摘 要：綜合能源時(shí)代，傳統(tǒng)能源與動(dòng)力學(xué)科專業(yè)向“智能”“智慧”化方向發(fā)展融合成為必然趨勢(shì)。構(gòu)建面向智慧能源的基礎(chǔ)、特色和實(shí)踐課程體系成為教學(xué)研究重點(diǎn)。該文擬圍繞面向智慧能源高端人才培養(yǎng)的能源動(dòng)力類專業(yè)教育教學(xué)體系改革，探討智慧能源的基礎(chǔ)、特色和實(shí)踐課程構(gòu)建原則、內(nèi)涵與途徑。能源動(dòng)力專業(yè)課程知識(shí)與大數(shù)據(jù)、人工智能、信息控制等學(xué)科知識(shí)遵循“模型構(gòu)建-數(shù)據(jù)分析-控制優(yōu)化”的融合原則，是建設(shè)智慧能源的理論課程重要方法。針對(duì)智慧能源的交叉融合特性，充分利用海量實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，開發(fā)突破場(chǎng)地、資源、設(shè)備和人員等限制，實(shí)現(xiàn)多功能教學(xué)目標(biāo)的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)綜合課程，實(shí)現(xiàn)多維培養(yǎng)目標(biāo)，是構(gòu)建完善的智慧能源課程體系的重要一環(huán)。

關(guān)鍵詞：智慧能源；知識(shí)融合；課程體系；工程實(shí)踐；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2024）30-0019-05

Abstract： In the era of comprehensive energy， mergence with the intelligent and smart technologies have been becoming an inexorable trend for the major of energy and power engineering. Establishing new fundamental， characteristic and practice curriculum systems for smart energy expertise is a key topic for teaching research. This paper explores the principles， connotation and strategies to develop fundamental， characteristic and practice curriculum for smart energy， focusing on education and teaching revolution ofthe major of energy and power engineering regarding to the cultivation of talents specially for smart energy era. The course knowledge of energy and power and the knowledge of big data， artificial intelligence， information control and other disciplines follow the integration principle of "model construction-data analysis-control optimization"， which is an important method for the construction of theoretical courses of smart energy. In view of the cross-integration characteristics of smart energy， making full use of massive actual production data， developing comprehensive virtual simulation practical teaching courses that break through the limitations of sites， resources， equipment and personnel to achieve multi-functional tYVIW4+TCu2qnZ9hRjIy30Qj6JqvwAREhjsIrGB01juQ=eaching goals， and realizing multi-dimensional training goals are an important part of building a sound smart energy curriculum system.

Keywords： smart energy; knowledge fusion; curriculum system; engineering practice; talent cultivation

基金項(xiàng)目：中國礦業(yè)大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“基于工程教育導(dǎo)向的《高等燃燒學(xué)》課程教學(xué)模式改革研究”（2023YJSJ G034）；中國礦業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目重大課題“智慧能源高端人才知識(shí)、能力和素養(yǎng)圖譜構(gòu)建與達(dá)成路徑”（2023ZDKT04）；江蘇省高等學(xué)校教育技術(shù)研究會(huì)2019 年高校教育信息化研究課題“基于超星系統(tǒng)的線上線下混合式信息化教學(xué)改革與實(shí)踐”（2019JSETKT074）第一作者簡介：陳玉民（1986-），男，漢族，湖南衡陽人，工學(xué)博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)闅淠埽腔勰茉础?/p>

通信作者：周懷春（1965-），男，漢族，湖北仙桃人，工學(xué)博士，教授。研究方向?yàn)橹腔勰茉?，熱輻射分析及燃燒監(jiān)控。

能源領(lǐng)域是碳達(dá)峰、碳中和的主戰(zhàn)場(chǎng)，能源革命是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要抓手。通過傳統(tǒng)能源新技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、智能化技術(shù)的深度融合[1]，加快推動(dòng)中國能源革命向縱深發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源行業(yè)由“質(zhì)”到“智”的發(fā)展，建設(shè)清潔低碳、智慧高效、經(jīng)濟(jì)安全的能源體系是中國式現(xiàn)代化的基礎(chǔ)。技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展對(duì)智慧能源創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出了緊迫要求。然而，隨著信息化、智能化技術(shù)與能源行業(yè)的深度融合發(fā)展[2]，傳統(tǒng)能源與動(dòng)力類課程體系與實(shí)際需求的割裂愈來愈嚴(yán)重，已經(jīng)難以支撐能源領(lǐng)域智慧化革命所需復(fù)合型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需求。

