发布时间:2023-09-21 17:36:02
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇能源与动力工程专业,期待它们能激发您的灵感。
能源与动力工程专业前身为热能与动力工程专业,服务于能源动力产业。
本专业涉及的学科及产业方向以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向、以内燃机及其驱动系统为主的热力发动机方向、以电能转换为机械功为主的流体机械与制冷低温工程方向、以及新能源应用技术方向等。
本专业着重培养培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有创新精神,面向能源、动力工程等领域,能够在常规能源转换与利用、动力装置、制冷与空调、新能源开发等领域从事系统设计、应用开发、运行管理等技术工作的应用型
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能源与动力工程专业能考,注册设备工程师和注册动力工程师这两个证件。
注册设备工程师:注册设备工程师是指取得《中华人民共和国注册公用设备工程师执业资格证书》的工程师,考试分为基础考试和专业考试。基础考试又分为公共基础和专业基础,参加基础考试合格并按规定完成职业实践年限者,方能报名参加专业考试。
注册动力工程师:注册动力工程师考试分为基础考试和专业考试。基础考试又分为公共基础和专业基础参加基础考试合格并按规定完成职业实践年限者,方能报名参加专业考试。
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[关键词]能源与动力工程;教学模式;工程热力学;传热学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)01-0052-03
伴随着人类社会对可持续发展日益加强的关注,能源与环境的矛盾成为每个国家的核心关注点,其迫切要求中国的能源动力工程高等教育建立与国家经济发展相适应的工程教育体系与结构,提高能源动力工程技术人才的培养质量。
中国能源动力类专业形成于20世纪50年代,初期为满足动力、发电应用等国民生计的迫切需求,而成立了锅炉、汽轮机、内燃机等专业,后续随国家需求而成立了制冷、核电等专业。国内高校设立工程热物理专业的高峰期为20世纪七八十年代,其后专业发展迅速。2012年,教育部颁布实施了《普通高等学校本科专业目录(第四版)》,能源动力类二级学科门类下列的专业仅为能源与动力工程专业,使得本专业本科成为一个“大能源”范畴内的专业。这种专业上的调整体现了一种需求的调整,在面向全球化的能源发展与挑战时,具备更加广阔视野、全面知识体系的人才更加符合社会需求。邱洁对这种调整对能源与动力工程专业课程体系的影响进行了简要论述,并总结了相关挑战与机遇。
一、专业现状概述
(一)专业内涵的拓展
原有的热能与动力工程专业关注热能与动力的转化及效率问题,核心关注热量这种能源形式。随着可再生能源及新的能源利用形式的迅猛发展,专业内涵愈发深厚。各种能源形式彼此的转换及过程中伴生的能质交换规律等都成为本专业覆盖范围,这对于原有的学科体系产生了一定的影响。故专业内涵的拓展迫切要求学科进行相应的调整,在培养计划方面进行适当更新。
(二)培养目标的调整
近年来,随着可再生能源、能源与环境等主题的发展,对相关新兴领域人才的需求日益加大。社会作为人才的接收市场,对急需人才的类型释放了大量信号。然而,作为人才输送主力的高校,往往并没有及时对培养方案做出适当调整,课程更新方面也相对较慢。事实上,在课程数和学时有限的条件下,在各高校学科内特色研究方向和优势方向沿袭下,相关调整的余地很小。
(三)差异化需求的影响
传统教学模式在面对日渐差异化的学生需求时,不能“丰盈”学生的个性化发展。事实上,随着高等教育进程的不断推进,个性化教育的呼声渐起。重视人才发展的差异性,探索个性化教育理论与实践,在很多高校的人才培养模式改革文件中有所体现。具体到能源与动力工程这个“大能源”专业,有些学生倾向于传统专业好就业,有些学生倾向于新型产业想创业,有些学生格外看重前沿科研想出国、考研,这一方面来源于个人认识和喜好,另一方面也来源于自身经济等不同方面的压力。这种差异化的需求在现阶段传统培养模式下,很难被满足。这不仅是课程设置方面存在局限,在课堂教学、实验和实践等方面也同样存在很多局限。
二、本专业学生存在的问题
(一) 本科生对本专业背景了解不深
