储能科学与技术专业本科生培养计划的建议

储能科学与技术专业本科生培养计划的建议

张强,韩晓刚,李泓

摘要：2020年2月，教育部、国家发展改革委、国家能源局联合发布了《储能技术专业学科发展行动计划（2020—2024年）》，这对于我国发展储能科学与技术，培养优秀专业人才具有里程碑意义。本文提出了初步的“储能科学与技术”专业的本科生培养计划，包括培养目标、培养要求、知识体系、课程规划等一般性建议，希望对理科、工科以及理工科综合类高等院校的储能专业设置有一定的参考价值，以求不断细化，共同完善。从本期文章开始，将在《储能科学与技术》杂志设立《储能教育》专栏，欢迎相关的主管领导、教授、学者和储能企业人力资源主管分享和讨论线上线下针对本科生、研究生、博士生以及技术人员的储能专业培训体系。

关键词： 储能；课程；专业；大学教育

2020年2月11日，教育部、国家发改委、国家能源局联合制定印发了《储能技术专业学科发展行动计划（2020—2024年）》（以下简称行动计划）。《行动计划》提出拟经过5年左右的努力增设若干储能技术本科专业、二级学科和交叉学科，推动建设若干储能技术学院（含研究院），建设一批储能技术产教融合的创新平台，推动储能技术关键环节的研究达到国际领先水平，形成一批重点技术规范和标准，有效推动能源革命和能源互联网的发展。近期，西安交通大学申请增设全国首个且唯一一个储能科学与工程专业，已经获得教育部正式批准。与此同时，多所高校也正在积极响应《行动计划》筹划储能专业。在这一具有里程碑式的纲领性文件发布之后，针对如何具体落实文件的建议，如何形成高质量的储能专业人才培训体系，本文作者提出了以下初步建议，仅供参考。

1 培养目标

针对理科与工科，储能科学与技术专业旨在培养学生具备坚实的数学、物理、化学、化工、能源、信息、电力电子等储能相关的基础知识；掌握储能相关的理论和实验方面的专业知识，包括材料、器件、系统、智能制造、控制、工艺、检测、分析的理论和方法；发现、思考、提出和创新性地解决储能科学与技术问题的能力；拥有健康身心，恪守科学伦理，养成团队意识；主动面向国际科技前沿、国家经济和社会重大需求，在学术、产业和管理等方面发挥引领性作用。共性培养目标建议如下。

目标1：具有正确人生观、价值观、社会观和科学观，有较高的思想道德、社会责任感、文化素养和专业素质，富有求实创新的意识。

目标2：扎实掌握数学、物理、化学以及储能专业基础理论知识、专业技能和应用技术。

目标3：具备一定的独立获取知识的学习能力、实践能力、研究能力和新技术开发能力。

目标4：接受科学技术研究方法的训练，具有综合运用基础理论、技术、方法及计算模拟解决实际问题的能力，具有良好的科学素养、系统思维能力，具有良好的外语阅读、交流与写作能力，具有良好的国际化视野。

目标5：具备在物理、化学、能源与动力工程、电气工程、材料科学与工程、化学工程、车辆与运载以及相关学科进一步深造的基础，或未来具备在教学、科研、技术开发以及管理等方面从事相关工作的能力。

根据理科和工科，学校之间和院系之间的差异，培养目标可以针对性的设计，以上建议供参考。

2 培养要求

储能科学与技术专业本科生毕业时应达到如下知识、能力和素质。

（1）运用数学、科学和工程知识的实践能力；

（2）设计和实施实验、分析和解释数据的能力；

（3）计算和模拟仿真的初步能力；

（4）在综合考虑经济、环境、社会、政治、道德、健康、安全、易加工、可持续等现实约束条件下，设计储能系统、设备或工艺的能力；

（5）在团队中发挥交叉学科作用的能力；

（6）发现、思考、提出和解决工程问题的能力；

（7）深刻理解所学专业的职业责任和职业道德等工程伦理；

（8）积极有效沟通的能力；

（9）足够宽的知识面，能够在全球化、经济、环境和社会背景下认知工程解决方案的效果；

（10）终生学习意识以及终生学习的能力；

（11）从本专业角度理解当代社会和科技热点问题的能力；

（12）综合运用技术、技能和现代工程工具来进行工程实践的能力。

3 知识体系

科学完善的知识体系，是专业发展的基础。储能科学与技术专业的知识体系除了通识教育课程外，在专业教育方面，可分为基础课程、专业基础课程、专业发展课程、实践课程和毕业设计。具体推荐课程和课时占比建议如下。