一 構(gòu)建智慧能源課程體系的時(shí)代需求

（一） 智慧能源課程體系建設(shè)現(xiàn)狀

高校作為高端人才主要輸出端、知識(shí)發(fā)展傳播主陣地，開展面向智慧能源的教育教學(xué)改革研究迫在眉睫。其核心任務(wù)之一就是構(gòu)建智慧能源方向知識(shí)體系[3]，主要載體即科學(xué)、完善的智慧能源課程體系建設(shè)?？茖W(xué)、合理、完善的課程體系和教學(xué)方法是保證智慧能源高端人才培養(yǎng)教育教學(xué)體系實(shí)施效果的關(guān)鍵。因此，傳統(tǒng)能源與動(dòng)力學(xué)科專業(yè)向“智能”“智慧”化方向發(fā)展融合成為教育教學(xué)改革研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

國外高等教育一直注重傳統(tǒng)學(xué)科與新興學(xué)科的復(fù)合交叉，以建設(shè)滿足智慧能源工程教育的知識(shí)體系。歐盟最早開始智慧能源人才培養(yǎng)的教學(xué)體系改革，在其課程體系中，采用了人工智能技術(shù)來提高教學(xué)質(zhì)量，并在各階段中融入了人工智能，高等教育的基礎(chǔ)課程是其中重要組成部分[4]。2004年普渡大學(xué)設(shè)置了工程教學(xué)系，促進(jìn)人工智能、儲(chǔ)能、智能制造等多學(xué)科交叉應(yīng)用，以培養(yǎng)適應(yīng)包括智慧能源在內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè)的高端可塑性人才[5]。2016年麻省理工學(xué)院開始了新工程教育改革計(jì)劃（NEET計(jì)劃），其核心理念是高度強(qiáng)調(diào)人工智能時(shí)代工程人才培養(yǎng)的學(xué)科融合趨勢(shì)，更加突出以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)能力，面向未來新機(jī)器新系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)和能力需求，完成適應(yīng)智能化時(shí)代的工程人才培養(yǎng)學(xué)科專業(yè)體系重構(gòu)[6-7]。2017年，伊利諾伊大學(xué)香檳分校已經(jīng)開始了綠色綜合能源系統(tǒng)的課程，主要關(guān)注了風(fēng)能、太陽能、儲(chǔ)能電站和傳統(tǒng)電力的智能耦合，以及綠色能源的能源供給表現(xiàn)和經(jīng)濟(jì)性分析[4]。日本格外注意能源的智慧化，與能源智慧化實(shí)踐相匹配，還構(gòu)建了相應(yīng)的培訓(xùn)體系，該體系包含素養(yǎng)教育、應(yīng)用基礎(chǔ)教育、專家培育等多個(gè)層次[8]。

