“一带一路”倡议下的电气学科发展研究

邢博闻， 周 悦， 智鹏飞, 朱琬璐, 李 冰

(1.上海海洋大学 工程学院, 上海 2013062.江苏科技大学 电子信息学院， 江苏 镇江 2120033.哈尔滨工程大学 自动化学院， 黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引言

最近几十年，随着船舶技术与船舶工业的迅猛发展，我国船舶系统的功能日臻强大，越来越多的船载系统被搭载到新型船舶之中，使得船舶的实用性与适用性显著提升。从遨游北冰洋的“雪龙”号破冰船到探索马里亚纳海沟里的“蛟龙”号载人潜水器、从远航波斯湾的“凯桂”号超级油轮到守望南海的052D，新型自动化、电气化与智能化船舶已广泛服务于科研、经济、国防等多个领域。进一步的，随着我国“一带一路”倡议的提出与实施，远洋贸易与海洋运输的需求飞快提升，与之相关的船舶及海上设施的建设也成为了现阶段我国改善就业环境、优化产业结构、调整经济增长方式、提升国际竞争力的有效途径之一[1]。毫无疑问，新型船舶的设计、组装与调试等多个环节都需要大量专业技能过硬的工程人员参与其中，尤其需要具备船海电气工程领域夯实知识储备与实践能力的专业人才。作为培养这一领域人才的专业化学科，船海电气工程学科的优化建设在“一带一路”倡议下更有重要的现实意义。

1 我国高校船海电气工程学科简况

船海电气工程学科是电气工程及其自动化在船舶海洋工程领域的专业化分支，该学科建设与人才培养过程需紧密结合船舶海洋工程特点，例如增设诸如“船舶电站”、“船舶电力拖动系统”、“船舶电气设备”等专业课程，并在“自动控制理论”、“数字信号处理”及“机械基础”等传统专业课程中引入“船舶智能化”、“船舶信息化系统”等专业知识，其学科目标是培养专注船舶海洋工程领域的电气工程师及电力系统科研人员。

目前，我国船海电气工程学科的培养单位主要包括哈尔滨工程大学、海军工程大学、大连海事大学、上海海事大学、上海海洋大学及江苏科技大学等。其中，哈尔滨工程大学自动化学院根据“船舶工业、海军装备、海洋开发、核能应用”即“三海一核”领域优势，在电气工程及其自动化专业的设计中向自动化专业进行了一定的学科倾斜，其课程设计涵盖船舶运动控制、船舶电力推进、船舶电力系统等，并与大连造船厂及大连海事大学建立了多年的合作关系。大连海事大学的电气工程及其自动化学科的培养目标是为海事管理、港口机械和港口电力等领域输送人才，因而其课程设计突出了港口供电系统自动化装置、港口机械电气传动装置和港口电气管理与工业等专业性课程。上海海事大学在电气工程学科建设过程中与通讯导航学科融合，开设了船舶电子与电气工程专业(交通运输类)，并着重添加了船舶计算机网络、航海雷达等课程,因此在一定程度上拓展了学生的知识宽度。上海海洋大学的电气工程学科隶属于工程学院，其在本科生的培养过程中结合学校海洋渔业、海洋监测及深渊潜器等优势技术平台，基本实现了教学与实践的有机结合，并在课程设计上逐步添加了“船舶电站”、“船舶电力拖动”等课程，从而完善了知识体系，做到了从数据采集、信号处理的前端技术到应用控制的闭环系统设计，实现了电气工程学科建设的由“海”到“船”。江苏科技大学的前身是华东船舶工业学院，其学科定位依托船舶工业与自动化技术，学科建设更加侧重船舶自动化装置及系统，因而其在课程设计中突出了“船舶综合电力系统”、“船舶机舱自动化”等课程。与地方院校不同，海军工程大学电气工程学科建设具备更高的专注性与目标性，其依托“电力系统及其自动化”国家重点学科，在船舶综合电力系统、多相整流发电系统等船海电气系统核心问题的研究及人才培养等方面成绩显著，具有丰富的经验。

上述的我国相关院校及教学单位，通过结合行业背景与各自办学特色，在船海电气工程专业设计与培养模式等方面均进行了一定的探索与建设，并逐步形成了一套行之有效的特色化、专业化培养方式[2～4]。由于其办学目标与侧重点不尽相同，相关院校的毕业生在择业与就业过程中的合作关系大于竞争关系，学校专业之间处于良性的合作交流状态。然而，面对“一带一路”倡议的机遇与挑战，船海电气工程在人才培养方面仍具有进一步优化的空间及亟待解决的问题与难点。

2 人才培养要求分析

我国的十三五计划中以推进“一带一路”建设为目标，提出了畅通“一带一路”经济走廊的建设计划，其中积极推进的“21世纪海上丝绸之路”倡议支点建设，需要完成对沿线重要港口的建设与经营，并通过大力兴建新型贸易船只来打通海上贸易通道[5]。为更好的实施与实现我国“一带一路”发展倡议，高校承担起为船海电气工程领域人才开展多个知识结构与应用技能的培养与储备的责任。

