能源科学与工程系本科人才培养方案

一、院系概况

为缓解传统能源短缺和环境恶化两大难题,各国对于太阳能、地热、风能、水能等新能源开发技术高度重视,有一种共识正在世界范围内形成:只有在新能源技术革命中走在前面,才有可能在未来的世界经济格局中占据优势地位。大力开发可再生能源技术以替代石油等不可再生资源,对于维护我国的能源安全,保护生态环境,确保国民经济的高速可持续发展有着深远的意义。而培养大批从事新能源开发领域的基础研究与工程技术人才成为我国发展新能源产业的关键。我校在化学,材料,物理等领域有着深厚的教学和研究基础,在新能源领域也汇集了大批国内外知名的专家学者,已建有“储能材料与技术中心”、“太阳能光伏中心”、“清洁能源与环境材料中心”。在此基础上,我校于20125月成立了新能源科学与工程系,该系隶属于现代工程与应用科学学院,受教育部批准于当年面向全国招收新能源科学与工程专业本科生。

目前,南京大学能源科学与工程系着重研究可再生能源转化与储存过程的科学理论和工程技术问题,致力于新能源利用与储存器件的研制与产业化开发。研究方向基本涵盖了目前新能源开发与利用的前沿方向,在二次电池、生物质能源、光伏技术、氢能源、燃料电池等领域均有丰硕的研究成果。

二、本科人才培养指导思想

南京大学本科生培养分为大类培养、专业培养和多元培养三个阶段,各院系通过制订“专业分流机制”实现学生从大类培养到专业培养阶段的过渡。“专业分流机制”应充分贯彻通识教育与个性化培养融通的教学理念,在保证公开、公平、公正的前提下,为学生提供充足的自主选择空间。主要内容由分流原则、分流办法和院系分流工作组织机构构成。

三、培养目标与思路

新能源科学与工程专业重视培养学生良好的综合素质。通过四年的系统学习,使学生具备扎实的数学、化学、物理、材料、电工电子、机械设计等的理论基础,熟练的外语技能,系统的新能源科学与工程专业知识与实验技能,掌握能源转换与利用原理、新能源装置及系统运行技术与设计方法,在毕业后能立即胜任太阳能、风能、核电能、生物质能等新能源获取与存储技术相关的科学研究、工程设计、技术开发及技术经济管理等工作,成为个性健全、情操高尚、基础扎实、知识面广、应用能力强、具有创新精神的复合型高级工程技术人才。

本专业毕业生适宜在研究机构、高等院校及能源、材料、电力、航空航天、信息、交通等企事业单位从事与新能源材料和器件相关的研发、教学、生产及营销管理等工作,也可以进入国内外一流高校继续深造学习。

四、专业介绍

新能源科学与工程专业旨在培养从事可再生能源的开发利用、能量储存与转换领域科学研究和工程技术方面的高水平人才。本专业教学和科研人员中,具备高级职称的有近10名,其中国家千人计划专家1名,长江计划讲座教授1名。本系招收的新能源科学与工程专业本科生在接受理科学基础课程与工程学基础课程训练之后,分流到四个专业方向进行深入的专业学习:“二次电池技术”、“生物质能源技术”、“太阳能光伏技术”,“氢能与燃料电池”。2012年新能源科学与工程专业招收本科生20名,并在“材料物理与化学”、“材料学”博士点和硕士点招收研究生。

五、课程体系

南京大学新能源科学与工程专业以强化理学和工程学基础,掌握新能源科学研究方法,并培养工程技术开发能力为原则,除数、理、化、英语、计算机技术等通修课外,还开设学科平台课如大学物理、大学化学化学、大学物理实验、大学化学实验、数学物理方法和理论物理等,专业核心课如物理化学、能源科学与工程概论、能量转换与储存原理、可再生能源导论,材料化学等。在学生进入专业方向分流后,还将开设专业选修课:二次电池技术概论、光伏技术导论、生物能源概论、燃料电池概论、生物能源概论等,并安排半年时间从事毕业论文工作,使学生跟随指导教师接触新能源科学与工程研究的最前沿。

本专业的教学计划,按四个阶段设置课程:

第一阶段为通修通识课程,强化数学、计算机、英文训练。除政治与品德修养类课程外,还包括大学体育,微积分,线性代数,大学英语,大学计算机信息技术,计算机应用等课程总学分为64分。

