电气工程及其自动化专业人才实践能力培养方法

陈 虹

(扬州大学能源与动力工程学院,江苏扬州 225009）

电气工程及其自动化专业人才实践能力培养方法

陈 虹

(扬州大学能源与动力工程学院,江苏扬州 225009）

对电气工程及其自动化专业的实践教学环节进行整合,建立起立体化实践教学平台,构架成多层次递进螺旋式实验教学体系。逐步提升学生的基础实验、工程实践能力和创新能力,从而实现验证、工程应用和创新实践教学一条线新方法的可行性。

基础实验;工程应用;创新实践

电气工程及其自动化专业是一个宽口径,应用范围广的工程应用专业,因此人才培养一般要求学生毕业时具有扎实的数学、物理等自然科学基础和宽广的专业理论知识,能在电气工程及其自动化、电子技术、自动控制系统、计算机技术等相近领域从事科学研究、工程设计、技术开发、制造运行。

1 专业实践教学的体系

针对上述情况,电气工程及其自动化专业的培养目标应定位在能适应现代化工业生产和建设并有一定创新能力的应用型高级专门人才的目标上。人才培养的重点应该是工程应用型和应用理论开发型。因此电气工程及其自动化专业的培养要求是学生必须系统掌握电气工程、自动化和工程应用领域的基础理论、基本知识和综合应用的基本技能,能从事电气和自动化设备的设计、安装、调试、运行、监理和管理等方面的工作,具有一定的实践能力和创新精神。

在总结我们从事多年的教学经验后,提出我校电气工程及其自动化专业实践教学思想为:结合江苏省实验教学示范中心建设为契机,对原有电气工程及其自动化的实践教学环节进行整合,建立起立体化实践教学平台,构架多层次螺旋式实验教学体系,注重“验证、工程应用和创新实践教学一条线”的实践教学模式,按递进方式逐步提升学生的基础实验、工程实践能力和创新能力。

多层次螺旋式实验教学体系是针对电气工程及其自动化专业有十分明确的工程背景,开展以理论学习为工程实践服务为主,研究性学习为辅的教学方法,形成一整套从理论研究到教学实践各个环节实施和评价标准的体系结构,指导专业内课程实践性教学的开展,融合共性化教学和个性化教育,培养学生的综合应用能力。具体做法是把培养学生实践能力的各实践环节作为一个整体进行考虑,单独制订实践教学计划,以构建学生实践能力的整体培养目标来整合实践环节,实现基本理论验证、工程应用和创新实践的实践教学一条线的实践教学法。

我们在制订实践教学计划时考虑实践教学与理论教学有机统一、互为补充,以能力培养与素质提升为核心,从而强调理论教学与工程技术“职业性”和“应用性”相结合,在实践教学环节充分体现综合性、设计性和自主性的特色。以验证性实验、工程性实验、创新性实验为基础,与社会实践相结合的多层次递进式实验教学方法。按照先基础、后综合、再创新的思路,循序渐进地安排实验教学计划。

在落实实践教学计划时,针对授课对象和培养目标不同,将所有实验项目划分为基础验证实验、综合设计实验、创新研究实验三个层次,总共开设4个实验平台,分别为:①大学基础课程实验教学平台;②专业基础类实验教学平台;③专业实验、实习教学平台;④创新实验教学、研究平台。

大学基础课程实验教学在学生素质修养和能力培养方面有作不可或缺的位置,由于中学教育中强调学生的素质教育在高考的指挥棒下无法完成。只有在大学的低年级学习中补上这一课。验证性实验即专业基础课内实验,它是按“已知问题※熟悉平台※实验与验证※实验报告”的流程开展实验教学,它是以实验手册为依据,重点培养学生的实验基本技能,使学生“学会走路”。工程性实验即专业课内以项目为引导下的大作业,其基本流程为“给出问题※提出设计方案※上机设计※完成大作业”,重点培养学生的综合性、设计性实验能力,强化学生创新意识,使学生“自主走路”。创新性实验即学生科研团队活动和数学建模竞赛、创新设计大赛等活动,其基本流程为“提出问题※提出假设※探究推理※研究报告”,重点培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,塑造学生的创新品格,使学生“自己找路”。