2.1 船舶电力(推进)系统设计

2.2 海上新能源发电与传输

“一带一路”倡议的实施，需要对多个离岸远岛及海上平台进行建设与升级，其需要一定量的电能来维持人类活动，并为经行船只提供必须的补给。而其与路基电站距离过远，远程输电的成本及可靠性往往难以得到保障。因此，海上新型能源发电设备的设计与应用尤为重要。为此，船海电气工程师需要掌握风力发电、潮汐能发电与波浪能发电等新型能源发电技术，并且了解海底管线输变电技术。

2.3 机械工程、化学工程等学科基础知识

与路基电气工程系统不同，船海电气系统在设计过程中需要考虑防水、防潮、防锈、防化等多个问题，因此需要尽可能做到小型化、制式化。船海电气工程师还需要具备机械、化学及海洋工程等学科知识，并以此作为系统研发的基础。

2.4 外文文献阅读能力

虽然以美国、英国为代表的英语语系国家在船舶工程领域有着无法替代的重要地位，但是韩国、俄罗斯、丹麦、挪威、西班牙、意大利及日本等国的船载设备、电气系统也具备着不可忽视的市场竞争力。尤其是我国目前的电气装置，在基本国产化的情况下，仍有部分整机设备需要从俄罗斯、乌克兰等国进口，且存在部分组件需要从韩国、意大利、西班牙等国采购。虽然上述国家的系统一般配有英文说明，但对于某些定制的专业化或特殊化设备及装置其说明文件往往并未进行完整、准确的翻译。当前在经济及贸易全球化进程下，系统选型与采购需要具备全球视野，为此除了需要大量熟练掌握英语阅读、撰写能力的科技人员外，掌握小语种船海电气工程科技语言能力的研发人员也不可或缺。

3 人才创新培养机制

与社会科学及基础科学学科不同，船海电气工程学科的人才培养机制应实现教学与实践的有机结合，并逐步做到走出课堂、走出学校，以学有所用、学能所用为纲，以使用技能的培养为目的，以满足就业市场需求为主旨，深入浅出、有的放矢，实现最优化的人才培养机制。总的来说，本文所提出的人才培养机制可由课程设计、特技创新、实践实习及校企合作四个方面以及A-I九条关联组成，其交互协同关系如图1所示。

图1 人才创新培养机制

3.1 技能兴趣培养(A)

通过建立良好的科技创新培养机制，加深学生对课程知识(包括但并不仅局限于“模拟电路基础”、“数字电路基础”、“自动控制原理”、“电机拖动基础”、“数字信号处理”等课程)的理解并应用于科技创新作品的研发。一般而言，可以科技创新竞赛为目标驱动、以科技社团为组织依托、以工程实验室为实施基地，对本科生的科技创新实行分层次、分年级的立体化培养模式有序开展[6]。

根据船海电气工程学科知识体系特点，目前适合该学科学生参与或适于该学科授课教师进行教学指导的国家级科技创新竞赛包括：全国大学生电子设计大赛、全国机器人大赛(水下机器人分项)、全国智能车大赛等。

3.2 技能初步认知(B)

通过并联A的培养，船海电气工程专业的学生已具备了基本的专业技能素质。在此基础上，可以通过校外实习及实践环节，加深学生对于船海工程领域的认知。

在综合考虑了学生操作技能和工业设施操作安全性等问题的前提下，目前我国高校组织的校外实习以参观为主、操作为辅的形式开展，但区别于走马观花的游览性实习，经过了关联A培养的学生，已经具备了一定的专业技能与专业素养，并积累了一定得电气设备安全操作经验，因而在实践实习环节训练机制B可采用分班教学的模式进行开展：

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1)专业发展规划引导

对于未参加或刚刚参与关联A培养的学生,对其在实践实习环节主要以实例教学为主,通过参观船海电气设备生产基地、大型船厂等合作单位来加深其对学科的认知，并使其了解从事本专业的普遍就业方向。与此同时，可在安全教育的前提下，指导其操作数控机床、激光切割机等安全防护措施较为完善的设备，以提升其实践能力。

2)专业技能操作培养

对于在关联A培养过程中表现优异的学生，可适当提升其实践实习的深度与宽度，在条件允许的情况下，有侧重地让其参与工作强度低、操作安全的实际产品生产环节中。对于特别优秀的学生，可使其参与到相关实习单位的研发部门中，在不涉及到技术保密的前提下，使其接触到更新型的船海电气装置与产品。

3.3 技能实用训练(C)

2015年教育部、国家发展改革委、财政部联合印发的《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》将校企合作从高校教师的自发行为提升到了我国高校改革有效环节的新层面，这也使得人才培养机制与校企合作的有机结合成为可能。为此对于在关联B中表现优异的学生，借助国家政策法规的大力支持与扶持，在不影响其正常学习的前提下，在支付应有劳动报酬的基础上，可使其参与到校企合作项目环节中。以实际的科研产出为依托，提升学生的实用技能、增强学生的就业竞争力。

