談電氣工程專業(yè)實踐教學改革
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摘要：文章以陜西理工大學電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學改革為例，結合電氣工程專業(yè)培養(yǎng)目標與工程教育專業(yè)認證的要求，將教學理念與學習興趣作為引導，以培養(yǎng)學生的工程實踐能力與創(chuàng)新能力為核心，構建“12345+N”的“一個核心、兩個引導、三個層次、四個結合、五個建設、多元主體、全方位育人”的電氣工程專業(yè)實踐教學體系。通過實施“三個層次”遞增式實踐教學以及“四個結合”教學組織方式，旨在為地方高校高素質電氣工程應用型人才培養(yǎng)探索有效途徑。
關鍵詞：電氣工程；實踐教學；教學改革
陜西理工大學是一所省屬地方應用型本科院校，學校能全面貫徹新時代全國高等學校本科教育工作會議精神，大力實施“教學質量工程”，突出教學工作的中心地位，把“立德樹人”作為根本任務，主要培養(yǎng)下得去、留得住、干得好的高級應用型工程技術人才，為區(qū)域經濟發(fā)展服務。近年來學校人才培養(yǎng)質量穩(wěn)步提高，辦學實力明顯增強，2019年陜西理工大學晉升為陜西省一批本科招生院校。陜西理工大學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，成為了校級重點學科，是學校最具辦學實力、轉專業(yè)人數(shù)最多、高考錄取分數(shù)最高的專業(yè)之一。2019年陜西理工大學電氣工程及其自動化專業(yè)被遴選為陜西省普通高校“一流專業(yè)”建設專項項目，專業(yè)的辦學質量和社會聲譽也在進一步提升。在我國經濟社會長期快速發(fā)展情況下，建設創(chuàng)新型國家，用創(chuàng)新帶動產業(yè)升級轉型已成為可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，培養(yǎng)創(chuàng)新型應用人才已經成為高校的重要任務。《中國教育現(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)學生創(chuàng)新精神與實踐能力[1]。而現(xiàn)階段進入大眾化的高等教育，雖然為更多學生提供了接受高等教育的機會，但是也帶來了地方院校生源質量下降、學生自信心不足，學習動力不足，學生學習的積極性、主動性不高，自主實踐能力、創(chuàng)新基礎和意識不足以及學生自主進行實踐教學平臺硬件條件不足、部分學生創(chuàng)新實踐的更高需求得不到有效滿足和常規(guī)實踐教學效能單一、未充分發(fā)揮最大育人效益等現(xiàn)象，這些因素嚴重制約了高素質應用型創(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)實問題進行了積極地探索與實踐，并立足于電氣工程專業(yè)實踐教學改革中培養(yǎng)學生的工程實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，取得了顯著的效果。
一、構建“12345+N”實踐教學體系
2006年教育部正式啟動高等工程教育專業(yè)認證試點工作[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量已被國際認可。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質量保障制度，其核心理念為：成果導向、以學生為中心、持續(xù)改進[3]。2017年5月陜西理工大學對電氣工程及其自動化專業(yè)進行了本科人才培養(yǎng)方案的修訂工作，在實踐課程體系的設置中能始終貫徹《工程教育專業(yè)認證標準》和核心教學理念，強化學生工程實踐能力，培養(yǎng)學生分析和解決電氣工程問題的能力。2018版培養(yǎng)計劃中集中實踐環(huán)節(jié)學分為43.5分，占總學分的24.86%，其中包含了6個第二課堂的創(chuàng)新學分。