“新工科”视角下地方高校工科专业人才培养路径探索与实践——以河北北方学院新能源科学与工程专业为例

李俊杰，韩 冰，王伟平，王延峰，吴婷婷，戴冰婷，郭亚娟，马 林

(河北北方学院 理学院，河北 张家口 075000)

高等工程教育承担着推动国家科技进步和未来发展的重要责任，为未来产业发展提供人才支撑，对推动产业升级和占领未来世界发展先机具有非常重要的作用[1]。国家教育部从2017年起先后多次召开了有关新工科建设的会议，形成了新工科建设的“复旦共识”“天大宣言”和“北京指南”[2]三部曲，从思想上统一了新工科建设的目的，明确了工科优势高校、综合性高校和地方性高校各自的发展目标[3]，为深化高等工程教育改革铺平了道路。河北北方学院新能源科学与工程专业针对地方经济特点，结合对“新工科”建设的深度理解，依据学校制订的人才培养目标，对现有工科专业人才培养路径进行了探索与实践。

一、“新工科”视角下地方高校的专业人才培养目标

京津冀协同发展、一带一路和长江经济带3大国家重大战略已经成为推动经济持续发展的强大动力。河北北方学院作为河北省属普通院校，笃定应用型大学的目标定位，把为地方经济建设培养具有一定理论知识与动手能力的高级应用型人才作为当前的第一要务。同时，结合“新时代高教40条”精神和2019年4月教育部“六卓越一拔尖”计划2.0启动大会上提出的学科建设精神，梳理总结出满足该地区需要且适合该专业发展的教育培养模式[4]。

(一)突出地方优势，凸显区域特色

河北省张家口市是国务院批复成立的全国唯一可再生能源示范区，与雄安新区并称京津冀协同发展的新两翼，又是2022年北京-张家口冬奥会的主办城市[5]，示范区内汇集了国内众多知名的新能源企业，承载了大量的可再生能源产业配套设施与项目。河北北方学院新能源科学与工程专业依据地方院校自身特点，依托示范区新能源产业链，制定了“重基础、宽口径、多实践，强化工程思维,作好工程师训练”的专业培养目标，突出地方院校应用型人才培养目标优势，使学生毕业后具备一定的工程实践能力和创新精神，为地方经济发展培养“下得去、留得住、用得上、能吃苦、上手快、有后劲”的应用型人才。

(二)牢固树立高等工程教育新理念

为了提高应用型本科毕业生的综合素质与能力，按照“新工科”和“卓越工程师2.0计划”的要求，新能源科学与工程专业始终坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的高等教育理念，把建立高等工程教育新观念和提高教育教学质量放在首位。在修订培养方案时充分借鉴了国内外地方工科院校先进的工程师培养模式，遵循工程教育回归工程的理念，突出光伏、风力发电和氢能应用的技术主线，利用国家可再生能源示范区的区位优势，主动面向工程一线需求，探索适合地方高校的人才培养路径。

(三)构建新型知识体系

通过强化理论与实践的高度融合，突出“重基础、有前沿、接行业、重创新”的特点，对原有专业知识体系进行了重组，构建了新型的“课程模块+专业单元”的知识体系。将大学本科4年的课程体系划分为通识教育课程模块、学科教育课程模块、专业教育课程模块、实践教学课程模块和创新创业课程模块5个部分。新工科课程体系建设主要围绕专业课程模块、实践教学课程模块和创新创业课程模块展开。在教学模式上，凝练出“政产学研用”“虚实结合”和“课程思政”等多种教学模式，通过实训周、企业见习和毕业实习等多层次、多方向、多手段且多种教学模式共同应用的方法，促进了培养目标的达成，取得了良好的效果。修订的培养目标主要围绕OBE理念，通过4年的理论学习和实践训练，使学生具备较强的社会责任感和创新精神，并掌握新能源科学与工程专业的基本技能、基本理念和基础知识。

二、“新工科”视角下地方高校的专业人才培养路径实践

河北北方学院新能源科学与工程专业围绕国家“新工科”教育提出的有关要求，根据专业服务地方经济建设的定位，在人才培养路径上进行了整合专业方向、优化课程体系和打造政产学研用五位一体协同育人机制等实践创新。

