電氣工程專業卓越工程師培養方案

于子捷　鄧先明　方榮惠

摘 要：培養卓越工程師人才是高校的主要任務，制定科學合理的培養方案是關鍵。中國礦業大學從現代企業所需人才的特點出發，制定了適合電氣卓越工程師的培養方案，一方面加強理論基礎培養，增強電氣創新意識和能力的訓練，另一方面強化工程實踐訓練。理論教學方案采用模塊化結構，將創新教育和訓練貫串所有教學模塊中；工程實踐教學方案采用分層次、循序漸進的培養模式，可以使學生的工程綜合實踐能力和工程創新能力得到充分訓練。

關鍵詞：卓越工程師培養方案；工程實踐；模塊化結構；分層次模式

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2015）04-0177-04

引言

隨著中國工業化進程的加快，各行業都急需大量的高素質電氣技術科技人才。特別是在煤炭企業，大型機電設備眾多，像礦井提升機、通風機、壓風機、水泵、大型采煤機等都使用先進的電氣控制技術，使得中國煤礦企業電氣工程及自動化專業技術人才緊缺?！秶抑虚L期人才發展規劃綱要》將能源資源領域人才定性為經濟社會發展重點領域急需緊缺專門人才，對高素質的煤礦電氣工程及自動化專業人才的需求越來越迫切。在目前這樣的形勢下，我校作為一所具有百年礦業特色的傳統工科高校，肩負著引領中國煤礦電氣科學研究和培養卓越工程人才的重要使命。

卓越工程師培養方案貫徹“能力培養，特色鮮明”的指導思想，貫徹“面向工程、寬基礎、強能力、重應用”的培養方針，全面推進素質教育，提高學生的人文素養，實現從知識傳授向創新能力、實踐能力、管理能力培養的轉變。提高學生的專業技能；增加實踐教學環節，培養學生的創新精神和創新能力，提高學生的工程實踐能力；注重學生管理能力、社會適應能力和交流溝通能力的培養[1～2]。

為了保障創新型卓越人才的培養，國內許多高校在對人才的培養模式和培養方案等方面進行積極改革[1～4]。本文將對電氣專業卓越工程師的培養方案進行討論。

一、管理與培養模式

電氣專業卓越工程師培養計劃主要依托學院，在學校教務處、校內實習基地、校外企業等相關單位的配合支持下實施。學校成立由學院院長任組長，教學副院長、電氣系主任、教務科長、實習基地和企業負責人任副組長，分管教學、實驗實訓、學生工作的主要負責人為成員組成的“卓越工程師培養計劃領導小組”，全面負責卓越工程師培養計劃的領導工作。

采用“3+1”的校企共同培養模式。1—3年級是基礎能力與專業能力培養階段，以學校為基地，進行基礎知識與專業能力教育，讓學生更早了解工程背景和電氣學科前沿信息，為工程能力培養打好基礎。第4年進入工程實踐能力培養階段，學生到工程現場實習，學習企業先進技術、先進理念和了解先進設備，培養工程實踐能力和管理能力，增強對企業的適應力和競爭力。

學生管理采用“輔導員+雙導師”的管理模式。輔導員主要了解學生思想動態、生活狀況、組織參加各項課余文化活動和協助相關部門做好學生的培養工作。為每位學生配備由學校教師和企業專業擔任的雙導師，學校導師主要負責對學生在校期間的學習進程規劃、研究方向及方法、校內綜合實踐、創新能力訓練和畢業設計等進行指導，企業導師主要指導學生企業實踐，并輔助指導畢業設計。

二、理論教學體系結構

為了培養出符合現代廠礦企業要求的電氣卓越工程師，目前我校電氣工程本科專業下設三個卓越工程師培養方向：（1）電力傳動專業方向；（2）電力系統專業方向；（3）工業電氣自動化專業方向。

對電氣專業的理論課程進行了優化配置，設立了適合卓越工程師培養的理論教學體系（見下頁圖1），該理論體系由工科自然學科層、專業基礎層和專業方向層三個層次結構組成。

工科自然學科層由高等數學、工程數學、大學物理、工程力學等課程群構成，為學生打下寬廣的自然科學理論基礎。

專業基礎層由電路理論、模擬與數字電路、微機原理、信號系統、通信原理、自動控制原理、電機與拖動、電力電子技術等課程群構成，為學生奠定寬廣的電氣基礎理論。

圖1 電氣工程專業理論教學體系結構圖

電力傳動專業方向課程群主要包括電力拖動與運動控制系統、供電技術、電器與PLC控制技術、電氣設備故障診斷技術等專業課程。電力系統專業方向課程群主要包括電力系統分析、高電壓技術、電力系統繼電保護、電網調度自動化等課程。工業電氣自動化專業方向課程群主要包括運動控制系統、過程控制系統、智能控制技術、PLC控制技術等課程。

