談電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革
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摘要：文章以陜西理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革為例，結(jié)合電氣工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，將教學(xué)理念與學(xué)習(xí)興趣作為引導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力為核心，構(gòu)建“12345+N”的“一個核心、兩個引導(dǎo)、三個層次、四個結(jié)合、五個建設(shè)、多元主體、全方位育人”的電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。通過實(shí)施“三個層次”遞增式實(shí)踐教學(xué)以及“四個結(jié)合”教學(xué)組織方式，旨在為地方高校高素質(zhì)電氣工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)探索有效途徑。
關(guān)鍵詞：電氣工程；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革
陜西理工大學(xué)是一所省屬地方應(yīng)用型本科院校，學(xué)校能全面貫徹新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神，大力實(shí)施“教學(xué)質(zhì)量工程”，突出教學(xué)工作的中心地位，把“立德樹人”作為根本任務(wù)，主要培養(yǎng)下得去、留得住、干得好的高級應(yīng)用型工程技術(shù)人才，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。近年來學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量穩(wěn)步提高，辦學(xué)實(shí)力明顯增強(qiáng)，2019年陜西理工大學(xué)晉升為陜西省一批本科招生院校。陜西理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)通過40多年的持續(xù)發(fā)展和建設(shè)，成為了校級重點(diǎn)學(xué)科，是學(xué)校最具辦學(xué)實(shí)力、轉(zhuǎn)專業(yè)人數(shù)最多、高考錄取分?jǐn)?shù)最高的專業(yè)之一。2019年陜西理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)被遴選為陜西省普通高?！耙涣鲗I(yè)”建設(shè)專項項目，專業(yè)的辦學(xué)質(zhì)量和社會聲譽(yù)也在進(jìn)一步提升。在我國經(jīng)濟(jì)社會長期快速發(fā)展情況下，建設(shè)創(chuàng)新型國家，用創(chuàng)新帶動產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型已成為可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才已經(jīng)成為高校的重要任務(wù)?！吨袊逃F(xiàn)代化2035》明確要求各高校創(chuàng)新一流人才培養(yǎng)方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力[1]。而現(xiàn)階段進(jìn)入大眾化的高等教育，雖然為更多學(xué)生提供了接受高等教育的機(jī)會，但是也帶來了地方院校生源質(zhì)量下降、學(xué)生自信心不足，學(xué)習(xí)動力不足，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性不高，自主實(shí)踐能力、創(chuàng)新基礎(chǔ)和意識不足以及學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)平臺硬件條件不足、部分學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的更高需求得不到有效滿足和常規(guī)實(shí)踐教學(xué)效能單一、未充分發(fā)揮最大育人效益等現(xiàn)象，這些因素嚴(yán)重制約了高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，這對于地方高校尤為顯著。陜西理工大學(xué)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(xiàn)實(shí)問題進(jìn)行了積極地探索與實(shí)踐，并立足于電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革中培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，取得了顯著的效果。
一、構(gòu)建“12345+N”實(shí)踐教學(xué)體系
2006年教育部正式啟動高等工程教育專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)工作[2]，2016年6月，中國成為《華盛頓協(xié)議》正式會員，表明我國工程教育質(zhì)量已被國際認(rèn)可。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，其核心理念為：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)[3]。2017年5月陜西理工大學(xué)對電氣工程及其自動化專業(yè)進(jìn)行了本科人才培養(yǎng)方案的修訂工作，在實(shí)踐課程體系的設(shè)置中能始終貫徹《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》和核心教學(xué)理念，強(qiáng)化學(xué)生工程實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決電氣工程問題的能力。2018版培養(yǎng)計劃中集中實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)分為43.5分，占總學(xué)分的24.86%，其中包含了6個第二課堂的創(chuàng)新學(xué)分。