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摘要：首先分析电能变换与控制方向市场人才需求以及目前我国高校专业设置的状况，提出了在电气工程及其自动化专业开设电能变化与控制方向的可行性与必要性；针对电能变化与控制所需知识结构的特点提出了主要课程的设置，并对实践环节和毕业设计进行了详细分析。给出了电气工程及其自动化专业开设电能变换与控制方向的培养方案。
关键词：电气工程及其自动化；电能变换与控制方向；培养方案；课程设置；实践环节
作者简介：巫付专（1965-），男，河南安阳人，中原工学院电子信息学院，教授；王耕（1967-），男，河南郑州人，中原工学院电子信息学院，副教授。（河南 郑州 450007）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0018-02
近年来我国经济持续高速增长，传统能源消耗量大幅增长，引发的能源短缺和环境污染等问题成为制约我国经济又好又快发展的瓶颈。为此，发展新能源产业势在必行。《可再生能源发展“十二五”规划》提出，至2015年底并网风电累计装机容量要达到1亿千瓦，年发电量要达到1900亿千瓦时。光伏发电装机要达到1400万千瓦，光热发电装机100万千瓦，太阳能热水器推广面积要达到4亿平方米。政策上还首次提出地热能、潮汐能和海洋能的发展目标。《中国新能源产业发展与安全报告（2011—2012）》指出，我国新能源产业总体而言对外依存度较高，风能产业、光伏产业、生物质能产业与地热产业的关键设备及核心技术尚需从欧美输入。
电能变换与控制技术作为新能源产业关键设备的核心技术之一，随着我国新能源产业的迅速发展、国家科研投入的不断加大，高校和科研院所近年来也研究出了大批科研成果。例如仅2012年11月19～20日在福州大学召开国家自然科学基金电工学科2008/2010 年度批准项目交流会就有研究成果120余项，其理论水平和实验室级的成果已接近或达到欧美水平。然而这些成果工业化的过程中却严重滞后于世界先进水平。造成这种局面固然有很多原因，但是人才培养“频谱”的欠缺也是其中的原因之一。这些科研成果主要由教师、博士和硕士来完成，本科生很少涉足，国内高校开设相应本科专业方向的学校也很少，这就造成了将科研成果转化为工业产品人才的匮乏。2012年11月16日《江南时报》报道：“能源动力类（就业率94.71%）、材料科学类（就业率93.71%）、电气信息类（就业率92.70%）等与新能源、新材料、服务外包等新兴产业相关专业的毕业生就业优势明显。”“良好的产业发展不仅给相关专业毕业生带来了就业底气，也给薪资待遇提升留下了想象空间。”据统计，近两年内电气信息类毕业生的平均工资为3778元，仍有很大的上升空间。省内电气信息类企业将传统的电工技术与计算机、电子、自动控制、系统工程及信息处理等新技术相结合，具有广阔的应用前景，规模正不断壮大，就职毕业生对该类企业的发展趋势充满信心。”其他地区的招聘也有同样信息出现。对于快速发展的新能源产业而言，应用型人才供应面临严重不足。因此，亟待加大该产业人才的培养力度，以满足新能源产业发展对应用型人才的迫切需求。
一、目前相关专业开设的现状
近几年国内仅有十几所高校增设了核能相关专业，大多数高校是在原有热能与动力工程等专业基础上增设了部分与新能源有关的选修课程作为对新能源领域知识的一种补充，或进行了专业名称的更改。所有这些无论是课程内容设置的科学性还是人才培养的专业性，尚不能适应完全国家对新能源领域专业人才的需求。对于新能源产业关键设备及核心技术之一的电能变换与控制更是涉及很少。
电气工程及其自动化专业在1998年国家教育目录合并前包括电力系统自动化、电机、绝缘技术等强电专业。由于其涉及的专业领域非常宽泛，所以各高校培养方案的设置通常分方向设置，即在专业课学习阶段按专业目录合并前的专业进行设置。与能源产业关键设备及核心技术之一电能变换与控制相对应的电力电子与电力传动二级学科由于相对传统电机电器、电力系统自动化等学科发展较晚等原因，开设电能变换与控制专业方向的高校很少。
