面向新型能源体系重大需求的热电交叉的复合型人才培养模式探索与实践

王睿  海彬  孙秋野

东北大学    东北大学   沈阳工业大学     110819

课题：稿件获基金、项目资助：国家重点研发计划（2018YFA0702203）

中文摘要：面向新型能源体系重大需求的热电交叉的复合型人才培养，对工程热物理与电气工程交叉课程建设进行了探索，从政策支持、课程设计、教材编写以及创新实践能力培养四方面进行教学改革与实践，旨在培养具有创新精神和工程实践能力的热电交叉复合型人才。

中文关键词：新型能源体系 热电交叉 教学改革

一、引言

近年来，随着我国能源革命的不断推进和能源体系的持续构建，我国能源生产能力平稳提升，能源供应保障能力显著增强，能源储备能力大幅提高，煤炭产能结构和布局持续优化，以风电、光伏发电为代表的新能源装机规模稳居世界首位，发电量占比稳步提升，我国已经成为全球第一大能源生产消费国，并不断向能源强国迈进（吴莉，2022：1-4）。如今，我国能源领域科技创新实现从“跟跑并跑”向“创新主导”加速转变，能源是经济社会发展的重要物质基础和动力源泉已成为社会共识。全球能源能源供需格局发生了重大变化，清洁低碳和安全高效的能源发展成为主要趋势。各国在能源领域的政策导向越来越注重提高能源效率和发展可再生能源。消费侧提高能源效率、供给侧发展可再生能源成为各国核心政策的主攻方向（田磊，2018：20）。

为主动适应国家战略和新兴产业发展需求，培养具有全球视野、创新精神和实践能力的复合型人才，今年来，教育部在复旦大学、天津大学等高校召开一系列关于新工科建设发展战略研讨会，深入探讨了新工科的内涵特征、新工科建设与发展的路径选择，为各高校在人才培养理念、人才培养目标、课程体系构建、教学方式方法和教师队伍建设等方面全面推进新工科建设指明了发展路径（李明佳，2023：76；黄金侠，2023：145）。

新型能源体系构建过程中，急需打破传统工程热物理和电气工程的学科屏障，形成多能源产销一体化的全流程人才。因此，面向新型能源体系的重大需求，开展复合型人才培养，探索热电交叉培养模式建设，具有十分重要的意义，这将进一步增强学生的学习能力、创新能力和工程实践能力，培养造就多样型、复合型、创新型卓越工程科技人才，以适应我国新型能源体系及其相关产业领域的发展对创新人才的需求。

二、工程热物理与电气工程交叉课程建设的必要性和存在问题

（一）必要性

工程热物理是一门研究能量以热形式转化的规律及其应用的技术科学。主要研究各类热现象、热过程的内在规律及指导工程实践。依托于热力学的第一/二定律、Newton力学的定律、传热传质学的定律和化学动力学的定律，形成了完整的技术科学学科体系。

电气工程是以电子学、电磁学等物理学分支为基础。主要研究电能的生产-传输-变换-利用的全过程的内在规律及指导工程实践。依托于麦克斯韦方程组，形成了电力系统、电力电子、电机等完整的技术科学学科体系。

随着全球对节能减排和低碳经济的需求增加，热电联供/热电联产和多能源协同耦合技术广泛应用，传统热或电学科已无法满足现代科技需求。现代科技越来越需要跨学科交叉合作，热电交叉人才培养成为必然趋势。在国家能源和绿色发展目标背景下，培养具备工程热物理与电气工程交叉背景的人才具有重要意义。工程热物理与电气工程交叉课程建设可提高学生综合设计与优化能力，掌握不同能源转换和储存技术，实现新型能源体系的智能控制与优化，提高能源效率和可靠性。

（二）存在问题

随着科技的不断进步和社会的快速发展，工程热物理和电气工程面临新的挑战和机遇。目前，工程热物理和电气工程的交叉领域虽有一定发展，但面向新能源体系重大需求，在热电交叉人才培养模式上，仍有较大欠缺，主要体现在：