國內(nèi)多所高校已經(jīng)提前布局智慧能源課程體系的建設(shè)和改革。2015年，華北電力大學(xué)整合校內(nèi)外能源領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)科研力量，組成由經(jīng)濟(jì)管理、電氣、能源與動(dòng)力、可再生能源、信息與通信和人文社科等多學(xué)科、跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)，研發(fā)了“綜合能源系統(tǒng)仿真平臺(tái)”；2020年，進(jìn)一步依托其在智慧能源等相關(guān)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)開設(shè)人工智能專業(yè)，著力于培養(yǎng)服務(wù)智能電力行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人才。2022年，浙江大學(xué)依托工程師學(xué)院啟動(dòng)智慧能源工程師項(xiàng)目[4]，通過動(dòng)力工程、電氣工程、控制工程和信息技術(shù)等多學(xué)科交叉互補(bǔ)，產(chǎn)教融合、需求導(dǎo)向，培養(yǎng)智慧能源新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)所急需的應(yīng)用型、復(fù)合型和高層次工程專業(yè)人才；項(xiàng)目的核心專業(yè)課程包括智慧能源系統(tǒng)工程、綜合能源系統(tǒng)集成優(yōu)化、低碳能源系統(tǒng)理論與設(shè)計(jì)、智慧能源工程案例分析與實(shí)踐、新能源發(fā)電與變流技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)與邊緣計(jì)算等，課程內(nèi)容涵蓋智慧能源系統(tǒng)體系架構(gòu)、能源綜合梯級(jí)利用、低碳能源系統(tǒng)、多能流耦合調(diào)度控制、智慧環(huán)保裝置運(yùn)行控制和能源系統(tǒng)建模仿真等。2022年，上海交通大學(xué)智慧能源工程專業(yè)正式招生，以上海交通大學(xué)-國家電投智慧能源創(chuàng)新學(xué)院產(chǎn)教融合為平臺(tái)，課程體系融合能源類和信息類課程，突出強(qiáng)調(diào)了電氣工程、動(dòng)力工程、控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和材料科學(xué)與工程等多學(xué)科知識(shí)的交叉。清華大學(xué)、天津大學(xué)、華中科技大學(xué)將智慧能源方向設(shè)置在人工智能學(xué)院[4]。智慧能源專業(yè)的基礎(chǔ)課程設(shè)置呈現(xiàn)出跨領(lǐng)域跨學(xué)科的特點(diǎn)、知識(shí)融合與學(xué)科交叉的鮮明特征。

基于智慧能源領(lǐng)域的知識(shí)融合、學(xué)科交叉、智能信息化等內(nèi)在特征，如何提高學(xué)生的知識(shí)掌握效率、持續(xù)學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新素質(zhì)亦成為智慧能源課程體系中的實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)解決的重要問題。教育部于2018年發(fā)布《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》中提出“建設(shè)1 000項(xiàng)左右國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平”，強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。2018年7月，工信部印發(fā)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)及推廣指南》，具備雙向通路的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展使數(shù)字孿生成為了有生命力的模型。法國達(dá)索公司基于數(shù)字孿生搭建3D EXPERIENCE數(shù)字化體驗(yàn)平臺(tái)[4]，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、生產(chǎn)執(zhí)行到最終交付的全生命周期管理，有效地縮短了研發(fā)周期，通過模擬產(chǎn)品在加工過程中的狀態(tài)，合理分配與使用資源，從而提升生產(chǎn)效率。GE公司基于Predix平臺(tái)提供了設(shè)備虛實(shí)同步交付的新理念，通過采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在虛擬孿生體上進(jìn)行多方面分析，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字孿生在設(shè)備產(chǎn)品故障檢測(cè)、壽命預(yù)測(cè)等方面的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了數(shù)字孿生的價(jià)值，強(qiáng)化企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力[9]。

綜上所述，通過與信息、控制、計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)交叉融合，構(gòu)建適應(yīng)智能時(shí)代的智慧能源知識(shí)體系是能源與動(dòng)力專業(yè)教學(xué)改革發(fā)展現(xiàn)狀的本質(zhì)特征。但是，目前對(duì)于智慧能源知識(shí)體系內(nèi)涵和構(gòu)建方法尚在探索中，還存在諸多問題：能源與動(dòng)力學(xué)科與人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等學(xué)科的融合趨勢(shì)的未來形態(tài)會(huì)是怎樣的，融合的邊界如何確定？如何靈活應(yīng)用信息化、現(xiàn)代化的先進(jìn)教學(xué)方法，在有限課時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)融合交叉知識(shí)的教與學(xué)？智慧能源覆蓋的專業(yè)理論知識(shí)和應(yīng)用場(chǎng)景廣泛而復(fù)雜，如何在有限資源下構(gòu)建開放性、包容性、可移植性高的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)？

