張運波，鄭 文，高 嬿，王 博

（長春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，長春 130012）

電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學(xué)體系的創(chuàng)新與實踐

張運波，鄭 文，高 嬿，王 博

（長春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，長春 130012）

針對“卓越計劃”和現(xiàn)場電氣工程師的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，深入研究了電氣工程及其自動化專業(yè)實踐能力的內(nèi)涵和目標(biāo)要求，創(chuàng)建了由“三個技術(shù)模塊”、“三個實踐能力培養(yǎng)層次”和“九個訓(xùn)練類別”組成的分層次開放式立體化實踐教學(xué)體系。通過設(shè)計實踐教學(xué)方案，加強實踐教學(xué)管理和考核，提高了學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新意識和工程素質(zhì)培養(yǎng)的實效。

工程實踐能力;實踐教學(xué)體系;實踐教學(xué)方案;考核綱要

高等學(xué)校作為實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）的主體，必須認真學(xué)習(xí)領(lǐng)會實施“卓越計劃”的指導(dǎo)思想、主要目標(biāo)、總體思路和基本原則，必須清晰地認識到“卓越計劃”在教育教學(xué)理念、人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、校企合作機制、師資隊伍建設(shè)、人才培養(yǎng)模式等方面的突破和創(chuàng)新［1－2］。我校電氣工程及其自動化專業(yè)是第二批被列入教育部“卓越計劃”改革試點的專業(yè)。本文著重研究基于“卓越計劃”的電氣工程及其自動化專業(yè)工程實踐能力的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、培養(yǎng)模式，創(chuàng)新實踐教學(xué)體系，設(shè)計培養(yǎng)途徑，改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，為卓越工程師的培養(yǎng)提供可供借鑒的方法。

一、現(xiàn)場電氣工程師的能力要求［3－4］

我校電氣工程及其自動化專業(yè)主要面向電力行業(yè)生產(chǎn)一線，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實，實踐能力強，綜合素質(zhì)好，能夠從事電氣產(chǎn)品、電氣裝置和電氣系統(tǒng)設(shè)計與制造、測試與實驗、安裝與調(diào)試、運行與維護以及技術(shù)服務(wù)、研究開發(fā)和經(jīng)營管理等方面工作的應(yīng)用型高級專門人才。因此，其工程實踐能力主要包括電氣系統(tǒng)的設(shè)計能力、現(xiàn)場工作能力、工程項目組織實施能力和新產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)改造能力等。

（一）設(shè)計能力

設(shè)計能力主要包括電氣設(shè)備、電氣裝置和電氣系統(tǒng)的設(shè)計能力，要求學(xué)生在熟悉電氣設(shè)備、電氣裝置和電氣系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，綜合運用所掌握的專業(yè)理論知識和技術(shù)手段，具備運用電氣CAD等軟件，從事發(fā)電廠及變電站電氣系統(tǒng)、電力電子裝置和輸變電工程等設(shè)計工作的能力。

（二）現(xiàn)場工作能力

現(xiàn)場工作能力主要包括測試與實驗?zāi)芰Α惭b與調(diào)試能力和運行與維護能力，其具體要求如下：

1．測試與實驗?zāi)芰Γ菏煜る姎庠O(shè)備和成套電氣裝置的一般性能檢測和型式試驗、出廠試驗的內(nèi)容與方法以及預(yù)防性試驗的程序與方法，具備制定實驗方案和實驗步驟，進行實驗測量以及分析實驗數(shù)據(jù)、鑒定實驗結(jié)果和編寫技術(shù)報告的能力。

2．安裝與調(diào)試能力：熟悉發(fā)電廠及變電站電氣裝置和電氣系統(tǒng)的安裝規(guī)范及技術(shù)規(guī)程，掌握電氣安裝以及調(diào)試的步驟和方法，能正確處理好安全接地、電氣隔離、電氣絕緣等技術(shù)問題，能及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并能在現(xiàn)場解決一般性技術(shù)問題，具有在現(xiàn)場指導(dǎo)和組織電氣安裝與施工的能力。