經(jīng)過調(diào)研電力生產(chǎn)企業(yè)、畢業(yè)生交流座談以及分析總結(jié)，科學(xué)合理地構(gòu)建了“12345+N”的“一個核心、兩個引導(dǎo)、三個層次、四個結(jié)合、五個建設(shè)、多元主體、全方位育人”的電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中，“一個核心”指以工程實(shí)踐和創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心；“兩個引導(dǎo)”指以工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心教學(xué)理念和學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)為突破口，引導(dǎo)學(xué)生建立自信、自主學(xué)習(xí)，夯實(shí)創(chuàng)新的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)；“三個層次”指搭建基礎(chǔ)實(shí)踐、專業(yè)綜合實(shí)踐以及工程創(chuàng)新實(shí)踐三個層次教學(xué)平臺；“四個結(jié)合”指在實(shí)踐教學(xué)的組織管理建設(shè)中靈活運(yùn)用課內(nèi)課外結(jié)合、硬件實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真結(jié)合、學(xué)校與企業(yè)結(jié)合以及集中與分散結(jié)合四種實(shí)踐教學(xué)方式；“五個建設(shè)”指在實(shí)踐教學(xué)體系中重點(diǎn)抓好實(shí)踐平臺、組織管理、師資隊伍、實(shí)習(xí)基地、考核評價五個方面的硬件和軟件建設(shè)；“多元主體”指在授課教師、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師、高年級學(xué)生傳幫帶的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化學(xué)生自身的主體意識，教師由教到導(dǎo)，學(xué)生由被動學(xué)習(xí)到主動實(shí)踐，由客體變主體，培養(yǎng)其探索精神、批判性思維和獨(dú)立分析能力與相互協(xié)作解決問題能力；“全方位育人”指拓展實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)與功能，以高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，通過實(shí)踐教學(xué)中的軟環(huán)境建設(shè)，將教師的行為示范與指導(dǎo)學(xué)生相結(jié)合，在此過程中結(jié)合技術(shù)問題解決所引申出來關(guān)于做人做事的態(tài)度、價值實(shí)現(xiàn)路徑、社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)冗M(jìn)行無形的思想教育。既能培養(yǎng)創(chuàng)新意識和能力，又能提升綜合素質(zhì)。
二、搭建“三個層次”梯次遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)平臺
根據(jù)電氣工程專業(yè)2018版的培養(yǎng)方案和實(shí)踐教學(xué)的要求，豐富并整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，我們在已有“基礎(chǔ)實(shí)踐—專業(yè)綜合實(shí)踐”平臺的基礎(chǔ)上，學(xué)院加大投資，成立了電氣工程學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、電力系統(tǒng)動模實(shí)驗(yàn)室以及風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)新能源實(shí)驗(yàn)室，新建成的工程創(chuàng)新實(shí)踐平臺既與已有平臺有效連接，又相對獨(dú)立；既循序漸進(jìn)，又相互滲透；形成了梯次遞進(jìn)式的綜合實(shí)踐教學(xué)平臺，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。其中，圖中的（1）基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)平臺主要以電類的基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)為主，輔助以電子工藝實(shí)習(xí)、認(rèn)識實(shí)習(xí)以及電子技術(shù)課程設(shè)計等實(shí)踐環(huán)節(jié)。主要培養(yǎng)學(xué)生使用常用電子儀器儀表和認(rèn)識常用電子元器件的基本技能以及培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新欲望和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（2）專業(yè)綜合實(shí)踐教學(xué)平臺主要由專業(yè)課實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程設(shè)計、生產(chǎn)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)組成。使學(xué)生能熟練掌握電氣專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)問題以及綜合運(yùn)用本學(xué)科知識分析問題與解決問題的能力。（3）工程創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺主要由大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、電力系統(tǒng)動模實(shí)驗(yàn)室以及風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)新能源實(shí)驗(yàn)室組成。此平臺主要以開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為載體，為學(xué)生想方設(shè)法創(chuàng)建全天候開放的“創(chuàng)新實(shí)踐平臺+”自主學(xué)習(xí)方式，主要從以下三個方面培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、探索研究能力和創(chuàng)新能力。1.以學(xué)生的興趣培養(yǎng)為突破口，引導(dǎo)學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)、自主實(shí)踐、大膽嘗試。電氣專業(yè)新生在入學(xué)教育時通過高年級學(xué)生創(chuàng)新作品的現(xiàn)場演示與講解，可以激發(fā)新生好奇心和探索欲。學(xué)生只要有自己的初步想法，或完成基本的知識學(xué)習(xí)與實(shí)踐訓(xùn)練后，都可以來創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行大膽嘗試，由教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論，認(rèn)真做好基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)踐中遇到困難之后教師先問學(xué)生自己的想法和前期的工作，指導(dǎo)過程只講思路，涉及的知識要求學(xué)生自己學(xué)習(xí)、相互研討，借此培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力和探索精神。