国内外一流大学电气工程学科方向对比研究

比 较 教 育 研 究186中国电力教育2009年 11月下 总第 149期 我国经济的高速发展对电力系统的要求日益提高。为了与经济的增长相适应，并考虑节能减排方面的因素，国家正加大投入建设特高压输电网络、开发新能源发电领域，并提出开展“建设坚强的智能电网 （ strong smart grid ） ”方向的研究。这样的大环境使电气工程学科下设的专业成为目前我国非常热门的专业。电气工程学科在我国经历了近百年的发展，但一直未能进入世界一流学科的行列。为了寻找我国电气工程学科与世界一流大学之间的差距，借我校学习实践科学发展观第一阶段的工作任务——学习调研的机会， 我们通过电话访谈、 文献研究、网络及校友资源等多种方式收集了大量信息，对部分国内外一流大学电气工程学科建设的相关问题进行了深入的研究。论文针对电气工程学科方向设置方面的问题进行了分析探讨并根据以下大学 / 学科排名的结果选取研究对象。一、大学 / 学科排名评价体系简介1.《 泰晤士报高等教育副刊》大学排名《泰晤士报高等教育副刊》世界大学排名反映的是教学、研究和国际声誉方面的实力，而且特别强调国际化。 [1] 同时，它强调根据大学的当前实力作出评估，或至少根据大学最近发表的统计数据进行排名，而反对直接把大学的历史荣誉纳入评估指标中。由 Quacquarelli Symonds (QS) 公司进行资料收集调查，根据各大学的研究、教职员人数、国际知名度、教学质量等进行评等与分析。具体指标有五个 ： [2] 同行评议 50% ； 生师人数比 20% ； 教师人均论文引用数 20% ； 海外教师人数比 5% ； 留学生人数比 5%。《泰晤士报高等教育副刊》世界大学评估侧重学校声誉和科研情况。不仅采集同行评议等主观数据，而且将教学与科研赋予相同的权重，很好地体现了大学具有教学与研究的双重使命。引入两项反映大学国际化程度的指标，更加鲜明地反映了当今世界一流大学的时代色彩。2.《 美国新闻与世界报道》学科排名《美国新闻与世界报道》大学排名在美国甚至在全世界都产生了重要的影响，它是美国最具权威的大学排名，在美国大学评估中占有重要的地位。 《美国新闻与世界报道》对于世界大学研究生院的排名分学科进行，其中对工程学科依据以下指标 ： [3,4]（1 ） 声誉评价 40%、同行评价 25%、雇主评价 15%；（ 2）学生选择性 10%、 GRE 平均得分 6.75%、上年入学率 3.25％ ；（ 3）教师资源 25%、生师比 11.25%（博士生师比 7.5%，硕士生师比 3.75%） 、国家工程院成员所占教师比 7.5%、博士学位获得者 6.25%。 （ 4）科研活动 25%、总科研经费 15%、教师平均科研经费 10%。《美国新闻与世界报道》工程学科排名提高了客观因素的比例，对教师资源的数量和质量均提出了要求。科研活动通过科研经费体现也是合理的，科研项目是科研成果的基础，没有足够的经费，很多工作都难以开展。3. 教育 部学科排名指标学科排名是指对研究生培养学科进行整体水平评估，并根据评估结果进行排名，又称 “学科评估” 。此项工作由教育部学位与研究生教育发展中心组织，各高校和科研院所自愿申请参加。学科评估采取 “主观评价与客观评价相结合、以客观评价为主” 的指标体系， 与国际上主流的教育排名评估指标体系接轨，同时结合我国学科建设的实际情况，与国家级重要评估项目相关指标体系的要点保持相对一致。指标体系中 “学术队伍” 、 “科学研究”和 “人才培养”三项一级指标为客观指标，反映该学科的整体水平 ；“学术声誉”一级指标为主观指标，反映该学科的学术成就及在学术界的影响力。 [5]根据上述三种大学 / 学科评价体系最新的排名情况，我们选取了 八所国内外一流高校作为研究对象，研究这些高校电气工程学科专业方向设置方面的问题。二、国际一流大学电气工程学科方向研究1. 剑桥大学在 《泰晤士报高等教育副刊》 2008 年全球大学的排名中，剑桥大学位列第三，是当之无愧的世界一流大学。