、研究生的工作才剛剛起步,對于相應課程體系的構建也處于探索階段。一個專業所設置的課程相互間的分工與配合構成課程體系。課程體系是否合理、課程內容是否先進直接關系到培養人才的質量。而且,一個專業要具有區別于其他專業的培養方向和業務范圍,就應有自己獨立的課程體系。[4]新能源科學與工程專業是一門內容豐富而又廣泛的科學與工程,屬交叉學科。它與數學、物理、化學、生物學等緊密相關,又強烈地依托于能源與動力工程、材料、機械、電氣、化工、自控和生物工程技術的發展。由于國內在這方面的研究幾乎為空白,因此,如何以這些學科為依托,形成內容先進、結構合理的課程體系是急需解決的一項重大課題。筆者根據孫根年有關課程體系優化的思路給出了系統思考下新能源科學與工程專業課程體系的總體結構,如圖1所示。[5]
由圖1可以看出,在層次上將新能源科學與工程課程劃分為通識教育平臺課程、學科專業基礎課程、專業(方向)課程、集中實踐環節和課外實踐環節五個方面。新能源科學與工程課程體系作為一個系統,不同的課程類別在培養目標和培養規格的指導下相互作用、相互影響,共同服務于新能源科學與工程專門人才培養這一特定的功能。
3.教學組織與實施
基于新能源科學與工程專業的培養目標及課程體系結構,考慮到本地區、本學校的實際情況,筆者制定的新能源科學與工程專業的指導性教學計劃如圖2所示。
由圖2可以看出,在教學組織上前五學期主要進行普通文化課和專業技術基礎課的教學,為后續專業課程的學習打下良好基礎。同時,在第二、三、四、五學期還安排了金工實習、專業認知實習、電工電子實習和機械設計課程設計,目的是增加學生在校期間的動手操作機會。第六、七學期組織專業(方向)課程的教學和實習實訓,核心課程均采用一體化教學方式。第八學期開展畢業設計環節,從而培養學生綜合運用所學知識、結合實際獨立完成課題的工作能力。
三、 新能源科學與工程專業培養計劃的特色
1.以厚基礎、寬平臺、交叉學科為理念,強調扎實的物理、化學和熱流體科學基礎理論
課程建設時,首先在物理、化學基礎理論方面增加了“大學化學”、“物理化學”、“能源與環境化學”和“半導體物理”課程。其次,根據新能源專業的特點,強調物理、化學基礎的同時,通過減少“工程圖學”、“工程力學”和“機械原理與設計”課程的學時數來弱化機械類課程。再次,為了充分發揮本校本學院學科優勢和特點,在熱流體理論方面除了開設“流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”課程外,還開設了“熱流體數值計算基礎”和“新能源利用中的熱流體理論與技術”兩門專業特色課程。目的是提升專業內涵,強化特色,確保學生具備新能源領域相關的扎實的基礎理論,是學生今后在本專業及相關領域是否具備發展潛力的關鍵所在。
2.強調實踐教學及新能源工程訓練
首先,增加了“現代分析測試技術”課程。其次,增加了實習環節的學時數,把一般安排在第六學期的三周生產實習變為第四學期末的一周認知實習和第六學期的三周生產實習。目的是增加實踐教學,先認知實習,后生產實習,使實習環節更為科學和合理。再次,還增加了項目設計,把一般安排在第七學期的兩周課程設計修訂為第六學期末的兩周課程設計和第七學期末的兩周項目設計。目的是先開展某門課程的課程設計,后進行具體的項目設計,設置更為科學和合理。通過指導學生開展設計性、綜合性項目設計,培養學生發現問題、解決問題的創新能力。此外,還增加了新能源工程訓練環節,在此環節中學生和指導老師雙向選擇后,學生參與到老師的科研項目中。指導老師在與國內外新能源企業合作中,向學生提供不同類型的專業實踐機會。這個環節是在第七學期前完成,設置此環節的目的是培養學生實踐創新和工程應用能力。通過明確的學分要求保證學業導師制的落實。指導老師通過這樣一個環節對于特別優秀的學生可向學院推薦其保研,實現本研貫通培養,前后的培養具備一定的連續性。最后,為了充分利用學科資源及已有的實驗條件,培養學生實踐創新能力,更好地滿足新能源專業對學生實踐能力和新能源技術工程應用能力的高要求,在課內及集中實踐環節總學分要求基礎上還增加大于等于六個學分的課外實踐要求(社會實踐、競技活動)。
3.體現多學科交叉特點
