電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)體系的改革與研究

彭磊+謝衛(wèi)才

摘 要 湖南工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)以“卓越計劃”和“工程教育認(rèn)證”為培養(yǎng)目標(biāo)，建立了有效的實踐教學(xué)體系并予以實施。同時，針對實施過程中所遇到的問題進行研究，并提出了相關(guān)的一些改進措施。

關(guān)鍵詞 電氣工程及其自動化 實踐教學(xué)體系 改進

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.11.025

Abstract The major of electrical engineering and automation of Hunan Institute of Engineering has taken "excellent plan" and "engineering education certification" as its training target， and established an effective practice teaching system and implemented it. At the same time， the problems encountered in the implementation process are studied and some relevant improvement measures are put forward.

Keywords electrical engineering and automation； practice teaching system； improvement

按照我國的高等教育學(xué)科劃分，電氣工程及其自動化專業(yè)隸屬于一級學(xué)科。該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具備工程領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才應(yīng)有的職業(yè)素養(yǎng)和健全人格，具有系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識和電氣工程領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，具備工程實踐能力、自我學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，面向工業(yè)生產(chǎn)一線，成為從事電氣裝備與電氣系統(tǒng)設(shè)計制造、工程應(yīng)用和運行管理等方面的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。而學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力都必須通過大量的實踐教學(xué)得以加強。因此，實踐教學(xué)在該專業(yè)教學(xué)體系中的重要性是顯而易見的。[1]

針對我校已實施的“卓越計劃”培養(yǎng)目標(biāo)，以及我校正在申請的“工程教育認(rèn)證”中所制訂的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，對電氣工程及其自動化專業(yè)的實踐教學(xué)體系進行改革，就顯得尤為迫切了。

1 實踐教學(xué)體系改革的總體思路

為不斷提升電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)質(zhì)量，根據(jù)各實踐性環(huán)節(jié)的任務(wù)要求和特點，對其內(nèi)容進行部分調(diào)整，使各實踐性環(huán)節(jié)在實施過程中能有效地形成一個整體。同時，對實踐教學(xué)體系的實施、管理制度的完善和實踐教學(xué)師資隊伍的建設(shè)等方面也需要進行相應(yīng)的改革與研究。[2]因此，為了使得各實踐環(huán)節(jié)之間的有機聯(lián)系進一步加強，讓學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)能從中得到進一步的強化，我校以“卓越計劃”和“工程教育認(rèn)證”的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為依據(jù)，將實踐教學(xué)體系分解成六個模塊：課內(nèi)實驗?zāi)K、大型實驗周模塊、課程設(shè)計模塊、校外實習(xí)模塊、畢業(yè)論文模塊和科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐模塊。

2 實踐教學(xué)體系的模塊化構(gòu)建

2.1 課內(nèi)實驗?zāi)K

組織電氣工程教研室的全體老師對目前相關(guān)專業(yè)課程的實驗項目內(nèi)容的設(shè)置進行討論，并結(jié)合專業(yè)實驗室現(xiàn)有的實驗設(shè)備情況，對所有的實驗項目進行了調(diào)整和改進。在原有的實驗項目中，增加了新的實驗方法，盡可能實現(xiàn)實驗方法的多樣性。而針對傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容，則從創(chuàng)新性和綜合性的角度出發(fā)，在新版的實驗教學(xué)大綱中，設(shè)置了新的實驗項目。

2.2 大型實驗周模塊

主要包括三相異步交流電動機大型實驗周、低壓交流接觸器大型實驗周以及電力系統(tǒng)設(shè)計大型實驗周。按照國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在實驗方案的設(shè)計、實驗性能的設(shè)計以及實驗系統(tǒng)的設(shè)計中，充分應(yīng)用了CAD等現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)。

2.3 課程設(shè)計模塊

主要包括針對“電機學(xué)”、“低壓電器”、“電力系統(tǒng)分析”、“電機控制”、“智能電器”、“電力電子技術(shù)”等專業(yè)課程所開設(shè)的三相異步電動機設(shè)計、交/直流電磁鐵設(shè)計、電機控制系統(tǒng)設(shè)計、智能電器模塊設(shè)計、變電站電氣部分設(shè)計、電力電子裝置設(shè)計等相關(guān)的課程設(shè)計。在傳統(tǒng)的電磁、電路計算的基礎(chǔ)上，引入了MATLAB、AUTOCAD、Maxwell等相關(guān)仿真軟件的應(yīng)用技能。

2.4 校外實習(xí)模塊

校外實習(xí)可分為專業(yè)認(rèn)知實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)三個階段。該模塊主要是培養(yǎng)學(xué)生具備工程領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才應(yīng)有的職業(yè)素養(yǎng)、工程實踐能力的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和自我學(xué)習(xí)能力的一個重要途徑。在完善實踐教學(xué)體系的改革中，通過不斷加強校外實習(xí)教學(xué)的實施力度，在學(xué)生身上起到了顯著的效果。同時，也進一步加強了學(xué)校與企業(yè)的合作關(guān)系。

