“電氣控制技術”工程型實驗的研究與探索＊

諸葛致，吳軍科，郭振威

（桂林電子科技大學 機電工程學院，廣西 桂林 541004）

“卓越工程師計劃”旨在培養一大批工程能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。“卓越計劃”的核心內容是培養和提高高校學生的工程實踐能力，包括實際操作能力、實際動手能力、分析工程問題的能力、解決工程問題的能力以及實際工程的設計能力。而這些工程實踐能力的培養需要有針對性的、行之有效的實踐教學才能完成，實踐教學是卓越工程師培養計劃中的重要環節和關鍵環節，實踐教學的體系和成效是“卓越工程師計劃”能否培養出真正名副其實的具有工程實踐能力的“卓越工程師”的關鍵。

構建實踐課程體系，優化實踐課程內容，加強專業實踐教學，提高學生工程素質和工程能力，是當前環境下電氣工程實踐教學的核心[1-2]。

“電氣控制技術”是電氣工程及其自動化專業一門重要的專業課程，實踐性強，應用非常廣泛，是電氣工程及其自動化學生畢業后在工作中最常用到的專業知識，是“卓越電氣工程師”必須具備的重要專業知識。

1 “卓越計劃”背景下“電氣控制技術”實驗教學存在的問題

1.1 “電氣控制技術”的實驗設備與工廠的實際設備不一致

“電氣控制技術”的實驗設備與工廠的實際設備明顯不一致，造成實踐教學環境與工程實際環境相差較大?！半姎饪刂萍夹g”的實驗設備通常是實驗箱、實驗臺，設備雖然易于操作、安全可靠，但實驗設備與實際設備相距甚遠，學生無法看到真正的元器件，看到的是印刷在實驗箱、實驗臺面板上的元器件的符號和插孔，做實驗時學生按照電氣原理圖將導線插進插孔，而最需要研究的元器件實物卻在實驗箱里面。這樣的設備只能開設演示性實驗、驗證性實驗這些傳統實驗，無法開設工程實踐型實驗，難以培養學生的動手能力、解決問題的能力，更不用說培養學生的工程實踐能力、工程創新精神了。

1.2 “電氣控制技術”的實驗教學與實際脫節

“電氣控制技術”實驗教學與實際脫節，演示性實驗、驗證性實驗多，設計性實驗少，沒有工程型實驗。在“電氣控制技術”的傳統實驗教學中，學生通常是按照指導教師安排的內容去做，指導教師通常把實驗的操作步驟詳細地寫在黑板上或指導書中，而學生只需機械地按操作步驟按部就班一步一步完成即可，學生沒有主動性可言，缺少獨立思考，無法培養“卓越工程師”所需要的工程實踐能力。

即使有設計性實驗，也只是設計出了電氣原理圖，最終還是在實驗臺上插孔接線驗證學生設計的原理圖，因為實驗設備與工廠的設備不一致，學生也看不到各種電器實物，不是用電器實物來接線，可以培養一點工程設計能力，但難以培養學生的分析工程問題的能力、解決工程問題的能力。

1.3 實驗教師的工程素質不高

高校實驗教師的工程素質普遍不高，開設的“電氣控制技術”實驗工程性太弱。高校教師大多數是從學校到學校，從理論學習到理論講授，缺少實際工程歷練，工程實踐能力薄弱[3]。實驗教師的工程素質不高，工程意識不強，加上實驗設備與工程的實際設備差異太大，一直以來未曾開創性地開設工程型實驗，通常只開設傳統的實驗，傳統實驗的工程性太弱，造成工科學生的工程實踐能力明顯不足，難以滿足實際工程的需要，無法真正培養出具有較強工程實踐能力的“卓越工程師”。

2 工程型實驗對“卓越工程師教育培養計劃”的重要性

按教育部“卓越工程師教育培養計劃”所擬訂的標準，本科畢業生要掌握本專業的基本理論知識和扎實的工程基礎知識，了解本專業的發展現狀和趨勢，了解本專業領域技術標準，相關行業的政策和法規，能夠綜合運用所學的理論知識去分析并解決工程實際問題[4]。“卓越計劃”的核心與關鍵是培養學生的工程實踐能力和創新能力。而這正是多年來實踐教學體系的一個薄弱環節，也是大學生的能力不足之處[3]。

創新性地構建工程型的實驗教學模式和實驗教學體系，開創性地開設工程型實驗，開設與實際工作高度一致的工程型實驗，切實培養學生的實際操作能力、實際動手能力、分析工程實踐問題的能力、解決工程實踐問題的能力。著力培養和提高學生的這些工程實踐能力，這是“卓越計劃”的核心內容，是“卓越計劃”能否夠培養出真正的、名副其實的“卓越工程師”的關鍵。

3 “電氣控制技術”開創工程型實驗的策略和實施方法

“電氣控制技術”要開創工程型實驗，首先需要“工程化”的實驗設備和“工程化”的實驗教師，這是有效實施工程型實驗的前提和基礎。

3.1 實驗設備“工程化”

