電氣工程及其自動化專業(yè)規(guī)范研究

王澤忠,王兆安,沈頌華

(1.華北電力大學(xué);2.西安交通大學(xué);3.北京航空航天大學(xué))

0 引言

上一屆(2000-2005年)電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會承擔(dān)了教育部下達的制定電氣工程專業(yè)規(guī)范的教改項目。經(jīng)過各位委員的努力,專業(yè)規(guī)范基本完成。本屆(2006-2010)電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會所承擔(dān)教育部下達的2項教改項目中,仍有一項是專業(yè)規(guī)范的制定。近三年來,分教指委主要工作圍繞工程教育專業(yè)認證工作,又進一步進行了深入研究。專業(yè)認證標準中的電氣工程專業(yè)附加標準,其主要內(nèi)容就是脫胎于電氣工程專業(yè)規(guī)范。但是由于專業(yè)認證工作與工程師資格認證相關(guān)的特點,專業(yè)認證標準與專業(yè)規(guī)范是有區(qū)別的。專業(yè)認證標準就是專業(yè)最低門檻。專業(yè)規(guī)范則不同,是一個指導(dǎo)(引導(dǎo))性標準,可以分類指導(dǎo),沒有強制性。電氣工程專業(yè)規(guī)范初稿是按照電子信息與電氣學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會要求的統(tǒng)一規(guī)定格式編寫的,其中有許多內(nèi)容是各專業(yè)共同的。本文主要介紹電氣工程專業(yè)特有的部分內(nèi)容。

1 專業(yè)規(guī)范中關(guān)于人才培養(yǎng)類型的劃分

不同類型的人才,其承擔(dān)的社會職業(yè)崗位及其工作任務(wù)性質(zhì)不同,培養(yǎng)專業(yè)人才的高等學(xué)校需充分考慮社會對專業(yè)人才的這種不同需求。根據(jù)社會對專業(yè)人才的需求,通常將專業(yè)人才分為研究型,應(yīng)用研究型,應(yīng)用型和職業(yè)技能型四種類型。經(jīng)對一些用人單位的調(diào)查研究,電氣工程專業(yè)又具有很強的工程屬性,根據(jù)我國電氣工程領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,社會對本專業(yè)需求的人才大體可分為三類,即研究型(可包括應(yīng)用研究型)、應(yīng)用型、職業(yè)技能型(也稱職業(yè)技能型)。按我國目前的社會分工,職業(yè)技能型人才由高職高專院校負責(zé)培養(yǎng),教育部高教司也設(shè)有相應(yīng)的業(yè)務(wù)處,正在著手制訂該類專業(yè)人才的培養(yǎng)規(guī)范。因此,電氣工程本科專業(yè)規(guī)范針對研究型(也可稱為科學(xué)技術(shù)型)和應(yīng)用型(也可稱為工程技術(shù)型)二類來制訂。下面主要采用括號里的稱呼。

科學(xué)技術(shù)型人才,要注重扎實的基礎(chǔ)理論和創(chuàng)新能力培養(yǎng);工程技術(shù)型人才,要注重基礎(chǔ)理論和務(wù)實與綜合能力培養(yǎng),特別要注意應(yīng)用能力培養(yǎng)。

鑒于我國高等教育的現(xiàn)狀,優(yōu)秀的生源都愿報考優(yōu)秀的大學(xué),而優(yōu)秀大學(xué)對人才培養(yǎng)目標的定位均為研究型,而不定位于應(yīng)用型。所以,制訂規(guī)范時很難將人才培養(yǎng)的類型與層次從概念上予以分離,這正是當(dāng)前我國高等教育所面臨的一大難題。二類規(guī)范的制訂原則是以學(xué)校辦學(xué)必需要達到的合格標準來考慮,凡達不到規(guī)范要求,則表明學(xué)校離培養(yǎng)本專業(yè)本類型人才的辦學(xué)資格還存在一定的差距。每個學(xué)校對本專業(yè)人才培養(yǎng)類型的目標,應(yīng)該是靈活的,可以設(shè)定在科學(xué)技術(shù)型和工程技術(shù)型之間。

本文后面介紹的內(nèi)容主要以科學(xué)技術(shù)型規(guī)范為例,工程技術(shù)型規(guī)范在此基礎(chǔ)上減少理論深度要求,增加應(yīng)用技術(shù)要求。

