面向工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)探索

東南大學(xué)電氣學(xué)院（前身電機(jī)工程系）創(chuàng)立于1923年，是東南大學(xué)最早建立的工科系之一。2006年成立電氣工程學(xué)院，2013年學(xué)院迎來(lái)了辦學(xué)90周年紀(jì)念。在學(xué)院90多年的辦學(xué)歷史中，東南大學(xué)電氣學(xué)科的本科教學(xué)工作獲得了多項(xiàng)“第一”：1959年，編寫(xiě)出版了第一本《電機(jī)學(xué)》教材；1962年，編寫(xiě)出版第一本《微電機(jī)》教學(xué)參考書(shū)；1979年，創(chuàng)辦第一個(gè)“電氣技術(shù)專業(yè)”；1995年，最早實(shí)施大電類寬口徑培養(yǎng)方案；2006年，第一家通過(guò)教育部工程教育（試點(diǎn)）專業(yè)認(rèn)證；2010年，成為第一批教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃專業(yè)；2011年，第一批國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心建設(shè)點(diǎn)；2013年，成為我國(guó)加入《華盛頓組織》后的第一批接受工程教育專業(yè)認(rèn)證院校。

實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中存在的突出問(wèn)題

學(xué)院在人才培養(yǎng)方面取得了一定成績(jī)，但隨著電力工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)，尤其是工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求的不斷提高，在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中也遇到了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題突出表現(xiàn)在：

原有實(shí)踐課程體系與綜合工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)不適應(yīng)

這種不適應(yīng)性體現(xiàn)在四個(gè)方面：第一，傳統(tǒng)實(shí)踐課程體系對(duì)應(yīng)的是以專業(yè)方向?yàn)榛A(chǔ)的條塊化理論課程體系，而這已不適應(yīng)智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。第二，實(shí)驗(yàn)課對(duì)應(yīng)理論知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)立，彼此獨(dú)立，難以開(kāi)展綜合性工程實(shí)踐。第三，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大都圍繞知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)，以知識(shí)驗(yàn)證和簡(jiǎn)單應(yīng)用為主，對(duì)綜合實(shí)踐知識(shí)應(yīng)用要求的深度與廣度缺乏層次，學(xué)生自主研學(xué)的空間不足。第四，實(shí)踐教學(xué)進(jìn)程中任務(wù)要求統(tǒng)一有余，而創(chuàng)新能力個(gè)性化培養(yǎng)不足。

實(shí)踐教學(xué)資源不足，校外實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)模式難以持續(xù)

這一問(wèn)題主要表現(xiàn)在：校內(nèi)工程實(shí)踐教學(xué)資源不足、內(nèi)容更新緩慢，不能充分體現(xiàn)電力工業(yè)智能化的發(fā)展現(xiàn)狀，技術(shù)手段不先進(jìn)；實(shí)踐教學(xué)方法和技術(shù)手段有限，受電氣設(shè)備高電壓、大電流等物理模擬運(yùn)行條件的限制，難以多次重復(fù)完成一些具有潛在危險(xiǎn)性和破壞性的實(shí)驗(yàn)，無(wú)法滿足培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需求的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的要求。而校外實(shí)踐教學(xué)則存在工程實(shí)踐單位落實(shí)難、實(shí)踐過(guò)程動(dòng)手難、實(shí)踐內(nèi)容多樣化難，學(xué)生接觸生產(chǎn)實(shí)際的機(jī)會(huì)不足，參與的實(shí)踐內(nèi)容單一，校外實(shí)踐教學(xué)演變?yōu)樽唏R觀花式的校外觀摩。

原有實(shí)踐教學(xué)模式對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力不足

傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式以知識(shí)傳授為中心、以教師為主導(dǎo)，學(xué)生只是被動(dòng)地接受與驗(yàn)證知識(shí)。存在創(chuàng)新活動(dòng)一般在課外開(kāi)展，只面向少數(shù)學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀同學(xué)的觀念，教師和學(xué)生對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)的主動(dòng)共同參與度不高、互動(dòng)不夠。創(chuàng)新活動(dòng)往往依靠獎(jiǎng)勵(lì)等外力推動(dòng)，內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力不足。

