新工科背景下电气类专业实践教学的探索与实践

高俊岭　梁喆　李梅　于水娟

【摘 要】本文在新工科背景下对电气专业实践教学进行探讨，分析了专业实践教学的现状及存在问题，提出加强专业实训教学环节，对实训实验室建设、实训内容、实训模式、实训师资建设等方面进行了探索和实践，将学生的工程训练和创新能力的培养，具体规范地纳入实训教学计划之中，让学生在新工科教育变革中受益，为社会培养高素质创新型工科人才。

【关键词】新工科；创新型人才；专业综合实训

中图分类号： TB321-4；G642 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）30-0007-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.003

Exploration and Practice of Electrical Specialty Practice Teaching under the Background of New Engineering

GAO Jun-ling LIANG Zhe LI Mei YU Shui-juan

（College of electrical and Information Engineering，Anhui University Of Science And Technology，

Huainan Anhui 232001，China）

【Abstract】This paper discusses the practice teaching of Electrical Engineering Specialty under the background of new subject，analyzes the present situation and existing problems of the practice teaching of electrical engineering specialty，puts forward strengthening the link of comprehensive practice teaching，explores and practices the construction of training laboratory，the content of practice，the mode of practice training，the construction of training teachers and so on， and puts the students into practice.The training of engineering training and innovative ability should be brought into the practical teaching plan in a standardized way so that students can benefit from the reform of new subject education and cultivate high-quality innovative engineering talents for the society.

【Key words】New engineering；Innovative talents；Professional comprehensive training

在以新技術、新业态、新产业为特点的新经济在我国蓬勃发展形势下，深化教育改革，全面推进素质教育，突出学生创新素质的培养，积极探索培养高素质创新型人才的途径和方法，是新工科背景下高等教育改革与发展的主题。新工科的内涵为以应对变化、引领未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养多样化、创新型卓越工程技术人才，为未来提供智力和人才支撑。电气类专业是培养适应科技发展需要，综合素质高，创新能力强，能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、信息处理、研制开发、企业管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的高级工程技术和管理人才的工程学科。为了适应新工科的人才培养，优化和改革实践教学体系、实践内容、实践方法和实践模式，是培养电气类专业创新型人才的有效途径之一。本文以安徽理工大学电气工程及其自动化专业的实践教学体系为例，进行研究与探索。

1 电气工程及其自动化专业实践教学的现状

1.1 实践教学内容

实践教学是高校教学环节的重要组成部分，它的独特功能和作用，是其它教育环节无法替代的，高等学校实践教学是在教师指导下，学生在特定的环境中， 通过自身努力完成教育目标的教学过程。通过实践环节教学，可以加深对课程理论教学内容的理解；给学生提供实践与理论相结合的空间，提高学生对知识学习兴趣，增强学生自主学习的积极性；提高学生的实践动手能力；启发学生高昂的创新意识。安徽理工大学电气工程及其自动化专业实践教学内容主要包含有课程实验、认识实习、生产实习、课程设计、实训、毕业设计与毕业实习、创新能力拓展项目等。

1.2 存在主要问题

与理论教学相比，实践教学更具直观性、实践性、综合性与创新性等特点。现行的实践教学体系已经不能满足社会发展的需求，主要存在着以下问题。

1）课程实验

实验教学和理论教学应该是相辅相成的。但实际上，由于教师更注重理论知识的教授，使得实验教学成为理论教学的辅助手段， 导致了实验教学相对薄弱。

传统教育的教学方法，教师是教学的主体，学生只是被动的吸收知识。长期以来，实验教学中，学生所做课程实验主要是一些常规的验证性、仿真性的实验，每次上实验课前都由教师提前将实验设备检查、维修及调试准备好，并且实验时由教师讲解一遍实验步骤并演示一遍实验过程，然后学生再做。学生在实验中只是机械地重复老师的操作或完全按指导书的实验步骤来做，因此，学生没有积极性，就不可能有创新意识，更不要说培养创新能力了。创新环境有限、创新气氛缺乏，学生的创新潜力得不到充分发挥，创新能力难以得到提升。

