谈电气工程专业实践教学改革

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摘要：文章以陕西理工大学电气工程及其自动化专业实践教学改革为例，结合电气工程专业培养目标与工程教育专业认证的要求，将教学理念与学习兴趣作为引导，以培养学生的工程实践能力与创新能力为核心，构建“12345+N”的“一个核心、两个引导、三个层次、四个结合、五个建设、多元主体、全方位育人”的电气工程专业实践教学体系。通过实施“三个层次”递增式实践教学以及“四个结合”教学组织方式，旨在为地方高校高素质电气工程应用型人才培养探索有效途径。

关键词：电气工程；实践教学；教学改革

陕西理工大学是一所省属地方应用型本科院校，学校能全面贯彻新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，大力实施“教学质量工程”，突出教学工作的中心地位，把“立德树人”作为根本任务，主要培养下得去、留得住、干得好的高级应用型工程技术人才，为区域经济发展服务。近年来学校人才培养质量稳步提高，办学实力明显增强，2019年陕西理工大学晋升为陕西省一批本科招生院校。陕西理工大学电气工程及其自动化专业通过40多年的持续发展和建设，成为了校级重点学科，是学校最具办学实力、转专业人数最多、高考录取分数最高的专业之一。2019年陕西理工大学电气工程及其自动化专业被遴选为陕西省普通高校“一流专业”建设专项项目，专业的办学质量和社会声誉也在进一步提升。在我国经济社会长期快速发展情况下，建设创新型国家，用创新带动产业升级转型已成为可持续发展的战略选择，培养创新型应用人才已经成为高校的重要任务。《中国教育现代化2035》明确要求各高校创新一流人才培养方式，培养学生创新精神与实践能力[1]。而现阶段进入大众化的高等教育，虽然为更多学生提供了接受高等教育的机会，但是也带来了地方院校生源质量下降、学生自信心不足，学习动力不足，学生学习的积极性、主动性不高，自主实践能力、创新基础和意识不足以及学生自主进行实践教学平台硬件条件不足、部分学生创新实践的更高需求得不到有效满足和常规实践教学效能单一、未充分发挥最大育人效益等现象，这些因素严重制约了高素质应用型创新人才的培养，这对于地方高校尤为显著。陕西理工大学近年来主要针对高等教育大众化后地方高校生源变化所带来的诸多现实问题进行了积极地探索与实践，并立足于电气工程专业实践教学改革中培养学生的工程实践能力、创新意识和创新能力，取得了显著的效果。

一、构建“12345+N”实践教学体系

2006年教育部正式启动高等工程教育专业认证试点工作[2]，2016年6月，中国成为《华盛顿协议》正式会员，表明我国工程教育质量已被国际认可。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，其核心理念为：成果导向、以学生为中心、持续改进[3]。2017年5月陕西理工大学对电气工程及其自动化专业进行了本科人才培养方案的修订工作，在实践课程体系的设置中能始终贯彻《工程教育专业认证标准》和核心教学理念，强化学生工程实践能力，培养学生分析和解决电气工程问题的能力。2018版培养计划中集中实践环节学分为43.5分，占总学分的24.86%，其中包含了6个第二课堂的创新学分。经过调研电力生产企业、毕业生交流座谈以及分析总结，科学合理地构建了“12345+N”的“一个核心、两个引导、三个层次、四个结合、五个建设、多元主体、全方位育人”的电气工程专业实践教学体系，其结构框图如图1所示。其中，“一个核心”指以工程实践和创新意识以及创新能力培养为核心；“两个引导”指以工程教育专业认证的核心教学理念和学习兴趣培养为突破口，引导学生建立自信、自主学习，夯实创新的理论与实践基础；“三个层次”指搭建基础实践、专业综合实践以及工程创新实践三个层次教学平台；“四个结合”指在实践教学的组织管理建设中灵活运用课内课外结合、硬件实验与虚拟仿真结合、学校与企业结合以及集中与分散结合四种实践教学方式；“五个建设”指在实践教学体系中重点抓好实践平台、组织管理、师资队伍、实习基地、考核评价五个方面的硬件和软件建设；“多元主体”指在授课教师、实验指导教师、高年级学生传帮带的基础上，强化学生自身的主体意识，教师由教到导，学生由被动学习到主动实践，由客体变主体，培养其探索精神、批判性思维和独立分析能力与相互协作解决问题能力；“全方位育人”指拓展实践教学的目标与功能，以高素质应用型人才培养为目标，通过实践教学中的软环境建设，将教师的行为示范与指导学生相结合，在此过程中结合技术问题解决所引申出来关于做人做事的态度、价值实现路径、社会责任担当等进行无形的思想教育。既能培养创新意识和能力，又能提升综合素质。

