面向工程創新能力培養的電氣工程專業實踐教學探索

東南大學電氣學院（前身電機工程系）創立于1923年，是東南大學最早建立的工科系之一。2006年成立電氣工程學院，2013年學院迎來了辦學90周年紀念。在學院90多年的辦學歷史中，東南大學電氣學科的本科教學工作獲得了多項“第一”：1959年，編寫出版了第一本《電機學》教材；1962年，編寫出版第一本《微電機》教學參考書；1979年，創辦第一個“電氣技術專業”；1995年，最早實施大電類寬口徑培養方案；2006年，第一家通過教育部工程教育（試點）專業認證；2010年，成為第一批教育部卓越工程師教育培養計劃專業；2011年，第一批國家級工程實踐教育中心建設點；2013年，成為我國加入《華盛頓組織》后的第一批接受工程教育專業認證院校。

實踐教學過程中存在的突出問題

學院在人才培養方面取得了一定成績，但隨著電力工業的發展和社會對人才培養，尤其是工程創新人才培養要求的不斷提高，在實踐教學活動中也遇到了一些問題，這些問題突出表現在：

原有實踐課程體系與綜合工程創新能力培養不適應

這種不適應性體現在四個方面：第一，傳統實踐課程體系對應的是以專業方向為基礎的條塊化理論課程體系，而這已不適應智能電網技術發展趨勢。第二，實驗課對應理論知識結構設立，彼此獨立，難以開展綜合性工程實踐。第三，實驗項目大都圍繞知識點展開，以知識驗證和簡單應用為主，對綜合實踐知識應用要求的深度與廣度缺乏層次，學生自主研學的空間不足。第四，實踐教學進程中任務要求統一有余，而創新能力個性化培養不足。

實踐教學資源不足，校外實踐教學基地建設模式難以持續

這一問題主要表現在：校內工程實踐教學資源不足、內容更新緩慢，不能充分體現電力工業智能化的發展現狀，技術手段不先進；實踐教學方法和技術手段有限，受電氣設備高電壓、大電流等物理模擬運行條件的限制，難以多次重復完成一些具有潛在危險性和破壞性的實驗，無法滿足培養適應行業需求的工程實踐和創新能力的要求。而校外實踐教學則存在工程實踐單位落實難、實踐過程動手難、實踐內容多樣化難，學生接觸生產實際的機會不足，參與的實踐內容單一，校外實踐教學演變為走馬觀花式的校外觀摩。

原有實踐教學模式對創新能力培養內在驅動力不足

傳統實踐教學模式以知識傳授為中心、以教師為主導，學生只是被動地接受與驗證知識。存在創新活動一般在課外開展，只面向少數學習成績優秀同學的觀念，教師和學生對創新活動的主動共同參與度不高、互動不夠。創新活動往往依靠獎勵等外力推動，內在驅動力不足。

積極開展教學改革與研究

面對存在的這些問題，學院積極開展教學改革和研究，采取了一系列改革措施：

重構實踐課程體系

在認真研究人才工程素質和創新能力培養要求的基礎上，結合電氣工業的發展趨勢和特點，解構原有以專業方向劃分的條塊化理論課程構架，以電氣、信息、控制技術交叉融合為核心將課程分類；與理論教學相銜接，重構了“基礎實驗-綜合實踐-創新研究”分層遞進的實踐課程體系（如圖1所示），將工程素質和創新能力培養貫穿于各年級的課程學習中，為培養學生工程創新能力打下基礎。

基礎課程實驗保證了理論知識的掌握和鞏固；綜合實踐課程作為紐帶將課程群相互聯系，擴展了知識綜合運用的廣度和深度，增強了學生工程素質的培養效果，開拓了學生自主研學的空間；創新研究包括面向全體學生和針對部分學生的創新研究項目，實現學生工程創新能力個性化發展，從而既漸進地、全面地培養學生工程素質和創新能力，又滿足學生個性化發展的需要。

實施“分布-集中自主式”校外生產實踐模式

2000年以前學院采取“單一集中式”的生產實踐模式，即全體學生在規定的生產實習期間統一集中在一個生產實踐接受單位，由學校和實踐單位協同制定統一的生產實踐大綱和生產實踐計劃，指定安排生產實習指導教師，學生接受統一的生產實習培訓。