學(xué)生由“讓我學(xué)”逐漸變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，從“我不行”變?yōu)椤爸灰ξ夷苄小?，從“學(xué)會”變?yōu)椤皶W(xué)”，從“旁邊站”到“試試看”再到“讓我干”。學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)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(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。2.凸顯學(xué)生的主體地位、改變管理與指導(dǎo)方式，為學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)設(shè)硬條件。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全天候開放和有效管理，為學(xué)生提供了臨時休息與交流的場所。學(xué)院購置了足量的元器件及常用電工儀器設(shè)備，且形成了敬業(yè)穩(wěn)定的指導(dǎo)隊伍，在實(shí)踐采用“老師導(dǎo)—老生帶—自己試”的方式，教師從以“教”為主變?yōu)橐浴皩?dǎo)”為主，學(xué)生由客體變?yōu)橹黧w。將學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐與各個層次的科技競賽及大學(xué)生創(chuàng)新項目相結(jié)合。既滿足了學(xué)生自我實(shí)踐的愿望，又檢驗(yàn)和提升了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)了高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。3.以創(chuàng)新文化為引領(lǐng)，為電氣工程專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供軟環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)室區(qū)域內(nèi)布置了著名科學(xué)家、教育家、創(chuàng)業(yè)者的名言，畢業(yè)生創(chuàng)新實(shí)踐感言、獲獎作品以及各級各類專家來實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)工作的照片，從而引導(dǎo)學(xué)生崇賢尚能、追求真理、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、服務(wù)社會、報效國家。實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)與學(xué)生廢寢忘食、深鉆細(xì)研、相互交流探討、相互學(xué)習(xí)提高形成了特有的氛圍，成為軟環(huán)境的組成部分。在教學(xué)育人、管理育人、服務(wù)育人的同時讓文化環(huán)境也育人，彰顯出實(shí)踐教學(xué)的育人功能。
三、采取“四結(jié)合”教學(xué)方式
在師資隊伍、實(shí)踐教學(xué)平臺與教學(xué)經(jīng)費(fèi)統(tǒng)一管理的前提下，實(shí)行“尊重個性化，適度開放性，管理多樣化，學(xué)習(xí)注重過程培養(yǎng)、主動性培養(yǎng)、自信心培養(yǎng)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)”的組織管理機(jī)制，為學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了強(qiáng)有力的制度保障和支持，電氣專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)主要采取以下四種教學(xué)方式。1.課內(nèi)與課外相結(jié)合。針對電氣專業(yè)核心課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)接線復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)過程時間長、實(shí)驗(yàn)安全要求高與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理多等特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在課表規(guī)定的兩小時內(nèi)可能無法完成，可以適度延長實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時間，實(shí)行課內(nèi)與課外相結(jié)合的彈性管理方式。2.硬件實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真相結(jié)合。一方面對于電氣工程專業(yè)的基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)，可以借助Multisim、EWB等軟件結(jié)合虛擬仿真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這樣既可以節(jié)省電子元器件，又可以將硬件設(shè)計軟件化，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加形象直觀，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。另一方面針對電力系統(tǒng)分析和設(shè)計、變電站仿真建模、新能源系統(tǒng)設(shè)計中大電壓、大電流的特點(diǎn)、實(shí)際接線操作和演示無法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，必須采用Matlab、PSASP、SimuWorks、PSD-BPA等專業(yè)軟件進(jìn)行分析設(shè)計驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提高學(xué)生分析和解決復(fù)雜電氣工程問題的能力。3.學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合。電氣工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計實(shí)踐性與應(yīng)用性較強(qiáng)，可以采用學(xué)校與企業(yè)聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，以解決高校具有工程實(shí)踐背景的師資力量薄弱問題，從而更好地培養(yǎng)電氣工程專業(yè)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力，更好地讓學(xué)校實(shí)踐教學(xué)過程和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)學(xué)校、企業(yè)和學(xué)生三方共贏。