由于新能源产业迅速发展，与之相适应的电力电子技术也得到了迅速发展与完善，为在电气工程及其自动化专业本科阶段开设电能变换与控制提供了理论基础。
二、专业培养目标及规格
电气工程及其自动化专业电能变换与控制方向面向新能源产业，根据能源领域的发展趋势和国民经济发展需要，需培养在新能源科学中电能变换与控制研究及其利用的技术开发与实施等方面既有扎实的理论基础又有较强实践和创新能力的专门人才，以满足国家战略性新兴产业发展对该领域教学、科研、技术开发、工程应用、经营管理等方面的专业人才需求。本专业培养掌握电路电子与电工技术、控制理论与系统、计算机与微处理器应用技术，强调强弱电点结合、元件系统结合、软硬件结合和基础知识，体现了强电与电力电子、自动控制、计算机等技术相结合的专业特点。
毕业生应获得以下几方面的知识与能力：具备较扎实的本专业领域必需的自然科学基础理论知识和较好的外语综合能力；系统掌握本专业技术基础理论知识和必要的专业知识；掌握电能转换与控制、信号分析与处理、电机学、新能源发电、电气工程方面等方面的知识；了解本专业学科的前沿与发展趋势；获得电能变化与控制系统的分析、开发与研究方面的工程实践训练；能从事新绿色能源的研发工作（例如光伏发电、风力发电、混合动力汽车）；能从事电力系统的分析预测试；能从事电能质量分析与调节系统的研发与设计工作等；具有一定的人文社会科学、经济管理知识及相关工程技术知识，掌握文献检索、资料查询的一般方法；具有较强的工作适应能力；能从事新能源领域里的科学研究与管理工作。
三、专业课程体系
1.培养方案课程安排
针对本专业的特点，所以教学计划安排应该使得在专业教学阶段的理论与实践并重。专业课阶段课程安排的建议如下： 公共基础课：“高等数学”、“大学物理”、“大学英语”等。
人文通识课：“马克思主义原理”、“法律基础”、“艺术鉴赏”等。
专业基础课：“电路”、“模拟电子”、“数字电子”。
专业平台课：“自动控制控原理”、“电机拖动基础”、“单片机原理”、“自控原理”、“C语言”、“可编程控制器PLC及系统集成”、“信号分析与处理”等。
专业必修课：“电力工程”、“新能源发电”、“电能变换与控制（上、下）”、“DSP技术”等。
专业任选课：“微型电网工程”、“柔性输配电技术”、“人工智能与智能控制”、“智能电网”、“电力系统网络通讯”、“变配电运行自动化”、“电气CAD”、“检测技术与仪表”、“电动汽车概论”、“电能质量与谐波治理”等。
工具课：“MATLAB”、“AotoCAD”、“protelXP”、“Proteus”、“multsim”等。
本培养方案将课程分为上述6个部分，其中公共基础课、人文通识课、专业基础课和专业平台课的设置与目前的电气工程及其自动化保持不变。专业必修课和专业任选课是电能变换与控制方向的主要专业课程。“新能源发电”主要讲述太阳能光伏发电技术、太阳能热发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术的原理；“电能转化与控制”（上）主要讲述电能变换的基本原理，包括DC/DC、AD/DC和DC/AC变换，可采用传统电力电子的教学内容与教材。“电能转化与控制”（下）主要讲述PWM的控制方法（包括SPWM、SVPWM、滞环控制和三角波比较控制以及瞬时无功理论等）以及在新能源（光伏发电、风力发电等）中的应用实例分析。DSP技术主要讲述目前应用最为广泛的TI公司TMS320LF2812的原理与应用。工具课“MATLAB”可在第二学期开设，“AotoCAD”、“protelXP”、“Proteus”、“multsim”放在期末实践环节结合课程设计进行。专业课设置如表1所示。
2.实践环节设置
实验教学环节改革将注重培养学生的工程系统能力、实践中运用知识的能力、解决较复杂工程问题的能力、管理决策能力，还有创新研发能力等。通过合理统筹优化实践教学部分激发学生的工程实践兴趣和勇于创新的精神，使学生的专业素质满足电能变换与控制工程师培养标准。
（1）实践教学环节改革将关注以下几点：
1）加强综合性、设计性实验的开发，在统筹优化、合理安排所有实验课的基础上提高实验课质量，增加综合性、设计性实验，增强学生动手能力、分析问题、解决问题的能力。
