電氣工程及其自動化專業實驗教學體系的構建

陳曉英，任國臣，巴金祥，冮明穎

(遼寧工業大學 電氣工程學院，遼寧 錦州 121001)

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電氣工程及其自動化專業實驗教學體系的構建

陳曉英，任國臣，巴金祥，冮明穎

(遼寧工業大學 電氣工程學院，遼寧 錦州 121001)

摘要：針對電氣工程及其自動化專業特點以及專業培養目標，構建了系統化、模塊化、層次化的適合于電氣工程及其自動化專業的實驗教學體系，從而實現系統的培養學生的專業實踐能力與創新能力，提高專業人才培養質量的目標。

關鍵詞：實驗教學體系；實踐能力；創新能力；專業成組課

實驗教學是高等學校人才培養最重要的組成部分之一，是學生實踐能力和創新能力培養與提高的重要環節。早在2005年教育部教高[2005]1號文件就已經提出了“大力加強實踐教學，切實提高大學生的實踐能力。合理制定實踐教學方案，完善實踐教學體系[1]”。

依托遼寧工業大學電氣工程及其自動化專業的硬環境與軟環境，針對學生在技術基礎、專業技術以及能力提升不同學習階段，形成專業基礎技能、專業技能、工程創新技能系列實驗模塊，形成科學合理的實驗教學體系，充分突出綜合性、設計性、創新性實驗的主體作用，著力培養具有扎實的實踐能力和創新意識的高素質應用型技術人才[2]，滿足電氣信息技術快速發展的電工電氣技術領域，尤其是電力工程領域的人才需求，形成科學合理的電氣工程及其自動化專業的實驗教學體系。

1專業基本情況

遼寧工業大學電氣工程及其自動化專業始建于1984年，經過30年的建設，現在已成為遼寧省特色專業和遼寧省重點支持專業，現有一個遼寧省實驗教學示范中心和遼寧省虛擬實驗教學示范中心。目前設置電力系統、供用電技術和光伏技術應用3個專業方向，具體情況如下：

第一，電力系統方向。該方向主要研究110kV及以上電力系統運行、控制與保護技術，針對電力行業的110kV及以上的大電網，研究發電技術、輸變電技術、無功與電壓控制技術、有功與頻率控制技術、故障與保護技術以及調度綜合自動化技術等問題，使學生掌握現代電力系統及其自動化等方面的專業知識，能夠適應現代化大中型發電廠及電力系統設計、運行、操作、維護、管理等方面技術需求。專業成組課有高電壓技術、微機繼電保護、高電壓技術、發電廠電氣部分。

第二，供用電技術方向。該方向主要研究110kV及以下供配電相關技術及電能的合理應用技術，主要研究城鄉及企事業單位的供電及用電問題，使學生掌握變配電所的設計、運行及管理方法以及建筑電氣方面技術等專業知識，能夠適應現代變電所、工礦企業的系統設計、運行、操作、維護和管理等技術需求。專業成組課有：供配電技術、配電系統及其自動化、建筑電氣、用電管理。

第三，光伏技術應用方向。該方向主要研究新能源發電以及供配電應用技術，使學生掌握新能源發電系統以及供電系統所涉及的相關基本理論知識及其實際操作能力，培養能夠從事配電、新能源發電系統的分析、設計、安裝、調試以及技術管理等工作的寬口徑高素質應用型工程技術人才。專業成組課有：配電系統及其自動化、微機繼電保護、供配電技術、光伏發電及并網技術。

2實驗室基礎條件及其模塊劃分

根據現有的實驗室條件，將電氣工程及其自動化專業實驗室劃分成3個模塊：專業基礎實驗室、專業實驗室、實訓及創新實驗室，具體劃分情況如下：

專業基礎實驗室。專業基礎實驗室由電工技術實驗室、傳感器與檢測技術實驗室、電機拖動實驗室、計算機網絡實驗室、電子技術實驗室、數字電子技術實驗室、自動控制理論實驗室、電力電子技術實驗室、單片機應用技術實驗室、PLC技術及應用實驗室等10個實驗室組成。

