煤矿电气化卓越工程师培养实践教学环节探索

于 群，于永进，曹 娜

(山东科技大学电气与自动化工程学院，山东 青岛 266590)

0 引言

长期以来，我国的煤炭行业存在粗放式发展、安全生产形势严峻、科技创新能力不足、行业人才短缺等问题。进入21世纪后，优化升级、绿色生产和清洁利用等成为煤炭行业发展面临的现实挑战。为此，煤炭工业提出了加快煤炭科技创新，优先发展煤炭教育的方针[1]。

山东科技大学的传统优势学科中与煤炭相关学科专业占绝大多数。为了培养适应煤炭电气专业发展需要的人才，我校从2007年开始招收煤矿定单培养的煤矿电气化专业学生，2011年该专业获批教育部第二批卓越工程师计划专业。在该专业的建设过程中，我们深深地感到传统的实践教学环节已不能满足卓越工程师培养的要求。因此探索如何按照煤矿电气化卓越工程师计划培养目标设计实践教学环节，对保证卓越工程师的培养质量具有重要的意义。

1 卓越计划对电气工程师实践能力的要求

煤矿电气化卓越工程师的培养目标是：培养面向煤炭工业需要，具有从事电气与控制工程技术工作所需的扎实的基础理论知识以及一定的人文和社会科学素养，掌握本专业系统的专门知识，具有较强的实践动手能力和应用所学知识解决工程实际问题的能力，具备较高工程素养的德智体全面发展的应用型创新人才。按照该目标的要求，培养学生的实践能力应着重在工程实践中培养学生的职业道德素养和团队合作精神、工程应用技能、工程创新意识及能力，拓展组织管理能力、交流能力、环境适应能力，提升获取信息的能力与终身学习能力[2，3]。具体有以下几个主要方面：

1.1 职业道德素养培养

培养学生具有强烈的社会责任感，遵守职业道德规范和电气工程的职业行为准则，忠于职守，掌握一定的职业安全、环境保护方面的法律法规及标准知识并初步具备应对危机和突发事件的心理素质与能力。

1.2 组织管理、交流、环境适应和团队合作能力培养

培养学生具有合理地组织管理和有效协调各种力量的能力；能够自我控制、换位思考，灵活处理各种人际关系并具备较强的环境适应能力以及具有大局意识、协作精神和服务精神的团队合作能力。

1.3 工程应用技能培养

培养学生熟悉煤矿电气行业领域的技术标准及规范，熟悉电气设备的性能、电力输送流程以及电气自动化控制方法并能够综合运用所学理论知识与技术手段，参与实际工程的设计与生产操作，初步具备实际工程维护、平稳运行的能力。

1.4 工程创新意识及能力培养

培养学生了解煤矿电气专业的发展现状以及新技术、新设备、新工艺等的发展动态，具有对煤矿电气工程技术问题的基本认知和判断能力并能提出初步解决方案的能力，不断提高其工程创新意识与独立获取新知识的能力。

1.5 获取信息与终身学习能力培养

培养学生具备在工程实践中运用现代科技手段获取技术信息的基本能力并学会追踪专业及学科前沿的发展趋势和知识更新的意识，从而培养终身学习的能力。

2 实践教学体系的设计

按照煤矿电气化卓越工程师计划培养学生实践能力目标的要求，在培养方案中，主要设置了如表1所示的10个实践教学环节。

表1 煤矿电气化卓越工程师计划培养方案中的实践环节

以上各实践教学环节的主要内容和作用如下：

2.1 金工实习

通过金工实习使学生了解一般机械制造的过程和金属加工的主要工艺方法，掌握各种设备和工具的安全操作使用方法[4]；初步培养学生认识图纸及了解技术条件的能力。通过实习，提高学生的动手能力，养成热爱劳动，遵守纪建的好习惯，为后续实践环节打下良好的基础。

2.2 电子技术课程设计

该设计主要培养学生综合运用电路、模拟电子技术和数字电子技术所学的理论知识，通过一个小型电子系统的研究开发过程，初步掌握简单电子电路系统的一般设计方法的基本实践能力。通过学习计算机辅助软件电路设计方法，能熟练应用Multisim软件对设计电路进行仿真分析以及应用Protel99或Altium Designer软件进行电路、印刷电路板的设计制作。