在課程設置時,除開設“工程圖學”、“工程力學”、“電工電子學”、“機械原理”、“工程材料”等課程外,還增開了物理、化學方面的課以及“新能源材料”、“現代生物學導論”、“能源與環境”、“新能源系統自動控制原理”課程,這樣充分體現了新能源科學與工程專業和動力工程及工程熱物理、應用化學、材料物理、機械工程、化學工程與技術、環境科學與工程各學科的交叉。
4.重視形成寬闊的國際視野
首先,學校開設了全英文及雙語課程,比如全英文的“太陽能光伏技術”以及雙語的“熱流體數值計算基礎”、“熱泵原理與應用”、“生物質燃燒及混燃技術”課程。其次,借鑒國外新能源專業的課程設置增設了反映新能源領域前沿的“生命周期評價”課程。此外,還增設“新能源前沿及工程應用專題”必修課。這門課要求學生在第七學期結束前聽取學院安排的新能源前沿及工程應用專題講座7次以上。專題可以是合作企業、國內外知名專家的講座,也可以是本專業教師科研最新進展的講座,目的是讓學生了解本專業領域的最新研究進展及發展趨勢,拓寬視野,盡快適應社會發展要求,同時提高學生的專業興趣。
5.以太陽能為主,兼顧生物質能和風能,提供其他種類新能源的廣泛選擇的專業定位
首先,在太陽能方面,學校設置有“太陽能熱利用”和“太陽能光伏技術”專業課;在生物質能方面,開設有“現代生物學導論”和“生物質能轉化原理與技術”;而在風能方面,設置有“風力機空氣動力學”和“風力發電與控制技術”專業課。其次,還提供了廣泛的新能源相關選修課程來滿足學生對不同專業的需求,比如“氫能與新型能源動力系統”、“新能源發電并網技術”、“水力發電與水電站”、“燃料電池原理與技術”、“熱泵原理與應用”、“生物柴油制備及應用”、“生物質燃燒與混燃技術”、“能源工程管理”、和“能源經濟學概論”等課程。
四、結束語
新能源科學與工程專業的設置順應時代的發展,是我國可持續發展的需要。但是,由于新能源科學與工程專業是非常新的專業,與之配套的培養方案、課程安排等還處于起步探索階段。筆者考慮到本地區、本學校的實際情況,同時結合新能源產業對人才的要求提出了具有鮮明特色的新能源科學與工程專業的培養方案,以供參考。筆者相信江蘇大學有能力、有信心建設好該專業,為國家經濟的可持續健康發展輸送合格的人才。
參考文獻:
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[2]王偉東,艾建軍,楊坤.新能源產業人才培養問題與對策[J].中國電力教育,2011,(12).
[3]張玨.新能源產業發展所需專業人才培養探討[J].中國人才,
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【關鍵詞】課程體系 新能源科學與工程 專業建設 光伏技術
【基金項目】常州工學院教學改革研究課題(項目編號:J120324;J120305)。
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)10-0247-02
引言
新能源產業人才培養落后于產業發展,培養新能源方面專業技術人才已經成為當務之急[1-4]。新能源科學與工程專業是教育部2011批準的第一批戰略性新興產業專業,涉及的學科領域廣泛,屬于交叉學科,涉及物理、能源與動力工程等多個學科。目前國內對該專業的專業課程體系設置存在專業定位、培養方向模糊;專業基礎課程與專業課程的知識結構不成體系;缺乏合理的實踐、實訓體系等諸多問題。如何依托眾多的所屬學科,明確準確的培養人才定位,構建可操作性強、結構合理的課程體系是新能源科學與工程專業建設迫切需要解決的問題。
1.以地方產業背景為引導,明確培養方向定位
圍繞長三角地區光伏產業背景,依據學校創新型應用人才培養目標,創新教學理念,提煉新能源科學與工程專業的培養方向與專業特色。
為適應創新型應用人才培養目標,圍繞學校“讓每一個學生都獲得成功”的辦學理念,創建“以人為本,因材施教,學、做、創并舉”的教學理念,為教學改革和創新型人才培養引領方向。圍繞長三角地區的新能源產業背景,尤其是光伏產業,確定常州工學院新能源科學與工程專業以光伏技術為培養方向,培養從事可再生能源,尤其是光伏技術開發與應用系統的設計、開發、測試、運行、管理等方面的具有創新精神的應用型高級工程技術人才。
2.以“新能源產業鏈”為主線,構建縱橫協同的專業課程體系
