华中科技大学:新能源科学与工程专业建设与实践

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国家特色专业是指高校在培养理念和培养模式方面具有显著特色,反映出各高校的优势资源和办学定位,具有较长的史和良好的办学传统,与国家和当地的经济社会发展紧密相连的专业.华中科技大学能源与动力工程学院下设的新能源科学与工程专业是教育部首批新能源科学与工程专业点,为了建设好该专业,学校在改革人才培养方案、加强课程体系和新教材建设、强化实践教学、优化教师队伍方面着重开展了相关工作,并紧密结合国家经济社会发展需要,取得了一定的经验和实践效果.

专业建设基础

华中科技大学是首批列入国家“211工程”和“985工程”重点建设院校之一,在国内高校中具有重要影响力.能源与动力工程学院作为学校重点建设的学院之一,拥有国家重点实验室,国家一级重点学科——动力工程及工程热物理,国家二级重点学科工程热物理与热能工程,一级学科博士点,国家级优秀博士后工作站,湖北省品牌专业,国家特色专业等,学科优势和综合实力优势明显.

优质的师资队伍

学院拥有“国家基金委创新群体”、“教育部创新团队”和“湖北省自然科学基金创新群体”,团队成员包括一批国内外知名学者和数名从国外回国工作的专家学者,他们具有广泛的国际合作研究背景.这些团队主要的研究方向都包括了新能源科学与工程,为组建新能源科学与工程专业的教师队伍创造了良好的先天条件.此外,能源与动力工程学院于2005年成功入选国家外国专家局、教育部高等学校学科创新引智计划(“111计划”),使学院成为全国首批26个创新引智基地之一.在该计划的资助下,学院瞄准国际学科发展前沿,结合新能源学科领域的具体情况,每年从世界排名前100位的大学或世界排名前20位的学科或研究机构的优势学科队伍中,引进、汇聚10位左右的海外学术大师、学术骨干,配备一批国内优秀的科研骨干,形成高水平的研究队伍,建设世界一流的学科创新引智基地.

经过多年的发展,学院目前已经形成了以太阳能、生物质能和风能为代表的研究团队和教师队伍,在新能源科学与工程专业方向上共有教授18名,副教授12名,其中博导20名,硕士导师30名,具有博士学位教师29名.教师队伍中有“国家重点基础研究发展计划(973计划)项目首席科学家”1人,“教育部长江学者特聘教授”3人,“国家杰出青年基金”获得者4人,入选国家“百千万人才工程”第一、二层次的2人,入选教育部“跨世纪优秀人才培养计划”5人,教育部骨干教师4人.拥有国家精品课程2门,湖北省精品课程1门.学校新能源学科还与美国麻省理工学院、加拿大阿尔伯特大学、英国帝国理工、日本大学、香港理工大学等国外著名研究机构和大学在人才培养、项目研究、技术开发等方面建立了广泛的合作,形成了一支梯队健全、结构合理、具有较高学术水平的教学科研队伍.

此外,新能源科学与工程专业还拥有一批极具优势的国际化教学力量.华中科技大学能源与动力工程学院承建的中欧清洁和可再生能源学院(China-EUInstituteforcleanandrenewableenergy,简称CEICARE或ICARE)是继中欧国际工商学院、中欧法学院之后,由中国政府和欧盟委员会共同发起建立的第三所中外合作办学机构.该学院每周都从法国巴黎高科、希腊雅典国家技术大学、西班牙萨拉哥萨大学、英国诺森比亚大学、意大利罗马大学、法国佩皮尼昂大学、国际水资源事务所等共6个国家9所重点大学邀请新能源领域著名学者和专家来汉为研究生授课,同时应邀为本科生讲授部分新能源学科课程,这些国际化水准师资力量的引入为新能源科学与工程专业的建设提供了良好的发展契机,极大丰富了新能源专业的国际化视野.

