面向工程教育的“電工學”課程改革與實踐

賈貴璽，王 萍，盧學英，葉劍華，李 鵬

(天津大學電氣與自動化工程學院，天津 300072)

電工學開展面向工程教育的改革是必然之路，關系到我國電工學課程的建設和發展方向。如何建設好面向工程教育的課程體系及內容，已經成為我國高等教育教學研究者關注的熱點。要建設好面向工程教育的“電工學”課程體系，就要清楚各個非電專業領域對電工學有哪些需求，具體內容的關鍵就是怎樣將“電工學”課程更好的與各個非電專業領域的工程實踐結合起來。

我校電工學教師借鑒國內外在這方面的成功經驗，結合本校教學特點，就如何在電工學教學中開展工程技術教育提出了一些看法，并做了一些積極有效的改進與建設工作。

1 我國電工學課程體系存在的問題

要建設好面向工程教育的“電工學”課程體系，首先要清楚目前我國的“電工學”課程體系存在哪些問題，有的放矢的進行“電工學”課程體系建設。

1)教師的工程技術素質有待提高

工程技術型人才培養首先是需要將高等工科院校教師的工程技術素質大大提高，目前有相當比例的工科院校教師從小學到大學，沒有走出過校門，本身的工程實踐經驗很少，怎么去指導學生進行工程技術學習呢?當然這不是一朝一夕能解決的問題，因此應該建立一種機制，首先試行讓青年教師分期分批去對口單位或基地去實習，提高他們的工程技術素質。只有教師的工程技術水平提高了，才能更好地指導學生進行工程技術學習。

2)配合工程教育的教材建設要跟上

我國高等院校教師的授課內容(尤其是基礎課)主要依賴教材，這樣做不能說是因循守舊，而是多年形成的傳統習慣勢力，國外高等學校教師講課一般很少依賴教材。應該承認，我們的教材質量較以往有很大提高，但仍然存在千篇一律的問題、存在缺少特色的問題、存在著與工程實際聯系不夠的問題。尤其是例題和習題方面表現得更加突出，我們教材中的例題和習題大多是為驗證和練習某種功能和方法而設計的，缺少工程背景。比如講解戴維南定理，讓學生理解黑盒子的概念很重要，但我們教材中的很多習題過于復雜，求開路電壓和等效電阻還是比較繁瑣，對非電專業的學生沒有必要。

既然是多年形成的依賴教材的傳統習慣勢力不能很快消除，因此我們就應該盡快拿出貼近工程實踐的教材供教師和學生使用。國外的教材從內容到例題、習題都盡量貼近工程實際。

誠然通過教育改革，我們的電工學教材增加了許多新的內容，比如PLC的內容、變頻調速的內容，反映了電工技術的進步。但經典部分(直流、交流等)的電工學內容變動不大，我們認為恰恰是這些內容需要下功夫去改革，使之貼近工程實際。

建議電工學課程可以刪去一些分析方法的內容，包括:“支路電流法、電源等效變換”等內容都可以不講(這部分內容現在的電工學教學中是必講內容)，“非正弦電路”等內容也可以只做簡單介紹。刪簡這些內容不會影響非電專業學生學習后續課程，并且可以節省學時開展有關工程實踐內容。

3)開發與工程實踐結合的實驗是首要任務

不能否認現在的電工學實驗設備較我們上學時有很大進步，但實驗內容改進不大。改革實踐證明不是所有電工學實驗設備都采用模塊化最好，據調查有些學校學生電工學實驗做完了，沒見過實際的電阻、電容、接觸器、二極管、三極管是什么樣子的，原因是所有元器件都封裝在實驗箱內，箱子外邊畫有元器件的符號和插座，學生只需在相應的元器件插座上連線就好了。這種做法固然有它的優點，但學生看不到實際的元器件的形狀，更談不上在實際工程中怎樣應用這些元器件了。所以，應該采取措施彌補這方面的問題，讓學生親眼看到各種工程實際工程使用的元器件，親手連接各種工程常用的電路及元器件，親自計算選擇各種元器件。

建議電工學的實驗教學中減少如:“疊加定理、戴維南定理、三相電路”等驗證性實驗，增加電動機控制、可編程控制等與工程技術較密切的實驗內容。

有些實驗已過時，例如:將啟輝器、電感鎮流器和日光燈連接，進行日光燈電路的實驗，要知道目前現實應用中很少再用這種電路，而是采用高功率因數電子鎮流器，不需要啟輝器、電感鎮流器。這類實驗既浪費學時又沒有實際意義，但目前仍有很多學校還在采用。

