工程教育认证背景下应用型高校“新能源科学与工程”专业课程体系建设的研究

王帅杰

（沈阳工程学院 新能源学院，辽宁 沈阳 110136）

一、工程教育专业认证

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。［1］我国开展工程教育专业认证的目的是：构建工程教育的质量监控体系，推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量；建立与工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系，促进工程教育与工业界的联系，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性；促进中国工程教育的国际互认，提升我国工程技术人才的国际竞争力。工程教育专业认证强调工程教育的基本质量要求，是一种合格评估，鼓励专业在满足基本要求基础上发展多样性，并以学校和专业自身定位的要求来进行衡量。［2］工程教育认证是通过被认证专业的“说、做、证”三个环节，考察学校资源、投入、过程等，判断其是否达到学生能力培养的基本质量要求，做出认证结论，因此专业的“说、做、证”必须一致。所谓“说”，即说明，认证专业要明确自己的办学定位、培养目标、毕业要求等；“做”即实行，专业以目标和毕业要求为导向所实施的教学活动，以及对学生整个学习过程中的全程跟踪与进程式评估措施和做法；“证”即证明，是专业为证明自身达到标准提供相关证明材料。［3］加入《华盛顿协议》，表明我国工程教育质量及其保障能够得到国际工程教育界的认可；意味着能够为工程教育类学生提供具有国际互认质量标准的“通行证”，并为将来走向世界打下基础；标志着我国工程教育国际化迈出了重大步伐，能够促进我国工程类产业走出去、走向世界。［4］

“新能源科学与工程”专业是2011 年我国教育部根据国家新能源产业发展需要批准设立的新专业。沈阳工程学院作为一所应用型本科院校也在同年开设了该专业并开始招生，截至2020 年已经有六届本科毕业生，并在2021 年获得了第二学士学位授予权，10 年间该专业得到了迅速发展。由于“新能源科学与工程”专业存在学科之间的融合性和交叉性，因此针对不同种类的新能源对专业要求的侧重点不同，如风力发电主要融合了电气和机械专业的知识；生物质能侧重于热能与动力工程和化学专业的知识；太阳能发电融合了物理、电气和控制专业知识；氢能以化学专业知识为主。因此每个学校对于“新能源科学与工程”专业的课程建设侧重点不同，各有特色。［5］沈阳工程学院设立的“新能源科学与工程”专业主要针对风力发电和太阳能发电领域进行课程建设，根据工程教育认证的标准进行了培养方案的修订，课程体系的建设。

二、培养目标和毕业要求的明确化

沈阳工程学院开设的“新能源科学与工程”专业主要针对的是风力发电和太阳能光伏发电，专业制定的培养目标依据了工程教育认证中对毕业的要求。随着国家新兴战略和政策的调整与实施，更多的风力发电和光伏发电站开始大规模建设，这需要更多的一线工程人员。结合行业的发展，学院对相关企业及高校进行了大量的调研工作，邀请了新能源企业的一线工程技术人员、人力资源管理人员、高校专家、往届毕业生开展了广泛的交流工作，结合学院办学特色，修订了培养目标，即：本专业面向辽宁，辐射全国，服务能源电力行业，特别是新能源工程行业，以“明德致知，精工博学”为精神内核，培养“德智体美劳”全面发展，具备“新能源科学与工程”专业的基础理论、专业知识与技能，能够将电气工程、自动化与本专业知识有机融合，并考虑社会、法律、安全、文化、环境等非技术性因素，有效解决复杂工程问题，有较强的工程实践能力与创新意识，能够从事新能源工程的设计开发、运行管理、检测控制、维修维护等方面工作的应用型高级工程技术人才。本专业学生在毕业后5 年左右时间内预期能实现以下目标：

（1）具备数学、自然科学、专业知识及基本技能，能综合运用专业领域理论知识与基本技能，进行新能源系统设计及运行管理。

（2）具备工程师专业素质，胜任能源电力及新能源相关领域系统的设计开发、运行管理、检测控制、维修维护等工作，成为单位的技术骨干。

（3）具备良好的人文社会科学素养、高度的社会责任感和职业道德、较强的团队精神和创新精神、有效的沟通与表达能力，在工程实践中能够考虑社会、环境、健康、安全、法律、文化和可持续性发展等因素，在团队中发挥有效作用。

（4）具备批判性思维，能够主动适应不断变化的国内外形势和环境，能够通过多种学习渠道更新知识，形成终身学习的习惯。

三、课程体系的建设

依据专业工程认证的要求，加强课程体系的建设，着重培养学生工程实践能力和对培养目标、毕业要求的支撑。修订的培养方案中课程体系主要分为六大模块：专业基础模块、新能源系统设计能力模块、新能源控制系统能力模块、新能源电站运行与管理模块、专业综合能力模块和拓展模块并设置了一、二、三级项目。

