电气工程专业卓越工程师培养方案

于子捷　邓先明　方荣惠

摘 要：培养卓越工程师人才是高校的主要任务，制定科学合理的培养方案是关键。中国矿业大学从现代企业所需人才的特点出发，制定了适合电气卓越工程师的培养方案，一方面加强理论基础培养，增强电气创新意识和能力的训练，另一方面强化工程实践训练。理论教学方案采用模块化结构，将创新教育和训练贯串所有教学模块中；工程实践教学方案采用分层次、循序渐进的培养模式，可以使学生的工程综合实践能力和工程创新能力得到充分训练。

关键词：卓越工程师培养方案；工程实践；模块化结构；分层次模式

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2015）04-0177-04

引言

随着中国工业化进程的加快，各行业都急需大量的高素质电气技术科技人才。特别是在煤炭企业，大型机电设备众多，像矿井提升机、通风机、压风机、水泵、大型采煤机等都使用先进的电气控制技术，使得中国煤矿企业电气工程及自动化专业技术人才紧缺。《国家中长期人才发展规划纲要》将能源资源领域人才定性为经济社会发展重点领域急需紧缺专门人才，对高素质的煤矿电气工程及自动化专业人才的需求越来越迫切。在目前这样的形势下，我校作为一所具有百年矿业特色的传统工科高校，肩负着引领中国煤矿电气科学研究和培养卓越工程人才的重要使命。

卓越工程师培养方案贯彻“能力培养，特色鲜明”的指导思想，贯彻“面向工程、宽基础、强能力、重应用”的培养方针，全面推进素质教育，提高学生的人文素养，实现从知识传授向创新能力、实践能力、管理能力培养的转变。提高学生的专业技能；增加实践教学环节，培养学生的创新精神和创新能力，提高学生的工程实践能力；注重学生管理能力、社会适应能力和交流沟通能力的培养[1～2]。

为了保障创新型卓越人才的培养，国内许多高校在对人才的培养模式和培养方案等方面进行积极改革[1～4]。本文将对电气专业卓越工程师的培养方案进行讨论。

一、管理与培养模式

电气专业卓越工程师培养计划主要依托学院，在学校教务处、校内实习基地、校外企业等相关单位的配合支持下实施。学校成立由学院院长任组长，教学副院长、电气系主任、教务科长、实习基地和企业负责人任副组长，分管教学、实验实训、学生工作的主要负责人为成员组成的“卓越工程师培养计划领导小组”，全面负责卓越工程师培养计划的领导工作。

采用“3+1”的校企共同培养模式。1—3年级是基础能力与专业能力培养阶段，以学校为基地，进行基础知识与专业能力教育，让学生更早了解工程背景和电气学科前沿信息，为工程能力培养打好基础。第4年进入工程实践能力培养阶段，学生到工程现场实习，学习企业先进技术、先进理念和了解先进设备，培养工程实践能力和管理能力，增强对企业的适应力和竞争力。

学生管理采用“辅导员+双导师”的管理模式。辅导员主要了解学生思想动态、生活状况、组织参加各项课余文化活动和协助相关部门做好学生的培养工作。为每位学生配备由学校教师和企业专业担任的双导师，学校导师主要负责对学生在校期间的学习进程规划、研究方向及方法、校内综合实践、创新能力训练和毕业设计等进行指导，企业导师主要指导学生企业实践，并辅助指导毕业设计。

二、理论教学体系结构

为了培养出符合现代厂矿企业要求的电气卓越工程师，目前我校电气工程本科专业下设三个卓越工程师培养方向：（1）电力传动专业方向；（2）电力系统专业方向；（3）工业电气自动化专业方向。

