電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革探討

李學(xué)軍，李 杰，李明晶

(長春大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，長春 130022)

電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革探討

李學(xué)軍，李 杰，李明晶

(長春大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，長春 130022)

實踐教學(xué)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)之一。根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)特點(diǎn)，從多層次的實驗教學(xué)、學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)探討實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，提高實踐教學(xué)質(zhì)量和效果，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力，培養(yǎng)出滿足社會需求的應(yīng)用型人才。

電氣工程及其自動化;實踐教學(xué);創(chuàng)新人才

根據(jù)社會需求、學(xué)生需求和國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)的規(guī)定，按照學(xué)?！芭囵B(yǎng)高水平應(yīng)用型專門人才”的辦學(xué)定位目標(biāo)，工科類的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)的作用更加突出。其中，電氣工程及其自動化專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和實訓(xùn)項目等。鑒于實踐環(huán)節(jié)在培養(yǎng)高校學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新精神方面的重要作用［1］，本文就以下幾個問題進(jìn)行討論:通過建立多層次的實驗教學(xué)課程體系［2］，加強(qiáng)實驗環(huán)境與科技創(chuàng)新平臺建設(shè)，充實綜合實驗內(nèi)容;以學(xué)科競賽為牽引，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式［3］［4］;改革畢業(yè)設(shè)計選題、設(shè)計、答辯驗收等環(huán)節(jié)，促進(jìn)教育教學(xué)質(zhì)量的提高，培養(yǎng)具有工程實踐能力的應(yīng)用型人才。

1 課程實驗改革

課程實驗是結(jié)合課程所學(xué)理論，采用儀器、設(shè)備和軟件完成的多層次實驗［2］的基礎(chǔ)部分(見圖1)遵循從電子器件→電路→系統(tǒng)→微機(jī)控制的實驗過程，建立基礎(chǔ)型實驗、應(yīng)用型實驗、綜合型實驗、設(shè)計型實驗。

圖1 多層次的實驗教學(xué)模式

根據(jù)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)目標(biāo)，基礎(chǔ)型實驗包括大學(xué)物理、C語言程序設(shè)計實驗、電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等5門獨(dú)立設(shè)課共53個實驗項目。其中電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)三門實驗課程分別為16學(xué)時，C語言程序設(shè)計28學(xué)時，大學(xué)物理試驗45學(xué)時。根據(jù)實驗室現(xiàn)狀和避免與其他課程時間上的沖突，所有獨(dú)立設(shè)課的實驗課程均采用學(xué)生自主選擇實驗課的時間、地點(diǎn)及實驗項目，在有限的實驗規(guī)模條件下，極大的提高了實驗設(shè)備的利用率，保證學(xué)生的實驗效果和質(zhì)量;開設(shè)了信號與系統(tǒng)、自控原理、測量技術(shù)、微機(jī)原理、單片機(jī)技術(shù)等17門課程共計102課時的驗證性和綜合設(shè)計性實驗。驗證性試驗是通過實驗操作驗證所學(xué)理論，加深對所學(xué)基本理論和基本知識的理解，掌握基本的實驗知識、方法和技能，學(xué)會數(shù)據(jù)的收集和處理分析，并規(guī)范的整理實驗內(nèi)容。傳統(tǒng)的驗證性實驗常采用灌輸式的教學(xué)模式，即老師講解驗證目的、內(nèi)容和實驗原理，介紹實驗設(shè)備的使用流程、實驗步驟和注意事項，然后學(xué)生按實驗指導(dǎo)書和老師的講解做實驗。學(xué)生處于被動接收狀態(tài)?？梢酝ㄟ^學(xué)生帶任務(wù)進(jìn)實驗室，學(xué)生提問、老師指導(dǎo)的模式開展實驗教學(xué)。即實驗前學(xué)生必須認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，熟悉實驗步驟，進(jìn)入實驗后即開始做實驗，遇到問題可以請教老師，老師的作用就是指導(dǎo)，解決疑難問題，變學(xué)生為主體。這樣即能提高實驗效果，又能慢慢激發(fā)學(xué)生的責(zé)任感和義務(wù)感。