国内外一流大学电气工程学科方向对比研究高 艳 唐跃进摘要 ： 根据 《泰晤士报高等教育副刊》 2008 年全球大学排名情况、 《美国新闻与世界报道》 2008 年全美工程类院校排名情况以及国内教育 部学位与研究生教育 发展 中 心最近公布的 2007～ 2009 年电 气工程学科评估的学科排名情况，论文选取了 部分国内外一流大学作为研究对象，专门针对电 气工程学科的方向设置问题进行 了 深入细致的研究。在此基础上，分析 了 国内一流高校在 电 气工程学科方向设置方面与世界一流高校之间的差距，希望能为 国内 高校实现 “打造世界一流 电 气工程学科”的 目标提供参考 。关键词 ： 电 气工程 ； 学科方向 ； 学科排名作者简介 ： 高艳 （ 1981-） ，女 ，湖北武汉人，华中科技大学电 气与 电 子 工程学院，讲师 ，工学博士 ，主要研究方向 ： 电 气工程学科发展与规划研究； 唐跃进 （ 1958- ） ，男 ，湖南石门人，华 中科技大学电 气与 电 子 工程学院，教授，工学博士 ，主要研究方向： 电磁新技术。（湖北 武汉 430074）教 育 研 究比 较187中国电力教育2009年 11月下 总第 149期 在剑桥大学，电气工程学科属于工程系的六大研究分支之一。该分支覆盖从纳米级到大型电力应用领域各个方面的电气工程问题，包括以下研究小组 ： 电子装置与材料，光子研究，电子、电力和能量变换，科学图像处理，多晶硅 TFT，纳米材料与光谱。其中电子、电力和能量变换研究小组是论文调研的重点。该小组重点研究电力电子装置和集成电路及它们在不同领域中的应用，也涉及其他方向： 太阳能电池及其在电力系统中的应用，电机和驱动的集成设计 ，电磁建模，广播频率及微波电力的工业应用，超导在电力系统中的应用等。具体而言 ：（1 ）高压微电子方面。研究方向 ： 高压电力半导体装置，半导体装置的数字仿真和建模，智能传感器和 MEMS 功率集成电路，硅隔离装置，基于硅的微传感器。（ 2）超导方面。主要研究超导在电力系统中的应用，包括开发基于电机的能量储存单元，如飞轮、非接触电磁轴承，电力系统和旋转电机的故障电流限制器。此外，该小组还承担了世界上首个用于风力发电的无刷双馈感应电机的实现项目。2. 麻省理工学院 （ MIT）在 《美国新闻与世界报道》全美工程类院校的排名中，MIT 多年位列第一，在世界上享有很高的声誉。MIT 设有电气工程与计算机科学系，隶属工程学院。该系包含六个研究领域，其中 “能源及电磁系统”领域与国内电气工程学科近似。能源及电磁系统领域主要研究方向如下 ：电磁机械一体化 ： 包含高电压工程、物理化学、电动力学、自动控制等。电动机械及电力系统 ： 包含电力电子、高功率半导体、电力机械、电动机械、电机及驱动、磁悬浮、微电传感与激励，微电机与传感器、电力系统等。高压研究 ： 包含高压发电与绝缘、静电现象及控制、测量、粒子束等。 等离子体研究 ： 包含可控聚变能量、空间等离子体、高能微波、太赫兹、加速器物理工程、等离子体电动力学、线性和非线性波 - 粒子、波 - 波交互作用，连贯及混沌动态等。短波激光研究 ： 包含小型短波激光设备、X 射线激光及其应用、离子体离子动力学、高度剥离离子释能等。3. 北卡 罗 来纳州立大学 （北卡 ）在 《美国新闻与世界报道》 2008 年全美工程类院校的排名中，北卡位列第 37，该校是美国的老牌电力院校之一。北卡设有电气工程与计算机科学系，隶属工程学院。该系包含八个研究领域，其中 “电力电子与电力系统”领域与国内电气工程学科近似。该专业领域有以下研究方向 ：电动汽车系统 ： 该研究方向通过开发更高效率的子系统，集成高能量、高功率密度的储能系统扩展电动汽车的应用领域；开发基础、可用的技术，使电力工业能够有效管理和控制大量电动汽车插件的充电。电力电子 ： 该方向研究传统电力系统及集成分布式、可再生能源的电力系统中，电力电子技术在控制大规模电力传输与分配方面的应用 ； 能提供高运行温度、高效率和高功率密度的宽带隙半导体装置的应用。电能管理 ICs ： 电能管理 ICs 用于精确管理移动装置中的电力潮流，监测低电压或其他故障情况，防止对系统造成损坏。