專業(yè)認(rèn)證背景下電氣與控制工程實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)改革與實(shí)踐

章治國，劉述喜，2，馮 波，2，楊 倩，2

(1.重慶理工大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，重慶 400054；2.重慶市能源互聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)研究中心，重慶 400054)

工程教育是中國高等教育的重要組成部分。工程教育專業(yè)認(rèn)證(以下簡(jiǎn)稱專業(yè)認(rèn)證)是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。專業(yè)認(rèn)證是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評(píng)價(jià)，其核心就是要確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生達(dá)到行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。通過專業(yè)認(rèn)證是目前地方院校各類工科專業(yè)質(zhì)量建設(shè)、發(fā)展、評(píng)估合格的基本要求，是專業(yè)生存的必經(jīng)之道。重慶理工大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱理工大學(xué))作為市屬重點(diǎn)高校，近年來加大力度推動(dòng)專業(yè)認(rèn)證工作，測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)率先通過認(rèn)證，其他很多專業(yè)也在積極申請(qǐng)當(dāng)中。作為地方性高校，專業(yè)認(rèn)證工作雖然困難重重，但還是必須保質(zhì)保量地完成。專業(yè)認(rèn)證工作的開展對(duì)于推動(dòng)學(xué)校內(nèi)涵式發(fā)展、特色發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展，加快建設(shè)特色鮮明、西部一流的高水平應(yīng)用研究型大學(xué)具有重要支撐作用。

理工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)和自動(dòng)化專業(yè)隸屬于電氣與電子工程學(xué)院。根據(jù)學(xué)校的統(tǒng)一部署，從2018年起這2個(gè)專業(yè)啟動(dòng)了專業(yè)認(rèn)證工作，這2個(gè)專業(yè)只是先行一步，其余3個(gè)專業(yè)也將陸續(xù)啟動(dòng)專業(yè)認(rèn)證。專業(yè)認(rèn)證工作是大勢(shì)所趨，一是從制度上保證了學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，二是對(duì)專業(yè)的發(fā)展有指引作用。通過專業(yè)認(rèn)證的專業(yè)可以吸引更多的生源，招收到優(yōu)秀的學(xué)生，促進(jìn)該專業(yè)良性健康發(fā)展[1]。

電氣與控制工程實(shí)驗(yàn)中心(以下簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)中心)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、鍛煉工程實(shí)踐能力的主戰(zhàn)場(chǎng)。該中心承擔(dān)了電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電子信息工程等專業(yè)60多門專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及電氣工程綜合設(shè)計(jì)、電氣控制技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)類專業(yè)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)。可見該中心在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及綜合發(fā)展能力等方面的作用不可或缺，也是專業(yè)認(rèn)證能否順利通過的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[2-3]。學(xué)校和學(xué)院都非常重視該中心的建設(shè)改革與實(shí)踐。

1 實(shí)驗(yàn)中心需要解決的問題

實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)有專兼職教師25人，面積5 000余平方米，下設(shè)15個(gè)實(shí)驗(yàn)室，主要實(shí)驗(yàn)室設(shè)置情況如圖1所示。實(shí)驗(yàn)中心除了為各專業(yè)開設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，還要為教師、學(xué)生和社會(huì)的科研提供必要條件。

圖1 實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)室組成情況

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理是專業(yè)認(rèn)證的重要環(huán)節(jié)，實(shí)踐能力培養(yǎng)更是人才培養(yǎng)的重要組成部分。在專業(yè)認(rèn)證中，評(píng)審認(rèn)證專家會(huì)重點(diǎn)考察實(shí)驗(yàn)室的硬件建設(shè)、開放情況、教學(xué)科研互動(dòng)性；考察實(shí)驗(yàn)中心能否面向不同層次學(xué)生開設(shè)基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，促使學(xué)生盡快實(shí)現(xiàn)從科目分科學(xué)習(xí)到面向工程實(shí)際綜合分析、從知識(shí)積累向能力生成轉(zhuǎn)化。專家可通過查看實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度等了解學(xué)生的能力培養(yǎng)情況[4-5]。