（1）通识教育（20%～25%）：政治、体育、外语、人文素质课程；

（2）基础课程（25%～30%）：微积分、线性代数、概率论、数理统计、普通物理（力热声光电、量子物理、固体物理、工程力学、材料力学、流体力学等）、普通化学（无机化学、有机化学、分析化学、高分子化学、物理化学、应用化学等）、仪器分析、化学原理、材料化学、化工基础等）、工程技术（计算机研与编程、电工电子技术、工程制图、传热与传质、电子工业/金工实习）；

（3）专业基础课程（25%～30%）：电化学、固体物理、固体化学、固态离子学、能源化学、能源物理、能源器件设计、能源存储与转化工程、能源系统综合与优化；

（4）专业发展课程（12%～17%）：考虑专业分流，可开设选修课程，包括但不限于：电化学储能、氢能工程、燃料电池、物理储能、储冷与储热、能源材料、智能制造、人工智能、区块链与大数据、先进测试分析方法、多尺度计算和模拟仿真、材料基因组方法、电力电子、储能应用与系统集成技术、动力能源、分布式与规模储能、能源互联网、电力输送、可持续能源、储能项目管理、储能产业链管理、储能市场分析、储能政策法规、能源政策经济分析等；

（5）实践课程（2%～5%）：与储能相关企业合作，建成若干方向的实训基地，开展储能专业实习与实践；

（6）毕业设计（6%～8%）：与储能相关企业合作，完成储能创新链和产业链中某一环节的短期科学研究和训练，初步理解科学研究的流程，以及科研报告、论文、专利的撰写、发表或申请等。

为方便阅读和理解以上推荐课程的相互关系，图1给出了相应的思维导图。其中各推荐课程的学时、学分，和主修、选修等可根据实际情况进行调整。图2则以电化学储能为例，列举了电化学储能的关联知识体系。

图1 储能学科专业课程的思维导图示例

图2 电化学储能知识体系关联图

根据开设储能专业的学校层次和定位，可设置和强化不同的专业课程。一流理科高校强调培养栋梁之才，要求学生具有引领和创新的意识，掌握扎实的专业基础知识和广博的见识，则可加强培养其从事储能方向基础科学和应用基础科学研究的能力；一流工科高校强调培养未来成为高水平总工和高级工程技术人员，则可加强培养其打好储能工程应用技术的基础；推广到一流的技术和职业院校，强调毕业生能够建立整体的知识体系，具备较强的动手实践的能力，可大幅度提升其参加实践课程的比例，尽早了解和对接储能工程。通过这种有目的的定制化课程设置和强化，有望形成我国完备的储能专业知识和能力培训体系，并可类似地推进到储能专业研究生的培养。以上课程虽然选择不同，但课程授课方式可灵活多样，如采取线上和线下课程相结合的形式。

需要说明的是，目前大学教育中，基础课程设置的广度和深度学校之间差别较大，留给专业课程的时间并不充分，主干学科、相关学科；核心课程、必修和选修课程的具体安排和考虑，由各院系根据自己的具体培养目标和专业特色，做相应的取舍和强化。一些上述推荐课程的学习，也可以在研究生阶段完成。

4 学制、学位授予与毕业条件

学制：四年。

授予学位：理学学士或工学学士学位。

毕业条件：完成专业培养方案规定的学分（150～160学分，具体根据每个学校和院系的培养目标确定）及课外实践8学分，达到培养方案规定的毕业条件，军事训练考核合格，满足大学外语水平要求，通过《国家学生体质健康标准》测试，准予毕业，可获得毕业证书；符合大学本科生学籍管理与学位授予规定的，可授予学位并颁发学位证书。
国内外储能产业正处于蓬勃发展的前夕，如果能充分理解和执行《行动计划》，尽快把我国储能方向的本科教育做起来，做大、做强，不仅为储能科学研究与产业发展培养出大量高素质、高层次的研究、工程、管理类人才，还可直接推动我国乃至世界储能技术和产业的大发展！

致谢

张强教授感谢国家自然科学杰出青年基金（21825501），韩晓刚教授致谢陕西省重点研发计划重点项目（2017ZDXM-GY-035），李泓研究员感谢国家重点研发计划新能源汽车重点专项（2016YFB0100100），感谢北京卫蓝新能源科技有限公司徐航宇博士绘制课程思维导图。