面向国际化工程师培养的电气工程专业实践教学模式探索

刘世林，张 春，张 刚，陈其工

(1.安徽工程大学 电气工程学院，安徽 芜湖 241004；2.皖西学院 电气与光电工程学院，安徽 六安 237012)

面向国际化工程师培养的电气工程专业实践教学模式探索

刘世林1，张 春1，张 刚2，陈其工1

(1.安徽工程大学 电气工程学院，安徽 芜湖 241004；2.皖西学院 电气与光电工程学院，安徽 六安 237012)

实践教学是培养学生的工程实践能力的重要环节，在工程师培养中占有非常重要的地位。本文针对地方性应用型高校，分别从国际化工程培养过程中对学生实践能力要求、目前存在的不足、改革和实施方案等几个方面，探索国际化电气工程师的工程能力培养问题，从而为电气工程专业实践教学模式改革提供帮助。

电气工程；国际化工程师；实践教学模式；应用型人才

近年来，电气工程及其自动化专业在我国的工业化、创新性国家建设过程中发挥越来越重要的作用，电气工程师的社会需求量不断提高。同时，随着全球经济一体化格局的不断深化，企业开展跨国经营活动已成为常态。因而，要求工程师不仅具有扎实的专业知识和良好的专业素养，还需要具有国际化视野和胜任国际化公司岗位的基本能力，以及能够适应不同国别企业的运行机制和文化氛围。实践教学是培养学生工程能力的重要环节，在应用型高级人才培养中占有举足轻重的地位[1-3]。为了适应工程师培养的这一新要求，本文将从地方性应用型高校的视角，以学生的实践教学模式为切入点，探索国际化电气工程师的工程实践能力培养问题。

1 国际化电气工程师实践能力的要求

国际化工程师培养应以实际工程应用为背景，以工程技术创新为主线，着力提高学生的工程意识、工程素养和工程能力，培养造就创新能力强、能够适应企业国际化发展需求的适用性人才。因此，针对国际化电气工程师而言，应该具备的实践能力总体上可以概括为产品开发能力、项目实施能力、沟通合作能力和环境适应能力等4个方面[4-5]，其中具体情况如图1所示。

图1 国际化电气工程师实践能力结构图

在国际化电气工程师应该具备的4个方面能力中，每个方面具有各自的内涵，且可能包括多种细分能力。下面分别对各种细分能力做简要的说明。

新品开发能力包括发现问题、信息获取、建模与仿真、试验与分析等多个环节，要求工程师能够综合运用所掌握的理论知识、方法和技术，对新型电机、电力电子设备及系统、智能电器等新产品进行初步研发。

工程设计能力要求熟悉各种常见电气设备与系统的技术标准或规范，能够熟练掌握常用的电气/电子CAD、电磁场分析等工程设计软件，同时能够运用相关的专业理论知识和技术手段，开展各种电机与电器、电力电子装置、供配电系统、输变电工程等设计工作。

现场工作能力包括工艺编制与管理、设备测试与试验、电气系统安装调试和运行维护等方面，要求工程师能够根据电气产品生产过程，较熟练地进行工艺流程设计和工艺管理；熟悉电气设备及系统的常规性能检测、型式试验、出厂试验、工程现场调试及运行维护的内容、方法和步骤，并具有在现场组织和实施电气安装与施工的能力。

工程管理能力一方面要求工程师能够根据电气工程项目的技术目标、技术要求和技术指标，对项目的技术标书和设计图纸进行论证与评估，并确定具体的实施方案；另一方面，要求工程师能够使用合适的方法，管理计划和预算、组织人力和物力，以及应对工程实施中的突发事件和危机。

