饒凌平　胡釙　李嘉思

[摘 要]在當(dāng)前電氣工程及其自動化專業(yè)本科教學(xué)中，電氣信息類課程模塊教學(xué)嚴(yán)重偏離“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的目標(biāo)和要求。該研究以武漢大學(xué)電氣工程本科教學(xué)為例，探索通過 “整合重組，立足理論，瞄準(zhǔn)工程，通盤優(yōu)化”的改革措施構(gòu)建專業(yè)化、多維化、一體化的新型電氣信息類課程體系，打造整個“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”人才培養(yǎng)方案中的全新課程體系，以增強(qiáng)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和工程實(shí)踐這兩方面素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]“卓越工程師”；電氣信息類課程；課程體系構(gòu)建

[中圖分類號] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）07-0069-02

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是教育部為落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》于2010年推出的首個重大教育改革計劃。該計劃旨在通過改革工程人才培養(yǎng)傳統(tǒng)模式，創(chuàng)新高校與工業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的機(jī)制，培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展需求的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。[1][2][3]目前，“智能電網(wǎng)”和“特高壓”是我國電力工業(yè)研究的熱點(diǎn)，為了使武漢大學(xué)所培養(yǎng)的電氣“卓越工程師”能夠成為持續(xù)支撐和深度創(chuàng)新我國“智能電網(wǎng)”和“特高壓”背景下的現(xiàn)代電力工業(yè)、具有國際競爭力的綜合創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，我們創(chuàng)建了電氣工程“卓越工程師”電氣信息類課程群（即“電路原理”“信號與系統(tǒng)”“數(shù)字信號處理”和“自動控制原理”）的多維一體化教學(xué)體系。

一、電氣信息類課程模塊教學(xué)現(xiàn)狀

（一）電氣信息類課程模塊內(nèi)容

電氣信息類課程包括“電路原理”“信號與系統(tǒng)”“數(shù)字信號處理”和“自動控制原理”四門基礎(chǔ)課程?！半娐吩怼弊鳛殡姎夤こ虒I(yè)最為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，集數(shù)學(xué)、物理、電學(xué)和工程于一體，在整個課程體系中起承上啟下的作用?！靶盘柵c系統(tǒng)”集成了應(yīng)用數(shù)學(xué)、電路理論、信號系統(tǒng)和其他領(lǐng)域的基本理論和方法，并已成為電氣、通信、雷達(dá)等眾多學(xué)科的重要理論和技術(shù)基礎(chǔ)，應(yīng)用范圍極其廣泛?！靶盘柵c系統(tǒng)”和“數(shù)字信號處理”這兩門課程的教學(xué)內(nèi)容有著密切的“母子聯(lián)系”?！白詣涌刂圃怼闭n程則是控制理論與控制工程學(xué)科的主要基礎(chǔ)內(nèi)容，研究有關(guān)自動控制系統(tǒng)設(shè)計和分析的基本理論與方法，用于指導(dǎo)工程實(shí)踐，它與“信號與系統(tǒng)”課程都要講授信號與線性系統(tǒng)的基本概念和分析方法。

（二）電氣信息類課程模塊存在的主要問題

首先，因?yàn)殡姎庑畔㈩惛鏖T課程之間存在不可分割的聯(lián)系，有些內(nèi)容無法單純地割裂分開到某一課程中，這就造成了四個課程內(nèi)容交叉、重疊。例如在“電路原理”和“信號與系統(tǒng)”中都有典型電路的時域分析，“信號與系統(tǒng)”和“自動控制原理”中都有系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布與頻率特性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析等內(nèi)容。其次，課程彼此之間銜接不合理，系統(tǒng)性、連貫性缺失，重點(diǎn)內(nèi)容不突出，系統(tǒng)全面性不足。最后，課本知識與工程實(shí)際嚴(yán)重脫鉤，迫切需要大量的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容，特別是面向和涉及工程的教學(xué)內(nèi)容。

綜上所述，電氣信息類課程設(shè)置并不能適應(yīng)“卓越工程師”培養(yǎng)的需要，我們需要在這些課程中進(jìn)行通盤系統(tǒng)考慮，構(gòu)建面向“卓越工程師”的專業(yè)化、多維化、一體化新型電氣信息類課程體系。

