“雙一流”建設背景下電氣工程綜合課程設計改革研究

李 梅，陳 靜，朱 磊

（1.安徽理工大學 安徽 淮南 232001；2.安徽電力有限公司 安徽 合肥 230088）

安徽理工大學電氣工程及其自動化專業2013 年入選教育部第三批“卓越計劃”，并獲批2020 年度國家一流本科專業建設點。專業的建設勢必要求我們要以學生能力培養為目標，開展多元的教學方法與考核模式改革，持續改進教學過程[1]。按照工程教育認證的理念，工程實踐教育應以就業為導向，以全面發展學生綜合解決復雜電氣工程能力為目的[2]。課程設計是電氣工程及其自動化專業本科實踐教學中重要的一環，因此，提高課程設計質量是實現學科專業培養目標、全面提高學生綜合素質的保證[3]。本文按“卓越工程師”的培養要求和“雙一流”本科專業的建設方案，針對電氣工程及其自動化專業課程設計中存在的重結果、輕過程，重內容、輕驗證等問題，提出建立以專業方向和課程群為基礎的電氣工程綜合課程設計改革方案。幾年來教學實踐效果良好，鍛煉了學生解決復雜工程問題的能力和團隊協作能力。

1 課程設計存在的問題[4-5]

1.1 課程設計面向的課程單一

安徽理工大學電氣工程及其自動化專業的課程設計是針對某一門課程的設計，如“工廠供電課程設計”“電力電子課程設計”“電氣控制與PLC 課程設計”，未形成課程群式的設計，設計的綜合性和交叉性欠缺。即使是一個較為綜合的設計對象，如某一變電所的電氣設計，其綜合性強，牽涉多門課程，但受指導老師或課程的要求，易出現僅突出該設計課程的知識要點，忽略其關聯課程的相關設計，設計的綜合性不強。

1.2 課程設計評價方式簡單

課程設計常以學生最后的設計報告和圖紙（有些甚至沒有圖紙）作為最終成績的依據，而設計的過程及學生參與程度均不被重視，造成一組中只有個別學生設計，其他人參考后直接抄襲。課程設計的最終成績通常是指導老師為全班幾十位學生評分，很難做到全面兼顧，評分過于主觀。課程設計考核更傾向于結果考核，對過程考核不足且較為主觀，無法保證客觀、公平、公正地考核學生的設計成果。

1.3 課程設計內容實踐性較弱

課程設計的內容通常重點考查理論設計模型和計算的結果，往往忽略了對設計模型和計算結果的仿真驗證或實驗驗證。學生一般通過給定的參數進行計算，得到了計算結果，但至于方案是否合理，計算結果是否正確，很難得到驗證。另外，受指導老師的科研或教學經歷影響，很多課程設計的題目和內容都偏理論性，很少來自工程項目或生產現場，更像是一個較為復雜的大作業，因此對學生的解決復雜工程問題能力的培養作用有限。

2 綜合課程設計改革方案

2.1 課程體系改革

改變以往課程設計只針對某一門課程，按課程群分為電力系統、電機與電器、電力電子3 個方向。每個方向綜合該方向下多門課程的專業知識，學生以3—4 人為1 組，自由選擇一個方向的項目，完成項目資料分析、工程知識應用、方案設計計算、仿真模型搭建、仿真驗證，圖紙繪制等環節，以綜合課程群和實踐案例式等形式，培養學生解決復雜電氣工程問題的能力，掌握現代化工具和平臺的使用以及團隊協作及項目管理與溝通交流的技能。

2.2 課程設計內容改革

精選指導老師，特別是有電力行業科研項目的老師，或者收集整理實際電力系統的真實資料和數據，再加工補充完善為設計的課題。安徽理工大學電氣工程學院建有變電站綜合實訓室、微機綜合保護實訓室、煤礦供電保護虛擬仿真項目，可以分別完成電氣工程綜合課程設計中對于變電站事故巡視、故障處理、倒閘操作的技能考核，電力系統潮流計算結果和微機保護方案配置及計算結果的仿真驗證，為學生搭建了較為完善的操作平臺。學生第一周完成理論設計和計算，第二周完成技能考核和仿真驗證。在驗證過程中會出現各種理論設計中遇不到的問題，同組學生互相討論，激發學生探索的熱情和團隊協作能力的提高。若驗證成功，學生會產生極大的成就感和滿足感，這是理論設計無法提供的。

3 考核機制改革[6-7]