对电气专业的理论课程进行了优化配置，设立了适合卓越工程师培养的理论教学体系（见下页图1），该理论体系由工科自然学科层、专业基础层和专业方向层三个层次结构组成。

工科自然学科层由高等数学、工程数学、大学物理、工程力学等课程群构成，为学生打下宽广的自然科学理论基础。

专业基础层由电路理论、模拟与数字电路、微机原理、信号系统、通信原理、自动控制原理、电机与拖动、电力电子技术等课程群构成，为学生奠定宽广的电气基础理论。

图1 电气工程专业理论教学体系结构图

电力传动专业方向课程群主要包括电力拖动与运动控制系统、供电技术、电器与PLC控制技术、电气设备故障诊断技术等专业课程。电力系统专业方向课程群主要包括电力系统分析、高电压技术、电力系统继电保护、电网调度自动化等课程。工业电气自动化专业方向课程群主要包括运动控制系统、过程控制系统、智能控制技术、PLC控制技术等课程。

人文社会科学课程群由哲学、管理、法律、创造学等社会科学课程组成，该部分知识的传授贯穿整个大学期间，对学生人文社会素质和创新意识进行连续不断地培养，不断提高学生的社会适应能力和创造能力。

三、实践教学体系结构

实践教学是培养卓越工程师人才的关键环节。电气专业学生需要通过实验训练来增强对电气基础理论的理解和掌握。只有通过工程实践，他们分析解决工程问题的能力和创新能力才能够得到锻炼和提高。为了满足卓越工程师人才培养的要求，设计了大学四年连续不断的四层次实践教学体系，即基础实验层、专业基础实验层、专业综合技能实践层和企业生产实践训练层（如图2），遵循先基础后专业、先简单

图2 电气工程专业实践教学体系结构图

后综合的原则。在每一层次中，都注重学生创新意识和能力的培养。采用学生为主、教师为辅的培养模式，激发学生实践训练兴趣，充分发挥其主观能动性。

（一）基础实验层结构

电气专业的基础实验主要是大学一年级开设的基础课程实验，包括普通物理实验、计算机实验、金工实习、电子工艺实习和认识实习等（实验模块如图3）。通过实验可以训练学生的基础实践和动手能力，培养学生的创新意识。

图3 基础实验层结构图

通过普通物理实验的训练，学生掌握基本的物理量测试方法和常规实验仪器的基本操作使用规程。在计算机实验中，学生的计算机操作维护能力、软件设计能力和计算机建模计算能力等可以得初步训练，为专业理论学习和实践训练奠定良好的计算机基础。金工实习、电子工艺实习和认识实习让学生了解机电产品的生产工艺及流程，锻炼基本的机加工能力和电子产品的装配调试能力。endprint

（二）专业基础实验层结构

专业基础实验开设时间一般在大学二年级。该实验层结构（如图4），是以独立的课程实验为主，一方面通过验证理论知识，另一方面锻炼学生的基础实践能力和培养创新能力。

图4 专业基础实验层结构图

基础电路实验模块由电路实验、模拟电路实验、数字电路实验、单片机实验等子项组成，锻炼学生基础电路的设计能力、接线焊接及电路调试等基础实践能力。

电机与电器实验模块包括电机实验、电力电子装置实验、高压电器实验等内容，让学生掌握常规电机与电器的使用和调试方法，锻炼分析和解决电器设备基本故障的能力。

信号分析处理实验模块包含检测与信号转换技术实验、信号处理实验、通信技术实验等内容，锻炼学生的信号检测与分析处理的能力。

计算机与自动控制实验模块包括自动控制原理实验、过程控制实验、PLC与网络控制实验等内容，锻炼学生利用计算机、单片机、PLC等智能工具设计自动控制系统的能力。

（三）专业综合技能实践层结构

专业综合技能实践开设时间一般在大学三年级。该实践层结构（如图5），学生综合利用所学的电气理论知识和电气技术方法，综合设计出一个功能完善的控制系统或智能装置，完成硬件的装配和软件设计，最后通过调试试验。充分锻炼学生的综合分析问题和解决电气技术问题的能力，同时训练了其创新能力。

图5 专业综合技能实践层结构图

电子技术综合设计是综合利用基本的集成电路芯片、智能芯片（例如单片机、DSP、FPGA），结合计算机软件工具（如Pspice、Protel）设计出具有一定创新水平的智能电子装置，完成制版焊接及调试。