二、新型電氣信息類課程體系構(gòu)建

新型電氣信息類課程體系旨在促進(jìn)教學(xué)工作，創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容，課程體系設(shè)置也是以這兩方面為出發(fā)點(diǎn)的。

（一）促進(jìn)教學(xué)工作

1.整體優(yōu)化配置教學(xué)內(nèi)容

上述四門課程的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容按“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)與要求進(jìn)行一體化改造、重組， 實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的學(xué)時分配，使教學(xué)過程合理銜接， 既不會發(fā)生教學(xué)內(nèi)容的簡單重復(fù)， 又可以實(shí)現(xiàn)整個課程體系的科學(xué)系統(tǒng)化。

2.全面立足于現(xiàn)代工程教學(xué)

我們強(qiáng)化基本概念、理論和方法與電氣工程實(shí)際特別是現(xiàn)代電氣工程的前沿技術(shù)與方法的有機(jī)聯(lián)動，促進(jìn)以現(xiàn)代工程教學(xué)為軸心的教與學(xué)雙向高效率教學(xué)，使“卓越工程師”電氣信息類課程群教學(xué)的各個環(huán)節(jié)都真正成為培養(yǎng)出色工程師的“富全營養(yǎng)劑”。

（二）創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

1.理論與工程雙重融合

我們以工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，使課程群中課程間除了在理論內(nèi)容上還在它們所對應(yīng)的工程應(yīng)用上相互融合，瞄準(zhǔn)工程實(shí)際與工程前沿。

2.書本與實(shí)驗(yàn)有機(jī)一體

我們設(shè)計四門課程一體化實(shí)驗(yàn)，即在同一實(shí)驗(yàn)中有機(jī)融入四門課程的內(nèi)容，進(jìn)行通貫式綜合實(shí)驗(yàn)，研究以學(xué)生自主、教師指導(dǎo)為輔的自主設(shè)計與創(chuàng)新性工程化實(shí)驗(yàn)的形式和內(nèi)容。這將大大有利于提高現(xiàn)代工程型教學(xué)的質(zhì)量，使學(xué)生接收到的專業(yè)理論知識有“形”勝于有“影”，大大塑造與提升他們提出、分析和解決實(shí)際工程問題的能力。

3.培養(yǎng)目標(biāo)與國際接軌

我們參考國內(nèi)外著名大學(xué)現(xiàn)代電氣工程專業(yè)對于“卓越工程師”在電氣信息領(lǐng)域的培養(yǎng)目標(biāo)和要求，促進(jìn)我國按照國際標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程師、提高工程技術(shù)，培養(yǎng)出高素質(zhì)的國際化工程型人才。

三、新型電氣信息類課程體系具體實(shí)施辦法

（一）基于課程整體框架，建立工程教學(xué)互聯(lián)體系

我們利用上述四門課程教學(xué)內(nèi)容之間的密切聯(lián)系，以信號處理為基礎(chǔ)，電路分析為橋梁，理清課程群的內(nèi)在聯(lián)系，整合重組，科學(xué)地構(gòu)建電氣工程“卓越工程師”電氣信息類課程多維一體化教學(xué)體系。

為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容局域化體系與全局化工程教學(xué)體系的建立與互聯(lián)，我們開展了以下五項(xiàng)基礎(chǔ)工作：一是建立電氣信息類課程中各種教學(xué)模塊之間的聯(lián)系，從不同側(cè)面完整地介紹其工程背景與實(shí)際應(yīng)用，使相關(guān)重要概念和方法找到鮮活的載體及其對應(yīng)的互聯(lián)關(guān)系。二是改變“信號與系統(tǒng)”課程僅注重理論的現(xiàn)象，與實(shí)際控制系統(tǒng)結(jié)合，給出典型應(yīng)用方法與實(shí)例。三是將“電路原理”和“信號與系統(tǒng)”的典型電路時域分析結(jié)合起來，形成更加系統(tǒng)化的多視角分析方法。四是介紹電阻元件時，引入超導(dǎo)、熱敏電阻、光敏電阻、降低設(shè)備溫升措施的內(nèi)容；學(xué)習(xí)動態(tài)電路時，引入電力系統(tǒng)過電壓、過電流問題的討論；學(xué)習(xí)電容元件時，引入雷電沖擊實(shí)驗(yàn)；學(xué)習(xí)交流電路部分，引入交直流輸電爭論，我國當(dāng)代的高壓輸電工程等內(nèi)容。教師將自己的科研成果加以提煉并結(jié)合文獻(xiàn)資料形成實(shí)際例子，在教學(xué)過程中多與實(shí)際聯(lián)系，結(jié)合工程問題探討，有利于學(xué)生工程素養(yǎng)的培養(yǎng)和能力的提高。對傳統(tǒng)的經(jīng)典內(nèi)容，合理地安排教學(xué)內(nèi)容，按應(yīng)用層面要求詳略得當(dāng)。五是打通與模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電力電子技術(shù)等后續(xù)課程的窗端，有利于學(xué)習(xí)興趣引導(dǎo)與知識貫通。

