新工科背景下地方高校新能源科學與工程專業升級改造路徑探索

摘"要：針對地方高校新能源科學與工程專業發展中存在的共性問題，結合甘肅省新能源的產業發展現狀及其優勢，以蘭州理工大學為例，在充分調研的基礎上，分析新能源科學與工程專業發展面臨的機遇和挑戰，探討專業改造升級和重構亟需解決的主要問題。提出新形勢下地方高校新能源科學與工程專業的升級與改造路徑，提出“一體兩翼”的地方高校新能源科學與工程專業改造升級的新思路，從專業目標與發展理念、專業定位與發展方向、課程體系與培養模式、實踐平臺與創新創業和資源拓展與協同育人等方面進行全面改革，推動專業全面升級和創新發展，更好地為地方經濟社會發展服務。

關鍵詞：新工科；新能源科學與工程；改造升級；教學改革；地方高校

中圖分類號：G640"""文獻標志碼：A"""""文章編號：2096-000X（2025）01-0021-06

Abstract：Aimingatthecommonproblemsexistinginthedevelopmentofnewenergyscienceandengineeringinlocaluniversitiesandbasedonthesufficientinvestigationandresearch，takingthenewenergyscienceandengineeringmajorofLanzhouUniversityofTechnologyasanexample，thispaperanalyzestheopportunitiesandchallengesforthedevelopmentofnewenergyscienceandengineeringcombinedwiththepresentsituationandadvantagesofnewenergyindustrydevelopmentinourprovince.Thepaperalsoputforwardthemajorupgradingandreconstructionneedstosolvethemainproblems.Onthebasis，itconstructedtheupgradingpathofnewenergyscienceandengineeringmajorinlocaluniversitiesunderthebackgroundofnewengineeringandputforwardanewideaof\"onebodyandtwowings\"fortheupgradingandupgradingofnewenergyscienceandengineeringmajorinlocaluniversities.Comprehensivereformwascarriedoutfromtheaspectsofprofessionalobjectivesanddevelopmentconcepts，professionalpositioninganddevelopmentdirection，curriculumsystemandtrainingmode，practiceplatformandinnovationandentrepreneurship，resourceexpansionandcollaborativeeducationandsoon.Itwasimportantforpromotethemajortransformationupgradingandinnovativedevelopment，thusservinglocaleconomicandsocialdevelopment.

Keywords：newengineering;newenergyscienceandengineering;transformationandupgrading;teachingreform;localcollegesanduniversities

高等教育肩負著推動國家科技進步、民族振興和未來發展的重任，為推動科學技術發展、提升創新創造活力、助力產業升級轉型提供人才支撐[1-3]。2021年4月19日，習近平總書記在清華大學考察時指出：“高等教育體系是一個有機整體，其內部各部分具有內在的相互依存關系。要用好學科交叉融合的‘催化劑’，加強基礎學科的培養能力，打破學科專業壁壘，對現有學科體系和專業結構進行調整升級，瞄準科技前沿和關鍵領域，推進新工科、新醫科、新農科、新文科建設，加快培養緊缺人才”。這是新形勢下對新工科、新醫科、新農科、新文科建設的重要詮釋，也是當前高等教育改革發展的重要方向，為新形勢下高等院校的發展指明了方向[2-4]。如何應對新一輪科技革命和產業變革的挑戰，是高校工程教育持續深化改革，著力培養高素質專門技術人才的著眼點和落腳點，也是推動地方高校改造升級和轉型的內生動力。

“碳達峰、碳中和”目標已成為我國發展的長期戰略目標，是實現可持續發展的重要途徑，也是推進我國經濟社會高質量發展的重大戰略選擇，必將加快推動太陽能、風能等新能源產業的跨越式發展。面向國家重大戰略需求，服務地方經濟社會發展，是高等院校專業發展的基本方向和根本宗旨。然而，在新工科背景下傳統的高等院校專業發展路徑和人才培養模式已無法適應新形勢下創新型高素質工程技術人才培養的基本要求。為全面貫徹落實全國教育大會精神和進一步加快形成高水平的科技人才培養體系，教育部頒發了《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》，決定實施“六卓越一拔尖”計劃2.0，全面振興高校本科教育，全面推進新工科建設，高等教育正式進入了高質量發展和內涵建設的新階段[5-7]。在“新技術、新產業、新模式、新業態”為特征的新經濟背景下，對高等院校的人才培養目標提出了新的更高要求[8-9]。因此，在新形勢下如何實現地方高校專業升級改造，推動地方高校轉型升級和創新發展，對于提高新工科背景下高素質人才的培養質量，促進地方經濟社會發展和實現“碳達峰、碳中和”目標具有重要的現實意義[4-5，7-8]。