根據學生的認知規律,依據“以人為本,因材施教,學、做、創并舉”的教學理念,結合新能源技術的理論與實踐特點,以“新能源產業鏈為主線”構建縱橫協同的專業課程體系,課程體系如圖1所示。實現專業知識覆蓋到“新能源材料開發”、“新能源器件制備”、“新能源應用系統設計”等整個完整的新能源產業鏈。
縱向以“新能源產業鏈中的各種技術能力培養”為主線,建立適應新能源技術學科特點,涵蓋新能源材料開發技術、新能源器件制備技術、新能源系統設計與應用等三大系列的“模塊化、系列化”完整的課程體系。橫向按知識體系與認知能力模塊化專業課程,以“機電基礎”與“理化基礎”為兩個專業基礎模塊、以“光伏技術”為專業主導線、“測試技術”為專業副主線、“各種新能源技術”為專業支撐線,“能源管理”為專業特色線四個專業模塊,共六個課程模塊。在課程體系范圍內,根據培養目標的要求,完善教學大綱,科學合理的設置各個系列各門課程的“多樣化”內容。
3.以“實踐創新能力培養”為實踐主線,構建“分層次、遞進式”實踐訓練體系
以“實踐創新能力培養”為實踐主線,構建“分層次、遞進式”實踐訓練體系,如圖2所示。縱橫之間通過綜合實訓、課程實驗、生產實習、課程設計、畢業設計等環節有機聯系,協調運作,有效解決傳統實踐教學內容依附于理論課程進行劃分,模塊之間關聯度小,知識體系缺乏連續性、系統性的問題,更好地適應信息時代的需求。
將學生實踐能力的培養貫穿于實驗、課程設計、畢業設計、技能培訓、參加科研項目、創新訓練項目、各種學科競賽等實踐教學活動的全過程,體現“全程化”。注重工程實際應用能力的培養,大部分課程設計、畢業設計的選題來自于各類科研項目,科研反哺教學,使學生受到更為系統的工程訓練,體現“工程化”。針對基礎、能力不同的學生,在實踐能力培養上提出不同層次的要求,不搞“一刀切”體現 “多元化”。
4.結語
緊密圍繞長江三角洲地方光伏產業背景,確定常州工學院新能源科學與工程專業以光伏技術為培養方向;根據學生的認知規律,結合新能源技術的理論與實踐特點,以“新能源產業鏈為主線”構建縱橫協同的專業課程體系;以“實踐創新能力培養”為實踐主線,構建“分層次、遞進式”實踐訓練體系;探索出與產業背景緊密結合、具有明顯特色的專業課程設置,帶動人才培養體系創新,實現教育教學質量提高。培養多層次的光伏方向的專業人才,服務于地方經濟的發展。
參考文獻:
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作者簡介:
關鍵詞:風力發電;太陽能發電;人才需求;風能與動力工程;新能源科學與工程
作者簡介:陳建林(1975-),男,湖南瀏陽人,長沙理工大學能源與動力工程學院,副教授;陳薦(1967-),男,湖南衡陽人,長沙理工大學能源與動力工程學院,教授。(湖南 長沙 410114)
基金項目:本文系長沙理工大學教研教改項目(項目編號:JG1236)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)22-0020-03
風電和太陽能發電是我國戰略性新興產業之一,發展風能與太陽能也是我國實現傳統化石能源為主過渡為可再生能源和清潔能源為主的必然之舉。近年來,我國風電與太陽能發電迅猛發展,對新能源產業人才提出迫切需求。自2006年以來,我國相繼有華北電力大學、河海大學、長沙理工大學等多所高等院校開辦“風能與動力工程”本科專業;按照2010年《教育部辦公廳關于戰略性新興產業相關專業申報和審批工作的通知》,自2011年開始,我國部分高等院校又設置“新能源科學與工程”、“新能源材料與器件”等新能源產業相關的本科專業;2013年,根據教育部要求,“風能與動力工程”專業將統一更名為“新能源科學與工程”專業。面對新能源產業發展需求和我國新能源產業人才培養現狀,本文對“風能與動力工程”專業過渡為“新能源科學與工程”專業的人才培養模式進行探索與實踐。
一、我國風電產業發展現狀
1.總體裝機情況
自2007年,我國風電裝機容量呈高速增長趨勢。如表1所示為2001~2012年我國新增及累計風電裝機容量(數據來源:CWEA)。2010年,我國(不包括臺灣地區)新增風電裝機1893萬千瓦,累計風電裝機容量4473萬千瓦,超過美國躍居世界第一位。至2012年底,全國新增安裝風電機組7872臺,裝機容量1296萬千瓦;累計安裝風電機組53764臺,裝機容量達到7532萬千瓦;風電并網總量達到6083萬千瓦,發電量達到1004億千瓦時,風電已超過核電成為繼煤電和水電之后的第三大主力電源。
