国家电力工程专业应用型硕士培养模式

时间:2022-06-10 09:06:17

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国家电力工程专业应用型硕士培养模式

随着时代的发展,硕士学位是工程师的入职门槛已经形成共识。英美国家拥有发达的电力工程硕士教育,其培养模式与国内有很大不同。例如,英国的工程学硕士学制多为1年,美国的工程学硕士培养年限普遍在2年左右,而国内工科硕士培养的学制大多为3年。本文就具备典型意义的英国曼彻斯特大学(TheUniversityofManchester,简称曼大)和美国伊利诺伊理工学院(IllinoisInstituteofTechnology,简称IIT)的两个全日制电力工程应用型硕士学位项目,进行培养情况的简要介绍和比较分析。

曼大MScofE-Power培养模式

课程设置英国曼彻斯特大学创建于1824年,是一所声名卓著的综合性大学,其在电力工程领域的教学和科研,历史悠久,实力强劲。曼大的1年制电力系统工程理学硕士MasterofScienceElectricalPowerSystemsEngineering(简称MScofE-Power)项目包含8门必修课及1篇毕业论文,其课程安排如表1。通常,曼大1门课程会在1个学期内修完,授课约30学时,课下对应自习时间约为1:4,总共的学习时间约为150小时,对应15个学分。毕业论文是60个学分,对应的独立学习时间是600小时,这样学生总共需要180个必修学分才能获得学位。MScofE-Power授课时间大致分为两部分:通常秋季学期从9月中旬开学到圣诞节止。圣诞假期为3周左右,然后是春季学期,从1月中旬到6月中旬。毕业论文工作从春季学期开始,通常会持续至暑假内,论文交卷截止时间一般是在次年9月上旬。这里用课程号代表具体课程,就表1中的课程内容依次做简要介绍。1.EEEN60302介绍最基本的电力系统架构与电力设备以及相关联的电路分析基础。2.EEEN60312介绍电力系统的建模和大电网的稳态分析与短路故障计算。3.EEEN60372讲授如何就发电厂电气部分进行设计,也包括在全生命周期成本背景下对电力设备资产管理与状态监测的介绍,以及高电压实验课。4.EEEN60321介绍电力系统优化调度与电力市场及技术经济学方面的内容。5.EEEN60076就电力系统的小干扰稳定和大扰动稳定的研究方法进行介绍,以及对供电质量和电力系统可靠性方面的问题进行介绍。6.EEEN60342介绍电力系统中各种类型和场景下的继电器和保护方案,并要求学生结合PSCAD软件对电流保护和距离保护进行实践给出课程报告。7.EEEN60352主要就新兴智能电网技术和低碳技术与电力系统的融合展开介绍。8.EEEN60357结合工程项目建设背景,为研究生提供研究方法、产品或服务开发技术和市场研究方面的培训。9.EEEN60070毕业论文具体结合课程学习中的某科学主题,在教师指导下由学生独立展开系统研究,以展示学生在处理实际问题时应用专业知识的能力,不需要答辩,但将由教师评审给出成绩。可以看出,MScofE-Power项目紧紧围绕电力工业所需,设置了内容丰富的专业课程。由于曼大等多数英国高校本科是三年制,前期以通识教育为主,涉及到的专业课程较少,能看出表1中的大多数课程内容对应着我国电力本科高年级常规课程,如电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统继电保护、高电压技术等几门专业主干课以及相应的本科毕业(论文)设计。基于此,加之每门课程的学时数相当少,其所能到达的专业深度也就很有限,1年制MScofE-Power文凭的厚度与国内硕士文凭无疑是有差距的。课程教学与考核模式结合EEEN60372对课程的教学及考核模式做介绍。EEEN60372旨在:使学生对发电厂电气部分进行设计的基本原则有清晰理解;使学生通过办公软件、电子表格以及基于商业软件包的计算等来完成对发电厂项目中主要电气部分进行的设计;使学生了解电力系统中资产管理的相关技术;使学生了解电力系统设备型式试验过程和/生产/调试/检测过程中使用的电气测量技术和状态诊断方法。课程涉及的教学形式包括:教师课堂教学PowerPoint演示和黑板书写讲解(Lecture)、有助教参与的小组课程学习讨论(Tutorial)、高电压实验课、基于TurningPoint平台的课程网络学习(e-learning)等。具体时间分配为,32学时Lectures、6学时高电压实验课、4学时Tutorials以及108学时课下学生自修学习Independentstudy。课程考核为,学生三个小时的笔试成绩占比为80%,学生所提交一份关于传输线路设计的课程报告占比为20%。