2）增设企业中常用仿真软件的教学实践课程，提高学生多种仿真软件的应用能力。
3）增设工程能力综合训练内容。
（2）本计划实践环节主要分两个阶段实施。
1）第一阶段：工程能力基本训练阶段。内容：金工、电工实习、各门主要课程课内实验、电子技术的课程设计、单片机课程设计、PLC的课程设计、工程制图、制板及仿真软件的应用等。目标：达到初步分析问题、解决问题的能力，具备实际工程所需的基本技能。
2）第二阶段：工程能力综合训练阶段。内容：取消单门专业课的课程设计，增设综合课程设计，在第7学期期末进行，时间为3周，题目结合新能源发电所需的技术选定，要求学生按全国大学生电子设计大赛的型式提交作品及实验报告。目标：使学生具备对所学知识和技能的综合运用能力，具备初步电能变换与控制系统设计与调试能力。
3.校企联合毕业设计
毕业设计是学生能力培养最后一个环节，主要锻炼学生综合运用所学科学理论方法和技术手段分析并解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意识和进行设计、技术改造与创新的初步能力。[2]毕业设计安排在第8学期进行，此环节时间为15周。采用校内指导教师和企业指导教师共同指导的方式。毕业设计题目的选取可以紧扣新能源发电中电能变换与控制关键技术，突出电能变换与控制常用控制策略、信号检测方法等的应用，强调硬件电路的设计与调试、软件的编程。目的是使学生在毕业设计的过程中初步掌握新能源发电中电能变换与控制的关键技术。
四、结论
我国新能源产业正在迅速发展，该方面专业技术人才的缺失已成为其进一步发展的瓶颈。高等学校应认真研究，及时培养出社会急需的人才，服务社会。本文就在电气工程及其自动化专业基础上开设电能变换与控制方向进行了分析；针对新能源发电所需的知识结构提出了主要课程的设置，并对实践环节和毕业设计进行了详细分析；给出了电气工程及其自动化专业开设电能变换与控制方向的培养方案。要想将培养方案落实到实处还有很多工作要做，比如师资的建设、实验室的建设、教材的建设等等。
参考文献：
[1]周瑜，田会峰.基于“校企合作和项目引导”的实践教学改革[J].中国电力教育，2012，（12）：99-100.
[2]巫付专，王晓雷，付邦胜.电气专业应用型人才培养方案的构建[J].中国电力教育，2010，（6）：46-47.
关键词：电气工程及其自动化；电能变换与控制方向；培养方案；课程设置；实践环节
作者简介：巫付专（1965-），男，河南安阳人，中原工学院电子信息学院，教授；王耕（1967-），男，河南郑州人，中原工学院电子信息学院，副教授。（河南 郑州 450007）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0018-02
近年来我国经济持续高速增长，传统能源消耗量大幅增长，引发的能源短缺和环境污染等问题成为制约我国经济又好又快发展的瓶颈。为此，发展新能源产业势在必行。《可再生能源发展“十二五”规划》提出，至2015年底并网风电累计装机容量要达到1亿千瓦，年发电量要达到1900亿千瓦时。光伏发电装机要达到1400万千瓦，光热发电装机100万千瓦，太阳能热水器推广面积要达到4亿平方米。政策上还首次提出地热能、潮汐能和海洋能的发展目标。《中国新能源产业发展与安全报告（2011—2012）》指出，我国新能源产业总体而言对外依存度较高，风能产业、光伏产业、生物质能产业与地热产业的关键设备及核心技术尚需从欧美输入。
电能变换与控制技术作为新能源产业关键设备的核心技术之一，随着我国新能源产业的迅速发展、国家科研投入的不断加大，高校和科研院所近年来也研究出了大批科研成果。例如仅2012年11月19～20日在福州大学召开国家自然科学基金电工学科2008/2010 年度批准项目交流会就有研究成果120余项，其理论水平和实验室级的成果已接近或达到欧美水平。然而这些成果工业化的过程中却严重滞后于世界先进水平。造成这种局面固然有很多原因，但是人才培养“频谱”的欠缺也是其中的原因之一。这些科研成果主要由教师、博士和硕士来完成，本科生很少涉足，国内高校开设相应本科专业方向的学校也很少，这就造成了将科研成果转化为工业产品人才的匮乏。