談電氣工程專業實踐教學改革

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摘要：文章以陜西理工大學電氣工程及其自動化專業實踐教學改革為例，結合電氣工程專業培養目標與工程教育專業認證的要求，將教學理念與學習興趣作為引導，以培養學生的工程實踐能力與創新能力為核心，構建“12345+N”的“一個核心、兩個引導、三個層次、四個結合、五個建設、多元主體、全方位育人”的電氣工程專業實踐教學體系。通過實施“三個層次”遞增式實踐教學以及“四個結合”教學組織方式，旨在為地方高校高素質電氣工程應用型人才培養探索有效途徑。

關鍵詞：電氣工程；實踐教學；教學改革

陜西理工大學是一所省屬地方應用型本科院校，學校能全面貫徹新時代全國高等學校本科教育工作會議精神，大力實施“教學質量工程”，突出教學工作的中心地位，把“立德樹人”作為根本任務，主要培養下得去、留得住、干得好的高級應用型工程技術人才，為區域經濟發展服務。近年來學校人才培養質量穩步提高，辦學實力明顯增強，2019年陜西理工大學晉升為陜西省一批本科招生院校。陜西理工大學電氣工程及其自動化專業通過40多年的持續發展和建設，成為了校級重點學科，是學校最具辦學實力、轉專業人數最多、高考錄取分數最高的專業之一。2019年陜西理工大學電氣工程及其自動化專業被遴選為陜西省普通高校“一流專業”建設專項項目，專業的辦學質量和社會聲譽也在進一步提升。在我國經濟社會長期快速發展情況下，建設創新型國家，用創新帶動產業升級轉型已成為可持續發展的戰略選擇，培養創新型應用人才已經成為高校的重要任務。《中國教育現代化2035》明確要求各高校創新一流人才培養方式，培養學生創新精神與實踐能力[1]。而現階段進入大眾化的高等教育，雖然為更多學生提供了接受高等教育的機會，但是也帶來了地方院校生源質量下降、學生自信心不足，學習動力不足，學生學習的積極性、主動性不高，自主實踐能力、創新基礎和意識不足以及學生自主進行實踐教學平臺硬件條件不足、部分學生創新實踐的更高需求得不到有效滿足和常規實踐教學效能單一、未充分發揮最大育人效益等現象，這些因素嚴重制約了高素質應用型創新人才的培養，這對于地方高校尤為顯著。陜西理工大學近年來主要針對高等教育大眾化后地方高校生源變化所帶來的諸多現實問題進行了積極地探索與實踐，并立足于電氣工程專業實踐教學改革中培養學生的工程實踐能力、創新意識和創新能力，取得了顯著的效果。

一、構建“12345+N”實踐教學體系

2006年教育部正式啟動高等工程教育專業認證試點工作[2]，2016年6月，中國成為《華盛頓協議》正式會員，表明我國工程教育質量已被國際認可。工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，其核心理念為：成果導向、以學生為中心、持續改進[3]。2017年5月陜西理工大學對電氣工程及其自動化專業進行了本科人才培養方案的修訂工作，在實踐課程體系的設置中能始終貫徹《工程教育專業認證標準》和核心教學理念，強化學生工程實踐能力，培養學生分析和解決電氣工程問題的能力。2018版培養計劃中集中實踐環節學分為43.5分，占總學分的24.86%，其中包含了6個第二課堂的創新學分。經過調研電力生產企業、畢業生交流座談以及分析總結，科學合理地構建了“12345+N”的“一個核心、兩個引導、三個層次、四個結合、五個建設、多元主體、全方位育人”的電氣工程專業實踐教學體系，其結構框圖如圖1所示。其中，“一個核心”指以工程實踐和創新意識以及創新能力培養為核心；“兩個引導”指以工程教育專業認證的核心教學理念和學習興趣培養為突破口，引導學生建立自信、自主學習，夯實創新的理論與實踐基礎；“三個層次”指搭建基礎實踐、專業綜合實踐以及工程創新實踐三個層次教學平臺；“四個結合”指在實踐教學的組織管理建設中靈活運用課內課外結合、硬件實驗與虛擬仿真結合、學校與企業結合以及集中與分散結合四種實踐教學方式；“五個建設”指在實踐教學體系中重點抓好實踐平臺、組織管理、師資隊伍、實習基地、考核評價五個方面的硬件和軟件建設；“多元主體”指在授課教師、實驗指導教師、高年級學生傳幫帶的基礎上，強化學生自身的主體意識，教師由教到導，學生由被動學習到主動實踐，由客體變主體，培養其探索精神、批判性思維和獨立分析能力與相互協作解決問題能力；“全方位育人”指拓展實踐教學的目標與功能，以高素質應用型人才培養為目標，通過實踐教學中的軟環境建設，將教師的行為示范與指導學生相結合，在此過程中結合技術問題解決所引申出來關于做人做事的態度、價值實現路徑、社會責任擔當等進行無形的思想教育。既能培養創新意識和能力，又能提升綜合素質。