圖1 2001~2012年中國新增及累計風電裝機容量
至2012年上半年,我國規劃建設的百萬千瓦級、千萬千瓦級風電基地包括甘肅酒泉基地(首期380萬千瓦)、蒙東基地通遼開魯基地(150萬千瓦)、蒙西達茂巴音基地(160萬千瓦)、河北承德基地(100萬千瓦)、新疆哈密基地(1080萬千瓦)的建設項目已部分或全部完成。此外,全國還有6個百萬千瓦級風電基地正在組織開展建設前期工作,分別為寧夏賀蘭山基地(450萬k千瓦)、甘肅武威民勤紅沙崗基地(100萬千瓦)、吉林四平大黑山基地(170萬千瓦)、錫林郭勒基地(300萬千瓦)、興安盟桃合木基地(200萬千瓦)、呼倫貝爾基地(250萬千瓦)等。
至2012年底,全國累計核準風電項目1651個,累計核準容量9040萬千瓦(含國家核準計劃外項目517萬千瓦),其中累計核準容量2084萬千瓦,居全國之首。2012年上半年全國風電累計吊裝容量6190萬千瓦,累計并網容量5572千瓦,在建容量3468萬千瓦,并網容量占核準容量的62%。其中內蒙古風電并網容量突破1500千瓦,領跑全國,河北、甘肅、山東、黑龍江、江蘇、新疆、山西、廣東、福建等省區并網容量也均超過100萬千瓦。
2.風力發電投資企業情況
2012年上半年,國電集團新增并網容量190萬千瓦,累計并網容量1172萬千瓦,繼續保持全國風電并網容量首位;華能集團新增并網容量100萬千瓦,累計并網容量759萬千瓦,居第二;大唐集團新增并網容量101萬千瓦,累計并網容量675萬千瓦,居第三。五大發電集團累計并網容量3170萬千瓦,約占全國并網容量的57%。2012年上半年全國投資企業基本保持穩定發展狀態,同比2011年上半年并網容量降低了約16%。表1所示為2012年上半年主要投資企業并網容量統計情況。
3.風電機組制造商情況
大規模風電基地建設,為我國風電機組制造商開拓了廣闊的市場。2012 年中國風電新增裝機容量排名前二十的企業幾乎占據了國內98%的市場份額,其中金風新增風電裝機容量最多,達到2521.5兆瓦,占據19.5%的市場份額。2012 年,我國風電新增裝機容量排名前三的企業分別為金風、聯合動力和華銳。2012年中國風電新增與累計裝機排名前二十的機組制造商分別如表2與表3所示。
另外,我國海上風電也取得較大進展。截至2012年底,中國已建成的海上風電項目共計389.6兆瓦,是除英國、丹麥以外海上風電裝機最多的國家。我國海上風電開發提供風電機組的制造商中,華銳、金風、Siemens 所占份額較大,機型主要以2MW以上的風電機組為主。
二、我國風電人才需求及培養現狀
風電產業的高速增長也帶來了風電人才的短缺。我國的風電人才需求主要為三個方向:一是風電開發企業,如國電、華能、大唐、國華、華電、中電投、中廣核、華潤等下屬的風電場,主要從事風電場運行與維護方面的工作;二是風電機組制造商,如華銳風電、金風、廣東明陽、國電聯合動力、湘電風能、Vestas、上海電氣、東汽、Gamesa、GE等,這類企業一般需要高端的風電研發人才;三是風電規劃設計或建設單位,主要從事風電場的規劃、設計和施工等方面的工作。
目前,我國風電人才培養大體上形成了三個層次的格局:第一梯隊是博士、碩士研究生培養,主要由國內各高校及研究機構借助風電領域的課題研究培養和造就一批具有較高學術水平、創新能力的風電領域高層次人才。第二梯隊是本科生培養。據統計,自華北電力大學2006年創辦我國第一個風能與動力工程本專業以來,包括長沙理工大學、河北工業大學、內蒙古工業大學等,全國已開設風能與動力工程本科專業學校有16所(2013年起,“風能與動力工程”專業更名為“新能源科學與工程”專業)。第三梯隊是高職生。高職院校主要培養從事風電機組制造、風電場運行與維護的一線技能型人才。
從長沙理工大學(以下簡稱“我校”)首屆風能與動力工程專業畢業生就業考研與出國情況來看,畢業生出現不同層次的走向。截至2013年3月20日,風能與動力工程專業2009級畢業生63人,已簽約49人,就業走向主要為中國大唐集團、國電集團、華能集團、電力投資集團、華潤集團等發電企業的下屬新能源公司,少部分為風電機組制造商和電力建設單位;讀研7人,分別被華北電力大學、中南大學、湖南大學等大學預錄取;出國深造2人,分別為丹麥科技大學和德國漢諾威大學預錄取。從目前人才需求角度來看,由于近幾年風電項目的迅速擴張,風電行業對風電場運行與維護的技能型人才有較旺盛的需求。