3．運行與維護能力：熟悉一般電氣裝置與輸變電系統(tǒng)的管理方法、運行規(guī)程以及定期檢修、定期試驗的內(nèi)容，并具備制定相應(yīng)運行規(guī)程的能力;掌握電氣裝置與電氣系統(tǒng)故障診斷的方法;熟悉一般電氣裝置與供配電系統(tǒng)的日常檢查和維護方法，具有電氣故障的排除能力;具有對電力設(shè)備進行定期檢修的能力。

（三）工程項目實施能力

工程項目實施能力主要包括工程項目實現(xiàn)方案的制定和工程項目的組織管理能力，具體要求如下：

1．工程項目實現(xiàn)方案的制定：能夠準(zhǔn)確理解電氣工程項目的技術(shù)標(biāo)書和設(shè)計圖紙，準(zhǔn)確把握工程項目的技術(shù)目標(biāo)、技術(shù)要求和具體技術(shù)指標(biāo)，并具備對技術(shù)標(biāo)書和設(shè)計圖紙的技術(shù)論證與評估能力;具有根據(jù)電氣工程項目的技術(shù)目標(biāo)、技術(shù)要求和設(shè)計圖紙，確定實施方案和具體電氣產(chǎn)品選型的能力，并能夠編制技術(shù)標(biāo)書。

2．工程項目的組織管理：具有一定的質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全和法律意識，在項目實施和工程管理中具備參與貫徹實施的能力;具備使用合適的管理方法，管理計劃和預(yù)算，組織任務(wù)、人力和資源，以及應(yīng)對危機與突發(fā)事件的初步能力，能夠發(fā)現(xiàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、程序和預(yù)算的變化，并采取恰當(dāng)措施的能力;具備參與管理、協(xié)調(diào)，確保工作進度，以及參與評估項目，提出改進建議的能力;具有組織和指導(dǎo)項目現(xiàn)場安裝、施工和調(diào)試的能力。

（四）新產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)改造能力

信息獲取能力：具有文獻檢索策略，應(yīng)用圖書館工具，檢索并獲取信息以及信息的整理與分類、提取與凝練的能力。

新產(chǎn)品開發(fā)能力：具有綜合運用所掌握的理論知識、方法和技術(shù)手段，對電力電子裝置、智能電器、微機保護裝置等新產(chǎn)品進行研究與開發(fā)、設(shè)計與制造的初步能力。

技術(shù)改造能力：具有對發(fā)電廠及變電站的工藝過程、生產(chǎn)設(shè)備進行節(jié)能技術(shù)改造和技術(shù)升級的初步能力。

二、實踐教學(xué)體系的創(chuàng)建［5］

按照設(shè)計能力、現(xiàn)場工作能力、工程項目組織實施能力和新產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)改造能力培養(yǎng)的需要，從滿足不同年級學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)的實際出發(fā)，遵循分層次、分階段、由淺入深、由簡單到綜合、由學(xué)習(xí)到創(chuàng)新的螺旋式遞進人才培養(yǎng)規(guī)律，構(gòu)建了由“三個技術(shù)模塊”、“三個實踐能力培養(yǎng)層次”和“九個訓(xùn)練類別”組成的分層次開放式立體化實踐教學(xué)體系，如圖1所示。

圖1 實踐教學(xué)體系

“三個技術(shù)模塊”包括電工電子技術(shù)模塊、電氣自動化技術(shù)模塊和電氣工程技術(shù)模塊。

“三個實踐能力培養(yǎng)層次”包括基本技能與能力培養(yǎng)層、綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)層和工程創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)層。

“九個訓(xùn)練類別”，從橫向上看，是在“三個實踐能力培養(yǎng)層”的每個層次上分別設(shè)置循序漸進的三個類別的實踐教學(xué)環(huán)節(jié);從縱向上看，是技能或能力逐步提升的三個層次。

