新工科背景下電氣類專業實踐教學的探索與實踐

高俊嶺　梁喆　李梅　于水娟

【摘 要】本文在新工科背景下對電氣專業實踐教學進行探討，分析了專業實踐教學的現狀及存在問題，提出加強專業實訓教學環節，對實訓實驗室建設、實訓內容、實訓模式、實訓師資建設等方面進行了探索和實踐，將學生的工程訓練和創新能力的培養，具體規范地納入實訓教學計劃之中，讓學生在新工科教育變革中受益，為社會培養高素質創新型工科人才。

【關鍵詞】新工科；創新型人才；專業綜合實訓

中圖分類號： TB321-4；G642 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0007-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.003

Exploration and Practice of Electrical Specialty Practice Teaching under the Background of New Engineering

GAO Jun-ling LIANG Zhe LI Mei YU Shui-juan

（College of electrical and Information Engineering，Anhui University Of Science And Technology，

Huainan Anhui 232001，China）

【Abstract】This paper discusses the practice teaching of Electrical Engineering Specialty under the background of new subject，analyzes the present situation and existing problems of the practice teaching of electrical engineering specialty，puts forward strengthening the link of comprehensive practice teaching，explores and practices the construction of training laboratory，the content of practice，the mode of practice training，the construction of training teachers and so on， and puts the students into practice.The training of engineering training and innovative ability should be brought into the practical teaching plan in a standardized way so that students can benefit from the reform of new subject education and cultivate high-quality innovative engineering talents for the society.

【Key words】New engineering；Innovative talents；Professional comprehensive training

在以新技術、新業態、新產業為特點的新經濟在我國蓬勃發展形勢下，深化教育改革，全面推進素質教育，突出學生創新素質的培養，積極探索培養高素質創新型人才的途徑和方法，是新工科背景下高等教育改革與發展的主題。新工科的內涵為以應對變化、引領未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養多樣化、創新型卓越工程技術人才，為未來提供智力和人才支撐。電氣類專業是培養適應科技發展需要，綜合素質高，創新能力強，能夠從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、信息處理、研制開發、企業管理以及電子與計算機技術應用等領域工作的高級工程技術和管理人才的工程學科。為了適應新工科的人才培養，優化和改革實踐教學體系、實踐內容、實踐方法和實踐模式，是培養電氣類專業創新型人才的有效途徑之一。本文以安徽理工大學電氣工程及其自動化專業的實踐教學體系為例，進行研究與探索。

1 電氣工程及其自動化專業實踐教學的現狀

1.1 實踐教學內容

實踐教學是高校教學環節的重要組成部分，它的獨特功能和作用，是其它教育環節無法替代的，高等學校實踐教學是在教師指導下，學生在特定的環境中， 通過自身努力完成教育目標的教學過程。通過實踐環節教學，可以加深對課程理論教學內容的理解；給學生提供實踐與理論相結合的空間，提高學生對知識學習興趣，增強學生自主學習的積極性；提高學生的實踐動手能力；啟發學生高昂的創新意識。安徽理工大學電氣工程及其自動化專業實踐教學內容主要包含有課程實驗、認識實習、生產實習、課程設計、實訓、畢業設計與畢業實習、創新能力拓展項目等。

1.2 存在主要問題

與理論教學相比，實踐教學更具直觀性、實踐性、綜合性與創新性等特點。現行的實踐教學體系已經不能滿足社會發展的需求，主要存在著以下問題。

1）課程實驗

實驗教學和理論教學應該是相輔相成的。但實際上，由于教師更注重理論知識的教授，使得實驗教學成為理論教學的輔助手段， 導致了實驗教學相對薄弱。

傳統教育的教學方法，教師是教學的主體，學生只是被動的吸收知識。長期以來，實驗教學中，學生所做課程實驗主要是一些常規的驗證性、仿真性的實驗，每次上實驗課前都由教師提前將實驗設備檢查、維修及調試準備好，并且實驗時由教師講解一遍實驗步驟并演示一遍實驗過程，然后學生再做。學生在實驗中只是機械地重復老師的操作或完全按指導書的實驗步驟來做，因此，學生沒有積極性，就不可能有創新意識，更不要說培養創新能力了。創新環境有限、創新氣氛缺乏，學生的創新潛力得不到充分發揮，創新能力難以得到提升。