對(duì)照專業(yè)認(rèn)證的要求，實(shí)驗(yàn)中心目前存在許多問題，從專家考察的幾個(gè)點(diǎn)來看，沒有一個(gè)達(dá)到要求。因此要想使學(xué)院各個(gè)專業(yè)順利通過專業(yè)認(rèn)證，實(shí)驗(yàn)中心的任務(wù)很重，需要加大力度對(duì)實(shí)驗(yàn)中心有針對(duì)性地進(jìn)行建設(shè)改革。

理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心存在的主要問題如下：

1)部分老師認(rèn)為專業(yè)認(rèn)證是一件麻煩事，因其工作瑣碎且精力不足，不愿意去學(xué)習(xí)，面對(duì)工程教育認(rèn)證工作不知道怎么做，非常迷茫。

2)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備比較陳舊，只能開設(shè)一些基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)，綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例偏少，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)受眾面又太少。

3)部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足，實(shí)驗(yàn)批次受限(績(jī)效實(shí)施引起的)，學(xué)生人數(shù)多，在實(shí)驗(yàn)時(shí)很難讓全體學(xué)生得到鍛煉。

4)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備不成體系的多，難以勝任培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于復(fù)雜工程問題的分析能力的工作，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備相互獨(dú)立，實(shí)驗(yàn)中心沒有考慮過將設(shè)備進(jìn)行資源整合，進(jìn)而開出一些有特色的實(shí)驗(yàn)。

5)實(shí)驗(yàn)室的開放程度不夠，這其中有客觀因素，如電氣實(shí)驗(yàn)室涉及強(qiáng)電、高低壓，難以保障學(xué)生安全。實(shí)驗(yàn)室的開放程度直接影響學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的程度。因此學(xué)生的動(dòng)手能力受到了時(shí)間、空間的限制，將不利于學(xué)生的全面發(fā)展。

6)其他方面諸如實(shí)驗(yàn)報(bào)告的涉及、實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方法等環(huán)節(jié)也與專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)相距甚遠(yuǎn)。

不管存在多少問題，開展專業(yè)認(rèn)證對(duì)實(shí)驗(yàn)中心的發(fā)展是一個(gè)絕好的機(jī)遇，可以建促改。管理規(guī)范、符合專業(yè)認(rèn)證要求的實(shí)驗(yàn)中心對(duì)教師的科研、全體學(xué)生的學(xué)習(xí)都有益處。

2 以專業(yè)認(rèn)證為背景的實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)措施

實(shí)驗(yàn)中心專職教師認(rèn)真學(xué)習(xí)了專業(yè)認(rèn)證對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提出的新要求、新做法，積極轉(zhuǎn)變觀念，探索專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在人才培養(yǎng)，特別是實(shí)踐能力培養(yǎng)方面的改革與建設(shè)思路。在啟動(dòng)專業(yè)認(rèn)證工作之初，部分教師很不適應(yīng)專業(yè)認(rèn)證這套做法，認(rèn)為其太瑣碎，形式大于內(nèi)容，而且給教師增加了非常大的工作量，有畏難情緒?？梢娨痪€教師能否真正理解、認(rèn)同專業(yè)認(rèn)證的基本理念、價(jià)值內(nèi)涵并自覺加以踐行，直接關(guān)系到能否真正打通教育教學(xué)改革的“最后一公里”。實(shí)驗(yàn)中心兼職教師則在各自專業(yè)系結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)專業(yè)認(rèn)證知識(shí)。通過調(diào)查研究，借鑒通過專業(yè)認(rèn)證的，特別是同一層次的高校專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，可以少走彎路，如重慶郵電大學(xué)、重慶交通大學(xué)等。學(xué)校組織了多批次的專家講座，所有教師都積極參加，按照專業(yè)認(rèn)證的要求逐步修改實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。教學(xué)大綱是開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的指南，據(jù)此可控制好基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比例，按照專業(yè)認(rèn)證的要求修訂專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)章制度，使其與專業(yè)認(rèn)證相適應(yīng)[6-7]。