積極開(kāi)展教學(xué)改革與研究

面對(duì)存在的這些問(wèn)題，學(xué)院積極開(kāi)展教學(xué)改革和研究，采取了一系列改革措施：

重構(gòu)實(shí)踐課程體系

在認(rèn)真研究人才工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合電氣工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)，解構(gòu)原有以專業(yè)方向劃分的條塊化理論課程構(gòu)架，以電氣、信息、控制技術(shù)交叉融合為核心將課程分類；與理論教學(xué)相銜接，重構(gòu)了“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-綜合實(shí)踐-創(chuàng)新研究”分層遞進(jìn)的實(shí)踐課程體系（如圖1所示），將工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿于各年級(jí)的課程學(xué)習(xí)中，為培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)保證了理論知識(shí)的掌握和鞏固；綜合實(shí)踐課程作為紐帶將課程群相互聯(lián)系，擴(kuò)展了知識(shí)綜合運(yùn)用的廣度和深度，增強(qiáng)了學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)效果，開(kāi)拓了學(xué)生自主研學(xué)的空間；創(chuàng)新研究包括面向全體學(xué)生和針對(duì)部分學(xué)生的創(chuàng)新研究項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)學(xué)生工程創(chuàng)新能力個(gè)性化發(fā)展，從而既漸進(jìn)地、全面地培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力，又滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需要。

實(shí)施“分布-集中自主式”校外生產(chǎn)實(shí)踐模式

2000年以前學(xué)院采取“單一集中式”的生產(chǎn)實(shí)踐模式，即全體學(xué)生在規(guī)定的生產(chǎn)實(shí)習(xí)期間統(tǒng)一集中在一個(gè)生產(chǎn)實(shí)踐接受單位，由學(xué)校和實(shí)踐單位協(xié)同制定統(tǒng)一的生產(chǎn)實(shí)踐大綱和生產(chǎn)實(shí)踐計(jì)劃，指定安排生產(chǎn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，學(xué)生接受統(tǒng)一的生產(chǎn)實(shí)習(xí)培訓(xùn)。

隨著高校擴(kuò)招和寬口徑的培養(yǎng)方向調(diào)整，參加生產(chǎn)實(shí)踐的學(xué)生人數(shù)有了很大的增加，“單一集中式”的生產(chǎn)實(shí)踐模式已無(wú)法滿足需求，“實(shí)踐單位落實(shí)難、實(shí)踐動(dòng)手過(guò)程難和實(shí)踐內(nèi)容多樣化難”的三難問(wèn)題日益突出。對(duì)此，學(xué)院對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的組織形式進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整為“分散自主式”模式，即學(xué)生根據(jù)自身的就業(yè)需求、興趣等情況自主聯(lián)系實(shí)踐單位，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)要求。根據(jù)實(shí)施期間學(xué)生實(shí)習(xí)情況統(tǒng)計(jì)和實(shí)習(xí)單位反饋的情況看，該模式仍然存在著少部分學(xué)生落實(shí)單位困難、實(shí)踐質(zhì)量無(wú)法管控等問(wèn)題，實(shí)踐效果難以達(dá)到預(yù)期。

因此，2003年學(xué)院重新調(diào)整生產(chǎn)實(shí)踐的組織模式，采用“分布-集中-自主”模式。這一模式并不是“單一集中式”模式和“分散自主式”模式的簡(jiǎn)單組合，而是兩種模式的高度交融，克服了原有模式中經(jīng)費(fèi)有限、實(shí)踐場(chǎng)地和指導(dǎo)教師不足的弊端，既能提高校外實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量又能滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和企業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的需求，實(shí)現(xiàn)了學(xué)校、學(xué)生和用人單位“三滿意”的效果。學(xué)院先后與周邊地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行企業(yè)、電能生產(chǎn)企業(yè)和電氣設(shè)備研發(fā)制造企業(yè)建立了長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共建了一批生產(chǎn)實(shí)踐基地，建設(shè)了穩(wěn)定的生產(chǎn)實(shí)踐基地庫(kù)，確保了生產(chǎn)實(shí)踐教學(xué)工作的順利開(kāi)展。

構(gòu)建實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)資源平臺(tái)

依托學(xué)科優(yōu)勢(shì)，以科研和產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目合作為契機(jī)，“產(chǎn)學(xué)研”互動(dòng)，與規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備制造等各類電氣企業(yè)共建實(shí)踐基地、工程實(shí)踐中心、研究型實(shí)驗(yàn)室和聯(lián)合研發(fā)中心，整合、優(yōu)化校內(nèi)現(xiàn)有工程實(shí)踐教育中心、研究（研發(fā)）中心和實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建了面向全體學(xué)生開(kāi)放的多層次、多元化的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)有助于開(kāi)展基礎(chǔ)性認(rèn)知實(shí)踐、課程實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放性自主研學(xué)、創(chuàng)新性科研實(shí)驗(yàn)和工程訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生科研興趣，鍛煉學(xué)生獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力，提升學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