IIT的MEngofPower培养模式

课程设置创建于1890年的伊利诺伊理工学院是一所传统的电力系统教育和科研强校,其电力工程硕士MasterofPowerEngineering(简称IITMEngofPower)的培养在美国高校中具备一定的代表意义。美国的工程学硕士分为理学硕士(MasterofScience)和工程硕士(MasterofEngineering)两大类型,前者侧重于学术研究,后者侧重于职业发展。IITMEngofPower定位于为电力系统、电力电子和电气驱动以及电机等专业方向培养高端应用型技术人才,项目要求至少完成30个课程学分,通常学生1学期会选3门课。美国高校的学分制度与英国不同,其一门课程的学分数通常定义为一学期内,该门课程在每一教学周内授课的小时数,这和我国高校的学分制度类似。这里就IIT课程号含义做简单说明,举例如ECE418PowerSystemAnalysis。其中ECE为DepartmentofElectricalandComputerEngineering的简写,意味着是ECE系开设的课程。ECE418数字中的第一位4代表400级别,适用的年级为本科四年级;如果该数字是5就代表500级别,是适用于硕士和博士研究生的常规课程,通常3个学分;如果该数字是7,代表是侧重于博士生前沿知识专题的短期课程,一般2个学分,该数字是6的情况,通常指的是小组研讨或博士学位论文。ECE418中数字的第二位和第三位通常表示子类,指代具体学科范畴内的具体课程,这样ECE418就和具体的一门电力系统分析课程对应了。MEngofPower专业课程学分的选取主要被限定在三个课程组中,即构成专业基础的核心课程组CoreCourses、构成专业方向的电力系统课程组PowerSystems和电力电子与电气驱动课程组PowerElectronicsandMotorDrives,任选课程的专业学分很有限,其各范围的可选取学分数如图1所示。这里结合选课规则及图1,对三个课程组所提供的课程进行介绍。CoreCourses课程组包括8门课,如表2所示。其中ECE418和ECE419理论课程内容相同,ECE419多包含1个学分的实验,要求从其中必选其一。同理ECE412和ECE512课程内容相同,ECE412多包含1个学分的实验,其作为可选课程之一。在ECE411、ECE420、ECE412(或ECE512)、ECE537和ECE551等5门课程中,要求至少选取3门。PowerSystems课程组主要包括:ECE417配电工程、ECE554电力系统继电保护、ECE555电力市场运行、ECE560电力系统动力学与稳定性、ECE563人工智能在智能电网中的应用、ECE582微电网的设计与运行等18门课程。PowerElectronicsandMotorDrives课程组主要包括:ECE438控制系统、ECE539电机的计算机辅助设计、ECE548新能源发电技术、ECE550电力电子动态控制、ECE764车载电力系统等12门课程。要求从每个专业课程组中至少选修两门课程,限于篇幅,各课程不再逐一列表。任选课GeneralElectives被限定在其所在电气系所提供的选修课目录中,不超过4-6个学分。在课程层次中,MEngofPower要求申请学位的30个学分,至少有18个学分是500级别课程,400级别课程不能超过12个学分,短期课程的学分最多可申请6个。英美两国在师资聘用、教材内容选取、教学模式等方面有相似,由前所述看出MEngofPower课程内容与MScofE-Power表1中课程有交集,相比较MEngofPower选课的自由度更高以及授课更扎实。具体表现在如MEngofPower可选课程的范围很宽,且层次丰富,从本科生课程到博士生课程,可选课程的范围超过40门;同一门“电力系统分析”,MEngofPower的课时数比MScofE-Power要多一倍;培养学制也更长,自然其文凭的含金量也更足。课程教学与考核模式介绍举例如ECE550,主要介绍新能源接入智能电网的逆变器控制技术,排课16周,3个学分。开学初,教师将公布本期课程的教学大纲和时间安排,并介绍负责作业答疑和上机指导的助教与学生见面。授课过程中,教师在讲解智能电网新兴技术的同时也会介绍本领域的前沿学术动态,师生常常会就教学内容展开提问和讨论,课堂氛围活跃。教师布置3个project课题作为考核,成绩占比分别为20%、40%和40%,project需要学生们自行组建团队基于专业软件协作完成,并需要团队成员们在现场通过幻灯片或视频等形式展示其共同的研究成果,教师据此进行成绩评定。为激发学生的学习潜力和热情,教师还布置了课程相关的研究论文写作纳入成绩评定,作为附加分40%。

与我国电力工程专业硕士培养的比较

我国电力工程专业硕士定位为培养电力行业需要的应用型高层次人才,与英美国家的培养模式差异明显。首先在对学业的定位上,英美国家的电力工程硕士教育几乎不体现对学生研究能力的培养,硕士学位以专业课程学习为主,因此也就没有硕士生导师的概念,美国的大学通常会安排一定的教师作为学生选课的咨询顾问,但也仅限于对学生在选课时提供一些建议。国内的专业硕士教育仍强调导师的学术指导,通常也会有期刊论文等研究成果的毕业要求。其次,英美国家的硕士课程教育严谨规范,无论是授课或考核以及校方的管理模式,都如同其本科教育的顺延贯通,很少开设专业性过强或过深的课程,培养质量通过其教育部门推行的工程硕士教育认证制度得到保证。在学习方式和考核模式上,英美国家的形式更富启发性和多元化,比如学校会在机房提供丰富的专业软件,如PowerWorld、EMTP和PSCAD等供学生们完成作业或练习以及实验,考核成绩由平时作业、课程课堂测验、研究报告、科研项目等多种形式构成。

结语

在近年来国内应用型硕士持续大幅扩招以及海外电力人才归国就业数量日趋增长的大背景下,如何科学评估海归硕士的职业能力以及如何改进国内应用型硕士的培养,是值得深入思考的内容,希望本文能对我国高校电力工程专业应用型硕士的教育教学和电力企业的人才选用管理有所启发。

作者:党晓强 刘洪涛 谢果 徐永 单位:四川大学水利水电学院