2 電氣工程專業(yè)教育的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

1998年,國家將本科專業(yè)目錄進行了調(diào)整、合并和壓縮。電工類和電子與信息類合并成電氣信息類。原電工類的電機電器及其控制、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術(shù)、電氣技術(shù)等專業(yè)合并為目前的電氣工程及其自動化專業(yè)。原電工類的工業(yè)自動化專業(yè)和電子信息類的自動控制等專業(yè)合并為自動化專業(yè)。在同時頒布的工科引導(dǎo)性專業(yè)目錄中,又把電氣工程及其自動化專業(yè)和自動化專業(yè)中的部分(主要是原工業(yè)自動化專業(yè))合并為電氣工程與自動化專業(yè)。

本文所稱的電氣工程專業(yè)包括電氣工程及其自動化專業(yè)和引導(dǎo)性專業(yè)目錄中的電氣工程與自動化專業(yè)。

目前,發(fā)達國家的大學(xué)保留了“電氣工程系”的名稱,有的和計算機專業(yè)一起稱為“電氣工程與計算機科學(xué)系”。其中電氣工程所涉及的內(nèi)容主要是電子、信息等,傳統(tǒng)的以電能為主要研究內(nèi)容的“電力工程”內(nèi)容已不多見,已經(jīng)很少有我國目前意義上的“電氣工程”專業(yè)。其背景是發(fā)達國家的發(fā)電裝機容量已基本滿足社會發(fā)展需求,用電需求年增長率不超過2%,電力發(fā)展趨于飽和,所需傳統(tǒng)電氣工程人才數(shù)量大為減少。

我國和發(fā)達國家所處的發(fā)展階段不同,國情差別大。我國的電力工業(yè)還處于迅猛發(fā)展期,仍需要大量的電氣工程人才,當(dāng)然,我國在電氣工程領(lǐng)域也有相當(dāng)好的人才基礎(chǔ)。與之相適應(yīng),我國各著名工科大學(xué)都把電氣工程專業(yè)作為支柱性專業(yè),一般大學(xué)的工科專業(yè)中也幾乎都少不了電氣工程專業(yè)。

3 電氣工程專業(yè)的學(xué)科內(nèi)涵

在我國,電氣工程是研究電能的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、控制、儲存和利用的專業(yè)。電氣工程是從研究電磁現(xiàn)象、電磁理論發(fā)展起來的,電磁理論是電氣工程的理論基礎(chǔ)。電氣工程專業(yè)的研究對象是電能,而電信息的檢測、處理、控制等技術(shù)在電能從產(chǎn)生到利用的各個環(huán)節(jié)中都起著越來越重要的作用。因此,有關(guān)電信息的研究也成了電氣工程及其自動化專業(yè)的重要組成部分,更是電氣工程與自動化的重要組成部分。另一方面,迄今為止通信和計算機都主要以電作為信息的載體。因此,這些專業(yè)也都屬于電類專業(yè),而電氣工程是其母體。

電氣工程及其自動化專業(yè)的基礎(chǔ)性也決定了其具有很強的學(xué)科交叉能力和派生能力。電氣工程和生命科學(xué)的交叉已經(jīng)產(chǎn)生了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè),對生命中電磁現(xiàn)象的研究產(chǎn)生了一門生物電磁學(xué)。電氣工程和材料科學(xué)的交叉形成了超導(dǎo)電工技術(shù)和納米電工技術(shù)。電氣工程和電子科學(xué)以及控制科學(xué)的交叉產(chǎn)生了電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)不但給電氣工程的發(fā)展帶來了極大的活力,同時電力電子技術(shù)也成為電氣工程的重要分支。

電氣工程的專業(yè)范圍主要包括電工基礎(chǔ)理論、電氣裝備制造和應(yīng)用、電力系統(tǒng)運行和控制三個部分。電工理論是電氣工程的基礎(chǔ),主要包括電路理論和電磁場理論。這些理論是物理學(xué)中電學(xué)和磁學(xué)的發(fā)展和延伸。而電子技術(shù)、計算機硬件技術(shù)等可以看成是由電工理論的不斷發(fā)展而誕生的,電工理論是它們的重要基礎(chǔ)。電氣裝備制造主要包括發(fā)電機、電動機、變壓器等電機設(shè)備的制造,也包括開關(guān)、用電設(shè)備等電器與電氣設(shè)備的制造,還包括電力電子設(shè)備的制造、各種電氣控制裝置、電子控制裝置的制造以及電工材料、電氣絕緣等內(nèi)容。電氣裝備的應(yīng)用則是指上述設(shè)備和裝置的應(yīng)用。電力系統(tǒng)主要指電力網(wǎng)的運行和控制、電氣自動化等內(nèi)容。當(dāng)然,制造和運行不可能截然分開,電氣設(shè)備在制造時必須考慮其運行,如電力系統(tǒng)由各種電氣設(shè)備組成,其良好的運行必然要依靠良好的設(shè)備。