其表现为学生不知道专业与国计民生有何关系,故无法在其中定位自己。没有定位,便没有思想原点,不知从何出发开展职业规划、人生规划,故往往感到茫然,无所适从。
(二) 本科生对个人发展路径了解不深
其表现为学生不知道本科所学有什么具体应用,个体的学习如何与群体、行业、社会和国家的发展相关联,想认真发力却不知道如何操作、朝哪里发力,缺乏方法的引导。在被动学习模式下积累的经验,在本科主动学习的情境下不能很好适应,往往造成心理困境。
(三) 本科生对国内外科技发展态势了解不深
其表现为学生无法将自己对未知的探索与国内外快速发展的科技态势相关联。在面对能源与动力工程这种涵盖学科多、支撑面广、国内外发展快速的专业时,一方面渴望求知,另一方面又被繁杂的关系牵扯,造成精力分散,无法突破。
(四) 本科生参与竞争的意愿不大、程度不深
尽管目前在能源领域,国内外针对本科生的科研竞赛纷纷设立及开展,但仍无法发动所有学生参与,造成部分积极的学生参与多个项目,而大多数学生只局限于自己生活的小圈子,缺乏参与竞争的意愿和动力。
三、教学模式的创新实践
(一)“熔炼互激”教学模式
针对上述问题,近年来,天津大学能源与动力工程专业教学团队通过反复实践与研讨总结,以激发学生学习与创新热情为出发点,提出了“熔炼互激”这一新的教育模式。
[关键词]能源与动力工程 自动控制 实践教学 探讨
[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)12-0157-02
2012年教育部新版高校本科专业目录中将“热能与动力工程”调整为“能源与动力工程”。“能源与动力工程”致力于传统能源的利用及新能源的开发,以及如何更高效地利用能源。“能源与动力工程”专业主要培养在能源转换与利用和热力环境保护领域具有扎实的理论基础,较强的实践、适应和创新能力,较高的道德素质和文化素质的高级人才,以满足社会对该能源动力学科领域的科研、设计、教学、工程技术、经营管理等各方面的人才需求。“能源与动力工程”专业的学生应具备宽广的自然科学、人文和社会科学知识,热学、力学、电学、机械、自动控制、系统工程等宽厚理论基础,以及热能动力工程专业知识和实践能力,并掌握计算机应用与自动控制技术方面的知识。
“能源与动力工程”专业中无论是传统专业方向(如水利水电动力工程方向)还是新兴专业方向(如新能源开发和研究方向),都对自动控制技术和实践能力要求颇高。因此,如何针对“能源与动力工程”专业特点改革自动控制类实践课程的教学方法、教学内容和教学模式,对学生掌握自动控制技术基本理论和提高学生专业实践能力具有重要的指导意义,并能达到一举两得、融会贯通的教学效果。
在办学过程中,多家就业单位提出需要具有测控基础的能源与动力工程人才,社会需求提示我们,依托国家级特色专业和能源动力工程的行业背景,针对能源动力工程领域的不同测控对象,应该改革自动控制实践课程的内容,使自动控制实践课程成为一门有针对性的务实课程,其中的改革方法和改革经验也会为其他的交叉学科的实践教学提供重要的借鉴意义。
一、实践教学与理论教学相结合――自动控制实践课程要与自动控制理论课程紧密融合
大多数高校的能源与动力工程专业均开设自动控制原理课程,根据专业方向要求不同在学时内容上也稍有差别。如该课程分别可设置为64学时和48学时,其课程内容主要以经典控制理论为主,重点讲述线性系统的时域分析和频域分析等内容。自动控制原理实践课程是在理论课程的基础上开设的,旨在使学生对经典控制理论有更直观、更深刻的认识和理解,同时结合自己的专业课程背景将这门实用学科应用到自己的专业领域。
结合理论教学内容,实践课程的其中一部分重要内容应是对理论教学内容的验证、分析和再理解。根据自动控制的基本理论,实践课程的基础内容可以根据需要由以下一些内容组成:
1.在实验室用电路元件搭建常用的典型控制环节――让学生直观认识理论课中讲述的各种形式传递函数所对应的实物模型;
2.观察典型系统的动态特性并测试稳定性,同时分析系统特征参数对系统性能的影响――让学生利用示波器这种最常用的电子测量仪器,在时域中分析系统响应随着时间的变化规律,并分析几个重要的响应参数的物理意义,以及它们与理论计算公式之间的对应关系;
3.观察系统零极点对系统性能的影响――与理论课程中的根轨迹内容相对应并加深理解;
4.对典型系统的频率特性进行仿真――理论课程中,频域分析方法是学生掌握起来感觉最为吃力的部分,通过实验方法测量系统的幅频和相频曲线,能使学生对抽象的理论知识有更直接的了解;
5.对线性系统进行校正――系统校正是理论课程中非常重要的一部分,实验中验证不同校正方式对系统性能的影响,使学生对校正方法的掌握更加牢固;