第二阶段为学科平台课程,以物理、化学及实验课为主体,为学生打下扎实的理学基础,培养广阔的工程学视野。为向新能源科学专业发展、理解能量转换与存储的基本原理,以及新能源材料与器件的设计、制备与表征提供扎实的理论基础。主要开设:大学物理(力学)、大学物理(热学)、大学物理(电磁学)、大学物理(光学)、大学物理实验、大学化学、大学化学实验、数学物理方法、共计学分21分。

第三阶段为专业核心课程。专业核心课程的设置为专业方向分流后的学习服务,使学生受到新能源科学与工程专业基础教育,包括能源科学与工程概论、物理化学、能量转换与储存原理、可再生能源导论、材料化学、新能源科学基础实验等。共计28学分。

第四阶段为专业选修课程和专业训练阶段,结合在专业实验室和毕业论文中的研究训练,有针对性地选修专业课程,开设二次电池技术概论、光伏技术导论、能源科学前沿、燃料电池概论、生物能源概论、纳米材料科学、电气与真空技术。并积极鼓励学生参与教师的学术研究,使学生尽早接触材料科学研究的最前沿。以使学生在可再生能源利用,高能化学电源,高效储能器件的设计、制造和应用方面受到了良好全面的训练,具有良好的发展潜力。该阶段的总学分数为43,其中毕业论文为8个学分,选修课为35学分。

六、培养规格与路径

新能源科学与工程的毕业生应该是理工兼备,既有扎实的数理科学基础又有专业的工程学素养,有强烈的社会责任感,掌握较系统的新能源科学与工程的基本理论、基本知识、基本实验技能,并掌握一定的工程经济和工程管理知识,受到基础研究和工程开发的初步训练,具有良好的科学素养和教学、研究、开发和管理能力。学生在毕业后能很快投入到新能源领域的科学研究与工程技术开发和管理中。本专业学生本科阶段必须修满包括通修课程、学科平台课程、专业课程和开放选修课程在内的累积155学分才能毕业。

修业年限:4

授予学位:工学学士

素质要求:(1) 文化科学素质: 科学、公正、客观、民主的科学精神,良好的学风和人文素质;(2)业务素质:数、理、化,计算机,英语基础扎实,思路开阔,善于独立思考,勇于创新,有较强的社会及专业适应性;(3)身体和心理素质:具有健康的身体和良好的心理素质。

知识结构:(1) 具备学习本专业所需的数学、物理、化学基础,计算机程序设计知识及外语,并适当学习一些文科课程,熟悉有关知识产权及能源资源现状;(2)具备扎实全面的工程学知识,掌握与新能源科学与工程相关的基本理论、基本技能与方法,受到比较严格的科学思维和科学实验的训练,具有可再生能源转换与储存的专项知识和应用性知识,了解新能源科学的前沿、应用前景;(3) 掌握相邻专业的一般原理和知识,如工程经济学,电子电工技术,化学工程和材料工程等。

技能结构:(1) 语言表达能力:能较好地运用汉语表达思想、写作论文,较为熟练地掌握英语,并能阅读本专业的英文文献,熟悉资料查询的基本方法。(2) 计算机能力:能熟练掌握常用软件的使用方法,熟悉计算机网络的使用和资料检索,具备简单应用程序的编写能力。(3) 实验能力:掌握能源器件的制备与性能评估,能源材料的合成与表征,具备一定的专业实验设计能力。

通识教育(大类培养阶段)

第一阶段为通修通识课程,强化数学、计算机、英文训练。除政治与品德修养类课程外,还包括大学体育、军事、微积分、线性代数、大学英语、大学计算机信息技术、计算机应用等课程,以及分层次通修课程共计学分为59分。

(二)专业教育(专业培养阶段)

1)专业准入

专业准入课程为进入本专业学习必须学习的课程。以物理、化学及实验课为主体,为学生打下扎实的理学基础,培养广阔的工程学视野。为向新能源科学专业发展、理解能量转换与存储的基本原理,以及新能源材料与器件的设计、制备与表征提供扎实的理论基础。主要开设:大学物理(力学)、大学物理(热学)、大学物理实验、大学化学、大学化学实验共计学分14分。

2)专业准出

专业准出课程为该专业毕业所必须通过的课程。该类课程的设置为专业方向分流后的学习服务,使学生受到新能源科学与工程专业基础教育,包括大学物理相关课程、理论物理(I)、数学物理方法、能源科学与工程概论、能源转换与储存原理、可再生能源导论、无机非金属材料工艺学、材料化学、材料表征、新能源科学基础实验、新能源器件与工艺试验等。共计38学分。