2.5 畢業(yè)設(shè)計模塊

畢業(yè)設(shè)計是考查學(xué)生在校期間對所學(xué)專業(yè)知識的掌握程度。其主要內(nèi)容是考核學(xué)生能否基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對電氣工程領(lǐng)域的工程問題進行研究，并能開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

2.6 科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐模塊

按照因材施教的原則，學(xué)校組織學(xué)生積極參加多種形式的課內(nèi)、校外相結(jié)合的科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動以及各類學(xué)科競賽。通過該方式使學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力在實踐中得到不斷的提升。[3]

3 實踐教學(xué)體系改革的實施過程

3.1 優(yōu)化實踐性項目

依據(jù)“卓越計劃”和“工程教育認(rèn)證”的培養(yǎng)目標(biāo)，對于目前實踐項目的內(nèi)容進行了整合和更新。同時，根據(jù)新的教學(xué)大綱增設(shè)了新的實驗項目，并編寫了相關(guān)的實驗指導(dǎo)書。如：在“電器學(xué)”課程中，優(yōu)化了“交流電弧特性研究實驗”的線路圖，讓學(xué)生可以利用數(shù)字存儲示波器更好地觀測到交流電弧的電壓、電流隨時間變化的波形；在“高電壓技術(shù)”課程中，為了讓學(xué)生更直觀地觀察不均勻電場下氣體間隙的放電、擊穿現(xiàn)象；研究放電電壓和電極距離的關(guān)系；電極極性對空氣間隙擊穿電壓的影響，增設(shè)了“大氣壓空氣間隙的放電實驗”。在三相異步交流電動機大型實驗周中，針對電機型式實驗室配置的“DJC1300電機型式試驗自動測試系統(tǒng)”，依據(jù)“GB/T1032-2005 三相異步電動機試驗方法”，編寫了“三相異步交流電動機型式試驗指導(dǎo)書”等。endprint

3.2 強化課程設(shè)計環(huán)節(jié)

課程設(shè)計的目的是培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識能夠針對電氣工程領(lǐng)域的工程問題提出可行的解決方案，設(shè)計出滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件），并且能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)出創(chuàng)新意識。因此，課程設(shè)計在選題上應(yīng)考慮多選擇一些能與工程實際緊密結(jié)合在一起的，并具有一定代表性的課題。按照教學(xué)進程的安排，課程設(shè)計的時間一般為1～2周，通常安排在學(xué)期中或?qū)W期末進行。為了避免在課程設(shè)計過程中出現(xiàn)雷同的現(xiàn)象，則要求老師對所指導(dǎo)的學(xué)生所提出的設(shè)計方案進行嚴(yán)格審核，確保每個學(xué)生的設(shè)計方案有自己獨特的見解。而且，在課程設(shè)計的答辯環(huán)節(jié)，要求每個學(xué)生進行單獨答辯，指導(dǎo)老師針對每個學(xué)生的設(shè)計方案提出相關(guān)問題，然后根據(jù)其答辯情況，并結(jié)合其課程設(shè)計報告的撰寫情況評定出學(xué)生的成績。

3.3 加大校外實習(xí)基地的建設(shè)力度

學(xué)校與電氣工程專業(yè)相關(guān)企業(yè)一直保持著長期合作關(guān)系，如：上海良信電器股份有限公司、德力西電器有限公司、廈門宏發(fā)電聲股份有限公司、深圳市盛弘電氣有限公司、桂林星辰科技有限公司、湖南德意電氣有限公司、平高集團湖南平高開關(guān)有限公司等。通過校企科研項目的合作、聘任企業(yè)導(dǎo)師來校授課，以及定期的與企業(yè)人員就實習(xí)模式與實習(xí)內(nèi)容等問題展開座談等形式來確保校外實習(xí)環(huán)節(jié)的順利實施。通過不斷加大校外實習(xí)基地的建設(shè)力度，使學(xué)生得到了更多更好的實習(xí)條件。

3.4 完善畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)

畢業(yè)設(shè)計應(yīng)著重考慮培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力以及獨立工作的能力，使學(xué)生在理論聯(lián)系實際的綜合訓(xùn)練中，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)作風(fēng)和科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。畢業(yè)設(shè)計的選題做到“一人一題”，并且針對“卓越計劃”和“工程教育認(rèn)證”的培養(yǎng)目標(biāo)，切實做到將選題工作與科學(xué)研究和工程實踐緊密結(jié)合在一起，使畢業(yè)課題具有開拓性和綜合性。而且為了避免與學(xué)生求職面試、研究生復(fù)試時間沖突等問題，將畢業(yè)設(shè)計的選題、文獻(xiàn)檢索及開題工作提前到第七學(xué)期期末進行。在第七學(xué)期末專業(yè)課教師向?qū)W院提交畢業(yè)設(shè)計課題申報表，經(jīng)過學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)組成員審核后，向全體學(xué)生公布。隨后，由學(xué)生自主選擇，確保一人一題，自主完成。每位專業(yè)老師所指導(dǎo)的學(xué)生人數(shù)原則上不允許超過八個。