二、搭建“三个层次”梯次递进式实践教学平台

根据电气工程专业2018版的培养方案和实践教学的要求，丰富并整合实验教学资源，我们在已有“基础实践—专业综合实践”平台的基础上，学院加大投资，成立了电气工程学院大学生创新实验室、电力系统动模实验室以及风光互补发电技术新能源实验室，新建成的工程创新实践平台既与已有平台有效连接，又相对独立；既循序渐进，又相互渗透；形成了梯次递进式的综合实践教学平台，其结构框图如图2所示。其中，图中的（1）基础实践教学平台主要以电类的基础课实验为主，辅助以电子工艺实习、认识实习以及电子技术课程设计等实践环节。主要培养学生使用常用电子仪器仪表和认识常用电子元器件的基本技能以及培养学生的工程意识、创新欲望和严谨的科学态度。（2）专业综合实践教学平台主要由专业课实验、专业课程设计、生产实习与毕业设计等环节组成。使学生能熟练掌握电气专业技能，培养学生在学习的过程中发现问题以及综合运用本学科知识分析问题与解决问题的能力。（3）工程创新实践教学平台主要由大学生创新实验室、电力系统动模实验室以及风光互补发电技术新能源实验室组成。此平台主要以开放性创新实验室为载体，为学生想方设法创建全天候开放的“创新实践平台+”自主学习方式，主要从以下三个方面培养学生的自主学习能力、探索研究能力和创新能力。1.以学生的兴趣培养为突破口，引导学生夯实基础、自主实践、大胆尝试。电气专业新生在入学教育时通过高年级学生创新作品的现场演示与讲解，可以激发新生好奇心和探索欲。学生只要有自己的初步想法，或完成基本的知识学习与实践训练后，都可以来创新实验室进行大胆尝试，由教师引导学生认真学习基础理论，认真做好基础实验。学生实践中遇到困难之后教师先问学生自己的想法和前期的工作，指导过程只讲思路，涉及的知识要求学生自己学习、相互研讨，借此培养其自主学习能力和探索精神。学生由“让我学”逐渐变为“我要学”，从“我不行”变为“只要努力我能行”，从“学会”变为“会学”，从“旁边站”到“试试看”再到“让我干”。学生在创新实践中不仅可以锻炼手能力、巩固兴趣、建立自信，还可以全面提升学生的工程素质和实践能力。2.凸显学生的主体地位、改变管理与指导方式，为学生工程实践创设硬条件。创新实验室实行全天候开放和有效管理，为学生提供了临时休息与交流的场所。学院购置了足量的元器件及常用电工仪器设备，且形成了敬业稳定的指导队伍，在实践采用“老师导—老生带—自己试”的方式，教师从以“教”为主变为以“导”为主，学生由客体变为主体。将学生的创新实践与各个层次的科技竞赛及大学生创新项目相结合。既满足了学生自我实践的愿望，又检验和提升了学生的创新实践能力，实现了高素质应用型人才的培养目标。3.以创新文化为引领，为电气工程专业的应用型人才培养提供软环境。在实验室区域内布置了著名科学家、教育家、创业者的名言，毕业生创新实践感言、获奖作品以及各级各类专家来实验室指导工作的照片，从而引导学生崇贤尚能、追求真理、创新创业、服务社会、报效国家。实验室指导教师的悉心指导与学生废寝忘食、深钻细研、相互交流探讨、相互学习提高形成了特有的氛围，成为软环境的组成部分。在教学育人、管理育人、服务育人的同时让文化环境也育人，彰显出实践教学的育人功能。