交流表达能力要求具有良好的口头表达能力、人际交往能力，以及能够运用计算机网络通讯、多媒体等现代科技手段进行交流沟通。

语言应用能力是指具有英语或其他指定语种的听、说、读、写能力，能够阅读和翻译一般难度的电气工程相关的技术资料。

文案撰写能力是指能够根据工程项目的需要，采用合适的技术语言，撰写相关的项目可行性分析报告、项目建议书、技术方案、调试规程、产品使用说明书和进展报告等。

团队工作能力表现在能够在跨文化环境下控制自我情感，理解他人需求和意愿，求同存异，愿意为达成工程项目共同目标团结工作。

制度遵守能力是指能够严格遵守国际化企业的规章管理制度，服从企业人事管理安排。

现场适应能力要求工程师具有较强的适应能力，能够自信、灵活地处理新的且不断变化的人际环境和工作环境。

文化认同能力是指工程师能够充分理解国际化企业和团队的文化环境差异，自觉尊重和包容企业文化氛围，认同国际化企业经营的价值观，做到自身和企业发展相协调。

2 现有实践教学模式存在的不足

实践教学体系主要包括各类课程实验、课程设计、认识实习、生产实习和毕业设计等环节。这些实践教学环节与当前社会经济发展对创新型国际化工程师人才的需求已不相称，主要问题表现在以下几点：

2.1 实践教学重视程度不够

实践教学是在学生掌握基础理论知识的基础上，在老师的指导和帮助下，将所学理论知识应用于实践，以提高分析和解决问题能力的训练过程。目前，由于对实践教学认识不够深刻，未能真正重视工程能力的培养，使培养的人才缺乏分析问题和解决问题的能力。

2.2 缺乏工程与创新训练的保障手段

现有的实践教学往往因为师资、经费、学生数量等原因，使各类实践教学流于形式。课程实验就是简单地重复验证实验指导书；认识实习和生产实习仅成为现场参观；课程设计的指导老师和选题数量有限，且疏于指导和管理，导致学生相互模仿和抄袭；毕业设计有些选题过于陈旧和简单，无法体现本专业的先进理论与技术成果，甚至毕业设计报告也可以直接从互联网上获得。显然，上述情况无法真正实现工程训练和创新训练的目标。

2.3 实践模式过于被动

在现行的很多实践教学环节中，学生未能真正成为实践的主体，其仅是对教师设计的实验场景进行简单的重复，并未充分发挥其主观能动性。过多的被动性实践教学很难培养学生的创新性思维和工程创新能力，从而影响了学生将来从事创造性工作能力的锻炼，这是当前工程教育遇到的突出问题。

2.4 各类实践环节之间缺乏协同

现有的实践教学计划缺乏相对的独立性和系统性，实践内容比较零散，对学生实践能力的培养没有具体的细化目标；课程实验安排缺乏充分论证，主次不清，且忽视了各实验之间的内在联系和相互衔接，缺少综合性实验和整体结构的优化；认识实习、生产实习和毕业实习等实践环节缺乏递进关系，实习内容空泛，从而导致学生工程训练不足，动手和创新能力差。

2.5 国际化工程训练背景缺失

如前所述，国际化工程师不仅要求具有电气工程专业知识，还需要具有较强的语言应用能力和环境适应能力等。目前，大学英语仅作为通识课程开设，而专业英语又缺少必要的应用环境，从而导致学生的部分能力缺失，难以适应国际化工程师培养的要求。另外，现有的实践教学模式也缺乏对学生的国际化视野和国际化工程能力的针对性训练。

3 实践教学模式改革和实施方案

3.1 以能力为驱动构建模块化实践教学体系

以国际化工程师实践能力需求为指导[6]，构建能够凸显电气工程及其自动化专业工程能力的、相对独立的模块化实践教学体系。模块化实践教学模式借鉴模块化程序设计理念，在既定的培养目标指导下，将实践教学内容按照一定标准或规则进行分解，使其成为多个相对独立的教学模块，且各教学模块之间可以按照一定的规则有选择性地重新组合。以能力为驱动的电气工程师模块化实践教学体系结构如图2所示。

图2 电气工程师实践教学体系结构图

在图2所示的实践教学体系中，所有实践项目被从两个不同视角分别分成三类。一方面，从课程深度的视角分为三个层次：第一层次为一组基础课程对应的项目，第二层次为一组相关专业核心课程对应的项目，第三层次为包含本专业主要核心课程和能力要求的项目。这三个层次的项目涵盖从基本验证实验到综合应用的整个培养过程，且逐步从学生的动手能力训练发展到创新能力培养。另一方面，从实践项目类型的视角分为三类：第一类为实验类项目，主要是集中式教学；第二类为设计类项目，包括课程设计和毕业设计；第三类为实习类项目，主要包括专业基础实习、认识实习和毕业实习。需要说明的是，这三类项目并不是针对每门课程开设，可以对应于多个相关课程或整个理论课程体系，从而能够实现基本理论知识的综合应用，达到从学生的动手能力训练向全面工程能力培养的过渡。

