电气工程拔尖创新人才培养中项目教学体系研究

李文武 肖建修 李咸善

摘要：拔尖创新人才培养是目前我国高等教育改革的一个重要方向。结合三峡大学电气工程拔尖创新人才培养实践，在分析项目教学内涵与特点的基础上，建立起电气工程拔尖创新人才培养项目教学的体系结构，并论述了其包含主要项目教学模块的主要内容，有助于在新的工程教育背景下创新电力教育教学模式，提高人才培养质量。

关键词：拔尖创新；项目教学；电气工程；教学体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）09-0260-03

我国著名科学家钱学森2005年提出了著名的钱学森之问：“为什么我們的学校总是培养不出杰出的人才”。为实施创新人才培养，教育部先后实施了大学生创新性实验计划、基础学科拔尖学生培养试验计划、人才培养模式创新实验区计划等教育改革计划，探索建立拔尖创新人才培养的有效机制，促进拔尖创新人才脱颖而出。湖北省也积极开展创新人才培养试点，2010年湖北省教育厅开始实施普通高等学校拔尖创新人才培育试验计划，探索在学生选拔、师资队伍、培养模式和培养氛围、教学运行和管理机制、国际化视野教学等多方面进行人才培养模式的综合改革，积极探索拔尖创新人才培养的规律和有效途径。

三峡大学作为原电力工业部的部属高校，2011年集合全校优质教育资源，充分拓展利用国际国内优质教育资源，依托全校水电优势学科群，针对以“智能电网、特高压、新能源”为特征的现代电力工业发展对创新拔尖人才的需求，获批实施湖北省电气英才培育试验计划，培养电气工程领域的领军人才。三峡大学电气工程及其自动化专业为国家特色专业，湖北省品牌专业，三峡大学电气英才培育试验计划将借鉴世界先进教学理念，探索拔尖创新人才的培养模式与有效途径，并将带动现有工科教育教学模式的变革。

项目教学是一种研讨式教学方法，在国际工科教育中广泛采用。英国莱斯特大学和曼彻斯特大学在电气与电子工程本科专业中设置了两个项目教学模块，第一个项目由多位同学在大二学年联合完成，第二个项目则由学生在大三（英国本科生三年制）在导师指导下单独完成。丹麦奥尔堡大学是一所定位于培养实用型工程技术人才的综合性大学，其学生50%的时间用于课程教学，50%的时间用于做项目。[1]国内项目教学也已经应用到软件技术、工商管理等专业的人才培养之中，但国内目前尚无高校在电气工程专业实施项目教学。[2]项目教学是三峡大学电气英才培养试验计划中教学改革的重点，如何设计培养计划中项目教学的体系结构，使得项目教学既符合我国电气工程本科教学的实际，又有利于学生工程实践能力的培养是一个急需解决的关键问题。本文对此开展了具体研究。

全文内容安排如下：第一部分描述了三峡大学电气工程拔尖创新人才培养方案；第二部分论述了项目教学的内涵和特点；第三部分根据电气工程拔尖创新人才培养需求和三峡大学电气人才培养特点，建立起项目教学体系结构；第四部分论述了主要项目教学模块的内容，最后是总结与展望。

一、电气工程拔尖创新人才培养方案

电气英才拔尖创新人才培育试验计划项目培养理念是在整个本科教育阶段，融入全面教育理念，实行低年级通识教育、中年级宽口径专业教育和高年级的专业方向高峰体验教育相结合的培养模式。低年级通识教育阶段让学生打好扎实的数理基础，在人文与艺术、社会科学与历史、伦理道德与法律等宽广领域都有广博的基础，正确理解、批判、应用所学知识，使学生具有适应社会变化与发展的能力。中年级专业基础与专业方向教育，为学生开设专业基础核心课程，使学生形成专业领域工作所需的专业基础知识结构与能力结构，具备适应专业领域或方向发展与变化的能力。高年级高峰体验教育，让学生参加学科前沿研讨、创新设计与实践、科研项目等高峰体验课程，培养学生的拔尖创新人格特质。

本培养计划要求学生毕业最低毕业学分为180学分，其中通识教育课程最低78学分；专业基础教育课程最低57学分；专业方向教育课程最低14学分；高峰体验课程学分最低21学分；课外10学分。

电气英才计划施行双导师制，即对英才班配备英才成长导师和项目导师。导师制作为一种教学管理制度，能够营造一种开放、生动和受教育者真正参与学习设计的教育环境，让学生在教师的指导下自主学习，使每一个学生的禀赋得到最为充分的发挥。导师制可以使学生、教师和课程的联系更加紧密，成为对传统的班级授课制的合理补充。导师制也是改善师生关系的有效途径，能有效提高德育的实效性。本科生导师制既可从制度建设上弥补学校学生管理上的缺陷，又可配合学分制管理和选修课制度，体现因材施教和个别化教育的思想。

