时间:2024-01-08 10:31:00
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇新能源科学工程,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
0引言
2010年教育部批准河北建筑工程学院开设风能与动力工程专业,2011年我校开始招收第一批风能与动力工程(080507S)专业学生。风能与动力工程是一门交叉学科,教学环节涉及控制、电气、计算机、机械、自动化等多种学科。根据教育部2012年本科专业设置方案,我校风能与动力工程专业更名为新能源科学与工程(080507T)。全国开设新能源科学与工程的高校中,各个高校侧重点不同,结合我校学科群特点和优势我校该专业继续定位在风能方向。下面结合我校实际特点就新能源科学与工程的专业培养方案进行简要探讨。
1.专业培养目标
我校的该专业培养掌握新能源科学与工程基本理论,具有扎实学科领域基础知识与应用能力,综合掌握风力发电工程设计、风电设备原理及风电场运行的理论和技能,具有创新精神和实践能力的高素质新能源科学与工程专业人才。这样使毕业生主要在风电场设计与运行、控制与维护、风电机组设计及制造领域从事专业技术工作和管理工作,也可在相关研究机构从事研发设计工作。
2.课程培养方案设置
2.1学科大类基础课程和跨学科基础课设置
由于我校该专业方向为风能方向,侧重点为电气、自动化、控制部分。但该专业本身涉及到控制、电气、计算机、机械、自动化等多种学科,结合我校是河北省电子信息教育创新高地的资源优势,我校学科大类基础课程和跨学科基础课设置如下表。结合我校的优势学科,我校在跨学科基础课程上设置了许多计算机、物联网类课程,这对于学生在以后学习风电机组电气工程、监测维护、电力系统调度等做了充足的理论准备。
2.2专业基础课程设置
对于该专业的学生,我们力图通过四年的培养达到如下条件:
(1) 培养学生具有良好的综合素质和创新意识,富有社会责任感,具有国际一流的视野,具备新能源科学与工程这一强交叉学科宽厚扎实的科学基础理论,系统掌握新能源科学与工程应用专业知识及技能、新能源装置及系统运行技术。
(2) 培养学生具有扎实的自然科学基础,良好的政治理论基础,较好的社会科学基础和正确运用本国语言、文字的表达能力;
(3) 本专业主要学习空气动力学、风资源测量与评估、电工学、管理学、自动控制的理论和技术,接受现代风力发电专业的基本训练,使学生具有进行风电机组及风电场的设计、制造、运行、试验研究、项目投资与管理的基本能力。
(4) 较系统地掌握本专业领域所必须的专业知识,如风力发电原理、风电机组设计与制造、风电场电气部分、风电场运行与控制、风力发电项目开发等。
所以在专业基础课程和专业核心课程的设置上进行了侧重。
3教材的选用
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,也是深化教育教学改革、全面推进素质教育、培养创新人才的重要保证。教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》(教高司[2001]4号)中明确指出“教材的质量直接体现高等学校教育和科学研究的发展水平,也直接影响本科教学质量”。为了进一步规范教材选用与管理,选用高水平的教材,杜绝质量低劣的教材进入课堂,健全科学的教材选用制度,不断提高教学质量,我专业教材选用采用如下办法。
3.1教材选用原则
(1)优先原则:优先选用国家级、省部级获奖教材;优先选用国家级、省(部)级重点教材和规划教材;优先选用“面向21世纪课程教材”。
(2)择优、择新、适用原则:树立精品意识,在同类教材中,通过比较,选用质量最好的、近三年出版的、适用的新版教材。
3.2教材选用标准
(1)选用的教材必须符合社会主义市场经济建设、社会发展和科学进步对人才培养的需要。能运用辩证唯物主义和历史唯物主义的方法,全面、准确地阐述本学科的基本理论、基本知识和基本技能。
(2)选用的教材必须符合本专业人才培养目标及课程教学的要求,取材合适,深度适宜,份量恰当,符合认知规律,富有启发性,有利于激发学生学习兴趣,有利于学生知识、能力和素质的培养。
(3)选用的教材应体现科学性、先进性和适用性的有机统一,能反映本学科领域国内外科学研究的先进成果,正确阐述本学科的科学理论,完整表达课程应包含的知识,结构严谨,理论联系实际,具有学科发展上的先进性和教学上的适用性。
作者简介:陈建林(1975-),男,湖南浏阳人,长沙理工大学能源与动力工程学院,副教授;陈荐(1967-),男,湖南衡阳人,长沙理工大学能源与动力工程学院,教授。(湖南 长沙 410114)
基金项目:本文系长沙理工大学教研教改项目(项目编号:JG1236)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)22-0020-03
风电和太阳能发电是我国战略性新兴产业之一,发展风能与太阳能也是我国实现传统化石能源为主过渡为可再生能源和清洁能源为主的必然之举。近年来,我国风电与太阳能发电迅猛发展,对新能源产业人才提出迫切需求。自2006年以来,我国相继有华北电力大学、河海大学、长沙理工大学等多所高等院校开办“风能与动力工程”本科专业;按照2010年《教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》,自2011年开始,我国部分高等院校又设置“新能源科学与工程”、“新能源材料与器件”等新能源产业相关的本科专业;2013年,根据教育部要求,“风能与动力工程”专业将统一更名为“新能源科学与工程”专业。面对新能源产业发展需求和我国新能源产业人才培养现状,本文对“风能与动力工程”专业过渡为“新能源科学与工程”专业的人才培养模式进行探索与实践。
一、我国风电产业发展现状
1.总体装机情况
自2007年,我国风电装机容量呈高速增长趋势。如表1所示为2001~2012年我国新增及累计风电装机容量(数据来源:CWEA)。2010年,我国(不包括台湾地区)新增风电装机1893万千瓦,累计风电装机容量4473万千瓦,超过美国跃居世界第一位。至2012年底,全国新增安装风电机组7872台,装机容量1296万千瓦;累计安装风电机组53764台,装机容量达到7532万千瓦;风电并网总量达到6083万千瓦,发电量达到1004亿千瓦时,风电已超过核电成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。
图1 2001~2012年中国新增及累计风电装机容量
至2012年上半年,我国规划建设的百万千瓦级、千万千瓦级风电基地包括甘肃酒泉基地(首期380万千瓦)、蒙东基地通辽开鲁基地(150万千瓦)、蒙西达茂巴音基地(160万千瓦)、河北承德基地(100万千瓦)、新疆哈密基地(1080万千瓦)的建设项目已部分或全部完成。此外,全国还有6个百万千瓦级风电基地正在组织开展建设前期工作,分别为宁夏贺兰山基地(450万k千瓦)、甘肃武威民勤红沙岗基地(100万千瓦)、吉林四平大黑山基地(170万千瓦)、锡林郭勒基地(300万千瓦)、兴安盟桃合木基地(200万千瓦)、呼伦贝尔基地(250万千瓦)等。
至2012年底,全国累计核准风电项目1651个,累计核准容量9040万千瓦(含国家核准计划外项目517万千瓦),其中累计核准容量2084万千瓦,居全国之首。2012年上半年全国风电累计吊装容量6190万千瓦,累计并网容量5572千瓦,在建容量3468万千瓦,并网容量占核准容量的62%。其中内蒙古风电并网容量突破1500千瓦,领跑全国,河北、甘肃、山东、黑龙江、江苏、新疆、山西、广东、福建等省区并网容量也均超过100万千瓦。
2.风力发电投资企业情况
2012年上半年,国电集团新增并网容量190万千瓦,累计并网容量1172万千瓦,继续保持全国风电并网容量首位;华能集团新增并网容量100万千瓦,累计并网容量759万千瓦,居第二;大唐集团新增并网容量101万千瓦,累计并网容量675万千瓦,居第三。五大发电集团累计并网容量3170万千瓦,约占全国并网容量的57%。2012年上半年全国投资企业基本保持稳定发展状态,同比2011年上半年并网容量降低了约16%。表1所示为2012年上半年主要投资企业并网容量统计情况。
3.风电机组制造商情况
大规模风电基地建设,为我国风电机组制造商开拓了广阔的市场。2012 年中国风电新增装机容量排名前二十的企业几乎占据了国内98%的市场份额,其中金风新增风电装机容量最多,达到2521.5兆瓦,占据19.5%的市场份额。2012 年,我国风电新增装机容量排名前三的企业分别为金风、联合动力和华锐。2012年中国风电新增与累计装机排名前二十的机组制造商分别如表2与表3所示。
另外,我国海上风电也取得较大进展。截至2012年底,中国已建成的海上风电项目共计389.6兆瓦,是除英国、丹麦以外海上风电装机最多的国家。我国海上风电开发提供风电机组的制造商中,华锐、金风、Siemens 所占份额较大,机型主要以2MW以上的风电机组为主。
二、我国风电人才需求及培养现状
风电产业的高速增长也带来了风电人才的短缺。我国的风电人才需求主要为三个方向:一是风电开发企业,如国电、华能、大唐、国华、华电、中电投、中广核、华润等下属的风电场,主要从事风电场运行与维护方面的工作;二是风电机组制造商,如华锐风电、金风、广东明阳、国电联合动力、湘电风能、Vestas、上海电气、东汽、Gamesa、GE等,这类企业一般需要高端的风电研发人才;三是风电规划设计或建设单位,主要从事风电场的规划、设计和施工等方面的工作。
