电气工程及其自动化专业实践教学体系的创新与实践

张运波，郑 文，高 嬿，王 博

（长春工程学院电气与信息工程学院，长春 130012）

电气工程及其自动化专业实践教学体系的创新与实践

张运波，郑 文，高 嬿，王 博

（长春工程学院电气与信息工程学院，长春 130012）

针对“卓越计划”和现场电气工程师的培养标准，深入研究了电气工程及其自动化专业实践能力的内涵和目标要求，创建了由“三个技术模块”、“三个实践能力培养层次”和“九个训练类别”组成的分层次开放式立体化实践教学体系。通过设计实践教学方案，加强实践教学管理和考核，提高了学生实践能力、创新意识和工程素质培养的实效。

工程实践能力;实践教学体系;实践教学方案;考核纲要

高等学校作为实施“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）的主体，必须认真学习领会实施“卓越计划”的指导思想、主要目标、总体思路和基本原则，必须清晰地认识到“卓越计划”在教育教学理念、人才培养标准、校企合作机制、师资队伍建设、人才培养模式等方面的突破和创新［1－2］。我校电气工程及其自动化专业是第二批被列入教育部“卓越计划”改革试点的专业。本文着重研究基于“卓越计划”的电气工程及其自动化专业工程实践能力的培养标准、培养模式，创新实践教学体系，设计培养途径，改革教学方法和教学手段，为卓越工程师的培养提供可供借鉴的方法。

一、现场电气工程师的能力要求［3－4］

我校电气工程及其自动化专业主要面向电力行业生产一线，培养基础扎实，实践能力强，综合素质好，能够从事电气产品、电气装置和电气系统设计与制造、测试与实验、安装与调试、运行与维护以及技术服务、研究开发和经营管理等方面工作的应用型高级专门人才。因此，其工程实践能力主要包括电气系统的设计能力、现场工作能力、工程项目组织实施能力和新产品开发与技术改造能力等。

（一）设计能力

设计能力主要包括电气设备、电气装置和电气系统的设计能力，要求学生在熟悉电气设备、电气装置和电气系统的技术标准和技术规范的基础上，综合运用所掌握的专业理论知识和技术手段，具备运用电气CAD等软件，从事发电厂及变电站电气系统、电力电子装置和输变电工程等设计工作的能力。

（二）现场工作能力

现场工作能力主要包括测试与实验能力、安装与调试能力和运行与维护能力，其具体要求如下：

1．测试与实验能力：熟悉电气设备和成套电气装置的一般性能检测和型式试验、出厂试验的内容与方法以及预防性试验的程序与方法，具备制定实验方案和实验步骤，进行实验测量以及分析实验数据、鉴定实验结果和编写技术报告的能力。

2．安装与调试能力：熟悉发电厂及变电站电气装置和电气系统的安装规范及技术规程，掌握电气安装以及调试的步骤和方法，能正确处理好安全接地、电气隔离、电气绝缘等技术问题，能及时发现存在的问题并能在现场解决一般性技术问题，具有在现场指导和组织电气安装与施工的能力。

3．运行与维护能力：熟悉一般电气装置与输变电系统的管理方法、运行规程以及定期检修、定期试验的内容，并具备制定相应运行规程的能力;掌握电气装置与电气系统故障诊断的方法;熟悉一般电气装置与供配电系统的日常检查和维护方法，具有电气故障的排除能力;具有对电力设备进行定期检修的能力。

（三）工程项目实施能力

工程项目实施能力主要包括工程项目实现方案的制定和工程项目的组织管理能力，具体要求如下：

1．工程项目实现方案的制定：能够准确理解电气工程项目的技术标书和设计图纸，准确把握工程项目的技术目标、技术要求和具体技术指标，并具备对技术标书和设计图纸的技术论证与评估能力;具有根据电气工程项目的技术目标、技术要求和设计图纸，确定实施方案和具体电气产品选型的能力，并能够编制技术标书。

2．工程项目的组织管理：具有一定的质量、环境、职业健康安全和法律意识，在项目实施和工程管理中具备参与贯彻实施的能力;具备使用合适的管理方法，管理计划和预算，组织任务、人力和资源，以及应对危机与突发事件的初步能力，能够发现质量标准、程序和预算的变化，并采取恰当措施的能力;具备参与管理、协调，确保工作进度，以及参与评估项目，提出改进建议的能力;具有组织和指导项目现场安装、施工和调试的能力。

（四）新产品开发与技术改造能力

信息获取能力：具有文献检索策略，应用图书馆工具，检索并获取信息以及信息的整理与分类、提取与凝练的能力。

新产品开发能力：具有综合运用所掌握的理论知识、方法和技术手段，对电力电子装置、智能电器、微机保护装置等新产品进行研究与开发、设计与制造的初步能力。

技术改造能力：具有对发电厂及变电站的工艺过程、生产设备进行节能技术改造和技术升级的初步能力。

二、实践教学体系的创建［5］

按照设计能力、现场工作能力、工程项目组织实施能力和新产品开发与技术改造能力培养的需要，从满足不同年级学生实践能力、创新能力和工程素质培养的实际出发，遵循分层次、分阶段、由浅入深、由简单到综合、由学习到创新的螺旋式递进人才培养规律，构建了由“三个技术模块”、“三个实践能力培养层次”和“九个训练类别”组成的分层次开放式立体化实践教学体系，如图1所示。