2.3 认识实习

生产实习的作用是使学生初步了解电能的生产、调度、输送、变配电的过程，认识熟悉发电厂、变电站、煤矿的构成，各种电气设备的结构、安全生产有关规程等，对典型矿山供电系统以及矿山生产过程具有感性认识，激发学生热爱所学专业和奋发学习的热情，为今后学习其它专业基础课和专业课奠定基础。

2.4 单片机在矿山电气中的应用设计

课程设计的目的是通过设计和调试训练，加深学生对典型单片机的内部结构、工作原理的理解，结合煤矿中常用的瓦斯、风速、温度、CO等传感器以及电动机综合保护器等装置的基本原理，设计出相应的单片机功能单元和软件模块[5]。通过设计来培养学生综合运用知识能力的水平，提高学生独立解决问题的能力以及创新能力、协作能力、查阅和运用资料及写作的能力。

2.5煤矿控制系统课程设计

通过该实践环节，使学生掌握煤矿控制系统设计的基本内容、设计方法和查阅文献资料的基本方法和基本技能。要求学生针对煤矿提升机、水泵、通风机、压风机、胶带运输机等设备的控制要求，利用可编程控制器，提出设计方案，进行硬件配置和软件的编程调试。使学生学会运用煤矿主要设备的控制要求及相关技术标准及规范，培养学生分析和解决工程设计问题的能力。

2.6 煤矿供电课程设计

通过该实践环节，使学生掌握煤矿地面变电所设计的基本内容、设计方法和查阅文献资料的基本方法和基本技能。主要包括变电站的负荷统计、主接线方式选择、主变压器和开关设备的选型、继电保护装置的配置及整定计算、无功功率补偿装置、防雷及接地装置的设计等。使学生学会运用煤矿电气行业领域的技术标准及规范，培养学生分析和解决工程设计问题的能力。

2.7 生产实习

生产实习是煤矿电气化专业重要实践性教学环节。通过到煤矿企业进行实习，使学生在实际生产中学习煤矿相关电气与控制设备运行的技术、维护知识以及煤矿生产单位的组织、管理方法。通过生产实习，使学生体会煤矿现代化生产“严格地遵守纪律、统一组织及协调一致”的特点[6]，培养学生艰苦朴素的优良作风并提高学生的组织观念。使学生在巩固本专业知识的基础上，理论联系实际，锻炼自己的实践能力，为适应今后的实际工作做好准备。

2.8 毕业实习

毕业实习是为毕业设计做准备，使学生在资料检索、分析、整理等环节获得必要的训练。通过毕业实习，使学生熟悉毕业设计课题相关的技术领域与设备，了解工程项目的设计思路与过程，形成个人在该领域的知识体系，加强在工程实践中发现问题、解决问题的能力培养和训练，同时受到学会适应现场、在与现场工程技术员人际交往能力方面的训练，提高综合素质。

2.9 毕业设计

毕业设计是煤矿电气化专业教学的最后一个环节，设计的选题主要来自煤炭行业的实际项目。通过毕业设计，培养学生查阅和运用文献资料的能力，专业外语阅读和翻译能力以及工程设计的书面与口述表达能力。结合毕业设计工作内容，有侧重地培养学生关注煤矿电气行业新技术、新设备、与新工艺的发展动态，提高其工程创新意识、独立分析与思维能力以及与获取新知识的能力。并激发学生的求知欲和知识更新的意识，从而培养终身学习的能力。

2.10 煤矿新技术、新方法、案例讲座

该实践环节主要是邀请煤矿技术人员来给学生做有关新技术、新方法、案例的讲座。通过该环节，进一步培养学生关注煤矿电气行业新技术、新设备与新工艺的发展动态，增强工程创新意识，激发学生的求知欲和学习热情。

3 实践教学的实施方式

在煤矿电气化卓越工程师计划培养的10个实践教学环节中，金工实习、电子技术、单片机、煤矿控制系统和煤矿供电系统等课程设计在校内进行；认识实习、生产实习、毕业实习和毕业设计在煤矿企业进行。为了保证实践教学环节能够顺利进行并取得较好的效果，我们主要采用了以下措施。