目前,我国风电人才培养大体上形成了三个层次的格局:第一梯队是博士、硕士研究生培养,主要由国内各高校及研究机构借助风电领域的课题研究培养和造就一批具有较高学术水平、创新能力的风电领域高层次人才。第二梯队是本科生培养。据统计,自华北电力大学2006年创办我国第一个风能与动力工程本专业以来,包括长沙理工大学、河北工业大学、内蒙古工业大学等,全国已开设风能与动力工程本科专业学校有16所(2013年起,“风能与动力工程”专业更名为“新能源科学与工程”专业)。第三梯队是高职生。高职院校主要培养从事风电机组制造、风电场运行与维护的一线技能型人才。
从长沙理工大学(以下简称“我校”)首届风能与动力工程专业毕业生就业考研与出国情况来看,毕业生出现不同层次的走向。截至2013年3月20日,风能与动力工程专业2009级毕业生63人,已签约49人,就业走向主要为中国大唐集团、国电集团、华能集团、电力投资集团、华润集团等发电企业的下属新能源公司,少部分为风电机组制造商和电力建设单位;读研7人,分别被华北电力大学、中南大学、湖南大学等大学预录取;出国深造2人,分别为丹麦科技大学和德国汉诺威大学预录取。从目前人才需求角度来看,由于近几年风电项目的迅速扩张,风电行业对风电场运行与维护的技能型人才有较旺盛的需求。
在风电大规模发展的同时,近几年我国太阳能发电也迅速扩张。截至2012年底我国累计光伏装机容量达到7.5GWp,预计2013年将新增光伏装机容量为10GWp,计划2015年新增光伏装机容量为40~50GWp,2020年新增80~100GWp。风电和太阳能发电作为新能源中两支主力军,出现并驾齐驱的局面,产业发展必然对专业人才提出迫切需求。2013年,教育部统一将“风能与动力工程”专业更名为“新能源科学与工程”专业。本专业也将面向更宽广意义的新能源产业需求,对专业培养方案进行调整。
三、新能源科学与工程专业人才培养模式的探索与实践
本科教育既是培养工程技术人才的中坚力量,又承担着为行业高端人才培养打基础的重要任务。本科生的优势在于理论基础、思维方法和发展潜力,但缺乏的是技术细节方面的训练。因此应始终以培养学生“基础理论扎实、工程实践能力与创新能力强为目标。从新能源产业自身发展角度来说,需要一批具有宽广知识体系、能够引领新能源技术发展的高水平创新型复合人才出现。新能源科学与工程本科教育应该既注重专业的基础性,又要注重工程实践性。为此,我校能源科学与工程专业人才培养模式在以下几方面进行了探索与实践。
1.以“厚基础、宽口径、强能力、高素质”为原则确立人才培养目标
2009年首届招生以来,本专业依托本校能源电力优势学科,立足新能源国家战略性新兴产业,面向风电产业人才需求,确定了“培养德、智、体、美等全面发展,基础扎实,知识面宽,有较高的综合素质、工程实践能力和创新能力强,具备较强的计算机应用能力和较高外语水平,系统掌握风能与动力工程专业基础理论和基本知识,能胜任风电场的规划、设计、施工、运行与维护,风力发电机组设计与制造,风能资源测量与评估,风力发电项目开发等风能与动力工程专业的技术与管理工作,并能从事其他相关领域的专门技术工作应用型高级工程技术人才”的人才培养目标。2011年,本专业被确定为湖南省省级特色专业。2013年,根据教育部对本科专业整理工作的统一部署,将“风能与动力工程”专业将更名为“新能源科学与工程”专业。本着“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的原则,对专业培养方案做了相应的调整,但仍然保留“风能与动力工程”专业的特色,以风力发电为重点,涵盖太阳能光伏/光热发电等新能源知识体系,培养具有宽厚理论基础和创新精神、实践能力强的应用型高级工程技术人才。
2.注重基础性和实践性相结合设置课程模块与培养环节
根据学校的特色和优势,编制风能与动力工程人才培养计划,共开设必修课35门,开设选修课23门,现已开出课程门数为58门,学生需选修33学分选修课程,选修课在总学分中的占比为19.6%。设置了理论力学、材料力学、风力机空气动力学、机械设计基础、电机学、电路理论、自动控制原理、风力发电原理、光伏发电原理与应用、太阳能热利用原理与应用等主要理论课程和计算机辅助设计、电工电子技术、微机原理与接口技术、风资源测量与评估、风电机组设计与制造、风电机组控制与优化运行、风电场电气工程、海上风力发电等技术类课程;以金工实习、电子工艺实习、机械设计课程设计、风电场电气工程课程设计、风电机组设计与制造课程设计、风电场认识实习、检修拆装实习、仿真实习、运行(毕业)实习、毕业设计(论文)等作为主要实践教学环节。风能与动力工程专业在教学环节的设置上实践教学贯穿全程。共4次集中实习,课程模块与培养环节关系如图2所示。
图2 风能与动力工程专业课程模块与培养环节关系
3.在工程实践中培养创新意识和创新能力
创新型人才是支撑和推动新能源产业发展的主要动力。创新源于实践,在工程实践中培养创新意识和创新能力。长沙理工大学经过多年的探索与实践,构建了培养“具有创新精神的应用型人才”的学生能力结构体系、能力培养的实施方案、实践教学体系以及管理模式,提出了“工程基础训练+工程创新训练+大工程意识训练”的工程教育模式。基于工程教育理念,形成了“三层次、四模块、三结合”的实践教学体系,即实验、实习、设计等主要实践教学环节按基础训练、提高训练、综合训练三个层次进行系统设计;将实践教学内容分为实验、实习、设计、课外实践四个模块;采用课内外、校内外、第一课堂与第二课堂三结合的方式组织实践教学。
新能源科学与工程专业是一个实践性很强的专业,在办学过程中十分重视实践教学,并建立了稳定的校内校外实习实训基地,通过加强实践教学培养学生的创新意识和动手能力。
(1)校内实习基地。建立校内“风电机组运行特性分析实验室”、“风力机变桨控制实验室”、“风力机偏航控制实验室”、“风力机组检修拆装实验室”、“大型风电场运行仿真实验室”、“风力机叶片振动特性实验室”、“风力机设备腐蚀与磨损实验室”、“光伏发电实验室”等专业教学实验室,为专业实验课、认识实习、拆装实习、仿真实习提供良好的条件。
(2)校外实习基地。根据本专业人才培养目标和要求,制定与社会发展需要相适应的人才培养方案,与大唐华银城步南山风电场、华电郴州仰天湖风电场、中电投九江长岭风电场、大唐漳浦六鳌近海风电场、湘电集团有限公司、湖南兴业太阳能有限公司、北京木联能软件技术有限公司等省内外相关企业共建“风能与动力工程”专业,形成学校与企业产、学、研全面合作的长效机制。风电专业骨干教师共18人次先后到内蒙古华电新能源辉腾锡勒风电场、福建大唐漳浦六鳌近海风力发电场、河南南阳方城风电场、新疆电力设计院、大唐甘肃酒泉风电场等风力发电企业进行技术交流和科技服务。风电专业学生在华电郴州仰天湖风电场、宁夏贺兰山风电场与太阳山光伏电站等基地开展了丰富的暑期实践活动。依托专业实验室,学生开展了大量科技创新实践活动,专业教师指导学生开展了国家级(共4项)、校级(4项)“大学生研究性学习与创新性实验项目”的研究工作;参加全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛等各类科技性竞赛活动,获得较佳的成绩。
4.转变技术类或实践类课程的学习过程
本科教育的缺失是职业技能或技术细节方面的训练。理论知识宽广但实践动手能力差是目前本科教育存在的较普遍现象。本科毕业生感觉学了很多东西,又感觉什么也没有学到,学到的都是一些理论或概论性的东西。相反,高职院校的职业技能针对性很强,注重实际动手操作能力的培养,而弱化理论知识体系的教育,相比于本科生,高职生在职业技术方面更容易上手。但如果本科生像高职生那样培养,势必过于狭隘,也违背了大学本科教育的初衷。本科生的优势就在于理论基础、思维方法和发展潜力。因此,本科生的理论基础课程的学习可以沿用传统的书本教学为主,培养思维方法;技术类或实践类课程学习则应放弃那种“先书本,再实践”或“只有书本,没有实践”的教学方式,而应遵循“在实践中学习”的原则。针对不同的专业特点有选择性地开设或加强职业技能型的课程。对于本专业来说,则应加强计算机绘图、电气与控制、模拟仿真、机械设计与制造等模块的技能培养。如此,本科生则不但具有宽广的理论基础,而且具有较强的职业适应能力。
四、结论
风电与太阳能发电作为我国战略性新兴产业,呈现蓬勃生机的发展局面。新能源产业发展为新能源科学与工程专业毕业生提供了广阔的就业空间,同时本专业人才也必将成为推动新能源产业发展的动力。本专业应以“工程实践能力”为核心,夯实理论基础,强化实践能力和创新意识的培养,支撑新能源产业的发展。
参考文献:
[1]中国可再生能源学会风能专业委员会.2012年中国风电装机容量统计[J].风能,2013,(3).
[2]李俊峰,蔡丰波,唐文倩,等.中国风电发展报告2011[M].北京:中国环境科学出版社,2011.
[3]袁剑波,郑健龙.工程实践能力:培养应用型人才的关键[J].高等工程教育研究,2002,(3).
[4]李录平,张拥华.基于工程意识和能力培养的理工院校实践教学改革与探索[J].黑龙江教育,2010,(4).
[5]李录平,张拥华,周键,等.高等学校实践教育多维度理念探析[J].中国大学教育,2011,(11).
[6]何建军,陈荐.风电人才需求与人才培养模式的研究[J].中国电力教育,2010,(31).