（二） 智慧能源課程體系的發(fā)展趨勢(shì)

智慧能源系統(tǒng)是能源動(dòng)力、電氣控制、可再生能源和信息技術(shù)等多學(xué)科的交叉領(lǐng)域，其重大特征是學(xué)科交叉、知識(shí)融合、技術(shù)集成。因此，智慧能源課程體系必須具有與之匹配的內(nèi)核，其在人才培養(yǎng)、知識(shí)構(gòu)建、實(shí)踐訓(xùn)練等方面的改革趨勢(shì)如下。

1 人才培養(yǎng)內(nèi)涵目標(biāo)多維化

智慧能源系統(tǒng)的學(xué)科交叉、知識(shí)融合、技術(shù)集成特征決定了人才培養(yǎng)的目標(biāo)是提高畢業(yè)生的綜合素質(zhì)，包括知識(shí)復(fù)合、能力復(fù)合、思維復(fù)合等多方面素質(zhì)。綜合我國當(dāng)下培養(yǎng)人才的模式，通過開設(shè)多學(xué)科交叉復(fù)合課程，讓學(xué)生了解、學(xué)習(xí)、領(lǐng)會(huì)其他領(lǐng)域的知識(shí)，學(xué)會(huì)利用其他領(lǐng)域的知識(shí)來解決自己領(lǐng)域的難題；同時(shí)融會(huì)貫通，把專業(yè)知識(shí)創(chuàng)新性地運(yùn)用到其他領(lǐng)域。

2 課程知識(shí)體系交叉融合化

信息化和智能化促進(jìn)學(xué)科融合是未來高等教育發(fā)展的必然趨勢(shì)，是智慧能源課程體系構(gòu)建必須遵守的首要原則。從能動(dòng)類教育教學(xué)改革的視角來看，原有的以學(xué)科為單位的單學(xué)科或有限學(xué)科融合的課程體系，已不適應(yīng)智慧能源時(shí)代的人才培養(yǎng)需要；剛性的學(xué)科邊界設(shè)置和固化的課程體系架構(gòu)，已成為禁錮高端人才培養(yǎng)的主要障礙。

3 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)交互化

建設(shè)融合多個(gè)能源系統(tǒng)的綜合能源系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室耗資巨大，且牽涉設(shè)備繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)設(shè)備維護(hù)難度大，造成綜合實(shí)踐教學(xué)開展困難。結(jié)合大數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)字孿生方法，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程能夠有效降低實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)成本，且可將實(shí)踐生產(chǎn)過程以數(shù)據(jù)為紐帶引入到實(shí)踐教學(xué)中。虛擬教學(xué)平臺(tái)可以將復(fù)雜結(jié)構(gòu)實(shí)體化展現(xiàn)、把復(fù)雜過程原理細(xì)節(jié)化演示，有助于強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解、掌握、應(yīng)用。對(duì)信息技術(shù)和教育教學(xué)推進(jìn)更深層教學(xué)融合，已經(jīng)成為智能時(shí)代的必要實(shí)踐教學(xué)手段。

