清華大學：瞄準國家新需求，適應行業大變革，構建電氣工程學科拔尖創新人才培養體系

成果簡介

建設創新型國家的戰略決策和智能電網、分布式能源、可再生能源等行業變革，對電氣工程學科人才培養提出了前所未有的挑戰。清華大學電機系以學生為中心，深入思考了學生“學什么、怎么學、怎么（學以致）用”這3個根本性問題，建立了基礎與前沿并重、微觀和宏觀兼顧的新課程體系，創新了以挑戰性課程和多樣化因材施教相輔相成的人才培養模式，建設了以校內實驗平臺、課外科技平臺和校外實踐平臺為主體的“三足鼎立”的實踐教學環境，創建了特色鮮明、可推廣、可借鑒的拔尖創新人才培養體系。

近年來，我國電力和電工兩大行業取得了迅猛發展，在2013年我國進入福布斯世界500強的95家企業中，電力電工企業占據8席，我國發電機裝機容量和年發電量已居世界第一。李克強總理在2014年的政府工作報告中指出：要“積極發展新能源和可再生能源，加強智能電網建設。”可以看出，智能電網、分布式能源、可再生能源等新技術，催生了電力和電工這兩大行業的重大變革。行業變革對高校人才培養提出了新需求，要求學生具備扎實的基礎以及跨學科知識、創新能力突出、有國際視野。

以上兩方面的變化，對既有的人才培養體系提出了諸多新的問題和挑戰，主要體現在以下幾個方面：（1）行業的迅猛發展導致新的技術手段層出不窮，知識更新速度明顯加快，既有的課程體系已不能滿足這些變化。（2）創新的本質屬性包括多樣化和實踐性，但原有的以理論課堂為主要場所來實施知識傳授的人才培養模式，不能滿足拔尖創新人才培養的需求。（3）現在通行的以單門課程的實驗和以傳統發電形式為主體的實踐平臺，不能滿足知識更新和拔尖創新人才培養的雙重需求。上述挑戰是深層次、系統性的，既有電氣工程學科特色，也是高等教育發展所面臨的普遍問題，必須從人才培養的全方位進行深刻變革，才能有效應對，盡快培養出拔尖創新人才。

成果解決教學問題的方法

要想應對上述挑戰，必須將人才培養體系轉換為以學生為中心，即應深入思考：要想使得清華大學電機系培養出來的畢業生能夠滿足國家和行業在知識、能力、創新和實踐等方面的更高需求，學生要學什么？怎么學？怎么（學以致）用？這3個問題需要從課程體系、人才培養模式和實踐環境3個不同角度來回答。

以先進的課程體系幫助學生站在學科發展的最前沿

（1）對電氣工程學科的核心知識點進行系統梳理，凝練出12門專業核心課程，充分體現本學科能量處理與信號處理兼顧的特色。（2）新開設“電氣工程導論”和“電氣工程技術發展講座”2門導論課，分別在學生大一秋季和大三春季開授，幫助學生綱舉目張，明晰電氣工程學科的知識架構。（3）與時俱進地陸續開設出“可再生能源與未來電力技術（英）”“太陽能光伏發電及其應用”“智能電網概論”“智能電網中的儲能技術”“低碳電力技術基礎”等反映學科發展前沿的新課程，幫助學生提升適應學科和行業迅速發展的能力。

以新穎的人才培養模式促進學生創新性思維的發展

（1）在核心課中推廣翻轉課堂、主動式學習等先進教學方法，提高課程的挑戰度，讓學生在課堂內能感受到創造知識和用知識進行創造的樂趣。（2）制定《電機系“拔尖創新人才培養計劃”實施方案》，設立專業知識型、優秀SRT型、綜合能力型和奇思妙想型等不同因材施教培養類型，選配相關領域經驗豐富的指導教師，在實驗環境和實驗條件等方面創造條件，對具有不同特色和潛質的學生進行個性化分類培養。

以完備的實踐環境助力學生實現科研夢想

（1）建成包含風電、光伏發電、儲能等電氣工程學科新方向的“前向”培養實驗平臺;以相關知識點貫穿專業基礎課與專業課的“縱向”培養實驗平臺;以學生自主創新為導向的課外科技活動“橫向”培養實驗平臺。（2）建立了11個校外專業實踐基地，涵蓋火電、風電、水電和核電等發電企業，變壓器、發電機、互感器等電工裝備制造企業，以及多家電網企業，實現了電力、電工行業的全覆蓋。以導論課、核心課、前沿課為代表的先進的課程體系，能夠滿足學生在知識獲取方面的基礎需求;高挑戰度課程與因材施教的師徒制人才培養模式相結合，有助于學生涌現出“勇于探索的創新精神”;前向、縱向、橫向實驗平臺和覆蓋面廣的校外專業實踐基地，有益于學生獲得“善于解決問題的實踐能力”。課程體系、人才培養模式和實踐平臺共同作用，形成了電氣工程學科拔尖創新人才培養體系。