中图分类号:G642.41
一、引言
近几年来,我国新能源产业发展迅速,但与我国新能源产业快速发展不相适应的是新能源专业技术人才需求严重不足。新能源产业人才培养落后于产业发展,已严重阻碍了我国当前新能源产业的健康发展。大学教育的本质目的是发展每个学生个体,并且获得学生的认可与社会的肯定,要想达到这一目的,就需要使培养的学生所具有的知识与能力具有竞争力,并且得到社会的认可。常州工学院是一所培养应用型本科人才的普通高等院校,一直追求学生不仅要有扎实的理论基础,更要有较强的实践动手能力和创新精神,以满足人才市场的需求。
常州工学院新能源科学与工程专业针对学生如何掌握各种知识与能力这一问题,结合常州工学院的办学定位、地方本科高校生源特点,以及当代“90后”大学生的认知规律与个性化特征,探索新的教学方式与手段,实现课程知识体系与学生能力结构的有效融合。在光伏电池原理与工艺课程教学实践过程中,创建以“二八定律安排课内课外时间与内容分布的完整教学过程、二八定律控制教师主导与学生主导课堂比率的互动教学方法、二八定律分配教学资源的现代教学手段、二八定律划分课程成绩考核比率的全程考核方式”,形成以学生为主导的,以“主动型课堂”为特色的“二八式”课程教学新模式。
二、“二八式”的完整教学过程
教学过程不能只停留在传统授课的45分钟内,或者一门课程的四、五十个课时全部由老师讲授,而应将45分钟的课堂按二八定律分为20%的时间由老师讲授,80%的时间由学生演讲与讨论,并且将45分钟课堂拓展为课内和课外两个过程,课内所学的知识与花的时间只是完整教学过程的20%,课外所学的知识与花的时间为这个教学过程的80%。
课内采用“二八式”互动教学方法,可以使学生成为学习的主导,提高学生获取知识与能力的效率。整个光伏电池原理与工艺课程教学内容设计成多个专题教学,每一个专题安排2至3节课,老师占用课内20%的教学时间,利用各类教学资源,通过理论联系实际、多种教学手段的综合运用等措施,对每一个专题的知识体系框架、技术原理进行摘要式的讲授与呈现,并对下一个专题内容进行布置。课内余下80%的教学时间,让学生根据老师布置的专题内容,将课外学习过程中搜集的资料与学习内容通过PPT演讲的形式与大家分享,并展开讨论,教师只是一个记录员与成绩评定人员,真正实现以学生学习为主导的“主动型课堂”。
课外,老师布置的专题内容,采用“二八式”的现代教学手段,迎合当代“90后”大学生的认知规律与个性化特征,激发学生兴趣,养成其自主学习的习惯,培养自主学习的能力。20%的学习资料与内容可来源于教材,80%的学习资料与内容可来源于图书馆、网络、论坛等课外教学资源,这样学生展现的PPT不会重复,而且凸显了每一个学生的个性,以及反映了学习过程的态度与效果,迎合了“90后”的张扬个性与网络控的特点,激发了学生的学习兴趣。
三、“二八式”的互动教学方式
在课堂教学上,形成学生主导课堂,占用80%课内时间,讲授80%教学内容,教师是裁判为特点的“二八式”互动教学方法。
光伏电池原理与工艺课程采用专题教学的形式,整个课程教学内容设计成多个专题教学,每一专题内容,老师利用课内20%的教学时间,讲授20%的专题内容,讲授一些启发式、概述性的、摘要式的专题内容,并对下一个专题内容进行布置。课内余下80%的教学时间,学生将在课外学习过程根据老师布置的专题内容,搜集的资料与学习内容通过PPT演讲的形式与大家分享,并展开讨论,学生演讲与讨论的学习内容将占据整个专题教学内容的80%,真正实现学生学习为主导的“主动型课堂”。
四、“二八式”的现代教学手段
光伏技术这种新兴行业,技术更新非常快,教材上的知识与技术远落后于产业领域,要想实现人才培养与企业需求的无缝对接,必须快速更新课堂教学内容。
采用“二八式”的现代教学手段,实现20%的学习资料与内容可来源于教材,80%的学习资料与内容可来源于图书馆、网络、论坛等课外教学资源,同时学生通过展现PPT,凸显每一个学生的个性,及反映学习过程的态度与效果。这种教学手段符合当代“90后”大学生的认知规律,迎合了“90后”的张扬个性与网络控的特点,激发了学生的兴趣,从而使学生养成自主学习的习惯,增强专业综合技能。
五、“二八式”的全程考核方式
高等教学应该更看重学生的学习过程,因为学习过程影响学生在将来工作中处理问题的方式与方法,尤其是应用型本科教育更注重学生的学习能力、学习行为,工作能力、工作行为,而非专业课、专业知识。因此,学生的课程学习成绩考核方式也应该注重能力考核,而非文字记忆与解题技巧。
在课堂教学中,学生的PPT演讲与讨论过程,能够较好地反映学生学习过程中的学习态度与效果、学习行为与能力。教师做好每一个记录,并评定每一堂课程的学生成绩。最终的课程考核成绩20%来源于期末考试试卷,80%来源于课堂上的PPT演讲与成绩讨论。这种“二八式”的全程考核方式,能更合理地反应每一个学生的学习效果,关注每一个学生的学习行为,更有利于促进每一个学生个性化的发展与能力的提升。
光伏电池原理与工艺采用“二八式”课程教学新模式,有利于激发学生的学习兴趣,真正实现以学生学习为主导的“主动型课堂”,提升学生的自主学习能力与专业综合技能,促进课程知识体系与学生能力结构的有效融合。
参考文献:
关键词:工程热力学;传热学;新能源;教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)52-0176-02
能源是现代社会赖以生存和发展的物质基础,是国民经济和社会发展的先决条件。新能源专业的毕业生,肩负着为国家能源发展贡献力量的重要责任。为达到培养专业知识面广、基本功扎实和创新能力强的本科人才的目标,作为新能源专业非常重要的必修课――《工程热力学》和《传热学》的课程设计和教学方法探索就显得尤为重要[1,2]。此前的相关文献中报道了《工程热力学》和《传热学》教学的优秀经验[3-6]。本文在此教学经验的基础上,对热工课程的教学内容和教学方法进行优化和探索,以更好地提高学生的创新精神和创新思维。
一、教学内容的优化
教学内容的优化和精选是教学改革的关键。作为专业必修课,在学时有限的情况下,如何最大程度地讲授最有价值的知识点成为教学的关键。
热工类课程由《工程热力学》和《传热学》两门课组成。《工程热力学》按热力学基本概念、热力学第一定律、理想气体的性质与过程、热力学第二定律与熵、气体动力循环、水蒸气、蒸汽动力循环、制冷循环、理想混合气体和湿空气、实际气体的性质等内容分为若干章节;《传热学》按照传热基本概念、稳态热传导、非稳态热传导、对流换热、热辐射及辐射换热、传热过程与换热器等分为若干章节。由于新能源科学与工程专业属于新兴产业专业,学科领域广泛,涉及能源类(如生物质能、太阳能、风能)、化工类(如基础化学、物理化学、新能源材料)、力学类(如工程力学、流体力学)等多门课程和领域。
在实际的教学过程中,教学内容必须有所侧重,应充分考虑到不与新能源科学与工程专业开设的其他相关课程的知识点产生重复。另外由于《工程热力学》和《传热学》课程难度较大,在教学过程中要讲清课程中的要点和基础知识。可以以“基本原理―公式推导―影响因素―实际应用”为主线介绍该课的有关知识,建立每章知识结构图,让学生清楚该门课程的知识体系结构。对重点的热力学第一和第二定律进行原理介绍,仔细推导相关公式,让学生夯实基础,使学生在进一步的学习中不会混淆概念,相对轻松地应对课程。此外,注重理论与实践相结合,例如介绍空调在夏天与冬天的工作原理、冰箱开门对室内的影响,积极引导学生利用热力学定律进行分析,增加课程的趣味性以提高学生的创新能力。通过优选教学内容,使教学内容始终能反映本学科的专业特点和学术水平,加强学生对后续专业方向的把握。
二、教学方法的探索
(一)以创新性地教带动创新性地学
科学技术是第一生产力。要想发展经济,需要加大科研力度、提高科技含量。这已被证明是一种行之有效的道路。与此对应的是,要促进教学质量、提高教学效率,必须加大教学与科研的力度、提高教学与科研互动水平。在当今大力发展科学技术的大背景下,如何提高身为未来科学技术发展主力军的大学生的学习热情和创新能力,成为目前高校教学的难题和重点。传统的直白讲课和搜集各种习题以供学生练习只会让课程变得生硬和枯燥,导致学生的学习效率和学习热情越来越低,甚至出现了普遍的抄袭作业和迟到早退等不良现象。为了改变这些不良现象,就需要在教学手段上进行创新。教师通过对平时科研工作成果的再学习,并结合对教材的研究,创造性地运用某些方法,使学生对重要问题达到本质上的领悟。在这种途径中,教师的创新思维方式以及从中体现的一言一行,让学生耳濡目染、潜移默化,对带动学生进行创新学习、开发创新思维起到积极的作用。
例如,在进行《传热学》教学时,学生往往对传热的基本概念,尤其是二维与三维的导热理论及方程很难理解。一般地教学方式是,教师在黑板上进行微观导热原理推导,得出一维傅里叶导热定律和二维三维傅里叶导热定律,并给出几个常用的导热方程。这种教学方式中,推导过程比较晦涩,给出的方程也较为难懂,学生们很可能只会死记硬背,不能灵活运用。针对以上问题,笔者建议将导热理论与生活问题相结合,或者采取数学建模的方法,将导热方程与实践相结合,选取最适合该问题的模型,以达到课程有趣生动、富有创新性,激发学生们的创新思维。以创新性地“教”带动创新性地“学”,学生收获的不仅仅是知识点,更是如何去发现问题、解决问题的实际能力,为以后在新能源科学与工程专业领域的探索中打下良好基础。