課程實驗一般開學初制定好實驗計劃表，實驗室是按計劃進行相關實驗的，平時不開放，按教學進度集中在某段時間實驗，排得比較滿，一個班接一個班。為了保證學生在有限的時間內順利按時完成實驗內容，實驗過程中出現問題，由老師直接檢查解決，實驗老師人數多、老師能力強，實驗做得就有保障。對于問題產生的原因和解決的方法，有學生問，老師才盡力講解或先解決事后再解釋，否則有可能影響后面的學生做實驗，這樣使得實驗雖然做了，但達不到實驗教學應有的效果。

2）實習環節

開設各類實習環節，這主要是對專業課程理論教學的補充，擴大學生的知識面，通過到工業現場參觀、聽課，了解工業現場，了解現場使用到的專業課知識，掌握各種設備的使用情況，提高學生的動手能力和分析能力。但實際實施過程不盡如人意。

認識實習安排第5學期剛開學兩周。學生還沒有學習到相關專業知識，對現場一無所知，認識實習目的是使學生對所學專業有個感性認識，便于后續的理論課學習。生產實習安排在第7學期上完所有專業課程后，時間三周，目的是到現場可以理論聯系實際，對所學專業知識能夠綜合應用、系統了解。

以前實習由于人數少，學生可以住在實習單位跟班實習?，F在學生人數太多，而且電氣工程類專業的特性決定了其實習單位如電網、發電廠、變電所、煤礦等都是安全規范要求非常嚴格的單位，接待實習學生太多，實習單位考慮到安全隱患較大，不太愿意，導致實習單位聯系困難。即使同意接待實習，由于學生人數多，實習單位為了保障生產安全，每個地方一次接待實習人數有限制，同一個地方只能分組輪流去。雖然實習總的時間較長，但是落實到每個學生來說時間較短。學生去了只能是看看而已，并不能具體操作，所以有一定的局限性。結果到了實習現場也只能走馬觀花，匆匆忙忙，流于形式。

2 加強專業綜合實訓教學環節，培養學生創新實踐能力

為了解決以上問題，結合學生的實際及教學條件，學院不斷調整實踐教學培養方案和教學內容，改進教學方法。加強專業綜合實訓教學環節，在實踐教學過程中把專業新技術引入到相關的實訓教學活動中。深入實踐教學研究，不斷完善實訓課程體系設置，既要注重專業基礎實驗室和專業核心課程實驗室的建設，又要注重專業綜合實訓實驗室的建設，進一步加強實訓課程的綜合性和實踐性，最大可能地實現學生與社會“無縫銜接”，培養學生創新實踐能力。

2.1 實訓實驗室的建設

通過購置、自制、聯合開發，學院先后建立了一系列專業綜合實訓實驗室：嵌入式系統實訓實驗室、DSP實訓實驗室、電力拖動自動控制系統實訓實驗室、電機控制系統實訓實驗室、電動自行車實訓實驗室、電力系統綜合自動化實訓實驗室、電力系統繼電保護實訓室、110kV變電站監控實訓室。

電機控制系統實訓實驗室、DSP實訓實驗室是由相關老師帶領學生自行研發自制實訓裝置的?！半姍C控制系統實訓裝置”、“DSP實驗箱”，參加安徽省首屆高等學校自制實驗教學儀器設備展，獲得三等獎?！半姍C控制系統實訓裝置”融合了機械、電力電子、電力傳動、自動控制、計算機、通信等先進技術，通過設計、調試、編程、控制、檢測等環節的訓練，激發學生的想象力，培養學生的設計能力、創新能力、動手能力和跨專業的綜合應用能力。

電力系統繼電保護實訓室、110kV變電站監控實訓室是由相關老師和企業聯合開發的方式建立的。電力系統繼電保護實訓室即可成組配合完成常規繼電保護實驗，又可聯網組態現場真實的變電站、配電網絡。110kV變電站監控實訓室可以仿真一個小型電網的調度，其虛擬電網包括3個110kV變電站，10個35kV變電站及若干外網電源點及一些小火電，小水電。仿真系統采用動態拓撲分析，實時動態故障潮流計算，實時采樣電流、電壓。計算故障量并與保護定值比較啟動，其保護原理和功能與現場裝置一致。