3.5 積極搭建科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺

學(xué)校將多種課內(nèi)、校外相結(jié)合科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動以及相關(guān)的學(xué)科競賽作為學(xué)生實踐的平臺，積極引導(dǎo)學(xué)生參與到科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中來，由此突顯出培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的重要性。在不斷地探索創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育新模式中，把創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)融入到人才全方位培養(yǎng)的的過程中。同時，又可為校外實習(xí)模塊和畢業(yè)設(shè)計模塊提供有益的補充。如： 每年在我校推行的“大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃”這一項目，即為大多數(shù)學(xué)生提供了一個良好的科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺。通過專業(yè)老師的耐心指導(dǎo)，小組成員的積極配合，每一個項目組都按時完成所申報的項目并通過驗收。通過“大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實驗計劃”，培養(yǎng)了學(xué)生能夠就復(fù)雜工程問題與他人進行有效溝通和交流的能力。而且，學(xué)生所提交的項目結(jié)題報告，更是培養(yǎng)了學(xué)生撰寫科技論文的能力，為隨后的課程設(shè)計報告和畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫打下了良好的基礎(chǔ)。

3.6 改進教學(xué)方法和教學(xué)形式

針對各類實踐環(huán)節(jié)所需達(dá)到的培養(yǎng)目標(biāo)，定期組織教研室老師研討其教學(xué)方法。如讓學(xué)生先自行在網(wǎng)上圖書館查閱和搜集相關(guān)的文獻(xiàn)資料，然后分組進行討論，確定其設(shè)計方案和實施過程，最后通過撰寫科技論文、實驗報告等形式，從而將學(xué)生的主觀能動性充分調(diào)動起來。而在教學(xué)形式方面，老師則可以采用體驗反思、案例教學(xué)、專項技能訓(xùn)練等模式，營造出較為寬松的實踐環(huán)境，進一步強化實踐教學(xué)效果。

4 實踐教學(xué)體系改革的保障

4.1 創(chuàng)新實驗室管理模式

由電氣工程實驗室的7個主要分室承擔(dān)了實教學(xué)過程的實施。通過對實驗室采用集中管理的模式，使各個分室的實踐教學(xué)資源得以充分利用，從而真正有效地達(dá)到實踐教學(xué)資源配置的共享和優(yōu)化，而對于每個分室所采用的管理模式則實行開放式。這樣做的目的在于，在很大程度上可以解決學(xué)生自主確定創(chuàng)新項目所需實踐場所的問題。

4.2 完善實驗室管理制度

由于多個專業(yè)學(xué)科的實踐教學(xué)任務(wù)是由電氣工程實驗室中的部分分室共同承擔(dān)的，因此為了能讓大多數(shù)學(xué)生有更加充足的時間進行創(chuàng)新性實驗，則需要將實驗室的規(guī)章制度進一步完善，操作規(guī)程進一步細(xì)化，從而保證實驗教學(xué)的正常有序進行。同時，為了保證實驗設(shè)備及人身安全，學(xué)生進行實踐活動時，必須有教師或管理人員在現(xiàn)場進行及時的指導(dǎo)。

4.3 加強實踐教學(xué)師資隊伍建設(shè)

為了優(yōu)化師資結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)一支工程實際能力與創(chuàng)新能力強、綜合素質(zhì)高的教師隊伍，滿足學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)的需要，而且學(xué)校還大力支持所有工科專業(yè)專任教師取得在企業(yè)工作的工程經(jīng)歷。專任教師取得企業(yè)工程經(jīng)歷的培養(yǎng)方式主要有全脫產(chǎn)培訓(xùn)、半脫產(chǎn)培訓(xùn)和橫向項目研究。

同時，學(xué)院還根據(jù)每學(xué)期教學(xué)任務(wù)的需要，提出下學(xué)期擬聘企業(yè)兼職教授、企業(yè)導(dǎo)師數(shù)量和具體要求。兼職教授主要承擔(dān)學(xué)生在校內(nèi)學(xué)習(xí)階段的專業(yè)課、專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)任務(wù)；企業(yè)導(dǎo)師主要承擔(dān)學(xué)生在企業(yè)學(xué)習(xí)階段的教學(xué)任務(wù)，包括對學(xué)生進行系統(tǒng)授課、專題講座和指導(dǎo)課程（畢業(yè)）設(shè)計等。

5 結(jié)束語

隨著“卓越計劃”和“工程教育認(rèn)證”的工作不斷推進，我校通過優(yōu)化實踐性項目、強化課程設(shè)計環(huán)節(jié)、加大校外實習(xí)基地的建設(shè)力度、完善畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)、積極搭建科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺及改進教學(xué)方法和教學(xué)形式等方式，在電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)體系的改革和研究工作中做出了很大的努力。通過實踐教學(xué)體系的改革，進一步提升了學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力。

參考文獻(xiàn)

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