(三)多元发展(多元培养阶段)

1.专业学术类人才培养:

对于专业学术类学生,指定选修以下课程:

电化学、电化学测量技术、二次电池技术概论、化学反应工程、物理化学、有机化学、材料科学与工程基础、机械设计与工程材料加工、材料机械加工工程基础训练。共27学分。

建议选修以下专业课程:

能源科学前沿、纳米材料科学、材料物理、电化学测量技术、材料化学实验、C语言程序设计、储能材料与电池技术等。

考研的学生建议修读材料物理、物理化学和材料化学实验。

学术类人才还须完成选修课程8个学分。

2.交叉复合类人才培养:

1)本专业提供的开放课程如下:

序号

开放课程名称

学分

容量

1

可再生能源导论

4

50

2

能源科学与工程概论

4

40

3

能源转换与储存原理

4

40

4

新能源科学基础实验

2

40

5

燃料电池概论

2

50

6

储能材料与电池技术

2

50

7

能源与社会

2

50

8

二次电池技术概论

2

40

9

纳米材料学

3

60

2)第二专业课程修读要求

第二专业学习是指全日制本科生在确保修读完成主修专业(第一专业)之外,按照另一专业(第二专业)的培养方案和教学计划修完相关课程,获得相应证书的学习方式。第二专业课程包括所有专业准入准出课程。学生修完第二专业规定课程,成绩合格,可申请南京大学第二专业证书。未能修完全部第二专业规定课程,但修完该专业课程30个学分以上(含30),成绩合格者,可申请南京大学副修专业结业证书;跨学科修完某专业学科专业课程40个学分以上(含40),成绩合格者,可申请南京大学双学位证书。

3.就业创业类人才培养:

本专业就业创业类人才必选/指选学分须达到15个学分,如下:

电化学、物理化学、材料科学与工程基础、机械设计与工程材料加工、材料机械加工工程基础训练。

建议选修课程清单:

光伏技术、二次电池技术、燃料电池概论、电化学测量技术、高分子材料科学、工程经济学、C语言程序设计。

建议修读以下就业创业课程:

知识产权与产业化、材料与社会、工学名人讲堂、能源与社会。

就业创业类毕业生共还须完成选修课程20个学分。

七、毕业和获得学位要求

根据上述培养规格,新能源科学与工程专业的本科毕业生需要完成下列课程的系统学习并取得相应的学分,通过毕业论文答辩后方可申请工学学士学位:

1)可再生能源技术:能源科学与工程概论,4个学分;可再生能源导论4个学分。

2)工程学基础:材料科学与工程基础,4个学分;化学反应工程,3学分。

3)能源材料与高能化学电源技术:能量转换与储存原理,4学分;物理化学,4学分;材料化学实验,2学分;电化学,3个学分,电化学测量技术,2学分。

八、导学指南



专业学术类

交叉复合类

就业创业类

新能源科学与工程专业

通识教育

1)政治与品德修养类课程16个学分

2)大学体育4个学分

3)大学数学修读第一层次共14个学分

4)大学英语修读层次一、二共8个学分

5)大学计算机基础修读层次一共5个学分

6)不少于14个学分的文化素质选修课程。

学科专业教育

1)物理类课程:力学、热学、光学、电磁学

2)基础实验课:大学物理实验、大学化学实验

3)化学类课程:大学化学

4)数学类:数学物理方法

5)能源类基础理论课程:能源科学与工程概论、能源转换与储存原理、可再生能源导论

6)储能材料课程:无机非金属材料工艺、材料表征、材料化学

7)能源类实验:新能源科学基础实验、新能源器件与工艺实验。

多元发展

27个学分指定选修课程:

电化学、电化学测量技术、化学反应工程、物理化学、有机化学、二次电池技术概论、材料科学与工程基础、机械设计与工程材料加工。

此外须完成8个学分的选修课程。

完成35个选修学分的学习,其中选修跨学科选修课或公共选修课至少10个学分。

1)完成本专业15个指定选修课程的学分

2)完成本专业课程为主20个选修课程学分的学习

3)在创业就业类课程学习需达到规定的标准。

4)四年级可申请到企业实习,或开展课外实践活动,折抵一定的课程学分;毕业论文可在企业完成。


       九、教学计划模板

        能源科学与工程系本科教学计划”。