電氣工程特色專業實訓基地建設的探索與實踐

摘要：為了培養創新意識、動手能力和合作精神“三強”型人才，實訓基地建設是一個重要環節。根據電氣工程及其自動化專業特點，以目前電氣工程較有代表性的專業方向之一微電網為切入點，開展實訓基地和電氣工程及其自動化特色專業建設。通過特色專業建設推進電氣工程學科發展，在實踐教學中促進“三強”型人才的培養。

關鍵詞：微電網；特色專業；實訓基地；“三強”型人才

作者簡介：井天軍（1980-），男，北京人，中國農業大學信息與電氣工程學院，講師；楊建華（1963-），男，河南衛輝人，中國農業大學信息與電氣工程學院，教授。（北京 100083）

基金項目：本文系中國農業大學教改項目（項目編號：11023）的研究成果。

中圖分類號：G482 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）23-0106-02

高等學校的專業建設是其人才培養基礎和保障條件，也是反映高校辦學水平和競爭力的一項主要指標，而特色專業因其所具有的獨特性、創新性以及不可替代的特征，決定了它必然是高等學校的特質資源與核心競爭力之一。[1-4]我國高等教育通過面向21世紀教學內容和課程體系改革，逐步推廣國家新的發展形式下的人才培養模式。但如何結合本專業的最新發展動向，針對創新意識、動手能力和合作精神“三強”型人才的培養，并與行業內用人單位的崗位技能需求掛鉤，在實踐教學環節實現具有專業特色的人才培養模式仍值得探索。中國農業大學信息與電氣工程學院根據當前電力系統發展特點，結合自身科研開發的歷史積累，在深化實驗、實習、課程設計和畢業設計等實踐教學改革的同時，正在微電網實訓基地方面探索服務于我國電力行業的“三強”型人才之路。

一、電氣工程實踐教學環節的主要問題

實踐教學是電氣工程類專業必不可少的環節，是學生將所學課本知識理論聯系實際，鍛煉學生創新能力和實踐能力的一種基本訓練。然而實踐教學中存在一些問題，影響了實踐教學的效果。

1.校內實踐環節設備的局限性

受到經費制約，校內實踐環節的硬件設備普遍存在老化、維護不足等問題，實踐的方法、方式和手段無法緊跟當前電氣工程領域的發展，嚴重阻礙了實踐教學效果與質量的提高。

2.校外生產實習的局限性

目前受到學生人數和電力企業安全生產的限制，電力企業現場很難接受學生真正進入運行班組進行跟班實習，只能短期安排學生參觀電力生產運行的基本過程，現場學習收獲有限，實習效果與教學目標不佳。此外，電力系統涵蓋發、變、輸、配、用電各個環節，而校外生產實習受實習現場條件、實習經費和實習時間等各方面的限制，學生實習只可能了解上述某一個環節，無法從全局了解電力系統整體生產、運行、控制和保護之間的內在關系，更無法進行電氣設備的操作、維修和調試。這些實踐環節的缺失既影響了學生的學習興趣，也無法結合所學理論知識去發現問題、解決問題，制約了在實踐教學環節中對學生創新和實踐能力的提高。

二、微電網的發展與實踐教學環節的結合

隨著電氣工程領域的科技發展和電氣工程教育實踐教學方案的改進，不少高等學校都在新能源發電及節能減排新形勢下探索新的人才培養模式。[5，6]

1.電網的發展需要高校教學與時俱進

在電網規模不斷擴大，逐步發展成集中發電、遠距離輸電的超大互聯系統的同時，電網運行的穩定性和安全性趨于下降，而且難以滿足多樣化供電需求。另外，對全球常規能源的逐漸枯竭、環境污染等問題的擔憂卻日益突顯，環保、高效和靈活的分布式電源廣受青睞。

2.微電網作為未來電網發展方向之一需要增強教學環節與之配套

為協調大電網與分布式電源間的矛盾，充分挖掘分布式電源為電網和用戶帶來的價值與效益，提出并不斷發展了微電網的概念。[7]微電網作為一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。微電網技術涉及電力系統運行控制、電力電子、儲能變流控制、分布式發電控制、網絡通訊和數字信號處理等專業方向內容，微電網教學需要在現有高校教學框架的基礎上，通過實驗教學等環節培養電氣工程的“三強”型人才。[7-9]

三、微電網實驗教學建設內涵

1.微電網實踐教學發展應依托于電氣工程學科的發展

教與學是綜合的系統工程，微電網實踐教學環節由于具有較強的交叉性，不一定需要通過課程的形式開展，可以通過相關課程的滲透，借助實踐教學環節有效開展，避免內容重復，提要教學效率。微電網實踐教學環節立足于培養當代電氣工程新型技術人才，通過相關“電力系統分析”、“繼電保護”、“電力電子技術”、“電力系統調度自動化”和“單片機原理”等核心課程的交叉，以從事微電網相關科研工作的教師為主體面向高年級本科生進行教學與課程實踐工作。