6.引入被控对象构建简单的控制系统,让学生了解控制系统的工程应用、工作机理和调节方法等。
通过基础理论的实践教学,实现真正的理论课程指导实践课程,实践课程反馈理论课程的效果,使学生的知识体系形成一种双向反馈的、理论与实践紧密互动的认知模式。
二、针对专业特色――结合“能源与动力工程”专业特色,实践课程中应设计与专业相关的实践内容
能源与动力工程专业要求学生掌握现代能源科学技术,信息科学技术和管理技术,能够从事热能动力设备及系统的设计、运行、自动控制、信息处理、计算机应用、环境保护、制冷空调、能源高效清洁利用和新能源开发等工作。自动控制原理有别于“能源与动力工程”专业的其他基础课程,如流体力学、工程热力学等,是一门跨专业的基础课程,但它是学生日后工作和继续研究的必要科目之一。
如何根据专业方向特色在实践课程中适当加入与专业内容密切相关的实验内容,是使学生认识并学好这门跨专业基础课程的关键,同时,这一实践环节也能使学生将自动控制原理应用于自己的专业知识中,对不同专业课程的融合掌握具有一定的启发作用。
根据“能源与动力工程”专业的不同方向,结合各专业方向有的被控对象,在实践环节中增加对这些特殊被控对象的控制和调节作用。如对流体传动与控制方向的学生,增加利用液压阀作为执行元件的控制系统实验,推导液压阀的数学模型,观察它的响应特性等;对流体机械及工程方向的学生,增加水轮机转速调节的实验,观察控制器参数改变对系统性能的影响;对风能与动力工程方向的学生,增加风力机变桨控制实验,使学生掌握通过测量风向变化控制风力机叶片方向改变的基本方法等。通过上述实验,一方面让学生复习了自动控制原理的理论知识,另一方面,使学生将控制理论直接运用到自己所学的专业知识当中,对基础知识有了针对性的认识。
实践课程的一个小变革,实际体现的是一种教学的新思路和新方法,实践教学可以作为理论教学的点睛之笔,这种知识体系结构犹如一座金字塔,我们可以把它称为“金三角体系”,整个构造的知识体系如图1所示。虽然实践课程在整个知识体系中所占的比重有限,但合理有效地设置实践课程的形式和内容可以使学生的整个知识体系更加牢固。
图1 “金三角体系”知识结构
三、实践课程深度拓展――整合专业内课程资源,结合校内外丰富的实践资源,鼓励学生自我思考、自我创新
随着学校的日益发展,学校实验资源日益丰富,学生使用实验资源的自由度逐步提高。现在很多高等学校实行实验室开放制度,鼓励学生在自我思考的基础上开展开放性实验。对于自动控制原理的实践课程教学,也可以逐步对学生开放实验室,鼓励学生自我学习。
同时,国家对高校科研项目的支持逐年加大,很多国家项目(如“973计划”、“国家自然科学基金”等)在项目实施的过程中都在国家基金的资助下建设了很多的实验基地,如果能在项目完成后将这些实验基地和实验设备用于学校的教学环节,实际上是提高了这些实验基地和实验设备的利用率,同时也使国家的扶持投资资金得到了更大的回报。以我校的具体情况为例,2006年我校承担了国家“973计划”――大型风力机的空气动力学基础研究,并建立了风力机外场实验基地。在自动控制的实践教学中,针对“风能与动力工程”专业学生,我们利用该项目的实验风力机进行拓展性实验,学生可在外场环境中对风力机的偏航和变桨控制等有很直观的认识,而且我们的控制程序是开放的,可以鼓励学生自我创新,通过编程实现更好的控制策略。拓展性实验不仅使学生将理论知识和自己的专业方向很好地结合在一起,同时也是增加学生学习兴趣的一种很好的途径。
另外,校外实习基地是学生参与实践,实现创新的重要平台。不只是对于自动控制原理这一门实践课程,专业的大多数实践课程内容都可以在实习过程中体现出来。加强特色实习基地建设,不仅能使学生加深对学校理论课程和实践课程的认识,同时丰富学生的思维方式,对学生的自我创新具有推进作用。
综上所述,如果能将自动控制原理实践课程很好地结合自动控制原理理论课程,并有专业方向针对性地开展学科交叉实验,同时在校内开放实验和校外的实习过程中有所体现,就能够使学生的知识结构形成网状构造,有利于学生融会贯通,学以致用。通过对这一门跨专业实践课程教学内容和教学方法的探讨,其得到的具体教学效果和教学经验也可应用于其他跨专业实践课程的教学中,从而使实践课程在整个本科教学过程中发挥最大的教学作用,并实现更好的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 田思庆,吴桂云.“自动控制原理”课程的教学研究与实践[J].电子电气教学学报,2008(2).