二 智慧能源課程體系建設(shè)內(nèi)涵

（一） 智慧能源基礎(chǔ)課程

智慧能源基礎(chǔ)課程建設(shè)按照“模型構(gòu)建-數(shù)據(jù)分析-智能控制”的知識(shí)能力培養(yǎng)規(guī)律[10]，以熱力系統(tǒng)及分析方法、能源與動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù)、熱工過程控制等能源與動(dòng)力工程類專業(yè)核心專業(yè)課程為主線。同時(shí)，通過加強(qiáng)計(jì)算語言、人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)挖掘等智能工具的使用來重構(gòu)上述主線課程內(nèi)容；下游課程中突出發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)、單元機(jī)組集控運(yùn)行、先進(jìn)熱管理技術(shù)等與智能控制相關(guān)的應(yīng)用性課程內(nèi)容；上游課程中動(dòng)力機(jī)械原理、鍋爐與燃燒原理、流體機(jī)械原理、制冷與低溫原理和儲(chǔ)能技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課突出對(duì)基本原理的分析、對(duì)典型案例的討論。與之對(duì)應(yīng)的，需要構(gòu)建與智慧能源相適應(yīng)的信息化教學(xué)方法。主要以超星爾雅、雨課堂等平臺(tái)開展智慧教學(xué)；師生共同利用學(xué)習(xí)通App進(jìn)行教學(xué)的課前自學(xué)、課堂導(dǎo)學(xué)、課后督學(xué)的多環(huán)節(jié)互動(dòng)溝通。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，綜合使用案例分析法、小組討論法、微課法和線上線下混合式教學(xué)法等。根據(jù)課程群建設(shè)需要，引進(jìn)“產(chǎn)業(yè)專家進(jìn)課堂”，探索遠(yuǎn)程實(shí)景直播教學(xué)等教學(xué)新方式方法?；A(chǔ)課程群建設(shè)中，師資隊(duì)伍是重要保障。擁有一支適應(yīng)于跨領(lǐng)域、跨專業(yè)、學(xué)科交叉的師資隊(duì)伍，既是基礎(chǔ)課程群建設(shè)水平的體現(xiàn)，也是培養(yǎng)智慧能源高端創(chuàng)新人才的根本保障。

（二） 智慧能源特色課程

智慧能源特色課程主要圍繞能源與人工智能方法、能源動(dòng)力工程項(xiàng)目管理兩大核心特色課程群建設(shè)。基于知識(shí)融合和多維能力培養(yǎng)目標(biāo)，從能源監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析、能源智能決策、人工智能算法和智慧能源管理四個(gè)方面，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)等智能算法語言，掌握數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、采集、分析和挖掘的方法，具備能源系統(tǒng)建模、系統(tǒng)優(yōu)化和辨識(shí)的能力，可以圍繞能源動(dòng)力設(shè)備、裝置、流程進(jìn)行專家系統(tǒng)診斷、決策?；诠こ探逃龑?dǎo)向和行業(yè)特色耦合的原則，以目標(biāo)教學(xué)為主導(dǎo)，從能源項(xiàng)目管理、可持續(xù)能源策略、典型案例教學(xué)和產(chǎn)教融合四個(gè)方面，圍繞能源動(dòng)力系統(tǒng)和工程，比如智慧電力系統(tǒng)從煤炭采購與儲(chǔ)存、負(fù)荷預(yù)測(cè)調(diào)度、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)、碳排放和碳指標(biāo)交易等，培養(yǎng)能源項(xiàng)目管理素質(zhì)和可持續(xù)發(fā)展決策能力。

（三） 智慧能源實(shí)踐課程

智慧能源實(shí)踐課程主要圍繞智慧能源設(shè)備、過程、項(xiàng)目的機(jī)理、數(shù)據(jù)、知識(shí)模型化能力，多維度融合智慧能源虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和多階段多層次實(shí)踐教學(xué)體系三部分，按照“模型-仿真-實(shí)踐”的素質(zhì)形成規(guī)律進(jìn)行建設(shè)。為了突破常規(guī)課時(shí)、產(chǎn)地、人員對(duì)實(shí)踐課程的限制，同時(shí)結(jié)合智慧能源課程的信息化特點(diǎn)，其實(shí)踐課程重點(diǎn)結(jié)合了數(shù)字孿生系統(tǒng)與工業(yè)三維虛擬場(chǎng)景教學(xué)方法。建立智慧能源工程設(shè)備模型庫，滿足智慧能源高端人才對(duì)工業(yè)設(shè)備特性可視化的特性需求，也為智慧能源工業(yè)三維虛擬場(chǎng)景搭建提供虛擬設(shè)備支持，實(shí)現(xiàn)新時(shí)代“模型-分析-構(gòu)建”這一新工程范式的轉(zhuǎn)變。在綜合能源系統(tǒng)終端仿真機(jī)中通過三維虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景組態(tài)化技術(shù)動(dòng)態(tài)構(gòu)建能源系統(tǒng)，推動(dòng)學(xué)生理解智慧能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、機(jī)理、運(yùn)行流程等信息。將能源工程實(shí)踐與人工智能相結(jié)合，充分開發(fā)利用數(shù)字孿生仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)道，結(jié)合建模、可視化、控制、優(yōu)化、管理和診斷多學(xué)科融合形成層次化實(shí)踐課程，把不同階段貫穿各個(gè)層次實(shí)踐學(xué)習(xí)中，包括“認(rèn)識(shí)、理解、運(yùn)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)”六個(gè)階段。