(二)板书教学与多媒体辅助教学相结合
多媒体技术以其图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的呈现使课堂教学达到了全新的境界。在《传热学》的讲授中,一维的传热理论和公式很好理解和应用,但二维与三维牵扯到微观传热理论,以至于推导过程较为复杂,传热方程较为抽象难懂。因此需要教师精心准备多媒体课件,通过动态描绘各向同性材料的微观传热过程,让学生理解不同形状材料在具有不同位置的热源时如何进行热传导。通过绘制动态的卡诺循环过程,使学生深入理解热力学第二定律,并理解第二类永动机无法制成的原因。同时需要注意的是,对于工程热力学和传热学,由于信息量大、内容广,过多地依赖多媒体教学可能会让学生在短时间内难以消化,因此在教学中对于难度较大的基础理论部分和原理的学习,板书不可缺少,使学生能够有充分时间紧跟老师的思维去理解每一个知识点。
(三)课程教学与科研活动相结合
教师可以将全班学生分为若干调研小组,每五个人为一组,选择新能源与热工基础理论相结合的课题,通过查找国内外科技文献,调研总结新能源专业前沿知识,形成调研报告,锻炼学生阅读科技文献的能力,提前为毕业设计的开展奠定基础。各小组也可以参与指导教师的科研项目,在实验室做一些力所能及的科研活动,并通过文献调研,形成工程热力学和传热学知识系统。课程结束时,各小组以PPT形式向全班同学作汇报,授课老师根据报告提出问题,该组同学进行即时答辩,考查学生对相关知识点的掌握情况。
三、课程考核方式的探索
工程热力学和传热学覆盖面广、知识点多,应该采取灵活多样的考核办法。在成绩的评定方式上,可以设定了四项考核内容,第一部分是学生考勤、课堂互动表现和课堂笔记,通过此部分的考核,提高学生的听课注意力,锻炼学生提炼课程重点内容的能力;第二部分是根据每个小组的调研报告、PPT展示、答辩情况打分,锻炼学生的团队合作能力、口头表达能力和应变能力;第三部分是每节课结束前的思考题,采取加分方式,鼓励学生积极思考;第四部分是传统的期末考试,考试内容为课程讲授的基本内容,专业性强的理论部分强调定性了解,让学生对热工基础有个整体的认识。
随着新能源科学领域的不断发展,热工基础理论散发出强大的活力。根据新能源科学与工程专业特点,教师还需要在教学过程中,不断探索教学方法和考核方式,不断优化课程内容,提升教学质量,使课程教学体系更加科学合理,更好地适应社会对新能源科学与工程专业人才的需求。
参考文献:
[1]陈登宇.新能源科学与工程专业人才培养模式研究[J].科教文汇(下旬刊),2015,(1):61-62.
[2]登宇.新能源科学与工程专业(生物质能方向)人才培养探索[J].课程教育研究,2015,(1):236-237.
[3]武和全,姚永腾.对“工程热力学及传热学”课程教学的几点思考[J].科教导刊(下旬),2015,(4):90-91.
一、优化课程结本文由收集整理构
创新能力来源于宽厚的基础知识和良好的素质,仅仅掌握单一的专业知识是很难做到的。因此,加强学生专业基础教育的内涵更新和外延拓展及构建合理的课程体系非常重要。首先要优化课程结构,按照“少而精”的原则设置必修课,增加选修课比重,允许学生跨系跨专业选修课程。还要提高学生获得信息的手段,使学生有机会接触各学科发展前沿,了解科技发展的趋势,掌握未来变化的规律。
二、优化课堂教学形式
课堂教学是教学的基本组成形式,学生的创新精神和创新能力的培养也必须渗透到各科教学过程中。教师既是知识的传授者,也是创新教育的实施者。要结合学生的认知水平和生活体验,创设新的教学情景导入新课,营造一个鼓励学生创新的课堂氛围。采用多样的课堂教学形式,鼓励学生提出不同的见解。加强各学科的相互渗透和交叉综合,有利于学生整体素质的提高;注意融合学科前沿知识和高新科技,激发学生的创新精神。
三、探索开放式实验教学体系
充分利用我院省级化学工程实验教学示范中心的仪器设备和师资力量,探索和完善实施开放式实验教学的方法及其在课堂教学、实验技能竞赛、创新实验设计竞赛、新能源设计竞赛、数学建模竞赛、本科生毕业设计(论文)中的应用,改革和完善实验课程成绩的科学评价体系,改革实验室管理运行机制,探索开放实验室的管理方式和体制,探索保障实验仪器设备不断更新以跟上学科发展的途径,完善实验仪器设备、实验经费和实验耗材的实验室管理体制。
四、完善学生科技创新体系,建立校内外创新实践基地
实行学生研究训练计划,引导学生在教师的指导下进行科研训练;鼓励学生参加教师的科研课题,与教师合作进行科学研究;实行学生科研立项制度,从政策和经费上鼓励学生进行科技创新;聘请国内外著名专家学者为学生作学术报告等形式,使学生了解能源化工专业发展的学术前沿;鼓励学生申报国家创新实验项目,省、校级挑战杯项目等,提高学生的科学素质,培养学生的科学精神。发挥区域经济优势,签约合作企业,并对创新设计实验室进行重点投入建设,本专业已建成国家级石油化工工程实践教育中心和大庆炼化公司的创新实践基地,为学生创新实践提供了保障。
五、完善评价体系,建立创新激励机制
评价是教育管理中实施控制的特殊手段,是教育管理的重要环节。传统培养体系不利于培养创新人才的弊病反映在评价体系上采用简单划一的方式,未能反映出学生的真实全面的水平和能力。对学生的评价不仅要重视知识的全面性考查,更要重视创新能力的考查。考试方式多样化,考试时间自主化。同时建立对学生的创新意识、创新能力、创新成果积极的激励机制,即对学生的各种创新行为和成果给予正面的激励和奖励。建立专门制度,从政策导向上鼓励和支持教师在传授知识过程中,积极探索创新思维能力培养的方法并付诸实践。
六、实践成果
1.丰富和完善了教育教学研究的改革和实践。项目在能源化工专业2009级中进行了三年的应用,收到了良好效果,极大地推动了其他化工专业类拔尖人才和创新人才的培养和实践,对促进石油化工类拔尖创新本科人才培养质量的提高发挥了积极的作用。2010年以来,石油化工类专业承担省级教改项目3项。发表教学研究论文9篇,主编教材3部;完成了《分离工程》等省级精品课程的建设,《化工热力学》、《化学反应工程》、《工业催化》3门重点课程建设。
2.促进了石油化工专学科建设。石油化工创新拔尖人才培养的改革促进了以化学工程与工艺为主的石油化工类学科建设。目前在学科建设方面已有1个国家级特色专业—化学工艺,1个国家级战略性新兴产业相关专业—能源化学工程,1个省重点(特色)专业—化学工程。已有1个国家级实践教育平台—国家级石油化工工程实践教育中心,1个轻烃加工与利用部级重点实验室,1个石油与天然气化工省重点实验室和1个省级石油化工技术研发中心,已成为黑龙江省石油化工工程技术人才培养和培训基地。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)26-0046-02
新能源属于我国战略性新兴产业,也是国民经济发展的基础性产业。面对环境污染与能源危机的双重压力,全球都在加快推进新能源产业发展。规模化开发与利用太阳能、风能、生物质能、地热能等为代表的新能源,实现我国传统化石能源过渡为清洁、可再生能源为主的能源结构是必然之举。中国将大力推动新能源产业的发展,在加大水电、核电、太阳能和风能设施建设的同时,计划在2020年前使新能源消费比例达到15%。特别是近年来风力发电和太阳能发电作为新能源电力的两支主力军迅猛发展,出现并驾齐驱的局面,新能源电力产业的蓬勃发展对新能源专业人才提出迫切需求。在这种形势下,怎样培养适应新能源产业需求的人才,既有巨大的机遇,也有很大的挑战性。
为适应我国战略性新兴产业的需要,自2006年以来我国相继有华北电力大学、河海大学、长沙理工大学等多所高等院校开办风能与动力工程本科专业;2010年教育部紧急下达《关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知》,自2011年开始,我国部分高等院校设置了新能源科学与工程、新能源材料与器件等新能源产业相关的本科专业。但怎么样才能更好地为国家发展新能源产业起到人才培养的支撑作用,培养什么样的新能源产业人才以及如何培养,怎么样结合学校自身的特色与资源优势开设专业方向和课程体系,是当前面临的主要课题。
一、我国新能源电力产业的发展形势
自2007年,我国风电装机容量呈高速增长趋势。2010年,我国(不包括台湾地区)新增风电装机1893万千瓦,累计风电装机容量4473万KW,超过美国跃居世界第一位。至2012年底,全国新增安装风电机组7872台,装机容量1296万KW;累计安装风电机组53764台,装机容量达到7532万KW;风电并网总量达到6083万KW,发电量达到1004亿千瓦时,风电已超过核电成为继煤电和水电之后的第三大主力电源。2013年我国风电又新增风电并网容量1492万千瓦。2014年我国风电发展目标为1800万千瓦。根据2014年国家能源局印发“十二五”第四批风电项目计划显示,列入“十二五”第四批风电核准计划的项目总装机容量为2760万千瓦(27.6GW)。从2011年开始,我国为把握风电发展节奏,促进产业健康有序发展,国家能源局开始制定风电项目核准计划,前三批风电核准规模分别为2683万千瓦、1676万千瓦(后又增补852万千瓦)和2797万千瓦。至此,“十二五”以来拟核准的风电项目规模累计已超过1亿千瓦。