2012年11月16日《江南时报》报道：“能源动力类（就业率94.71%）、材料科学类（就业率93.71%）、电气信息类（就业率92.70%）等与新能源、新材料、服务外包等新兴产业相关专业的毕业生就业优势明显。”“良好的产业发展不仅给相关专业毕业生带来了就业底气，也给薪资待遇提升留下了想象空间。”据统计，近两年内电气信息类毕业生的平均工资为3778元，仍有很大的上升空间。省内电气信息类企业将传统的电工技术与计算机、电子、自动控制、系统工程及信息处理等新技术相结合，具有广阔的应用前景，规模正不断壮大，就职毕业生对该类企业的发展趋势充满信心。”其他地区的招聘也有同样信息出现。对于快速发展的新能源产业而言，应用型人才供应面临严重不足。因此，亟待加大该产业人才的培养力度，以满足新能源产业发展对应用型人才的迫切需求。
一、目前相关专业开设的现状
近几年国内仅有十几所高校增设了核能相关专业，大多数高校是在原有热能与动力工程等专业基础上增设了部分与新能源有关的选修课程作为对新能源领域知识的一种补充，或进行了专业名称的更改。所有这些无论是课程内容设置的科学性还是人才培养的专业性，尚不能适应完全国家对新能源领域专业人才的需求。对于新能源产业关键设备及核心技术之一的电能变换与控制更是涉及很少。
电气工程及其自动化专业在1998年国家教育目录合并前包括电力系统自动化、电机、绝缘技术等强电专业。由于其涉及的专业领域非常宽泛，所以各高校培养方案的设置通常分方向设置，即在专业课学习阶段按专业目录合并前的专业进行设置。与能源产业关键设备及核心技术之一电能变换与控制相对应的电力电子与电力传动二级学科由于相对传统电机电器、电力系统自动化等学科发展较晚等原因，开设电能变换与控制专业方向的高校很少。
由于新能源产业迅速发展，与之相适应的电力电子技术也得到了迅速发展与完善，为在电气工程及其自动化专业本科阶段开设电能变换与控制提供了理论基础。
二、专业培养目标及规格
电气工程及其自动化专业电能变换与控制方向面向新能源产业，根据能源领域的发展趋势和国民经济发展需要，需培养在新能源科学中电能变换与控制研究及其利用的技术开发与实施等方面既有扎实的理论基础又有较强实践和创新能力的专门人才，以满足国家战略性新兴产业发展对该领域教学、科研、技术开发、工程应用、经营管理等方面的专业人才需求。本专业培养掌握电路电子与电工技术、控制理论与系统、计算机与微处理器应用技术，强调强弱电点结合、元件系统结合、软硬件结合和基础知识，体现了强电与电力电子、自动控制、计算机等技术相结合的专业特点。
毕业生应获得以下几方面的知识与能力：具备较扎实的本专业领域必需的自然科学基础理论知识和较好的外语综合能力；系统掌握本专业技术基础理论知识和必要的专业知识；掌握电能转换与控制、信号分析与处理、电机学、新能源发电、电气工程方面等方面的知识；了解本专业学科的前沿与发展趋势；获得电能变化与控制系统的分析、开发与研究方面的工程实践训练；能从事新绿色能源的研发工作（例如光伏发电、风力发电、混合动力汽车）；能从事电力系统的分析预测试；能从事电能质量分析与调节系统的研发与设计工作等；具有一定的人文社会科学、经济管理知识及相关工程技术知识，掌握文献检索、资料查询的一般方法；具有较强的工作适应能力；能从事新能源领域里的科学研究与管理工作。
三、专业课程体系
1.培养方案课程安排
针对本专业的特点，所以教学计划安排应该使得在专业教学阶段的理论与实践并重。专业课阶段课程安排的建议如下： 公共基础课：“高等数学”、“大学物理”、“大学英语”等。
人文通识课：“马克思主义原理”、“法律基础”、“艺术鉴赏”等。
专业基础课：“电路”、“模拟电子”、“数字电子”。
专业平台课：“自动控制控原理”、“电机拖动基础”、“单片机原理”、“自控原理”、“C语言”、“可编程控制器PLC及系统集成”、“信号分析与处理”等。
专业必修课：“电力工程”、“新能源发电”、“电能变换与控制（上、下）”、“DSP技术”等。