4.集中與分散相結(jié)合。電氣工程專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)對口單位應(yīng)為市級及以上的供電公司。但由于每年陜西理工大學(xué)電氣工程專業(yè)學(xué)生人數(shù)較多，暑假期間有些學(xué)生還需要準(zhǔn)備考研、參加大學(xué)生科技競賽、實(shí)習(xí)單位的接待能力限制等原因，無法把學(xué)生全部集中在一個單位進(jìn)行為期一個月的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，所以我們采取集中與分散相結(jié)合的方式進(jìn)行這一實(shí)踐活動。50%的學(xué)生按照學(xué)院指定的單位進(jìn)行實(shí)踐，其余學(xué)生可以自己選定符合專業(yè)要求的電力生產(chǎn)企業(yè)、校外的電力工程實(shí)訓(xùn)中心、電廠、電力設(shè)計院或?qū)W生有意向的就業(yè)單位等進(jìn)行多種形式的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)院相應(yīng)制定過程監(jiān)管機(jī)制，確保實(shí)習(xí)有效、規(guī)范地實(shí)施。
四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)考核評價制度建設(shè)
實(shí)踐教學(xué)考核評價制度是保證實(shí)踐教學(xué)效果的關(guān)鍵因素，陜西理工大學(xué)評價考核制度建設(shè)始終堅持以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為核心，“以學(xué)生為中心”的評價主體地位、用定性和定量評價相結(jié)合方式、注重考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、采用評價指標(biāo)和評價反饋的多元化方式形成了電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的良性閉環(huán)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)以目標(biāo)成果導(dǎo)向?yàn)槔砟铙w現(xiàn)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(jìn)一步提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。陜西理工大學(xué)電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)主要包括社會實(shí)踐活動、實(shí)驗(yàn)課教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)、畢業(yè)設(shè)計、工程創(chuàng)新實(shí)踐等五大環(huán)節(jié)。每一環(huán)節(jié)的實(shí)踐教學(xué)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(shí)驗(yàn)理論考試、將理論考試與實(shí)際操作相結(jié)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(shí)驗(yàn)的理論課程考核成績必須不低于實(shí)驗(yàn)考核成績的25%，單獨(dú)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課以考核實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)際操作為主。例如“單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計”以專業(yè)能力、方法能力、實(shí)踐能力為考核核心，以新電子器件資料的學(xué)習(xí)（20%）、系統(tǒng)方案設(shè)計與軟件仿真（20%）、調(diào)試過程（20%）、實(shí)物展示（20%）、創(chuàng)新點(diǎn)展示（15%）、設(shè)計小組團(tuán)隊協(xié)作（5%）等為評分點(diǎn)；采用小組自評（30%）、小組互評（30%）、教師評價（40%）相結(jié)合的考核方式，這樣側(cè)重于考核學(xué)生的能力培養(yǎng)。例如生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)考核學(xué)生必須完成新能源電廠的發(fā)電、輸電、配電的社會調(diào)查報告；畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)選題應(yīng)以新能源產(chǎn)業(yè)和智能電網(wǎng)為主要的方向，緊扣電氣學(xué)科發(fā)展和電力行業(yè)的需要。工程創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)中學(xué)分的認(rèn)定，一方面以參加大學(xué)生科技競賽和大學(xué)生創(chuàng)新項目的完成為得分點(diǎn)；另一方面學(xué)生只要將自己感興趣的想法在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室規(guī)定的時間內(nèi)通過自主學(xué)習(xí)完成作品，最后完成答辯環(huán)節(jié)也可以獲得第二課堂創(chuàng)新學(xué)分。陜西理工大學(xué)電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系通過近幾年的探索與實(shí)踐，培養(yǎng)的學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力比較高。學(xué)生一次性就業(yè)率保持在90%以上，2020年1月陜西省地方電力集團(tuán)公司一次性簽約陜西理工大學(xué)電氣工程專業(yè)畢業(yè)生50余人。近五年來學(xué)生在國家電網(wǎng)公司公開招聘中一直位居陜西省同類院校的前列；學(xué)生在大學(xué)生科技競賽中獲獎數(shù)量和質(zhì)量明顯超過同類院校；學(xué)生就業(yè)后發(fā)展勢頭良好，職業(yè)滿足感強(qiáng)烈，對母校創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)成果給予了充分肯定。畢業(yè)生的質(zhì)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(yè)調(diào)查顯示：畢業(yè)生的“月收入、專業(yè)相關(guān)度、就業(yè)現(xiàn)狀滿意度、就業(yè)穩(wěn)定性、教學(xué)滿意度”等指標(biāo)數(shù)據(jù)全部明顯高于本校平均水平。
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作者：楊章勇 閆群民 馬永翔 單位：陜西理工大學(xué)