二、搭建“三個層次”梯次遞進式實踐教學平臺

根據電氣工程專業2018版的培養方案和實踐教學的要求，豐富并整合實驗教學資源，我們在已有“基礎實踐—專業綜合實踐”平臺的基礎上，學院加大投資，成立了電氣工程學院大學生創新實驗室、電力系統動模實驗室以及風光互補發電技術新能源實驗室，新建成的工程創新實踐平臺既與已有平臺有效連接，又相對獨立；既循序漸進，又相互滲透；形成了梯次遞進式的綜合實踐教學平臺，其結構框圖如圖2所示。其中，圖中的（1）基礎實踐教學平臺主要以電類的基礎課實驗為主，輔助以電子工藝實習、認識實習以及電子技術課程設計等實踐環節。主要培養學生使用常用電子儀器儀表和認識常用電子元器件的基本技能以及培養學生的工程意識、創新欲望和嚴謹的科學態度。（2）專業綜合實踐教學平臺主要由專業課實驗、專業課程設計、生產實習與畢業設計等環節組成。使學生能熟練掌握電氣專業技能，培養學生在學習的過程中發現問題以及綜合運用本學科知識分析問題與解決問題的能力。（3）工程創新實踐教學平臺主要由大學生創新實驗室、電力系統動模實驗室以及風光互補發電技術新能源實驗室組成。此平臺主要以開放性創新實驗室為載體，為學生想方設法創建全天候開放的“創新實踐平臺+”自主學習方式，主要從以下三個方面培養學生的自主學習能力、探索研究能力和創新能力。1.以學生的興趣培養為突破口，引導學生夯實基礎、自主實踐、大膽嘗試。電氣專業新生在入學教育時通過高年級學生創新作品的現場演示與講解，可以激發新生好奇心和探索欲。學生只要有自己的初步想法，或完成基本的知識學習與實踐訓練后，都可以來創新實驗室進行大膽嘗試，由教師引導學生認真學習基礎理論，認真做好基礎實驗。學生實踐中遇到困難之后教師先問學生自己的想法和前期的工作，指導過程只講思路，涉及的知識要求學生自己學習、相互研討，借此培養其自主學習能力和探索精神。學生由“讓我學”逐漸變為“我要學”，從“我不行”變為“只要努力我能行”，從“學會”變為“會學”，從“旁邊站”到“試試看”再到“讓我干”。學生在創新實踐中不僅可以鍛煉手能力、鞏固興趣、建立自信，還可以全面提升學生的工程素質和實踐能力。2.凸顯學生的主體地位、改變管理與指導方式，為學生工程實踐創設硬條件。創新實驗室實行全天候開放和有效管理，為學生提供了臨時休息與交流的場所。學院購置了足量的元器件及常用電工儀器設備，且形成了敬業穩定的指導隊伍，在實踐采用“老師導—老生帶—自己試”的方式，教師從以“教”為主變為以“導”為主，學生由客體變為主體。將學生的創新實踐與各個層次的科技競賽及大學生創新項目相結合。既滿足了學生自我實踐的愿望，又檢驗和提升了學生的創新實踐能力，實現了高素質應用型人才的培養目標。3.以創新文化為引領，為電氣工程專業的應用型人才培養提供軟環境。在實驗室區域內布置了著名科學家、教育家、創業者的名言，畢業生創新實踐感言、獲獎作品以及各級各類專家來實驗室指導工作的照片，從而引導學生崇賢尚能、追求真理、創新創業、服務社會、報效國家。實驗室指導教師的悉心指導與學生廢寢忘食、深鉆細研、相互交流探討、相互學習提高形成了特有的氛圍，成為軟環境的組成部分。在教學育人、管理育人、服務育人的同時讓文化環境也育人，彰顯出實踐教學的育人功能。