4 電氣工程專業(yè)的方法論介紹

電氣工程專業(yè)使用的數(shù)學(xué)工具較多,理論分析在本專業(yè)中的地位較為重要。

作為工科專業(yè),實驗研究是最主要和最基本的手段,沒有基本的試驗條件,學(xué)生就難以掌握本專業(yè)的基本知識。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,仿真模擬也已是本專業(yè)廣泛使用的一種方法。

在使用上述理論分析、試驗研究和仿真模擬中,等效與類比都是本專業(yè)重要的科學(xué)方法。

5 電氣工程專業(yè)的相關(guān)學(xué)科及影響本專業(yè)教育的因素

電氣工程專業(yè)是一個基礎(chǔ)性強的專業(yè)。如今的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、通信工程專業(yè)、電子信息工程專業(yè)、自動化專業(yè)、計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)乃至生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)都是從電氣工程專業(yè)派生或再派生而形成。這些專業(yè)統(tǒng)稱為電子與信息類專業(yè),而它們和電氣工程專業(yè)又被統(tǒng)稱為電類專業(yè)。電氣工程專業(yè)是電子與信息類專業(yè)的母體,而這些專業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展又大大推動了電氣工程專業(yè)的發(fā)展。

電氣工程專業(yè)和電子與信息類專業(yè)同屬電類專業(yè),因此具有共同的專業(yè)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的電氣工程專業(yè)被認為是強電專業(yè),而現(xiàn)在,電氣工程專業(yè)已經(jīng)成為強弱電相結(jié)合的專業(yè)。電子技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)在電氣工程及其自動化專業(yè)中占有越來越重要的地位,本專業(yè)學(xué)生應(yīng)加強這方面知識的學(xué)習(xí)。

6 電氣工程專業(yè)培養(yǎng)目標和要求

培養(yǎng)目標:本專業(yè)培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關(guān)的裝備制造、系統(tǒng)運行、研究開發(fā)、技術(shù)與經(jīng)濟管理等領(lǐng)域工作,具有科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)與組織管理能力的寬口徑復(fù)合型人才。

培養(yǎng)要求:本專業(yè)學(xué)生除通識教育外,主要學(xué)習(xí)電工理論、電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制理論、計算機技術(shù)等方面較寬廣的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)知識和相應(yīng)的專業(yè)知識。本專業(yè)主要特點是強弱電結(jié)合、軟件與硬件結(jié)合、元件與系統(tǒng)結(jié)合。學(xué)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識和能力:

(1)具有較扎實的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等自然科學(xué)的基礎(chǔ)知識,具有較好的人文社會科學(xué)和經(jīng)濟管理科學(xué)基礎(chǔ),具有外語綜合應(yīng)用能力;

(2)系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領(lǐng)域較寬的工程技術(shù)基礎(chǔ)理論知識,主要包括電工理論、電子技術(shù)、信息處理、控制理論、電力電子技術(shù)、電機學(xué)、計算機軟硬件基本原理與應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等;

(3)獲得較好的工程實踐訓(xùn)練,具有較好的綜合分析與解決實際問題的能力;

(4)具有較熟練的計算機應(yīng)用能力;

(5)具有本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)至少1個專業(yè)方向的專業(yè)知識、技能與理論,了解本專業(yè)學(xué)科前沿的發(fā)展趨勢;

(6)具有較強的工作適應(yīng)能力,具備一定的科學(xué)研究、科技開發(fā)和組織管理等實際工作能力。

7 電氣工程專業(yè)知識結(jié)構(gòu)要求

(1)具有完整的電路理論、模擬和數(shù)字電子技術(shù)等知識;熟練掌握常用電子電路的原理,能分析較復(fù)雜的電工電子電路,具有設(shè)計、調(diào)試電工電子電路的能力。具有電磁場理論知識。具有計算機軟硬件與程序設(shè)計和控制理論知識。具有對電氣系統(tǒng)物理量及其有關(guān)信息進行檢測分析處理的相關(guān)知識。

(2)牢固掌握電機學(xué)理論、電力電子技術(shù)和電力系統(tǒng)基礎(chǔ)相關(guān)知識;掌握力學(xué)和機械學(xué)科中最基本的原理和方法。