该培养计划具有以下特点：

1.小班制教学。英才班每届30位学生，单独开班，小班教学。

2.压缩课程门数。每学期4～6门课，让学生有充足的课外时间自我学习研究，贯彻导师制教学模式理念。

3.考试模式灵活多样。每门课不以最后考试决定该课成绩，至少3次考试或测验加权成绩。鼓励布置课外大作业，摒弃传统的“例题、习题+答案”的学习模式，杜绝“复印试卷+背试卷答案+作弊（夹带）”的考试模式。

4.突出工程能力培养。要求学生具有识别工程问题、建立模型以及求解的能力；能够认识工程对世界和社会的影响。

5.加强与电力企业联合办学，加强实践环节和企业文化教育。

6.强调项目（Project）教学，以培养学生的科研能力和工程应用能力，同时提高相关综合能力。项目导师根据项目的教学目标和教学大纲，精心组织项目内容，精心设计项目方案、项目实施计划、实施教学方法，组织教学参考书及阅读材料。

二、项目教学

从管理学的角度来看，项目是指一系列独特的、复杂的并相互关联的活动，这些活动有着一个明确的目标或目的，必须在特定的时间、预算、资源限定内，依据规范完成。将项目的理念引入教育领域形成项目教学法萌芽于欧洲的劳动教育思想，最早的雏形是18世纪欧洲的工读教育和19世纪美国的合作教育，经过发展到20世纪中后期逐渐趋于完善，并成为一种重要的理论思潮。项目教育是建立在工业社会、信息社会基础上的现代教育的一种形式，它以大生产和社会性的统一为内容，以将受教育者社会化，以使受教育者适应现代生产力和生产关系相统一的社会现实与发展为目的，即为社会培养实用型人才为直接目的的一种人才培养方式。

具体而言，项目教学法就是在老师的指导下，将一个完整的项目交由学生独立处理。信息收集，方案设计，项目实施及最终评价，都由学生自己负责，而教师在项目教学过程中仅扮演咨询、指导与解惑的作用。项目可以是学生独自或合作完成。项目实施过程中学生唱主角，而老师转为配角，学生自主性大大提高，因而可以提高学生学习积极性，因此项目教学法是一种典型的以学生为中心的教学方法，最终目的是使学生获得解决问题的能力，实现从学会到会学的转变。

项目教学这种以学生为主的教学模式，具有以下特点：

1.有助于学生多种能力的综合培养。项目实施过程中，首先可以培养学生收集资料的能力，针对具体问题，广泛利用多种渠道快速收集有效资料；其次还可以培养学生的自学能力，補足在项目实施过程中相关知识的缺乏，有助于学生开展自主学习；最后还可以培养学生综合利用知识的能力，可以以项目为依托，构建起其所学专业的知识结构。

2.有助于学生多种素质的综合培养。学生完成项目一般比课程考试难度要大，因此项目教学首先可以培养学生克服困难的能力；其次多人项目还可以培养学生的团队协作能力，有助于学生分工合作；最后还可以培养学生的质疑能力，从实践出发检验所学知识。

3.有助于教师教学水平的提高。无论是项目题目选择、项目目标确定还是项目过程的指导，均需要教师从专业培养实践出发，查阅大量文献；同时针对不同类型的学生，不同的项目内容，如何进行指导，既保证可以培养学生的自主学习能力，又给予学生有效的帮助，也对项目指导老师是一个考验。

三、项目教学体系结构

项目教学把学生的学习训练有效融入工程任务完成的过程中，让学生积极地学习、自主地进行知识的建构，在电气工程拔尖创新人才培养中实施项目教学，首先需要确定项目教学的体系结构。项目教学体系的设计先要符合本科生的层次，充分考虑我国学生高中阶段的知识能力积累以及本科阶段的知识体系。项目体系设计还需具有国际化，充分借鉴海外电气工程领域项目教学的成功经验。

三峡大学电气专业培养以为电力行业培养系统规划、设计、运行和检修人才为特点。电气工程拔尖创新人才培养计划中大一和大二开设基础课程，主要包括数理类课程、信息类课程和电工类课程，为学生进入专业课程学习打好基础。其中数理类课程包括高等数学、线性代数、复变函数与积分变换、概率统计、大学物理等、信息处理类课程包括高级语言程序设计、计算机硬件基础、信号与系统等；电工类课程则包括电路、电子技术、电机学以及工程电磁场。由于三峡大学电气工程专业面向电力行业，培养计划在大三开设的专业课程包括：电力系统分析、电力系统继电保护、发电厂电气部分、电力电子技术、高电压技术等。

