电气工程及其自动化专业铁路特色应用型人才培养

宋平岗,倪 勇,吴文辉,王 勋

(华东交通大学电气与电子工程学院,江西南昌330013)

0 引言

培养德智体美全面发展、具有宽厚的基础和开阔的视野、具有“实践能力强、创新务实”的高级专门人才,服务于区域经济和铁路事业的发展,一直是我校追求的目标。为了增强毕业生对现代社会不断发展变化的适应性,我校电气工程及其自动化专业在几十年的人才培养发展中,借鉴国内外培养应用型人才方面的经验,一直以建设铁路特色专业为专业建设目标,逐步形成了在课程教学中既体现厚基础、宽口径,又不失铁路特色,并在保持铁路特色的同时,又兼顾为区域经济发展的特色应用型人才培养模式[1-3],2008年我校电气工程及其自动化专业被教育部、财政部批准为第二批高等学校特色专业建设点。

1 国内外应用型大学的教育理念

德国应用型大学向来重视设计,以理论联系实践著称。学生的毕业论文课题与企业实践相结合的程度高,工科类专业毕业论文课题全都来自企业,并在企业中完成的占60%～70%。其毕业设计具有鲜明的应用型特征,学术旅行是其鲜明的特色[4]。

英国高等教育始终强调教育的实践目的、注重训练学生思考的能力、批判性的思辨和多学科知识的交叉,使教育成为培育创造性人才的摇篮。本科生平均每周有两个下午时间在实验室学习,实验成绩记入相应的课程中[5]。

美国麻省理工学院电机工程系系主任和工学院院长的G.Brown教授提出了“科学主导工程的训练方法”和“课堂教学必须与实践教学紧密地结合起来”的教学方法,工科系的课程计划中规定必须达到48设计学分。“回归工程实践”的口号更是在工程教育的改革实践中充分得到体现。

日本工程教育从一年级开始就瞄准未来的职业方向,在一年级到四年级的本科教育阶段,科学理论、专业技术、人文素养等按照“并行工程”齐头并进,日本早稻田大学的理工学部还规定学生须修满24分的人文类课程才准予毕业。对理工科学生的人文素质提出要求,美国哈佛大学早在1978年就通过一项《基础课设置方案》,要求全部学生学习文学、艺术、历史、社会哲学等。麻省理工学院明确规定学生必须修满8门人文课程,计72个学分后才准予毕业;法国的理工科院校的课程设置规定必须学习文学、美术、法律、经济管理等人文类课程,人文类的课程需占总课时的20%以上。

国外应用型大学还强调,理论教学应融合研讨教学、现场教学(课堂与实验室融合)、案例教学等多种教学模式。课堂教学过程中师生能相互交流,以保证研讨教学、现场教学、案例教学等多种教学模式的有效开展。

教学内容方面,应用型大学的理论教学有鲜明的实践导向,不强调学科知识的系统性和抽象性,而强调科学知识和方法如何运用于实际生产和其他领域,不是把过多的时间用于原理的推导和分析,而是偏重于那些与实践密切相关的专业知识。

工程实践教学环节所占比重较大。实践教学环节主要包括实验教学、实践学期、项目教学、毕业设计和学术旅行。实验教学是非常重要也是经常使用的一种教学形式。在专业学习阶段,实验教学占整个教学活动(不包括实践学期)的25%～30%。

国内专家学者普遍认为,应用型人才就应具有非常强的实践能力和操作技能;具有创新意识和创新能力;具有自主学习的能力,以在实际工作中获得最新的实用技术和较强的技术创新能力;具有团队合作精神,有强烈的集体荣誉感和集体责任感;具有相应领域的综合职业能力和全面素质;具有在专业理论知识和实践技术技能各方面综合应用和复合特征;能适应社会行业(职业)或技术岗位技术水平提高和知识能力结构多样化的需要;具有健全的心理品质特征等等[6]。