一"新能源科學與工程專業發展現狀與面臨挑戰

（一）"人才培養目標與定位

新能源通常是指基于開發利用新技術的可再生能源，其內容包括太陽能、風能、生物質能和地熱能等多種形式。就目前的開發利用和產業化程度而言，已實現大規模利用和產業化開發的新能源類型主要有風能、太陽能、生物質能、水能（主要指小水電）、地熱能和波浪能等，是一種可再生和可循環利用的清潔能源[9-10]。從能源資源的開發利用和能量轉換層面來講，新能源產業的規模化發展是整個能源供應系統有效的補充方式，也是實現環境治理、生態保護和可再生能源開發高度融合的有效技術手段，更是實現經濟社會可持續發展的能源開發利用新模式[11-12]。

新能源科學與工程專業旨在培養學生具備可再生能源開發利用、能量儲存與轉換領域科學研究、技術開發與集成應用的相關專業知識，專業以熱力學、力學和機械科學理論為基礎，以計算機與控制技術為工具進行太陽能、風能、生物質能等領域的高水平創新型工程技術專門人才的培養。本專業主要研究面向新能源開發利用的相關基礎理論與知識，是一門多學科交叉的綜合性、系統性、滲透性技術科學。針對新能源行業與產業的發展需求，本專業主要培養具備寬厚的能源動力類基本理論和基礎知識，能夠從事科學研究、技術開發、工程設計和生產管理等方面工作的高素質應用型高級工程技術專門人才。

（二）"新能源科學與工程專業人才培養中存在的問題

1"傳統的教學觀念影響深遠，課程體系較為分散、教學模式過于單一

課堂教學是高等院校人才培養、知識傳授和思想交流的重要渠道，課堂教學過程中的交流、互動和溝通是知識傳授和能力培養的重要基礎和前提保障。然而，在高等院校人才培養過程中，課堂教學中單純的講授式和灌輸式的教學體系和教學模式重在強調知識點面面俱到，從而忽視了學生創造性和探索性能力的培養，同時課程體系較為分散，加之傳統的教學模式存在過于單一的局限性，進而使課堂教學過程無法實現預期的教學效果。

2"專業課程更新較慢，理論知識和產業發展的銜接不夠順暢

高素質工程技術人才的培養要緊跟行業技術前沿、產業發展趨勢，專業課程的學習對學生理論基礎和能力培養具有決定性作用。在課程教學和人才培養過程中，專業課程的學習仍然以基礎理論和基本原理為主，專業知識的學習缺乏最新能源系統技術和智能控制技術的支撐，在專業學習內容上體現出一定的陳舊和滯后，致使專業課程學習過程中理論知識和行業發展無法實現無縫對接。

3"師資隊伍配備滯后，實踐教學條件和保障機制不夠完善

高等院校的師資力量是專業發展和人才培養的基礎支撐和前提保障，師資力量的配備將會影響新工科背景下的人才培養質量和專業發展水平。同時，創新型高素質專門技術人才是新工科背景下高等院校人才培養的基本要求，高素質專門技術人才的培養離不開師資隊伍和實踐平臺的支撐。當今時代正處于一個科學技術飛速發展的時期，行業發展和產業需求對高等院校的人才培養提出了更高的新要求，進而對高等院校的師資隊伍整體配備和實踐平臺建設水平提出了新要求。然而，目前地方高校師資隊伍中具有工程實踐經驗的教師比例偏少，且傳統的實踐平臺已無法有效地滿足人才培養中實踐教學的要求。在人才培養過程中普遍存在實踐能力不強、創新能力不足的問題，導致學生的知識綜合應用能力和適應能力較弱。