[2] 袁安富,张伟.《自动控制原理》课程教学改革与创新的探讨[J].中国电力教育,2008(6).
【关键词】能源与动力工程 课程体系 教学内容
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)09-0253-02
能源动力是国民经济的支柱产业。进入21世纪,世界经济迅猛发展,化石能源日趋枯竭,能源短缺以及环境问题日益严峻。提高能源利用效率,保护环境,开发新能源和可再生能源,保证能源的可持续供应,对能源科技提出了新的挑战。能源科技发展需要一大批合格的专门人才。高等学校能源与动力工程专业应不断进行课程体系改革和教学内容优化,为能源动力行业培养出满足行业要求的专门人才。根据高等教育教学改革的要求以及行业发展趋势,中国矿业大学能源与动力工程专业在人才培养模式、课程体系设置和教学内容优化等方面进行了一系列改革,积累了一些经验,在此成文,与同行交流。
一、能源与动力工程专业课程体系改革面临的挑战
1.能源动力学科领域的拓展对人才知识结构提出了新要求
2012年,教育部对本科专业的招生门类、专业目录进行了调整,热能与动力工程专业更名为能源与动力工程。从2013年起,全国本科专业将按照2012版教育部新颁布的本科专业目录招生。专业名称的改变,并不仅仅是改变了称谓,而是随着时代的发展,该专业内涵发生了很大的改变。原来的热能与动力工程强调的是热能与动力的转换,而现在能源与动力工程专业涵盖的范围则更宽广了,由过去传统的能量转化与利用领域,发展到今天的能源生产、燃烧污染治理、新能源的开发与利用等多个领域,与化学、环境工程等学科的交叉关系越来越密切。近些年来,新能源与可再生能源的开发利用方兴未艾,形成了庞大的研究队伍和产业,如太阳能、风能、垃圾发电,脱硫脱硝等行业,为毕业生提供了广阔的就业市场,急需高校能提供这方面的人才。现有的专业培养方案中课程设置和教学内容已经不能满足能源动力行业时展的要求,需要做出相应的调整。然而,在目前培养计划中总学分压缩、课程门数减少的情况下,增加新领域课程,必将会对原有的课程设置造成冲击。
2.人才培养的“宽口径”和“零距离”之间存在矛盾
能源与动力工程专业是一个宽口径专业,涵盖了原来的热能工程、热能工程与动力机械、热力发动机、制冷及低温工程、流体机械与流体工程、水利水电动力工程、工程热物理、能源工程和冷冻与冷藏等,这些专业在内涵上存在很大的差异。“宽口径”培养模式避免了过去那种专业面过于狭窄的问题,使人才具有宽广的知识面,增强了就业的适应性,这也直接产生了不利的方面。在目前专业课程门数和学时都有限的情况下,毕业生在哪一方面都不专,不能满足企业对人才知识结构的要求,在工作现场还要经过很长时间的理论学习和实习过程,很难满足用人单位的要求。由于缺乏完善的岗前培训和有效的继续教育制度,我国国有大中型企业一般不乐意接受“宽口径”的毕业生,希望毕业生一毕业能尽快胜任工作岗位,甚至是“零距离”对接[1]。
3.课程体系设置模式不能满足大学生的个性化发展需求
大学生在成长的过程中,形成了不同的人生观、价值观,对自己未来所从事的职业有喜好厌恶,如有的喜欢动力机械,有的喜欢制冷空调,还有的喜欢热力发电;另外,对个人的发展方向也有不同选择,如有的要考研,有的要就业,还有的要创业。高等教育应该支持大学生个性化发展,在培养方案和课程体系设置上应该提供他们可以自主选择的空间,使他们能够按照自己的兴趣爱好去选择发展方向和未来从事的职业。目前课程体系设置模式单一,所有学生四年学习的课程几乎都一模一样,教学内容差别不大,学生几乎都是一个培养模式,不能满足不同类型学生的需求,限制了学生的个性发展,也不利于创新精神的培养。
4.实践教育环节与课程教学之间存在冲突
