电气工程及其自动化专业卓越工程师培养实践教学探析

孔 汉 江 豪

郑州轻工业学院电气信息工程学院 河南郑州 450002

教育部在2009年年底提出了卓越工程师教育培养计划(以下简称“卓越计划”)，该计划对提高我国工科院校工程技术人才的培养质量，促进工程教育和工程师的国际互认具有重要意义[1]，也是国家振兴工程教育的一次重大探索。我校电气工程及其自动化专业于2011年被批准为教育部第二批卓越计划专业。在专业建设过程中，卓越计划对实践教学提出了更高的要求，传统的实践教学方法已不能完全满足卓越工程师培养的需要。如何优化卓越计划的课程体系建设，按照培养目标深化实践教学改革，对卓越工程师培养具有重要意义。

1 卓越计划对实践能力的要求

卓越工程师是指优秀的工程师，是具有从事工程系统操作、设计、管理和评价能力的高素质、强能力的工程技术人员[2]。优秀工程技术人员所具备的能力和素质需要在实践环节中锻炼和提高。我校电气工程及其自动化专业按照卓越计划的培养目标要求，将毕业生需要在实践教学中掌握的知识、能力和素养划分为六个方面。

(1)工程推理和解决问题的能力。能够认识和系统表述电气工程问题，并进行判断和定性分析、论证和求解，提出解决问题的方法和建议。

(2)分析和解决问题的能力。针对具体问题，查询相关资料，制订实验方案，组织进行实验研究或验证，并进行实验数据分析。

(3)获取最新技术和知识的能力。掌握运用现代信息技术进行文献检索、资料查询及整理的基本方法，提高运用外语阅读和计算机查阅文献的能力，获取本专业领域的现状及发展趋势。

(4)具有工程项目分析、设计、调试、运行和维护等能力。

(5)适应环境的能力和自主学习的能力。不断在实践中发现问题，通过探索和自主学习获得最新的技术知识，以适应不断发展变化的工作环境。

(6)团队协作能力。信任、合作与默契等协作精神是卓越工程师的基本品质，通过实践环节的锻炼，特别是校外实践环节，培养毕业生团队协作能力。

通过实践环节的锻炼，毕业生应具备电气工程专业执业资质的基本条件，能够从事电气产品、过程和电气系统工程的初步设计、制造、检测、施工、运行和管理等工作，达到见习电气工程师技术能力的要求，获得见习电气工程师技术资格，并具备电气工程技术研究和开发的基本素质和终生学习的能力。

2 卓越计划实践教学体系设计

我校电气工程及其自动化专业卓越计划教学大纲按照项目化和模块化的方式设置了7个专业实践环节(见表1)。

表1 卓越计划教学大纲设置的7个专业实践环节

2.1 企业认识实习

走进企业，了解变电站的概况，在电网中的地位，各电压等级主接线形式，主要设备的选型、布置方式及特点，防雷接地措施等；了解变电站的运行工作内容，安全生产保障体系、操作方式、管理模式等；了解电气产品生产制造的主要设备，生产工艺流程、生产用料等；了解企业生产过程中的质量保证体系和全面质量管理方式等。

2.2 电子实习

通过电子实习，学生建立电子技术在工程应用中的概念和意识，培养和提高理论与实践相结合及分析和解决问题的能力，为后续课程的学习和实践打下良好基础。具体要求如下：掌握常用电子元器件检测技术；掌握晶体管主要特性参数的测量、色环电阻的标注方法和标称值的判别；掌握使用万用表测量晶体管参数的方法；掌握装配对象的工作原理和技术指标；掌握根据工作原理图检测和排除故障的技能等。

2.3 电子技术课程设计

通过综合运用电路原理、模拟电子技术、数字电子技术等课程的基本知识，学生具备电子电路设计与实践的能力。学会查阅相关电子器件文献；学会Protel软件的使用以及PCB的制作；学会整理和总结设计文档报告等。

2.4 微控制器系统课程设计

本环节着重于对微控制器系统硬件电路及程序设计能力的培养，要求学生熟悉微控制器系统的结构、功能和工作过程；确定系统硬件及软件设计方案，选择合适的元器件；进行电气原理图的绘制和微控制器内部程序的编写；进行控制系统的模拟仿真等。

2.5 电气控制系统课程设计

该课程着重于对可编程控制系统的控制原理及程序设计的能力培养。通过电气控制及可编程控制器知识的学习，学生熟悉可编程控制系统的特点，根据实际工程需要统计I/O点，提出设计方案，选择合适参数的设备，绘制电气控制原理图，按要求完成硬件配置和程序设计、调试，完成符合功能要求的控制系统。

2.6 电力系统课程设计

本环节通过综合运用电机学、电力工程基础、电气CAD及相关选修课等先修课程的基本知识，根据电力行业规程进行变电站电气部分设计，使学生具有电力工程初步设计能力。要求学生能够进行原始资料分析；电气主接线方案的选择论证；正确进行短路电流计算；正确进行电气设备的选择与检验；绘制电气主接线图等。

2.7 创新实践

本环节通过学校现有的大学生创新实验平台，通过引导学生申报国家大学生创新项目和参加国家大学生电子竞赛及全国“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛等，锻炼学生的创新能力。该实践主要安排在暑期，不但可在学校进行，也可到相关企业利用其开发平台进行创新性锻炼，为学生的自主创业打下基础。

