新能源科學與工程本科專業人才培養模式探究

摘要：依據風電產業發展現狀、人才需求及培養現狀，針對如何提高本科生教育的培養質量，使其具備較強的職業適應能力又具有高端人才發展潛力，從而更好地推動新能源產業發展，對“新能源科學與工程”專業的人才培養模式進行了探索與實踐。

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），其中內蒙古自治區累計核準容量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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（責任編輯：王祝萍）