浙江大學：五位一體電氣工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式的研究與實踐

成果簡介

以智能化、信息化為標志的智能電網(wǎng)、軌道交通等的迅速發(fā)展，對電氣工程人才的知識結構、思維方式、實踐手段、創(chuàng)新能力提出了新要求。浙江大學電氣工程學院基于“以學生為本的個性化”人才培養(yǎng)理念，以“強化辯證思維、促進研究探索、激發(fā)創(chuàng)新意識、提升實踐能力”為目標，率先在2006年提出了五位一體的“愛迪生班電氣工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)”新模式，在成果第一完成人負責的6項國家質(zhì)量工程等支撐下，實施“教學資源和培養(yǎng)方案開放式、學習計劃和教學模式個性化、課程體系系統(tǒng)化、工程能力教學實踐化、創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究化”的五位一體改革思路，營造寬松自主的學習環(huán)境，教學內(nèi)容體現(xiàn)前沿性與整體性，實踐與研究體現(xiàn)多樣性。

浙江大學電氣工程大類專業(yè)覆蓋電力、電機、電子、IC、控制等多個方向，具有培養(yǎng)強弱電有機融合人才的優(yōu)勢。但是傳統(tǒng)專業(yè)化培養(yǎng)方案單一，電類課程多且相互獨立，內(nèi)容繁、難、舊，強弱電知識體系相對分離，信息化滲透不足，創(chuàng)新性教學環(huán)節(jié)過于單調(diào)，導致人才綜合創(chuàng)新能力偏弱。為解決電氣工程大類學生共性與個性培養(yǎng)的融合問題，強電類專業(yè)的基礎電類課程強弱電融合問題，貫穿大學四年一貫制的實踐與研究教學融合問題，浙江大學電氣工程學院通過：（1）制度創(chuàng)新。制定柔性化的電氣工程本科生培養(yǎng)計劃，依托重點學科，在低年級學生中建立導師制，多樣化的創(chuàng)新研究平臺與學生成效激勵政策相結合，在學生中盡早建立創(chuàng)新學習意識。（2）課程創(chuàng)新。基于系統(tǒng)觀整合關聯(lián)課程，構建內(nèi)核寬泛精煉、外延交叉的課程體系。課程內(nèi)容更新、實驗項目開發(fā)、實驗設備研制同步進行，并依托課程練習形成問題導向的啟發(fā)式、研究探索型教學新模式。強化強弱電的融合，將電工、電子、信號等課程進行整合，構建集成電子電氣的課程體系。（3）過程創(chuàng)新。貫穿四年一貫制的大學生創(chuàng)新學習理念，建立以探索性課程實驗、開拓性工程實踐、自主性學科競賽、創(chuàng)新性項目研究為主體的一條龍的創(chuàng)新實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，突出創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

成果解決教學問題的方法

提出“愛迪生班”電氣工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式，在全過程教學中灌輸創(chuàng)造、創(chuàng)新的教學理念，以“教學資源和培養(yǎng)方案開放式、學習計劃和教學模式個性化、課程體系系統(tǒng)化、工程能力教學實踐化、創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究化”五位一體的多元化培養(yǎng)新方法，實施培養(yǎng)計劃、課程內(nèi)容、實踐環(huán)節(jié)、科學訓練等多方位的教學改革。

教學資源與培養(yǎng)方案開放式

提出“電氣工程-愛迪生班創(chuàng)新人才培養(yǎng)”新方案，從培養(yǎng)計劃源頭進行調(diào)整，精煉電氣大類的基礎課程、提高學生自主選課比例（達到總學分的40%）、加強實驗與實踐環(huán)節(jié)的訓練與考核。推進重點實驗室、示范中心、特色實驗平臺的全開放，滿足學生自主式、開放式培養(yǎng)的需求。