在風電大規模發展的同時,近幾年我國太陽能發電也迅速擴張。截至2012年底我國累計光伏裝機容量達到7.5GWp,預計2013年將新增光伏裝機容量為10GWp,計劃2015年新增光伏裝機容量為40~50GWp,2020年新增80~100GWp。風電和太陽能發電作為新能源中兩支主力軍,出現并駕齊驅的局面,產業發展必然對專業人才提出迫切需求。2013年,教育部統一將“風能與動力工程”專業更名為“新能源科學與工程”專業。本專業也將面向更寬廣意義的新能源產業需求,對專業培養方案進行調整。
三、新能源科學與工程專業人才培養模式的探索與實踐
本科教育既是培養工程技術人才的中堅力量,又承擔著為行業高端人才培養打基礎的重要任務。本科生的優勢在于理論基礎、思維方法和發展潛力,但缺乏的是技術細節方面的訓練。因此應始終以培養學生“基礎理論扎實、工程實踐能力與創新能力強為目標。從新能源產業自身發展角度來說,需要一批具有寬廣知識體系、能夠引領新能源技術發展的高水平創新型復合人才出現。新能源科學與工程本科教育應該既注重專業的基礎性,又要注重工程實踐性。為此,我校能源科學與工程專業人才培養模式在以下幾方面進行了探索與實踐。
1.以“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”為原則確立人才培養目標
2009年首屆招生以來,本專業依托本校能源電力優勢學科,立足新能源國家戰略性新興產業,面向風電產業人才需求,確定了“培養德、智、體、美等全面發展,基礎扎實,知識面寬,有較高的綜合素質、工程實踐能力和創新能力強,具備較強的計算機應用能力和較高外語水平,系統掌握風能與動力工程專業基礎理論和基本知識,能勝任風電場的規劃、設計、施工、運行與維護,風力發電機組設計與制造,風能資源測量與評估,風力發電項目開發等風能與動力工程專業的技術與管理工作,并能從事其他相關領域的專門技術工作應用型高級工程技術人才”的人才培養目標。2011年,本專業被確定為湖南省省級特色專業。2013年,根據教育部對本科專業整理工作的統一部署,將“風能與動力工程”專業將更名為“新能源科學與工程”專業。本著“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的原則,對專業培養方案做了相應的調整,但仍然保留“風能與動力工程”專業的特色,以風力發電為重點,涵蓋太陽能光伏/光熱發電等新能源知識體系,培養具有寬厚理論基礎和創新精神、實踐能力強的應用型高級工程技術人才。
2.注重基礎性和實踐性相結合設置課程模塊與培養環節
根據學校的特色和優勢,編制風能與動力工程人才培養計劃,共開設必修課35門,開設選修課23門,現已開出課程門數為58門,學生需選修33學分選修課程,選修課在總學分中的占比為19.6%。設置了理論力學、材料力學、風力機空氣動力學、機械設計基礎、電機學、電路理論、自動控制原理、風力發電原理、光伏發電原理與應用、太陽能熱利用原理與應用等主要理論課程和計算機輔助設計、電工電子技術、微機原理與接口技術、風資源測量與評估、風電機組設計與制造、風電機組控制與優化運行、風電場電氣工程、海上風力發電等技術類課程;以金工實習、電子工藝實習、機械設計課程設計、風電場電氣工程課程設計、風電機組設計與制造課程設計、風電場認識實習、檢修拆裝實習、仿真實習、運行(畢業)實習、畢業設計(論文)等作為主要實踐教學環節。風能與動力工程專業在教學環節的設置上實踐教學貫穿全程。共4次集中實習,課程模塊與培養環節關系如圖2所示。
圖2 風能與動力工程專業課程模塊與培養環節關系
3.在工程實踐中培養創新意識和創新能力
創新型人才是支撐和推動新能源產業發展的主要動力。創新源于實踐,在工程實踐中培養創新意識和創新能力。長沙理工大學經過多年的探索與實踐,構建了培養“具有創新精神的應用型人才”的學生能力結構體系、能力培養的實施方案、實踐教學體系以及管理模式,提出了“工程基礎訓練+工程創新訓練+大工程意識訓練”的工程教育模式。基于工程教育理念,形成了“三層次、四模塊、三結合”的實踐教學體系,即實驗、實習、設計等主要實踐教學環節按基礎訓練、提高訓練、綜合訓練三個層次進行系統設計;將實踐教學內容分為實驗、實習、設計、課外實踐四個模塊;采用課內外、校內外、第一課堂與第二課堂三結合的方式組織實踐教學。