为全面落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》,深入贯彻总书记在清华大学建校100周年上的讲话精神,为了培养具有较强实践能力和创新精神的高素质人才,高校强化了实践教学环节,内容不断丰富,形式不断拓展,在实践育人工作总体规划、深化实践教学方法改革、系统地开展社会实践活动、加强实践育人基地建设等方面取得了很大的成绩。但是实践育人特别是实践教学依然是高校人才培养中的薄弱环节,与培养拔尖创新人才的要求还有差距。在总学分和学时减少的情况下,如果一味地强化实践教学,增加实践教学学分,则不得不压缩理论课程的学分和学时,甚至得减少理论课程门数,这样培养的人才很难做到“厚基础”, 违背了人才培养目标。另一方面,实践教育环节和理论教学环节相脱节,必然影响实践教育环节的效果。此外,在教学内容方面,也应及时更新。国外高水平大学能及时更新教学内容,反映本学科新的研究领域和前沿技术。如美国佐治亚理工学院将MEMS技术引入了换热器课程,将先进的能量转化技术,如燃料电池、生物质能转换、热电转换等引入了热力学课程。和国外相比,我们教学内容就显得陈旧,不利于人才培养。
二、课程体系构建与教学内容优化措施
1.增设新领域核心课程,完善人才知识结构
能源与动力工程专业课程体系改革,要根据能源动力学科新的拓展领域,广泛深入调研,充分了解能源动力专业的发展趋势以及涉及的主要学科领域,掌握新领域的学科内涵和新兴行业对人才培养的需求,以确定未来人才必备的知识结构。在满足总学分和学时限制的条件下,补充完善培养方案中的课程设置,优化教学内容,将新领域的课程与原专业课程整合,制定适应学科领域扩展、满足未来人才市场需要的课程体系,使毕业生具有完善的知识结构,增强毕业生就业竞争力。
2.按专业大类统一基础课程设置,分设专业方向模块
在课程体系设置中,为了解决学生专业知识结构宽泛而不专的问题,还是要分设专业方向[2]。但为了防止回到以前的老路,防止专业面过于狭窄,不同专业方向的通识教育课和专业大类基础课程应统一设置。在此基础上,根据不同的专业方向设置不同的模块化课程,每个专业模块化课程的门数不宜过多,设3-4门,10个学分左右即可,同时设置大量应用性强的专业选修课,强化实践环节,这样就解决了“宽口径”和“零距离”之间的矛盾。
3.建立柔性的课程体系,满足大学生的个性化发展需要
建立柔性的课程体系,使课程体系构建多样化、课程设置分层次,以满足不同类型学生的个性发展需求[3]。通过设置不同的专业方向模块,学生可以按照自己对未来从事行业预期和职业喜好加以选择。培养计划分研究型和应用型。“研究型”培养计划的学时分配适当向基础课、专业基础课倾斜,实践教育环节要注重学生创新能力的培养。“应用型”培养计划的学时分配应适当向传授专门应用技术的专业课倾斜,实践教育环节注重培养学生应用所学专业知识的能力。同时,增加选修课程门数,选修课程也分研究型和应用型,满足毕业生继续深造和就业的不同需要。
4.优化教学内容和方法,理论教学和实践环节相结合
在强化实践环节的同时,一定要保证理论课程有足够的学分和学时。在总学分减少和实践学分增加的前提下,可以适当压缩德育课程学分,保证专业基础理论课程学分。同时,改革应用性很强的专业技术课程的教学内容和方法,这类课程都设置课程设计环节,学生在课程学习的同时开展课程设计,通过工程设计将理论教学和实践环节有机结合起来。另外,及时修订教学大纲,与时俱进,及时将本学科最新的研究领域、前沿技术在教学内容上得到反映。
三、结束语
课程体系改革和教学内容优化是一项长期艰巨的任务,需要在高等教育实践中不断探索、完善。能源与动力工程专业人才培养要解决的问题,有和其它专业共性的方面,也有其特殊性。能源与动力工程专业课程体系改革要满足国家高等教育人才培养目标的总体要求,可以借鉴其它专业成功的改革经验,还要结合专业自身的特点,探索出更多行之有效的措施。
参考文献:
[1]张力,杨晨. 能源动力类专业工程教育改革初探,中国电力教育,2011,(21):152-154
[2]于娟, 吴静怡. 能源动力专业的高等工程教育研究与实践,中国电力教育,2011,(27):158-160
[3]方文彬. 试论大学课程体系个性化,黑龙江高教研究,2010,(5):131-133