新能源科学与工程专业实践教学体系研究

2017University Education____________________________________September?2017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(中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙410083)[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。

011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。

021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。

031041然而，如 何根据新能源产业的特点和社会用人需求，科学建立与 课程体系相适应的实践教学体系051，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。

_、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。

0(1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，探索课堂理论知识一实验室研究一工厂生产的理论 与实践相结合的教学模式。

(—)$础技能学+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42[收稿时间]2017-03-06[基金项目]2015年中南大学本科教育教学改革研究项目。

[作者简介]饶政华（1977-)，男，江西鹰潭人，博士，副教授，研究方向：新能源技术、能源系统工程。

University Education实践技能，掌握自然科学、工程学、新能源领域的基础知 识。

新能源科学与工*专业实践教学内容体系图1新能源科学与工程专业实践教学内容体系(")专％技能学+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。

(/)研1创学+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0。

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。

(四）（）教学67与培泰要求的对？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。

表1新能源科学与工程专业实践教学典型内容实践环节实践名称典型内容太阳能电池实验太阳能电池的暗伏安特性测量及二极管特性比较，太阳能电池的开路电应/短路电流和光强关系测定，太阳能电池的输出特性测量等。

专业课程实验太阳能热利用实验太阳能非聚光型、聚光集热器性能测试，太阳能接收器热性能测试，太阳能储热材料性能测试等。

生物质热转换实验生物质燃料工业分析，生物质燃烧热值测定等。

风能利用实验整机模型机械结构、控制系统认知与拆装，变浆距控制原理实验等。

光伏发电综合实验太阳能光伏发电系统演示，太阳能光伏组件与系统发电仿真实验，太阳能发电并网试验，电能质量检测等。

专业综合实验太阳能热利用综合实验太阳能热水系统综合性能测试，太阳能热发电系统演示，太阳能聚光集热与热动力循环发电仿真实验等。

生物质热转换综合实验生物质热发电系统演示，生物质燃料类型与系统发电能力仿真实验等。

风能利用综合实验风力发电能量转换与并网实验，电气运行控制、原理设计与编程等。

太阳能光伏课程设计对太阳能电池与组件的结构与性能进行设计计算并绘制图纸，完成光伏电池的基本设计训练等。

专业太阳能热利用课程设计对太阳能热发电关键设备进行设计并绘制图纸，包括确定传热工质、储热介质及设备、聚光集热及换热设备、辅燃设备及运行控制等。

课程设计生物质能利用课程设计完成生物质锅炉、生物质气化和热解等热转换设备设计，包括燃料燃烧计算、气化和热解计算、锅炉热力计算、烟（风）阻力与输配系统计算等。

风能利用课程设计完成风力发电技术设计，包括确定关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器等）技术参数、关键结构载荷和技术参数，完成叶片、塔架设计灯。

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43表2新能源科学与工程专业实践教学对学生培养要求的对应关系实践环节培养要求工程知识问题分析设计/开发解决方案调研现代工具应用工程师与社会环境与可持续发展道德操守个人与团队工作沟通交流项目管理与财务终生学习专业课程实验专业综合实验专业课程设计认知实习生产实习毕业设计毕业论文课外研学创新创业自由探索研究学科竞赛职业资格认证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）制皮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。

(()組+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实 施。

(三）.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。