專業實驗室。專業實驗室由電力系統自動化實驗室、電力系統繼電保護實驗室、供配電技術實驗室、電力系統仿真實驗室、新能源基礎實驗室、微電網技術實驗室等6個實驗室組成。

實訓及創新實驗室。實訓及創新實驗室由電工電子實訓中心、電力工程創新實驗室、“電氣工程創新團隊”活動實驗室等3個實驗室組成。

3實驗教學體系的構建

根據電氣工程及其自動化專業培養計劃、實驗教學能力培養目標以及電氣工程及其自動化專業實驗室基礎條件，將電氣工程及其自動化專業的實驗教學劃分為3個模塊：專業基礎實驗教學模塊、專業實驗教學模塊、技能實訓及工程創新模塊，形成更科學合理的實驗教學體系。

3.1專業基礎實驗教學模塊構建

根據專業培養計劃以及基礎課程設置，專業基礎實驗模塊由檢測與控制類、電能變換及電工類兩類實驗組成。

檢測與控制類實驗教學模塊：該模塊的實驗教學目標是訓練學生用一般的控制器件與方法實現電氣控制的能力，鍛煉學生實現電氣自動控制的能力；涉及的課程有微機原理及應用、計算機控制技術、單片機原理及接口技術、PLC技術及應用、傳感器原理及應用、自動控制原理等。

電能變換及電工類實驗教學模塊：該模塊的實驗教學目標是使學生對電路的構成有基本的認識，熟悉其應用范圍、數據處理等方法。通過該部分實驗鍛煉學生的基本專業素質，增強學生對電能變換、電工類基本概念及基本原理的理解和把握，培養學生的基本實驗能力，為后續的專業課程打下良好的基礎。涉及的課程有電力電子技術、電機與拖動、模擬電子技術、數字電子技術基礎、電路等。

3.2專業實驗教學模塊

根據專業培養計劃以及專業課程的設置，專業實驗教學模塊由發輸電技術類、供配電技術類、微電網技術類三個實驗教學模塊組成。

發輸電技術類實驗模塊：該模塊的實驗教學目標是使學生掌握電力系統運行狀態分析、運行控制操作、故障分析與保護等基本實踐技能，培養學生分析和解決電力系統實際問題的基本能力。涉及的課程有電力系統分析、電力系統繼電保護、高電壓技術、發電廠電氣部分、微機繼電保護、電力系統自動化。

供配電技術類實驗模塊：該模塊的實驗教學目標是培養具有供配電設備的安裝、調試、使用和維護技能；掌握變配電所的設計、運行及管理方法；涉及的課程有配電系統及其自動化、供配電技術、建筑電氣、用電管理、電力系統繼電保護。

微電網技術類實驗模塊：該模塊的教學目標是全面培養學生具有寬厚、扎實的基本實踐技能、進行科學實驗觀察和分析的興趣，培養學生基本分析問題和解決問題的能力；涉及的課程有光伏發電及并網技術、微電網技術、新能源發電、智能電網。

3.3實訓與創新實驗教學模塊構建

根據專業培養計劃及實踐環節設置，實訓與創新實驗模塊由電工電子技能實訓、專業技能實訓以及創新活動三部分組成。

3.3.1電工電子技能實訓模塊

該模塊的實驗教學目標：通過實訓，使學生掌握弱電電子產品焊接、調試等基本操作技能以及電氣控制柜、建筑電氣照明方面的設計和安裝，增強學生的實踐動手能力。該模塊主要依托于電氣工程及其自動化專業教學計劃中2周電子實習。其實訓內容包括半導體收音機安裝、三相異步電動機的控制電路設計與安裝運行、建筑電氣照明電路的設計與安裝等。