2 实验技术与现代教学技术结合

实验教学与理论教学相比,实验教学更应该时刻面对科学技术的发展,合理有效地引入先进的科学技术方法,使传统的实验内容与现代技术很好地结合起来,是在专业基础实验教学改革中始终关注和探讨的问题。按照创新教育的要求,我们对实验技术和手段进行了以下几方面的改革:

2.1 利用计算机和传感器技术实现实验数据自动采集和处理

计算机的应用与普及是我们这个时代的一个重要标志。因此高等学校的实验室必须将计算机应用于实验教学中,在部分实验如传感器技术、生产加工中心参数测试等实验中,使用计算机采集实验数据并自动完成数据的处理和分析,提高了实验精度和实验效率,将学生从重复性的数据记录中解脱出来,使他们有更多的精力去把握实验的内容,思索更深层次的工程应用背景;

2.2 利用计算机仿真技术实现虚拟实验

鉴于环境和资金的限制,有些像智能楼宇、中央空调和生产加工中心等设备不可能购进多台套,但是这些设备对学生的能力培养和视野的开拓极有帮助,为此我们将仿真实验引入实验教学。仿真实验通过计算机网络把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体,扩大了智能建筑实验的空间,打破了教与学、理论与实验、课内与课外的界限。它作为一种理想的教学环境的创设工具、学生自主学习的认知工具和情趣激励工具,充分调动了学生主动学习的积极性。通过计算机仿真实验,学生对大型设备的工程应用,都可以达到实际现场难以实现的效果。

2.3 工程设计的“实战性”教学思想

在课程的大作业和课程设计中做到练为“战”的思想,将模拟设计当成真正的工程设计来做。在设计过程中要做到:

通过让学生从认识实践教学开始,了解身边比较熟悉的建筑环境开始观察。认知建筑电气、综合布线和相关的空调设备,了解建筑与电气、环境与设备、电气与自动化的关系;

通过对设计资料和规范的解读,进入工程设计式的学习模式,掌握教师提供的工程案例进行模拟工程设计,掌握设计方法的技巧,培养一种工程应用型的学习思维;

通过让学生参观了解的工程项目进行内容的熟悉,将感性的认知通过理性的工程性思维转化为设计方案;

用“图、文、表”理性地传递完整的设计思考和推敲过程,用感性的构图表达设计的创意。

2.4 “宽口径、厚基础、重个性、强能力、求创新”培养创新人才

高等工程教育要建立“宽口径、厚基础、重个性、强能力、求创新”的高素质创新人才的培养模式,新的培养方案要既考虑学生在校期间应获得的知识结构与框架,又要考虑学生各种能力、素质的培养和个性的发展;既考虑第一课堂的人才培养,又考虑第二课堂的补充作用。培养具有创新精神和实践能力的人才是高校的根本任务,创新型实验是培养创新型人才的重要一环,在实验室中按专业方向形成体系和系统,多角度体现电气工程及其自动化弱电控制强电的专业特点,使实践教学的内容从相对独立到学科融合。增加提高型层次,逐步提高学生的动手能力。在自主创新教育层次,为落实“倡导探索”的理念,利用教学计划设置的3个自由学分,学生可以通过参与导师科研活动、参与实验项目开发、自主实验、自主实习、社会调查等多种方式得到工程素质的深入训练。学生提出的课题经专家论证后,给予立项,并给予一定的资金支持,提供相应的实验条件。为此我们专门设立创新实验室,配备先进的仪器设备和各种工具,指定专门的教师对创新实验进行指导和管理,最大程度的向学生开放。