在风电大规模发展的同时,自2009年以来我国太阳能光伏发电也迅速扩张。截至2012年底,我国累计光伏装机容量达到7.5GWp;截至2013年底,中国光伏发电新增装机容量达到10.66GWp,光伏发电累计装机容量达到18.16GWp。2013年全球光伏新增装机39GWp,比2012年增长28%。2013年,就新增光伏装机而言,中国、日本和美国成为世界上最大的三个市场,而德国则退居第四。中国2014年光伏发电的发展目标是全年新增光伏装机14GWp。根据《太阳能发电“十二五”规划》,中国光伏发电装机容量与发展目标如表1所示。
在太阳能光伏发电快速成长的过程中,全球太阳能光热发电也正以惊人的速度发展。截至2013年底为止,美国已有5座大型太阳能光热发电站投入运行,规模都在100MW以上。其中美国NRG能源公司联合Google、Brightsource公司投资22亿美元在加州莫哈维沙漠建设的太阳能发电站于2013年成功发电,装机规模为392MW,这是目前世界上规模最大的塔式电站。美国能源部SunShot计划光热发电的研发目标是到2020年实现75%的成本削减,在不依赖政策补贴的前提下将光热发电推至每千瓦时6美分甚至更低的水平。欧洲早在2009年12家跨国公司在德国慕尼黑签署协议,计划投资4000亿欧元在北非建立太阳能热发电厂,10年后开始供电,据估计到2050年,该项目在北非的发电厂将满足欧洲15%的用电需求,这也是目前世界上拟建中太阳能发电厂同类中最大的太阳能项目。此外,西班牙、南非、印度、智利、摩洛哥、以色列、沙特、阿联酋、科威特以及澳大利亚都已经开始了大规模光热发电的兴建,印度已有50MW规模的电站并网运行。中国在北京延庆县八达岭建设了首个规模为1MW的太阳能热发电示范电站,于2012年8月成功发电,但还没有商业化规模电站。可以预见,随着国外太阳能光热发电公司进入中国和国内太阳能光热发电技术的研究进展,中国未来十年将在太阳能光热发电方向上大有作为。
二、新能源科学与工程专业人才培养的定位
2012年,教育部将原风能与动力工程和新能源科学与工程合并统一改为新能源科学与工程。相应地,风动专业也将面向更宽广意义的新能源产业需求,需要对专业培养方案进行调整;特别是更名为新能源科学与工程,就业的主战场不能较好地定位,致使专业课程体系达不到市场的期望值,对该专业课程体系怎样设计仍需继续研究探讨。从用人单位和学生自身需求上来看,专业课程设置和职业能力培养占有很重要的位置。其主要原因有两个:一是我国经济水平还欠发达,从读大学所付出的成本上来看,大多数学生期望接受到职业技能方面的训练;二是用人单位企盼招收到适合于工程技术需要的、能够尽快进入工作角色的应用型、技能型、复合型人才。
对于专业设置,国内其它专业的普遍做法是根据就业渠道下设专业方向。专业必须有支撑产业为基础才会有生命力。因此,本文提出“以学科为基础设置大类专业,以产业为支撑开设专业方向”的观点。新能源科学与工程专业应该在强化“工程实践能力培养”的基础上,必须以风力发电、太阳能发电作为就业主战场,分别面向风电机组设计与制造、风电场工程、太阳能发电工程三个主要领域,设置各具特色的专业方向的课程体系。
三、新能源科学与工程专业课程体系的优化
新能源科学与工程专业自2010年教育部批准开设以来,全国已有34所高校开设此专业。2013年5月19日,“首届全国新能源科学与工程专业建设研讨会”在华北电力大学召开,指出课程体系是否合理、课程内容是否先进直接关系到人才培养的质量。现阶段我国系统培养新能源科学与工程专业本科生、研究生的工作才刚刚起步,对于相应课程体系的构建正处于探索阶段。
根据国内部分高校新能源科学与工程专业公布的培养方案,其课程体系设置与专业定位(如表2所示)。总体上来看,各高校的课程体系呈现自由发展、特色发展的局面,这有利于各学科交叉融合,促进新能源产业发展,但同时应注意一些专业基础课程的共性、相通性问题。课程体系可以大致分为两大类:一类是遵循厚基础、宽口径的原则,强调能源类基础理论课程教学(A类),但专业核心课程各高校有所偏重;另一类则是专业方向针对性较强,更强调职业能力培养(B类)。例如风动方向加强了力学、机械、电气方面的课程模块,太阳能方向则强调了半导体物理、材料科学的课程模块,但缺少光学、热学、电气工程方面的教学。
表2 国内部分高校新能源科学与工程专业的课程设置与专业定位
学 校 专业课程体系 专业定位
A类:
浙江大学、华中科技大学、西安交通大学、中南大学、重庆大学、上海理工大学等 专业基础课程:工程热力学、工程流体力学、传热学、应用电化学、固体与半导体物理、材料科学基础、工程制图、机械设计基础、电工电子技术、自动控制原理等
专业核心课程:可再生能源和新能源概论、太阳能电池原理与制造技术、太阳能光伏发电系统与应用、太阳能热利用原理与技术、风力发电原理、生物质能转化原理与技术、核能发电概论、氢气大规模制取的原理和方法、能源与环境、燃料电池概论、薄膜材料与器件、半导体材料、新能源材料、热泵技术、能源低碳利用技术、Matlab及其工程应用、CFD软件应用等 具备热学、力学、电学、机械、自动控制、能源科学、系统工程等理论基础,掌握可再生能源与新能源专业知识
B类1:
华北电力大学、河海大学、长沙理工大学、沈阳工业大学等 专业基础课程:理论力学、风力机空气动力学、材料力学、机械设计基础与CAD、、画法几何与机械制图、电机学、电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电力电子技术、自动控制原理、微机原理与接口技术等
专业核心课程:新能源与可再生能源概论、风力发电原理、风资源测量与评估、风电机组设计与制造、液压与气压传动、风电场电气工程、风电机组控制与优化运行、风力机组状态监测与故障诊断、风电机组测试与认证、风电场施工与管理、风电场建模与仿真、风力机设备材料、新能源材料、近海风力发电、风能与其它能源互补发电系统、风电场并网、风力发电机组计算机辅助设计、风电场规划与设计等 面向风电机组设计与制造、风电场工程等
B类2:
福建师范大学 理论物理基础、材料科学基础、固体物理学、材料分析方法与技术、材料热力学、单片机技术、电工电子技术、工程制图、磁性材料与器件、光电子材料与技术、太阳电池物理、光伏工程与技术、光热工程与技术、固体发光材料、半导体材料、电化学基础、磁熵变材料与磁制冷技术、传感材料及其传感技术、X射线分析技术、储能材料与技术、先进功能材料、光电薄膜与器件、锂离子电池原理与技术、材料设计与模拟计算、纳米材料与应用、新型能源材料与技术、太阳能光热转换理论及设备、太阳能热利用、薄膜材料与技术、光源设计与应用技术等 面向太阳电池及其它新能源材料技术研发
应当指出,大学的专业课程体系不可能完全为企业的需求而量身定做;即使课程体系相同,但由于学校资源的差别和培养方式、途径及方法的不同,人才培养的类型、质量与层次也会存在很大的差别。因此新能源本科专业教育主要考虑人才质量的基础性、技能型、创新型、复合型与可拓展性。专业基础课应该以能源科学为基础,兼顾高校各自的资源优势,设定各具特色的专业课程。
以长沙理工大学(以下简称“我校”)新能源科学与工程专业为例,应针对风机制造、风电场、太阳能发电站三个就业领域,结合学校现有学科与专业优势,培养目标定位于既具有较宽广、厚实的专业基础,又有专业方向的特长。为此,针对新能源产业的发展需求和我校的学科优势,新能源科学与工程专业可增设太阳能发电工程方向。主要面向太阳能光伏、光热发电站及并网工程,同时兼顾太阳能领域的技术研发,为太阳能光热发电储备人才,开设材料科学、光学、热学、电气工程等模块的课程,主干学科为材料科学、电气工程,使学生具有材料科学、光学、热学理论基础,具备电气工程的职业能力。目前我校已有的材料科学与工程、光电信息科学与工程、热能与动力工程、电气工程及自动化专业为太阳能方向的开设奠定了基础。
四、结论
当前,我国风电、光伏发电呈规模化发展的趋势,太阳能光热发电也未雨绸缪。为适应新能源电力产业蓬勃发展的需要,新能源科学与工程专业应该“以学科为基础设置大类专业,以产业为支撑开设专业方向”。在风力发电、太阳能发电专业方向上,遵循厚基础、宽口径的原则,在强化“工程实践能力培养”的基础上,分别面向风机制造、风电场工程、太阳能发电工程三个主要领域,专业基础课应以能源科学为基础,兼顾高校各自的资源优势,设定各具特色的专业课程体系。新能源产业属于国家战略性新兴产业,也是国民经济发展的基础性产业;面对环境污染与能源危机的双重压力,全球都在加速发展新能源产业。应当抓住这一有利时机,整合各校相关的资源优势,推动新能源科学与工程专业人才培养的发展,打造新能源专业品牌。
参考文献:
[1] 熊怡.论道学科学专业建设,共话新能源人才培养――首届全国新能源科学与工程专业建设研讨会综述[J].中国电力教育,2013,
(21):26-28.
[2] 熊怡.我国新能源人才培养的道与术[J].中国电力教育,2013,
(21):38-41.