（三）"地方高校新能源科學與工程專業面臨的挑戰

在新工科背景下，地方高校的專業發展和人才培養面臨著嚴峻的問題和挑戰，傳統的高等院校人才培養模式和培養過程中存在的問題與不足日益明顯，尤其在地方高校體現得更加明顯。由于受到地域條件和經濟發展水平等因素的影響，地方高校在自身資源、社會認可度、生源質量、外部環境等方面，與重點或知名高校相比存在較大差異。面對新形勢下異常激烈的競爭，如何在新工科背景下推動地方高校新能源科學與工程專業進行教育教學改革，找到專業改造升級和創新發展的突破口，提出專業發展和產業融合的新思路，是解決當前新形勢下地方高校新能源科學與工程專業改造升級和創新發展的當務之急。對于地方高校而言，服務地方經濟社會發展是高等教育的根本宗旨，也是地方高校肩負的歷史使命和社會責任，贏得行業和社會的認可，既是挑戰更是機遇。

二"新能源科學與工程專業升級改造的必要性

（一）"新能源產業發展現狀及未來前景

能源作為國民經濟發展的重要基礎產業和支柱產業，可以帶動許多關聯產業發展，進而促進消費和投資增長。在“碳達峰、碳中和”目標的大背景下，新能源的開發利用勢不可擋，調整能源結構、大幅提高可再生能源的比例勢在必行。自從《中華人民共和國可再生能源法》實施以來，新能源行業的發展迎來了突飛猛進的發展期，新能源行業的產業化程度和發展規模日益成熟。截至2020年，我國新能源裝機超過5.3億千瓦，新能源開發利用規模位居全球首位。在太陽能開發利用方面，我國光伏發電新增機占新增總裝機的52.8%，連續11年位居世界首位，且在光伏制造的重要環節不僅實現了國產化，還成為了全球的制造基地。在風能開發利用方面，我國風能發電量接近美、德兩國風能發電量的總和，自主研發的低風速風電技術讓我國風能發電位居世界前列，并且國內90%以上風電裝機采用國產風機。

新能源的開發利用能夠促進產業結構調整，以石油、煤炭為代表的傳統能源，其經濟結構具有高耗能、低產出的主要特點，長期以來造成環境污染、資源破壞等社會問題，威脅經濟可持續發展。新能源的出現打破了原有局面，太陽能、風能等資源取之不盡、用之不竭，易于就地開發，可以有效減少二氧化碳排放，使能源結構向綠色低碳方向發展，在能源結構轉型中發揮著越來越重要的作用。同時，新能源產業的發展能夠帶動區域經濟發展。在我國廣袤土地上，許多地區具有豐富的太陽能、風能資源，以青海、甘肅、內蒙古等西部地區為例，年日照時數超過3000小時，我國東南沿海和北部地區風能資源非常豐富。新能源資源豐富的地區若能因地制宜，形成適度的規模化產出，將會形成強大的經濟推動力，帶動以新能源為中心的產業鏈發展，實現區域經濟振興。在全球經濟增長乏力的形勢下，世界各國把發展新能源作為推進產業結構調整、實現經濟平穩發展的重要舉措。新能源產業的發展能夠帶動整個產業鏈的發展，助推經濟發展模式轉型升級，向著全面實現新能源商業化、大規模替代化石能源的方向發展。

（二）"新能源產業發展對人才的需求現狀分析

新能源的開發利用及其新能源產業的發展是全球可持續發展的重要組成部分和支柱產業，也是新一輪產業革命和產業經濟發展的競爭焦點和戰略制高點。當今時代新能源產業的發展突飛猛進，人才問題是新能源技術和新能源產業健康快速發展的關鍵所在。隨著新能源產業的穩步推進，我國在可再生能源開發利用方面居世界領先地位，甘肅省在風能、太陽能、生物質能方面走在了全國前列，新能源發展前景廣闊。然而，新能源產業相關創新型高素質科技人才的培養步伐落后于產業的發展速度，加強新能源領域高水平專門技術人才的培養力度是解決當前新能源產業發展問題的有效途徑。在當前高等院校的人才培養層面，要樹立超前意識，制定合理的人才培養規劃，培養新能源領域專門技術人才，進一步為新能源產業的發展提供有力支撐。