三 基于知識(shí)融合的智慧能源課程體系構(gòu)建方法

（一） 基礎(chǔ)與特色課程構(gòu)建方法

智慧能源理論課程主要包含基礎(chǔ)和特色特稱，其構(gòu)建內(nèi)涵主要涵蓋教學(xué)目標(biāo)構(gòu)建、課程內(nèi)容融qzXBalkuWmUBnjWpiLvcog==合重構(gòu)、教學(xué)方法創(chuàng)新及課程思政建設(shè)三個(gè)方面。

首先，采用文獻(xiàn)調(diào)查法、問卷調(diào)查法、專家調(diào)查法和案例分析法相結(jié)合的方式，運(yùn)用能源行業(yè)發(fā)展、就業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，調(diào)研新時(shí)代智慧能源高端人才培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)內(nèi)涵，形成和論證智慧能源課程體系建設(shè)方案可行性報(bào)告?；凇盎A(chǔ)拓展-倫理建設(shè)-通專融合-案例分析”的建設(shè)流程和方法，構(gòu)建智慧能源基礎(chǔ)課程體系，助力學(xué)生構(gòu)建智慧能源中智能控制、大數(shù)據(jù)、建模仿真和能源梯級(jí)利用的概念和知識(shí)。

其次，基于所明確的智慧能源課程內(nèi)涵，在智慧能源基礎(chǔ)課程體系建設(shè)的基礎(chǔ)上，面向社會(huì)需求，通過學(xué)科專業(yè)的交叉融合和知識(shí)重組，圍繞智慧能源行業(yè)采用課程串編方式建立能源系統(tǒng)人工智能方法、能源動(dòng)力工程項(xiàng)目管理等特色課程群，結(jié)合實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、人格和素質(zhì)的多維培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生理解掌握信息技術(shù)、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)在能源與動(dòng)力行業(yè)的應(yīng)用方法，提升學(xué)生將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等與能源與動(dòng)力行業(yè)結(jié)合的能力。

（二） 實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程構(gòu)建方法

實(shí)踐實(shí)訓(xùn)是促進(jìn)能源與動(dòng)力工程專業(yè)學(xué)生向智慧能源領(lǐng)域能力升級(jí)的重要環(huán)節(jié)。面向應(yīng)用實(shí)踐與產(chǎn)業(yè)需求的重要性，根據(jù)“知識(shí)傳遞-方法構(gòu)建-能力提升”的學(xué)習(xí)規(guī)律，圍繞知識(shí)、能力、人格和素質(zhì)的多維培養(yǎng)目標(biāo)，啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力與自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求以及企業(yè)特色需求，以Simulink建模仿真訓(xùn)練、綜合能源系統(tǒng)中終端仿真機(jī)以及工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)協(xié)同，建設(shè)數(shù)字孿生仿真系統(tǒng)，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化與本專業(yè)工程實(shí)際問題的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)以智慧能源工程應(yīng)用為導(dǎo)向的解決實(shí)際工程問題的能力，構(gòu)建基于數(shù)字孿生的智慧能源虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，推動(dòng)學(xué)生理論與實(shí)踐融合，從而形成中長期產(chǎn)業(yè)適應(yīng)能力。