三、采取“四結合”教學方式

在師資隊伍、實踐教學平臺與教學經費統一管理的前提下，實行“尊重個性化，適度開放性，管理多樣化，學習注重過程培養、主動性培養、自信心培養、創新能力培養”的組織管理機制，為學生的工程實踐和創新能力培養提供了強有力的制度保障和支持，電氣專業的實踐教學主要采取以下四種教學方式。1.課內與課外相結合。針對電氣專業核心課程的實驗教學接線復雜、實驗過程時間長、實驗安全要求高與實驗數據處理多等特點，實驗環節在課表規定的兩小時內可能無法完成，可以適度延長實驗教學的時間，實行課內與課外相結合的彈性管理方式。2.硬件實驗與虛擬仿真相結合。一方面對于電氣工程專業的基礎課實驗，可以借助Multisim、EWB等軟件結合虛擬仿真進行實驗教學，這樣既可以節省電子元器件，又可以將硬件設計軟件化，使實驗教學更加形象直觀，從而提高學生的學習效果。另一方面針對電力系統分析和設計、變電站仿真建模、新能源系統設計中大電壓、大電流的特點、實際接線操作和演示無法進行實踐教學，必須采用Matlab、PSASP、SimuWorks、PSD-BPA等專業軟件進行分析設計驗證，實現理論與實踐的有機結合，進一步提高學生分析和解決復雜電氣工程問題的能力。3.學校與企業相結合。電氣工程專業的畢業設計實踐性與應用性較強，可以采用學校與企業聯合指導畢業設計，以解決高校具有工程實踐背景的師資力量薄弱問題，從而更好地培養電氣工程專業學生的職業素養和工程實踐能力，更好地讓學校實踐教學過程和企業生產實際相結合，實現學校、企業和學生三方共贏。4.集中與分散相結合。電氣工程專業的生產實習對口單位應為市級及以上的供電公司。但由于每年陜西理工大學電氣工程專業學生人數較多，暑假期間有些學生還需要準備考研、參加大學生科技競賽、實習單位的接待能力限制等原因，無法把學生全部集中在一個單位進行為期一個月的生產實習，所以我們采取集中與分散相結合的方式進行這一實踐活動。50%的學生按照學院指定的單位進行實踐，其余學生可以自己選定符合專業要求的電力生產企業、校外的電力工程實訓中心、電廠、電力設計院或學生有意向的就業單位等進行多種形式的生產實習，學院相應制定過程監管機制，確保實習有效、規范地實施。

四、加強實踐教學考核評價制度建設

實踐教學考核評價制度是保證實踐教學效果的關鍵因素，陜西理工大學評價考核制度建設始終堅持以培養學生的工程實踐能力和創新能力為核心，“以學生為中心”的評價主體地位、用定性和定量評價相結合方式、注重考核學生的學習過程、采用評價指標和評價反饋的多元化方式形成了電氣工程專業實踐教學體系的良性閉環系統，從而實現以目標成果導向為理念體現用人單位的需求與變化，以便建立良好的校企互動交流，從而進一步提升人才培養質量。陜西理工大學電氣工程專業實踐教學主要包括社會實踐活動、實驗課教學、實習實訓教學、畢業設計、工程創新實踐等五大環節。每一環節的實踐教學采用了筆試、操作、答辯、社會評價等靈活多樣的多種考核形式，以動手操作代替實驗理論考試、將理論考試與實際操作相結合、理論成績與操作成績分列等成績評定形式。例如改革考試辦法，對于含實驗的理論課程考核成績必須不低于實驗考核成績的25%，單獨開設的實驗課以考核實驗技能和實際操作為主。例如“單片機原理及應用課程設計”以專業能力、方法能力、實踐能力為考核核心，以新電子器件資料的學習（20%）、系統方案設計與軟件仿真（20%）、調試過程（20%）、實物展示（20%）、創新點展示（15%）、設計小組團隊協作（5%）等為評分點；采用小組自評（30%）、小組互評（30%）、教師評價（40%）相結合的考核方式，這樣側重于考核學生的能力培養。例如生產實習環節考核學生必須完成新能源電廠的發電、輸電、配電的社會調查報告；畢業設計環節選題應以新能源產業和智能電網為主要的方向，緊扣電氣學科發展和電力行業的需要。工程創新實踐環節中學分的認定，一方面以參加大學生科技競賽和大學生創新項目的完成為得分點；另一方面學生只要將自己感興趣的想法在創新實驗室規定的時間內通過自主學習完成作品，最后完成答辯環節也可以獲得第二課堂創新學分。陜西理工大學電氣工程專業實踐教學體系通過近幾年的探索與實踐，培養的學生實踐能力和創新能力比較高。學生一次性就業率保持在90%以上，2020年1月陜西省地方電力集團公司一次性簽約陜西理工大學電氣工程專業畢業生50余人。近五年來學生在國家電網公司公開招聘中一直位居陜西省同類院校的前列；學生在大學生科技競賽中獲獎數量和質量明顯超過同類院校；學生就業后發展勢頭良好，職業滿足感強烈，對母校創新實踐教學成果給予了充分肯定。畢業生的質量受到用人單位的普遍一致好評。同時第三方麥克思公司提供的電氣工程專業調查顯示：畢業生的“月收入、專業相關度、就業現狀滿意度、就業穩定性、教學滿意度”等指標數據全部明顯高于本校平均水平。

參考文獻：

[1]傅聯英,陳琳琳.應用創新型人才培養模式改革的探索與實踐[J].教育現代化,2019,(96).

[2]李昂,馬永翔,閆群民.工程教育認證背景下電氣工程及其自動化專業建設探索與實踐[J].教育教學論壇,2020,(1).

[3]趙偉華,董黎,林菲,等.工程認證下操作系統課程實踐環節的改革探索[J].實驗技術與管理,2020,(4).

作者：楊章勇 閆群民 馬永翔 單位：陜西理工大學