依托實訓(xùn)類課程培養(yǎng)電氣類“雙創(chuàng)”人才的研究與實踐

榮德生，屠乃威

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125105)

實踐教學(xué)在本科高校人才培養(yǎng)中有著重要的地位,它是高等學(xué)校教學(xué)的重要組成部分,是培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的必由之路，是科學(xué)研究的孵化器，是推進(jìn)產(chǎn)學(xué)合作、產(chǎn)教融合、科教協(xié)同的有效載體，是校企合作、協(xié)同育人的橋梁和紐帶。實訓(xùn)教學(xué)作為實踐教學(xué)的重要組成部分，能夠在最短的時間內(nèi)使學(xué)生在專業(yè)技能、實踐經(jīng)驗、工作方法、團(tuán)隊合作等方面的能力得到提高，增強(qiáng)學(xué)生的合作意識和創(chuàng)新意識，讓學(xué)生養(yǎng)成工程思維和自主終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

目前在實訓(xùn)教學(xué)中仍存在很多問題，主要包括：①傳統(tǒng)課程體系過度強(qiáng)化理論教學(xué)，不適應(yīng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)。傳統(tǒng)課程偏專業(yè)化，理論必修課程學(xué)時比較多，學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重；實踐教學(xué)以驗證性實驗為主，缺少對探索精神及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。②傳統(tǒng)的實訓(xùn)類課程教學(xué)模式陳舊，不注重“個性化培養(yǎng)”。傳統(tǒng)的實訓(xùn)類課程僅限于電工電子類，教學(xué)方式陳舊，設(shè)計和綜合類實訓(xùn)偏少，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣和動力，這就限制了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。③傳統(tǒng)的實訓(xùn)類課程考核方式單一，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的實訓(xùn)類課程考核依據(jù)為實訓(xùn)報告，過程管理缺失，束縛了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。

基于上述情況，遼寧工程技術(shù)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院以“能力為中心”，構(gòu)建符合電氣類“雙創(chuàng)”人才培養(yǎng)的“334”實訓(xùn)教學(xué)體系(三個轉(zhuǎn)變、三個結(jié)合、四項建設(shè))?；凇耙孕枨鬄閷?dǎo)向”的理念，通過實施“雙分”教學(xué)模式，將過程考核融入實訓(xùn)全過程，探索出一條個性化、多樣化創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效途徑。圍繞“知識掌握-工程實訓(xùn)-工程分析-工程設(shè)計-創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”的培養(yǎng)主線，通過課程體系改革，推行“第一課堂夯基礎(chǔ)，第二課堂育創(chuàng)新”的“雙線”培養(yǎng)方式。

一、三個轉(zhuǎn)變

將教師為核心的滿堂灌、領(lǐng)著做、驗證為主、實驗報告為唯一考核依據(jù)的實踐教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為核心的自主設(shè)計實驗內(nèi)容、搭建電路、制定考核標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)表論文和申報專利，讓學(xué)生真正成為課程的“主角”，教師作為引導(dǎo)者、解惑者，幫助學(xué)生逐步養(yǎng)成工程分析能力、形成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，并培養(yǎng)他們解決復(fù)雜工程問題的思維。