專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的通用標(biāo)準(zhǔn)要求：通過專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)生具有系統(tǒng)的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)經(jīng)歷，具有設(shè)計(jì)和實(shí)施工程實(shí)踐的能力，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析等。這些認(rèn)知的建設(shè)和訓(xùn)練大部分在實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行，這對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、可持續(xù)發(fā)展提出了更高要求。因此在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，一要整合以前的實(shí)驗(yàn)室資源，二要充分考慮建設(shè)的系統(tǒng)性、成套性及層次性。

近3年，實(shí)驗(yàn)中心新建了一批實(shí)驗(yàn)室，具體情況見圖2。以前電氣專業(yè)中諸如新能源發(fā)電與控制技術(shù)之類的無法開設(shè)實(shí)驗(yàn)的課程現(xiàn)已有了良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

圖2 近年新建實(shí)驗(yàn)室情況

對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)室和新建的實(shí)驗(yàn)室，需要進(jìn)行資源整合，以專業(yè)認(rèn)證要求為出發(fā)點(diǎn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中心的特色建設(shè)，即突出3個(gè)平臺(tái)的建設(shè)。

1)專業(yè)訓(xùn)練平臺(tái)

在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建專業(yè)訓(xùn)練平臺(tái)。結(jié)合學(xué)生興趣與特長，通過有針對(duì)性的項(xiàng)目有計(jì)劃、有步驟地由淺入深地展開訓(xùn)練，達(dá)到理論與實(shí)際融會(huì)貫通的目的。通過帶領(lǐng)學(xué)生參加大學(xué)生科技項(xiàng)目、實(shí)踐活動(dòng)、科技競(jìng)賽，讓學(xué)生體驗(yàn)主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程間緊密聯(lián)系的學(xué)習(xí)過程。實(shí)驗(yàn)中心給學(xué)生提供這樣的專業(yè)訓(xùn)練平臺(tái)，對(duì)于專業(yè)基礎(chǔ)較好的同學(xué)通過訓(xùn)練以獲得更好成績(jī)，同時(shí)亦能吸引更多的同學(xué)參與進(jìn)來獲益。新建的現(xiàn)代電力電子及電氣控制創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室就是這樣的專業(yè)訓(xùn)練平臺(tái)之一。該實(shí)驗(yàn)室在綜合性、直觀性、科學(xué)性、安全性等方面獨(dú)具特點(diǎn)。

2)工程實(shí)踐平臺(tái)

研究或引入1套可與企業(yè)實(shí)際接軌的教學(xué)和實(shí)訓(xùn)方法，構(gòu)建工程實(shí)踐平臺(tái)，如電氣工程專業(yè)的發(fā)、輸、變、配一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就與企業(yè)的真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境非常接近，學(xué)生在這樣一個(gè)設(shè)備環(huán)境中實(shí)習(xí)、實(shí)踐，縮短了理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。研究是指融入教師的科研成果，或者將已有的設(shè)備進(jìn)行資源組合，從而構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)。如三相可編程電源、AC/DC變換器、電子負(fù)載、計(jì)算機(jī)、示波器、萬用表等單個(gè)的個(gè)體，就可以通過教師的努力，組建成一個(gè)專業(yè)的電氣電子測(cè)試系統(tǒng)，用于學(xué)生和教師的科研。引入是指與企業(yè)聯(lián)合構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室，如實(shí)驗(yàn)中心與南京南瑞繼保建立“變電站綜合自動(dòng)化聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”等。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中心硬件設(shè)備投入中，要優(yōu)先考慮系統(tǒng)性、臺(tái)套數(shù)等因素。

3)虛擬仿真平臺(tái)

