胡 慧，唐勇奇，李光中，吳勇峰

（湖南工程學院 工程訓練中心，湖南 湘潭 411104）

隨著社會經濟的發(fā)展，人類社會要解決的工程問題變得越來越復雜，不僅包含了越來越尖端的技術問題，同時要考慮其涵蓋的經濟、法律、環(huán)境等要素。因此，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力，是當前和今后工程專業(yè)的重要工作。學生的學習、實踐創(chuàng)新能力日益受到重視，國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）中也提出明確要求。［1］實踐教學在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和解決復雜工程問題能力中的作用是無法替代的，不能只專注于類別豐富的工藝和技能的碎片化教學。［2］因此構建以復雜工程問題解決能力培養(yǎng)為導向的完整教學體系和教學平臺，充分利用地方資源，協(xié)同育人，增強學生工程實踐能力在地方應用型高校的人才培養(yǎng)中顯得尤為重要。［3-5］

H 學校電氣工程及其自動化專業(yè)是國家首批卓越計劃專業(yè)，在2018年通過了工程教育專業(yè)認證（有效期6年），專業(yè)從2016 級開始在所有學生中實施“3+1”的教學模式（即三年校內理論知識的學習，一年企業(yè)工程實踐），實現(xiàn)校企深度合作。通過多年的探索和實踐，以工程教育專業(yè)認證為導向，［6-9］圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標，基于“產出導向”的理念，構建了與課程、設計（課程設計、畢業(yè)設計、創(chuàng)新實驗、綜合訓練）相匹配的、不同層次的、模塊化的實踐創(chuàng)新教學體系，搭建了校內外協(xié)同、貫穿四年的實踐教學平臺，加大了對學生實踐能力的培養(yǎng)力度，以達到系統(tǒng)培養(yǎng)和提升學生復雜工程問題解決能力的目的，［10-12］經過多年的積累和運行，探索出了一條適用于H 校電氣類專業(yè)學生培養(yǎng)的路徑。

一 優(yōu)化課程體系，培養(yǎng)解決復雜工程問題能力

H 學校電氣工程及其自動化專業(yè)按照“3+1”教學模式，依據(jù)適時修訂的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，在2016年修訂了本專業(yè)的培養(yǎng)方案，建立了與畢業(yè)要求相適應的課程體系。本專業(yè)課程體系由數(shù)學與自然科學類、工程基礎類、專業(yè)基礎類、專業(yè)類、工程實踐與畢業(yè)設計、人文社會科學通識教育課程等六大類課程組成。

在課程設置以及教學設計時，以提升學生復雜工程問題解決能力為目的，以滿足畢業(yè)要求并支撐培養(yǎng)目標的達成為主線。電氣工程及其自動化專業(yè)采用層層遞進的方式，合理地安排課程群的理論教學和實踐教學，將學生解決復雜工程問題的能力的培養(yǎng)融入課程體系中，課程群的分類與復雜工程問題關系如圖1 所示。

圖1 課程群分類與復雜工程問題關系圖

其一，通過設置數(shù)學與自然科學、工程基礎以及人文社科類課程模塊中各課程群，為解決復雜工程問題提供學科基礎支撐。其二，通過專業(yè)類課程中的課程群，為復雜工程問題的解決提供專業(yè)方向分析能力支撐，設有電機與電器設計、控制、制造工藝類等特色專業(yè)課程，能較好地滿足行業(yè)企業(yè)的需要。其三，從課程實驗、上機和人文實踐提供基礎工程實踐出發(fā)，構建單一課程、關聯(lián)課程和系列課程的實踐訓練體系，再到創(chuàng)新課程系列訓練以及工程基本實習，為培養(yǎng)基本工程能力提供支撐。最后，通過企業(yè)工程實踐、項目設計了解實際復雜工程問題。在企業(yè)教師和學校指導老師指導下，完成實際工程項目的全過程，培養(yǎng)解決復雜工程問題的能力。以項目設計為例來說明如何培養(yǎng)學生對復雜工程問題的認知及解決的能力（見圖2）。

圖2 項目設計教學實施流程圖

二 圍繞培養(yǎng)目標，創(chuàng)新實踐教學體系架構

H 學校電氣工程及自動化專業(yè)堅持“實踐育人”理念，校企協(xié)同培養(yǎng)高素質工程應用型人才。采用“3+1”人才培養(yǎng)模式，圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標，構建了由課內到課外、由初級到高級、由技術到工程的循序漸進的實踐教學體系。在一年的企業(yè)學習中，學生需要完成多個崗位的實踐訓練，使學生具備綜合運用學校所學知識解決企業(yè)實際工程問題的能力；經過幾個月的輪崗實習后，進入到企業(yè)實際項目的項目設計中，通過項目設計的訓練，培養(yǎng)學生具有初步的新產品開發(fā)和技術改造的能力。在學生的管理方面，按企業(yè)準員工對待，給每個學生配備企業(yè)指導老師和校內指導老師，共同指導學生，讓學生融入企業(yè)的生活中，使學生具有一定的交流溝通、團隊合作及組織管理方面的能力，最終能夠符合電氣工程師所需的基本的知識、能力、素質要求。除課程實驗、人文類實踐和上機以外，搭建的實踐能力培養(yǎng)體系具有分模塊、分階段和系統(tǒng)的特點。該體系以培養(yǎng)基本的工程實踐能力、綜合工程實踐能力和復雜工程實踐能力為目標，以培養(yǎng)學生復雜工程、自主創(chuàng)新能力為落腳點，注重工程能力的漸進訓練及團隊協(xié)作的培養(yǎng)，從而提高學生的學習能力、實踐技能、工程能力、創(chuàng)新意識和協(xié)作精神，進一步提升解決復雜工程問題的能力。實踐教學體系如圖3 所示。