基本技能與能力訓(xùn)練按照“課程基本實驗→課程選做實驗→單項實習(xí)實訓(xùn)”設(shè)計，主要進行操作性和驗證性訓(xùn)練項目。

綜合應(yīng)用能力訓(xùn)練按照“設(shè)計性與綜合性實驗→課程設(shè)計→綜合實習(xí)”設(shè)置，主要進行綜合性和設(shè)計性訓(xùn)練項目。其中，課程設(shè)計按照設(shè)計、制作（或系統(tǒng)組裝）、調(diào)試和實驗一體化開展綜合性訓(xùn)練;綜合實習(xí)安排在企業(yè)進行，主要包括發(fā)電廠實習(xí)、變電站實習(xí)和電力設(shè)計院實習(xí)等，學(xué)生通過參與發(fā)電廠、供電公司以及電力設(shè)計院的實際生產(chǎn)、工程實際項目研發(fā)與設(shè)計的全過程，掌握發(fā)電廠、變電站電氣系統(tǒng)與設(shè)備的設(shè)計與制造、測試與實驗、安裝與調(diào)試、運行與維護等方法和技能，達到電氣工程師的初步訓(xùn)練。

工程創(chuàng)新能力訓(xùn)練按照“自主實驗→學(xué)科競賽培訓(xùn)→參加教師科研”開展，主要進行創(chuàng)新性實踐項目。本層次的訓(xùn)練項目均安排在課外進行，學(xué)生以團隊的形式，在教師的指導(dǎo)下開展研究性學(xué)習(xí)，其中學(xué)科競賽主要包括電工數(shù)學(xué)建模競賽、電子設(shè)計競賽、計算機仿真競賽、節(jié)能減排大賽、機器人設(shè)計大賽等項目。

三、實踐教學(xué)的實施

（一）編寫實踐教學(xué)方案，優(yōu)化實踐教學(xué)過程

為了更有效地實施實踐教學(xué)，體現(xiàn)國家及電力行業(yè)企業(yè)對電氣工程師的要求和學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的教學(xué)規(guī)律，我們在深入企業(yè)廣泛調(diào)研以及對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的研究探索和深入實踐的基礎(chǔ)上，編寫并實施了電氣工程及其自動化專業(yè)集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)方案。該方案對包括實習(xí)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生實踐成果、教學(xué)組織形式、教學(xué)條件準(zhǔn)備以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范的教學(xué)要求等做了明確規(guī)定，對創(chuàng)新教育做了統(tǒng)籌考慮和教學(xué)提示，對實踐教學(xué)計劃和進程做了周密安排，同時提供了教學(xué)方式、方法和教學(xué)手段的建議。例如，《企業(yè)實踐》教學(xué)方案，針對現(xiàn)場電氣工程師的實踐能力和工程素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，細化了實踐項目的具體目標(biāo)和要求，確立了電力企業(yè)的類型及所從事的訓(xùn)練項目，規(guī)定了《電力安全工作規(guī)程》、《發(fā)電廠檢修規(guī)程》、《變電站檢修規(guī)程》、《發(fā)電廠運行規(guī)程》、《變電站運行規(guī)程》等技術(shù)規(guī)范的學(xué)習(xí)內(nèi)容，采取了“頂崗工作”的實踐教學(xué)方式，實行了校、企“雙導(dǎo)師制”，對校、企指導(dǎo)教師的職責(zé)做了明確分工，從而避免了教學(xué)的隨意性，優(yōu)化并規(guī)范了實踐教學(xué)過程。

（二）優(yōu)化實驗教學(xué)體系，強化技能與能力培養(yǎng)

1．實驗教學(xué)體系的設(shè)計

在實驗教學(xué)體系設(shè)計中，按照分層次、分階段、循序漸進、由淺入深、由簡單到綜合以及課內(nèi)與課外相結(jié)合的原則，將實驗分為三個層次，即操作性實驗（或驗證性實驗）、設(shè)計型實驗（或綜合性實驗）和研究創(chuàng)新性實驗。

操作性實驗：主要是針對基本技能而開展的訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握電工電子設(shè)備、元器件的辨識、電工電子儀器儀表的操作、電工電子產(chǎn)品的組裝（或制作）、調(diào)試和測試方法等。