雄厚的科研实力

新能源科学与工程专业的建设有着强大的科研基地做支撑,其中包括:煤燃烧国家重点实验室、中美清洁能源联合研究中心试验基地、中澳煤与生物质利用联合实验室、煤燃烧教育部网上合作研究中心、国家煤清洁低碳发电技术研发中心、能源动力装置节能减排教育部工程中心、武汉新能源研究院、流体及热科学研究实验中心、动力工程及工程热物理博士后科研流动站等,这些科研基地的主要研究方向都包括新能源研究领域,其专业教师完成的先进丰硕的科研成果为新能源学科的发展提供了强有力的支撑.

国家“十五”计划以来,共完成国家、地方和企业委托的科研课题300多项.其中,牵头和参加“973”项目37项,获“863”项目9项,获国家自然科基金重点项目2项,国际合作重点项目2项,面上的与企业合作研究项目53项,国防预研类项目5项;获国家级、省部级科研和教学成果奖20多项,其中国家自然科学二等奖、国家技术发明二等奖、国家科技进步二等各1项,省部级科技一等4项,二等奖9项,国家授权的发明和实用新型专利近50项;出版专著、译著和教材30余部,发表学术论文2000余篇,被国际三大索引收录的论文600余篇,其中生物质能研究领域的多篇论文进入国际SCI高引数据库,单篇最高它引次数超过300次,在国际生物质能领域具有持续的影响力.同时,学校在新能源科学与工程理论研究和技术开发方面有着独特的优势.新能源学科承担了有关生物质能、太阳能热利用、太阳能电池、风力发电、能源清洁利用、CO2减排相关的973课题、863计划项目、国家自然科学重点基金、国家自然科学面上基金等许多国家项目,为新能源科学与工程专业学科的建设奠定了坚实的基础.


培养方案改革

华中科技大学新能源科学与工程专业着重培养具备宽厚的基础理论知识、受到新能源转换与利用以及新能源利用技术与设备的全面训练、集新能源科学及工程知识与现代信息技术为一体的跨学科复合型高级技术人才和管理人才.要求学生通过4年的专业学习能够具有一定的人文社会科学和自然科学基本理论知识,特别是有较好的人文素质;系统地掌握本专业必需的技术基础理论,主要包括力学、热学、电工与电子、自动控制及能源动力工程基础理论等;熟悉本专业领域内1-2个专业方向或有关方面的专业知识,了解学科前沿和发展趋势;具有本专业必需的制图、计算、测试、调研、查阅文献和基本工艺、操作、运行等基本技能;掌握一门外国语,要求能阅读专业书刊,并有一定的听说能力;具有一定计算机相关知识和较强的计算机应用能力,能熟练使用计算机解决工程中的有关问题;具有新能源科学与工程的专业知识,兼顾装备制造、过程控制和信息技术基础知识,能利用新能源开发与利用工程实践经验,解决工程中的有关问题;同时,具有较强的自学能力、分析能力和创新意识.在专业培养方案的制定上,基于学院多年教学摸索和多次研讨设计出“通专结合,协调发展”的创新型培养方案:3年——加强基础的专业通才教育;0.5年——拓宽专业方向的分组教育;0.5年——面向就业市场的个性化专业方向教育,优化专业教育内容.同时,制定出“专业分组与专业方向相结合”的教学组织模式:学生在通才教育基础上自主选择专业分组,可跨专业组选课;并在此基础上根据就业或考研的具体情况,第二次再选专业方向.

本科教学建设

“夯实基础、拓宽平台、交叉学科”的教学设计

为确保学生具备新能源领域相关的扎实的基础理论,同时又考虑到新能源学科本身具有多学科交叉的特点,因此,专业的基础课程必须宽而广.在基础课程设计上,本科生通过系统的学习,可以掌握本专业必需的技术基础理论,主要包括力学、热学、电工与电子、自动控制及能源动力工程基础理论等.主要课程包括工程热力学、工程流体力学、传热学、工程燃烧学、能量转换与利用、自动控制原理、可持续能源利用技术、新能源转换-原理与技术、风力发电原理、太阳能热利用技术与原理、生物质能转化原理与利用、节能减排技术等.

