電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心建設(shè)探究

姚志樹， 周云龍， 胡國文， 何堅強

(鹽城工學(xué)院 電氣工程學(xué)院， 江蘇 鹽城 224003)

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電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心建設(shè)探究

姚志樹， 周云龍， 胡國文， 何堅強

(鹽城工學(xué)院 電氣工程學(xué)院， 江蘇 鹽城 224003)

以省級實驗教學(xué)與實踐教育中心建設(shè)點“電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心”的建設(shè)實際情況，結(jié)合驗收標(biāo)準(zhǔn)對實驗中心進行了實踐實驗教學(xué)資源、師資隊伍結(jié)構(gòu)、實踐教學(xué)體系和教學(xué)方法以及原有管理體系管理方法等方面進行改革。建成實踐實驗理念先進，管理科學(xué)規(guī)范，教師隊伍經(jīng)驗豐富，教學(xué)設(shè)備精良，具有較大輻射作用的省級示范中心。培養(yǎng)具有良好的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)能力的高素質(zhì)工科應(yīng)用型人才，滿足建設(shè)特色鮮明的高水平應(yīng)用型大學(xué)的需求。

實驗教學(xué)示范中心; 電氣與新能源; 建設(shè)與改革

0 引 言

隨著教育改革的深化和素質(zhì)教育的全面推進，高等教育和科技進步、經(jīng)濟發(fā)展的結(jié)合日益強化，高校實驗室的作用越來越重要。推進實驗教學(xué)改革、加快實驗室建設(shè)步伐，是高等學(xué)校面臨的重要任務(wù)。高校的實驗教學(xué)與實驗室建設(shè)的水平，客觀地反映了學(xué)校的辦學(xué)實力，是學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要標(biāo)志和教學(xué)水平、科研水平、管理水平的重要體現(xiàn)，也是學(xué)校可持續(xù)發(fā)展的重要資源和基礎(chǔ)[1-5]。

電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心是在1988年建立的電氣技術(shù)專業(yè)類實驗室的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年建設(shè)和多學(xué)科整合后于2011年組建成立，成為省級示范中心建設(shè)點。中心下設(shè)電氣工程及其自動化、自動化、建筑電氣與智能化、新能源科學(xué)與工程專業(yè)類實驗室，以及服務(wù)面向全校的電工電子訓(xùn)練中心和一個監(jiān)控中心。其中，電工電子訓(xùn)練中心已于2007年建設(shè)成為省級示范實驗中心。依托電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心，按照“面向行業(yè)、強弱結(jié)合、電氣工程為本”的人才培養(yǎng)定位，以電氣與新能源技術(shù)應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識培養(yǎng)為主線，完善電氣類實踐教學(xué)體系，提高專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量[5-7]。

為了實現(xiàn)上述培養(yǎng)理念，實驗中心在獲批省級實驗教學(xué)示范中心后提出新的改革思路：① 對鹽城工學(xué)院原有的電類實踐實驗教學(xué)資源進行改革和整合；② 對原有電類實踐實驗教學(xué)的師資隊伍進行優(yōu)化配置改革；③ 對原有電類實踐實驗教學(xué)體系和教學(xué)方法進行改革；④ 對原有管理體系和管理方法進行改革。

1 改革和整合實驗、實踐教學(xué)資源

1.1 改革實驗教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容

中心面向全校各專業(yè)的電工電子實踐實驗課程體系和計算機實踐教學(xué)體系進行了調(diào)整，同時對面向電氣和信息類的各專業(yè)實踐實驗教學(xué)體系進行了具體改革。中心從頂層設(shè)計和全校角度出發(fā)構(gòu)建了電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心的實驗、實踐教學(xué)體系，具體體系圖如圖1所示。

中心配合全校開設(shè)電工電子課程各專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容改革相應(yīng)的實驗、調(diào)整實踐教學(xué)內(nèi)容；中心重點加強了電氣工程及其自動化專業(yè)、自動化專業(yè)、建筑電氣與智能化專業(yè)和新能源科學(xué)與工程專業(yè)的實驗、實踐教學(xué)內(nèi)容改革。相對應(yīng)的各專業(yè)實驗、實踐內(nèi)容和能力培養(yǎng)改革如下。