隨著高校擴招和寬口徑的培養方向調整，參加生產實踐的學生人數有了很大的增加，“單一集中式”的生產實踐模式已無法滿足需求，“實踐單位落實難、實踐動手過程難和實踐內容多樣化難”的三難問題日益突出。對此，學院對生產實踐的組織形式進行了調整，調整為“分散自主式”模式，即學生根據自身的就業需求、興趣等情況自主聯系實踐單位，在規定時間內完成生產實習教學要求。根據實施期間學生實習情況統計和實習單位反饋的情況看，該模式仍然存在著少部分學生落實單位困難、實踐質量無法管控等問題，實踐效果難以達到預期。

因此，2003年學院重新調整生產實踐的組織模式，采用“分布-集中-自主”模式。這一模式并不是“單一集中式”模式和“分散自主式”模式的簡單組合，而是兩種模式的高度交融，克服了原有模式中經費有限、實踐場地和指導教師不足的弊端，既能提高校外實踐教學質量又能滿足學生個性化發展和企業對人才培養的需求，實現了學校、學生和用人單位“三滿意”的效果。學院先后與周邊地區電網運行企業、電能生產企業和電氣設備研發制造企業建立了長期戰略合作伙伴關系，共建了一批生產實踐基地，建設了穩定的生產實踐基地庫，確保了生產實踐教學工作的順利開展。

構建實踐創新教學資源平臺

依托學科優勢，以科研和產業項目合作為契機，“產學研”互動，與規劃設計、生產運行、設備制造等各類電氣企業共建實踐基地、工程實踐中心、研究型實驗室和聯合研發中心，整合、優化校內現有工程實踐教育中心、研究（研發）中心和實驗室，構建了面向全體學生開放的多層次、多元化的實踐教學平臺。實踐教學平臺的建設有助于開展基礎性認知實踐、課程實驗、開放性自主研學、創新性科研實驗和工程訓練，培養學生科研興趣，鍛煉學生獨立分析和解決問題的能力，提升學生創新意識和創新能力。

采用將科研成果通過虛擬仿真技術及時轉化為實踐課程教學資源，注重實踐教學內容與行業技術發展趨勢保持同步，打造包括電力系統、電機、電力電子等內容的電氣虛擬仿真實踐教學平臺。依托虛擬仿真平臺開設的實踐課程與電氣工業技術現狀緊密結合，內容豐富、技術先進、形式新穎，學生可以完成對電力系統、電機、電力電子等課程一系列的實驗、工程訓練和創新研究。這既確保了電氣行業新理論、新技術、新應用及時進入實踐課程教學，突出實踐教學方法的先進性、內容的綜合性和創新性，又消除了學生直接操作高電壓、大電流電氣裝置帶來的安全隱患，解決了無法動手操作和無法進行重復性破壞實驗的問題。

構建科研、工程項目引導的主動研學機制

以“全員參與、興趣驅動、自主研學、重在過程”為原則，按照“基礎訓練-自主研學-綜合創新”循序漸進的工程創新能力培養規律，構建了以科研和工程項目引導的主動研學機制。舉辦經常性的專題研討、學術講座和企業觀摩以增強學生科研興趣；建設咨詢和指導導師隊伍，為學生提供咨詢服務，組織和參與學生的討論，鼓勵和幫助學生自主擬定研究課題，以系列研討課、各級SRTP項目和學科競賽項目等創新活動為紐帶，引導學生開展創新性項目研究；堅持“產學研”互動，實行科研導師制，從教師科研和工程項目中遴選、提煉研究專題，引導學生開展基于教師科研項目的課外研學和研究性畢業設計。該機制將工程創新能力培養的各個要素——教師、學生、資源、平臺有機地組合在一起，使學生系統地掌握創新研究方法，逐步培養學生的科研興趣、主動創新意識和能力，改變傳統的單純以激勵機制為驅動的被動學習模式，以興趣和激勵雙重驅動培養學生主動學習、主動創新。