1.推行“第一課堂夯基礎(chǔ)，第二課堂育創(chuàng)新”的教學(xué)模式

以“第一課堂夯基礎(chǔ)”理念，修訂培養(yǎng)方案，將實訓(xùn)類課程貫穿大學(xué)四年的第一課堂，在電路、數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)等理論課程結(jié)束后，進(jìn)行為期2周的電工電子實訓(xùn)(二年級下學(xué)期末)；在單片機(jī)、DSP和PLC控制等理論課程結(jié)束后，進(jìn)行為期3周的單片機(jī)與PLC控制類實訓(xùn)(三年級下學(xué)期末)；在電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和微電網(wǎng)等理論課程結(jié)束后，進(jìn)行為期4周的電力系統(tǒng)微電網(wǎng)類實訓(xùn)(四年級上學(xué)期)。以“第二課堂育創(chuàng)新”理念，完善實訓(xùn)、競賽和創(chuàng)新模式，在二年級學(xué)生完成電工電子實訓(xùn)后，必須參加學(xué)院每年6月份舉辦的“惠特杯”電子設(shè)計競賽，成績優(yōu)異及有興趣的學(xué)生可以參加全國電子設(shè)計大賽；三年級學(xué)生完成單片機(jī)與PLC控制類實訓(xùn)后，成績優(yōu)異及有興趣的學(xué)生可參加全國電子設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯、“飛思卡爾”智能汽車大賽等科技競賽，其余學(xué)生根據(jù)興趣和需求參加暑期為期1個月的帶薪校企合作教育項目；四年級學(xué)生在完成電力系統(tǒng)微電網(wǎng)類實訓(xùn)后，可申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，參加教師科研項目團(tuán)隊和校外做畢業(yè)設(shè)計等，實現(xiàn)“科技競賽育創(chuàng)新、工程創(chuàng)新帶創(chuàng)業(yè)”的目的。

2.實施“雙分”教學(xué)模式，體現(xiàn)以人為本的個性化培養(yǎng)

改變以往全部專業(yè)實訓(xùn)內(nèi)容和形式完全相同的模式，按學(xué)生起點、學(xué)習(xí)需求和個性差異的不同，將電氣類學(xué)生按專業(yè)分成三種類型(見圖1)，即：測控類、自動化類和電氣類，實施“分類指導(dǎo)”。采用不同的教學(xué)大綱，設(shè)計不同的實訓(xùn)項目，教師根據(jù)學(xué)生興趣、需求和學(xué)習(xí)情況，可實時調(diào)整實踐內(nèi)容和項目，如表1所示。

表1 實訓(xùn)類別劃分

“分層次教學(xué)”就是實踐類型層次，即：基礎(chǔ)型、設(shè)計型、綜合型、研究型(見圖1)。基礎(chǔ)型，主要包括電工電子的用電常識，是為理論教學(xué)不同知識點設(shè)置的基本用電操作類實訓(xùn)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、基本實驗技能和工具使用技能。設(shè)計型，針對某個知識點或知識單元，明確想得到的結(jié)論、流程或?qū)嵨锏?，學(xué)生根據(jù)實際情況來進(jìn)行可行性的項目和實訓(xùn)設(shè)計，通過實訓(xùn)取得想要的結(jié)論和制作實物，培養(yǎng)學(xué)生工程認(rèn)知、分析和設(shè)計能力。綜合型，是依據(jù)一門或多門課程知識點的內(nèi)在聯(lián)系而設(shè)置的綜合實訓(xùn)項目，采用多種實訓(xùn)手段或技巧，通過實訓(xùn)取得想要的結(jié)論和制作實物，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識的能力和創(chuàng)新意識。研究型，含競賽型和工程實踐型兩類，學(xué)生必須參加其中一類。其中競賽型是以科技競賽的模式進(jìn)行，為學(xué)有余力、興趣濃厚的學(xué)生提供研究創(chuàng)新的實踐機(jī)會，鼓勵學(xué)生自主選題開展創(chuàng)新研究，其目的是增強(qiáng)學(xué)生的實踐動手能力、溝通與合作能力以及創(chuàng)新意識，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)新能力。工程實踐型又稱創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐型，在校外實踐基地將實訓(xùn)知識和生產(chǎn)實際相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生主動參與、充分發(fā)揮創(chuàng)新潛能，全面提升工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