根据国际化电气工程师的工程能力要求， 在实践课程体系规划中应该精简第一层次的项目，重点建设第二和第三层次项目。围绕国际化电气工程师细分实践工程能力，分别重点建立不同层次的设计性、工程性、创新性项目实践体系，在整个实践教学体系的不同阶段贯穿逐渐深入的电气工程专业相关技能项目；通过引入问题式、项目式、探究式、任务驱动式等实践教学方法，专业教师和企业工程师共同主导学生实践课程的设置和实施，使学生完成构架、设计和实现等多个完整专业技能项目实践，以螺旋式上升的方式培养学生的工程应用能力。

为了切实培养学生的工程能力，实践项目需要在校内、校外实践基地以及企业穿插进行。校外基地主要面向电器制造企业、电力工程企业和电气自动化企业，针对开设电气装置设计、电力工程设计、一次系统倒闸操作实践、电力系统继电保护原理实践、先进控制技术设计等一系列实践课程。同时，校外实践还需包括电气工程相关的国际化企业，例如西门子、ABB等，有助于拓展学生的国际化视野和培养学生的国际化工程能力。校外实践课程可以实行校内导师和企业导师合作制，重点培养学生的分析和解决问题能力、设计能力、研发能力以及电气工程现场实施和运维能力等。

3.2 以项目为驱动培养工程与创新能力

以项目为驱动的模块化实践教学就是将相关企业需求放在首位，某些实践项目设置根据企业项目需求做相应地调整，形成面向职业的实践教学模块，这些模块既是相对独立又是相互联系。

例如，实践教学系统中的“生产实习”环节，可以以电气企业配电柜制造项目的实际需求为背景，以某一型号的低压配电柜生产为例对教学内容进行设置。首先，让学生从配电柜功能需求分析入手，并使用AutoCAD软件对其电气原理图、装配图进行设计；其次，为学生提供柜体、电力元器件和导线等必须材料，让学生进行模拟装配；最后，为学生提供模拟运行环境，让其对装置进行运行调试。通过上述实践内容设置，让学生真正掌握电气设备从设计到调试的全部生产流程(如图3所示)，有助于学生快速适应企业环境。

图3 配电柜生产的主要流程

从上例可知，以项目需求为驱动的模块化实践教学是服务于企业项目的，将学生的实践教学与企业项目直接挂钩，从而使高等工程教育既符合以求职为导向的教育方法，又符合国际工程教育理念。

3.3 以国际化为驱动营造工程训练环境

为了适应国际化电气工程师培养的需要，必须按照细分工程能力的需求，在人才培养的全过程营造浓厚的国际化工程训练环境。主要举措包括：

1)重新规划和构建电气工程相关专业实验室和工程训练中心，并借鉴国外工程教育经验，按照基础课程、专业课程和综合训练三个层次，面向实验、设计和实习三类实践课程，整合专业实验室的教学资源，补充项目型、创新型和综合应用型实验平台。同时，注重与国际化公司合作，联合建设相关专业实验室，营造国际化环境氛围。

2)通过在校内建设工程训练中心和模拟生产车间等方式，营造真实的工程环境，将专业工程能力培训融入工程实践项目中，让学生在真实的生产环境中进行分析、设计、安装调试和生产运行，真正培养学生的开发设计、现场工作、环境适应等工程能力。另外，可以通过聘请具有丰富国际化企业工作经验的资深电气工程师开设相关实训课程或培训，向学生传达国际化工程理念和工作思路。

3)通过与国际化企业共同建立实践基地和定向培养等合作模式，让企业从人才培养方案的制定到实践课程的实施全程参与，实现双方资源共享、优势互补[7]。通过学校与国际化企业之间的多层次交替反复渐进工程训练过程，强化训练学生的工程意识和实践能力，并在实践实习过程中使学生受到国际化企业文化的熏陶，真正参与企业工程项目的构思、设计、实施和运行管理等，全面获得国际化工程师所应具备的工程能力。