充分利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)構(gòu)建虛擬仿真平臺(tái)，可以彌補(bǔ)硬件設(shè)備投入的不足，如臺(tái)套數(shù)不足等。尤其是電氣工程專業(yè)的電氣設(shè)備，通常工作在高電壓、大電流的工況下，對(duì)人身具有較大的危險(xiǎn)性，還有的電氣設(shè)備在不宜實(shí)現(xiàn)的極限條件下工作，所以，構(gòu)建包括電力系統(tǒng)、電機(jī)、電力電子等內(nèi)容的電氣虛擬仿真平臺(tái)，可以滿足專業(yè)的教學(xué)基本需要，在學(xué)生實(shí)踐教學(xué)中真正發(fā)揮作用?；诖耍砉ご髮W(xué)投入較大經(jīng)費(fèi)建立了“雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)虛擬平臺(tái)”等，該平臺(tái)已成功申請(qǐng)重慶市級(jí)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上面，可以大膽地嘗試，不怕出錯(cuò)，不會(huì)燒設(shè)備，可以看各種波形，從而更加充分地了解各種電路及系統(tǒng)的工作原理。通過仿真把原理搞懂之后，再結(jié)合實(shí)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩者相得益彰。

繼續(xù)深入探索專業(yè)實(shí)驗(yàn)室開放模式。實(shí)驗(yàn)中心的開放一直是實(shí)驗(yàn)室工作的痛點(diǎn)，理想情況是做到24小時(shí)開放。實(shí)驗(yàn)室的開放程度既是專業(yè)認(rèn)證考察的重要方面，也是人才培養(yǎng)的直接需要，關(guān)系到學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的時(shí)間要素問題。在師資力量有限的情況下，如何實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的部分開放進(jìn)而到將來的全面開放，還有許多的工作要做。一是實(shí)驗(yàn)中心關(guān)于實(shí)驗(yàn)室開放的規(guī)章制度的完善，二是實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)施的完備，三是電氣實(shí)驗(yàn)室安全措施的落實(shí)等，需要全面綜合考慮。

3 結(jié)果評(píng)價(jià)

自理工大學(xué)啟動(dòng)專業(yè)認(rèn)證以來，實(shí)驗(yàn)中心非常重視自身的建設(shè)與改革，重新制定了規(guī)章制度，刪除了以往不符合專業(yè)認(rèn)證方面的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)、開放情況、教學(xué)科研互動(dòng)情況得到好轉(zhuǎn)。但面臨的困難還是很多，需要假以時(shí)日才能真正達(dá)到或超過專業(yè)認(rèn)證的要求。實(shí)驗(yàn)室資源得到進(jìn)一步優(yōu)化整合，基礎(chǔ)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)比例合理，設(shè)備利用率進(jìn)一步提高，教師對(duì)學(xué)生的考核也更加客觀、公平、合理。

以電氣工程綜合設(shè)計(jì)課程為例，從實(shí)驗(yàn)報(bào)告封面的變化可以看出專業(yè)認(rèn)證實(shí)施前后的變化。圖3所示為專業(yè)認(rèn)證實(shí)施前的封面情況，對(duì)學(xué)生的考核就是4個(gè)方面：考勤、實(shí)作、報(bào)告、答辯。圖4所示為專業(yè)認(rèn)證實(shí)施后的封面情況，對(duì)學(xué)生的考核更加細(xì)化，強(qiáng)化了過程管理。所以教師在教學(xué)過程中要注重資料的收集，才能做到公平的考核。

圖3 專業(yè)認(rèn)證實(shí)施前的考核情況

圖4 專業(yè)認(rèn)證實(shí)施后的考核情況

4 結(jié)語

本文探討了地方高校實(shí)驗(yàn)中心在專業(yè)認(rèn)證中的重要作用。分析了實(shí)驗(yàn)中心在如火如荼的專業(yè)認(rèn)證背景下還存在的不足和努力方向。只有加快實(shí)驗(yàn)中心的改革和建設(shè)，才不會(huì)拖相關(guān)專業(yè)認(rèn)證順利通過的后腿。實(shí)驗(yàn)中心的老師與專業(yè)系老師應(yīng)加強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)教學(xué)科研互動(dòng)，整合現(xiàn)有資源。同時(shí)也要加大力度建設(shè)符合當(dāng)前背景的實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。