人文社會科學課程群由哲學、管理、法律、創造學等社會科學課程組成，該部分知識的傳授貫穿整個大學期間，對學生人文社會素質和創新意識進行連續不斷地培養，不斷提高學生的社會適應能力和創造能力。

三、實踐教學體系結構

實踐教學是培養卓越工程師人才的關鍵環節。電氣專業學生需要通過實驗訓練來增強對電氣基礎理論的理解和掌握。只有通過工程實踐，他們分析解決工程問題的能力和創新能力才能夠得到鍛煉和提高。為了滿足卓越工程師人才培養的要求，設計了大學四年連續不斷的四層次實踐教學體系，即基礎實驗層、專業基礎實驗層、專業綜合技能實踐層和企業生產實踐訓練層（如圖2），遵循先基礎后專業、先簡單

圖2 電氣工程專業實踐教學體系結構圖

后綜合的原則。在每一層次中，都注重學生創新意識和能力的培養。采用學生為主、教師為輔的培養模式，激發學生實踐訓練興趣，充分發揮其主觀能動性。

（一）基礎實驗層結構

電氣專業的基礎實驗主要是大學一年級開設的基礎課程實驗，包括普通物理實驗、計算機實驗、金工實習、電子工藝實習和認識實習等（實驗模塊如圖3）。通過實驗可以訓練學生的基礎實踐和動手能力，培養學生的創新意識。

圖3 基礎實驗層結構圖

通過普通物理實驗的訓練，學生掌握基本的物理量測試方法和常規實驗儀器的基本操作使用規程。在計算機實驗中，學生的計算機操作維護能力、軟件設計能力和計算機建模計算能力等可以得初步訓練，為專業理論學習和實踐訓練奠定良好的計算機基礎。金工實習、電子工藝實習和認識實習讓學生了解機電產品的生產工藝及流程，鍛煉基本的機加工能力和電子產品的裝配調試能力。endprint

（二）專業基礎實驗層結構

專業基礎實驗開設時間一般在大學二年級。該實驗層結構（如圖4），是以獨立的課程實驗為主，一方面通過驗證理論知識，另一方面鍛煉學生的基礎實踐能力和培養創新能力。

圖4 專業基礎實驗層結構圖

基礎電路實驗模塊由電路實驗、模擬電路實驗、數字電路實驗、單片機實驗等子項組成，鍛煉學生基礎電路的設計能力、接線焊接及電路調試等基礎實踐能力。

電機與電器實驗模塊包括電機實驗、電力電子裝置實驗、高壓電器實驗等內容，讓學生掌握常規電機與電器的使用和調試方法，鍛煉分析和解決電器設備基本故障的能力。

信號分析處理實驗模塊包含檢測與信號轉換技術實驗、信號處理實驗、通信技術實驗等內容，鍛煉學生的信號檢測與分析處理的能力。

計算機與自動控制實驗模塊包括自動控制原理實驗、過程控制實驗、PLC與網絡控制實驗等內容，鍛煉學生利用計算機、單片機、PLC等智能工具設計自動控制系統的能力。

（三）專業綜合技能實踐層結構

專業綜合技能實踐開設時間一般在大學三年級。該實踐層結構（如圖5），學生綜合利用所學的電氣理論知識和電氣技術方法，綜合設計出一個功能完善的控制系統或智能裝置，完成硬件的裝配和軟件設計，最后通過調試試驗。充分鍛煉學生的綜合分析問題和解決電氣技術問題的能力，同時訓練了其創新能力。

圖5 專業綜合技能實踐層結構圖

電子技術綜合設計是綜合利用基本的集成電路芯片、智能芯片（例如單片機、DSP、FPGA），結合計算機軟件工具（如Pspice、Protel）設計出具有一定創新水平的智能電子裝置，完成制版焊接及調試。