(1) 電氣工程及其自動化專業(yè)下分電力電子與電力傳動和城市供用電技術(shù)兩個方向；電力電子與電力傳動方向主要培養(yǎng)拖到系統(tǒng)的靜/動態(tài)分析能力、拖動系統(tǒng)的工程設(shè)計能力、電力電子電路的工程設(shè)計能力、系統(tǒng)的仿真/分析能力等；城市供用電技術(shù)方向主要培養(yǎng)供配電系統(tǒng)設(shè)計/計算能力、變電所運行/檢修和處理故障的能力、系統(tǒng)的仿真/分析能力等。

(2) 自動化專業(yè)實驗、實踐內(nèi)容主要培養(yǎng)建材工業(yè)自動化儀表應(yīng)用能力、運動控制系統(tǒng)的應(yīng)用能力、過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用能力、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用能力和工業(yè)自動化控制系統(tǒng)分析設(shè)計能力等。

(3) 新能源科學(xué)與工程專業(yè)實驗、實踐內(nèi)容主要培養(yǎng)風(fēng)力發(fā)電機組電氣數(shù)據(jù)和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)檢測、風(fēng)力和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和計算、風(fēng)力和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣元件參數(shù)選擇和初步設(shè)計、風(fēng)力和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣工程初步設(shè)計及機組維護和管理能力等。

(4) 建筑電氣與智能化專業(yè)實驗、實踐內(nèi)容主要培養(yǎng)樓宇設(shè)計施工圖識讀能力、樓宇自動化設(shè)備選型和安裝使用能力、樓宇自動化信息處理能力、樓宇設(shè)備自動化系統(tǒng)初步工程設(shè)計和系統(tǒng)集成能力、樓宇設(shè)備自動化系統(tǒng)工程建設(shè)與管理能力等。

1.2 教學(xué)效果與成效

電氣與新能源綜合實驗中心一直重視學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，中心面向電氣和信息類專業(yè)學(xué)生開展實踐教學(xué)并建立完善的技能培養(yǎng)方案，通過課內(nèi)講授與課外訓(xùn)練加以貫徹各專業(yè)實踐內(nèi)容培養(yǎng)要求；中心注重實驗教學(xué)的改革，在實驗教學(xué)內(nèi)容上加強對學(xué)生基本理論和基本技能培養(yǎng)，減少單純的驗證性實驗，增加綜合性實驗和研究性實驗；實驗教學(xué)具有獨立性、主動性、創(chuàng)新性，提高了實驗教學(xué)的整體水平，加強了對學(xué)生實際動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[8-9]。

針對不同專業(yè)、不同課程的學(xué)生，共開設(shè)實驗項目353個。在實驗內(nèi)容安排上堅持由淺到深、由簡單到復(fù)雜，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，讓學(xué)生通過實驗教學(xué)進一步鞏固課堂理論知識、掌握基本的實驗操作方法、正確使用儀器設(shè)備、認真觀察實驗現(xiàn)象、養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。對不同的實驗進行科學(xué)分組，充分調(diào)動學(xué)生實驗的熱情，不斷提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

2 優(yōu)化改革師資隊伍

2.1 明確隊伍建設(shè)建設(shè)目標(biāo)

中心加強實驗教學(xué)師資隊伍建設(shè)，努力建立和培養(yǎng)一支適應(yīng)實驗教學(xué)改革、提升實驗室水平的實驗教學(xué)師資隊伍，為此，在學(xué)校支持下，3年中，共引進8名博士和5名碩士充實實驗室專兼職教師隊伍；同時，不斷提升現(xiàn)有教師的學(xué)術(shù)水平和能力，充分做到校內(nèi)資源共享，大力推進專職實驗教師隊伍建設(shè)。目前，中心基本形成了一支穩(wěn)定、高水平而又敬業(yè)的教師隊伍，各項管理、保障措施日趨完善[10-12]。

2.2 人員結(jié)構(gòu)合理

實驗中心現(xiàn)有79人，由專、兼職的實驗教師組成。其中博士22名，副高以上職稱教師41名，碩士以上學(xué)位71名。中心人員隊伍結(jié)構(gòu)職稱、學(xué)歷、年齡配置合理，能滿足教學(xué)要求和國家規(guī)定的專兼職人員學(xué)歷層次要求。