2 具有铁路特色人才培养体系建设

2.1 保持行业特色,为铁路培养应用型人才

我校从1981年招收电力机车专业本科学生以来,一直为铁道电气化事业培养专门人才。为适应铁路行业、城市轨道交通和区域经济发展对人才的需求,在电气工程及自动化专业中灵活设置了5个专业方向。其中电力牵引与传动控制、铁道电气化、城市轨道交通动力与控制等专业方向具有鲜明的行业特色,许多毕业生已成为铁路机务段、供电段、水电段及城市地铁车辆基地(段)的各级领导和技术管理骨干。

2.2 找准定位,服务地方

在保持铁路行业特色的同时,兼顾为地方经济的发展服务。学院的电气工程及其自动化专业在原有铁路专业的基础上,还先后设置了建筑电气技术、城市轨道交通动力与控制等专业方向和传统的电力系统及其自动化专业方向,主要是扎根地方沃土,服务区域经济。目前本专业的电力牵引与传动控制、铁道电气化、城市轨道交通动力与控制等专业方向均为江西省内唯一。特别是建筑电气技术专业方向,已培养毕业生10届,毕业生主要就业区域为江西、长三角、珠三角等地区。随着该方向专业师资队伍的壮大和办学实力的提高,于2007年顺利获得了教育部批准开设“建筑电气与智能化”专业。目前由建筑电气技术专业方向孵化而成的“建筑电气与智能化”专业已开始独立招生。

2.3 “2+2”人才培养模式

为了使学生达到基础深厚、素质全面的具有实践能力强、创新务实的高级应用型人才培养目标,学院对电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、交通设备信息工程等专业实施“2+2”培养方案,即前两年上述4个专业按大类培养,学生进校后不细分专业,在一、二年级进入一个共同的大类平台,即通识教育课程平台和专业教育基础平台,强化公共基础与学科基础,实施厚基础、宽口径培养。到二年级末,由学生根据社会需求和个性特长,在学院的引导下进行自主选择专业方向,实行分流后的特色培养。

2.4 特色专业服务

改变专业教师要到上专业课时才与学生见面的状况。目前新生一进入学院,各专业教研室的教师就主动与学生见面,建立联系,与学生谈专业、聊人生,让学生参观专业实验室、实习室、专业研究室等,教师演示一些“精彩的”专业实验,邀请专业有突出成就的校友给新生作讲座,使学生逐步产生对专业的浓厚兴趣,逐步养成应有的专业素养。从新生进校起到毕业,专业教师服务陪伴学生的整个大学过程,并向后延伸。许多同学毕业后,仍同专业教师保持着密切的联系。

2.5 特色培养计划

在培养计划中,第一学期设置了“铁道概论”课程,改变了传统的基础课、专业基础课、专业课的三段式教育模式,让学生从第一学期课程就接触专业,了解专业。改变了原来的专业基础课程要在基础课程结束才开出的状况,现在“电路原理”、“电路测试技术”课程在第二学期就开出,三、四、五学期有电路、数字电子技术、模拟电子技术、电机学、电气工程导论等课程,紧随其后专业课程陆续开出,一直到第八学期的毕业设计,电气工程及自动化专业班级的课程每学期都有学院的专业老师任课,使得学生的专业素质得到了不间断的培养。

在培养计划中,除了国家规定的一些人文素养必修学分课程外,还规定8个学分的公共基础选修课,必须在音乐、文学、管理等旨在加强人文素养的课程群中选课,课程群中还有名画欣赏、围棋、书法等课程,从教学制度上为工科学生的人文素质养成提供保证,并在课程进度安排上,做到了对学生科学理论、专业技术、人文素养培养的齐头并进。