電力電子與傳動實踐是綜合電力電子技術、電機技術、計算機技術和控制理論的綜合實踐項目，先設計一個基于先進控制技術的自動電力驅動系統（例如無傳感器的直流電力驅動系統），再利用相應的硬件模塊或設備搭建具體硬件電路，設計基于相應控制算法的控制軟件，并進行調試試驗。

電能質量監控實踐是綜合電力系統分析技術、高電壓技術、電力電子技術、計算機技術和控制理論的綜合實踐項目，先設計一個基于先進控制技術的電能質量監控系統（例如基于有源濾波器的電網諧波自動補償系統），再利用相應的硬件模塊或設備搭建具體硬件電路，設計基于相應控制算法的控制軟件，并進行調試試驗。

計算機網絡控制實踐是利用計算機、PLC、以太網和電器設備組成的網絡控制實踐項目，根據控制目標設計出相應的控制系統圖，再利用相應的硬件模塊或電器設備搭建具體硬件電路，編寫相應的控制軟件，并進行調試試驗。

高壓電器及保護實踐是綜合高電壓技術、檢測技術、繼電保護技術和計算機技術的綜合實踐項目，先根據高壓系統的負荷情況設計出相應的保護方案，選擇相應的硬件設備，計算相應的保護整定值，連接線路進行實驗。

機器人、智能車實踐是綜合利用機械和電器元件設計組裝機器人和智能小車，并設計相應的控制程序，完成相應的功能，通過訓練和參加比賽來提高學生的實際動手能力和創新能力。

其他創新實踐是學生在老師的輔導下自擬具有創新型的科研訓練項目，充分發揮學生的創造性。

（四）企業生產實踐訓練層結構

企業生產實踐訓練層是卓越工程師培養最重要的實踐層次，在大學四年級進行。通過企業實踐訓練可以建立和增強學生的工程意識，提高工程素質和工程實踐能力。為了在企業得到充分的實踐訓練，將其分為企業崗前培訓、企業生產實踐和企業產品設計與研發實踐三個階段進行，模塊組成（如圖6）。

圖6 企業生產實踐訓練層結構圖

企業崗前培訓是學生進入企業開始階段的崗前培訓和學習環節，了解企業的基本信息，熟悉企業各職能部門和車間。學習相關產品的生產工藝和流程、企業的產品生產檢驗標準、以及國家和行業標準，掌握電氣產品安全生產規程和操作規程。

學生在完成崗前培訓后就進入生產實踐階段，由現場技術人員輔導，在企業各個生產崗位進行定崗實踐，與現場工人一起從事相應的生產工作，需要在產品生產的所有崗位進行實踐，學習掌握企業產品生產過程，包括原料采購、加工制造、產品測試與質量檢驗等內容。

學生在完成定崗實踐后，對企業的產品質量性能和各個生產環節都有了充分認識，他們會發現其中存在的技術問題，需要他們利用所學的電氣理論和技術提出相應解決方法。這時可以進入產品設計與研發實踐階段，在企業的研發部門進行技術改進、產品改進、新產品研發等研發工作。這個階段需要同時進行畢業設計工作，企業導師根據現場技改情況提出具體的畢業設計任務、目標和要求。學生在解決企業的技術問題的同時完成其畢業設計論文。畢業設計主要由企業導師具體指導，校內導師負責畢業設計進程和質量的全程監管。

結論

隨著中國經濟和工業的快速發展，各種廠礦企業都急需大量卓越的電氣工程人才。高校是培養卓越工程師的搖籃，科學合理的培養方案是培養卓越工程師的基本保障。本文從現代企業需求的技術人才特點出發，制定了適合電氣卓越工程師的培養方案，一方面加強理論基礎培養，增強電氣創新意思和能力的訓練，另一方面強化工程實踐訓練，對工程實踐訓練采用分層次、循序漸進的培養模式，可以使學生的工程綜合實踐能力和工程創新能力得到充分訓練。

參考文獻：

[1] 吳敏生.知識經濟與教育創新[J].清華大學教育研究，1999，（1）：8-10.

[2] 朱金秀，范新南，朱昌平，等.電氣信息類人才實踐創新能力培養體系[J].實驗室研究與探索，2011，（10）：129-131.

[3] 王慧中.大學生創新、創造能力開發的探索[J].同濟教育研究，2000，（4）：21-23.

[4] 趙海鳴，徐海良.大學本科創新教育初探[J].科技情報開發與經濟，2006，（17）：260-262.

[責任編輯 安世友]endprint