驗證性實驗：重點解決理論與實踐相結(jié)合、理想模型與實物相結(jié)合等問題。通過實驗，深入理解基本理論，掌握實驗的基本技能、方法以及在實際工作中運用、推廣和提高知識的能力。

設(shè)計性實驗：根據(jù)實驗?zāi)康暮湍繕?biāo)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗方案，選擇儀器設(shè)備，組裝實驗系統(tǒng)以及調(diào)試、測試、分析和總結(jié)的能力。

綜合性實驗：通過自由組合形成選題小組、自選或自定設(shè)計題的方式，讓學(xué)生完成從選題、方案論證、電路（或電氣系統(tǒng)）設(shè)計、電路（或電氣系統(tǒng)）裝配、調(diào)試，直到最后的文檔整理和撰寫報告等全過程各個環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。

研究創(chuàng)新性實驗：通過組織學(xué)生參加電子興趣小組、課外科技制作、參加學(xué)科競賽培訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目立項和參加教師部分科研工作等方式，開展創(chuàng)新實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

2．實驗項目的設(shè)計

在實驗項目選擇與設(shè)計上，主要按以下方式進行：

（1）實驗項目不局限于單門理論課內(nèi)容，而是針對教學(xué)目標(biāo)的要求，將相關(guān)知識有機融合在一起，設(shè)計出技能與能力培養(yǎng)針對性強的實驗項目。

（2）結(jié)合電氣工程實際，通過教師科研項目轉(zhuǎn)化以及典型工程案例轉(zhuǎn)化等方式，設(shè)計綜合性（設(shè)計性）、研究性和創(chuàng)新性實驗項目，提高實驗教學(xué)的針對性。

（3）利用 Matlab、multisim、Pspice、Protues等軟件平臺，設(shè)計虛擬實驗項目，實現(xiàn)虛擬實驗與實物實驗的有機結(jié)合，充分利用虛擬實驗不受硬件條件限制的特點，為學(xué)生提供自由發(fā)揮的平臺。

（4）實驗項目實施動態(tài)管理。在教學(xué)實踐中，結(jié)合電氣信息領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，將新知識、新技術(shù)、新工藝、新儀器、新設(shè)備等應(yīng)用于實驗項目的設(shè)計中，不斷更新實驗項目的內(nèi)容，豐富實驗項目的內(nèi)涵。

另外，各門課程除了設(shè)計必修實驗項目外，還設(shè)計了選修實驗項目，供學(xué)生課外開展自主實驗選用。

在實驗教學(xué)中，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)和電子信息技術(shù)，通過開展研究性學(xué)習(xí)、問題式教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動等教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

（三）建立健全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，強化實踐教學(xué)考核

為了提高實踐教學(xué)的實效，保障人才培養(yǎng)質(zhì)量，針對本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，在深入企業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上，建立了各實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，強化了實踐教學(xué)的考核。

針對實踐教學(xué)方案，編寫了與之配套的實踐教學(xué)考核綱要。在考核綱要中，對實踐能力、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的考核項目、內(nèi)容、方法、評價標(biāo)準(zhǔn)和成績評定辦法做了具體要求和規(guī)定，保證了實踐教學(xué)的考核有規(guī)可依和有章可循。例如，在《企業(yè)實踐》考核綱要中，結(jié)合現(xiàn)場電氣工程師的素質(zhì)和能力要求，規(guī)定了考核重點為：（1）學(xué)生的組織紀(jì)律性、團隊協(xié)作能力、職業(yè)道德以及嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作態(tài)度等;（2）學(xué)生對電氣安全工作規(guī)程、電氣設(shè)計技術(shù)規(guī)程與規(guī)范、電氣運行規(guī)程與檢修規(guī)程的掌握程度;（3）學(xué)生對電力企業(yè)的生產(chǎn)、組織與管理認知程度;（4）考核學(xué)生發(fā)電廠及變電站的運行與維護、檢修與試驗、倒閘操作與事故處理、電氣系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)等技能與能力。采取了過程考核、成果考核和階段考試相結(jié)合的考核方式，對學(xué)生的出勤情況、工作表現(xiàn)、實踐技能與能力、實踐日志、實踐報告和考試等考核內(nèi)容均進行了細化，并規(guī)定了成績的權(quán)重。