三、采取“四结合”教学方式

在师资队伍、实践教学平台与教学经费统一管理的前提下，实行“尊重个性化，适度开放性，管理多样化，学习注重过程培养、主动性培养、自信心培养、创新能力培养”的组织管理机制，为学生的工程实践和创新能力培养提供了强有力的制度保障和支持，电气专业的实践教学主要采取以下四种教学方式。1.课内与课外相结合。针对电气专业核心课程的实验教学接线复杂、实验过程时间长、实验安全要求高与实验数据处理多等特点，实验环节在课表规定的两小时内可能无法完成，可以适度延长实验教学的时间，实行课内与课外相结合的弹性管理方式。2.硬件实验与虚拟仿真相结合。一方面对于电气工程专业的基础课实验，可以借助Multisim、EWB等软件结合虚拟仿真进行实验教学，这样既可以节省电子元器件，又可以将硬件设计软件化，使实验教学更加形象直观，从而提高学生的学习效果。另一方面针对电力系统分析和设计、变电站仿真建模、新能源系统设计中大电压、大电流的特点、实际接线操作和演示无法进行实践教学，必须采用Matlab、PSASP、SimuWorks、PSD-BPA等专业软件进行分析设计验证，实现理论与实践的有机结合，进一步提高学生分析和解决复杂电气工程问题的能力。3.学校与企业相结合。电气工程专业的毕业设计实践性与应用性较强，可以采用学校与企业联合指导毕业设计，以解决高校具有工程实践背景的师资力量薄弱问题，从而更好地培养电气工程专业学生的职业素养和工程实践能力，更好地让学校实践教学过程和企业生产实际相结合，实现学校、企业和学生三方共赢。4.集中与分散相结合。电气工程专业的生产实习对口单位应为市级及以上的供电公司。但由于每年陕西理工大学电气工程专业学生人数较多，暑假期间有些学生还需要准备考研、参加大学生科技竞赛、实习单位的接待能力限制等原因，无法把学生全部集中在一个单位进行为期一个月的生产实习，所以我们采取集中与分散相结合的方式进行这一实践活动。50%的学生按照学院指定的单位进行实践，其余学生可以自己选定符合专业要求的电力生产企业、校外的电力工程实训中心、电厂、电力设计院或学生有意向的就业单位等进行多种形式的生产实习，学院相应制定过程监管机制，确保实习有效、规范地实施。

四、加强实践教学考核评价制度建设

实践教学考核评价制度是保证实践教学效果的关键因素，陕西理工大学评价考核制度建设始终坚持以培养学生的工程实践能力和创新能力为核心，“以学生为中心”的评价主体地位、用定性和定量评价相结合方式、注重考核学生的学习过程、采用评价指标和评价反馈的多元化方式形成了电气工程专业实践教学体系的良性闭环系统，从而实现以目标成果导向为理念体现用人单位的需求与变化，以便建立良好的校企互动交流，从而进一步提升人才培养质量。陕西理工大学电气工程专业实践教学主要包括社会实践活动、实验课教学、实习实训教学、毕业设计、工程创新实践等五大环节。每一环节的实践教学采用了笔试、操作、答辩、社会评价等灵活多样的多种考核形式，以动手操作代替实验理论考试、将理论考试与实际操作相结合、理论成绩与操作成绩分列等成绩评定形式。例如改革考试办法，对于含实验的理论课程考核成绩必须不低于实验考核成绩的25%，单独开设的实验课以考核实验技能和实际操作为主。例如“单片机原理及应用课程设计”以专业能力、方法能力、实践能力为考核核心，以新电子器件资料的学习（20%）、系统方案设计与软件仿真（20%）、调试过程（20%）、实物展示（20%）、创新点展示（15%）、设计小组团队协作（5%）等为评分点；采用小组自评（30%）、小组互评（30%）、教师评价（40%）相结合的考核方式，这样侧重于考核学生的能力培养。例如生产实习环节考核学生必须完成新能源电厂的发电、输电、配电的社会调查报告；毕业设计环节选题应以新能源产业和智能电网为主要的方向，紧扣电气学科发展和电力行业的需要。工程创新实践环节中学分的认定，一方面以参加大学生科技竞赛和大学生创新项目的完成为得分点；另一方面学生只要将自己感兴趣的想法在创新实验室规定的时间内通过自主学习完成作品，最后完成答辩环节也可以获得第二课堂创新学分。陕西理工大学电气工程专业实践教学体系通过近几年的探索与实践，培养的学生实践能力和创新能力比较高。学生一次性就业率保持在90%以上，2020年1月陕西省地方电力集团公司一次性签约陕西理工大学电气工程专业毕业生50余人。近五年来学生在国家电网公司公开招聘中一直位居陕西省同类院校的前列；学生在大学生科技竞赛中获奖数量和质量明显超过同类院校；学生就业后发展势头良好，职业满足感强烈，对母校创新实践教学成果给予了充分肯定。毕业生的质量受到用人单位的普遍一致好评。同时第三方麦克思公司提供的电气工程专业调查显示：毕业生的“月收入、专业相关度、就业现状满意度、就业稳定性、教学满意度”等指标数据全部明显高于本校平均水平。

参考文献：

[1]傅联英,陈琳琳.应用创新型人才培养模式改革的探索与实践[J].教育现代化,2019,(96).

[2]李昂,马永翔,闫群民.工程教育认证背景下电气工程及其自动化专业建设探索与实践[J].教育教学论坛,2020,(1).

[3]赵伟华,董黎,林菲,等.工程认证下操作系统课程实践环节的改革探索[J].实验技术与管理,2020,(4).

作者：杨章勇 闫群民 马永翔 单位：陕西理工大学