2.2 實訓教學模式的改革

1）模塊化教學，逐級遞進

學生剛剛學完專業理論知識，“只見樹木，不見森林”，沒有系統的概念，如果一下就直接接觸綜合性的復雜系統，極易不知所措，無從下手。因此，提出采用模塊化的教學思路，將整個實訓系統進行模塊化處理，各模塊任務采用先易后難的順序逐級遞進。如電機控制系統實訓項目分別設計了以下幾個模塊：①接觸器-繼電器控制行車運行；②PLC控制行車運行；③觸摸屏+PLC控制行車運行；④PLC+變頻器控制提升機運行；⑤觸摸屏+PLC+變頻器控制提升機運行；⑥系統組網。

2）學生為主，教師為輔

實訓以小組為單位，每組4～5人，每個模塊要求以任務書的形式下發到小組，小組成員分工合作，協調完成系統設計、接線、編程、調試、運行。在實訓實踐教學中，學生是主體，教師是指導者。教師需因材施教，因人而異。有的小組實力強，完成的速度快，可在完成基本實訓模塊內容的基礎上，另行增加其他實訓模塊，如提高控制難度、改變控制要求等。從而調動學生們學習積極性，促使學生自主學習、主動學習，激發學習興趣、拓寬專業知識面、鍛煉自主工作能力和創新能力。

3）加強師資培訓，提高教師實訓能力

電氣專業實踐教學內容需要與時俱進，及時調整以緊跟技術發展的步伐，所以對專業綜合實訓指導老師的能力有較高的要求，要改變教學內容不能“與時俱進”，教學方法“照書宣科”的局面，提高教師的教學水平，同時也提高教師的科研水平。實訓老師要進行專門培訓，應優先安排科研能力強的教師負責實訓具體工作，提供機會給教師到企業和兄弟院校進行訪問和學習，教師之間還要互幫互學、取長補短，充分利用和發揮各自的優勢，提高指導教師的整體業務水平。

另一方面，可以聘請研究生助教輔助實訓，即能有效解決師資相對不足的矛盾，又能提高研究生的實踐能力。

4）開放實訓室，提供創新平臺

對現有實訓實驗室實行有條件的開放，利用實訓裝置，以各類大學生競賽、大學生創新創業項目為目標，由專職指導教師利用周末和寒暑假進行專業實踐培訓和創新指導，夯實學生的專業基礎，培養學生的實踐動手能力和創新能力，指導學生申請并完成大學生創新創業項目，力爭在各類科技創新競賽中獲獎。在課余時間，指導老師積極引導學生參與科研項目的開發，成立了以學生為主體的科研小組，進行有特色的、正規的小組實訓活動，不受固定的實驗時間限制，讓學生在學習理論基礎之后再提高一個層次，逐步提高學生的實踐能力和創新能力，為學生營造良好的科研環境，為培養創新型人才提供了較高的平臺。

3 結語

專業綜合實訓實驗室是高校實驗室的一個重要組成部分，通過專業綜合實訓環節，將學生的創新能力的培養具體規范地納入實訓教學計劃之中。建立各種系統的、操作性強、特色鮮明的大學生創新能力培養的實訓體系，可以把創新能力培養貫穿于實訓教學全過程。在實訓過程中，培養學生的設計能力、創新能力、動手能力和跨專業的綜合應用能力。系統從設計到實現需要多學科的結合及團隊各成員的分工協作、共同努力，培養了學生的團隊協作精神。另外構筑開放式實訓教學新體系，還可以為大學生各類科技競賽及創新創業訓練，營造良好的科研環境、創新環境和創新氛圍。

新工科人才培養是需要從學生、教師、高校、企業、國家等多方共同努力去實現的偉大戰略目標。著力打造和傾力培養大學生具有工程訓練綜合創新能力，已成為高等教育必須達成的目標和拼搏的方向。

【參考文獻】

[1]陳悅.挑戰與應對：新工科背景下工程實踐教育的思考[J].南京航空航天大學學報，2017（12）：89-91.

[2]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[3]李梅，梁喆，楊岸.電氣工程類專業實驗室的開發研究[J].黑龍江科技信息，2015（34）：155.

[4]史靜，任東峰，李學平，等.“新工科”背景下工程能力創新型人才培養模式探究[J].科技視界，2018（3）：41-42.