图1 实践教学体系

“三个技术模块”包括电工电子技术模块、电气自动化技术模块和电气工程技术模块。

“三个实践能力培养层次”包括基本技能与能力培养层、综合应用能力培养层和工程创新实践能力培养层。

“九个训练类别”，从横向上看，是在“三个实践能力培养层”的每个层次上分别设置循序渐进的三个类别的实践教学环节;从纵向上看，是技能或能力逐步提升的三个层次。

基本技能与能力训练按照“课程基本实验→课程选做实验→单项实习实训”设计，主要进行操作性和验证性训练项目。

综合应用能力训练按照“设计性与综合性实验→课程设计→综合实习”设置，主要进行综合性和设计性训练项目。其中，课程设计按照设计、制作（或系统组装）、调试和实验一体化开展综合性训练;综合实习安排在企业进行，主要包括发电厂实习、变电站实习和电力设计院实习等，学生通过参与发电厂、供电公司以及电力设计院的实际生产、工程实际项目研发与设计的全过程，掌握发电厂、变电站电气系统与设备的设计与制造、测试与实验、安装与调试、运行与维护等方法和技能，达到电气工程师的初步训练。

工程创新能力训练按照“自主实验→学科竞赛培训→参加教师科研”开展，主要进行创新性实践项目。本层次的训练项目均安排在课外进行，学生以团队的形式，在教师的指导下开展研究性学习，其中学科竞赛主要包括电工数学建模竞赛、电子设计竞赛、计算机仿真竞赛、节能减排大赛、机器人设计大赛等项目。

三、实践教学的实施

（一）编写实践教学方案，优化实践教学过程

为了更有效地实施实践教学，体现国家及电力行业企业对电气工程师的要求和学生实践能力培养的教学规律，我们在深入企业广泛调研以及对应用型人才培养的研究探索和深入实践的基础上，编写并实施了电气工程及其自动化专业集中实践教学环节的教学方案。该方案对包括实习、课程设计和毕业设计等集中实践教学环节的教学目标、教学内容、学生实践成果、教学组织形式、教学条件准备以及相关技术标准、技术规范的教学要求等做了明确规定，对创新教育做了统筹考虑和教学提示，对实践教学计划和进程做了周密安排，同时提供了教学方式、方法和教学手段的建议。例如，《企业实践》教学方案，针对现场电气工程师的实践能力和工程素质标准，细化了实践项目的具体目标和要求，确立了电力企业的类型及所从事的训练项目，规定了《电力安全工作规程》、《发电厂检修规程》、《变电站检修规程》、《发电厂运行规程》、《变电站运行规程》等技术规范的学习内容，采取了“顶岗工作”的实践教学方式，实行了校、企“双导师制”，对校、企指导教师的职责做了明确分工，从而避免了教学的随意性，优化并规范了实践教学过程。

（二）优化实验教学体系，强化技能与能力培养

1．实验教学体系的设计

在实验教学体系设计中，按照分层次、分阶段、循序渐进、由浅入深、由简单到综合以及课内与课外相结合的原则，将实验分为三个层次，即操作性实验（或验证性实验）、设计型实验（或综合性实验）和研究创新性实验。

操作性实验：主要是针对基本技能而开展的训练，让学生掌握电工电子设备、元器件的辨识、电工电子仪器仪表的操作、电工电子产品的组装（或制作）、调试和测试方法等。

验证性实验：重点解决理论与实践相结合、理想模型与实物相结合等问题。通过实验，深入理解基本理论，掌握实验的基本技能、方法以及在实际工作中运用、推广和提高知识的能力。

设计性实验：根据实验目的和目标，培养学生设计实验方案，选择仪器设备，组装实验系统以及调试、测试、分析和总结的能力。

综合性实验：通过自由组合形成选题小组、自选或自定设计题的方式，让学生完成从选题、方案论证、电路（或电气系统）设计、电路（或电气系统）装配、调试，直到最后的文档整理和撰写报告等全过程各个环节的训练。

研究创新性实验：通过组织学生参加电子兴趣小组、课外科技制作、参加学科竞赛培训、创新创业项目立项和参加教师部分科研工作等方式，开展创新实践活动，培养学生创新意识和创新能力。

2．实验项目的设计

在实验项目选择与设计上，主要按以下方式进行：

（1）实验项目不局限于单门理论课内容，而是针对教学目标的要求，将相关知识有机融合在一起，设计出技能与能力培养针对性强的实验项目。

（2）结合电气工程实际，通过教师科研项目转化以及典型工程案例转化等方式，设计综合性（设计性）、研究性和创新性实验项目，提高实验教学的针对性。

（3）利用 Matlab、multisim、Pspice、Protues等软件平台，设计虚拟实验项目，实现虚拟实验与实物实验的有机结合，充分利用虚拟实验不受硬件条件限制的特点，为学生提供自由发挥的平台。