學習計劃和教學模式的個性化

電氣工程大類內(nèi)制定電力、電機、電子、控制、IC設計等方向的貫穿4學年個性化、柔性化的培養(yǎng)計劃。學生在導師指導下，瞄準專業(yè)方向制定各異的個性化培養(yǎng)計劃，通過搭建校內(nèi)科訓、校外實踐、國際交流等多種學習平臺，滿足學生的差異化學習，并通過多種自主學習的學分互換機制實現(xiàn)個性化培養(yǎng)目標。

電類課程體系的系統(tǒng)化

以提升拓展探索能力為目標，按照知識遞進和認知規(guī)律進行電類系列課程內(nèi)容的整合，率先建設“內(nèi)核+外延”式電路與電子技術系列課程，以關聯(lián)為中樞的信號分析與處理課程，強弱電知識融合的電力電子技術、電機學等專業(yè)核心課程，構成了系統(tǒng)關聯(lián)的課程體系。電路與電子技術基礎課程“內(nèi)核”涉及電路、電子、信號系統(tǒng)、場與路的核心知識點的精煉與整合，“外延”則體現(xiàn)工程應用及專業(yè)課程銜接。課程體系既有“精、寬、新”的內(nèi)容，又能使得強弱電核心知識按螺旋式遞增。

電氣工程能力教學的實踐化

以50余個創(chuàng)新性課堂實驗和自制6大類20余種先進教學設備為支撐，構建了“四階段（電氣認知、電氣基礎、電氣融合、電氣電子集成），三層次（基本技能、綜合能力、研究能力）”實驗教學平臺;與27個國際著名企業(yè)建有校內(nèi)聯(lián)合實驗室，與國網(wǎng)浙江電力、飛利浦電子等26家電氣行業(yè)骨干企業(yè)建立校外學生長效實踐基地。既能適應低年級學生開展探究性實驗需求，又能滿足高年級學生工程實踐需求。

創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究化

除課程體系創(chuàng)新教學外，還依托電氣工程國家重點學科的優(yōu)勢，構建開放式大學生智能汽車、智能電網(wǎng)、IC設計等大學生研究平臺，完善多種激勵與獎勵措施，激發(fā)學生參與科學研究的積極性，促進學生開展高水平研究、發(fā)明專利提煉等能力提升，并通過大量的SRTP、導師科研項目、學科競賽等環(huán)節(jié)得到充分體現(xiàn)。

成果的創(chuàng)新點

在培養(yǎng)方式上，提出了“開放式、個性化、系統(tǒng)化、實踐化、研究化”五位一體的培養(yǎng)體系，形成了電氣大類強弱電專業(yè)學生多樣化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新途徑。

率先創(chuàng)建了“愛迪生班”電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)實驗區(qū)，從教學計劃、課程體系、實驗與實踐環(huán)節(jié)、科技創(chuàng)新、教研互動等全方位改革原有的教學方式，體現(xiàn)微電子IC設計、功率器件設計、功率轉換裝置、復雜電子與電力系統(tǒng)等知識教學的全面性培養(yǎng)特色，有機地輻射到電氣工程大類專業(yè)學生的交叉培養(yǎng)與個性化培養(yǎng)。以開放式與個性化轉變知識的接受方式，以系統(tǒng)化轉變知識的傳授形式，以實踐與研究型學習轉變知識的遷移過程，最終達到“三個轉變”的教學效果。該項教改得到10個國家級質(zhì)量工程項目支持，畢業(yè)生的培養(yǎng)質(zhì)量明顯提升。

在課程體系上，強化電氣工程強弱電的緊密結合，建立了電類專業(yè)課程關聯(lián)性集成化的新穎教學體系

面向新能源、智能電網(wǎng)、信息技術等現(xiàn)代科技的發(fā)展，強化強弱電融合、電氣與信息的交互，率先以系統(tǒng)觀整合優(yōu)化了原有電路、電子、信號等基礎課程內(nèi)容與結構，重新建立電子電氣課程教學體系。結合專業(yè)方向，構建了“層次化、模塊化、探究式”的專用IC設計、電能轉換、系統(tǒng)集成等整體化大類專業(yè)培養(yǎng)的課程體系，編寫完成了電氣新技術發(fā)展的立體化優(yōu)秀教材73部，含“十二五”國家級規(guī)劃教材6部、“十一五”國家級規(guī)劃教材29部。