圖1 “四層三類型”實訓(xùn)模式示意圖

3.改革實訓(xùn)課程的考核辦法，實現(xiàn)過程考核

將傳統(tǒng)的重實訓(xùn)報告結(jié)論性考核的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)論性評價與過程評價相結(jié)合的教學(xué)模式。以前考核存在實訓(xùn)報告雷同現(xiàn)象，而且抑制了學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。以綜合設(shè)計層次實驗為例，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備獨立設(shè)計模擬工程現(xiàn)實的實訓(xùn)內(nèi)容，并動手操作完成。首先，由指導(dǎo)教師給出驗收標(biāo)準(zhǔn)，然后聽取每位實驗設(shè)計者(也可以是小組或團(tuán)隊)對自己實驗題目設(shè)計的構(gòu)想、理論依據(jù)和實操步驟。其次，檢驗所設(shè)計電路的合理性和功能實現(xiàn)情況，最后綜合考慮學(xué)生的知識運用能力、創(chuàng)新設(shè)計能力、遇到問題過程中分析、解決問題的能力，給出評判的實驗分?jǐn)?shù)。第三，注重實踐過程的考核，由于大部分時間留給學(xué)生進(jìn)行實訓(xùn)項目的獨立分析、制作和調(diào)試的實踐技能訓(xùn)“練”，期間教師以指導(dǎo)者和研討發(fā)起人身份出現(xiàn)，對發(fā)現(xiàn)的問題予以解答，并及時記錄學(xué)生的表現(xiàn)情況。第四，對于部分項目需要驗收的，采用“連坐制”，即：教師任意抽取團(tuán)隊學(xué)生來答辯項目電路中的問題，如果回答不上來，團(tuán)隊全體成員均為不合格；在此后學(xué)生指派人員答辯最高成績?yōu)楹细?；促進(jìn)團(tuán)隊協(xié)作能力和學(xué)生相互學(xué)習(xí)、相互交流的效果。對于基礎(chǔ)實驗層次實驗從上述第二步開始，對于科技競賽層和工程實踐層的實踐除上述三步外，在學(xué)生團(tuán)隊配置、分工，項目主攻方向、內(nèi)容及使用環(huán)境均需要設(shè)計。

最終考核也不再是將實訓(xùn)報告作為唯一形式，考核多樣化?？梢允菍嵱?xùn)相關(guān)的實物或者作品，可以是搜集資料形成的論文和調(diào)研報告，可以是針對實訓(xùn)設(shè)計綜合性問題，經(jīng)過分析、查閱資料所形成的解決方案等。

二、三個結(jié)合

實踐教學(xué)核心內(nèi)容就是一個“練”字，只有多見識、多動手、勤思考才能使學(xué)生真正掌握知識，做到“舉一反三”。在此基礎(chǔ)上將思維和實際問題相結(jié)合，產(chǎn)生“創(chuàng)新”，所以怎么才能讓學(xué)生多練、愿意練、思考著練，就成為模式改革的根本。

1.注重課內(nèi)課外實踐相融合

首先，教師講授仍然是實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，但需要引入新的教學(xué)手段和方法。根據(jù)不同類型學(xué)生和開設(shè)不同層次實踐的要求，依據(jù)教學(xué)大綱制作實驗內(nèi)容的課件或錄制教學(xué)視頻，以“案例式教學(xué)”模式將前沿性、實用性及趣味性實驗融合到教學(xué)內(nèi)容中，引導(dǎo)學(xué)生建立工程觀念和擴(kuò)展學(xué)術(shù)視野，激發(fā)學(xué)生對項目的興趣。其次，學(xué)生作為實踐的“主角”，在明確實訓(xùn)項目的應(yīng)用背景下，通過課外自行預(yù)習(xí)、查閱資料，構(gòu)思和設(shè)計實驗的目的、步驟、結(jié)果及考核標(biāo)準(zhǔn)，并組建團(tuán)隊等，然后在課內(nèi)完成實際操作、演示和后期考核工作。第三，教師作為引導(dǎo)者和解惑者，通過師生互動、問答式、辯論式的教學(xué)方法，讓學(xué)生積極參與教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)術(shù)思維。對于科技競賽和工程實踐層次，主要由學(xué)生課外完成，主要針對一些實踐能力較強(qiáng)、在某些方面有特長及興趣的學(xué)生，采用教師引導(dǎo)，學(xué)生自主式、合作研究式的實踐教學(xué)模式，注重對學(xué)生獨立解決問題、團(tuán)隊合作精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