在當前形勢下，新能源產業發展人才供給與需求差距懸殊，就業前景較好。在國家中長期發展規劃（2035—2040年之間）報告中，可再生能源在我國一次能源總量中的占比將達到25%以上。從甘肅省的新能源發展現狀及其潛力方面來說，風能、太陽能、生物質能等新能源具有巨大的能源潛力和發展前景，對新能源相關專業的高素質專門技術人才的需求量大，地方高校新能源科學與工程專業迎來了很好的發展機遇。然而，行業發展中普遍存在新能源專門技術人才短缺和匱乏的現象，地方高校的專業特色和人才培養優勢在促進地區產業發展方面的潛力還未完全釋放出來，在新能源產業相關方向上的專業設置和人才培養力度遠遠落后于市場需求。因此，地方高校要以服務地方經濟社會發展為導向，進一步拓寬人才培養渠道，加強人才培養力度，為新能源產業和地方經濟社會發展提供強力支撐。

（三）"專業發展對地方經濟社會發展支撐引領作用

在新工科背景下，經濟的發展離不開產業的帶動，產業的發展離不開人才的支撐，要充分發揮人才對經濟社會和產業發展的支撐引領作用，進一步提升地方高校在經濟社會和產業發展中的支撐地位。地方高校的專業發展要將人才強省戰略與服務地方經濟社會發展緊密結合，使人才政策同科技政策、產業政策、社會政策等實現無縫對接，充分發揮人才作為第一資源的引領、支撐和驅動作用。同時，地方高校要在專業發展和人才培養方面，充分發揮科技人才對產業發展的帶動作用，不斷探索和創新高素質專門技術人才的培養機制，以服務地方經濟社會發展和產業需求，及時地調整專業方向和人才培養模式，以適應產業發展和行業需求對人才培養的導向作用，實現高等院校的科研成果轉化和地方產業的發展無縫對接，更好地服務地方經濟社會發展。

三"新能源科學與工程專業升級改造路徑探索

新能源科學與工程專業改造升級的基本思路是“以本為本、創新發展”，瞄準科技前沿和國家重大戰略需求，圍繞地方產業和行業發展需求，著眼地方特色和區域優勢，發揮專業特色和人才優勢，立足服務地方經濟社會發展全局，推動專業升級改造和創新發展，提升地方高校的發展水平和人才培養質量，為培養高素質工程技術人才打下堅實的基礎。在此基礎上，將地域特色和專業優勢有機融合，進一步挖掘創新潛力和拓展專業所長，通過人才培養方案、課程設置、實踐教學、師資隊伍、教學體系和教學模式、保障機制等的全面改革，培養理論基礎好、實踐能力強和創新潛力大的高水平專門技術人才。

（一）"突出地方優勢，凸顯地域特色

新工科背景下的人才培養要立足服務國家戰略、面向地方發展需求，專業發展過程中要建設和培養適應社會發展需求的專門化、交叉復合型人才。以國家戰略、地方需求為導向，以地方未來產業變革為杠桿，撬動地方高校專業建設和發展，提高專業發展的質量水平、強化專業優勢特色、優化專業發展路徑。

甘肅省地處中國西北部，具有豐富的風能、太陽能資源，尤其是河西地區，太陽能和風能資源非常豐富，地域廣闊、地形開闊平坦，多為戈壁、荒漠等未利用土地，風能、太陽能等資源開發條件優越，風能、太陽能資源等新能源開發利用具有得天獨厚的優勢。同時，甘肅省作為農牧業大省，具有豐富的生物質資源，生物質能開發利用潛力巨大。近年來，甘肅省新能源開發利用技術發展突飛猛進，新能源發電的裝機容量已居全國前列，資源優勢轉化為經濟效益和環境效益潛力巨大。地方高校的專業發展和人才培養要“立足地域特色、發揮專業優勢”，以新能源行業和產業的發展需求為導向，以培養高素質專門技術人才為目標，以服務地方經濟社會高質量發展為根本任務，進而實現地方高校的專業發展和人才培養與地方產業發展高度融合、協同發展。