专业任选课：“微型电网工程”、“柔性输配电技术”、“人工智能与智能控制”、“智能电网”、“电力系统网络通讯”、“变配电运行自动化”、“电气CAD”、“检测技术与仪表”、“电动汽车概论”、“电能质量与谐波治理”等。
工具课：“MATLAB”、“AotoCAD”、“protelXP”、“Proteus”、“multsim”等。
本培养方案将课程分为上述6个部分，其中公共基础课、人文通识课、专业基础课和专业平台课的设置与目前的电气工程及其自动化保持不变。专业必修课和专业任选课是电能变换与控制方向的主要专业课程。“新能源发电”主要讲述太阳能光伏发电技术、太阳能热发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术的原理；“电能转化与控制”（上）主要讲述电能变换的基本原理，包括DC/DC、AD/DC和DC/AC变换，可采用传统电力电子的教学内容与教材。“电能转化与控制”（下）主要讲述PWM的控制方法（包括SPWM、SVPWM、滞环控制和三角波比较控制以及瞬时无功理论等）以及在新能源（光伏发电、风力发电等）中的应用实例分析。DSP技术主要讲述目前应用最为广泛的TI公司TMS320LF2812的原理与应用。工具课“MATLAB”可在第二学期开设，“AotoCAD”、“protelXP”、“Proteus”、“multsim”放在期末实践环节结合课程设计进行。专业课设置如表1所示。
2.实践环节设置
实验教学环节改革将注重培养学生的工程系统能力、实践中运用知识的能力、解决较复杂工程问题的能力、管理决策能力，还有创新研发能力等。通过合理统筹优化实践教学部分激发学生的工程实践兴趣和勇于创新的精神，使学生的专业素质满足电能变换与控制工程师培养标准。
（1）实践教学环节改革将关注以下几点：
1）加强综合性、设计性实验的开发，在统筹优化、合理安排所有实验课的基础上提高实验课质量，增加综合性、设计性实验，增强学生动手能力、分析问题、解决问题的能力。
2）增设企业中常用仿真软件的教学实践课程，提高学生多种仿真软件的应用能力。
3）增设工程能力综合训练内容。
（2）本计划实践环节主要分两个阶段实施。
1）第一阶段：工程能力基本训练阶段。内容：金工、电工实习、各门主要课程课内实验、电子技术的课程设计、单片机课程设计、PLC的课程设计、工程制图、制板及仿真软件的应用等。目标：达到初步分析问题、解决问题的能力，具备实际工程所需的基本技能。
2）第二阶段：工程能力综合训练阶段。内容：取消单门专业课的课程设计，增设综合课程设计，在第7学期期末进行，时间为3周，题目结合新能源发电所需的技术选定，要求学生按全国大学生电子设计大赛的型式提交作品及实验报告。目标：使学生具备对所学知识和技能的综合运用能力，具备初步电能变换与控制系统设计与调试能力。
3.校企联合毕业设计
毕业设计是学生能力培养最后一个环节，主要锻炼学生综合运用所学科学理论方法和技术手段分析并解决工程实际问题的能力，培养学生的创新意识和进行设计、技术改造与创新的初步能力。[2]毕业设计安排在第8学期进行，此环节时间为15周。采用校内指导教师和企业指导教师共同指导的方式。毕业设计题目的选取可以紧扣新能源发电中电能变换与控制关键技术，突出电能变换与控制常用控制策略、信号检测方法等的应用，强调硬件电路的设计与调试、软件的编程。目的是使学生在毕业设计的过程中初步掌握新能源发电中电能变换与控制的关键技术。
四、结论
我国新能源产业正在迅速发展，该方面专业技术人才的缺失已成为其进一步发展的瓶颈。高等学校应认真研究，及时培养出社会急需的人才，服务社会。本文就在电气工程及其自动化专业基础上开设电能变换与控制方向进行了分析；针对新能源发电所需的知识结构提出了主要课程的设置，并对实践环节和毕业设计进行了详细分析；给出了电气工程及其自动化专业开设电能变换与控制方向的培养方案。要想将培养方案落实到实处还有很多工作要做，比如师资的建设、实验室的建设、教材的建设等等。
参考文献：
[1]周瑜，田会峰.基于“校企合作和项目引导”的实践教学改革[J].中国电力教育，2012，（12）：99-100.
[2]巫付专，王晓雷，付邦胜.电气专业应用型人才培养方案的构建[J].中国电力教育，2010，（6）：46-47.