电力电子与传动实践是综合电力电子技术、电机技术、计算机技术和控制理论的综合实践项目，先设计一个基于先进控制技术的自动电力驱动系统（例如无传感器的直流电力驱动系统），再利用相应的硬件模块或设备搭建具体硬件电路，设计基于相应控制算法的控制软件，并进行调试试验。

电能质量监控实践是综合电力系统分析技术、高电压技术、电力电子技术、计算机技术和控制理论的综合实践项目，先设计一个基于先进控制技术的电能质量监控系统（例如基于有源滤波器的电网谐波自动补偿系统），再利用相应的硬件模块或设备搭建具体硬件电路，设计基于相应控制算法的控制软件，并进行调试试验。

计算机网络控制实践是利用计算机、PLC、以太网和电器设备组成的网络控制实践项目，根据控制目标设计出相应的控制系统图，再利用相应的硬件模块或电器设备搭建具体硬件电路，编写相应的控制软件，并进行调试试验。

高压电器及保护实践是综合高电压技术、检测技术、继电保护技术和计算机技术的综合实践项目，先根据高压系统的负荷情况设计出相应的保护方案，选择相应的硬件设备，计算相应的保护整定值，连接线路进行实验。

机器人、智能车实践是综合利用机械和电器元件设计组装机器人和智能小车，并设计相应的控制程序，完成相应的功能，通过训练和参加比赛来提高学生的实际动手能力和创新能力。

其他创新实践是学生在老师的辅导下自拟具有创新型的科研训练项目，充分发挥学生的创造性。

（四）企业生产实践训练层结构

企业生产实践训练层是卓越工程师培养最重要的实践层次，在大学四年级进行。通过企业实践训练可以建立和增强学生的工程意识，提高工程素质和工程实践能力。为了在企业得到充分的实践训练，将其分为企业岗前培训、企业生产实践和企业产品设计与研发实践三个阶段进行，模块组成（如图6）。

图6 企业生产实践训练层结构图

企业岗前培训是学生进入企业开始阶段的岗前培训和学习环节，了解企业的基本信息，熟悉企业各职能部门和车间。学习相关产品的生产工艺和流程、企业的产品生产检验标准、以及国家和行业标准，掌握电气产品安全生产规程和操作规程。

学生在完成岗前培训后就进入生产实践阶段，由现场技术人员辅导，在企业各个生产岗位进行定岗实践，与现场工人一起从事相应的生产工作，需要在产品生产的所有岗位进行实践，学习掌握企业产品生产过程，包括原料采购、加工制造、产品测试与质量检验等内容。

学生在完成定岗实践后，对企业的产品质量性能和各个生产环节都有了充分认识，他们会发现其中存在的技术问题，需要他们利用所学的电气理论和技术提出相应解决方法。这时可以进入产品设计与研发实践阶段，在企业的研发部门进行技术改进、产品改进、新产品研发等研发工作。这个阶段需要同时进行毕业设计工作，企业导师根据现场技改情况提出具体的毕业设计任务、目标和要求。学生在解决企业的技术问题的同时完成其毕业设计论文。毕业设计主要由企业导师具体指导，校内导师负责毕业设计进程和质量的全程监管。

结论

随着中国经济和工业的快速发展，各种厂矿企业都急需大量卓越的电气工程人才。高校是培养卓越工程师的摇篮，科学合理的培养方案是培养卓越工程师的基本保障。本文从现代企业需求的技术人才特点出发，制定了适合电气卓越工程师的培养方案，一方面加强理论基础培养，增强电气创新意思和能力的训练，另一方面强化工程实践训练，对工程实践训练采用分层次、循序渐进的培养模式，可以使学生的工程综合实践能力和工程创新能力得到充分训练。

参考文献：

[1] 吴敏生.知识经济与教育创新[J].清华大学教育研究，1999，（1）：8-10.

[2] 朱金秀，范新南，朱昌平，等.电气信息类人才实践创新能力培养体系[J].实验室研究与探索，2011，（10）：129-131.

[3] 王慧中.大学生创新、创造能力开发的探索[J].同济教育研究，2000，（4）：21-23.

[4] 赵海鸣，徐海良.大学本科创新教育初探[J].科技情报开发与经济，2006，（17）：260-262.

[责任编辑 安世友]endprint