采用將科研成果通過(guò)虛擬仿真技術(shù)及時(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐課程教學(xué)資源，注重實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)保持同步，打造包括電力系統(tǒng)、電機(jī)、電力電子等內(nèi)容的電氣虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。依托虛擬仿真平臺(tái)開(kāi)設(shè)的實(shí)踐課程與電氣工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀緊密結(jié)合，內(nèi)容豐富、技術(shù)先進(jìn)、形式新穎，學(xué)生可以完成對(duì)電力系統(tǒng)、電機(jī)、電力電子等課程一系列的實(shí)驗(yàn)、工程訓(xùn)練和創(chuàng)新研究。這既確保了電氣行業(yè)新理論、新技術(shù)、新應(yīng)用及時(shí)進(jìn)入實(shí)踐課程教學(xué)，突出實(shí)踐教學(xué)方法的先進(jìn)性、內(nèi)容的綜合性和創(chuàng)新性，又消除了學(xué)生直接操作高電壓、大電流電氣裝置帶來(lái)的安全隱患，解決了無(wú)法動(dòng)手操作和無(wú)法進(jìn)行重復(fù)性破壞實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。

構(gòu)建科研、工程項(xiàng)目引導(dǎo)的主動(dòng)研學(xué)機(jī)制

以“全員參與、興趣驅(qū)動(dòng)、自主研學(xué)、重在過(guò)程”為原則，按照“基礎(chǔ)訓(xùn)練-自主研學(xué)-綜合創(chuàng)新”循序漸進(jìn)的工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)規(guī)律，構(gòu)建了以科研和工程項(xiàng)目引導(dǎo)的主動(dòng)研學(xué)機(jī)制。舉辦經(jīng)常性的專題研討、學(xué)術(shù)講座和企業(yè)觀摩以增強(qiáng)學(xué)生科研興趣；建設(shè)咨詢和指導(dǎo)導(dǎo)師隊(duì)伍，為學(xué)生提供咨詢服務(wù)，組織和參與學(xué)生的討論，鼓勵(lì)和幫助學(xué)生自主擬定研究課題，以系列研討課、各級(jí)SRTP項(xiàng)目和學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目等創(chuàng)新活動(dòng)為紐帶，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新性項(xiàng)目研究；堅(jiān)持“產(chǎn)學(xué)研”互動(dòng)，實(shí)行科研導(dǎo)師制，從教師科研和工程項(xiàng)目中遴選、提煉研究專題，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展基于教師科研項(xiàng)目的課外研學(xué)和研究性畢業(yè)設(shè)計(jì)。該機(jī)制將工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的各個(gè)要素——教師、學(xué)生、資源、平臺(tái)有機(jī)地組合在一起，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握創(chuàng)新研究方法，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣、主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)和能力，改變傳統(tǒng)的單純以激勵(lì)機(jī)制為驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式，以興趣和激勵(lì)雙重驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)創(chuàng)新。

改革取得了顯著成效

教學(xué)改革的成果突出

學(xué)院承擔(dān)并完成了國(guó)家級(jí)和省部級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目4項(xiàng)，取得了一批教學(xué)成果。發(fā)表教改論文18篇，獲得國(guó)家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，出版“十一五”和“十二五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材10本，擁有國(guó)家級(jí)精品課程和省級(jí)精品課程2門(mén)。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是江蘇省品牌專業(yè)，同時(shí)也是國(guó)家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。2006年，該專業(yè)全國(guó)第一家通過(guò)了教育部工程教育專業(yè)認(rèn)證。2008年，獲批國(guó)家級(jí)研究型大學(xué)控制類工程師培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)。2012年，獲批國(guó)家級(jí)科技工程實(shí)踐教育中心。2013年，我國(guó)加入《華盛頓組織》后同類專業(yè)中第一個(gè)通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證。同年，建設(shè)的機(jī)電綜合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心獲批為首批國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心。

學(xué)院推動(dòng)教學(xué)成果可持續(xù)深化，教學(xué)成果示范效應(yīng)顯著。學(xué)生的工程素質(zhì)和工程創(chuàng)新能力在行業(yè)內(nèi)建立了廣泛、良好的聲譽(yù)，保證了工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力教學(xué)培養(yǎng)的可持續(xù)性開(kāi)展。西門(mén)子電力自動(dòng)化、金智科技、國(guó)電南自等電力領(lǐng)域的著名企業(yè)主動(dòng)與學(xué)院共建國(guó)家級(jí)工程實(shí)踐教育中心、聯(lián)合研發(fā)中心和實(shí)驗(yàn)室，實(shí)施“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃，并不斷有知名企業(yè)來(lái)校共建商談合作。

實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用成效顯著

（1）學(xué)生工程創(chuàng)新的積極性和受益面得到提高。學(xué)生課外研學(xué)訓(xùn)練收益面100%，每年校級(jí)SRTP申報(bào)人數(shù)350人左右，申報(bào)項(xiàng)目平均120余項(xiàng)，申報(bào)立項(xiàng)并完成課外研學(xué)項(xiàng)目的學(xué)生數(shù)超過(guò)80%。2006-2013年，畢業(yè)設(shè)計(jì)選題來(lái)自科研和工程項(xiàng)目的比例由原來(lái)不足20%提高到72.3%。