新能源科學與工程專業是一個實踐性很強的專業,在辦學過程中十分重視實踐教學,并建立了穩定的校內校外實習實訓基地,通過加強實踐教學培養學生的創新意識和動手能力。
(1)校內實習基地。建立校內“風電機組運行特性分析實驗室”、“風力機變槳控制實驗室”、“風力機偏航控制實驗室”、“風力機組檢修拆裝實驗室”、“大型風電場運行仿真實驗室”、“風力機葉片振動特性實驗室”、“風力機設備腐蝕與磨損實驗室”、“光伏發電實驗室”等專業教學實驗室,為專業實驗課、認識實習、拆裝實習、仿真實習提供良好的條件。
(2)校外實習基地。根據本專業人才培養目標和要求,制定與社會發展需要相適應的人才培養方案,與大唐華銀城步南山風電場、華電郴州仰天湖風電場、中電投九江長嶺風電場、大唐漳浦六鰲近海風電場、湘電集團有限公司、湖南興業太陽能有限公司、北京木聯能軟件技術有限公司等省內外相關企業共建“風能與動力工程”專業,形成學校與企業產、學、研全面合作的長效機制。風電專業骨干教師共18人次先后到內蒙古華電新能源輝騰錫勒風電場、福建大唐漳浦六鰲近海風力發電場、河南南陽方城風電場、新疆電力設計院、大唐甘肅酒泉風電場等風力發電企業進行技術交流和科技服務。風電專業學生在華電郴州仰天湖風電場、寧夏賀蘭山風電場與太陽山光伏電站等基地開展了豐富的暑期實踐活動。依托專業實驗室,學生開展了大量科技創新實踐活動,專業教師指導學生開展了國家級(共4項)、校級(4項)“大學生研究性學習與創新性實驗項目”的研究工作;參加全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、“挑戰杯”湖南省大學生課外學術科技作品競賽等各類科技性競賽活動,獲得較佳的成績。
4.轉變技術類或實踐類課程的學習過程
本科教育的缺失是職業技能或技術細節方面的訓練。理論知識寬廣但實踐動手能力差是目前本科教育存在的較普遍現象。本科畢業生感覺學了很多東西,又感覺什么也沒有學到,學到的都是一些理論或概論性的東西。相反,高職院校的職業技能針對性很強,注重實際動手操作能力的培養,而弱化理論知識體系的教育,相比于本科生,高職生在職業技術方面更容易上手。但如果本科生像高職生那樣培養,勢必過于狹隘,也違背了大學本科教育的初衷。本科生的優勢就在于理論基礎、思維方法和發展潛力。因此,本科生的理論基礎課程的學習可以沿用傳統的書本教學為主,培養思維方法;技術類或實踐類課程學習則應放棄那種“先書本,再實踐”或“只有書本,沒有實踐”的教學方式,而應遵循“在實踐中學習”的原則。針對不同的專業特點有選擇性地開設或加強職業技能型的課程。對于本專業來說,則應加強計算機繪圖、電氣與控制、模擬仿真、機械設計與制造等模塊的技能培養。如此,本科生則不但具有寬廣的理論基礎,而且具有較強的職業適應能力。
四、結論
風電與太陽能發電作為我國戰略性新興產業,呈現蓬勃生機的發展局面。新能源產業發展為新能源科學與工程專業畢業生提供了廣闊的就業空間,同時本專業人才也必將成為推動新能源產業發展的動力。本專業應以“工程實踐能力”為核心,夯實理論基礎,強化實踐能力和創新意識的培養,支撐新能源產業的發展。
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【關鍵詞】化學名詞 詞源 教學功能 新課程理念
【中圖分類號】G658.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)08-0137-02
1.元素用字
元素是化學學習的基礎,而正確書寫元素名稱是準確命名化學物質的前提。然而在實際教學中往往有一些同學無法正確書寫元素名稱,甚至隨意造字。其實,教師只要從中文詞源略加分析,學生就會很容易掌握元素名稱,甚至可以從中學到更多化學相關知識。
1.1元素名稱的中文詞源
中文元素名稱用一個字表示,在取字時與國際通用名稱相應,以諧聲為主,會意次之。
1.1.1諧聲字