對現有實驗設備進行更新，采購工廠實際使用的電氣控制柜、控制箱、工程使用的電機等作為實驗設備，只有這樣才能實施與實際工作高度一致的工程型實驗，才能真正培養學生的工程實踐能力。

3.2 實驗教師“工程化”

如果實驗教師自身的工程素質不高、工程實踐能力薄弱，是難以開好工程型實驗的。自身工程能力都薄弱何以培養學生的工程能力？所以要培養學生的工程能力，把學生培養成名副其實的“卓越工程師”，高校實驗教師自身必須要實現“工程化”才行。

3．2．1 培養和提高現有實驗教師的工程實踐能力

鼓勵和引導實驗教師以科研協作的形式參與企業的實際工作，讓實驗教師逐步積累實際工程實踐經驗，努力提高自身的工程實踐能力，真正做到“產、學、研”結合，使教師不僅了解當前社會和業界對本專業人才的要求，還可以落實到日常的教學中，使教學目的帶有方向性和實踐性[5]。

充分利用高校寒暑假，分批選送實驗教師到企業工廠進行實際鍛煉，與工程師和工人師傅朝夕相處，切實提高實驗教師自身的工程實踐能力。

3．2．2 引進優秀的高級工程師來高校任教

從工廠企業中引進工程實踐經驗豐富的高級工程師來高校擔任實驗教師，從根本上解決實驗教師的工程能力問題，同時還可影響和幫助原有實驗教師提高工程素質和工程能力，共同組成一支實踐經驗豐富、工程實踐能力較強的“工程型”實驗教師隊伍。

3.3 “電氣控制技術”工程型實驗的實施方法

基于3.2.1 和3.2.2 的內容，建設一支“工程型”實驗教師隊伍和采用與工程實際一致的工程化實驗設備，這是能夠有效開設工程型實驗的前提和保障。由工程實踐經驗豐富的工程型教師構建工程型實驗教學體系，采用與工程實際一致的實驗設備，盡力參照工廠的實際狀態和使用環境，才能設計出真正行之有效的工程型實驗。

3．3．1 案例型工程實驗

由工程實踐經驗豐富的工程型教師采用工廠實踐中出現的各種實際電氣問題作為案例在“工程化”的實驗設備中設計的工程型實驗，被稱為“案例型工程實驗”。該工程實驗要求學生詳細描述電氣故障的具體狀況，根據給出的原理圖詳細分析造成故障的各種可能原因，制訂出檢查故障的檢查方法，選取檢測故障的工具，然后找到故障點并把故障解決，然后重新開機并檢測原來的故障問題是否真正得到解決，如果故障解決了，則請實驗指導教師對工程型實驗進行簽字驗收，最后要求學生寫出檢查排除故障的具體過程，并進行分析總結。

3．3．2 安裝型工程實驗

由工程實踐經驗豐富的工程型教師參照工廠實踐中各種小型氣安裝工程在“工程化”的實驗設備中設計的工程型實驗，我們稱之為“安裝型工程實驗”?！鞍惭b型工程實驗”就是一個小型的電氣安裝工程，此類工程實驗給出電氣原理圖，要求學生獨立寫出安裝方案，設計并畫出安裝布置圖，然后在控制柜或控制箱中把各類電器、儀表、線槽等電氣實物進行安裝和接線，并接上380 V 三相異步電動機，然后在實驗教師的指導下接入380 V 電源并進行通電試機，有問題則自己想辦法找出并解決，直至試機成功并通過教師驗收，最后進行安裝、試機的總結分析。

3．3．3 項目型工程實驗

由工程實踐經驗豐富的工程型教師參照工廠實踐中各種小型電氣工程項目在“工程化”的實驗設備中設計的工程型實驗，被稱為“項目型工程實驗”?！绊椖啃凸こ虒嶒灐本褪且粋€小型的電氣工程項目，要求學生根據項目的各種具體要求和原始數據，獨立設計滿足項目要求的電氣原理圖并進行具體設計、分析，計算各電氣元器件的參數并選型，然后進行安裝、調試，最后進行總結、分析。

4 結束語

經過本校電氣工程及其自動化專業5 年來的實踐表明，開創性地實施“電氣控制技術”工程型實驗，顯著地提高了學生的工程實踐操作能力、實際工程問題的分析能力和解決能力，工程設計能力和工程安裝能力也得到了明顯地鍛煉和提高。有一點不能不提出，就是在實施各種工程型實驗之后，學生在電氣控制領域的工程實踐能力確實得到了有效的培養和提高，但是開設工程型實驗非常耗時，所用的時間大大長于傳統實驗的時間，原有教學計劃的實驗時間是明顯不夠的，這需要教學培養計劃以及教學大綱做出相應的修改，才能確保工程型實驗的順利實施。