[3] 陈建林,陈荐. 新能源科学与工程本科专业人才培养模式探究[J].中国电力教育,2013,(22): 20-25.
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)04(a)-0229-02
Abstract:To improve the teaching quality of courses and systemize the teaching and learning, the construction of “energy conversion course group” with “engineering thermodynamics” as the core was proposed. Three courses, namely engineering thermodynamics, thermal power plant and principles of refrigeration, were integrated in the course group. The necessity and feasibility of the course group construction were discussed, and some suggestions on how to construct the course group were proposed as well, which can guide the subsequent specific work.
Key Words:Engineering thermodynamics; Thermal power plant; Principles of refrigeration; Course group
浙江大学宁波理工学院能源与环境系统工程专业(以下简称“能环专业”)创建于2004年,重点培养具备热学、力学、电学、机械、自动化等宽厚理论基础,掌握能源与环境系统工程专业知识,能从事清洁能源生产、火力发电及其自动化、工业企业节能减排及环境保护、新能源利用、制冷与人工环境、暖通空调、资源综合利用与循环经济等领域的科学研究、工程设计、操作运行与生产管理、设备制造与维护的跨学科高级应用型人才。该校能环专业下设“能源生产”和“制冷空调”两个方向,并相应开出一系列的专业方向课程。
1 能源转换相关课程概况
《工程热力学》是高等学校能源动力类专业一门重要的专业基础课程,它在能源学科中的地位就如《物理》《数学》在工科中的地位。《工程热力学》以能量转换为研究对象,重点阐述热能与机械能之间相互转换的基本规律和方法。《工程热力学》不仅在能源专业本科教学体系中扮演着核心的重要角色,而且也是学生今后从事专业研究和工作不可或缺的理论基础[1]。《发电厂热力系统工程》和《制冷原理》分别是“能源生产”和“制冷空调”两个专业方向的课程,是学生从基础课程学习进入到后续专业课程学习的过渡桥梁。《发电厂热力系统工程》主要以热力发电厂整体为研究对象,着重研究汽轮机发电厂的热功转换理论及其热力系统和设备,在安全、经济的前提下,分析其经济效益,并进行热经济性的定性分析和定量计算[2]。《制冷原理》课程主要讲授制冷工质性质,各种制冷方法和制冷循环的理论及其应用[3]。这三门课程一直以来都是各校能源动力类专业的重点建设课程,研究报道了大量教学改革与研究方面的成果[4-9]。然而,鉴于现有教学体系下《工程热力学》《发电厂热力系统工程》和《制冷原理》三门课程之间形式上多相互独立、各自为政,因此在教研教改方面也多局限于单门课程。
2 组建“能源转换课程群”的可行性
课程群是由在内容上紧密相承、相互渗透、互补性较强的几门同系列课程组合而成的有机整体,各自配有相应的课程大纲,并按照大课程框架组织课程建设,以获得课程体系的整体优化,是具有学科优势的课程。相对于独立式的课程观,课程群在教学上独具特色和优势[10]。
《发电厂热力系统工程》和《制冷原理》是《工程热力学》在“能源生产”和“制冷空调”两个专业方向上的应用和延伸。《发电厂热力系统工程》在热力学基本概念的基础上,重点以水蒸气性质、蒸汽动力循环的实际应用为讲授对象;与之相似,《制冷原理》是气体性质、制冷循环等热力学相关知识点的应用,当然也离不开热力学第一定律、第二定律等基础知识。可以说,三门课程之间形成了一种“螺旋上升”的关系,通过《发电厂热力系统工程》和《制冷原理》的学习,一方面复习了《工程热力学》的相关知识,同时加深了对相关知识的理解程度。因此,将《发电厂热力系统工程》和《制冷原理》纳入到以《工程热力学》为核心的课程群中,在教学过程中兼顾前后续课程的互补性、互,有利于巩固整体的热学知识体系。
3 课程群建设措施
3.1 制定课程标准,完善教学文件,做到课程之间的大统一
组建教学团队,打破以往“各自为政”的教学文件制定方式,以集体行为研究制定组内课程的教学目标和教学标准,明确课程任务。教学团队对各课程的教案进行讨论与研究,通过集体备课,统一设计教学环节,体现课程之间承前启后的关系,增强整体教学效果,提升教学水平。
关键词:动画;资源;教学网站;流媒体
中图分类号:G642
文献标识码:B
传统课堂教学由于受时间和地点的限制,给师生课后进一步交流、各种研究性学习活动的开展带来了制约和影响[1]。网络教学将传统的教学延伸到网络空间,既能发挥教师主导作用,又体现学生“主体、探究、合作”主体地位的教学方式。《动画设计》是一门日新月异的课程,动画制作所需的图像、音频、视频素材以及动画教学的电子教案体积又相当庞大,如何保证电子教材的前沿化,构建既服务于教师的教学又满足学生的学习的网络课程,通过构建功能完整的《动画设计》资源学习网,本文重点研究了网站核心模块功能与关键技术的实现。
1总体设计思路
“动画设计”资源学习网站主要是基于动画教学资源库的功能、以及网络化的教学平台的研究与开发。其主要功能模块包括:会员管理,新闻资讯,在线教学,作品展示,资源下载,教学论坛,作业管理,在线测试与后台管理等功能。网站的核心模块及实现的特色主要体现在:基于流媒体技术的“在线教学”模块,体现“学生为主体,教师为主导”的“教学论坛”模块,“一体化”的“作业管理”模块,智能化的“在线测试”模块以及功能强大的“后台管理”模块。
2开发环境
“动画设计”资源学习网站开发与运行的环境:硬件环境为普通的PC机,软件环境采用浏览器/服务器 (Browser/ Server)三层架构模式,开发软件为Dreamweaver、Flash、Access等,开发语言为HTML,ASP,JAVA,SMIL等。客户端运行环境为 Windows 95/98/2000/ XP+ IE5.5,Windows media player以上版本,服务器端采用Windows 2000 Server + ASP+Access2000框架。
3网站总体架构
“动画设计”资源学习网站根据网站的功能划分的模块结构图如图1所示,网站首页如图2所示。
4核心模块功能与关键技术剖析
4.1基于流媒体技术的“在线教学”模块
4.1.1流媒体技术原理
流媒体是一种可以使音频、视频和其他多媒体能在Internet及Intranet上以实时的、无需下载等待的方式进行播放的技术[2]。流式传输方式是将动画、音/视频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包,由视频服务器向用户计算机连续、实时传送[3]。
4.1.2在线教学模块的实现
在线教学模块主要由在线课堂、电子教案、在线答疑三部分组成。在线课堂主要是课堂实录视频教程,专家视频教程以及各专题讲座视频组成,提供在线点播放功能。电子教案由动画源码、PPT及网页和文本等组成,并提供各章节打包下载等功能。在线答疑主要提供面向课堂教学教师与学生之间的交流,问题解决等功能。基于流媒体技术的在线课堂代码如下[4]:
<object id=NSPlay
……
<param name="AutoRewind" value="1"><!--在播放完成后回到起点-->
<param name="FileName" value=<%=rs("MovieAddr") %>> <!--告诉IE这个变量的名称叫FileName,它的值是
<%=rs("MovieAddr")%>-->
<param name="ShowControls" value="1"> <!--显示控制栏(包括播放控件及可选的声音和位置控件)-->
<param name="ShowPositionControls" value="1"> <!--在控制栏显示位置控件(包括向后跳进、快退、快进、向前跳进、预览播放列表中的每个剪辑)-->
<param name="ShowAudioControls" value="1"> <!--在控制栏显示声音控件(静音按钮和音量滑块)-->
<param name="ShowTracker" value="1"><!--显示搜索栏-->
<!--播放控制条-->
<param name="ShowDisplay" value="0"><!―不显示显示面板(用来提供节目与剪辑的信息)-->
<param name="ShowStatusBar" value="1"><!--显示状态栏-->
<!--播放时间-->
<param name="ShowGotoBar" value="0"><!―不显示转到栏-->
<!--播放下面一条框框-->
<param name="ShowCaptioning" value="0"> <!--是否显示字幕-->
<param name="AutoStart" value="1"> <!--自动开始或者自动启动-->
……
</object>
4.2体现“学生为主体,教师为主导”的“教学论坛”模块