1、热电交叉课程建设缺乏

随着工程热物理与电气工程学之间的不断交叉深入，热电交叉的复合型人才培养虽然取得部分成果，但在相关课程设置方面仍有较大问题。当前课程体系零散，缺乏系统性和完整性，课程衔接不科学，导致学生难以形成完整知识体系。同时，现有的教材往往只涵盖了某一领域的基础知识，缺乏深入探讨热电交叉领域的教材和实践案例，使得学生在学习过程中难以获得完备的知识和实践经验。

2、创新培养不足

新时代能源工业发展与人才培养要求工程热物理与电气工程学加强交叉融合。但当前培养模式下，课程设置分散，知识点复杂，缺乏实践与创新考核，且未融入最新研究成果，导致学生难以将知识与实际应用结合，缺乏创新应用意识和实践能力。

三、教学改革措施

（一）建立政策支持，加大人才补助。

建立系统性奖励机制以鼓励教师进行跨学科研究，包括项目资助、成果奖励、学术交流支持等。引进热电领域的一流专家和学者担任教授或兼职教授，鼓励热电学科教师加强学科交流，通过讲座、宣讲会、导师制度等方式，常态化宣传在热电交叉复合领域的研究成果和经验。

（二）回归教学本位，注重兴趣引导。

立足培养应用型人才的出发点，以同学们易于接受和喜闻乐见的方式引导其打破传统束缚，不断增进对热电交叉领域的兴趣；提供实践机会，通过真实的案例展示热电交叉复合型人才在解决实际问题中的作用；采用互动式教学方法，利用在线学习平台等创新的教学工具和技术，为同学们提供更加生动和多样化的学习体验。

（三）加快课程构建，重视教材编写。

邀请热电交叉领域的专家组成教材编写团队，借鉴国内外优秀教材资源，结合最新研究成果，确保教材内容前沿实用。教材注重理论与实践结合，引入最新研究成果和应用案例，打造在线学习平台，提供丰富资源和互动机会，培养学生热电交叉领域的知识和技能，构建以工程实践为背景的热电交叉复合型人才培养教学体系。

（四）面向实际问题，着力实践创新。

在课程体系中增加实践教学比重，鼓励学生进行探究性实验。建立导师制度，量身打造培养计划，参与交叉课题研究，与企业深度融合，热电企业建立合作培养模式和产教融合支撑体系，提供接触实际生产问题的机会。依托创新能力培养模型，构建普惠性、递进式、全过程的创新教育体系，培养自主创新意识和能力。

图1 创新能力培养递进模型

四、结论

本文探索在新型能源体系国家重大需求下，工程热物理与电气工程交叉复合型人才的培养模式，从热电交叉课程建设缺乏和创新能力培养不足的角度深入分析了现行热电交叉人才培养模式的不足，结合新时代能源工业发展对复合型人才的新要求，提出建立奖励制度，合理优化教师资源配置，重视学习兴趣培养，探索多元全面的沉浸式趣味教学思路，加快热电学科交叉课程体系建设，着力构建以工程实践为背景进行基础研究与应用研究相结合的热电交叉复合型人才培养教学体系。

参考文献

[1]吴莉，卢奇秀，李丽旻等. 谱写新时代能源发展新篇章[N]. 中国能源报，2022-09-26(001).

[2]田磊，苏铭. 《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》等政策出台推动油气行业拥抱能源革命[J]. 国际石油经济, 2018, 26(01): 20-21.

[3]李明佳，刘向阳，杨富鑫. 面向国际化人才培养的“工程热力学”全英文课程的探索与实践[J]. 高等工程教育研究, 2023(S1): 76-78.

[4]黄金侠，韩华，孙悦等. 新工科建设背景下地方高校人才培养模式研究[J]. 中国教育技术装备, 2023(07): 145-147.