陳曉英，任國臣，巴金祥，冮明穎

(遼寧工業(yè)大學 電氣工程學院，遼寧 錦州 121001)

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電氣工程及其自動化專業(yè)實驗教學體系的構(gòu)建

陳曉英，任國臣，巴金祥，冮明穎

(遼寧工業(yè)大學 電氣工程學院，遼寧 錦州 121001)

摘要：針對電氣工程及其自動化專業(yè)特點以及專業(yè)培養(yǎng)目標，構(gòu)建了系統(tǒng)化、模塊化、層次化的適合于電氣工程及其自動化專業(yè)的實驗教學體系，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的培養(yǎng)學生的專業(yè)實踐能力與創(chuàng)新能力，提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標。

關(guān)鍵詞：實驗教學體系；實踐能力；創(chuàng)新能力；專業(yè)成組課

實驗教學是高等學校人才培養(yǎng)最重要的組成部分之一，是學生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)與提高的重要環(huán)節(jié)。早在2005年教育部教高[2005]1號文件就已經(jīng)提出了“大力加強實踐教學，切實提高大學生的實踐能力。合理制定實踐教學方案，完善實踐教學體系[1]”。

依托遼寧工業(yè)大學電氣工程及其自動化專業(yè)的硬環(huán)境與軟環(huán)境，針對學生在技術(shù)基礎(chǔ)、專業(yè)技術(shù)以及能力提升不同學習階段，形成專業(yè)基礎(chǔ)技能、專業(yè)技能、工程創(chuàng)新技能系列實驗模塊，形成科學合理的實驗教學體系，充分突出綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗的主體作用，著力培養(yǎng)具有扎實的實踐能力和創(chuàng)新意識的高素質(zhì)應用型技術(shù)人才[2]，滿足電氣信息技術(shù)快速發(fā)展的電工電氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其是電力工程領(lǐng)域的人才需求，形成科學合理的電氣工程及其自動化專業(yè)的實驗教學體系。

1專業(yè)基本情況

遼寧工業(yè)大學電氣工程及其自動化專業(yè)始建于1984年，經(jīng)過30年的建設(shè)，現(xiàn)在已成為遼寧省特色專業(yè)和遼寧省重點支持專業(yè)，現(xiàn)有一個遼寧省實驗教學示范中心和遼寧省虛擬實驗教學示范中心。目前設(shè)置電力系統(tǒng)、供用電技術(shù)和光伏技術(shù)應用3個專業(yè)方向，具體情況如下：

第一，電力系統(tǒng)方向。該方向主要研究110kV及以上電力系統(tǒng)運行、控制與保護技術(shù)，針對電力行業(yè)的110kV及以上的大電網(wǎng)，研究發(fā)電技術(shù)、輸變電技術(shù)、無功與電壓控制技術(shù)、有功與頻率控制技術(shù)、故障與保護技術(shù)以及調(diào)度綜合自動化技術(shù)等問題，使學生掌握現(xiàn)代電力系統(tǒng)及其自動化等方面的專業(yè)知識，能夠適應現(xiàn)代化大中型發(fā)電廠及電力系統(tǒng)設(shè)計、運行、操作、維護、管理等方面技術(shù)需求。專業(yè)成組課有高電壓技術(shù)、微機繼電保護、高電壓技術(shù)、發(fā)電廠電氣部分。

第二，供用電技術(shù)方向。該方向主要研究110kV及以下供配電相關(guān)技術(shù)及電能的合理應用技術(shù)，主要研究城鄉(xiāng)及企事業(yè)單位的供電及用電問題，使學生掌握變配電所的設(shè)計、運行及管理方法以及建筑電氣方面技術(shù)等專業(yè)知識，能夠適應現(xiàn)代變電所、工礦企業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計、運行、操作、維護和管理等技術(shù)需求。專業(yè)成組課有：供配電技術(shù)、配電系統(tǒng)及其自動化、建筑電氣、用電管理。

第三，光伏技術(shù)應用方向。該方向主要研究新能源發(fā)電以及供配電應用技術(shù)，使學生掌握新能源發(fā)電系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)所涉及的相關(guān)基本理論知識及其實際操作能力，培養(yǎng)能夠從事配電、新能源發(fā)電系統(tǒng)的分析、設(shè)計、安裝、調(diào)試以及技術(shù)管理等工作的寬口徑高素質(zhì)應用型工程技術(shù)人才。專業(yè)成組課有：配電系統(tǒng)及其自動化、微機繼電保護、供配電技術(shù)、光伏發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)。

2實驗室基礎(chǔ)條件及其模塊劃分

根據(jù)現(xiàn)有的實驗室條件，將電氣工程及其自動化專業(yè)實驗室劃分成3個模塊：專業(yè)基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實驗室、實訓及創(chuàng)新實驗室，具體劃分情況如下：

專業(yè)基礎(chǔ)實驗室。專業(yè)基礎(chǔ)實驗室由電工技術(shù)實驗室、傳感器與檢測技術(shù)實驗室、電機拖動實驗室、計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室、電子技術(shù)實驗室、數(shù)字電子技術(shù)實驗室、自動控制理論實驗室、電力電子技術(shù)實驗室、單片機應用技術(shù)實驗室、PLC技術(shù)及應用實驗室等10個實驗室組成。