（二）"牢固樹立“四新”建設的基本理念

持以“四新專業”建設理念為指引，加快專業結構優化，推動專業改造升級創新發展，進一步使專業發展適應新工科建設的基本要求和產業發展對高層次人才的需求；優化專業人才培養體系和人才培養模式，進一步完善人才培養方案，使之適應新工科背景下創新型高素質工程技術人才培養的要求，進而提高地方高校人才培養的適應度。以“價值引領、融合創新、質量為本、追求卓越”為核心，升級和重構專業發展路徑，提升專業發展內涵；以新形勢下“四新”專業建設為引領，全面推進專業改造升級和教育教學改革，優化專業人才培養體系，創新專業人才培養模式，提高專業發展與地方經濟社會發展和地方產業發展的融合度，進而使高等院校能夠更好地服務地方經濟社會和產業發展。

專業發展要以“科教協同、產教融合”為目標，進一步創新地方高校的人才培養體系和培養模式，強化大學生的工程思維和實踐能力，從而激發大學生的創新潛力，提高新工科背景下大學生的培養質量和工程實踐能力。在地方高校的專業發展和人才培養過程中，要進一步提升和加強基礎學科的培養能力，打破學科專業之間的壁壘，對現有的專業發展路徑和發展模式進行升級改造，瞄準地方發展和產業需求、科技前沿和關鍵領域，推進地方高校新能源科學與工程專業創新發展、可持續發展，通過加大新能源關鍵領域的人才培養力度，進一步提高人才培養質量，為地方產業和經濟社會發展提供科技支撐和人才基礎。

（三）"整合專業方向，優化專業結構

專業方向和專業結構是決定發展路徑的重要因素，專業方向的設置要以人才培養主體和服務地方經濟社會為中心。當前區域經濟的發展日新月異，對人才的需求瞬息萬變，地方高校要通過整合專業方向、優化專業結構來適應和服務地方產業經濟發展，保證高素質工程技術人才培養的社會適應性和產業關聯性。在此基礎上，通過專業改造升級進一步聚焦專業發展方向，提升專業發展內涵，優化專業結構體系，使專業建設和發展路徑更加符合地方經濟社會發展對高素質專門人才的迫切需求。

專業結構是地方高校的基礎架構，專業方向是高等院校人才培養的航向標。在新工科背景下地方高校的人才培養體系中，服務地方經濟社會發展和產業升級轉型是高等教育的根本宗旨。新形勢下地方高校的專業設置和專業方向的凝練要緊緊圍繞地域優勢和產業需求，調整專業結構、優化專業布局，拓寬人才培養方向，以需求為驅動、以創新為核心，探索地方高校專業升級改造和創新發展的新思路，構建科學合理的專業結構體系和發展方向，進而推動新能源科學與工程專業升級轉型。

（四）"創新課程體系，強化知識應用基礎

高等院校人才培養方案的制定是人才培養體系的關鍵環節，新工科背景下的人才培養方案應重視學科之間的滲透性和知識體系的多元性。通過創新課程體系，構建復合交融的課程體系，強調學科創新融合和專業深度交叉，激發大學生的創新思維和創新意識，提高大學生的知識應用能力和工程實踐能力，強化學生利用所學知識解決實際工程問題的能力，提升高素質創新型專門人才的自身競爭力和社會認可度，從而實現以“重基礎、寬口徑、強能力”為導向的高素質創新型工程技術專門人才培養。

在新工科背景下，以課程改革為切入點，扎實推進專業改造升級和創新發展。通過強化理論與實踐的高度融合，將新技術、新知識引入教學，設置綜合性課程、問題導向課程和交叉學科研討課程，優化與重構專業課程體系，培養學生具備復雜工程問題分析的和跨學科的知識結構。通過課程體系改革，突出“重基礎、有前沿、接行業、重創新”的特點，對原有專業知識體系進行了重組，構建了新型的“課程模塊＋專業單元”的知識體系，進一步培養學生知識綜合、技術集成和跨界整合的能力。