經過調研電力生產企業(yè)、畢業(yè)生交流座談以及分析總結，科學合理地構建了“12345+N”的“一個核心、兩個引導、三個層次、四個結合、五個建設、多元主體、全方位育人”的電氣工程專業(yè)實踐教學體系，其結構框圖如圖1所示。其中，“一個核心”指以工程實踐和創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心；“兩個引導”指以工程教育專業(yè)認證的核心教學理念和學習興趣培養(yǎng)為突破口，引導學生建立自信、自主學習，夯實創(chuàng)新的理論與實踐基礎；“三個層次”指搭建基礎實踐、專業(yè)綜合實踐以及工程創(chuàng)新實踐三個層次教學平臺；“四個結合”指在實踐教學的組織管理建設中靈活運用課內課外結合、硬件實驗與虛擬仿真結合、學校與企業(yè)結合以及集中與分散結合四種實踐教學方式；“五個建設”指在實踐教學體系中重點抓好實踐平臺、組織管理、師資隊伍、實習基地、考核評價五個方面的硬件和軟件建設；“多元主體”指在授課教師、實驗指導教師、高年級學生傳幫帶的基礎上，強化學生自身的主體意識，教師由教到導，學生由被動學習到主動實踐，由客體變主體，培養(yǎng)其探索精神、批判性思維和獨立分析能力與相互協(xié)作解決問題能力；“全方位育人”指拓展實踐教學的目標與功能，以高素質應用型人才培養(yǎng)為目標，通過實踐教學中的軟環(huán)境建設，將教師的行為示范與指導學生相結合，在此過程中結合技術問題解決所引申出來關于做人做事的態(tài)度、價值實現(xiàn)路徑、社會責任擔當?shù)冗M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。
二、搭建“三個層次”梯次遞進式實踐教學平臺
根據(jù)電氣工程專業(yè)2018版的培養(yǎng)方案和實踐教學的要求，豐富并整合實驗教學資源，我們在已有“基礎實踐—專業(yè)綜合實踐”平臺的基礎上，學院加大投資，成立了電氣工程學院大學生創(chuàng)新實驗室、電力系統(tǒng)動模實驗室以及風光互補發(fā)電技術新能源實驗室，新建成的工程創(chuàng)新實踐平臺既與已有平臺有效連接，又相對獨立；既循序漸進，又相互滲透；形成了梯次遞進式的綜合實踐教學平臺，其結構框圖如圖2所示。其中，圖中的（1）基礎實踐教學平臺主要以電類的基礎課實驗為主，輔助以電子工藝實習、認識實習以及電子技術課程設計等實踐環(huán)節(jié)。主要培養(yǎng)學生使用常用電子儀器儀表和認識常用電子元器件的基本技能以及培養(yǎng)學生的工程意識、創(chuàng)新欲望和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。（2）專業(yè)綜合實踐教學平臺主要由專業(yè)課實驗、專業(yè)課程設計、生產實習與畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)組成。使學生能熟練掌握電氣專業(yè)技能，培養(yǎng)學生在學習的過程中發(fā)現(xiàn)問題以及綜合運用本學科知識分析問題與解決問題的能力。（3）工程創(chuàng)新實踐教學平臺主要由大學生創(chuàng)新實驗室、電力系統(tǒng)動模實驗室以及風光互補發(fā)電技術新能源實驗室組成。此平臺主要以開放性創(chuàng)新實驗室為載體，為學生想方設法創(chuàng)建全天候開放的“創(chuàng)新實踐平臺+”自主學習方式，主要從以下三個方面培養(yǎng)學生的自主學習能力、探索研究能力和創(chuàng)新能力。1.以學生的興趣培養(yǎng)為突破口，引導學生夯實基礎、自主實踐、大膽嘗試。電氣專業(yè)新生在入學教育時通過高年級學生創(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。學生只要有自己的初步想法，或完成基本的知識學習與實踐訓練后，都可以來創(chuàng)新實驗室進行大膽嘗試，由教師引導學生認真學習基礎理論，認真做好基礎實驗。學生實踐中遇到困難之后教師先問學生自己的想法和前期的工作，指導過程只講思路，涉及的知識要求學生自己學習、相互研討，借此培養(yǎng)其自主學習能力和探索精神。