元素單質在普通情況下為氣態者,偏旁從“氣”;液態者從“水”;固態的金屬元素從“金”;固態的非金屬元素從“石”。因此,我們可以從元素偏旁獲知其單質在普通情況下的狀態。如:氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)……為氣態均從“氣”;鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鈁(Fr)……為金屬元素均從“金”;砷(As)、硒(Se)、碲(Te)……為非金屬元素均從“石”。
1.1.2會意字
會意字就是取意造字,氫、氯、氧、氮等就屬于此類。
“氫”曾名為“輕氣”,因為它是最輕的氣體,改為單個字時,將輕字的偏旁去掉加氣字頭;我國曾將“氧”譯作“養氣”,意謂可以養人;“氯”曾名為“綠氣”,因其單質狀態是綠色的氣體,故把綠字的偏旁去掉加氣字頭;“氮”源出自“淡”,表示把空氣中氧沖淡了,故把淡字去偏旁加氣字頭;“溴”帶水旁表示其單質為液態,溴單質是有惡臭味的液體,故將“臭”加水旁而會意[1];“鉀”是我國在當時已經發現的金屬性質最為活潑,故以“甲”旁“金”而成“鉀”;“鎢”礦石呈黑色,遂以“烏”合“金”而成“鎢”;我國古時稱煤為“炭”,遂造為“碳”;古時圭指玉石,即是“硅”的化合物。因此,我們可以從這些元素名稱中獲知他們單質的特殊物理性質。
2.物質俗稱
在學習中學化學的過程中,我們會發現有有些物質除了按照傳統命名法命名外,還有很多俗稱。所謂“俗稱”即通俗的稱呼,是人們在勞動生活生產過程中約定俗成的非正式名稱。學生在學習的過程中常常記不住或者記混這些俗稱,其實這些俗稱并非信手拈來,而是與物質本身有著千絲萬縷的聯系。
2.1按物質的發現或制取
碳酸鈣俗稱大理石,因產于云南大理而得名;波爾多液為由硫酸銅溶液和石灰乳配制而成的一種藍色、黏稠的懸濁液,因1882年首先用于法國波爾多城而得名;碳化鈣俗稱電石,因它是生石灰與碳在電爐加熱的高溫下(3000℃)反應而得到的固體;乙醇俗稱酒精,在古代,酒是常見飲品之一,酒蒸餾可得純度較高的乙醇;丁二酸俗稱琥珀酸,因蒸餾琥珀可以得到丁二酸;甲醇俗稱木精、木醇,最早是從木材干餾所得的木醋液(含有醋酸、甲醇、丙酮等)中分離而得[2];普魯士藍即亞鐵氰化鐵,1704年由普魯士公司的狄斯巴赫和第佩爾所發明的一種藍色染料[2];鍍錫鐵俗稱馬口鐵,由于最初它從阿里部馬口地方輸入而得名;甲酸俗稱蟻酸,因存在于蜂類、某些蟻類和毛蟲的分泌物中。
2.2按物質的用途
氯化鈉俗稱食鹽,是供人們食用的鹽類;碳酸鈣俗稱石灰石,因其可用來燒制生石灰而得名;酚醛樹脂俗稱電木,因其是電力工業上常用的絕緣材料而得名。
2.3按外文音譯
硫代硫酸鈉俗稱海波,是hypo的音譯;甲醛的水溶液俗稱福爾馬林,是formalin的音譯。
2.4按物質的性質
2.4.1物理性質
碳的同素異形體之一金剛石,因其硬度大而得名;碳的同素異形體活性炭,它較活潑,具有吸附某些物質的特性;三硝基苯酚俗稱苦味酸,因其有苦味而得名;氧化鐵俗稱鐵紅,呈紅棕色;五水硫酸銅的俗稱膽礬(或藍礬),呈藍色且顏色似豬膽;七水硫酸亞鐵俗稱綠礬,呈綠色;十二水硫酸鋁鉀俗稱明礬,七水硫酸鋅俗稱皓礬,均呈無色;堿式碳酸銅俗稱銅綠,呈綠色。
2.4.2化學性質
濃硝酸與濃鹽酸按體積比1:3得到的混合液俗稱王水,因其能溶解某些不與硝酸作用的金屬,其中包括“金屬之王”――金而得名;次氯酸鈣和氯化鈣的混合物俗稱漂白粉,它的有效成分為次氯酸鈣,具有漂白作用;氫氧化鈉俗稱火堿、燒堿,因其具有強烈腐蝕性。
2.5 同一物質多俗稱來源不同
【關鍵詞】新能源科學與工程;多學科;培養方案
【Abstract】New energy science and engineering is a typical multi subject cross specialty and has already become an emerging industries which our nation prefers to develop. Based on the analysis of the current situation of the new energy profession, this paper proposes a distinctive training program for new energy science and engineering, combing with our own advantages.