2 工程技術型人才培養實驗體系建設

1)實驗體系建設目標

從非電專業工程需要出發，不能再讓學生單純的圍繞著電工學課程中學過的理論知識做實驗，而要超越課程內容，讓學生在實驗中盡早的貼近、更多的接受與現代化工業生產過程相適應的工程理念。這就要建立新的、工程型電工學實驗模式，盡快開發出先進的、系統的、大型綜合性工程實驗。

進行工程教育改革，首先就要轉變教育思想和教育觀念。打破傳統實驗模式，建立新的、工程性實驗教學理念，這是一項艱巨的工作。系統的工程實驗不是簡單的單一項目實驗，需要改變實驗模式，整合實驗學時專門用于進行工程型實驗。

2)電工學實驗體系目前存在的主要問題

(1)部分實驗內容與非電專業的實際工程需要脫節，雖然近幾年做了一些改革，但僅僅是實驗模式的改變，實驗內容沒有本質的改變。大部分實驗課時仍然是讓學生圍繞電工學課程上學過的知識范疇進行驗證和設計。

(2)一些實驗設備和實驗手段落后陳舊，與當前各行各業生產領域的應用發展不匹配。

(3)作為現代工業先進技術之一的PLC雖然引進了電工學實驗中，但并沒有將PLC的主要功能充分利用起來，面向實際工程的綜合實驗有待于開發。PLC是面向工業生產現場開發的一種通用控制設備，非常容易進行現場輸入量的采集和輸出量的控制，現在PLC都具有工業總線接口和網絡功能，便于實現遠程監控。但是PLC的人機對話功能，需要根據實際工程進行二次開發。

(4)目前我校更新后的PLC機型(OMRON公司的CJ1M)還是比較先進的，可是與PLC配合的外圍實驗設備比較落后，多年來沒有改進，仍舊停留在采用一些實驗模板進行一些簡單的、模式化的PLC實驗。這些實驗模板對學習PLC的入門應用起到一定作用。然而這種實驗手段死板，與真實的工程實際相差甚遠，學生很難和工程實際結合。雖然也配備了電動機等控制對象，但由于缺少調速器與轉速傳感器，也只能進行電動機起動、停止等簡單實驗，不能進行工業中常用的閉環調速系統綜合實驗。因此亟待開發與真實工程實際貼近的綜合實驗。

3)解決實驗課時少與實驗內容多的問題

(1)去掉那些與非電專業相關性少的實驗，例如一些驗證性實驗如:疊加定理、戴維南定理、三相交流電路等驗證實驗。

(2)去掉那些非電工程技術人員接觸不到的實驗手段，例如利用計算機輔助電路分析軟件(EWB)開出的一些實驗。通過以上改革手段可以省出學時，將總實驗學時的一半以上用于新的工程實驗體系內容的開展。

4)解決實驗內容陳舊的問題

我們已計劃開發如下一些可以體現工程應用的新型實驗。

(1)針對現有的部分實驗項目的內容進行研討，將其教案與工程問題、工程概念相銜接;

(2)針對日光燈的功率因數提高問題已不太突出的事實，對現有的內容和方案進行改造，以電動機為對象，形成提高功率因數的工程意義的教案;

(3)添加常用電子集成芯片如:A/D、D/A的使用方法，并形成與實踐教學內容相關問題的教案;(4)自行設計開發軟件，使PLC實驗室具備組織過程控制系統、小型數字控制系統品質與控制策略關系的可視化的實驗內容的能力。

3 結語

開展與工程實踐密切相關的電工學課程內容建設研究，一方面提高了學生的學習興趣，另一方面也提高了我校電工學教師的工程技術水平，形成獨具特色的、生動的、強調工程背景的電工學教學風格。總之，電工學開展面向工程教育的改革是必然之路，關系到我國電工學課程的建設和發展方向。這是一項長期、艱巨的工作，我們現在才剛剛起步，有很多具體工作要做，必須由電工學的各位同仁共同不懈努力、不斷完善。

［1］ 賈貴璽、李洪鳳，電工學課程中繼電器接觸器控制的實踐教學，電氣電子教學學報，2010(32)，2:49-51

［1］ 賈貴璽、盧學英、史婷娜，關于“電工學”課程中PLC內容的實踐教學，電氣電子教學學報，2010(32)，電工學專輯，33-35