（4）实验项目实施动态管理。在教学实践中，结合电气信息领域技术发展现状，将新知识、新技术、新工艺、新仪器、新设备等应用于实验项目的设计中，不断更新实验项目的内容，丰富实验项目的内涵。

另外，各门课程除了设计必修实验项目外，还设计了选修实验项目，供学生课外开展自主实验选用。

在实验教学中，充分利用现代教育技术和电子信息技术，通过开展研究性学习、问题式教学、任务驱动等教学方法，激发学生的学习兴趣，调动了学生学习的主动性。

（三）建立健全质量标准，强化实践教学考核

为了提高实践教学的实效，保障人才培养质量，针对本专业的人才培养目标，在深入企业调研的基础上，建立了各实践教学环节的质量标准，强化了实践教学的考核。

针对实践教学方案，编写了与之配套的实践教学考核纲要。在考核纲要中，对实践能力、工程素质和创新能力的考核项目、内容、方法、评价标准和成绩评定办法做了具体要求和规定，保证了实践教学的考核有规可依和有章可循。例如，在《企业实践》考核纲要中，结合现场电气工程师的素质和能力要求，规定了考核重点为：（1）学生的组织纪律性、团队协作能力、职业道德以及严谨求实的工作态度等;（2）学生对电气安全工作规程、电气设计技术规程与规范、电气运行规程与检修规程的掌握程度;（3）学生对电力企业的生产、组织与管理认知程度;（4）考核学生发电厂及变电站的运行与维护、检修与试验、倒闸操作与事故处理、电气系统设计与研发等技能与能力。采取了过程考核、成果考核和阶段考试相结合的考核方式，对学生的出勤情况、工作表现、实践技能与能力、实践日志、实践报告和考试等考核内容均进行了细化，并规定了成绩的权重。

为了确保第二课堂教育活动有效开展，本专业将大学生科技创新实践活动列入年度教学工作计划进行统一管理和考核，建立了由指导教师、团队负责人和领导小组组成的三级考评制度。首先由指导教师进行初评，对学生的工作态度、技能与能力以及项目完成情况写出评语;然后由团队负责人进行审核，对项目是否按要求完成等提出意见;最后由领导小组组织项目的结题验收、成果鉴定和学分界定。对于没有按要求完成的项目不予验收、鉴定;对于弄虚作假、抄袭他人成果的学生严肃处理;对成果优异的学生进行表彰奖励，并将优秀成果或论文汇编成册，从而激励其他学生。

四、结束语

深入研究工程实践能力、工程素质和创新能力的内涵和目标要求，是有效实施“卓越计划”的重要保障。本文针对“卓越计划”和现场电气工程师的培养标准，深入研究了电气工程及其自动化专业实践能力的内涵和目标要求，创建了由“三个技术模块”、“三个实践能力培养层次”和“九个训练类别”组成的分层次开放式立体化实践教学体系。通过设计实践教学方案，优化了实践教学过程;通过优化实验教学体系和实验项目，强化了技能与能力培养的针对性;通过建立健全质量标准，强化了实践教学考核和第二课堂教育的管理，有效地调动了学生学习的积极性和主动性，学生实践能力、创新意识和工程素质得到显著提高。

［1］ 林健．卓越工程师教育培养计划学校工作方案研究［J］．高等工程教育研究，2010（5）：30 －36．

［2］ 林健．卓越工程师教育培养计划通用标准研制［J］．高等工程教育研究，2010（4）：21－29．

［3］ 黄绍平，林友杰，唐勇奇，等．电气工程师的知识能力要求［J］．电力系统及其自动化学报，2011（4）：148－152．

［4］ 何致远，郑玉珍．卓越“现场电气工程师”培养的思考与探索［J］．中国大学学报，2011（3）：23－25．

［5］ 张运波，郑文，姜志宏．电工电子系列课程教学内容优化的研究与实践．长春工程学院学报：社会科学版，2012（4）：82－85．

［6］ 韩立强，张鸣放．“卓越工程师教育培养计划”实践教学改革探索［M］．长春：吉林大学出版社，2013：137－247．

Innovation and implementation of practice teaching system for electrical engineering and its automation

ZHANG Yun － bo，et al．
（School of Electrical Engineering＆Information Technology，Changchun Institute of Technology，Changchun130012，China）

Aimed at“excellent engineer plan”and the training standards for electrical engineers，this paper studies the practice ability connotation as well as the goal and requirement for electrical engineering and its automation major more deeply．The“three technique modules”，“three practical ability training levels”and“nine training classes”are created to compose the hierarchical opening three-dimensional practice teaching system．The practice teaching management and assessment have been strengthened by the practice teaching scheme design，which improves the effectiveness of students'practice ability，innovation consciousness and engineering quality．

the ability of engineering practice;the practice teaching system;the practice teaching scheme;assessment outline

G64

A

1009-8976（2014）02-0122-04

10．3969/j．issn．1009-8976．2014．02．038

2014－03－27

吉林省教育科学“十二五”规划重点资助课题（项目编号：ZZ1210）

张运波（1964—），男（汉），辽宁丹东，教授主要研究电气自动化。