3.1 存在的問題

綜合、完善、客觀的考核管理體系能夠對學生的課程設計進行全過程、全方位的評價，使教師更好地掌握學生在整個設計過程中的實踐效果。以往課程設計報告所占分值比例偏高，達到了70%，過程考核只占30%，且指導老師的主觀性打分比較明顯。這種考核機制容易造成設計過程投入較多的學生有可能由于報告字體不夠美觀得分較低，而有些設計參與較少甚至不參與的學生由于報告字體工整反而得分較高，總評成績無法完全體現學生的真實設計情況。

3.2 考核機制改革總體思路

電氣工程綜合課程設計采用過程性考核與結果性考核相結合的方式，提高過程性考核所占比例，盡可能全面地考核學生在整個課程設計過程中牽涉到的項目，增大客觀性成績占比，減少主觀性成績占比，主觀性成績采用多方打分制，以降低某一方打分的偏頗性。學生課程設計的最終總評成績組成結構，如表1 所示。

表1 課程設計總評成績考核表

說明：①表中所有分數均為100 分制。

②在方案設計部分，G11 由指導教師根據設計的進展情況和學生的表現評分；G12 由同組同學根據在設計過程中的參與程度和貢獻度互相評分，然后取平均分。

③在實踐操作部分，G21 由實訓室內技能考核軟件根據學生完成情況電腦評分；G22 由方案是否通過確定分數，完全通過給100 分，沒有通過給基礎分60 分，部分通過在60 分至100 分之間評分；G23 同組同學根據方案驗證中的參與程度和貢獻度互相評分，然后取平均分。

④Z1 和Z2 由指導教師根據設計報告和設計圖紙的質量分別評分。

⑤在答辯部分，由指導教師根據學生答辯的情況評分；由不同組的同學根據學生答辯表現評分，一組給一個分數，然后取平均分。

因2020 培養方案是針對2020 級學生制訂，本課程開設時間為第7 學期，而2020 級學生當時處于第6 學期，暫時沒有本課程的對應數據。但筆者已將該種考核機制應用于2019 級電氣工程及其自動化專業的學生，其考核結果如表2 所示，其中課程目標的達成度為各分目標達成度的最小值。

表2 電氣19—1 班課程達成度計算結果

由表2 可知，電氣工程及其自動化專業2019 級1 班的“電力工程綜合課程設計”課程目標1—4 均達到，且達成度數值比較均衡，說明課程目標設置較為合理，學生的設計效果較好。

3.3 考核機制改革的特點

過程性考核占比提高。總評成績由過程性考核成績和終結性考核成績共同組成，各占50%，提高了過程性考核在總評成績中的占比。同時即使在終結性考核成績中，也豐富了考核內容，加入設計圖紙和答辯成績，且答辯成績參考了學生的意見，避免了完全由教師給分的主觀性偏頗。

考核方式更加豐富。由表1 可看出，學生的總評成績包含了多方評分，包括指導教師評分、電腦評分、組內同學互評分，組間同學互評分。增加了客觀性評分的內容（技能考核），擴大了主觀性評分的主體，由以往指導教師的單一評分變為指導教師、組內成員和組間成員的綜合評分，

考核內容更加全面。改變了以往考核內容的單一性，對學生的考核由設計報告改為包括方案設計、方案驗證、技能掌握、設計報告、設計圖紙、答辯情況的綜合完成情況。考核的內容更加豐富，實現了在課程設計過程中對學生全方位、全過程的考核。

過程考核重點考核學生根據課程設計任務要求，是否能夠就疑難問題與老師、同學進行有效的溝通和交流；提出解決問題的方案，在設計過程中，是否能夠依據相關標準、規范，并體現創新意識。在設計答辯重點考核學生對設計思想的口頭表達能力、進行有效陳述發言的能力以及回答問題的正確性。設計說明書重點考核說明書質量（條理清楚、文字通順、用語和書寫格式規范化）以及設計的實用性與科學性。設計的結構、內容與完成質量，運用所學知識獨立分析、處理，解決實際問題的能力，計算結果與分析，設計的整體水平與實際意義。設計圖紙重點考核圖紙繪制的規范性、合理性、正確性，及整體構圖的美觀性。

4 結語

“電氣工程綜合課程設計”是電氣工程及其自動化專業非常重要的綜合性實踐環節，一直是實踐類課程改革的重中之重。課程組結合工程教育認證標準和新工科的要求，針對課程設計目前存在的問題，開展了課程體系、設計內容和過程考核等改革，建立了以專業方向和課程群為基礎的課程體系，過程性考核和結果性考核結合的考核機制，豐富了過程性考核的內容和考核方式，使考核結果更加客觀、公平和全面，激發了學生的實踐興趣和創新熱情，取得了良好的教學效果。