（五）"健全創新創業和“產學研”協同育人機制

創新創業能力的培養是新工科背景下高等院校人才培養的重要組成部分，在提升創新型人才培養質量方面占據著舉足輕重的地位。理論學習是掌握知識和夯實基礎的重要途徑，創新創業能力培養是強化高水平工程技術專門人才創新思維和工程實踐能力的基本手段。在理論學習的同時，通過驗證性實驗、綜合性實驗、探索性實驗、基礎性科研實驗、應用型科研實驗和校企合作項目等途徑，培養和提高學生的工程實踐能力，激發大學生的創新思維和工程實踐能力。

工程實踐能力是新工科人才的必然要求，新工科背景下高素質創新型專門技術人才的培養離不開實踐過程的錘煉。“產學研”深度融合和實現協同育人，是新形勢下培養“專業基礎扎實、實踐能力較強、創新潛力較好”的高素質創新型工程技術人才的有效途徑。新工科背景下高等院校的人才培養要以工程實踐能力培養為導向，以創新創業能力培養為核心，以創新創業教育項目平臺為支撐，構建校企協作育人機制和搭建校企合作創新平臺，切實加強高校人才培養與行業優勢企業和地方重點產業的技術交流與合作，進一步形成與產業優化升級、專業改造升級與創新發展、地方經濟發展與產業轉型密切對接的校企合作新模式，進而促進地方高校新能源科學與工程專業改造升級。

（六）"構建“產出”為導向的教育教學模式

以“學生為中心、產出為導向、持續改進”的基本理念，是新工科背景下高等教育發展的重要內涵，在人才培養過程中強調專業學科的實用性、交叉性與綜合性，以最終的培養目標為導向設計高素質專門人才的培養過程。在專業的課程設置方面，立足“學生導向、學科交叉、服務社會”的根本宗旨，創新教學方法和教學手段，夯實學生的專業知識基礎，增強學生的知識自信和獲得感。

新工科背景下高等院校的人才培養要以工程教育認證理念中的“產出導向”為出發點，面向科技前沿和國家重大戰略需求，立足地方產業優勢和經濟社會發展需要，進一步突出“成果產出導向”在高素質專門技術人才培養中的引領作用，明晰大學生能力培養與產業發展之間的協同關系。在課程教學方面，要理順課堂教學、課程內容、課程設計與教學模式之間的內在聯系，實現理論學習與實踐環節之間的有機融合，構建以“學生為中心”的課程教學體系與教學模式，形成知識、能力、實踐“三位一體”的人才培養體系，進一步創新教學方法與教學手段，增強大學生在課堂教學中的主動性和學習興趣，從而激發大學生的創新思維和工程意識，進一步提高地方高等院校新能源科學與工程專業高素質人才的培養質量和行業競爭力，從而促進專業改造升級和創新發展。

四"結束語

高等院校承擔著科技進步、民族振興和未來發展的重任，服務地方經濟社會發展和高素質人才培養是地方高校的重要使命。本文針對地方高校新能源科學與工程專業發展中存在的共性問題，以蘭州理工大學為例，分析了新工科背景下新能源科學與工程專業發展面臨的機遇和挑戰，提出了專業改造升級和重構急需解決的主要問題。在此基礎上，提出了地方高校新能源科學與工程專業改造升級方案和創新發展的新思路，對于促進地方高校專業改造升級意義重大，取得了良好的效果。

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基金項目：國家自然學科基金項目“冰點以下多孔介質中CO2-CH4水合物的相平衡及置換特性研究”（51906093）；教育部產學合作協同育人項目“面向新工科的大學生創新創業教育改革與實踐”（201901191041）；蘭州理工大學高等教育研究項目“新工科背景下地方高校新能源科學與工程專業升級改造路徑與人才培養模式探索”（GJ2022B-28）、“新工科背景下課賽一體化的創新能力培養模式研究與實踐”（GJ2020B-4）

第一作者簡介：張學民（1987-），男，漢族，甘肅康樂人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為可再生能源利用技術的教學與科研。