2.注重理論與實踐相融合

根據(jù)不同專業(yè)增加實踐學(xué)時數(shù)，特別是電氣類學(xué)生增加到9周，增加設(shè)計型、綜合應(yīng)用型的實驗項目時間，教師將實驗項目相關(guān)的理論知識以任務(wù)書的形式說明，然后讓學(xué)生自己組建團(tuán)隊，設(shè)計項目步驟、材料及效果等。例如三路搶答器制作與調(diào)試、雙路直流穩(wěn)壓電源制作與調(diào)試、彩燈控制電路制作與調(diào)試等。學(xué)生也可以發(fā)現(xiàn)日常生活中存在的問題，提出實驗申請書，教師審核后，引導(dǎo)學(xué)生一步步完成項目。例如單相電度表及照明電路安裝、三相異步電動機(jī)的直接起動與正反轉(zhuǎn)控制、聲光報警器等項目。

在實驗過程中指導(dǎo)教師要有意識地引導(dǎo)學(xué)生運用理論知識分析、思考、設(shè)計和解決實際問題，通過實踐教學(xué)提高學(xué)生的理論分析和計算能力，鍛煉學(xué)生實踐動手能力、工程研究能力和系統(tǒng)分析能力，發(fā)揮理論實踐相輔相成的作用。

3.注重科技競賽、工程實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相融合

科技競賽和工程實踐作為學(xué)生解決復(fù)雜電氣工程問題的載體之一，有著常規(guī)教學(xué)不可及的特殊的創(chuàng)新教育功能，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力的重要途徑之一，對學(xué)生動手能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和工程系統(tǒng)分析能力都起到至關(guān)重要的作用。

自2011年開始，學(xué)院提出“分層次大學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊”培養(yǎng)模式(見圖2)，實訓(xùn)中心7個實訓(xùn)室就作為學(xué)生各類大賽的校內(nèi)培訓(xùn)基地，同時每年學(xué)院舉辦一屆覆蓋全部電氣類二、三年級學(xué)生的“惠特杯”電子設(shè)計大賽，每屆都取得了不錯的成績，為參加每年8月份的全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽和飛思卡爾智能汽車大賽奠定了基礎(chǔ)?？萍几傎悓ぐl(fā)學(xué)生實驗興趣、提高學(xué)生實踐能力、促進(jìn)實驗教學(xué)改革以及共享優(yōu)質(zhì)實踐教學(xué)資源有重要意義。部分有興趣的學(xué)生每年夏天利用一個月時間去大學(xué)生校外實踐教育基地開展工程實踐訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生主動參與、主動思考、主動探究，充分發(fā)揮創(chuàng)新潛能，全面提升工程實踐能力和創(chuàng)新能力，縮短學(xué)生的就業(yè)適應(yīng)期。

圖2 分層次大學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊建設(shè)體系

三、四項建設(shè)

目前，實踐教學(xué)已成為培養(yǎng)“雙創(chuàng)”人才的必要手段，國家投入也在不斷加大，學(xué)院通過對實驗平臺、教學(xué)設(shè)備、實驗項目和師資隊伍的改造和建設(shè)(見圖3)，為學(xué)生提供更加優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)條件。

圖3 實訓(xùn)課程的教學(xué)體系

1.師資隊伍建設(shè)

若想通過電工電子實訓(xùn)課程提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師起到非常關(guān)鍵的作用。一支理論水平高、工程實踐能力突出的教師隊伍，是保證新建實驗項目和儀器設(shè)備充分發(fā)揮作用的前提和保障。因此，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時，教師也應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)自身的理論和實踐能力。①安排理論教師參加實驗室、科技競賽和企業(yè)實踐的指導(dǎo)；②對專業(yè)教師進(jìn)行定期工程能力培訓(xùn)。只有教師的能力素質(zhì)提高了，才能使學(xué)生的能力素質(zhì)得到提高，進(jìn)而更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.完善實踐平臺

