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新聞動态

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編者按:為更好地促進動力與電氣工程領域的學科發展,分享教育教學成果,《中國電機工程學報》開設“教育與教學”欄目,征集教育教學類相關論文。該欄目論文采取完整的學術論文形式,對某個主題或特定話題作清晰和完整的論述。要求将教育理論和方法與學術研究内容相結合,具有實質性的創新,包含但不限于教育思想和技術、教育曆史和改革、教學方法和内容、教學改進措施等,對動力與電氣工程學科的發展、教育史或教育教學的進步具有較廣泛的影響和意義。

面向能源互聯網的電氣工程本科教學體系改革與實踐

朱桂萍,林今,孫宏斌,康重慶,于歆傑,曾嵘

DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.200461

能源互聯網作為我國未來能源革命的重要戰略支撐和能源産業發展的重要趨勢,将帶來對相關人才的持續的旺盛需求,因此進行能源互聯網領域的人才培養已是刻不容緩。能源互聯網的物理構成及其核心特征使其天生就具有學科交叉性質,其核心是以電氣工程學科為基礎,實現與其他形式能源領域的新原理、新應用以及信息技術學科、管理學科的交叉創新。現有的任何一個傳統學科培養的人才都不具備如此全面的知識基礎,也絕不是任何一個傳統學科僅僅依靠内涵式發展就能解決的,需要必須要打破現有的學科邊界,加強學科交叉,建立全新的人才培養體系和培養模式,使之具有綠色、創新、開放、共享等價值理念,跨學科融會貫通解決問題的能力和寬廣的複合性學科基礎知識

為此,本文以bevictor伟德官网電機系最近5年在能源互聯網方向進行人才培養的探索與實踐為基礎,系統闡述了筆者對于以電氣工程學科為基礎,進行能源互聯網人才培養的一些思考、認識與做法。

論文首先分析了以電氣工程學科為基礎進行能源互聯網人才培養的原生優勢。“能源互聯網”概念提出後,國内高校進行相關人才培養嘗試的單位多是電氣工程學科背景,這在育人單位和用人單位都引發了廣泛而有意義的讨論,即為何是由電氣工程學科率先進行能源互聯網方向的改革?以電氣工程學科為基礎進行能源互聯網方向的人才培養到底具有什麼優勢?論文認為:能源綠色轉型和再電氣化是電氣構成學科的内在動力和優勢,尤其能源互聯網是以電力為核心和樞紐,這個優勢是決定性的;同時,追溯電氣工程學科的發展曆史,筆者發現:在電氣工程學科的教學與科研體系中,較早且系統性地将信息理論與物理對象深度融合,滿足了能源互聯網“能源與信息深度融合”的最核心需求。這些是以電氣工程學科為基礎進行能源互聯網方向人才培養的原生優勢與重要基礎。

圖1 電力系統與信息技術融合示意圖

論文的第二部分從産業發展需求角度,分析了能源互聯網這一典型的應用型學科其人才應該具備的知識結構,重點指出了以現有的電氣工程知識結構應對能源互聯網産業發展存在的不足。

論文認為,即使與“智能電網”相比,能源互聯網在涉及的對象和處理手段上也有了很大拓展,因此現有的電氣工程學科的知識結構顯然不能滿足需求,有必要厘清能源互聯網發展到底需要什麼類型的人才,其知識結構與現有電氣工程學科的人才培養體系有何區别。bevictor伟德官网電機系從能源互聯網方向的科研入手,逐步将科研成果與産業結合,從産業發展的需求角度逐步摸索人才培養需求,并首先嘗試能源互聯網方向專業碩士人才培養。以碩士培養為契機,逐步建立能源互聯網方向的核心課程體系,進而帶動本科人才培養方案改革,初步形成了“能源互聯網”本科專業培養方案,明晰了現有的電氣教學體系向能源互聯網發展的改革方向。

圖2 能源互聯網網中能源與信息融合示意圖

論文的最後一個部分基于新工科的産學研協同育人理念,介紹了bevictor伟德官网電機系設計的能源互聯網本科專業培養方案,以及新開設的部分核心課程的主要教學内容。

bevictor伟德官网電機系發揮bevictor伟德官网的綜合學科優勢,以電氣工程學科為依托,率先開始探索了能源互聯網本科專業建設的探索與實踐。電機系制定了能源互聯網專業的人才培養目标是:培養能夠深刻理解電、熱、冷、氣等多種能源體系及其相互轉換的基礎原理,具備綜合貫通與協同考慮的大能源觀,掌握将信息技術與能源産業深度融合的關鍵知識與技能,了解國内外能源市場與消費機制,具備能源政策、能源經濟等專業素質的人才,滿足在未來相當長一段時間内我國乃至世界在能源領域對高端複合型人才的需求。