學生由“讓我學”逐漸變?yōu)椤拔乙獙W”，從“我不行”變?yōu)椤爸灰ξ夷苄小保瑥摹皩W會”變?yōu)椤皶W”，從“旁邊站”到“試試看”再到“讓我干”。學生在創(chuàng)新實踐中不僅可以鍛煉手能力、鞏固興趣、建立自信，還可以全面提升學生的工程素質和實踐能力。2.凸顯學生的主體地位、改變管理與指導方式，為學生工程實踐創(chuàng)設硬條件。創(chuàng)新實驗室實行全天候開放和有效管理，為學生提供了臨時休息與交流的場所。學院購置了足量的元器件及常用電工儀器設備，且形成了敬業(yè)穩(wěn)定的指導隊伍，在實踐采用“老師導—老生帶—自己試”的方式，教師從以“教”為主變?yōu)橐浴皩А睘橹鳎瑢W生由客體變?yōu)橹黧w。將學生的創(chuàng)新實踐與各個層次的科技競賽及大學生創(chuàng)新項目相結合。既滿足了學生自我實踐的愿望，又檢驗和提升了學生的創(chuàng)新實踐能力，實現(xiàn)了高素質應用型人才的培養(yǎng)目標。3.以創(chuàng)新文化為引領，為電氣工程專業(yè)的應用型人才培養(yǎng)提供軟環(huán)境。在實驗室區(qū)域內布置了著名科學家、教育家、創(chuàng)業(yè)者的名言，畢業(yè)生創(chuàng)新實踐感言、獲獎作品以及各級各類專家來實驗室指導工作的照片，從而引導學生崇賢尚能、追求真理、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、服務社會、報效國家。實驗室指導教師的悉心指導與學生廢寢忘食、深鉆細研、相互交流探討、相互學習提高形成了特有的氛圍，成為軟環(huán)境的組成部分。在教學育人、管理育人、服務育人的同時讓文化環(huán)境也育人，彰顯出實踐教學的育人功能。
三、采取“四結合”教學方式
在師資隊伍、實踐教學平臺與教學經費統(tǒng)一管理的前提下，實行“尊重個性化，適度開放性，管理多樣化，學習注重過程培養(yǎng)、主動性培養(yǎng)、自信心培養(yǎng)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)”的組織管理機制，為學生的工程實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了強有力的制度保障和支持，電氣專業(yè)的實踐教學主要采取以下四種教學方式。1.課內與課外相結合。針對電氣專業(yè)核心課程的實驗教學接線復雜、實驗過程時間長、實驗安全要求高與實驗數(shù)據(jù)處理多等特點，實驗環(huán)節(jié)在課表規(guī)定的兩小時內可能無法完成，可以適度延長實驗教學的時間，實行課內與課外相結合的彈性管理方式。2.硬件實驗與虛擬仿真相結合。一方面對于電氣工程專業(yè)的基礎課實驗，可以借助Multisim、EWB等軟件結合虛擬仿真進行實驗教學，這樣既可以節(jié)省電子元器件，又可以將硬件設計軟件化，使實驗教學更加形象直觀，從而提高學生的學習效果。另一方面針對電力系統(tǒng)分析和設計、變電站仿真建模、新能源系統(tǒng)設計中大電壓、大電流的特點、實際接線操作和演示無法進行實踐教學，必須采用Matlab、PSASP、SimuWorks、PSD-BPA等專業(yè)軟件進行分析設計驗證，實現(xiàn)理論與實踐的有機結合，進一步提高學生分析和解決復雜電氣工程問題的能力。3.學校與企業(yè)相結合。電氣工程專業(yè)的畢業(yè)設計實踐性與應用性較強，可以采用學校與企業(yè)聯(lián)合指導畢業(yè)設計，以解決高校具有工程實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)學生的職業(yè)素養(yǎng)和工程實踐能力，更好地讓學校實踐教學過程和企業(yè)生產實際相結合，實現(xiàn)學校、企業(yè)和學生三方共贏。4.集中與分散相結合。電氣工程專業(yè)的生產實習對口單位應為市級及以上的供電公司。但由于每年陜西理工大學電氣工程專業(yè)學生人數(shù)較多，暑假期間有些學生還需要準備考研、參加大學生科技競賽、實習單位的接待能力限制等原因，無法把學生全部集中在一個單位進行為期一個月的生產實習，所以我們采取集中與分散相結合的方式進行這一實踐活動。50%的學生按照學院指定的單位進行實踐，其余學生可以自己選定符合專業(yè)要求的電力生產企業(yè)、校外的電力工程實訓中心、電廠、電力設計院或學生有意向的就業(yè)單位等進行多種形式的生產實習，學院相應制定過程監(jiān)管機制，確保實習有效、規(guī)范地實施。
