面向“兩型社會”的電氣信息類實踐教學改革與平臺建設

吳亮紅， 周少武， 吳新開， 席在芳

(湖南科技大學 信息與電氣工程學院，湖南 湘潭411201)

0 引 言

隨著世界經(jīng)濟社會的發(fā)展，資源、環(huán)境問題日益嚴峻。為此，國家超前布局，將湖南長株潭城市群確立為綜合改革配套試驗區(qū)(發(fā)改經(jīng)體［2007］3428 號)，探索轉變發(fā)展方式、建設環(huán)境友好型和資源節(jié)約型“兩型社會”的途徑和經(jīng)驗［1-3］。高等教育作為綜合配套改革的重要組成部分，主動適應“兩型社會”建設需要，為“兩型社會”建設提供人才和智力支持，培養(yǎng)具有“兩型”意識、知識和能力的創(chuàng)新型應用人才是高等學校的重要使命［4-5］。

為深入貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010－2020)》和《湖南省建設教育強省規(guī)劃綱要(2010－2020)》，湖南科技大學以長株潭城市群獲批全國“兩型社會”建設綜合配套改革試驗區(qū)為契機，在首批面向“兩型”人才培養(yǎng)湖南省教育體制改革試點項目《基于“兩型社會”建設的人才培養(yǎng)模式改革》支持下，積極探索服務“兩型社會”建設創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式，頒布了《湖南科技大學關于開展面向“兩型社會”建設的人才培養(yǎng)模式改革試點的實施意見》(以下簡稱實施意見)，解決好大學生“兩型”意識不強、“兩型”知識不足、“兩型”能力不強等問題。實驗是大學人才培養(yǎng)非常重要的環(huán)節(jié)和過程，實驗室是大學不可缺少的組成部分，在大學有重要的地位和作用［6］。實踐教學作為人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，起著融會貫通所學知識、促進理論與實踐相結合的重要作用，是培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新精神的重要過程，也是培養(yǎng)高水平創(chuàng)新型人才的重要手段［7］。當今中國，實踐環(huán)節(jié)在培養(yǎng)創(chuàng)新型、實用型、復合型人才方面具有不可替代的重要作用獲得了廣泛共識。如馮端院士認為，實驗室的作用怎么強調都不過分，甚至說實驗室是現(xiàn)代大學的心臟［8］。周興銘院士認為，科學技術發(fā)展到今天，實驗不僅是不可替代的，而且在推動科學技術發(fā)展中起著決定性的作用［9］。顯然，“兩型”人才的培養(yǎng)離不開具有“兩型”特點的實驗教學和實驗平臺的支撐。

因此，為全面提升學生服務“兩型社會”的工程實踐和創(chuàng)新能力，我校電子與電氣技術國家級實驗教學示范中心根據(jù)《實施意見》，以“兩型”引領，內外統(tǒng)籌，構建協(xié)同開放的實驗和實踐教學體系，以適應“兩型”人才培養(yǎng)的需要。

1 樹立“兩型”教育理念，構建“兩型”人才培養(yǎng)新模式

建設“兩型社會”離不開與社會發(fā)展關系最密切、最直接、最廣泛的高等教育的參與和支持。“兩型”理念教育是專業(yè)教育內涵的延伸與拓展，必須與專業(yè)教育深度融合［10］。我校開展“兩型社會”教育理念思想討論，調研“兩型社會”對人才素質的要求，確立“兩型社會”創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標。我校明確了新時期的辦學理念，依托長株潭城市群全國資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設綜合配套改革試驗區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢，主動對接“兩型社會”建設人才需求，牢固樹立環(huán)境友好、資源節(jié)約和科學發(fā)展的基本理念，扎實推進“兩型”教育。學校制定了“關于開展面向“兩型社會”建設的人才培養(yǎng)模式改革試點的實施意見”，將其貫徹到學校人才培養(yǎng)、科學研究、文化建設、校園育人環(huán)境建設等各項工作中，融入到學校人才培養(yǎng)教育的全過程，激發(fā)學生參與“兩型建設”的責任感和使命感，解決高等教育理念滯后、人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)的問題。