為了確保第二課堂教育活動有效開展，本專業(yè)將大學(xué)生科技創(chuàng)新實踐活動列入年度教學(xué)工作計劃進行統(tǒng)一管理和考核，建立了由指導(dǎo)教師、團隊負責(zé)人和領(lǐng)導(dǎo)小組組成的三級考評制度。首先由指導(dǎo)教師進行初評，對學(xué)生的工作態(tài)度、技能與能力以及項目完成情況寫出評語;然后由團隊負責(zé)人進行審核，對項目是否按要求完成等提出意見;最后由領(lǐng)導(dǎo)小組組織項目的結(jié)題驗收、成果鑒定和學(xué)分界定。對于沒有按要求完成的項目不予驗收、鑒定;對于弄虛作假、抄襲他人成果的學(xué)生嚴(yán)肅處理;對成果優(yōu)異的學(xué)生進行表彰獎勵，并將優(yōu)秀成果或論文匯編成冊，從而激勵其他學(xué)生。

四、結(jié)束語

深入研究工程實踐能力、工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力的內(nèi)涵和目標(biāo)要求，是有效實施“卓越計劃”的重要保障。本文針對“卓越計劃”和現(xiàn)場電氣工程師的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，深入研究了電氣工程及其自動化專業(yè)實踐能力的內(nèi)涵和目標(biāo)要求，創(chuàng)建了由“三個技術(shù)模塊”、“三個實踐能力培養(yǎng)層次”和“九個訓(xùn)練類別”組成的分層次開放式立體化實踐教學(xué)體系。通過設(shè)計實踐教學(xué)方案，優(yōu)化了實踐教學(xué)過程;通過優(yōu)化實驗教學(xué)體系和實驗項目，強化了技能與能力培養(yǎng)的針對性;通過建立健全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，強化了實踐教學(xué)考核和第二課堂教育的管理，有效地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新意識和工程素質(zhì)得到顯著提高。

［1］ 林健．卓越工程師教育培養(yǎng)計劃學(xué)校工作方案研究［J］．高等工程教育研究，2010（5）：30 －36．

［2］ 林?。吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃通用標(biāo)準(zhǔn)研制［J］．高等工程教育研究，2010（4）：21－29．

［3］ 黃紹平，林友杰，唐勇奇，等．電氣工程師的知識能力要求［J］．電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2011（4）：148－152．

［4］ 何致遠，鄭玉珍．卓越“現(xiàn)場電氣工程師”培養(yǎng)的思考與探索［J］．中國大學(xué)學(xué)報，2011（3）：23－25．

［5］ 張運波，鄭文，姜志宏．電工電子系列課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化的研究與實踐．長春工程學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版，2012（4）：82－85．

［6］ 韓立強，張鳴放．“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實踐教學(xué)改革探索［M］．長春：吉林大學(xué)出版社，2013：137－247．

Innovation and implementation of practice teaching system for electrical engineering and its automation

ZHANG Yun － bo，et al．
（School of Electrical Engineering＆Information Technology，Changchun Institute of Technology，Changchun130012，China）

Aimed at“excellent engineer plan”and the training standards for electrical engineers，this paper studies the practice ability connotation as well as the goal and requirement for electrical engineering and its automation major more deeply．The“three technique modules”，“three practical ability training levels”and“nine training classes”are created to compose the hierarchical opening three-dimensional practice teaching system．The practice teaching management and assessment have been strengthened by the practice teaching scheme design，which improves the effectiveness of students'practice ability，innovation consciousness and engineering quality．

the ability of engineering practice;the practice teaching system;the practice teaching scheme;assessment outline

G64

A

1009-8976（2014）02-0122-04

10．3969/j．issn．1009-8976．2014．02．038

2014－03－27

吉林省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點資助課題（項目編號：ZZ1210）

張運波（1964—），男（漢），遼寧丹東，教授主要研究電氣自動化。