2.6 建设特色实践环节教学体系

为了加强本专业学生的工程实践能力及创新意识,构筑一个较为完善的实践教学软、硬件体系,即从主干基础课、专业基础课中将实验单独设课、独立考核,目前有:大学物理实验Ⅰ、Ⅱ;电路测试技术Ⅰ、Ⅱ;模拟电子技术实验;数字电子技术实验;电机与拖动实验Ⅰ、Ⅱ;电力电子技术实验等。在实验形式上实行1人1组或2人1组,计划安排与自主实验并重,不断加大综合性、设计性实验比重,增加实验室的开放时间,依托的电工电子实验中心已被江西省评为首批本科教学实验示范中心。再辅之以实习、课程设计、毕业设计等集中实践环节及第二课堂等,计划安排的集中实践总周数为52周。以大学生电子科技协会为组织形式积极开展第二课堂的电子制作活动,建有电子创新实习基地。这不仅仅是实验室、实习基地等教学条件的建设、开发和改善,更主要的是实现了教学理念、教学模式的转变,每年开展校级电子设计、制作竞赛活动,积极组织学生参加全国性的各种大学生竞赛并屡获佳绩。由本专业教师主持的“大学生创新能力培养的研究与实践”、“电气工程及其自动化专业结构体系的研究和建设”教改项目先后获得江西省第十一批高等教育教学成果一等奖,江西省第十批高等教育教学成果二等奖。一系列的奖项,再加上通过改善专业实验室硬件条件,及办学中形成的一批稳定的铁路行业校外实习基地,如株洲电力机车厂、福州供电段等,为更好地培养学生的专业实践能力,培养学生工程意识及创新意识创造了条件。

2.7 以技术开发应用促进特色课程教学

在专业培养计划中设置了一些特色课程,如“电传动机车总体及传动装置”、“电传动机车控制”、“轨道牵引技术”、“电力牵引供电技术”、“接触网技术”等。这些工程应用型课程的建设,紧跟时代发展的要求,以技术开发应用推动课程建设,使专业课程理论紧跟技术发展趋势,实践更具有针对性和着力点。经过长期的努力,电气工程及其自动化专业形成了铁路行业特色鲜明的科研团队。学院的交通信息工程及控制研究所在电气化铁路牵引供电远动系统领域的研究处于国内先进水平,研发的产品牵引供电远动系统H Y200已在武广、西陇海等电气化铁路干线上投入使用等。一系列科研的成果也有力地促进本科的专业教学及学科建设,目前电气工程及其自动化专业已是一级学科硕士点。多项面向企业的横向课题为我们提供了技术开发的可能,既锻炼了一支教师队伍,又促进了特色课程教学。

2.8 建立与注册电气工程师制度相适应的教学模式

电气工程教育应以电气工程技术科学为主要学科基础,以培养能将电气工程科学技术转化为生产力的注册电气工程师为目标。既要考虑其教育属性,即根据一般工程技术人才的成长规律组织教学,又要考虑其电气工程特性,在大科学、大工程观的视野中进行未来电气工程师必不可少的关于科学方法和创造思维的训练,促进与注册电气工程师制度相适应的教学改革的深化。为此,我们按照注册电气工程师的执业范围所必须具备的能力结构及其形成特点,工程技术型专业规范的培养目标和规格、能力结构要求和知识结构要求,来设置课程和确定课程内容,以达到未来注册电气工程师应具备的理论知识基础、专业知识和工程实践能力等方面素质的培养要求。

2.9 探索出具有工程特色的教学方法

(1)确定工程技术教学主题

工程设计工作往往从一个粗略的、模糊的计划开始,在实际活动的发展过程中逐渐充实具体细节。教师提出与学习内容密切相关的案例或问题,即所谓“抛锚”,把理论知识与工程实践要结合起来,同时建构工程技术教学主题。设置与专业研究方法有关的教学主题,如“牵引变电所电能的谐波问题”,谐波是怎样产生?为什么要进行谐波治理?如何消除各次谐波?必要时教师向学生提供解决问题的线索,例如需要搜集哪些资料、、如何获取有关信息资料、工程师是如何解决类似工程技术问题等,使学生在解决工程问题中建构知识、提高工程应用能力,再通过交流与讨论,加深对所学工程技术问题的理解,使学生在探索和研究中发现和学习。