根據(jù)上述教育理念，結合學校學科專業(yè)特色優(yōu)勢，面向電氣信息技術、先進裝備制造、新材料、新能源、節(jié)能環(huán)保、文化創(chuàng)意等新興產(chǎn)業(yè)，確立了以培養(yǎng)造就具有“兩型”理念、“兩型”知識、“兩型”技能為主要特征的創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)體系，如圖1 所示。

圖1 面向“兩型”的創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)體系

由圖1 可以看出，面向“兩型”的創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)體系特別強調實驗和實踐教學以及學生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，我們必須對實驗教學進行改革，建設符合“兩型”要求的實驗和實踐教學平臺，將面向“兩型”的創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)落到實處。為此，電子與電氣技術國家級實驗教學示范中心在實驗室建設、實驗教學過程、大學生科技創(chuàng)新活動和校企合作人才培養(yǎng)基地等方面全方位融入“兩型”理念，提高學生服務“兩型社會”建設的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

2 “兩型”理念與實踐教學體系的融合

2.1 在實驗教學過程中融入“兩型”理念

在競爭日益激烈的市場環(huán)境中，作為一名工科學生，除應掌握必要的理論和實踐知識外，還應主動去適應市場，在頭腦中樹立管理意識、質量意識、創(chuàng)新意識、安全意識、營銷意識、群體意識、環(huán)境意識、法律意識等，這些都是具備優(yōu)秀綜合工程素質的學生所不可缺少的［10-12］。因此，《實施意見》明確要求將“兩型”理念融入到學校人才培養(yǎng)教育的全過程，實施“兩型”理念“六進”(即:進制度、進培養(yǎng)方案、進教學大綱、進教材、進課堂、進項目);做到“兩型”教育“五有”(即:有計劃、有基地、有指導、有資助、有考核)，實現(xiàn)“兩型”教育與專業(yè)教育深度融合。因此，我們在實驗室管理、實驗教學大綱、實驗項目設置等方面盡量融入“兩型”理念，從而增強學生的“兩型”工程實踐意識和技能。在實驗項目設置方面，設計具有“兩型”理念的實驗項目，要求與“兩型”相關的實驗作為必選項目。如功率因素提高實驗作為“電工技術”實驗的必選項目;在“數(shù)字電路”TTL 集成電路功能測試實驗教學中增加集成電路能耗測量;在“電機與拖動”實驗中設計了能量回饋制動實驗項目，取代電阻能耗制動等項目。將“兩型社會”的觀念、思維方式與基礎理論學習、實驗等教學環(huán)節(jié)緊密結合，使學生在掌握本專業(yè)基本理論、基本知識和基本技能的同時，具備一定的“兩型社會”知識、素質和應用能力。

2.2 在實驗室建設和管理過程中融入“兩型”理念

工程實踐平臺是培養(yǎng)“兩型社會”所需的工程技術人才所必須的重要載體。由于傳統(tǒng)的工科院校專業(yè)實驗室一般按專業(yè)課程設置，缺乏工程系統(tǒng)概念，難以實現(xiàn)或達到培養(yǎng)學生工程實踐能力、綜合設計能力和創(chuàng)新能力的目的。因此，建設以培養(yǎng)學生工程綜合設計能力和創(chuàng)新能力為目標的專業(yè)工程實踐平臺是一個重要的任務。以“綜合化”、“系統(tǒng)化”、“模塊化”為專業(yè)綜合實驗室建設的基本原則，對自動化專業(yè)確定了“現(xiàn)代控制工程實驗中心”的建設方案。例如:計算機控制系統(tǒng)實驗室包含自動檢測技術、自動控制理論、微機原理、計算機控制技術等課程。這樣構建的實驗室包含了構成一個完整計算機控制系統(tǒng)所必須的基本環(huán)節(jié)和相關課程知識。通過計算機控制系統(tǒng)綜合實驗，學生加強了對計算機控制系統(tǒng)各個組成部分功能和有機聯(lián)系的認識和理解，工程系統(tǒng)概念明顯增強。同時，為了滿足“兩型社會”建設需要，我們打破學科壁壘，建立多學科交叉融合、分層次協(xié)作的工程實踐教學平臺。2007 年以來，結合“兩型”人才培養(yǎng)，已建成了一個較完善的、多層次的大機電類工程實踐平臺，實現(xiàn)了實驗資源的共享，避免設備重復購置，節(jié)省了實驗場地，大幅度降低了實驗設備費用，同時也提高了設備的使用效率。