2.8 企业学习

针对企业生产环节，学生进行多岗轮训，完成生产加工、装备维护、生产组织等方面的训练。学生通过参与企业项目设计开发，接受电气产品、电气装置、电气系统设计及工艺编制等方面的训练。企业学习分为两个阶段，第一阶段是电力工程运行与管理学习，在国家电网公司郑州柳林集控中心进行；第二阶段是电力设备、智能电器、新能源产品制造与检测学习等，在许继集团有限公司、河南森源集团有限公司、河南思达高科技股份有限公司、郑州万特电气股份有限公司进行。

2.9 毕业设计

本环节培养学生综合运用所学理论知识和基本技能，分析和解决电气工程实际问题的能力。设计选题可结合所在企业的实际项目，由企业教师与专业教师共同指导。在第七学期后期，由联合培养企业提出学生的毕业设计题目，并指定企业指导教师，经本专业卓越工程师培养小组审定后，由学生选择。

3 卓越计划实践教学的实现方式

通过整合校内相关实验室，在校内建设工程训练中心，在校外联合企业建立稳定的实习基地等方式，为学生的课程设计、技能实训、专业实习、工程设计、学科竞赛、科技创新实践等创造良好的工程实践环境，让学生在工程环境中学习工程，培养学生的工程实践能力和工程素质。

3.1 整合校内专业实验室，打造专业基础、工程实践与科技创新三位一体的实践教学平台

按照课程实验—综合应用—技能培训—科技创新—成果转化实践教学体系改革的要求，重组现有实验室的设备资源，优化资源配置，购置技能型、创新型、综合应用型等实验仪器设备，建设分模块化专业方向的实验平台，为各层次的实践教学服务。

把现有的电工电子实验实训中心、电机实验室、电气工程基础与继电保护实验室、电力系统与电网监控调度实验室、PLC实验室、现场总线实验室、微控制器实验室、自动控制实验室、检测技术实验室、电力电子技术实验室、中国PROFIUBS/PROFINET技术培训中心、中国IEC 61131-3培训中心等组合成电力工程专业方向、智能电器方向、电气控制方向和新能源技术方向4个实践教学平台，并依托大学生科技创新活动中心，广泛开展课外科技创新与实践活动，丰富学生的实践教学内容。

3.2 建立长期化、多方位、产学研相结合的校企合作方式

我校电气工程及其自动化专业在卓越计划企业实践过程中，结合自身优势和行业背景，分别遴选了许继集团有限公司、河南森源集团有限公司、河南思达高科技股份有限公司及郑州万特电气股份有限公司4家在行业内具有一定影响力和品牌知名度的企业作为校企合作伙伴，建立了有效的校企合作平台。依托该平台，结合我校电气工程及其自动化专业卓越工程师培养方案中的各项能力素质培养，具体落实企业培养阶段的实施细则、考核规范等内容，在真实的项目和工程环境中完成和达到培养方案所规定的企业培养目标。参与卓越计划的校内导师要长期参与企业的项目申报和研发，不断提高自身的科研水平，利用高校自身优势参与企业的科技奖励申报。学校请企业设立优秀学生奖学金，激励学生自主创新。校企双方可在不断合作探索中创造一种多方位、精细化的长期校企合作方式。

3.3 企业实践环节实行项目负责制

我校电气工程及其自动化专业卓越计划的企业实践环节均采用模块化、项目化的形式进行。每个项目指定一名校内教师和一名企业教师为负责人，负责该项目的计划制订、企业学习期间的学生动态、实习问题的解决及实习总结等。我们采取“双导师、小组化工作方式”。所谓“小组化工作方式”，是将卓越班30名学生按照自己的学习兴趣及爱好分成5个固定的工作小组，每组6人左右，将其派驻上述4家校企合作单位完成企业实践。企业为其配备经验丰富的高级工程师作为指导教师，根据企业每年实际项目情况制订校企联合培养方案，落实学生在企业学习期间的各项教学安排。

3.4 组建“双师型”教师队伍，开发“校企共建”课程体系[3]

优秀的“双师型”师资队伍是顺利实施卓越计划的必然要求。我校电气工程及其自动化专业不断在教学实践中培养优秀的校内和企业教师，校内教师要长期参与企业生产和实践，对企业的运行情况非常了解；企业教师要经常到学校给学生开设专业课程，定期参与校内的教学工作。“双师型”教师不但要具有高度的责任心，还要具有扎实的专业知识和丰富的工程实践能力。我校紧紧围绕企业的生产实际和企业对人才需求的规格标准，大胆进行课程改革，确定课程结构体系、选择课程内容、开发专业教材，将企业需要的知识、关键的技能、重要的素质提炼出来，融入课程之中，将过去的单纯实习变成到企业完成实践课程的学习。

4 结束语

实践教学是工程教育的重要组成部分，是培养学生理论联系实际、充分运用所学基本知识进行工程设计、加强能力培养的重要环节，也是培养学生创新能力、开发能力、独立分析问题和解决问题能力，全面提高学生综合素质的重要教学环节。实践教学效果，对提高教学质量、实现培养目标有着至关重要的作用。

[1]潘艳平,包秋燕,江吉彬.基于卓越工程师培养的本科实践教学体系改革[J].实验室科学,2011,14(6):213-216.

[2]王涛,刘美.卓越工程师培养计划中实践教学体系建设的几点建议[J].中国电力教育,2011(30):159-160.

[3]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.

[4]李志永,牛宗伟,赵国勇,司马中文.卓越工程师培养过程中实践环节实现形式初探[J].教育教学论坛,2012(39):207-209.