(一)整合专业方向

目前，河北北方学院新能源科学与工程专业设置了风能光伏发电和氢能利用两个培养方向。风能光伏发电方向依托国家可再生能源示范区的设备制造、光伏制造、发电和电力设施维护等相关企业，主要学习风能和光伏发电专业知识和技能；氢能利用方向依托示范区氢能开发利用企业，主要学习氢能生产与利用和氢能转化方向的知识和技能。两个专业方向的课程模块一样，前两年的通识教育课程和学科教育课程设置基本相同。从第三年开始通过动态调整单元化专业教育课程模块、实践教学课程模块和创新创业课程模块，两个方向的专业出现差异化，第四年各自进行相关专业实习和毕业论文写作。两个方向可以根据需要对单元内部的选修课程进行动态调整，最大化地实现两个方向间的相互融合，既有共性，也有区别，从而实现新能源科学与工程专业特点鲜明化的目标。

(二)优化新工科专业结构与课程体系

新能源科学与工程专业根据专业特点及卓越工程师2.0培养计划的要求，主要围绕以下内容展开。

1.强化工程思维与综合能力培养的“模块化”

在整体专业培养方案的课程模块化基础上，强化工程思维与综合能力培养的“模块化”。工科学生应该具备一定的工程思维和综合能力，这就需要大量的基础性实践活动。根据学校实际情况，并结合“新工科”建设的有关要求，运用综合实验平台和工程研发平台构成的实践教学模块对学生的工程思维与综合能力进行锻炼。综合实验平台主要包括风力发电、光伏发电和氢能利用等专业实验室，专业工程研发平台主要依托河北省光伏导电薄膜工程研究中心进行半导体材料制备、测试和产品项目研发工作。

具体课程的实施包括：第一，普通专业课程中基本设置配套的实验课程，用于验证和提高学生对于知识的理解。第二，独立设置部分专业实验课程。第三，设置了创新创业基础、就业创业指导及社会实践等创新创业类理论和实践课程。第四，第二～七学期，每学期的理论授课变成16周，增加2周的教学实践周。通过单独的实践周设置，将技术上较为成熟的、应用范围较宽或发展前景看好的“新材料、新技术、新工艺”内容纳入实践周教学中，将先进的计算机虚拟仿真技术，如风力发电机拆装、检修与维护和新能源发电厂运行、检修和维护等操作纳入专业基本技能的学习，加强应用训练，形成“理论知识先进、专业技能熟练、工程能力突出”的课程教学特色。第五，狠抓毕业实习和毕业论文写作，为学生初步具备工程思维和综合能力打下良好基础。通过企业实习，快速锻炼学生的工程动手能力、工程协作能力、工程创新能力以及工程思维能力，学生在了解企业工程项目运行模式的同时也能了解到行业企业对于从业人员的要求，学生毕业前就能找到未来努力的方向。这是传统工科人才培养与现代工程人才培养的差异之处，也是构建新工科工程思维的重要内容。

2.专业课程模块“单元化”

依据本科教学质量国家标准对培养方案进行了调整，将专业课程模块调整为3个“单元”，包括通过必修课来实现的基础知识单元、通过部分必修课和选修课共同来实现的专业拓展单元和通过部分专业选修课来实现的综合知识单元，配合开设的创新创业类课程模块，开展以光伏、风力发电和氢能利用培养为主线的专业课程教学。通过以上“单元化”专业课程，循序渐进地让学生依次掌握新能源基本知识、基础应用知识和综合运用知识，逐步提高知识应用水平。此外，专业课程各“单元”可以进行动态调整，通过选择不同的选修课程达到不同的培养效果，从而极大地提高了专业培养的灵活度。

