面向工程教育的“电工学”课程改革与实践

贾贵玺，王 萍，卢学英，叶剑华，李 鹏

(天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072)

电工学开展面向工程教育的改革是必然之路，关系到我国电工学课程的建设和发展方向。如何建设好面向工程教育的课程体系及内容，已经成为我国高等教育教学研究者关注的热点。要建设好面向工程教育的“电工学”课程体系，就要清楚各个非电专业领域对电工学有哪些需求，具体内容的关键就是怎样将“电工学”课程更好的与各个非电专业领域的工程实践结合起来。

我校电工学教师借鉴国内外在这方面的成功经验，结合本校教学特点，就如何在电工学教学中开展工程技术教育提出了一些看法，并做了一些积极有效的改进与建设工作。

1 我国电工学课程体系存在的问题

要建设好面向工程教育的“电工学”课程体系，首先要清楚目前我国的“电工学”课程体系存在哪些问题，有的放矢的进行“电工学”课程体系建设。

1)教师的工程技术素质有待提高

工程技术型人才培养首先是需要将高等工科院校教师的工程技术素质大大提高，目前有相当比例的工科院校教师从小学到大学，没有走出过校门，本身的工程实践经验很少，怎么去指导学生进行工程技术学习呢?当然这不是一朝一夕能解决的问题，因此应该建立一种机制，首先试行让青年教师分期分批去对口单位或基地去实习，提高他们的工程技术素质。只有教师的工程技术水平提高了，才能更好地指导学生进行工程技术学习。

2)配合工程教育的教材建设要跟上

我国高等院校教师的授课内容(尤其是基础课)主要依赖教材，这样做不能说是因循守旧，而是多年形成的传统习惯势力，国外高等学校教师讲课一般很少依赖教材。应该承认，我们的教材质量较以往有很大提高，但仍然存在千篇一律的问题、存在缺少特色的问题、存在着与工程实际联系不够的问题。尤其是例题和习题方面表现得更加突出，我们教材中的例题和习题大多是为验证和练习某种功能和方法而设计的，缺少工程背景。比如讲解戴维南定理，让学生理解黑盒子的概念很重要，但我们教材中的很多习题过于复杂，求开路电压和等效电阻还是比较繁琐，对非电专业的学生没有必要。

既然是多年形成的依赖教材的传统习惯势力不能很快消除，因此我们就应该尽快拿出贴近工程实践的教材供教师和学生使用。国外的教材从内容到例题、习题都尽量贴近工程实际。

诚然通过教育改革，我们的电工学教材增加了许多新的内容，比如PLC的内容、变频调速的内容，反映了电工技术的进步。但经典部分(直流、交流等)的电工学内容变动不大，我们认为恰恰是这些内容需要下功夫去改革，使之贴近工程实际。

建议电工学课程可以删去一些分析方法的内容，包括:“支路电流法、电源等效变换”等内容都可以不讲(这部分内容现在的电工学教学中是必讲内容)，“非正弦电路”等内容也可以只做简单介绍。删简这些内容不会影响非电专业学生学习后续课程，并且可以节省学时开展有关工程实践内容。

3)开发与工程实践结合的实验是首要任务

不能否认现在的电工学实验设备较我们上学时有很大进步，但实验内容改进不大。改革实践证明不是所有电工学实验设备都采用模块化最好，据调查有些学校学生电工学实验做完了，没见过实际的电阻、电容、接触器、二极管、三极管是什么样子的，原因是所有元器件都封装在实验箱内，箱子外边画有元器件的符号和插座，学生只需在相应的元器件插座上连线就好了。这种做法固然有它的优点，但学生看不到实际的元器件的形状，更谈不上在实际工程中怎样应用这些元器件了。所以，应该采取措施弥补这方面的问题，让学生亲眼看到各种工程实际工程使用的元器件，亲手连接各种工程常用的电路及元器件，亲自计算选择各种元器件。

建议电工学的实验教学中减少如:“叠加定理、戴维南定理、三相电路”等验证性实验，增加电动机控制、可编程控制等与工程技术较密切的实验内容。

有些实验已过时，例如:将启辉器、电感镇流器和日光灯连接，进行日光灯电路的实验，要知道目前现实应用中很少再用这种电路，而是采用高功率因数电子镇流器，不需要启辉器、电感镇流器。这类实验既浪费学时又没有实际意义，但目前仍有很多学校还在采用。