專業(yè)實驗室。專業(yè)實驗室由電力系統(tǒng)自動化實驗室、電力系統(tǒng)繼電保護實驗室、供配電技術(shù)實驗室、電力系統(tǒng)仿真實驗室、新能源基礎(chǔ)實驗室、微電網(wǎng)技術(shù)實驗室等6個實驗室組成。

實訓及創(chuàng)新實驗室。實訓及創(chuàng)新實驗室由電工電子實訓中心、電力工程創(chuàng)新實驗室、“電氣工程創(chuàng)新團隊”活動實驗室等3個實驗室組成。

3實驗教學體系的構(gòu)建

根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃、實驗教學能力培養(yǎng)目標以及電氣工程及其自動化專業(yè)實驗室基礎(chǔ)條件，將電氣工程及其自動化專業(yè)的實驗教學劃分為3個模塊：專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學模塊、專業(yè)實驗教學模塊、技能實訓及工程創(chuàng)新模塊，形成更科學合理的實驗教學體系。

3.1專業(yè)基礎(chǔ)實驗教學模塊構(gòu)建

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃以及基礎(chǔ)課程設(shè)置，專業(yè)基礎(chǔ)實驗模塊由檢測與控制類、電能變換及電工類兩類實驗組成。

檢測與控制類實驗教學模塊：該模塊的實驗教學目標是訓練學生用一般的控制器件與方法實現(xiàn)電氣控制的能力，鍛煉學生實現(xiàn)電氣自動控制的能力；涉及的課程有微機原理及應用、計算機控制技術(shù)、單片機原理及接口技術(shù)、PLC技術(shù)及應用、傳感器原理及應用、自動控制原理等。

電能變換及電工類實驗教學模塊：該模塊的實驗教學目標是使學生對電路的構(gòu)成有基本的認識，熟悉其應用范圍、數(shù)據(jù)處理等方法。通過該部分實驗鍛煉學生的基本專業(yè)素質(zhì)，增強學生對電能變換、電工類基本概念及基本原理的理解和把握，培養(yǎng)學生的基本實驗能力，為后續(xù)的專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。涉及的課程有電力電子技術(shù)、電機與拖動、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路等。

3.2專業(yè)實驗教學模塊

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃以及專業(yè)課程的設(shè)置，專業(yè)實驗教學模塊由發(fā)輸電技術(shù)類、供配電技術(shù)類、微電網(wǎng)技術(shù)類三個實驗教學模塊組成。

發(fā)輸電技術(shù)類實驗模塊：該模塊的實驗教學目標是使學生掌握電力系統(tǒng)運行狀態(tài)分析、運行控制操作、故障分析與保護等基本實踐技能，培養(yǎng)學生分析和解決電力系統(tǒng)實際問題的基本能力。涉及的課程有電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、高電壓技術(shù)、發(fā)電廠電氣部分、微機繼電保護、電力系統(tǒng)自動化。

供配電技術(shù)類實驗模塊：該模塊的實驗教學目標是培養(yǎng)具有供配電設(shè)備的安裝、調(diào)試、使用和維護技能；掌握變配電所的設(shè)計、運行及管理方法；涉及的課程有配電系統(tǒng)及其自動化、供配電技術(shù)、建筑電氣、用電管理、電力系統(tǒng)繼電保護。

微電網(wǎng)技術(shù)類實驗模塊：該模塊的教學目標是全面培養(yǎng)學生具有寬厚、扎實的基本實踐技能、進行科學實驗觀察和分析的興趣，培養(yǎng)學生基本分析問題和解決問題的能力；涉及的課程有光伏發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)。

3.3實訓與創(chuàng)新實驗教學模塊構(gòu)建

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃及實踐環(huán)節(jié)設(shè)置，實訓與創(chuàng)新實驗模塊由電工電子技能實訓、專業(yè)技能實訓以及創(chuàng)新活動三部分組成。

3.3.1電工電子技能實訓模塊

該模塊的實驗教學目標：通過實訓，使學生掌握弱電電子產(chǎn)品焊接、調(diào)試等基本操作技能以及電氣控制柜、建筑電氣照明方面的設(shè)計和安裝，增強學生的實踐動手能力。該模塊主要依托于電氣工程及其自動化專業(yè)教學計劃中2周電子實習。其實訓內(nèi)容包括半導體收音機安裝、三相異步電動機的控制電路設(shè)計與安裝運行、建筑電氣照明電路的設(shè)計與安裝等。