3.课程体系反映学科前沿与技术进步和行业标准与企业需要

当今新能源产业发展迅速，技术进步日新月异，课程教学中应体现本学科领域的最新前沿以及相应的工程技术进步，让学生了解该学科该专业最新的技术动态。如综合知识模块中的新能源发电厂虚拟仿真实训课程，采用了硬件仿真与软件仿真相结合的工程仿真模式，学生在实训时，首先由教师在智能微电网仿真中心讲授理论知识，然后在微电网仿真中心进行新能源发电厂硬件仿真操作，让学生直观地感受发电厂的各种设备和实操，最后进入虚拟仿真实验室，在虚拟新能源发电厂中进行不同发电厂多网融合、电网故障处理和变电站检修等操作，从而达到超越新能源发电厂现场实地培训的效果，解决了特殊故障在现场培训时不能进行演示的问题。学生通过学习，对于各种操作原理和操作规范理解更深刻，取得了非常好的教学效果。

4.健全创新创业体系

创新主要指思维模式和工程技术上的创新。针对地方高校大学生的特点，除了通过课堂进行理论学习外，结合课程验证性实验、综合性实验、毕业设计、实训周、基础性科研实验、应用型科研实验和校企合作项目等方法，共同促进学生创新工程思维的产生。大学生只有具备了技术创新与工程思维创新能力之后，带着想法、思路、技术和产品，才能够更好地进行创业，提高创业的成功率[6]。

(三)构建“政产学研用”的协同育人机制

2018年，在国家大力发展可再生能源的背景下，本着团结协作、优势互补和资源共享的原则，河北北方学院与张家口市人民政府、达华工程管理集团有限公司、中国科学院广州能源研究所、中国科学院电工研究所、中国科学院工程热物理研究所和华北电力大学合作共建，成立了“张家口可再生能源研究院”。同年，河北北方学院理学院获批建设“河北省光伏导电薄膜工程研究中心”。新能源科学与工程专业还与河北汉盛科技有限公司、国网绿源风光储有限公司、秀美怀来新能源有限公司、张家口金风科技有限公司、张家口环欧国际新能源有限公司、张家口原轼新型材料有限公司和中国广核新能源控股有限公司华北分公司等企业从科技创新和人才培养等方面建立了定期专家交流制度，构成“政产学研用”五位一体的协同育人模式，充分发挥政府在新能源产业(行业)的组织、引领和指导功能。由于有政府的引领指导和政策支持，企业对协同育人参与比较积极，能充分发挥其行业创新的主体作用。学校和企业建立有关资源的“双向流动”机制，增强了培养适应经济社会发展需要的高素质人才的动力，也有效地推进了高校创新创业就业工作[7]，为今后更好地根据行业企业需要打造适应行业发展的应用型人才打下了良好基础[8]。

通过以上实践，能够及时了解京津冀地区新能源产业的未来人才大致需求量、产业关键核心技术研发情况、不同企业对本科专业人才能力的要求和新能源地区产业未来政策走向等行业最新动态，及时调整专业培养方案，进一步提高了办学质量。毕业生受到了用人单位的好评，毕业生协议签约率持续提高。

三、“新工科”视角下地方高校的专业人才的培养成效

河北北方学院新能源科学与工程专业改变教学理念，从传统的以教为中心转变为以学生发展为中心，通过整体课程模块化、专业课程单元化、实践课程项目化以及教学内容紧跟技术和产业发展方向等措施，实现了“政产学研用”五位一体协同育人机制有效联动，促进了学生创新思维的形成，推动了专业人才培养质量的提高。通过以上探索与实践，专业学生学习热情高涨，解决实际问题和应用能力得到提高，毕业生就业前景好。目前，该专业毕业生满意度持续走高，实现了河北北方学院新能源科学与工程专业特色“新工科”培养的目的。未来，该专业准备从津京冀协同发展和2022年冬季奥运会的建设要求出发，不断改进并努力提高人才培养质量，更好地为地方产业升级与可再生能源发展服务，为地方经济发展和可再生能源事业发展作出自己的贡献。

河北北方学院新能源科学与工程专业认真分析学校办学实际，积极探索符合区域经济发展需要的人才培养定位，构建了较为科学合理的应用型人才培养模式和实践教学体系。河北北方学院有效提高了人才培养的质量与水平，更好地实现了应用型人才的培养目标，对于地方高校工科专业人才培养路径的探索和应用型人才培养实践教学体系的构建具有重要的理论意义和现实价值。