1.专业基础模块

根据工程教育认证中“能够将数学、自然科学知识及相关的工程基础理论和专业知识用于解决新能源科学与工程领域内的复杂工程问题。”确立本模块的培养目标为：①掌握机械、电路、电子、电机及用于新能源发电必备的自控专业基础知识。具备对风力机动力模型进行分析计算与基础设计的能力，具备进行后续专业课程学习的能力。②培养机械识图、制图初步能力。具有工程制图的基本知识，能使用CAD 绘制简单的工程图，能读懂一般的工程图纸。③培养独立进行实践训练的初步能力。模块课程包括机械设计基础、电路、电机学、电子技术、自动控制原理、工程制图与CAD、工程流体力学。相应的课程及二、三级项目见表1。

表1 专业基础模块

2.新能源系统设计能力模块

根据工程教育认证中的要求：“能够针对新能源科学与工程领域内的复杂问题，设计合理的解决方案，以及设计满足特定需求的系统、部件或工艺流程，并能够在设计环节体现创新意识，能够基于科学原理并采用科学方法对复杂新能源科学与工程问题进行研究，包括设计实验方案、操作实验、分析与解释数据，并通过信息综合得到合理有效的结论，胜任能源电力及新能源相关领域的设计开发工作。”确立本模块的培养目标为：①了解太阳能电池材料，掌握硅基太阳能电池片的制备工艺、制备参数对电池片性能的影响，以及太阳能电池的封装技术和性能测试的方法。②掌握风力发电机理、风电设备结构及功能；掌握风电设备及各部件功能，以及风电机组的运检能力。③培养风力发电和光伏发电系统的设计能力，能结合用户实际需求配置相应的发电系统；能够独立设计系统内各组成部件及电气一次设备的配置、选型和相应的计算。模块课程包括太阳能电池材料与制备工艺、太阳能光伏发电系统、风力发电原理和风电场电气系统，相应的课程及二、三级项目见表2。

表2 新能源系统设计能力模块

3.新能源控制系统能力模块

根据工程教育认证中的要求：“能够针对复杂新能源科学与工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂新能源工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。胜任能源电力及新能源相关领域系统的检测控制工作。”确立本模块的培养目标为：①对风力和光伏发电系统中电力电子产品的电子线路进行熟练分析，并完成制样与性能测试；能对典型的风力机组中PLC 和光伏控制器中的单片机进行编程和应用。②掌握新能源电站设备检测、控制与调试能力。能识别各种电子元器件封装；能熟练使用常见测量仪表。③掌握系统中电力电子器件的交流技术（整流、逆变、斩波、变专频、变相等）。模块课程包括光伏系统检测与控制技术、风电机组控制技术和电力电子技术，相应的课程及二、三级项目见表3。

表3 新能源控制系统能力模块

4.新能源电站运行与管理能力模块

根据工程教育认证中的要求：“能够基于新能源科学与工程相关背景知识，合理分析与评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律、文化的影响，并理解工程技术人员应承担的责任和义务。胜任能源电力及新能源相关领域系统的运行管理、维修维护工作。”确立本模块的培养目标为：①掌握风电场、光伏电站运行与检修能力。②能完成风电场和光伏电站的日常检查、定期维护，能根据设备表征及相关监控信息对设备运行状态进行分析，推断设备的故障机理。③能对风电机组、光伏组件及其相关的电控柜、电力线路、一二次系统及设备进行检测与维护；可对发电运行设备常规故障分析与排除。模块课程包括风电机组检测与故障诊断、光伏电站运行与故障检修、风电场运行与检修、电力系统继电保护和二次回路，相应的课程及二、三级项目见表4。

表4 新能源电站运行与管理能力模块

5.专业综合能力模块

根据工程教育认证中的要求：“能够就复杂新能源科学与工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。”确立本模块的培养目标为：①具备新能源发电系统设计（配置）能力；具有较强的分析和解决工程实际问题的能力。②综合培养学生灵活运用专业知识及现场发现问题、分析问题、解决问题的能力；培养生产过程中团队协作、沟通能力；训练学生实践动手能力，培养遵守工作纪律和劳动纪律的观念，建立正确的工作态度。模块课程包括专业英语、专业导论、工程项目可研报告撰写（讲座）、新能源政策与法律法规（讲座）和大学生创新创业指导（讲座），相应的课程及一级项目见表5。

表5 专业综合能力模块

6.知识拓展模块

根据工程教育认证中的要求：“具备批判性思维，能够主动适应不断变化的国内外形势和环境，能够通过多种学习渠道更新知识，形成终身学习的习惯。”确立本模块课程的设置是对主要专业课程进行的补充，以学生为本，让学生对自己感兴趣的方向进行选择，具体课程和能力培养目标见表6。

表6 知识拓展模块

表6 （续）

四、结论

“新能源科学与工程”专业自2011 年成立以来已有10年，而以工程教育认证作为标准进行课程体系的建设才刚刚起步，但许多高校尤其是应用型高校已认识到专业的工程教育认证的重要性和必然性。沈阳工程学院作为一所典型的应用型高校，通过深入分析工程教育认证的标准并结合应用型高校的办学定位，研究了适合本校“新能源科学与工程”专业的课程体系，为其他应用型高校的“新能源科学与工程”专业构建课程体系提供了参考，同时也为以后申请通过本专业的工程教育认证做好了准备。