3.4 以目标为驱动建立实践教学考核机制

为了保障实践教学的实效，提高人才培养质量，针对本专业的工程能力培养目标，在深入企业尤其是国际化企业调研的基础上，强化实践教学的考核意识，制定各个实践环节的质量考核标准，编制相应的实践教学考核纲要，对实践能力、工程素质和创新能力的考核内容、评价标准、考核方法和成绩评定办法进行具体规定，保证实践教学能够实现既定的工程能力培养目标[8]。

例如，在“生产实习”环节的考核纲要中，明确规定采用过程考核和成果考核相结合的考核机制，对学生的出勤情况、工作表现、实践技能与能力、实践报告等考核内容均进行细化，并规定相应成绩的权重。结合现场电气工程师的能力要求，可以规定具体的考核内容包括：

1)组织纪律性、团队协作能力、严谨的工作态度以及设计报告撰写能力等；

2)对电气安全工作规程、电气设计技术规程与规范、电气安装调试规范、运行与检修规程的掌握程度；

3)对电气工程相关企业的生产组织与管理的认知程度；

4)电气设计与研发、电气设备的运行与维护、检修与试验、事故处理等相关技能与能力等。

4 结语

随着社会对国际化、创新型高级工程人才需求越来越旺盛，高校的人才培养模式、方法和手段将面临新的挑战。本文以应用型高校的工程人才培养为背景，在对国际化电气工程师的工程能力和目前培养模式存在的不足进行分析的基础上，提出了电气工程专业实践教学模式改革和实施方案，从而切实提高应用型人才的国际化工程能力。

[1]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，2011，23(4)：148-152.

[2]卢清华，李先祥，叶树林，等.面向卓越工程师培养的实践教学改革探索[J].实验科学与技术，2013，11(3)：39-42.

[3]陈东辉，江敏，钱平.电气工程专业工程实践教学体系的构建[J].实验室研究与探索，2013，32(11)：193-196.

[4]韩超，张明艳，查君君.大学生创新实践能力培养方法浅析[J].皖西学院学报，2016，32(2)：133-136.

[5]薛毓强.电气工程及其自动化专业建设与人才培养模式探索[J].中国电力教育，2012(9)：54-58.

[6]王择忠，王兆安，沈颂华.电气工程及其自动化专业规范研究[J].电气电子教学学报，2010，32(S1)：5-8.

[7]刘佳.校企合作联动机制研究[J].科技管理研究，2011(7)：87-90.

[8]楼建明，傅越千，包蕾，等.应用型本科院校学生实践能力测评机制的研究[J].宁波工程学院学报，2010，22(2)：76-78.

ResearchonPracticeTeachingModeofElectricalEngineeringMajortoMeettheRequirementofTrainingtheInternationalEngineers

LIU Shilin1, ZHANG Chun1, ZHANG Gang2, CHEN Qigong1

(1.CollegeofElectricalEngineering,AnhuiPolytechnicUniversity,Wuhu241004,China;2.CollegeofElectricalandOptoelectronicEngineering,WestAnhuiUniversity,Lu’an237012,China)

For practice teaching is an important step in training students’ engineering practical ability, it occupies very important position in training engineers. Focusing on the local and application-oriented universities, this paper studies the main problems of training the practical abilities of international electrical engineers from the following aspects, such as the requirements of practical abilities, the present shortages, and the reform and implementation plans. The research results will help the reforms of the electrical engineering practice teaching mode.

electrical engineering; international engineers; practice teaching mode; application-oriented talents

TN-4

A

1009-9735(2017)05-0027-04

2017-07-05

安徽省高等教育省级振兴计划重大教改项目(2015zdjy093)；安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(gxyqZD2016242)的阶段性研究成果。

刘世林(1978-)，男，安徽六安人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：智能电网运行与控制，计算智能在电力系统中的应用；通信作者：陈其工(1961-)，男，安徽滁州人，教授，博士生导师，研究方向：网络控制，微电网优化运行与控制等。