近3年來，電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心教師承擔(dān)國家級項目2項，市廳級以上縱向項目11項，橫向項目16項，到帳經(jīng)費144.05萬元。在國內(nèi)外重要期刊發(fā)表論文150多篇，其中核心期刊100多篇，被SCI、EI、ISTP收錄70多篇。取得知識產(chǎn)權(quán)11項，其中發(fā)明專利6項，實用新型專利2項，軟件著作權(quán)3項。有12人接受過企業(yè)工程實踐訓(xùn)練半年以上，有8人長期深入企業(yè)從事科技服務(wù)和技術(shù)改造工作，有5人直接從企業(yè)引進，具有多年工程實踐經(jīng)驗。

3 改革實驗教學(xué)方法與手段

實驗教學(xué)方法和教學(xué)手段改革如下：① 采用多媒體教學(xué)和實物教學(xué)相結(jié)合；② 采用網(wǎng)絡(luò)課件教學(xué)和實驗室課堂教學(xué)相結(jié)合；③ 采用虛擬實驗平臺和真實實驗平臺教相結(jié)合；④ 采用視頻公開課與實驗室實驗課程教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段；⑤ 采用計劃內(nèi)實驗項目和自主創(chuàng)新實驗項目教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法與教學(xué)手段；⑥ 采用驗證性、設(shè)計性、綜合性分層次螺旋上升的實驗項目教學(xué)方法。

4 改革管理模式

4.1 完善管理體制

電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心為校、院兩級管理體系，下設(shè)電工電子實訓(xùn)中心和電氣工程學(xué)院實驗中心兩個分中心，于2011年申請成為省級中心建設(shè)點后電氣工程學(xué)院研究決定劃分5個模塊來建設(shè)，5個模塊構(gòu)成一個完整體系(見圖2)。

4.2 建設(shè)管理信息平臺

為了充分發(fā)揮計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在現(xiàn)代化教育中的重要作用，中心十分注重信息平臺和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)，建立了網(wǎng)絡(luò)化的實驗教學(xué)和實驗室管理信息平臺，實現(xiàn)網(wǎng)上輔助教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理[13]。

(1) 門禁和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心建設(shè)完成監(jiān)控中心，主要功能為實驗室和周邊環(huán)境進行視頻監(jiān)控，各實驗室設(shè)置門禁系統(tǒng)，與校園卡對接實現(xiàn)一卡通，目前電氣工程學(xué)院和信息工程學(xué)院已建設(shè)完成，電工電子實訓(xùn)中心準(zhǔn)備下期建設(shè)。監(jiān)控中心已實現(xiàn)實訓(xùn)預(yù)約，學(xué)生教師可以從網(wǎng)絡(luò)平臺上預(yù)約開展實驗和科研項目測試，結(jié)構(gòu)圖見圖3。

(2) 門戶網(wǎng)站和管理信息系統(tǒng)。利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心信息網(wǎng)絡(luò)平臺見圖4，為師生提供一個良好的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與學(xué)習(xí)環(huán)境，并通過建設(shè)學(xué)校天空教室網(wǎng)、精品課程網(wǎng)和實驗中心實驗課程網(wǎng)，使學(xué)生可以方便地進行網(wǎng)上學(xué)習(xí)；所有網(wǎng)站資源均24 h開放使用，師生可以隨時查找，中心網(wǎng)絡(luò)信息平臺立足本校面向社會開放。

通過信息網(wǎng)絡(luò)平臺加強對學(xué)生實驗的跟蹤。教師可以通過網(wǎng)站的師生交流平臺及時了解實驗課程、實驗室使用情況和學(xué)生在實驗過程中各個環(huán)節(jié)的實驗操作的狀態(tài)變化，并及時對學(xué)生的反映作出相應(yīng)的措施；學(xué)生可以通過該平臺與教師和同學(xué)進行在線交流，從而形成良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。教師和學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺，進行專題性的學(xué)術(shù)交流討論，在網(wǎng)絡(luò)正常管理下，形成一個公開的學(xué)習(xí)交流環(huán)境。

前置胎盤并發(fā)胎盤植入屬于臨床較為嚴(yán)重并發(fā)癥，會對產(chǎn)婦與胎兒的生命安全造成直接威脅。胎盤植入具體是指：胎盤絨毛由于子宮脫膜比較嚴(yán)重，因發(fā)育不良等原因滲入在子宮肌層內(nèi)，若是缺少有效處理，則會直接造成產(chǎn)中、產(chǎn)后大出血，同時還會發(fā)生子宮穿孔與破裂等，甚至存在死亡風(fēng)險[5]。