2.微電網實踐教學環節促進特色專業建設的發展

特色專業建設是進一步優化高校專業設置，提升專業建設整體水平，提高人才培養質量、效益和人才競爭力的重要手段。建設特色專業首先必須確立自己的特色，并且不斷加以深化完善和升華。特色專業建設目標應包括教學、科研和社會服務三個方面，符合社會人才需求的現狀和變化趨勢，應與學校的辦學方向、層次、規模、能力和特色相適應。

微電網由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置等匯集成小型發配電系統。從電氣工程特色專業建設方面來看，微電網從技術上具有先進性，另外，微電網是小型自治系統，有助于幫助學生理解大電網的工作過程，使學生在電力系統知識學習中具有全局觀。此外，微電網系統容量小，實踐教學中的物質條件要求少，易于展示，便于通過操作實現互動。

3.微電網實踐教學環節與電氣工程其他專業方向的關系

微電網教學內容是多門核心課程的交叉點，如果在教學中采取專門課程講授，可能會導致多課程內容的重疊。此外，微電網教學與實踐聯系緊密。因此，可以通過其他課程內容的引申和滲透，從基本原理解決微電網教學難點，通過實踐環節開展微電網的學習。

四、微電網實踐教學實訓基地建設

1.微電網實踐基地建設

（1）校內實踐基地。借助學校“985”建設資助的電氣工程創新平臺和國家“十一五”科技支撐科研平臺，目前已經實現在院科研教學樓頂層安裝400W風電機組和5kW光伏并網發電陣列，并實現了微電網典型發電設備的數據采集、存儲與調用，為微電網實踐教學提供了必要的素材。另外，在院實訓中心開設了電氣工程實訓中心，用于微電網可視化教學展示與有關實驗課程。

（2）校外實踐基地。通過國家“十一五”科技支撐和“863”科研項目等示范工程，設立校外實訓基地，定期組織學生參觀、操作和維護，了解實際微電網的應用效果，區別于實驗室環境，幫助學生熟悉實際環境中運行的問題與解決方法。

2.微電網專題講座

針對高年級本科生開設有關微電網規劃、電氣設計、運行控制策略設計、實際運行案例分析等內容的講座，幫助學生實現從基本專業知識到微電網相關知識的轉化，鍛煉學生知識遷移能力，為學生在今后的工作中不斷學習新知識奠定基礎。

3.微電網實訓課程開設

（1）光伏發電實訓。選取分布式發電中具有代表性的光伏發電，開設分布式發電實訓。實訓中分發電資源模擬、光伏發電控制、負荷控制及系統運行分析等項目，使學生通過實訓理解分布式發電因發電資源特點所產生的波動性，微電網并入主網及微電網設計儲能設備的必要性等。

（2）微電網運行監控實訓。采用圖1所示系統結構，開發微網監測軟件，集成已有氣象數據、發電數據，實現界面顯示直觀清晰。建立微電網監測數據庫，包括氣象數據、可發電功率計算數據、風力發電數據、光伏發電數據及電網運行數據。

（3）微電網運行控制測試實訓。為了幫助學生掌握微電網運行中各組成部分之間的相互影響，通過可操作的微電網實驗系統試驗，展示系統各部分工作原理，通過學生進行離并網切換實驗、發電控制實驗、并網同步實驗及黑啟動實驗熟悉電網、儲能、發電資源及負荷發生變化后對系統各部分的影響。

五、微電網實踐教學與本科學生職業規劃

我國大學生就業有國家在轉變經濟發展方式和調整經濟結構的過程當中形勢嚴峻的大背景，但通過教學方式的轉變可以幫助學生找到明確的定位，有針對性的提升自己的專業技能和行業經驗。

微電網涉及了電力系統發、變、輸、配、用的多個環節，微電網實踐環節可以幫助學生通過實習操作掌握電力系統工作的行業特點。在教學中以微電網涉及的點為線索拓寬學生在電力系統知識方面的廣度，使學生通過實踐與實習可以更好地發現自己的興趣點，可以起到引導學生在較高專業水平上進行職業規劃的作用，幫助學生樹立戰勝就業難的信心及實力。

六、結論

特色專業建設是高等學校深化教學改革、特色強校的重要要素。進行特色專業的實訓基地建設，是高校在高等教育大眾化新形勢下得以生存和發展的重要戰略手段。微電網代表了電氣工程發展的新方向之一，同時表現了較強的綜合性和實踐性，適宜通過特色專業建設增強。同時微電網實踐教學的形式靈活多樣，可操作性強，易于激發學生學習興趣，引導學生全面掌握專業知識，培養創新意識、動手能力和合作精神，合理進行職業規劃。

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（責任編輯：孫晴）