圖3 實踐教學體系架構

其中實驗、上機和人文類實踐環(huán)節(jié)作為培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力的基礎訓練，融入前面各課程所屬的模塊當中。課程設計、基本實習及創(chuàng)新訓練培養(yǎng)學生基本工程實踐能力，課程設計與形式實驗是專業(yè)實踐教學體系中的重要組成部分。該專業(yè)每個學生必須完成課程設計與形式實驗。專業(yè)課程設計與形式實驗的突出特色是以課程群內容與關聯(lián)為基礎，以調研、設計、實現(xiàn)和實際操作為主要內容，從單一課程知識綜合應用的基礎訓練，到關聯(lián)課程綜合應用的低復雜工程問題，再到關聯(lián)課程綜合應用的復雜工程問題，實現(xiàn)學生從解決簡單工程問題到解決復雜工程問題能力的漸進提升。最終通過一年的企業(yè)實習、企業(yè)項目設計和畢業(yè)設計達到解決復雜工程問題的目的。由圖3 可知，為了保障校企聯(lián)合培養(yǎng)的質量，專業(yè)提出了“分段遞進”式的培養(yǎng)方式，校企深度融合，分階段、分層次地根據(jù)教育規(guī)律，逐步培養(yǎng)和提升學生的工程能力。

工程實踐與畢業(yè)設計培養(yǎng)學生基于所獲得的科學原理知識，采用科學方法及現(xiàn)代工程和信息技術工具，通過層層遞進的培養(yǎng)模式，實現(xiàn)培養(yǎng)解決復雜工程問題的能力。畢業(yè)設計時間為16 周，原則上要求在企業(yè)進行。根據(jù)H 學校電氣工程及其自動化專業(yè)學生培養(yǎng)的特色，畢業(yè)設計主要有電氣產品設計系列課題和電氣控制系列課題，具體來說包括電機和電器產品以及變壓器設計、電力電子裝置和智能電器裝置設計、電機控制系統(tǒng)及成套電控系統(tǒng)設計和變電站設計等。學生根據(jù)所在企業(yè)的特點，選擇其中的一種開展畢業(yè)設計。兩個系列課題的內容和目標要求如圖4、圖5 所示。

圖4 電氣產品系列課題的內容和目標要求

圖5 電氣控制系列課題的內容和目標要求

三 實踐教學平臺建設

多年來，電氣類專業(yè)各類實習一直在國有、民營等大中型企業(yè)進行，對學生更深入地參與企業(yè)實際生產、提高實習和后續(xù)畢業(yè)設計質量起到重要作用。H 學校電氣工程及自動化專業(yè)與多家知名企業(yè)共建了校內工業(yè)級實驗平臺，建設了一批穩(wěn)定的校企聯(lián)合培養(yǎng)基地，實現(xiàn)了空間上校內外協(xié)同、時間上貫穿四年的實驗實踐教學平臺（見圖6）。

圖6 實驗實踐教學平臺

電氣工程及自動化專業(yè)以培養(yǎng)電機電器及其控制、電力系統(tǒng)及其控制方向學生為特色，H 學校與60多家企業(yè)合作組建了7個校外實習基地群，其中包括電力電子裝置與工藝、成套電器設備與工藝、電機結構與工藝、高低壓電器結構與工藝、變壓器結構與工藝和電力設備運行與維護六類實踐教育基地群。

四 結語

H 學校電氣工程及其自動化專業(yè)從2010年加入教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”以來，根據(jù)專業(yè)的人才培養(yǎng)特點，形成了特色鮮明的人才培養(yǎng)體系。本文詳細闡述了在專業(yè)認證理念引領下，建立以培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力為導向的教學體系架構，以及建設企業(yè)深度參與的實踐教學平臺和校外實習基地群。從能力培養(yǎng)的角度，詳細介紹了該專業(yè)以培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力為主線的教學體系，從校內課程設計到校企聯(lián)合開展項目設計、畢業(yè)設計的具體內容和培養(yǎng)能力要求。多年實踐表明，以企業(yè)的實際工程項目為載體，依托校內外實驗實踐實習平臺和基地，在完成工程應用背景的項目過程中，鍛煉和提升了學生解決復雜工程問題的能力和積極性。