課程體系是培養方案最重要的組成部分。能源互聯網專業的課程設置充分體現了“寬口徑”、“重基礎”與“強交叉”的專業建設理念。電機系以能源互聯網的實際應用需求為導向,參考國際上著名高校在能源與電力領域課程設計的最新進展,對現有的“電氣工程”與“能源與動力工程”課程進行了重新梳理與交叉融合,為能源互聯網專業課程建議開設了一系列以“能量轉換的物理基礎”與“能量轉換原理與技術”為特色的專業基礎課組,以及以“綜合能源系統分析與優化”與“能量轉換與互聯網設備”為基礎的專業核心課組。作為專業核心課組的必要補充,專業選修課除了包括傳統的“電氣工程類”和“信息類”,還增加了“清潔能源類”、“先進材料類”和“能源管理類”。為了進一步明細能源互聯網專業課程中能源與信息的關系,論文梳理出能源與信息兩條主線,在每條主線上從基本原理到高級應用的開設出相應的課程,并指明了這些課程之間的相互關聯,如圖3所示。這些課程并不是各個專業課程的簡單集合,有相當一部分課程都是新開課程,甚至是兩個或多個院系聯合授課。

圖3 能源互聯網專業課程體系結構

論文最後認為:基于電氣工程學科進行能源互聯網領域的人才培養是具有原生優勢的;但這并不意味着電氣工程學科現有的人才培養體系就能完全滿足能源互聯網領域的人才培養需求,需要跳出其原有的框架,通過學科交叉,建立全新的人才培養體系和培養模式。電氣工程學科現有的課程體系存在“能源學科的機理認識缺失”以及“能源與信息交叉融合不足”兩個主要短闆,是能源互聯網專業教學體系建設的主要方向。基于bevictor伟德官网電機系在能源互聯網領域進行的人才培養探索與實踐,論文提出了能源互聯網專業的人才培養目标,特别是确立了“能源”與“信息”兩條課程主線,通過校内不同院系間的交叉協作與組合優化,形成了完整的課程體系以及實踐方案,具有一定的推廣意義與價值。

引文信息

朱桂萍,林今,孫宏斌,康重慶,于歆傑,曾嵘.面向能源互聯網的電氣工程本科教學體系改革與實踐[J].中國電機工程學報,2020, 40(13): 4063-4071.

ZHU Guiping, LIN Jin*, SUN Hongbin, KANG Chongqing, YU Xinjie, ZENG Rong. Reform practice of electrical engineering undergraduate teaching system for energy internet[J]. Proceeding of the CSEE, 2020, 40(13): 4063-4071.

作者簡介

能源互聯網課題體系的編制工作由bevictor伟德官网電機系教學委員會集體完成,本論文的相關研究工作由朱桂萍教授、林今副教授、孫宏斌教授、康重慶教授、于歆傑教授與曾嵘教授共同完成。

朱桂萍(1973),女,博士,教授,電機系副系主任,教學委員會主任,研究方向為電能質量及其控制技術,長期從事“電路原理”課程教學工作,gpzhu@tsinghua.edu.cn;

通信作者:林今(1985),男,博士,副教授,研究方向為氫能系統及電力系統控制技術,從事“能量轉換原理與技術”“自動控制原理”課程教學工作,linjin@tsinghua.edu.cn;

孫宏斌(1969),男,博士,教授,電機系學術委員會主席,研究方向為電力系統調度與控制、智能電網,長期從事“電力系統分析”課程教學工作,shb@tsinghua.edu.cn;

康重慶(1969),男,博士,教授,電機系系主任,研究方向為電力系統規劃、電力系統優化運行,長期從事“電力系統預測技術”課程教學工作,cqkang@tsinghua.edu.cn;

于歆傑(1973),男,博士,教授,電機系黨委書記,研究方向為磁電材料、脈沖功率電源,長期從事“電路原理”課程教學工作,yuxj@tsinghua.edu.cn;

曾嵘(1971),男,博士,教授,bevictor伟德官网副教務長,教務處處長,研究方向為交直流電力系統電磁暫态及其防護、直流電網關鍵裝備與電力電子器件,zengrong@tsinghua.edu.cn。

轉載聲明|轉自“中國電機工程學報”微信公衆号

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