2 工程技术型人才培养实验体系建设

1)实验体系建设目标

从非电专业工程需要出发，不能再让学生单纯的围绕着电工学课程中学过的理论知识做实验，而要超越课程内容，让学生在实验中尽早的贴近、更多的接受与现代化工业生产过程相适应的工程理念。这就要建立新的、工程型电工学实验模式，尽快开发出先进的、系统的、大型综合性工程实验。

进行工程教育改革，首先就要转变教育思想和教育观念。打破传统实验模式，建立新的、工程性实验教学理念，这是一项艰巨的工作。系统的工程实验不是简单的单一项目实验，需要改变实验模式，整合实验学时专门用于进行工程型实验。

2)电工学实验体系目前存在的主要问题

(1)部分实验内容与非电专业的实际工程需要脱节，虽然近几年做了一些改革，但仅仅是实验模式的改变，实验内容没有本质的改变。大部分实验课时仍然是让学生围绕电工学课程上学过的知识范畴进行验证和设计。

(2)一些实验设备和实验手段落后陈旧，与当前各行各业生产领域的应用发展不匹配。

(3)作为现代工业先进技术之一的PLC虽然引进了电工学实验中，但并没有将PLC的主要功能充分利用起来，面向实际工程的综合实验有待于开发。PLC是面向工业生产现场开发的一种通用控制设备，非常容易进行现场输入量的采集和输出量的控制，现在PLC都具有工业总线接口和网络功能，便于实现远程监控。但是PLC的人机对话功能，需要根据实际工程进行二次开发。

(4)目前我校更新后的PLC机型(OMRON公司的CJ1M)还是比较先进的，可是与PLC配合的外围实验设备比较落后，多年来没有改进，仍旧停留在采用一些实验模板进行一些简单的、模式化的PLC实验。这些实验模板对学习PLC的入门应用起到一定作用。然而这种实验手段死板，与真实的工程实际相差甚远，学生很难和工程实际结合。虽然也配备了电动机等控制对象，但由于缺少调速器与转速传感器，也只能进行电动机起动、停止等简单实验，不能进行工业中常用的闭环调速系统综合实验。因此亟待开发与真实工程实际贴近的综合实验。

3)解决实验课时少与实验内容多的问题

(1)去掉那些与非电专业相关性少的实验，例如一些验证性实验如:叠加定理、戴维南定理、三相交流电路等验证实验。

(2)去掉那些非电工程技术人员接触不到的实验手段，例如利用计算机辅助电路分析软件(EWB)开出的一些实验。通过以上改革手段可以省出学时，将总实验学时的一半以上用于新的工程实验体系内容的开展。

4)解决实验内容陈旧的问题

我们已计划开发如下一些可以体现工程应用的新型实验。

(1)针对现有的部分实验项目的内容进行研讨，将其教案与工程问题、工程概念相衔接;

(2)针对日光灯的功率因数提高问题已不太突出的事实，对现有的内容和方案进行改造，以电动机为对象，形成提高功率因数的工程意义的教案;

(3)添加常用电子集成芯片如:A/D、D/A的使用方法，并形成与实践教学内容相关问题的教案;(4)自行设计开发软件，使PLC实验室具备组织过程控制系统、小型数字控制系统品质与控制策略关系的可视化的实验内容的能力。

3 结语

开展与工程实践密切相关的电工学课程内容建设研究，一方面提高了学生的学习兴趣，另一方面也提高了我校电工学教师的工程技术水平，形成独具特色的、生动的、强调工程背景的电工学教学风格。总之，电工学开展面向工程教育的改革是必然之路，关系到我国电工学课程的建设和发展方向。这是一项长期、艰巨的工作，我们现在才刚刚起步，有很多具体工作要做，必须由电工学的各位同仁共同不懈努力、不断完善。

［1］ 贾贵玺、李洪凤，电工学课程中继电器接触器控制的实践教学，电气电子教学学报，2010(32)，2:49-51

［1］ 贾贵玺、卢学英、史婷娜，关于“电工学”课程中PLC内容的实践教学，电气电子教学学报，2010(32)，电工学专辑，33-35