首先，強(qiáng)化能源與動(dòng)力工程建模能力的培養(yǎng)。以Simulink仿真訓(xùn)練為基礎(chǔ)，探索學(xué)生“數(shù)值計(jì)算-人工智能-智慧能源”之間的新應(yīng)用模式，將機(jī)理、數(shù)據(jù)的知識(shí)融合構(gòu)建多模型深度融合能源工程設(shè)備模型庫。深入能源工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，總結(jié)相關(guān)工藝信息與獲取工業(yè)數(shù)據(jù)，并建立三類數(shù)字孿生模型：工藝流程級(jí)模型、生產(chǎn)效能級(jí)模型及企業(yè)運(yùn)行級(jí)模型，作為數(shù)字孿生系統(tǒng)的數(shù)字孿生體模型微服務(wù)。通過深度推廣機(jī)理、數(shù)據(jù)、知識(shí)等多模型實(shí)踐應(yīng)用，可以加深學(xué)生對(duì)數(shù)值計(jì)算、人工智能算法的理解，夯實(shí)基礎(chǔ)理論根基。

其次，利用能源系統(tǒng)終端仿真機(jī)中部署智慧能源虛擬仿真引擎。以分布式仿真架構(gòu)作參考，采用虛擬化技術(shù)，將每個(gè)模型作為一個(gè)微服務(wù)，根據(jù)需求實(shí)例化出多項(xiàng)數(shù)字孿生服務(wù)；按照模塊化、通用化、靈活化的原則，采用統(tǒng)一微服務(wù)接口、通信協(xié)議、文件規(guī)約開發(fā)各項(xiàng)微服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自定義模型、智能算法的微服務(wù)模塊化封裝。以O(shè)PC UA服務(wù)器作為數(shù)據(jù)共享中心，實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景生產(chǎn)全要素互聯(lián)?；谶壿嫿M態(tài)或編程組態(tài)微服務(wù)的形式實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜、高級(jí)的數(shù)字孿生服務(wù)，即動(dòng)態(tài)創(chuàng)建面向智慧能源的仿真場(chǎng)景，從而解決實(shí)踐教學(xué)成果與專業(yè)工程實(shí)踐需求匹配度不高的問題。促進(jìn)能源與動(dòng)力領(lǐng)域的智能化、信息化發(fā)展，為培養(yǎng)適用于智慧能源領(lǐng)域的智能算法應(yīng)用和開發(fā)、系統(tǒng)管理與優(yōu)化等專業(yè)技能提供實(shí)踐支撐。

最后，面向能源工程高端人才培養(yǎng)，基于數(shù)字孿生的仿真實(shí)踐課程，以結(jié)合工程實(shí)際為主、輔以基于案例的教學(xué)和實(shí)踐方法，結(jié)合課程的性質(zhì)和任務(wù)，針對(duì)畢業(yè)要求的具體指標(biāo)點(diǎn)，緊密聯(lián)系工程實(shí)際項(xiàng)目，解決復(fù)雜工程難題。為學(xué)生提供典型能源工程虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景案例，利用模型庫與虛擬仿真引擎實(shí)現(xiàn)工業(yè)場(chǎng)景可視化搭建，運(yùn)用提供案例代碼進(jìn)行仿真多學(xué)科代碼仿真驗(yàn)證，學(xué)生對(duì)系統(tǒng)每一學(xué)科仿真環(huán)節(jié)步驟進(jìn)行分析總結(jié)，形成數(shù)字孿生仿真學(xué)習(xí)報(bào)告。以數(shù)字孿生仿真平臺(tái)為依托，構(gòu)建相應(yīng)的虛擬仿真場(chǎng)景，進(jìn)而獲得物料與設(shè)備之間的互動(dòng)方式以及傳感器的類型與特性；采用工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)新技術(shù)——圖形化編程工具，使得學(xué)生所研究的建模方法能快速部署在大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量工業(yè)運(yùn)行信息的挖掘分析與綜合利用，根據(jù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)可視化運(yùn)行結(jié)果，對(duì)比分析不同算法對(duì)于解決該工程問題的優(yōu)異性。