【Key words】New energy science and Engineering; Multi discipline; Training program
隨著社會經濟的發展,傳統能源產業已經成為制約當今社會經濟發展的關鍵因素,新能源產業的發展必然是未來中國可持續發展的趨勢。然而與發達國家相比,我國的新能源產業化發展起步相對較晚,技術也較為落后,總體產業化程度不高,且新能源領域的科技創新能力明顯不足。特別是我國高校新能源專業人才培養方案尚處于摸索階段[1-3]。
目前,國內大部分高校的新能源科學與工程專業都是以能源與動力工程專業為基礎,再開設幾門與新能源領域相關的課程,并沒有從根本上解決培養方案的問題,因此,在課程體系設置、專業素質培養、本科生就業等方面存在不少問題。例如:(1)專業特色不明確;(2)專業基礎課程與專業課程脫節;(3)實踐教學和創新教學的形式化[4-5]。因此,本文針對目前各高校在新能源科學與工程專業人才模式培養中存在的主要問題,提出了具有特色的新能源科學與工程專業培養方案。
1 一體化人才培養
本校新能源科學與工程專業的課程體系由四個主要模塊組成:通識課程71學分(人文社科課程和公共基礎課程)、學科課程58學分(學科基礎課程、專業核心課程和專業選修課課程)、集中實踐教學38學分(畢業設計、課程設計、項目設計、電工實習、金工實習、生產實習、課外實踐教學等)和素質、創新、創業教育16學分。在本課程體系中,一方面開設了本專業的基礎技術知識課程,讓學生能夠掌握與新能源體系設計、開發和測試相關的知識,另一方面開設了能源管理等方面的課程,最終培養的學生能夠熟悉規劃-設計-制造-運營-管理環節中關鍵的技術和方式,使得他們能更好的適應社會的需求。
2 供求關系引導特色學科
目前,各高校根據自身專業設置的特點和學科發展的優勢,制定了稍有不同的新能源科學與工程專業人才的培養方案,如華北電力大學新能源科學與工程專業以生物質能、太陽能和風能三個專業為主;江蘇大學的新能源科學與工程專業則圍繞風能發展相關課程,實行單方向發展模式。本專業由于是新組建專業,暫時還未形成特色學科,因此,在專業核心課程設置時,以全面介紹新能源的動力系統、新能源的利用、新能源的儲存和節能方式為目的,未涉及具體的特色方向,同時,河南省是以農業產品為主,結合目前太陽能熱泵技術的大力推進,因此,在設置專業選修課程時,主要以熱泵技術、太陽能制冷和冷熱源工程為主導。在以后的實踐過程中,發展出自身特色后,再利用選修課色學科對專業核心課程進行替換,從而形成“從發展中找特色”的人才培養方式。
3 “1+1”就業模式
新能源科學與工程專業屬于新生學科,該方向畢業的學生較少,在能源行業中并未站穩腳步,在考慮學生就業問題時,一方面要以新能源學科為基礎,開設新能源就業較好的課程,另一方面,也要重視我們現狀,新能源比重小于20%,目前仍然以傳統能源為主,因此,也開設了傳統能源的節能技術課程,從而形成新能源利用和傳統能源升級改造并行的“1+1”就業模式。
4 “分層次”創新教學
高校的教學模式必須具有連貫性,才能保證教學的質量。因此,本專業在設置相關軟件學習課程時,嘗試性地在大學一年級開設程序設計技術(C語言),大學二年級開設工程軟件基礎,讓學生掌握工程軟件基本知識,大學三年級時開設工程軟件應用技術,讓學生能熟練的利用三維軟件進行實物繪制,在大學四年級的素質教育時,開設CAD-CFD綜合應用創新教育課,更進一步讓學生掌握模型的網格劃分和傳熱與流動方面的簡單編程計算。在上述的課程學習中,既保證的課程學習的連貫性,也形成了“分層次”創新教學的發展模式。
5 結語
新能源領域的發展,關鍵在于人才的培養。由于新能源科學與工程專業涉及物理學、化學、傳熱學、材料科學、管理學等學科,是一個典型的多學科交叉的新興專業。因此,其培養方式和課程設置必須緊跟新能源科學技術的發展步伐,與時俱進。在貫徹厚基礎、寬方向、重實踐原則的基礎上,積極培養具有扎實的自然科學基礎、人文社會科學基礎和專業知識,能夠承擔新能源工程的設計、運行管理、技術開發、科學技術教育與教學等工作,富有社會責任感,具有創新精神、實踐能力和競爭力的高級專門人才。
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