改革取得了顯著成效

教學改革的成果突出

學院承擔并完成了國家級和省部級教學改革項目4項，取得了一批教學成果。發表教改論文18篇，獲得國家級教學成果獎2項，出版“十一五”和“十二五”國家級規劃教材10本，擁有國家級精品課程和省級精品課程2門。電氣工程及其自動化專業是江蘇省品牌專業，同時也是國家級特色專業建設點。2006年，該專業全國第一家通過了教育部工程教育專業認證。2008年，獲批國家級研究型大學控制類工程師培養創新實驗區。2012年，獲批國家級科技工程實踐教育中心。2013年，我國加入《華盛頓組織》后同類專業中第一個通過工程教育專業認證。同年，建設的機電綜合虛擬仿真實驗教學中心獲批為首批國家級虛擬仿真實驗中心。

學院推動教學成果可持續深化，教學成果示范效應顯著。學生的工程素質和工程創新能力在行業內建立了廣泛、良好的聲譽，保證了工程素質和創新能力教學培養的可持續性開展。西門子電力自動化、金智科技、國電南自等電力領域的著名企業主動與學院共建國家級工程實踐教育中心、聯合研發中心和實驗室，實施“卓越工程師”培養計劃，并不斷有知名企業來校共建商談合作。

實踐教學應用成效顯著

（1）學生工程創新的積極性和受益面得到提高。學生課外研學訓練收益面100%，每年校級SRTP申報人數350人左右，申報項目平均120余項，申報立項并完成課外研學項目的學生數超過80%。2006-2013年，畢業設計選題來自科研和工程項目的比例由原來不足20%提高到72.3%。

（2）學生工程創新能力增強，高水平競賽和創新成果涌現。2011年獲IEEE工業應用學會本科生設計競賽一等獎1項、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽特等獎1項。2008年以來，在全國大學生電子類競賽中獲得國家級特等獎1項、一等獎4項、二等獎4項；在《大學生數學建模競賽》中共獲國際級一等獎3項、二等獎6項，國家級一等獎4項、二等獎2項；獲得省級競賽獎項36項；457人次獲校級競賽獎332項。本科生科研成果也碩果累累：2008年以來，獲得“國家大學生創新性實驗計劃項目”及“國家大學生創新性實驗計劃培育項目”18項，江蘇省大學生創新項目8項。2006年以來，學生以第一和第二發明人申請專利49項，其中3項本科生為第一發明人。第一作者發表3篇EI收錄論文，畢業一年內以本科階段科研成果在高水平期刊和會議發表SCI/EI收錄論文51篇。

（3）學生就業競爭力和工作適應力提高，為行業輸送高素質的人才。畢業生深受用人單位的歡迎，多年來就業率始終保持100%。用人單位普遍反映畢業生“理論基礎扎實、工程素質過硬、創新能力強”。眾多畢業生迅速成為業務骨干。近三年僅在江蘇電力公司內就有22人獲得國網系統各級競賽獎30余項。

得到同行高度認可

學院堅持基于提升工程創新能力的教學實踐理念和做法受到了同類其他院校的關注，并得到了985、211等兄弟院校的高度肯定。

（1）在實踐教學中，突出綜合性和創新性。基于“電機學”國家級精品課程，精心設計了“電機工程實踐”。該課程已連續開設35年，實踐教學模式被多所985和211大學相關專業所借鑒。

（2）多次參加全國高校教學研討會，介紹教學改革的經驗。多次在全國教學會議中做大會報告。《“學習產出”理念在制訂電氣工程專業人才培養方案中的應用探索》和《電氣工程專業生產實習模式的探索與實踐》等論文多次榮獲全國高等學校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會優秀論文獎，擴大了專業教學的示范效應和影響。

東南大學電氣工程專業圍繞工程創新能力培養的核心目標，立足于專業實踐課程體系的重構，以產學研互動的實踐教學研究平臺建設為支撐，以實踐教學模式創新為突破，構建了適應電氣行業發展和學生個性化、多元化發展需求的“基礎實驗-綜合實踐-科研創新”分層遞進的實踐課程體系；創新實施了可持續的“分布-集中-自主”校外實踐模式；打造了基于科研成果、突出虛擬仿真特色的實踐創新教學平臺；建立了主動創新意識培養的實踐教學機制，從而加強了學生對專業理論知識掌握，提高了學生自主研學、自主創新的積極性，為企業培養了高素質的工程創新型人才，也為學生順利走上工作崗位打下了堅實的工程實踐基礎。（作者張炎平系東南大學電氣工程學院講師；吳在軍系電氣工程學院副院長；黃學良系電氣工程學院院長）