最終實(shí)現(xiàn)面向智慧能源的專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，使學(xué)生可以從一個(gè)嶄新的角度去看待現(xiàn)在的能源系統(tǒng)，589b51c022b0668fe323160c39daafdd02a9a62db79d59da2d98cde25b0ede06從宏觀系統(tǒng)的角度去找到高效利用各類能源的方法，以發(fā)展的眼光闡述未來能源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，為學(xué)生將來參與能源產(chǎn)業(yè)變革和轉(zhuǎn)型工作奠定基礎(chǔ)。

四 結(jié)束語

綜合智慧能源時(shí)代，能源與動(dòng)力工程專業(yè)必須向智慧化、信息化轉(zhuǎn)型，以培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、社會(huì)發(fā)展的人才。智慧能源課程建設(shè)是能動(dòng)類專業(yè)面向智慧化、低碳化、智能化發(fā)展趨勢(shì)開展課程改革的重要著力點(diǎn)。以知識(shí)融合為主線，突出數(shù)字化、智能化學(xué)科知識(shí)與能源與動(dòng)力學(xué)科知識(shí)的交叉，研究智慧能源基礎(chǔ)課程群內(nèi)涵和與之適應(yīng)的教學(xué)方法；以能源與動(dòng)力行業(yè)為背景，緊扣工程教育本質(zhì)，拓展和挖掘信息化、智能化技術(shù)在能動(dòng)行業(yè)的應(yīng)用途徑和案例，建設(shè)智慧能源特色課程群；對(duì)提高學(xué)生數(shù)字能力、持續(xù)學(xué)習(xí)和知識(shí)融匯等素養(yǎng)，適應(yīng)能源行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型趨勢(shì)意義重大?；谥腔勰茉捶较蚪徊嫒诤咸卣?，以海量實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)值孿生方法為內(nèi)核，構(gòu)建智慧能源綜合實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，是強(qiáng)化學(xué)生智能信息化技能與傳統(tǒng)能動(dòng)專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用素質(zhì)，培養(yǎng)解決智慧能源領(lǐng)域復(fù)雜工程問題能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸王琳，陸啟亮，張志洪.碳中和背景下綜合智慧能源發(fā)展趨勢(shì)[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2022（42）：10-18.

[2] 陳玉民，史承靜，崔馨，等.面向綜合能演時(shí)代的動(dòng)力機(jī)械原理課程建設(shè)與實(shí)踐改革探索[J].高教學(xué)刊，2023（23）：1-5.

[3] 朱嘉文，杜華，顧小清.愛思唯爾報(bào)告《人工智能：知識(shí)的創(chuàng)造、傳遞和應(yīng)用-中國、歐洲和美國的趨勢(shì)》解讀[J].中國教育信息化，2022，28（6）：20-28.

[4] 郭卉，楊佳潤.歐洲工程教育研究發(fā)展：歷史于比較分析[J].高等工程教育，2022（70）：194-200.

[5] 孫志堅(jiān)，俞自濤，鄭夢(mèng)蓮，等.學(xué)科交叉復(fù)合的“智慧能源系統(tǒng)理論與應(yīng)用”課程建設(shè)研究[J].高等工程教育研究，2019（S1）：153-155.

[6] 劉進(jìn)，王璐瑤.麻省理工學(xué)院新工程教育轉(zhuǎn)型：源起、框架與啟示[J].高等工程教育研究，2019（6）：162-171.

[7] 劉進(jìn)，呂文晶.人工智能時(shí)代應(yīng)深化研究生課程的學(xué)科融合——基于對(duì)MIT新工程教育改革的借鑒[J].國內(nèi)高等教育教學(xué)研究動(dòng)態(tài)，2021（8）：40-45.

[8] 龔超，王翼.日本人工智能教育戰(zhàn)略的研究和分析[J].中國教育信息化，2022（6）：29-37.

[9] 鄭坤，陳誠信，楊家豪.現(xiàn)代能源系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J].能源與節(jié)能，2019（11）：2-5.

[10] 王富強(qiáng)，張傳新，余秋紅，等.“能源與動(dòng)力工程專業(yè)”階梯式科教融合的教學(xué)方法對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探討[J].教育教學(xué)論壇，2020（15）：226-228.