主辅并进的专业定位

先进的生物质能源技术是目前可再生能源技术中全球使用最为普遍的新能源,而太阳能和风能是发展最为迅速的新能源.生物质能、太阳能和风能作为最主流的新和可再生能源,其就业需求也迅速增加.能源与动力工程学院自20世纪60年代成立以来,就在水电、太阳能、生物质、风力机等新能源方面进行着研究,并一直开设“可再生能源概论”等新能源相关的本科选修课程;此外,引进国际化高层次人才和邀请中欧清洁与可再生能源学院外国知名教授,这些方式的采用进一步完善和优化了师资体系.有了强大的师资力量作为基础,综合考虑就业面需求,制定了以生物质能、太阳能和风能为主,兼顾其他新能源的广泛选择的专业课程框架体系.其中专业核心课程包括了《可持续能源利用技术》、《风力发电原理》、《太阳能热利用技术与原理》、《节能减排技术》、《新能源转换-原理与技术》、《生物质能转化原理与利用》.

强化对外办学扩展国际视野

为了加强国际交流与合作,取长补短,学院与美国、法国、日本、加拿大、澳大利亚、意大利、葡萄牙等20多个国家的著名大学和科研机构建立了长期合作关系.中欧清洁与可再生能源学院(ICARE)在太阳能、生物质能、风能、地热能以及节能方面开展了硕士培养及专业技术人员培训.在欧盟资助的10年期内ICARE将培养近2000名高水平可再生能源双学位硕士,培训不少于5000名的可再生能源从业人员,培养与推介若干博士生/青年教师以及在中欧可再生能源领域开展学术、技术交流.为了培养高品质的本科生,进一步提高办学的国际化水平,在学校本科教学协同计划基金的资助下,该专业聘请了多名国外一流大学的教授来校给本科生授课,授课形式采取多名外国教授共同教授一门全英文课程的形式展开.同时,还将聘请新能源产业著名企业的高级工程师和高级管理人才来汉授课.通过与国际可再生能源培养机构和业界知名企业的合作,将极大提高新能源专业人才培养的国际化程度,推进新能源学科建设的快速发展.

实践环节建设

能源与动力学院已经形成了以煤燃烧国家重点实验室、国家能源清洁低碳发电研发中心、中美清洁能源联合研究中心、能源动力装置节能减排教育部工程研究中心、国家级工程实践教育中心为支撑的创新性学科平台系统.借助这些校内优势的实践教学基地和国家级科研基地,本专业积极开展了新能源本科教学实践平台的建设.设置了包括军训、机械基础工程训练、金工实习、电工实习、生产实习、课程设计、新能源设备课程设计、新能源与能量系统分析课程设计及毕业设计(工程设计)等的实践性教学环节.在专业实验的设计上,将生物质高效转化与生物质综合利用实验平台、太阳能利用实验平台以及风力发电实验平台三个项目列为新能源科学与工程新专业实践环节的重要首建项目.这些项目将于2013年,即首届学生开始学习专业基础课程时投入使用.专业实验课程主要包括《生物质高效转化与综合利用》、《太阳能利用》、《风力发电实验》.

自2010年教育部批准开设“新能源科学与工程”专业以来,对于如何建设该专业,各所高校都在进行积极探索,制定出了各具特色的人才培养方案.但是,由于是新专业,与之配套的培养方案、课程安排等还处于起步探索阶段.华中科技大学作为教育部首批新能源科学与工程专业高等院校,在多年办学经验和已有学科基础上,结合新能源产业对人才的特殊要求,制定了符合社会需求并具有鲜明特色的专业人才培养方案,致力于为国家能源产业的可持续健康发展输送优秀的人才.(作者杨晴系华中科技大学能源与动力工程学院讲师;陈汉平能源与动力工程学院教授,博士生导师;杨海平系能源与动力工程学院副教授,博士生导师)

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