實踐平臺作為開展實踐教學(xué)的重要場所，是實施實踐教學(xué)的保障，是實現(xiàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的重要條件。①與企業(yè)合作，建立大學(xué)生校外實踐基地；②建立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作室；③建立虛擬仿真、網(wǎng)路化的實踐教學(xué)平臺；④建立教務(wù)交流平臺，實現(xiàn)資源共享、實現(xiàn)教學(xué)數(shù)字化。

與葫蘆島優(yōu)質(zhì)企業(yè)共建共享生產(chǎn)性實訓(xùn)基地，在三年級春季學(xué)期末與校企合作單位溝通，強(qiáng)化校企合作所需知識，夏季學(xué)期到企業(yè)進(jìn)行為期4～6周的合作教育。部分四年級學(xué)生春季學(xué)期直接到簽約單位進(jìn)行3個月的合作教育。

3.改造實踐設(shè)備

電工電子實訓(xùn)教學(xué)要真正負(fù)擔(dān)起創(chuàng)新型、技能型應(yīng)用人才的培養(yǎng)任務(wù)，就必須要依托先進(jìn)的實訓(xùn)教學(xué)資源優(yōu)勢，充分保障實驗教學(xué)條件，大力開展綜合性、設(shè)計性、開發(fā)性、創(chuàng)新性的實驗教學(xué)，才能真正帶動創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)與成長。針對上述問題，學(xué)院制定了階段性的設(shè)備更新計劃，從2013年開始升級改造電工和電子實訓(xùn)室、風(fēng)光儲實驗室、智能家居實驗室、模擬變電所和半模擬仿真實訓(xùn)室等，為培養(yǎng)“雙創(chuàng)”人才提供了良好的實訓(xùn)環(huán)境。

4.實踐項目升級

實驗項目的設(shè)計與制定直接決定學(xué)生參與實訓(xùn)課程的質(zhì)量和效果。以往電工電子實訓(xùn)課程項目過于簡單，只注重基礎(chǔ)，缺少與工程應(yīng)用的結(jié)合，不能因材施教，不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，很難激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。因此，對實驗項目建設(shè)勢在必行。為此，學(xué)院結(jié)合學(xué)生特點，嘗試開發(fā)若干設(shè)計性、綜合性實驗項目。例如，三路搶答器制作與調(diào)試、雙路直流穩(wěn)壓電源制作與調(diào)試、彩燈控制電路制作與調(diào)試、聲光報警器和萬用表的設(shè)計與制作等項目，這些貼近日常生活的設(shè)計項目，能有效激發(fā)學(xué)生的興趣，提升學(xué)生創(chuàng)新思維和能力。

四、實踐效果

目前從電工電子實訓(xùn)教學(xué)改革實踐效果來看，結(jié)果是令人滿意的，已初步形成了“以實訓(xùn)促創(chuàng)新，以創(chuàng)新帶創(chuàng)業(yè)”的新格局。

通過課程模式的改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、綜合能力、思維習(xí)慣都得到較大提高，受益學(xué)生達(dá)到13 672人。通過學(xué)科競賽型、工程實踐型等實驗的訓(xùn)練，每年有600余人次參與學(xué)院舉辦的“惠特杯”大學(xué)生電子設(shè)計競賽。在“大學(xué)生電子設(shè)計大賽”“飛思卡爾智能汽車大賽”“挑戰(zhàn)杯”等中，共獲得國家級獎勵28項，省級獎勵132項，發(fā)表論文25篇，申請專利12項，申報大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目28項，電氣類專業(yè)連續(xù)五年就業(yè)率98%。學(xué)生以“專業(yè)基礎(chǔ)扎實、動手操作嫻熟、工程分析到位、設(shè)計思維敏銳”得到行業(yè)和社會的廣泛認(rèn)可。