3.3.2專業(yè)技能實訓模塊

該模塊的教學目標是根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃以及就業(yè)方向，擬從電力系統(tǒng)方向、供用電技術(shù)方向、光伏技術(shù)應用方向系統(tǒng)訓練培養(yǎng)學生專業(yè)基本技能。該模塊主要依托于電氣工程及其自動化專業(yè)教學計劃中2周綜合設(shè)計實驗，在大四的上學期(即第7學期)進行，實訓內(nèi)容從以下幾個方面展開。1)供配電技術(shù)實訓類：供配電操作、微機自動裝置實驗、線路微機繼電保護實驗、變壓器微機繼電保護實驗、電動機微機繼電保護實驗、變電站綜合自動化實驗等；2)電力系統(tǒng)繼電保護類：輸電線路保護、變壓器保護、安全自動裝置功能等；3)DTS實訓類：利用DTS進行各種自主研究，如潮流方式研究、保護研究、事故預想研究、事故重演研究等，實現(xiàn)對調(diào)度員電網(wǎng)操作和事故處理等操作培訓；4)電力系統(tǒng)自動發(fā)電類：電力系統(tǒng)潮流控制、有功功率與頻率控制、電壓控制、電力系統(tǒng)故障等；5)電能生產(chǎn)輸配實驗類：原動機調(diào)速系統(tǒng)實驗、發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)實驗、系統(tǒng)運行方式實驗、模擬系統(tǒng)短路實驗、保護裝置靜態(tài)實驗等；6)電能使用實驗類：雙機雙線路多負載實驗、單機單線路多負載實驗、單機雙線路多負載實驗、雙機單線路多負載實驗、雙機雙線路多負載實驗、多機多路多負載實驗等。

3.3.3創(chuàng)新訓練模塊

該模塊實施“開放式、研究性”教學模式，鞏固加深學生對專業(yè)知識的掌握和理解，增強學生對專業(yè)知識的學習興趣，培養(yǎng)訓練學生的創(chuàng)新精神，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新訓練模塊由專業(yè)開放實驗、專業(yè)創(chuàng)新團隊兩部分組成。具體設(shè)計如下：

一是專業(yè)開放實驗類。實施方式：依托于學校的實驗室開放項目申報，由教師擬定實驗研究內(nèi)容，學生自由選題，每個實驗室開放項目為16學時。具體內(nèi)容：根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃，擬從PLC技術(shù)及應用、計算機控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、電力拖動與控制、電力系統(tǒng)自動化、電力系統(tǒng)繼電保護、配電系統(tǒng)及其自動化、新能源發(fā)電技術(shù)等方面申報實驗室開放項目。

二是專業(yè)創(chuàng)新團隊。實施方式：依托電氣專業(yè)師資力量以及專業(yè)創(chuàng)新實驗室，組建隸屬于電氣工程及其自動化專業(yè)的“電氣工程創(chuàng)新團隊”，利用業(yè)余時間開展大學生創(chuàng)新訓練活動。具體內(nèi)容：依托省、校兩個級別的大學生創(chuàng)新訓練項目以及大學生科技競賽項目(全國大學生“挑戰(zhàn)杯”大賽、電子設(shè)計競賽、全國信息技術(shù)應用水平大賽等)開展科技創(chuàng)新活動，從電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)等方面開展課外科技制作。

4結(jié)論

遼寧工業(yè)大學電氣工程及其自動化專業(yè)是遼寧省特色專業(yè)和遼寧省重點支持專業(yè)，每年招生均在150人以上。因此，針對電氣工程及其自動化專業(yè)特點以及專業(yè)人才培養(yǎng)目標，合理構(gòu)建電氣工程及其自動化專業(yè)實驗教學體系，形成系統(tǒng)化、模塊化、層次化實驗教學模式，將會帶來以下預期效益。

一是有助于學生工程實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。專業(yè)實驗教學體系的建立，構(gòu)建了以能力培養(yǎng)為主線的實驗教學模式，為學生工程實踐能力的培養(yǎng)提供了實驗平臺。為學生提供了多模塊的實驗平臺，學生可以選取自己感興趣的方向開展深入研究，激發(fā)學生學習興趣與積極性，有助于系統(tǒng)培養(yǎng)學生的專業(yè)知識、專業(yè)技能，提升學生的就業(yè)能力，有助于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二是有助于教師實踐教學能力和科研能力的培養(yǎng)。專業(yè)實驗教學體系的建立，可為我院廣大教師提供良好的工程實踐平臺和科研平臺，有助于教師工程實踐能力的培養(yǎng)與提高。

三是能提高學生的社會服務(wù)能力。專業(yè)實驗教學體系的建立、科學合理的實驗平臺的建立，可以為企業(yè)的相關(guān)工程技術(shù)人員提供培訓、認證等服務(wù)，加強企業(yè)和學校之間的相互聯(lián)系。

參考文獻：

[1] 詹習生,張先鶴.淺談電氣工程及其自動化專業(yè)實驗體系的構(gòu)建[J].中國電力教育,2009(6):141-142.

[2] 趙立君,宋木慶. 改革實驗教學,適應創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J]. 實驗技術(shù)與管理，2000(5):105-107.

(責任校對莫秀珍)

中圖分類號：G642.0

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5884(2016)02-0051-03

作者簡介：陳曉英(1966- )，女，遼寧北票人，教授，碩士，主要從事電力系統(tǒng)及其自動化研究。

基金項目：遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目(UPRP20140393)

收稿日期：20150822

doi:10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.02.016