四、加強實踐教學考核評價制度建設
實踐教學考核評價制度是保證實踐教學效果的關鍵因素，陜西理工大學評價考核制度建設始終堅持以培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力為核心，“以學生為中心”的評價主體地位、用定性和定量評價相結合方式、注重考核學生的學習過程、采用評價指標和評價反饋的多元化方式形成了電氣工程專業(yè)實踐教學體系的良性閉環(huán)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)以目標成果導向為理念體現(xiàn)用人單位的需求與變化，以便建立良好的校企互動交流，從而進一步提升人才培養(yǎng)質量。陜西理工大學電氣工程專業(yè)實踐教學主要包括社會實踐活動、實驗課教學、實習實訓教學、畢業(yè)設計、工程創(chuàng)新實踐等五大環(huán)節(jié)。每一環(huán)節(jié)的實踐教學采用了筆試、操作、答辯、社會評價等靈活多樣的多種考核形式，以動手操作代替實驗理論考試、將理論考試與實際操作相結合、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，對于含實驗的理論課程考核成績必須不低于實驗考核成績的25%，單獨開設的實驗課以考核實驗技能和實際操作為主。例如“單片機原理及應用課程設計”以專業(yè)能力、方法能力、實踐能力為考核核心，以新電子器件資料的學習（20%）、系統(tǒng)方案設計與軟件仿真（20%）、調試過程（20%）、實物展示（20%）、創(chuàng)新點展示（15%）、設計小組團隊協(xié)作（5%）等為評分點；采用小組自評（30%）、小組互評（30%）、教師評價（40%）相結合的考核方式，這樣側重于考核學生的能力培養(yǎng)。例如生產實習環(huán)節(jié)考核學生必須完成新能源電廠的發(fā)電、輸電、配電的社會調查報告；畢業(yè)設計環(huán)節(jié)選題應以新能源產業(yè)和智能電網為主要的方向，緊扣電氣學科發(fā)展和電力行業(yè)的需要。工程創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)中學分的認定，一方面以參加大學生科技競賽和大學生創(chuàng)新項目的完成為得分點；另一方面學生只要將自己感興趣的想法在創(chuàng)新實驗室規(guī)定的時間內通過自主學習完成作品，最后完成答辯環(huán)節(jié)也可以獲得第二課堂創(chuàng)新學分。陜西理工大學電氣工程專業(yè)實踐教學體系通過近幾年的探索與實踐，培養(yǎng)的學生實踐能力和創(chuàng)新能力比較高。學生一次性就業(yè)率保持在90%以上，2020年1月陜西省地方電力集團公司一次性簽約陜西理工大學電氣工程專業(yè)畢業(yè)生50余人。近五年來學生在國家電網公司公開招聘中一直位居陜西省同類院校的前列；學生在大學生科技競賽中獲獎數(shù)量和質量明顯超過同類院校；學生就業(yè)后發(fā)展勢頭良好，職業(yè)滿足感強烈，對母校創(chuàng)新實踐教學成果給予了充分肯定。畢業(yè)生的質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)調查顯示：畢業(yè)生的“月收入、專業(yè)相關度、就業(yè)現(xiàn)狀滿意度、就業(yè)穩(wěn)定性、教學滿意度”等指標數(shù)據(jù)全部明顯高于本校平均水平。
參考文獻：
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作者：楊章勇 閆群民 馬永翔 單位：陜西理工大學