配合电气工程拔尖创新人才培养整体方案中的课程设置，建立电气工程拔尖创新人才培养体系结构如图1所示。该体系中项目包括必修和选修两种类型，给予学生项目选择一定的自主性。必修项目中包括多人项目和单人项目，多人项目中的基础项目和专业项目分别在大二和大三开设，单人项目则在大四开设，从设置时间上体现出由易到难的过程。选修项目则时间灵活，学生可以在大学4年的任意时间选择。

在项目内容上，基础项目重点锻炼学生信息处理能力，因此设置了侧重硬件的电子系统设计与实现项目和侧重软件的软件系统设计与实现项目，两个任选其一。专业项目中设置了分别侧重电力系统一次部分的电力系统综合设计和侧重电力系统二次部分的继电保护综合实验，两个任选其一。单人项目内容由项目导师根据其研究方向自主确定，要求学生自主完成项目实施的全过程。选修项目包括了工程实践项目、基础竞赛项目、硬件竞赛项目、软件竞赛项目和水电站仿真项目，五项任选两项。工程实践项目由学校工程训练中心开设，学生可以选择电脑组装、住宅布线、数控加工、木工制作、车床加工等工程实践训练项目。基础竞赛项目则包括各类数学建模竞赛、外语竞赛等。硬件竞赛项目主要指电子设计大赛、西门子杯工业自动化挑战赛等。软件竞赛项目则包括ACM程序设计大赛、华为杯程序设计大赛以及微软、谷歌等公司主办的编程赛事。选修项目中的水电站仿真项目则要求学生以三峡大学自主开发的水电站仿真系统为基础，自主进行机组开停机、故障处理等项目。电气工程拔尖创新人才培养项目教学体系结构中，项目实施按照先基础、再专业、最后综合的顺序，并考虑到学生的兴趣设置相关项目，有利于学生能力和个性的培养。

四、项目教学体系模块

电气工程拔尖创新人才培养体系中包含有多个必修的项目模块，这些项目模块相互关联，从不同的层次或目标实现电气英才的培养目标。设计各项目模块具体内容时，重点考虑学生理论基础以及相应的实验条件，保证每位电气英才班的同学可以得到实在且有效的锻炼。具体而言，每个项目模块的主要内容如下：

电子系统设计与实现项目模块要求学生完成电路、模拟电子技术和数字电子技术等课程学习后，以工程实践或社会生活为背景，设计并实现一个具体电子系统，例如制作完成调频收音机、数字滤波器或智能家居用品。本项目模块重点考察学生的动手能力和团队协作能力。

软件系统设计与实现项目模块要求学生完成信息处理类课程学习后，利用结构化或面向对象的思想，以科学计算、社会生活等为背景完成一个具体软件系统的设计和开发。软件系统可以是单机版、C/S版或B/S版，运行平台包括普通台式机或服务器，也可以是平板、手机等移动智能终端。例如编写非线性方程组求解软件、安卓平台下的应用程序开发等。本项目模块重点考察学生的编程能力和团队协作能力。

电力系统综合设计项目模块则是在完成电力系统分析、电力系统继电保护、发电厂电气部分等课程学习后，完成电力系统的规划、设计等工作。该项目模块需要利用PSASP电力系统计算软件。项目内容可以是某变电站设计、某发电厂一次系统设计，某输电线路保护设计等。该项目模块重点训练学生综合应用本专业理论基础知识的能力。

继电保护综合实验项目模块则利用已有的和现场完全一样的发电机、变压器、母线、线路等保护装置，要求学生在某一模拟电力系统场景下，完成保护的整定计算以及保护装置的调试等。本项目模块重点侧重电力系统的二次部分，可以进行线路保护综合实验、发电机保护综合实验、变压器保护综合实验以及保护之间的配合实验等。本项目模块重点训练学生在电力行业现场实际分析问题能力和动手能力。

单人项目模块内容由指导教师灵活确定，该模块的特点是学生独自完成一项具体任务，且每人有一个单独工位开展工作。该项目模块要求学生首先根据题目拟定项目计划，然后每周一次向导师汇报工作进展，工作结束后要做成果演示和汇报。本项目模块重点训练学生自主学习和分析问题解决问题的能力。

五、总结

本文结合三峡大学正在开展的教学质量工程--电气英才拔尖创新人才培养计划，详细论述了其人才培养方案；在说明项目教学的内涵和特点基础上建立了电气工程拔尖创新人才培养中的项目教学体系结构，并详细论述了其包含主要项目教学模块的主要内容。该项目教学体系已经在电气英才的培养过程中实施，取得了很好的效果，对于电力行业的其他专业的教学改革具有一定的借鉴作用。未来还需要对项目教学的评估等开展进一步研究。

参考文献：

[1]乔闪.奥尔堡大学面向项目的高等教育体系[J].高等工程教育研究，2002，（2）.

[2]王凤岭.基于项目教学模式的高职软件技术专业教学改革研究[J].教育与职业，2010，（36）.