在培養(yǎng)過程中，提出了實驗—實踐—科訓一條龍的研究型學習方法

首先在低年級電類基礎課程學習中實施探索性實驗，建立了課程實驗-工程應用-科學研究的四年一貫制大學生研究實踐平臺，提出多樣化的學生科學訓練以及導師制的個性化教研結合學習方法，達到學生在合作研究與探究中獲取新知。從基礎到專業(yè)建有“十一五”“電工電子實驗教學”和首批“十二五”“機電類專業(yè)”國家級實驗教學示范中心，與國際500強等企業(yè)建立了26個工程實踐中心。學生的創(chuàng)新能力顯著提高。

成果的推廣應用效果

學生培養(yǎng)質(zhì)量

該成果以“愛迪生班”為試點、輻射到電氣工程大類3個專業(yè)，受益學生數(shù)已達到2280名，已畢業(yè)人數(shù)1020名，其中繼續(xù)深造的學生獲得世界排名前100名高校研究生錄取率達到20%，實施前少于5%，55%應屆就業(yè)學生進入國際500強企業(yè)工作。本科生在國際頂級期刊IEEE Trans. On Power Electronics、Power System（導師第一、本科生第二）以及第一作者在《中國電機工程學報》《自動化學報》等國內(nèi)頂級期刊上發(fā)表論文217篇，其中SCI、EI收錄89篇。

學生獲得國家專利233項，其中授權發(fā)明專利32項，公開發(fā)明專利45項，實用新型授權專利129項，獲得國際學科競賽一等獎18人次、二等獎11人次，國內(nèi)特等獎6人次、一等獎56人次、二等獎35人次。

課程體系與教材獨具特色，有良好的示范效應

“電力電子技術”“信號分析與處理”“集成電子技術”等課程入選國家精品資源共享課程。出版了體現(xiàn)電類課程整合的教材73本，其中“十一五”國家級規(guī)劃教材29本，“十二五”國家級規(guī)劃教材6本，教材與課件已經(jīng)被清華大學、上海交通大學、華中科技大學、西安交通大學等國內(nèi)100多所高校參考使用，部分教材連續(xù)使用15年以上，同時也得到包括李衍達、馬偉明、韓英鐸、嚴陸光、臧克茂、唐任遠6位院士，電氣工程及其自動化教指委主任胡敏強教授，電子電氣基礎課程教指委主任王志功教授，自動化教指委主任周東華教授等35位專家的推薦與好評。

自主開發(fā)研究型實驗教學內(nèi)容與設備廣泛應用

強化電類課程基礎實驗的啟發(fā)式與探究式，研制開發(fā)了模塊化、關聯(lián)性的實驗設備與組件，并列入由全國實驗示范中心電子組牽頭編寫的“電工電子創(chuàng)新實驗”教材，得到推廣。此外，相繼開發(fā)6大類20余種實驗教學設備，涵蓋電氣信息類所有基礎課程，通過與教學儀器公司合作，輻射包括清華大學、上海交通大學等350多所院校。

“愛迪生班”培養(yǎng)模式在全國教學會議上交流推廣

在2009年全國電子電氣課程教學年會進行大會發(fā)言，相繼有120個院系到實驗區(qū)進行交流。2014年又受教育部高教司邀請，在全國電氣類專業(yè)卓越工程師教育研討會上做大會主題報告“浙江大學電氣工程卓越人才培養(yǎng)模式——愛迪生班的實踐”。教學成果在《高等工程教學研究》等一級期刊上發(fā)表論文108篇。