3.3.2專業技能實訓模塊

該模塊的教學目標是根據電氣工程及其自動化專業培養計劃以及就業方向，擬從電力系統方向、供用電技術方向、光伏技術應用方向系統訓練培養學生專業基本技能。該模塊主要依托于電氣工程及其自動化專業教學計劃中2周綜合設計實驗，在大四的上學期(即第7學期)進行，實訓內容從以下幾個方面展開。1)供配電技術實訓類：供配電操作、微機自動裝置實驗、線路微機繼電保護實驗、變壓器微機繼電保護實驗、電動機微機繼電保護實驗、變電站綜合自動化實驗等；2)電力系統繼電保護類：輸電線路保護、變壓器保護、安全自動裝置功能等；3)DTS實訓類：利用DTS進行各種自主研究，如潮流方式研究、保護研究、事故預想研究、事故重演研究等，實現對調度員電網操作和事故處理等操作培訓；4)電力系統自動發電類：電力系統潮流控制、有功功率與頻率控制、電壓控制、電力系統故障等；5)電能生產輸配實驗類：原動機調速系統實驗、發電機勵磁調節實驗、系統運行方式實驗、模擬系統短路實驗、保護裝置靜態實驗等；6)電能使用實驗類：雙機雙線路多負載實驗、單機單線路多負載實驗、單機雙線路多負載實驗、雙機單線路多負載實驗、雙機雙線路多負載實驗、多機多路多負載實驗等。

3.3.3創新訓練模塊

該模塊實施“開放式、研究性”教學模式，鞏固加深學生對專業知識的掌握和理解，增強學生對專業知識的學習興趣，培養訓練學生的創新精神，激發學生的創新能力。創新訓練模塊由專業開放實驗、專業創新團隊兩部分組成。具體設計如下：

一是專業開放實驗類。實施方式：依托于學校的實驗室開放項目申報，由教師擬定實驗研究內容，學生自由選題，每個實驗室開放項目為16學時。具體內容：根據電氣工程及其自動化專業培養計劃，擬從PLC技術及應用、計算機控制技術、電力電子技術、電力拖動與控制、電力系統自動化、電力系統繼電保護、配電系統及其自動化、新能源發電技術等方面申報實驗室開放項目。

二是專業創新團隊。實施方式：依托電氣專業師資力量以及專業創新實驗室，組建隸屬于電氣工程及其自動化專業的“電氣工程創新團隊”，利用業余時間開展大學生創新訓練活動。具體內容：依托省、校兩個級別的大學生創新訓練項目以及大學生科技競賽項目(全國大學生“挑戰杯”大賽、電子設計競賽、全國信息技術應用水平大賽等)開展科技創新活動，從電路、模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術、計算機控制技術、光伏發電技術等方面開展課外科技制作。

4結論

遼寧工業大學電氣工程及其自動化專業是遼寧省特色專業和遼寧省重點支持專業，每年招生均在150人以上。因此，針對電氣工程及其自動化專業特點以及專業人才培養目標，合理構建電氣工程及其自動化專業實驗教學體系，形成系統化、模塊化、層次化實驗教學模式，將會帶來以下預期效益。

一是有助于學生工程實踐能力與創新能力的培養。專業實驗教學體系的建立，構建了以能力培養為主線的實驗教學模式，為學生工程實踐能力的培養提供了實驗平臺。為學生提供了多模塊的實驗平臺，學生可以選取自己感興趣的方向開展深入研究，激發學生學習興趣與積極性，有助于系統培養學生的專業知識、專業技能，提升學生的就業能力，有助于學生創新能力的培養。

二是有助于教師實踐教學能力和科研能力的培養。專業實驗教學體系的建立，可為我院廣大教師提供良好的工程實踐平臺和科研平臺，有助于教師工程實踐能力的培養與提高。

三是能提高學生的社會服務能力。專業實驗教學體系的建立、科學合理的實驗平臺的建立，可以為企業的相關工程技術人員提供培訓、認證等服務，加強企業和學校之間的相互聯系。

參考文獻：

[1] 詹習生,張先鶴.淺談電氣工程及其自動化專業實驗體系的構建[J].中國電力教育,2009(6):141-142.

[2] 趙立君,宋木慶. 改革實驗教學,適應創新人才培養[J]. 實驗技術與管理，2000(5):105-107.

(責任校對莫秀珍)

中圖分類號：G642.0

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5884(2016)02-0051-03

作者簡介：陳曉英(1966- )，女，遼寧北票人，教授，碩士，主要從事電力系統及其自動化研究。

基金項目：遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目(UPRP20140393)

收稿日期：20150822

doi:10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.02.016