成果的創新點

建立了基礎與前沿并重，微觀和宏觀兼顧的電氣工程學科新課程體系，解決了新時期電氣工程人才“學什么”的問題

凝練出覆蓋能量處理和信號處理的12門專業核心課，圍繞行業內出現的新能源與智能電網等重大變革，新開設多門學科發展前沿課和逐級遞進的導論課。新課程體系既包括若干前沿進展講座，也提供扎實的學科基礎;既深入討論具體二級學科甚至領域方向的技術細節，又對電氣工程學科和相關交叉學科進行完整系統的介紹。實踐證明，這樣的課程體系有效應對了行業中新技術手段層出不窮對人才培養知識體系方面的挑戰。

創新了以高挑戰度核心課程和多樣化因材施教為代表的電氣工程學科拔尖創新人才培養模式，解決了新時期電氣工程人才“怎么學”的問題

通過深入實施多種形式的因材施教和研究型學習，將以考試成績為主導的人才評價和培養模式轉化為多樣化的人才培養模式，將以知識傳授為主的教學方式轉化為以學生“做中學”為主的研究型學習方式，建立了適應卓越工程計劃和電氣工程學科發展需求的人才培養模式，有效應對了創新的多樣化和實踐性本質對人才培養模式方面的挑戰。

建設了以校內實驗平臺、課外科技平臺和校外實踐平臺為主體的“三足鼎立”的實踐教學環境，設立了體系完整的專業實踐基地，解決了新時期電氣工程人才“怎么（學以致）用”的問題

將“前向”“縱向”和“橫向”平臺置于同等重要的地位，稱之為“三足鼎立”。“三足鼎立”的實踐教學環境，成為電氣工程學科拔尖創新人才培養過程中不可或缺、相輔相成的實踐條件，實現了從大一新生研討課一直延伸到本科或研究生畢業的全學習時間軸的實踐教學不斷線。校內外實踐教學環境有效應對了行業迅猛發展和創新性人才培養對實踐方面的挑戰。

成果的推廣應用效果

（1）對人才培養體系的認可和支持。2008年電氣工程及其自動化專業獲批特色專業點，2010年第一批參加卓越工程計劃，2012年獲批專業綜合改革試點。電氣工程實驗教學中心于2008年被評為國家級實驗教學示范中心。寧夏電力公司實習基地于2012年被評為國家級工程實踐教育中心。

（2）課程體系方面。12門專業核心課中，5門為國家級精品課，4門為國家級精品資源共享課。“電氣工程導論”課程由院士杰青，基金委創新團隊負責人等教授親自任教。雖然該課程為任選課，但自開設以來，每屆學生均100%選修。近年來新開設的“智能電網概論”“可再生能源與未來電力技術（英）”“太陽能光伏發電及其應用”等新課程受到學生普遍歡迎，選課人數明顯高于傳統選修課。

（3）人才培養模式方面。翻轉課堂和挑戰式學習模式在專業核心課中得到普遍使用，深受學生歡迎。“電力電子技術基礎”課程自2009年起實施基于項目的學習。2009-2013年自主實驗項目的學生報名數量分別為4名、10名、20名、40名、60名。“電路原理”課程在2013年嘗試翻轉課堂教學方法，期末同卷成績比平行班高8分。在《電機系“拔尖創新人才培養計劃”實施方案》支持下，學生完成了一大批專業特色鮮明、有創新性的項目。

（4）實踐教學環境方面。電氣工程實驗教學中心開設實驗課程27門，負責為電機系500多名本科生和600多名研究生提供實踐動手訓練環境。靈活利用現有條件，為學生準備了24小時開放的創新實驗室，提供微機和基本測控儀表，學生可隨時刷校園卡進入開展科技活動。設立了行業分布合理的711個學生生產實習基地、5個認識實習基地和6個研究生就業實踐基地。

（5）人才培養成果方面。從2007級本科生開始，超過75%的學生在畢業前參加過一次以上的課外科技活動（此前的比例約為40%）。近年來，電機系本科生持續不斷在全國性科技競賽中取得佳績。其中最具代表性的是電機系本科生代表隊經校內選拔，于2009、2011和2013年連續3次代表清華大學參加全國大學生“挑戰杯”，并均獲得一、二等獎（清華大學每年派出約6個代表隊，電機系是唯一連續3次代表清華大學參賽并獲獎的院系）。

（6）宣傳推廣方面。2011年清華大學教務處組織修訂本科培養方案經驗交流會，電機系受邀作為5個交流發言之一;2012年清華大學教務處組織卓越計劃實施推進會，電機系受邀作為4個交流發言之一。電氣工程實驗教學中心在國家級實驗教學示范中心聯席會電子學科組中獨樹一幟，受邀在2011年工作會中發言。在全國教學刊物和會議上發表論文8篇，獲得積極反響。