创新实验室成立以来先后获得许多奖项,例如:王颖同学的作品《基于PLC连续退火炉控制系统》获第十届全国大学生挑战杯竞赛二等奖;陈军同学获2008第四届西蒙杯全国高等院校大学生综合布线竞赛三等奖等。

3 实验教学方法和手段的改革

实验教学是一门实践性课程,在整个教学过程中,强调以学生为本,注重培养学生的创新性思维和从事科学研究的能力,使学生能够掌握自主解决实际问题的能力。在实验内容安排上将所有实验项目分为基础验证实验、综合设计实验、研究创新实验三个层次,内容由浅入深,从简单到复杂,逐步提升其实验技术水平,因此在不同的教学阶段,采取的教学方法手段和考核方式有不同的特点。

3.1 基础验证实验实行传统的实验教学方式

在基础验证实验和综合性实验授课阶段,主要培养学生基本的实验技能,使其熟悉仪器的使用方法,锻炼其初步的综合分析能力,因此实验采取教师现场讲解,学生现场操作,教师现场指导和答疑为主的教学方式。

3.2 自主设计和创新研究型的实验实行导师制

近些年来,按照扬州大学实践教学的要求逐步增加自主设计型和创新型实验项目,这些实验项目实行导师制,这是一种行之有效的教学方法。导师按照因材施教原则,给予学生个性化教育与指导,全面培养学生的实践能力和创新能力。导师通过指导学生选题、开题、调研、实验调试、总结答辩、撰写论文等教学环节,不仅使学生了解了科学研究的方法和要求,学到许多书本以外的知识,培养了科研能力,而且通过导师的言传身教更有利于培养学生创新精神,增强学生的事业心和使命感,引导学生树立起艰苦创业的优良品质和执著追求的科学精神。

3.3 实行开放式实验教学

对于不同的实验项目采取不同的开放方式,实行半开放和全开放相结合的模式。对于基础实验要求学生全修,网上选课。综合性实验可不按实验室规定时间内完成,可以采用预约方式,完成实验。对于补做和重做的实验也可以网上预约。对于大学生科技创新项目、毕业设计等实行全开放模式,建立了实验室面向学生全面开放的机制,以发挥优质教学资源的品牌示范作用和影响,这些措施有:①对承担的开放实验任务,视作正常的教学任务安排,计入各实验员年终考核;②大型精密仪器设备有网上管理平台,可以网上预约实验,实现了优质教育资源共享;③建立了网上实验开放平台如:实验仪器介绍,实验讲义,实验动画演示,虚拟实验室,学生创新作品以及论文展示,教师科研项目介绍等。这些都为学生自主开放式学习提供了平台。

3.4 利用网络技术实现网络辅助实验

在现有网络资源(电子教案、学习指导、教学视频、课前课后习题等)基础上,进一步增加了仿真实验内容、教学视频、网上师生交流平台等;充分利用课外开放,建立网上虚拟实验室、网络远程控制实验室等;加强实验室管理系统的建设,实现了实验课程自主式学习系统的运行。

4 结论

在本科电气工程及其自动化实践教学中,我们要不断研究、吸纳和运用适合自身特点和发展目标的的理念、方法和手段,建立和完善实践教学体系,以提高实践教学质量的科学性和有效性。通过不断调查、挖掘学生和社会对电气工程及其自动化专业的需求,持续改进实践教学质量,不断提高学生和社会对我们教学质量的满意度。从而实现培养具有高度的社会责任感、具有社会竞争力,个性和人格得到健全发展的高素质、创新型人才目标。

[1] 刘维亭、王德明、朱志宇、电气工程及其自动化专业建设与实践、华东船舶工业学院学报(社会科学版)、华东船舶工业学院学报(社会科学版)、2002年第2卷第4期、2002年

[2] 华小梅、丁坚勇、饶凌平、电气工程与自动化专业毕业设计改革的探索与实践、中国电力教育、2008年 12月上总第 126期、2008年12月