(3)熟練掌握至少一個專業(yè)方向的基本知識與相關(guān)理論(專業(yè)方向可參照研究生專業(yè)目錄中的二級學(xué)科,設(shè)置為電力系統(tǒng)及自動化、電機電器及控制、電力電子與電力傳動、高電壓與絕緣技術(shù)等)。

(4)熟悉并掌握工程中常用物理量的測試與表示方法和電氣系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試方法的有關(guān)知識。

8 電氣工程專業(yè)教育內(nèi)容和知識體系

除基礎(chǔ)教育和通識教育外,專業(yè)類基礎(chǔ)包括電路理論、電磁場理論、電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)、控制理論、信號分析與處理、檢測技術(shù)等專業(yè)類的基礎(chǔ)理論與技術(shù)知識;專業(yè)基礎(chǔ)包括電機學(xué)、電力電子技術(shù)和電力系統(tǒng)基礎(chǔ)專業(yè)知識與相關(guān)理論;專業(yè)方向教育包括電力系統(tǒng)及其自動化、電機電器及其控制、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動以及其他根據(jù)本校的特色而確定的其他專業(yè)方向的技術(shù)。實驗和實踐技能包括簡單電氣系統(tǒng)實驗的設(shè)計與調(diào)試方法,復(fù)雜電氣系統(tǒng)初步實驗、設(shè)計和調(diào)試。電氣工程專業(yè)要求的知識體系見表1。

表1 電氣工程專業(yè)知識體系列表(不含人文和外語)

續(xù)表1

其中實踐教學(xué)內(nèi)容包括課程實驗教學(xué)和專業(yè)實踐教學(xué)兩部分,涉及課程試驗、實驗課程、畢業(yè)設(shè)計、教學(xué)實習(xí)、社會實踐、科技訓(xùn)練、課外實踐訓(xùn)練等多種形式,著重培養(yǎng)學(xué)生的實驗、工程設(shè)計、科學(xué)研究和社會實踐等能力,要求見表2。

表2 電氣工程專業(yè)實踐教學(xué)要求

9 電氣工程專業(yè)教學(xué)條件

表3 電氣工程專業(yè)教學(xué)條件

10 專業(yè)規(guī)范主要參數(shù)指標

本科學(xué)制一般為4年,逐步過渡到學(xué)分制。在?？傊軘?shù):202周(其中教育教學(xué)170周,寒暑假32周)。學(xué)生的畢業(yè)學(xué)分建議控制在200學(xué)分左右。其中:通識教育(包括:人文社會科學(xué)、經(jīng)濟管理、自然科學(xué)、體育、外語、計算機信息技術(shù)等)學(xué)分比例為45%左右;專業(yè)教育(包括:專業(yè)類基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)方向)學(xué)分比例為35%左右;實踐教育(包括學(xué)軍、金工實習(xí)、專業(yè)實習(xí)、課程實驗、綜合實驗、畢業(yè)論文、科技創(chuàng)新等)學(xué)分占總學(xué)分的20%左右。

除實踐教育部分外,學(xué)生畢業(yè)前所修學(xué)時數(shù)建議為2400左右。

11 結(jié)束語

本文簡要介紹了電氣工程專業(yè)規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容,主要涉及專業(yè)內(nèi)涵、定位和知識體系要求。歡迎與本專業(yè)有關(guān)的高校、用人單位和社會各界提出意見和建議。

[1] 國務(wù)院學(xué)位委員會辦公室、教育部研究生工作辦公室編.授予博士碩士學(xué)位和培養(yǎng)研究生的學(xué)科專業(yè)簡介.高等教育出版社

[2] 教育部.關(guān)于普通高等學(xué)校修訂本科專業(yè)教學(xué)計劃的原則意見.教高[1998]2號文件

[3] 教育部.普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評估方案(試行).2002

[4] 教育部.普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹(1998年頒布).高等教育出版社,1998

[5] 教育部.高等學(xué)校理工科本科專業(yè)規(guī)范格式.2004

[6] 戴先中.自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的內(nèi)容、地位與體系.高等教育出版社,2003

[7] 黃國興等.中國計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002.清華大學(xué)出版社,2002.8

[8] 東南大學(xué)等.電子信息學(xué)科基礎(chǔ)教程2004.清華大學(xué)出版社,2004.8

[9] 教育部自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委會.自動化學(xué)科研究教學(xué)型專業(yè)規(guī)范(討論稿5).2004.8

[10] 沈頌華.淺析社會對工程技術(shù)專業(yè)人才需求的多樣化與高等學(xué)校工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標的定位.電氣電子教學(xué)學(xué)報,2004年第二期