但是需要注意的是，由于校企合作项目类型的多样性，高校教师的有些科研项目可能与船海电气工程专业的关联度较低。在此时，对于有意加入关联C的学生，科研教师应以培养其船海电气工程技能为出发点，而不是以自身项目完成为目的，在项目的选择上有所取舍。为此，在该培养方案中，比较适合船海电气工程学生参与的合作项目，应尽可能源自专注船舶工业生产的企业或园区。

目前比较大型且发展成熟的船海工业集中性科技园区包括上海临港产业区、塘沽海洋高新技术开发区、武汉船舶工业园、青岛海洋科技开发区、连云港经济技术开发区、烟台高新技术产业开发区、湛江经济技术开发区、威海经济技术开发区、葫芦岛经济开发区等，其基本分布如图2所示(圆圈表示)。除此之外，图2同时(用三角形)标注出了我国目前比较成熟的船舶工程科研机构(武汉、上海、北京等地)及船舶设备生产基地(重庆、大连等地)。可见，我国的船海工业的研发中心与科研场所基本分布在沿海省份，这与开设船海电气工程学科的院校所在地基本重合，为此校企合作前提基本成立。

图2 “一带一路”参与省份及船海特色产业布局

需要说明的是关联A 、B、C是一个逐步筛选的人才培养过程，专业教师应该尽最大可能地在这个过程中为学生提供相应的技术指导与实现环境，但仍需考虑到学生的主观意愿；应尽最大限度的引导学生，使其了解技能培养的重要性及行业发展的方向性，但也应做到因材施教，不可将所有学生模式化的分类。

3.4 创新课程优化(D)

在学生参与科技创新过程中，会遇到一些普遍性的技术问题，教师与学生一对一的答疑解惑其深入性与效率都存在一定的不足。为此，针对一些普遍性的研发问题，可通过设置诸如“机器人基础”、“Matlab编程”、“人工智能导论”等讲座乃至新课程的方式集中化、专业化地对船海电气工程专业学生进行培养。

3.5 创新思维拓展(E)

学生参与到实践实习环节过程中，会有一些创新想法。在此情况下科研教师应给予学生相应的支持与帮助。为此，培养单位需具备专项资金支持，来帮助学生进行这种开放式命题的创新思维与创新能力培养，当然这样对科研教师的工程能力有一定的要求。

3.6 实践课程优化(F)

由于教学大纲的修订与完善在一定程度上存在滞后性与局限性，在参与实践实习过程中，学生对于某些知识的掌握可能不够。在此，授课教师需对知识结构进行分析与判断，适当地在教学环节中引入新的课程(如“辅机设备”、“船舶火灾系统”、“容错控制”等)，使毕业生能更加满足船海电气工业院所、企业及船厂的需求。

3.7 创新创业(G)

对于在科技创新过程中研发出创新产品的学生，科研教师应该帮助其联系相关企业完成技术对接，帮助学生进行创新创业的尝试。由于创新作品和商业产品之间存在明显的区别，在这个过程中，科研教师还应帮助学生建立工程思维及知识产权意识，最大限度地保护学生的合法权益。

3.8 企业科创支持(H)

在相关政策法规的扶持之下，目前企业与高校的合作已经逐步展现出显而易见的可行性与必要性[5]。与高等院校相比，企业具有更加坚实的工程基础和充足的研发资金，从而具备支持高校学生发展的实力与能力；进一步的，企业可通过资助学校建设来提升自身社会形象、增强其在学生中的认可程度，吸引优秀毕业生加盟；须知企业对学校的支持在回馈社会的同时自身也会有所收获。当然校企合作对学校及学生的实质性帮助更高。目前校企合作的方式是多元的，包括共建实验室(如德州仪器、赛灵思、西门子、大唐通信等)、设立奖学金(如各船级社奖学金、玉柴奖学金、龙港励志奖学金、重庆江增船舶重工奖学金等)、提供技术指导与技术支持等。上述支持与帮助在助力学生科技创新活动中发挥不可替代的作用，是高校与学生持续参与科技创新的有效推力。

3.9 专业课程委培(I)

在关联H执行顺畅的情况下，授课教师可以添加某些针对相关企业的选修课程，帮助学生更好地利用企业提供的资源，来提升自身的能力。或者，在签订提前用工协议的基础上，授课教师可以根据相关企业的要求对学生进行课程培养，以此作为预先入职培训的组成部分。

可见D、F、I关联过程实现了教学课程的优化、进而完善了船海电气工程学科的课程建设，使学生能更加自信、从容及顺畅地参加到科技创新、实践实习及校企合作环节，以实现人才培养机制的不断优化与完善。

4 结语

本文在分析了当前国内船海电气工程专业发展现状及“一带一路”倡议下的船海电气工程师需求的基础上，以课程设计为基础、科技创新为核心、以实践实习与校企合作为外延，通过9个关联机制的配合，有效地弥补与解决现阶段工科学生实践教学严重不足，缺乏综合运用知识解决复杂工程问题能力的培养，缺乏对工业流程的了解等问题，进而提升船海电气工程师培养质量，使其更好适应新时期环境下的人才市场需求。