教学论坛可以为教学与学生之间的交互学习提供一个交流的平台。电子公告板(BBS)采用成员登陆方式,是一种最便于管理、最有优势的网上信息交流形式[5]。对于具有代表性的问题,学员可以把问题张贴到电子公告板上,这样其他学员也可以看到问题的解答。教师也可在论坛中相关的教学信息,以及讨论课程教学中的相关问题等等。由于公告板可以保留住每个信息者的信息,也便于信息的保存与查阅,充分体现了以“学生为主体,教师为主导”的教学模式。利用BBS教学论坛,可为教师与学生提供信息沟通,学术交流,疑难解答以及资源共享等功能。动画设计资源教学论坛分为交流区、精华区、讨论区和评价区四个区。其中交流区包括了多媒体制作开发、卡通动画设计、游戏开发三个版块,而精华区包括了鼠绘区、脚本区、基础区三个板块,讨论区主要是技术交流区,评价区是对网站评价。
4.3 “一体化”的“作业管理”模块
作业管理系统分别为教师与学生两种权限。教师可以上传作业资料,修改、查看学生作业以及对学生帐户与权限进行管理功能。所谓“一体化”体现在学生的“档案―选课―作业”管理的一体化。学生的个人信息集中存放在教务处的档案管理系统数据库中,学生档案包括学生的姓名、学号及电子邮箱等信息。学生的选课信息由教务处的专业课表与网络的选修课结合,作业管理系统的帐户不用人工创建,系统管理员可在校园网上将教务处的学生档案数据库与课表信息直接导入并自动化生成,帐户名为学生的学号,密码统一由系统初始化生成并发送到学生帐户所对应的邮箱,从而保证了用户管理的安全性与方便性。教师可人工添加,管理学生帐户和权限,可对学生帐户密码强制更改,或帐户封锁等功能,并可限制学生帐户的容量上限,比如每个帐户不超过30M等。教师帐户可以按科目,按班级查看学生的作业,可选择在线批改也可以下载备份再批改。学生帐户中可以看到不同老师的教学下载区,实验区中的作业资料,但学生只能对自己的实验区中的资料进行修改,而无法更改教师教学下载区中的内容。
4.4智能化的“在线测试”模块
在线测试系统是一个基于Web与数据库的网络测试系统。为学生对理论的学习提供了检验的方法。其智能化主要体现在后台管理功能与考试功能的自动化:后台管理功能有:(1)自由设置考试科目(2)自动初始化题库(3)自动生成试卷(4)多功能自动化的查询;考试功能主要有:(1)自动控制考试时间(2)防刷新功能(3)考试成绩自动生成功能。由于动画的考核主要是对作品的人工主观性评价,所以测试功能主要是对一些理论基础知识的测试[6]。
4.5功能强大的“后台管理”模块
动画设计学习资源网网站后台管理系统,提供的强大、便捷的后台管理功能,其主要功能包括网站常规管理,会员管理,新闻管理,编辑器管理,菜单管理,以及数据库的管理包括备份、复制及压缩等功能。其主要功能的关键技术如下:
4.5.1菜单管理
菜单管理导航的内容有:菜单栏目管理的首页、添加菜单栏目(主要有所属菜单的类别、菜单的名称、相关说明、链接地址等)、一级菜单排序、N级菜单排序、复位所有菜单栏目和菜单栏目合并。其中,需要注意的地方是:如果选择复位所有菜单,则所有菜单都将作为一级菜单,这时您需要重新对各个菜单进行归属的基本设置。不要轻易使用该功能,仅在做出了错误的设置而无法复原菜单之间的关系和排序的时候使用。相关代码为:
<form name="form1" method="post" action=" Admin_Class_Menu.asp?Action=SaveReset">
<input type="submit" name="Submit" value="复位所有菜单">
<input name="Cancel" type="button" id="Cancel" value="取消"onClick= "window.location.href= 'Admin_Class_Menu.asp'" style="cursor:hand; "> </form>
4.5.2数据库管理
(1) 备份数据库:
当前数据库的位置(指相对路径目录),备份目录(也是指相对路径目录,如目录不存在,将自动创建),备份名称(填写备份数据库的名称,如有同名文件,将覆盖)。相关代码[7]:
<form method="post" action="Admin_Database. asp?action=BackupData">
<% if request("action")="BackupData" then call backupdata()else%>
<input name="db" type="text" size="40" value= "<%=db%>"></td>
<input type=text size=40 name=bkfolder value="
Databackup"></td>
<input type=text size=40 name=bkDBname value=" #Data##Back"></td>
<input name="submit" type=submit value=" 开始备份 "
<% IfObjInstalled=false Then response.Write "disabled"%> ></td>
<% If ObjInstalled=false Then Response.Write "<b>
<font color=red>你的服务器不支持 FSO(Scripting. FileSystemObject)!
不能使用本功能</font></b>"end if%> </form>
(2) 复制数据库:
可选择确定当前数据库的相对路径和备份的数据库的相对路径。
(3) 压缩数据库:
压缩之前,先选择好压缩后的数据库存放位置,需要注意的是压缩前,建议先备份数据库,以免发生意外错误。
正在使用中数据库不能压缩,请选择备份数据库进行压缩操作(当前压缩数据库名为默认备份文件名)。系统空间占用情况:可以查看网站各种资源所占用的空间,也可查看系统占用的总空间。
5结语
“动画设计”资源学习网站成功开发并已运行,其网址为:/syn,经测试与修改,目前已初步投入试用阶段。实践表明,在线教学为学生构建了远程教学的平台,为学生的自主学习拓展了学习空间,流媒体技术的应用提高了视频的点播放速度及实时性;教学论坛的开通,为教师与学生之间的沟通以及新技术的学习与问题求解构建了一座桥梁;一体化的作业管理模块,不仅有利于教师收发学生作业,也有利于开展课堂教学,学生也可以利用作业管理的帐户空间作为暂存课堂资料的磁盘空间。在线测试模块为基础理论知识的测试提供了环境和依据;后台管理模块确保了数据库的管理、备份与更新,是网站管理与维护的必不可少的组成部分。
参考文献:
[1] 王小根. 多媒体技术基础课程教学网站的设计与教学实践[J]. 现代教育技术,2007,3(17).
[2] 苏仰娜. 流媒体在远程教学中的应用与研究[J]. 现代计算机,2007,2.
[3] 苏仰娜. 基于流媒体技术与MPEG-4的自适应传输[J]. 河南大学学报,2009,2.
[4] Dapeng Wu,Yiwei Thomas Hou,Wenwu Zhu,et al. Streaming Video over the Internet: Approaches and Directions[J]. IEEE Trans on Circuits and Systems For Video Technology,2006,11(3):120.
系统分析
(一)分析方法
系统动力学(System Dynamics,简称SD)是由麻省理工学院的Forrester 教授于1956年创立的一门研究系统动态复杂性的科学。它以反馈控制理论为基础,以计算机仿真技术为手段,主要用于研究复杂系统的结构、功能与动态行为之间的关系。本文以Vensim软件为分析工具,利用图示化编程建立模型;运用结构分析工具研究模型系统结构,数据分析工具研究变量行为模式。
(二)系统边界
作为一种新型的社会经济组织,企业孵化器是经济实践活动发展到一定阶段的产物,其内涵也随着经济发展变得越来越丰富。企业孵化器是在一定的环境和条件下,为中小高科技企业提供专业服务和咨询等相关管理的服务体系,目的在于使中小高科技企业迅速成长,加速科技成果转化,推动技术创新,这一组织体制通过创造就业机会,实现吸引人才和造就人才的价值增值,是一种促进区域经济快速健康发展的新型社会组织。
自提出建设创新型国家以来,城市创新理论问题的研究逐渐兴起,关于创新型城市内涵的研究也有较多探讨。创新型城市是现代城市竞争力发展到一定阶段的结果,它需要依靠一定的科技、产业、经济、体制、人力、文化等核心要素的推动,形成具有一定自主性的价值创新体系,从而促进整个城市经济增长方式的结构性调整,实现城市健康快速发展。
(三)变量选取
企业孵化器与创新型城市建设在理论上存在密切的互动发展关系。一方面,企业孵化器是创新型城市建设的推动力。它可以增强城市的自主创新能力,使较高的创新投入资金获得较高的创新产出,实现城市科技、人才等资源的最优化配置。另一方面,创新型城市建设是企业孵化器的拉力器。企业孵化器的良性运营离不开它所依赖的宏观环境,健全的服务管理体系、良好的创新文化氛围是企业孵化器持续健康发展的保障。该系统的变量因素主要涉及两个方面:
一是创新型城市建设的主要变量因素。包括:政府宏观调控力度、市场机制、相关扶持政策、资本市场的完善程度、技术进步占经济增长的比重、创新人才比重、创新产业比例、法律体系的健全程度、中介机构数。二是企业孵化器的主要变量因素。包括:外部市场需求、员工的素质与能力、企业孵化环境的整合能力、高新技术成果转化率、融资比率、技术创新成本、企业孵化成功率、产学研一体化程度。
(四)模型结构
通过对企业孵化器与创新型城市建设互动关系的简要分析,两者互动发展的系统动力学模型如图1所示。构成系统动力学模型的基本元素包含“流”与“元素”。“流”分为实体流和信息流;“元素”包括状态变量、速率和辅助变量。本文主要运用Vensim软件的结构分析工具,来举例分析企业孵化器与创新型城市建设互动发展模型的结构。
在创新型城市的评价指标中,技术进步在经济增长中的占比是一个重要评价指标。在系统流图中,技术进步占经济增长比重的循环有38个之多,也体现了这一点。其中一个链条较多的包含了10个变量:技术进步占经济增长的比重、市场机制、政府宏观调控力度、法律体系的健全程度、外部市场需求、产学研一体化程度、企业孵化环境的整合能力、融资比率、高新技术成果转化率、企业孵化成功率、技术进步占经济增长的比重。