电力半导体装置 ： 该方向研究提高电力装置的最大处理容量及转换速度，研究对象主要是采用宽带隙半导体材料的电力装置。电力系统 ： 电力系统方向研究逐渐出现的新技术，如电力电子、电力存储、可再生与分布式能源为电力系统运行 、控制和保护带来的新问题。4. 德克萨斯农机大学 （德州农机）在 《泰晤士报高等教育副刊》 2008 年全球大学的排名中，德州农机位列第 137，该校也是美国的老牌电力院校之一。德州农机设有电气与计算机系，隶属 Dwight Look 工程学院。该系包含九个研究领域，其中 “电力电子与电力系统”领域与国内电气工程学科近似。该领域包括的主要研究方向有 ：电力系统可靠性与性能建模预测，电力系统保护与自动化，电力系统控制与稳定性，大规模电力系统计算方法，电力电子。其中 ：（1 ）电力系统方向： 研究电力生产 、传输、分配，电能变换、管理、 预测， 电气装置， 建筑中的光伏应用， 电力可再生能源技术。（ 2）电力电子与电磁方向 ： 研究模拟与混合信号电路与系统，电动机驱动，电力电子变换器，有源滤波器，设施接口问题，电力混合机车， CMOS 无线收发器的设计 、实现与应用，CMOS 传感器和电路系统，固态装置 （电子 / 光电子） 。其他研究方向 ： 控制系统，数字信号处理，数据通信，智能系统应用，电能质量和电机诊断。通过对国际一流大学电气工程学科的调研，我们可以归纳出这些高校电气工程学科设置的两大特点 ： 第一是传统电气工程学科与当今国际尖端前沿技术相结合并协调发展，相得益彰，多学科间成功交叉融合 ； 第二是学科方向基于社会和市场的需求设置，强调科研成果的实用化，产学研相结合。三、国内一流大学电气工程学科方向研究根据教育部学位与研究生教育发展中心最近公布的 2007-2009 年电气工程学科排名的情况， [6] 清华大学、西安交通大学、华中科技大学、浙江大学分列前四位。以下对这四所高校的学科方向进行介绍。1. 清华 大学清华大学电气工程学科是国内公认的王牌，在世界上也具有较大的影响力。电气工程学科隶属电机工程与应用电子系，该系下设研究所五个，分别是电力系统研究所、柔性输配电系统研究所、高电压及绝缘技术研究所、电力电子与电机系统研究所、电工新技术研究所。主要研究方向如下 ：电力系统： 研究非线性控制、 柔性输配电技术、 调度自动化、安全控制与保护、计算分析与参数辨识、电力经济。高压 ： 研究高压绝缘、高压测试、电气设备智能化、环保与生物、电磁环境。电子与电机 ： 研究大电机、特种电机、电气传动与控制、电力电子电器、电子电机集成。比 较 教 育 研 究188中国电力教育2009年 11月下 总第 149期 其他 ： 研究脉冲功率与等离子体、电路与系统、电磁兼容、电磁测量及仪器、电能质量。2. 西安交通大学电气工程学科隶属电气工程学院，该学院下设四个系 ： 电机电器及其控制工程系、工业自动化系、电力工程系、高电压与绝缘技术系。主要研究方向如下 ：电机电器及其控制 ： 研究电磁装置计算机数值分析与集成CAD 系统，特种电机理论、运行与控制，电机控制技术与运动控制，磁悬浮技术与无轴承电机，电机在线检测与故障诊断。工业自动化 ： 研究电能质量控制技术，电力电子集成技术，风力发电逆变技术，计算机智能控制技术，智能传感器系统，电气设备参数在线检测及故障诊断，光电检测与光纤传感技术，过程控制与自动化仪表。高电压与绝缘 ： 研究电力设备绝缘结构设计与优化，过电压与绝缘配合，电力设备绝缘诊断与状态评估技术，电介质理论及应用，电气功能材料与特种绝缘技术，脉冲功率及放电等离子技术。电力工程 ： 研究电力系统规划与电力市场研究方向，电力系统运行与控制研究方向，电力系统继电保护与自动化研究方向。3. 华 中科技大学电气工程学科隶属电气与电子工程学院，学院下设八个系所，分别是 ： 电机及其控制系、电力工程系、高电压工程系、应用电子工程系、电工理论与新技术系、电气测量工程系、电磁新技术系、脉冲强磁场实验室。主要研究方向如下 ：电力系统 ： 研究系统规划、系统特性分析、系统控制与保护、柔性输电、继电保护、电能存储及其应用。