课程实验一般开学初制定好实验计划表，实验室是按计划进行相关实验的，平时不开放，按教学进度集中在某段时间实验，排得比较满，一个班接一个班。为了保证学生在有限的时间内顺利按时完成实验内容，实验过程中出现问题，由老师直接检查解决，实验老师人数多、老师能力强，实验做得就有保障。对于问题产生的原因和解决的方法，有学生问，老师才尽力讲解或先解决事后再解释，否则有可能影响后面的学生做实验，这样使得实验虽然做了，但达不到实验教学应有的效果。

2）实习环节

开设各类实习环节，这主要是对专业课程理论教学的补充，扩大学生的知识面，通过到工业现场参观、听课，了解工业现场，了解现场使用到的专业课知识，掌握各种设备的使用情况，提高学生的动手能力和分析能力。但实际实施过程不尽如人意。

认识实习安排第5学期刚开学两周。学生还没有学习到相关专业知识，对现场一无所知，认识实习目的是使学生对所学专业有个感性认识，便于后续的理论课学习。生产实习安排在第7学期上完所有专业课程后，时间三周，目的是到现场可以理论联系实际，对所学专业知识能够综合应用、系统了解。

以前实习由于人数少，学生可以住在实习单位跟班实习。现在学生人数太多，而且电气工程类专业的特性决定了其实习单位如电网、发电厂、变电所、煤矿等都是安全规范要求非常严格的单位，接待实习学生太多，实习单位考虑到安全隐患较大，不太愿意，导致实习单位联系困难。即使同意接待实习，由于学生人数多，实习单位为了保障生产安全，每个地方一次接待实习人数有限制，同一个地方只能分组轮流去。虽然实习总的时间较长，但是落实到每个学生来说时间较短。学生去了只能是看看而已，并不能具体操作，所以有一定的局限性。结果到了实习现场也只能走马观花，匆匆忙忙，流于形式。

2 加强专业综合实训教学环节，培养学生创新实践能力

为了解决以上问题，结合学生的实际及教学条件，学院不断调整实践教学培养方案和教学内容，改进教学方法。加强专业综合实训教学环节，在实践教学过程中把专业新技术引入到相关的实训教学活动中。深入实践教学研究，不斷完善实训课程体系设置，既要注重专业基础实验室和专业核心课程实验室的建设，又要注重专业综合实训实验室的建设，进一步加强实训课程的综合性和实践性，最大可能地实现学生与社会“无缝衔接”，培养学生创新实践能力。

2.1 实训实验室的建设

通过购置、自制、联合开发，学院先后建立了一系列专业综合实训实验室：嵌入式系统实训实验室、DSP实训实验室、电力拖动自动控制系统实训实验室、电机控制系统实训实验室、电动自行车实训实验室、电力系统综合自动化实训实验室、电力系统继电保护实训室、110kV变电站监控实训室。

电机控制系统实训实验室、DSP实训实验室是由相关老师带领学生自行研发自制实训装置的。“电机控制系统实训装置”、“DSP实验箱”，参加安徽省首届高等学校自制实验教学仪器设备展，获得三等奖。“电机控制系统实训装置”融合了机械、电力电子、电力传动、自动控制、计算机、通信等先进技术，通过设计、调试、编程、控制、检测等环节的训练，激发学生的想象力，培养学生的设计能力、创新能力、动手能力和跨专业的综合应用能力。

电力系统继电保护实训室、110kV变电站监控实训室是由相关老师和企业联合开发的方式建立的。电力系统继电保护实训室即可成组配合完成常规继电保护实验，又可联网组态现场真实的变电站、配电网络。110kV变电站监控实训室可以仿真一个小型电网的调度，其虚拟电网包括3个110kV变电站，10个35kV变电站及若干外网电源点及一些小火电，小水电。仿真系统采用动态拓扑分析，实时动态故障潮流计算，实时采样电流、电压。计算故障量并与保护定值比较启动，其保护原理和功能与现场装置一致。