在實驗室建設過程中，注重“兩型”實驗室建設，新增了風力發(fā)電實驗裝置和具有能量回饋的高性能交流調速平臺，建設屋頂太陽能風能互補發(fā)電系統(tǒng)實驗平臺。在電力電子與運動控制實驗室、電工技術實驗室、電機與拖動實驗室、印制電路板制作室、無損檢測與綠色能源實驗室和工業(yè)控制與自動化裝置實驗室等建設過程中，采用微型電機、低能耗和新型無污染腐蝕液等“兩型”技術產(chǎn)品。例如:原有的電力電子與運動控制實驗室，電機調速采用電阻分壓有級調速和電阻能耗制動，實驗過程要消耗大量電能，新的電力電子與運動控制實驗室，根據(jù)當前技術的發(fā)展趨勢，采用無極調速技術和制動能量回饋電網(wǎng)的方法，大幅度降低了實驗過程中能量損耗。

在實驗室管理方面，中心提出和創(chuàng)建了實驗設備和實驗過程智能網(wǎng)絡化管理模式，提高了實驗設備的利用率，目前已成功地實現(xiàn)了電子與電氣技術實驗教學中心的自主興趣式開放教學。

2.3 在校企業(yè)合作人才培養(yǎng)過程中融入“兩型”理念

產(chǎn)學研合作教育是學生實踐能力提升的重要途徑之一［13］。因此，我院和實驗中心積極探索“兩型”技能培養(yǎng)的新途徑，創(chuàng)新學生實習、實訓模式，推行“頂崗實訓”、階段性“輪崗實訓”等靈活多樣的實習模式。以培養(yǎng)“兩型社會”建設者基本素質、創(chuàng)新精神、實踐能力和社會適應性為著眼點，鼓勵和引導學生選擇在“兩型社會”建設中積累了豐富經(jīng)驗的企業(yè)、公司進行崗前培訓、實際操作或有針對性的專業(yè)培訓，切實增強學生實踐能力。

依托產(chǎn)學研合作項目，引導學生進入校企合作人才培養(yǎng)基地，熟悉企業(yè)文化，參與企業(yè)產(chǎn)品設計、開發(fā)和技術改造。建立校企合作的產(chǎn)學研基地，進一步充實“兩型”教學資源。一方面，學校可以利用企業(yè)的人力資源、技術資源和科研資源(設備和項目)培養(yǎng)學生的工程設計能力和科技創(chuàng)新能力，學生通過參與課題研究，能力得到全面的鍛煉和提升;另一方面，產(chǎn)學研基地能為企業(yè)培養(yǎng)所需的優(yōu)秀工程技術人才。近年來，針對“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，本示范中心先后與湘電集團、湘潭平安電氣、三一重工、江麓集團等20 多家企業(yè)簽訂了實踐合作協(xié)議，與湘電集團、江南機器集團、興業(yè)太陽能等聯(lián)合組建了“湖南省校企合作人才培養(yǎng)基地”、“湖南省產(chǎn)學研人才培養(yǎng)基地”等省部級人才培養(yǎng)基地，讓“卓越計劃”班的學生直接參與產(chǎn)學研合作研究項目。如:太陽能發(fā)電可調負載控制系統(tǒng)研制(湖南湘電利德裝備修造有限公司)、電機減振降噪技術與系統(tǒng)研發(fā)(湘潭電機股份有限公司)、太陽能路燈蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)客戶端研發(fā)(湖南興業(yè)太陽能股份有限公司)、儀表板數(shù)字化綜合系統(tǒng)(江麓機電集團有限公司)等。通過以上措施，解決了“兩型”實踐教學資源相對不足、工程實踐教育方式單一等問題。