电气设备 ： 研究大电机、新型电机、电力电子设备、电磁测量及仪器、电气传动与控制、高压与绝缘、开关。电磁新技术 ： 研究脉冲功率技术、等离子体及其应用、磁约束核聚变科学与技术、脉冲强磁场科学与技术、低能粒子加速器及其应用、超导应用技术。新能源 ： 研究新型电机、变流器及其控制、并网技术、新型光电材料。4. 浙江大学电气工程学科隶属电气工程学院，学院由原浙江大学电机工程学系发展而来，具有悠久的历史，是我国创建最早的电机系之一。学院设置有电机工程学、系统科学与工程学、应用电子学三个系和电工电子基础教学中心。与电气工程学科相关的研究方向如下 ：电力系统自动化 ： 研究电力系统运行分析与计算、直流输电与柔性交流输电、微机继电保护、电力系统计算机监控与综合自动化、电力电子技术。电力电子 ： 研究功率变换理论与应用技术、电力电子系统集成的理论与技术研究、电力电子在电力系统中的应用技术、电力电子在节能与新能源应用技术、变频与伺服驱动技术、电力电子系统信息化技术、高性能整流与逆变电源、各种特种工业电源。电机及控制 ： 研究电机调速节能及机电一体化技术、微特电机及其控制、可再生能源 （风力等）发电技术、电机 CAD 及电机物理场研究、电气以及机电一体化系统的研究开发、电机噪声及振动控制、电机测试及自动试验系统。电工电子新技术 ： 研究电磁场理论及其应用、汽车电子系统工程、电磁测量及其应用技术、智能测试系统与电气控制。航天电气与微特电机 ： 研究航天电气、先进驱动器、直线电机、 电机应用与驱动控制、 机电一体化技术无刷电机及其控制、步进电机及其控制、随动系统。电力经济及信息化 ： 电力电子在电力系统中的应用技术、分布式供电及能源优化利用、电力市场化的关键技术研究、电力电子在电力系统中的应用技术、人工智能在电力系统中的应用技术、电力系统规划与评估。纵观国内一流大学电气工程学科的方向设置情况，更多还是局限于传统电气工程领域的研究，有学科间的交叉融合，但融合的广度和深度还不够，有待进一步加强。四、国内电气工程学科方向设置的考虑当今学科建设的显著特征是注重学科之间的交叉与综合。交叉学科是现代科学体系中生命力最强、对社会的作用最大、发展前景最好的学科。 [7] 我国高校的电气工程学科要发展，就要放眼世界，不断拓宽研究领域。当前国家提出建设 “坚强的智能电网” ，这就要求电气工程学科与计算机、通信等学科间的通力合作。多学科的交叉融合是电气工程学科发展的必然趋势。此外，由于我国高校还肩负着为电力企业培养人才的使命，因此我们不仅要向国外高校学习，提高知识创新能力，同时也要面向社会需求，与企业一道积极投身技术创新的工作中，两者不能偏废。在专业方向的设置中也可以考虑增设偏重于实际应用的研究方向供学生根据自 己的就业取向进行选择。参考文献 ：[1] 邱均平 , 等 . 世界一流大学及学科竞争力评价研究报告 [M]. 北京 : 科学出版社 ,2007.[2] 俞立平 , 潘云涛 , 武夷山 . 比较不同评价方法评价结果的两个新指标——以 《泰晤士报高等教育副刊》 大学排名 为例 [J]. 南京师范大学学报( 自 然科学版） ,2008,(3).[3] 陈棣沭 . 美国 US News学科评估指标体系的剖析及其启示 [J].理工高教研究 ,2006,(5).[4] 张小亚 , 崔瑞锋 . 中美大学排名指标体系比较 [J]. 江苏高教 ,2003,(6).[5] 教育部学位与研究生学位发展中心 . 学科评估工作简介 [EB/OL].http://www.cdgdc.edu.cn/xkpg/2009/gzjj.htm,2009-01-19.[6] 教育部学位与研究生学位发展中心 . 学科评估高校排名结果 （ 2007-2009年） [OB/OL].http:/ /www.cdgdc.edu.cn/xkpg/2009/pgjg07_09.htm,2009-01-19.[7] 刘小丹 . 学科建设与创新型研究生培养研究 [D]. 长沙 : 湖南大学 ,2008.（ 责任编辑： 赵赟）