在驗證性實驗的基礎(chǔ)上，探索將驗證性實驗升華為設(shè)計性實驗的實踐教學(xué)思路。改變?yōu)閼?yīng)付教育部對設(shè)計性實驗的硬性要求而開展的設(shè)計性實驗。課程實踐平臺與創(chuàng)新實踐平臺相結(jié)合，充分利用常用電路、功能電路以及融合專業(yè)基礎(chǔ)知識的復(fù)雜應(yīng)用電路開發(fā)設(shè)計性實驗。首先指導(dǎo)教師提前2周給出設(shè)計性實驗要實現(xiàn)功能、技術(shù)指標(biāo)和可參考文獻(xiàn)。學(xué)生以組為單位，根據(jù)要求要進(jìn)行總體設(shè)計，給出詳細(xì)的設(shè)計理論依據(jù)，這期間學(xué)生可以找老師答疑，老師負(fù)責(zé)掌握好難易、工作量的大小等尺度。然后根據(jù)方案設(shè)計實驗步驟，預(yù)測獲得的結(jié)果，并提前3天上交實驗老師審核和修改。進(jìn)入實驗室驗證，在操作過程中，可根據(jù)實際情況做相應(yīng)的調(diào)整。對獲取的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，總結(jié)實驗經(jīng)驗和不足。最后撰寫設(shè)計實驗報告。實驗報告的內(nèi)容包括實驗背景、目的意義，實驗原理、調(diào)試方案設(shè)計、實驗測量、結(jié)論和總結(jié)以及參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。通過設(shè)計性實驗，鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、動手操作和分析問題的綜合能力。

2 課程設(shè)計改革

課程設(shè)計是針對某一課程的特點(diǎn)，側(cè)重于課程知識點(diǎn)和實際工程的關(guān)聯(lián)，對學(xué)生進(jìn)行的綜合性、創(chuàng)新性訓(xùn)練，通過課程設(shè)計反映課程的重點(diǎn)知識在解決實際問題、工程問題或創(chuàng)新思維中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的理論知識與實際工程相結(jié)合的能力，運(yùn)用已掌握知識解決實際問題的能力。例如學(xué)完《汽車電子與控制技術(shù)》課程后，要做《汽車電子綜合設(shè)計》課程設(shè)計。根據(jù)知識點(diǎn)，給出“轎車車窗防夾控制系統(tǒng)設(shè)計”的課程設(shè)計題目。該題目設(shè)計小組由5名學(xué)生組成，選出一名學(xué)生負(fù)責(zé)整體設(shè)計與規(guī)劃，并參與整個設(shè)計過程，2人做系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計，2人搭建放大電路、驅(qū)動裝置和檢測裝置等半實物，并根據(jù)另一小組提供的控制器設(shè)計虛擬控制器進(jìn)行半實物仿真驗證。通過這樣的課程設(shè)計形式，改變了只做理論設(shè)計，沒有實物的狀況。從答辯和學(xué)生的設(shè)計心得可以看出，不僅加深了對書本知識的理解，也強(qiáng)化了工程意識、合作意識，鍛煉了學(xué)生的綜合實踐能力。

3 畢業(yè)設(shè)計改革

畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用前三年半所學(xué)理論知識和技能解決實際問題的能力，提高學(xué)生基本工程素質(zhì)，是本科教育不可缺少的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一。從選題到答辯整個過程都貫穿了培養(yǎng)學(xué)生的正確設(shè)計思想、掌握設(shè)計步驟和方法，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和綜合處理信息的能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和文字表達(dá)能力等。在畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)上，打破傳統(tǒng)的一對一的指導(dǎo)模式，設(shè)立畢業(yè)設(shè)計群組互助模式，群組由幾名教師和所帶學(xué)生組成。指導(dǎo)教師分工合作，負(fù)責(zé)指導(dǎo)一個專項(比如所有學(xué)生的硬件設(shè)計指導(dǎo))，指導(dǎo)教師在群組中負(fù)責(zé)管理和學(xué)生的任務(wù)分工，一來可以發(fā)揮教師優(yōu)勢和特長，另一方面一些事情可以交給學(xué)生負(fù)責(zé)，鍛煉學(xué)生。每個群由3-5個設(shè)計小組組成，每個小組8-11名學(xué)生，指導(dǎo)教師在群組環(huán)境中對所有學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計專項指導(dǎo)。群指導(dǎo)模式圖如圖2所示:

圖2 群指導(dǎo)模式圖

根據(jù)分工選拔專項優(yōu)勢學(xué)生負(fù)責(zé)相關(guān)的檢查和指導(dǎo)任務(wù)，學(xué)生之間直接交流。即學(xué)生面向群組內(nèi)所有成員提出自己的問題、解答別人的問題，當(dāng)學(xué)生解答不了時，教師才答疑解惑，這樣能激發(fā)學(xué)生的思考問題、解答問題的積極性，從這一問一答過程中夯實基礎(chǔ)、理順?biāo)悸贰⒓ぐl(fā)創(chuàng)新性思維。同時，也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、資源共享的團(tuán)隊意識。針對研討中具有共性的問題，指導(dǎo)教師要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)、彌補(bǔ)漏點(diǎn)。此外，還要采用交叉檢查的方式檢查畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)程和質(zhì)量。它是由群組內(nèi)的學(xué)生對各自的中期成果或畢設(shè)論文進(jìn)行交叉評閱，既是對畢業(yè)設(shè)計工作的內(nèi)部檢查和監(jiān)督，也是有效的互相學(xué)習(xí)的手段。