2.2 实训教学模式的改革

1）模块化教学，逐级递进

学生刚刚学完专业理论知识，“只见树木，不见森林”，没有系统的概念，如果一下就直接接触综合性的复杂系统，极易不知所措，无从下手。因此，提出采用模块化的教学思路，将整个实训系统进行模块化处理，各模块任务采用先易后难的顺序逐级递进。如电机控制系统实训项目分别设计了以下几个模块：①接触器-继电器控制行车运行；②PLC控制行车运行；③触摸屏+PLC控制行车运行；④PLC+变频器控制提升机运行；⑤触摸屏+PLC+变频器控制提升机运行；⑥系统组网。

2）学生为主，教师为辅

实训以小组为单位，每组4～5人，每个模块要求以任务书的形式下发到小组，小组成员分工合作，协调完成系统设计、接线、编程、调试、运行。在实训实践教学中，学生是主体，教师是指导者。教师需因材施教，因人而异。有的小组实力强，完成的速度快，可在完成基本实训模块内容的基础上，另行增加其他实训模块，如提高控制难度、改变控制要求等。从而调动学生们学习积极性，促使学生自主学习、主动学习，激发学习兴趣、拓宽专业知识面、锻炼自主工作能力和创新能力。

3）加强师资培训，提高教师实训能力

电气专业实践教学内容需要与时俱进，及时调整以紧跟技术发展的步伐，所以对专业综合实训指导老师的能力有较高的要求，要改变教学内容不能“与时俱进”，教学方法“照书宣科”的局面，提高教师的教学水平，同时也提高教师的科研水平。实训老师要进行专门培训，应优先安排科研能力强的教师负责实训具体工作，提供机会给教师到企业和兄弟院校进行访问和学习，教师之间还要互帮互学、取长补短，充分利用和发挥各自的优势，提高指导教师的整体业务水平。

另一方面，可以聘请研究生助教辅助实训，即能有效解决师资相对不足的矛盾，又能提高研究生的实践能力。

4）开放实训室，提供创新平台

对现有实训实验室实行有条件的开放，利用实训装置，以各类大学生竞赛、大学生创新创业项目为目标，由专职指导教师利用周末和寒暑假进行专业实践培训和创新指导，夯实学生的专业基础，培养学生的实践动手能力和创新能力，指导学生申请并完成大学生创新创业项目，力争在各类科技创新竞赛中获奖。在课余时间，指导老师积极引导学生参与科研项目的开发，成立了以学生为主体的科研小组，进行有特色的、正规的小组实训活动，不受固定的实验时间限制，让学生在学习理论基础之后再提高一个层次，逐步提高学生的实践能力和创新能力，为学生营造良好的科研环境，为培养创新型人才提供了较高的平台。

3 结语

专业综合实训实验室是高校实验室的一个重要组成部分，通过专业综合实训环节，将学生的创新能力的培养具体规范地纳入实训教学计划之中。建立各种系统的、操作性强、特色鲜明的大学生创新能力培养的实训体系，可以把创新能力培养贯穿于实训教学全过程。在实训过程中，培养学生的设计能力、创新能力、动手能力和跨专业的综合应用能力。系统从设计到实现需要多学科的结合及团队各成员的分工协作、共同努力，培养了学生的团队协作精神。另外构筑开放式实训教学新体系，还可以为大学生各类科技竞赛及创新创业训练，营造良好的科研环境、创新环境和创新氛围。

新工科人才培养是需要从学生、教师、高校、企业、国家等多方共同努力去实现的伟大战略目标。着力打造和倾力培养大学生具有工程训练综合创新能力，已成为高等教育必须达成的目标和拼搏的方向。

【参考文献】

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[3]李梅，梁喆，杨岸.电气工程类专业实验室的开发研究[J].黑龙江科技信息，2015（34）：155.

[4]史静，任东峰，李学平，等.“新工科”背景下工程能力创新型人才培养模式探究[J].科技视界，2018（3）：41-42.