（2）學(xué)生工程創(chuàng)新能力增強(qiáng)，高水平競(jìng)賽和創(chuàng)新成果涌現(xiàn)。2011年獲IEEE工業(yè)應(yīng)用學(xué)會(huì)本科生設(shè)計(jì)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽特等獎(jiǎng)1項(xiàng)。2008年以來(lái)，在全國(guó)大學(xué)生電子類競(jìng)賽中獲得國(guó)家級(jí)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)；在《大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽》中共獲國(guó)際級(jí)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)6項(xiàng)，國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)；獲得省級(jí)競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)36項(xiàng)；457人次獲校級(jí)競(jìng)賽獎(jiǎng)332項(xiàng)。本科生科研成果也碩果累累：2008年以來(lái)，獲得“國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目”及“國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃培育項(xiàng)目”18項(xiàng)，江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目8項(xiàng)。2006年以來(lái)，學(xué)生以第一和第二發(fā)明人申請(qǐng)專利49項(xiàng)，其中3項(xiàng)本科生為第一發(fā)明人。第一作者發(fā)表3篇EI收錄論文，畢業(yè)一年內(nèi)以本科階段科研成果在高水平期刊和會(huì)議發(fā)表SCI/EI收錄論文51篇。

（3）學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和工作適應(yīng)力提高，為行業(yè)輸送高素質(zhì)的人才。畢業(yè)生深受用人單位的歡迎，多年來(lái)就業(yè)率始終保持100%。用人單位普遍反映畢業(yè)生“理論基礎(chǔ)扎實(shí)、工程素質(zhì)過(guò)硬、創(chuàng)新能力強(qiáng)”。眾多畢業(yè)生迅速成為業(yè)務(wù)骨干。近三年僅在江蘇電力公司內(nèi)就有22人獲得國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)各級(jí)競(jìng)賽獎(jiǎng)30余項(xiàng)。

得到同行高度認(rèn)可

學(xué)院堅(jiān)持基于提升工程創(chuàng)新能力的教學(xué)實(shí)踐理念和做法受到了同類其他院校的關(guān)注，并得到了985、211等兄弟院校的高度肯定。

（1）在實(shí)踐教學(xué)中，突出綜合性和創(chuàng)新性。基于“電機(jī)學(xué)”國(guó)家級(jí)精品課程，精心設(shè)計(jì)了“電機(jī)工程實(shí)踐”。該課程已連續(xù)開(kāi)設(shè)35年，實(shí)踐教學(xué)模式被多所985和211大學(xué)相關(guān)專業(yè)所借鑒。

（2）多次參加全國(guó)高校教學(xué)研討會(huì)，介紹教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)。多次在全國(guó)教學(xué)會(huì)議中做大會(huì)報(bào)告。《“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”理念在制訂電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的應(yīng)用探索》和《電氣工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)模式的探索與實(shí)踐》等論文多次榮獲全國(guó)高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)優(yōu)秀論文獎(jiǎng)，擴(kuò)大了專業(yè)教學(xué)的示范效應(yīng)和影響。

東南大學(xué)電氣工程專業(yè)圍繞工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的核心目標(biāo)，立足于專業(yè)實(shí)踐課程體系的重構(gòu)，以產(chǎn)學(xué)研互動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)研究平臺(tái)建設(shè)為支撐，以實(shí)踐教學(xué)模式創(chuàng)新為突破，構(gòu)建了適應(yīng)電氣行業(yè)發(fā)展和學(xué)生個(gè)性化、多元化發(fā)展需求的“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-綜合實(shí)踐-科研創(chuàng)新”分層遞進(jìn)的實(shí)踐課程體系；創(chuàng)新實(shí)施了可持續(xù)的“分布-集中-自主”校外實(shí)踐模式；打造了基于科研成果、突出虛擬仿真特色的實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)平臺(tái)；建立了主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)機(jī)制，從而加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專業(yè)理論知識(shí)掌握，提高了學(xué)生自主研學(xué)、自主創(chuàng)新的積極性，為企業(yè)培養(yǎng)了高素質(zhì)的工程創(chuàng)新型人才，也為學(xué)生順利走上工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的工程實(shí)踐基礎(chǔ)。（作者張炎平系東南大學(xué)電氣工程學(xué)院講師；吳在軍系電氣工程學(xué)院副院長(zhǎng)；黃學(xué)良系電氣工程學(xué)院院長(zhǎng)）