负反馈中的一个重要变量为技术创新成本,其中循环链条最多的为9个,包括技术创新成本、融资比率、高新技术成果转化率、企业孵化成功率、技术进步占经济增长的比重、市场机制、政府宏观调控力度、相关扶持政策、中介机构数、技术创新成本,在循环中变量的作用不断放大,催生负反馈的自组织行为。
运行机理
机理原是物理学概念,本意指机械内部组织结构之间的互动关系及功能原理,后被其他学科借用。用系统动力学的方法研究创新型城市与大学科技园的互动机理,必须深入以下关键点:原始动力性,即两者互动的动力源,决定着互动发展的状态及其活力;组织互动性,即城市与园区的组织结构,决定着二者相互作用与有机联系的深度与广度;功能导向性,即互动功能的性质与状态,有利于认识两者互动产生、形成与发展的内在动因。根据图1建立的企业孵化器与创新型城市建设互动发展的系统动力学模型,以及模型系统结构变量之间的因果追踪,本文试图从以下主体角度来简要概括企业孵化器与创新型城市建设互动发展的运行机理。
第一,以政府为主体的政策扶持为主导的运行模式主要有三种:一是政府―企业―市场,三者之间的互动运行是一种动态的、螺旋式上升的发展过程。二是政府―高校和科研机构―企业,突出充实本地区人力资本的重大意义。三是政府―高校和科研机构―企业―市场,强调产学研结合是企业孵化器发展的关键。
第二,市场―企业。以市场需求为导向的市场机制、金融活动、法律体系与以孵化企业为主体的技术创新之间的互动运行,突出市场机制、金融活动和法律体系对企业的技术创新都有着重要影响。
在图1所示的系统因果关系图中,有两种动力源,即市场机制与政府作用;两种动力源的不同作用路径也形成了大学科技园孵化功能与创新型城市互动的两种实现模式,即市场驱动型、政府推动型。
互动发展的实现路径
(一)构建互动生态系统是基础
一是立足角色,找准生态位。借鉴斯坦福大学与硅谷在大学科技园区与创新型城市互动发展的成功典型经验,大学科技园区要充实孵化器的角色,孕育创业创新型发展模式。
二是构建系统的内部转化机制。在大学科技园区与创新型城市双向互动中,在关切相关利益的基础上,创新内部转化机制。如斯坦福成立了第一家大学的技术授权办公室,专门负责技术研发与成果转化,后来为其他高校纷纷效仿。
三是注重经验积累。成功的互动关系来自于不断的经验积累,如Gordon Moore(2000)将硅谷经验概括如下:一是科学家成为管理者;二是把科学商业化、产业化;三是善于识别、创造和捉住机会;四是强调专业化。我国大学科技园起步有10余年历史(1999年启动, 2001年首批认定),创新型城市建设时间更短(2006年启动,2008年深圳成为首个国家创新型城市试点),相对于发达国家60余年的历史,还有待经验的逐步积累。
四是创造良好的互动生态环境。以研发及转化为核心内容,组织各种关键资源,营造宏观与微观环境,引导相关利益方的积极参与,包括大学之间的互动、政府的介入,特别是对研究的大力扶持,以及各种专门事务机构的完善。相对于市场驱动模式,我国情境下的互动发展还需要破解区域历史的影响、制度体制的羁绊,如逐步改变资源配置的纯行政方式,变条块管理模式为社区管理模式,解决好属地高校、驻地高校与地方的关系。
(二)优化系统行为是关键
一是优化系统参数。在复杂系统中同时有多个参数需要同时优化,如在图1中,优化相关扶持政策、提高融资比率、创新融资方式、变资金流的校内循环为校地双向甚至多向循环,达到相互影响与相互塑造的更深层面。
二是优化系统结构。复杂系统中包括多个状态变量,如何从中选择决策所依据的信息源以及如何根据所选定的信息源来决策是系统动力学模型中重要的寻优问题。如图1中的企业孵化成功率、技术进步占经济增长的比重、创新人才比重等变量在大学科技园孵化功能与创新型城市互动中成为决策依据的重要信息源。
三是优化系统边界。系统边界及边界条件变化引起系统资源的竞争和再分配。而且引起边界发生变化的条件是历史客观的,涉及的边界优化也有多个视角。在大学科技园与创新型城市互动中,大学学科群与城市产业群的匹配广度与深度,直接影响着互动程度;在人才培养方面,大学提供的各类人才的产业适用性由于时滞的存在需要提前预研,这在行业型高校与资源型城市转型中更加突出;再者,还要突破地域与体制的固囿,在突围中实现突破。
(三)建设学习型组织是重要的实施策略
大学科技园与创新型城市的互动关键在于学习型组织与学习型城市主体的五项修炼,彼得・圣吉认为系统思考的修炼是建立学习型组织最重要的修炼,同时系统思考也需要有自我超越、改善心智模式、建立共同愿景、团队学习四项修炼来发挥其潜力。
第一,以系统思考统领与强化互动发展。以系统思考为统领,在大学科技园孵化功能与创新型城市建设的互动关系中坚持系统观点与理念,探究互动的发生条件、影响因素,发掘互动的深度、广度与可持续性,以推进整体融合获取大于甚至倍于各部分加总的效力。
第二,在开放中实现自我超越。通过大学科技园实现人才培养、科学研究、服务社会、文化传承与创新的大学功能协同,并在实现机制上实现超越。创新型城市建设在于升华城市精神,实现资源整合,创新驱动城市发展。实现二者互动,要在对客观现实正确判断的基础上,积极寻求契合点、成长点,并持续推进。
第三,转变组织心智模式。在大学科技园孵化功能与创新型城市互动中,树立双赢的世界观与方法论,破解固有的行为方式。跳出体制藩篱,在创新型城市建设与服务型政府改革中,提升城市治理能力;在官产学研对接中,在服务地方经济发展中,提高大学的社会认可度,拓展发展空间。
第四,建立共同愿景。转变大学科技园与创新型城市在体制上游离、运作上并行的现状,建立基于超越与创新的共同愿景,并提升实现共同愿景的能力。一是挖掘持久动力,把握现代大学价值与城市时代精神的契合点;二是持续接力,不因管理层的变动而大幅度起伏;三是根植于民众,为社会各阶层高度认同。
第五,团队协作与学习。运用系统动力学工具对大学科技园孵化功能与创新型城市互动进行系统分析,本身就是对创建学习型组织的一个推演。在现实中,促进团队协作与学习,要营造集群氛围,通过中介机构与组织创新,提高面对面交流的频度。以广视野、宽角度、多领域的团队推进大学科技园孵化功能与创新型城市创建的互动走向深入。
参考文献:
1.张波等.系统动力学简介及其相关软件综述[J].环境与可持续发展,2010(2)
2.欧庭高.企业孵化器运行系统论[M].湖南大学出版社,2010
3.蒋年云等.创新型城市:广州的实践与思考[M].中国社会科学出版社,2007
4.王柏轩,刘小元.企业孵化器的运营与发展[M].中国地质大学出版社,2006
5.王步芳.企业群居之谜:集群经济学研究[M].上海三联书店,2007
东北农业大学是一所“以农科为优势,以生命科学和食品科学为特色,农、工、理、经、管等多学科协调发展”的国家“211工程”重点建设大学,是黑龙江省人民政府与农业部省部共建大学。东北农业大学工程学院始建于1948年8月,是学校建立最早、在学科建设和培养人才方面具有强大优势的农业工科学院。学院现设有:机械设计及制造工程系、农业机械化工程系、能源与动力工程系、管理科学与工程系和工程技术基础部。新能源科学与工程专业自2012年开始招生,依托于农业建筑环境与能源工程专业多年的建设经验与条件,立足于农业大学,结合自身的特色,以生物质能源、风能和太阳能为主要方向,培养服务于新能源产业,具备新能源工程基础理论与专业知识,能在新能源技术与装备领域从事研究与规划设计、装备开发与集成、经营与管理、教学与科研等方面工作,具有创新精神、实践能力和创业精神的复合性研究应用型工程技术人才。
新能源科学与工程专业建设情况
学校的新能源科学与工程专业覆盖了生物质能、风能、太阳能等方面的内容,专业面较宽,有利于培养复合型人才,适应我国新能源产业发展现状以及人才需求特点,本科毕业生就业渠道宽广,符合我国“厚基础、宽口径”的本科人才培养方针,更深层次专业人才可以通过设置专业方向和研究生阶段解决。东北农业大学的新能源科学与工程专业侧重定位在“工程”上,依托东北农业大学工程学院深厚的工程背景,培养具有工程特色的新能源领域的人才。
明确人才培养目标
东北农业大学新能源科学与工程专业的人才培养目标是:培养服务于新能源产业,具备新能源工程基础理论与专业知识,有较高的道德和文化素质,能在新能源技术与装备领域从事研究与规划设计、装备开发与集成、经营与管理、教学与科研等方面工作,具有创新精神、实践能力和创业精神的复合性研究应用型工程技术人才。
与此对应的人才培养要求是:(1)有较扎实的自然科学基础知识和新能源工程专业所需的技术基础及专业知识,掌握分析问题、解决问题的科学方法,了解本专业工程技术的前沿和发展趋势。(2)具有较好的人文、艺术修养,勤奋进取、团结合作的工作精神。(3)掌握化学分析、热工基础、机械与工程设计、管理以及生物质能、风能、太阳能等新能源转换技术方面的知识与基本技能。(4)具有新能源工程技术与装备的科研、开发及应用等基本能力。(5)能阅读本专业外文文献,具备一定程度的写作与翻译能力;具有较强的计算机应用能力及文献检索基本技能。(6)具有较强的自学能力、创新意识和实践能力,综合素质高,具有基本开展科研工作的能力。
完善课程体系
明确的培养目标为合理制定课程体系提供了良好的基础。学校的新能源科学与工程专业,在课程体系上围绕着热能与动力工程、农业工程、环境科学与工程三个依托学科进行设置。基础课和专业基础课程主要包括:有机化学、生物化学、工程制图、工程热力学与传热学、流体力学、燃烧学,机械设计基础、能量有效利用、能源微生物等。由于农业类院校以生物质能为主要方向,因此在主干课程上加大了化学类课程比重,同时也兼顾了热工、流体和力学方面的课程,力争做到“厚基础”。专业课主要包括:新能源工程概论、生物质能工程、风能工程、太阳能工程、新能源装备设计、生物质能经济学。在新能源工程概论中重点介绍新能源的基础知识以及能源与环境等内容。专业课以生物质能、风能和太阳能三大新能源为主干课程,并配以装备设计和经济学方面的知识。使学生能重点掌握最主要的新能源的工程、装备和工艺等方面的知识和技能,实现“宽口径”的人才培养。