（二）立足于理工理論滲透，探索工程應(yīng)用教學(xué)方法

為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法以理工滲透為本源的工程應(yīng)用化，開展下述三項(xiàng)基礎(chǔ)工作：一是將課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程研討、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等有機(jī)結(jié)合起來，充分利用富含現(xiàn)代電氣工程信息的多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率，創(chuàng)造視覺新感受，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。二是通過設(shè)計和提出能體現(xiàn)現(xiàn)代工程背景又涵蓋重要理論內(nèi)容，與先進(jìn)科技發(fā)展同步的小項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生深入工程學(xué)習(xí)。三是充分利用建立的網(wǎng)上工程教學(xué)資源和開放的工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生注重并積極參與工程應(yīng)用的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

（三）著眼于現(xiàn)代電氣工程，創(chuàng)新人才資源聯(lián)動模式

開發(fā)國內(nèi)國際兩種工程教育素材和資源，使培養(yǎng)模式在工程層面上更加多樣化；充分利用公司、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)具備的真實(shí)工程環(huán)境和先進(jìn)的工程實(shí)踐條件，以利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

（四）實(shí)施效果

改革后的電氣信息類課程體系已在我校電氣工程學(xué)院“卓越工程師”班實(shí)施了一段時間，取得了如下效果：一是在不增加課時的情況下實(shí)現(xiàn)了“電路原理”“信號與系統(tǒng)”“數(shù)字信號處理”和“自動控制原理”四門課程教學(xué)內(nèi)容的重新配置，使其內(nèi)容聯(lián)系更緊密。二是在課程中加入工程實(shí)際應(yīng)用內(nèi)容，課程間除了在理論內(nèi)容上還在它們所對應(yīng)的工程應(yīng)用上相互融合，瞄準(zhǔn)工程實(shí)際與工程前沿，使學(xué)生能夠理論實(shí)踐“兩手抓”，兩手都要硬。三是在課程群中加入一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，幫助學(xué)生鞏固知識的同時，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)思維、工程應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展三方面素養(yǎng)。四是培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)內(nèi)容與國際接軌，有利于快速促進(jìn)我國按照國際標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程師，提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

相關(guān)調(diào)研表明，目前國內(nèi)外尚未開展面向“卓越工程師”的新型電氣信息類課程體系方面的研究，而且高等教育的很多工科類專業(yè)都有電氣信息類課程群課程。因此，本文研究的電氣信息類課程體系也可以推廣到其他學(xué)校、其他專業(yè)的“卓越工程師”的培養(yǎng)方案制定中，部分研究成果已經(jīng)直接應(yīng)用于我校電氣工程學(xué)院其他10個班。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”專業(yè)培養(yǎng)方案研究[J].清華大學(xué)教育研究，2011（2）：47-55.

[2] 畢萍，劉毓.面向“卓越工程師”目標(biāo)進(jìn)行“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014（1）：190-193.

[3] 馬鈞，張一斌，曾小勇，何純芳.電氣信息類“卓越工程師”創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)探索[J].中國電力教育，2014（24）：25-26.

[4] 張春燕.電氣信息類“卓越工程師”人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐[J].中國電力教育，2013（5）：12-13.

[責(zé)任編輯：龐丹丹]