學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺，全面的了解各高?；A(chǔ)實驗室的基本情況，以便于學(xué)習(xí)其他高校的先進教學(xué)方法、測試手段、教學(xué)經(jīng)驗等，可以自主設(shè)計實驗項目通過網(wǎng)絡(luò)申請使用實驗室。

學(xué)生已在教學(xué)實驗中心的網(wǎng)絡(luò)平臺上進行實驗課程的開放教學(xué)，教學(xué)效果較好，爭取在今后的網(wǎng)絡(luò)信息平臺上擴充教學(xué)內(nèi)容和自主學(xué)習(xí)環(huán)境，將信息平臺的作用充分發(fā)揮出來。

圖3 電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心管理信息平臺結(jié)構(gòu)圖

4.3 理順運行機制

中心加大實驗室的開放力度，通過完善各項制度，構(gòu)建開放、科學(xué)、規(guī)范的管理運行機制。

目前，中心圍繞實驗設(shè)備運行與管理機制、實驗教師隊伍管理運行機制、培養(yǎng)方案規(guī)定的課內(nèi)實驗教學(xué)運行機制、培養(yǎng)方案規(guī)定的課內(nèi)實驗教學(xué)開放運行機制、學(xué)生自主設(shè)計的實驗項目開放運行機制、學(xué)生創(chuàng)新實踐訓(xùn)練項目運行機制建設(shè)、大學(xué)生學(xué)科競賽實踐項目運行機制建設(shè)和對校外實驗與科技服務(wù)運行開放機制，建立健全了相應(yīng)的規(guī)章制度[12]。

圍繞實驗中心的開放，實驗室于每學(xué)期初制定實驗室開放計劃，在完成實驗教學(xué)任務(wù)的同時，采取各種方式對全校師生實行全方位開放，所有實驗室均實行全天開放，其中課內(nèi)實驗由實驗室提供實驗項目對學(xué)生實行預(yù)約式開放，課外實驗則以學(xué)生自帶課題或以參與老師科研實驗等方式由學(xué)生填寫開放實驗申請表，經(jīng)實驗中心同意后即可進入開放實驗室。在開放管理方面，課內(nèi)開放實驗由指導(dǎo)老師負責(zé)實驗室的使用和管理。課外實驗有指導(dǎo)教師在場指導(dǎo)進行，并由指導(dǎo)教師參與實驗室的管理。在開放實驗項目方面，可以是中心提供選修項目，也鼓勵學(xué)生自帶課題或以參與老師科研實驗等方式進入開放實驗室。

目前實驗中心開放實驗室支持的大學(xué)生創(chuàng)新項目有：全國“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、江蘇省大學(xué)生電子電氣大賽、全國大學(xué)生電子大賽、全國大學(xué)生機器人大賽，全國大學(xué)生智能建筑工程實踐技能競賽以及鹽城工學(xué)院的各種技能大賽等。實驗中心派專門人員負責(zé)各種大賽的培訓(xùn)和指導(dǎo)工作。

5 示范輻射

5.1 省內(nèi)外高校的交流

實驗中心加強與國內(nèi)外和省內(nèi)外高校合作交流，3年來中心先后接待英國格林威治大學(xué)、東南大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、陜西科技大學(xué)、浙江湖州學(xué)院等國內(nèi)外23多所高校學(xué)者參觀訪問，實驗中心的建設(shè)理念與建設(shè)方法得到普遍認同。中心多次組織實驗教學(xué)交流與示范交流活動，管理模式已在校內(nèi)得到推廣，為高校系統(tǒng)的實驗室建設(shè)提供示范作用[13-15]。