3.1 建立长期稳定的企业实践基地

煤矿电气化专业是为煤炭企业培养人才，其实践基地应主要以煤矿为主。但现在的煤矿企业中，分属于不同矿业集团，其运作方式各不相同，每个矿山内部的管理方式也不相同。为了不使实践基地的建设流于形式，保证实践教学基地收到理想的效果，我校依托国有特大型企业山东能源集团及其下属的新汶矿业集团、肥城矿业集团、淄博矿业集团、枣庄矿业集团、临沂矿业集团成立了校企合作委员会，由双方的负责人担任委员会的主任。委员会的主要职责包括制订培养目标、培养计划、相关管理制度，实践环节的年度实施计划、并落实经费投入。

在每学期末，学校将要到企业进行实践教学环节的班级、人数、实习内容等信息汇总报给山东能源集团。山东能源集团根据各矿的实际生产情况，将实习学生进行分配并将各实习地点联系人等信息反馈给学校。在实习开始前由实习指导教师与企业联系相关的食宿、分组等具体事项。

当前仍有一些煤炭企业把接收大学生实习当成一种可有可无的任务甚至认为是一种麻烦，为了提高煤矿企业接收实习的积极性，我们充分发挥学科优势，帮助企业解决实际生产中的问题。例如组织教师每年为企业开设煤矿可编程控制器应用、变频器原理及应用、煤矿电网继电保护整定计算等专题培训课程；联合企业共同申报政府部分的各级科技术项目，以及积极为企业生产中遇到的技术难题提供技术咨询和指导，并于2011年以电气与自动化学院为依托获批成立了“矿山安全检测技术与自动化装备国家地方联合工程研究中心” 和“矿山生产安全检测技术与设备教育部工程技术研究中心”。

3.2 完善校内实践基地的建设

除金工实习是在学校实习工厂进行外，煤矿电气化专业的电子技术课程设计、单片机在煤矿电气中的应用课程设计[7]、煤矿控制系统课程设计、煤矿供电课程设计均在电气与自动化学院的相关实验室进行。近五年来学校先后投入近2000万元建设经费来加强实验室建设，“电工电子实验中心”获批为国家级实验教学示范中心，“电气与自动化实验中心” 获批为山东省高等学校骨干学科实验中心。这些高水平的实验中心为在校内进行相关的课程设计提供了坚强的保障。

3.3 扎实做好“双师型”教师培养

针对缺乏既有理论知识又有实践经验的电气自动化“双师型”教师的现状[8]，学校规定青年教师必须到煤矿企业现场参加为期一年的实践锻炼，在实践期内工资和各项津贴照常发放，对考核优秀的教师在晋升职称时优先考虑。要求每年到矿山带各种实习的指导教师，及时了解煤矿电气化专业目前的生产、技术、工艺、设备现状和发展趋势，收集煤矿供电、控制等方面的教学案例，完善相关课程设计和毕业设计的选题。

4 结论

从2011年获批教育部卓越工程师计划专业，我校煤矿电气化专业的实践教学环节经过了四年的时间运行。通过实际运行表明，该方案能够结合煤矿企业的现状，注重在实践中培养学生的职业道德素养和团队合作精神、工程应用技能、工程创新意识及能力。毕业生的组织管理、交流能力强，能够很快地适应煤矿工作环境，很好地满足了企业的需求。

[1] 张士强，陆继峰.挑战、问题与对策：地方煤炭院校学科专业建设的若干思考[J].煤炭高等教育，2014，32(6)：38-43.

[2] 林健.校企全程合作培养卓越工程师[J].高等工程教育研究，2012，(3)：7-23.

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

[4] 江旭.金工实习的教学改革与实践[J].武汉工程大学学报，2010,(32)：107-110.

[5] 张雪松.PIC单片机教学改革探讨[J].信息系统工程，2010，(8).

[6] 刘巧平，董军堂.电子信息工程专业生产实习教学的思考[J].价值工程，2012，(10)：241.

[7] 黄文力，何琳琳.电气工程及其自动化专业应用型人才培养探索[J].中国电力教育，2013,(8)：5-7.

[8] 樊立萍.适应卓越工程师培养的师资队伍建设问题探讨[J].中国电力教育，2011，(27)：3-4.