以科研提升畢業(yè)設(shè)計水平。團(tuán)隊教師承擔(dān)多項國家級、省級和校級科研課題，為學(xué)生畢業(yè)論文帶來了豐富的題材，使學(xué)生的畢業(yè)論文更具水準(zhǔn)。把本科畢業(yè)論文與科研和生產(chǎn)實踐充分結(jié)合起來，保證了學(xué)生畢業(yè)論文的水平和質(zhì)量。近三年電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生畢業(yè)論文題目來自教師的各類科研項目的比例逐年提高。學(xué)生既接受了實際的科研訓(xùn)練，又在教師承擔(dān)的科研項目工作中起到了重要作用，實現(xiàn)了畢業(yè)環(huán)節(jié)教學(xué)與科研的雙向互動。

4 以競賽和實訓(xùn)項目為引領(lǐng)的實踐環(huán)節(jié)改革

學(xué)科競賽是面向大學(xué)生開展的課外科技活動，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效載體，是激發(fā)潛能和創(chuàng)造力的有效手段，對培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作精神、解決實際問題和實踐動手能力具有非常重要的作用。為此，可分層次(院級、校級、省級、國家級)的將與電氣及自動化專業(yè)的密切相關(guān)的電子設(shè)計大賽、建模大賽和創(chuàng)新大賽引入到課程體系中，作為一個實踐模塊選修一定的學(xué)分。在“電子創(chuàng)新與設(shè)計”課程設(shè)計成績評定中，優(yōu)秀的學(xué)生必須是系里舉辦的院級電子競賽優(yōu)勝者;參加省級、國家級電子大賽、飛思卡爾競賽和電腦鼠等大賽的學(xué)生，只要獲得三等獎以上，就可以免修2學(xué)分的課程設(shè)計。通過這樣的政策引導(dǎo)，使得更多的學(xué)生積極參與到各類競賽中，有利于培養(yǎng)應(yīng)用型的創(chuàng)新人才。還有相當(dāng)一部分學(xué)生參加到教師的科研項目中來，協(xié)助老師做實驗，學(xué)習(xí)查閱資料和整理材料等。參與科研項目的效果體現(xiàn)在學(xué)生申報的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實訓(xùn)項目幾乎90%來自于教師的科學(xué)研究方向或科研項目。

5 結(jié)語

以上介紹了電氣工程及其自動化專業(yè)在課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新性競賽等實踐環(huán)節(jié)的改革措施，通過局部的試點(diǎn)工作，改革效果正逐步顯現(xiàn)。課程實驗中綜合設(shè)計性實驗的比例明顯提高，課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的實物課題比例有所提高，說明書、論文和答辯質(zhì)量明顯提高，同時也有效地調(diào)動了學(xué)生參加各級競賽的積極性。這些都有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決實際工程問題的能力，以及有益于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的團(tuán)隊意識。

［1］劉娜，戴波，張立新，張碩生.工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009(2):120-122.

［2］曹愛紅，余其俊，劉粵惠.多層次實驗教學(xué)模式的探索［J］.理工高教研究，2009(10):109-111.

［3］戴波，紀(jì)文剛，劉建東，張立新，劉娜.以工程能力素質(zhì)培養(yǎng)為主線的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐［C］.2011年全國自動化教育學(xué)術(shù)年會論文集，2011(8):1-1.

［4］符運(yùn)良，羊大立.電子設(shè)計創(chuàng)新開放實驗室建設(shè)探索［J］.中國電力教育，2012(12):112-113.

Discussion on the Reform of the Practice Teaching in the Major of Electrical Engineering and Automation

LI Xue-jun，LI Jie，LI Ming-jing
(College Electronic Information Engineering，Changchun University，Changchun 130022，China)

Practice teaching is one of the important links for training application-oriented talents.According to the characteristics of electrical engineering and automation，this paper discusses the reform on the practical teaching links from multi-level experiment teaching，subject contest and graduation design，aiming to improve the quality and effect of practical teaching，stimulate students’innovative ability and practical ability and train application-oriented talents to meet social requirements.

electrical engineering and automation;practical teaching;innovative talent

G642.8

B

1009-3907(2013)10-1346-03

2013-03-04

吉林省高等教育教學(xué)研究課題重點(diǎn)項目(SJZD12-02);吉林省教育科學(xué)規(guī)劃課題(GH12041)

李學(xué)軍(1968-)，女，山東臨沂人，教授，博士，主要研從事魯棒控制及發(fā)動機(jī)控制方面研究。

責(zé)任編輯:

劉 琳