3 “兩型”教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的融合

3.1 在大學生自主創(chuàng)新平臺中融入“兩型”理念

開放性創(chuàng)新實驗可以充分地利用學生課余時間，有效地發(fā)揮實驗資源優(yōu)勢，提高儀器設備利用率［14-16］。大學生自主創(chuàng)新平臺已成為學生開展科技創(chuàng)新活動的重要場所。2008 年以來，結合“兩型社會”建設人才培養(yǎng)需要，建立了“湖南省電氣信息類大學生創(chuàng)新訓練中心”、“湖南省產(chǎn)學研創(chuàng)新人才培養(yǎng)基地”等科技創(chuàng)新訓練平臺，以及依托國家示范實驗教學中心建設有10 個“大學生主題創(chuàng)新實驗室”(如:無損檢測與綠色能源創(chuàng)新實驗室，智能機器人創(chuàng)新實驗室等)，主要為中、高年級本科學生創(chuàng)新性、研究性和探索性學習提供工程實踐訓練平臺。該訓練中心實行全天候自主開放式運行，每年能接納1/3 以上電氣信息類本科生進行自主創(chuàng)新訓練。學生的自主創(chuàng)新能力得到了全面的提升，近年來獲得全國大學生電子設計競賽一等獎2 項、二等獎4 項，全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽全國總決賽一等獎1 項，全國大學生節(jié)能減排大賽二等獎2 項。同時，還組建了電子俱樂部、通信俱樂部、小扳手創(chuàng)作室、啟迪電子工作室等科技創(chuàng)新團隊。在資金、人力、場地及資源方面給予大力支持，為學生創(chuàng)作提供電腦、器材、工具、圖書資料等，安排專門指導教師。此外，為了弘揚大學生科技創(chuàng)新理念，增加課外學術視野，提高實際動手操作能力，本示范中心從2010 年起每年舉辦一次電子設計作品征集大賽，頒發(fā)證書獎金，營造良好創(chuàng)新教育氛圍。

3.2 在學生研究性與創(chuàng)新性項目中融入“兩型”理念

“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”是教育主管部門面向本科生立項的項目，也是“高等學校本科教學質量與教學改革工程”重點建設項目之一［17］。因此，我校積極實施大學生科研創(chuàng)新訓練計劃，設立“大學生兩型社會建設創(chuàng)新科技專項基金”，并在項目申報指南中明確“兩型”領域為重點申報領域，引導學生圍繞“兩型社會”建設開展科技創(chuàng)新活動。將“兩型”理念貫穿到研究項目的全過程，把能否充分體現(xiàn)“兩型”要求，作為項目評審、推薦、立項、結題和報獎的一個重要指標。近6 年在大學生研究性與創(chuàng)新性實驗項目(包括升級和校級以及SRIP 項目)中設立了“兩型”項目70 余項。因此，在大學生研究性與創(chuàng)新性項目申報和評審過程中，優(yōu)先推薦“兩型”相關的項目并重點支持。大學生作為項目負責人全程參與項目申請、中期檢查、論文撰寫、產(chǎn)品制作、項目結題等環(huán)節(jié)，提高學生綜合工程設計能力和科技創(chuàng)新能力。由我中心組織、學生主持的具有兩型理念(或概念)的項目得到了相關企業(yè)的青睞，如“功率智能固態(tài)繼電器”、“太陽能驅動的固體干燥冷卻新型空調系統(tǒng)性能測試與節(jié)能減排潛力分析”、“礦用空冷器智能監(jiān)控與自動除垢裝置研究”、“風力制熱太陽能燃氣熱水器”等項目。

4 結 語

近年來，我們在面向環(huán)境友好型和資源節(jié)約型“兩型”人才培養(yǎng)實踐教學方面進行了全方位的探索，積累了一定的經(jīng)驗，取得了一定的成果，如“面向‘兩型’，推進‘四個融合’，培養(yǎng)機電裝備類創(chuàng)新型應用人才”，于2013 年獲得湖南省級教學成果獎一等獎。但在電氣信息類“兩型”整體實踐教學體系方面還有很多需要完善和改進的地方。今后，我們將繼續(xù)在“兩型”理念的引導下，創(chuàng)新實驗和實踐教學體系，創(chuàng)新和完善建立“兩型”人才培養(yǎng)實踐教學新模式，培養(yǎng)具有“兩型”理念的創(chuàng)新型人才，在電氣信息類“兩型”實踐教學方面起到示范和輻射作用。

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