(2)创设工程教学情景

针对高压大容量电气设备缺乏现场教学的可能性,广泛建设教学资源,收集大量精美的设备实物照片,现场的录像,精心设计和制作Flash动画,结合原理图,使得电气设备抽象概念和复杂的原理过程形象化。利用现代多媒体技术,为学生提供虚拟现实的、灵活应用的、满足工程情景需求的学习资源。对工程抽象技术问题,为学生和教师之间营造有效交流和沟通的、鲜明形象的目标对象和载体。

(3)引导学生自主学习

新知识是学生按自己旧知识和经验的理解创建的,学生的学习过程是一个复杂的心理活动过程,工程技术的学习还是一个演绎推理过程、行为动作过程。在教学中落实学生的主体地位,培养学生自主学习的能力、逻辑推理能力、动手能力,强调学生学习的主体地位和主体精神、开发元认知能力,培养学生依靠自己的努力,自觉、主动的学习能力,积极地参与以获取知识的能力。具有这种能力的学生才有强烈的求知欲,才会善于积极思考,勇于质疑工程问题,在学习过程中表现出强烈的探索和进取的精神。只有学生在情感、思维、动作等方面自主参与了工程教育活动,学生的学习主体性才能充分体现出来,工程实际能力才能得到提高。

2.10 建设特色教材

专业课程教育模式应能适应新技术和新设备的发展和新世纪对人才的需求。铁路技术正向高速、安全、高效、自动化、信息化、智能化方向发展,相应的智能化数字式产品更新换代也异常频繁。以高速动车组为代表的新技术和新装备的出现,要求课程内容求“新”、求“变”,专业教材建设任务繁重。长期以来,我们组织教师主编或合编了“铁道电气化概论”、“电气化铁道微机监控技术”、“电力牵引供变电技术”、“数字逻辑”、“模拟电子技术基础”、“数字电子技术”、“电工电子技术”、“电路测试技术基础”等多部特色教材。另外还编写了许多讲义,并突破一门课一本教材模式,向学生推荐多种教材及相关技术网站。专业图书资料除学校的公共图书馆、资料室和数字化资源外,还建有学院专业资料室、教研室专业资料柜等,为教师和学生的专业学习、课程设计、毕业设计提供更多的专业图书资料。

3 结束语

我校毕业生就业率长期名列江西省前列,电气工程及其自动化专业毕业生就业率更是名列我校前茅。特色应用型人才的培养,得到当地党、政领导的高度评价。地方高校特色专业设置和建设要更好地适应社会发展需要,就要突出自身的办学优势及办学特色。大学没有特色,就没有生命力;培养的人才没有特色,就没有竞争力。要切实提高地方高校毕业生就业竞争力和社会适应力,既要注重综合素质培养,增强毕业生的学习提升能力和发展能力,又要注重学生的实践能力培养,不断提高他们的动手能力和操作能力。

[1] 宋平岗、倪勇.建设有铁路特色的电气工程及其自动化专业[C].第二届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集(上册),2004年4月,135-137

[2] 王勋.我校电气工程及其自动化专业结构体系的研究[C].第三届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集,2005年9月,103-105

[3] 吴文辉.注册电气工程师制度下电气工程及其自动化专业改革探讨[C].第四届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集,2007年4月,207-209

[4] 徐理勤.德国应用科学大学(FH)的人才培养模式及其启示[J].浙江科技学院学报,2005,17(4):309-313

[5] 杨爱英.中英高等教育教学模式的研究及启示[J].黑龙江高教研究,2006,(9)

[6] 李娜,解建红.应用型人才的特征和培养对策[J].河南师范大学学报(哲学社会科学版),2006,33(4):191-193