5.2 建設(shè)成果在校內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用

實驗中心自行研制以及與企業(yè)共同開發(fā)了新能源技術(shù)應(yīng)用實驗裝置、計算機控制裝置、單片機應(yīng)用實驗裝置、電氣控制裝置等多種類型實驗儀器設(shè)備，被成功應(yīng)用于實驗教學(xué)過程，其中，室內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、計算機控制實驗系統(tǒng)、電氣PLC等實驗裝置已被許繼集團、啟東計算機總廠有限公司等企業(yè)推廣應(yīng)用，實驗中心的建設(shè)方法被外校借鑒引用。編寫的《民用建筑電氣技術(shù)與設(shè)計》、《電氣控制與PLC》、《單片機原理及應(yīng)用》、《現(xiàn)代民用建筑電氣工程設(shè)計》、《工控機及組態(tài)控制技術(shù)原理與應(yīng)用》、《電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐》、《電工電子實驗技術(shù)》等教材在全國多所院校廣泛使用。其中《現(xiàn)代民用建筑電氣工程設(shè)計》、《建筑電氣控制技術(shù)》、《電工電子實驗技術(shù)》、《電氣控制與PLC》等教材被評為江蘇省精品教材。

5.3 實驗中心教學(xué)資源共享

實驗中心除了服務(wù)于電氣學(xué)院學(xué)生各類實踐(實驗)教學(xué)， 同時服務(wù)于全校學(xué)生電工電子課程實驗、檢測技術(shù)、微機原理、過程控制與儀表、電氣控制技術(shù)等專業(yè)課程實驗，此外還為同城高校學(xué)生提供教學(xué)服務(wù)，為鹽城師范學(xué)院物理科學(xué)與電子技術(shù)學(xué)院學(xué)生、鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電學(xué)院學(xué)生提供實踐教學(xué)服務(wù)?，F(xiàn)已培訓(xùn)校外相關(guān)專業(yè)學(xué)生達到9 000人時數(shù)。

5.4 社會服務(wù)功能得到延伸

實驗中心注重與地方政府和企業(yè)的聯(lián)系，面向社會開放，實驗中心接待地方企業(yè)、事業(yè)單位學(xué)習(xí)展多種形式的技能培訓(xùn)、技術(shù)咨詢、產(chǎn)品開發(fā)、校企合作等[16]。承接橫、縱向科研項目及教改項目，擴大中心在社會的影響。實驗中心與西門子自動化、力控組態(tài)公司等國內(nèi)外知名企業(yè)合作共建實驗室。目前，中心已成為落戶于鹽城的國家海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中心以及西門子用戶、三維力控、長虹集團、同和涂裝裝備公司等企業(yè)的相關(guān)科技人員的培訓(xùn)基地?，F(xiàn)已培訓(xùn)相關(guān)工程技術(shù)人員達到7 060人時數(shù)。

6 結(jié) 語

經(jīng)過幾年實踐和建設(shè)，結(jié)合自身情況，電氣與新能源綜合實驗教學(xué)中心按照“拓寬基礎(chǔ)、強化應(yīng)用、重視實踐、整體優(yōu)化”原則制定各專業(yè)培養(yǎng)計劃，不斷改革教學(xué)方法，積極推進實驗中心實驗室開放，為各類學(xué)科競賽提供實踐平臺。具備了一定的特色和示范性，取得了一些成果。中心的建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，今后我們繼續(xù)以創(chuàng)建國家級實驗教學(xué)示范中心為目標(biāo)，不斷發(fā)展、完善，通過現(xiàn)代化和科學(xué)化的管理，不斷提高實驗教學(xué)質(zhì)量，為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

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Construction Research of Provincial Electrical and New Energy Demonstration Center

YAOZhi-shu，ZHOUYun-long，HUGuo-wen，HEJian-qiang

(College of Electrical Engineering， Yancheng Institute of Technology， Yancheng 224003， China)

According to actual situation of construction of "Provincial Comprehensive Experimental Teaching Center of Electrical and New Energy" in Yancheng Institute of Technology. The experimental center takes the reforms on the four aspects, i.e., experimental teaching resources, teaching staff structure, practice teaching system and teaching method. These reforms combine with the acceptance criteria, and improve the electrical system of practical teaching, improve the quality of talent training. After several years of practice, it has produced certain demonstration radiation effects.

experimental teaching demonstration center; electrical and new energy; construction and reform

2014-12-18

江蘇省重點專業(yè)建設(shè)項目(2012JSZDZY-B185)

姚志樹(1978-)，男，江蘇鹽城人，碩士，講師，主要研究方向：電力電子技術(shù)及電氣控制，實驗室技術(shù)與實驗室管理。

Tel.：18361665013；E-mail：zhishuyao@126.com

G 642.0

A

1006-7167(2015)11-0140-05