与国外部分高校电气工程专业课程体系的比较

耿光飞， 杨建华， 唐　巍

(中国农业大学 信息与电气工程学院, 北京 100083)



与国外部分高校电气工程专业课程体系的比较

耿光飞， 杨建华， 唐巍

(中国农业大学 信息与电气工程学院, 北京 100083)

摘要:本文主要从电气工程学科人才培养的角度，介绍了几所国际知名高校电气工程专业课程体系方面的情况，并与我校本科电气工程专业课程体系进行比较，在此基础上探讨该专业教学改革的理念原则和具体建议。根据我校电气工程学科的实际情况，既要向高水平的学校学习，又要保持自己的特色与优势，从而优化电气工程专业现有的课程培养体系。

关键词：电气工程；课程体系；国际比较

本文主要以我校电气工程专业课程体系为参考点，对部分国际知名大学相关专业课程体系进行调查研究并与我校的进行对比，从而提出我校电气工程专业课程体系的教改建议。

1我校电气工程专业课程体系

我校电气工程学科具有比较鲜明的农业特色，除了具有电机与电器、电力系统及其自动化两个二级学科外，还有农业工程一级学科下的农业电气化与自动化二级学科。在电力系统及其自动化学科中偏重于配电系统的研究，在农业电气化与自动化学科中侧重于农村电力能源的研究，如可再生能源发电与农村电网，还有电机、高电压、电力拖动等在农业方面的应用。我校(08版)电气工程专业课程体系包括以下几个部分：

(1)通识教育课程共41.5学分，其中必修课7门，包括“思想道德修养与法律基础”、“马克思主义基本原理”、“中国近现代史纲要”、“毛泽东思想、邓小平理论和三个代表重要思想概论”、“大学外语”(12学分)、“计算机基础”和“C语言程序设计”。

选修课5门(略)。

(2)基础教育课程61.5学分，其中必修课14门，“高等数学A”(上、下)、“概率论与数理统计”、“线性代数”、“复变函数与积分变换”与“大学物理A”(上、下)为自然科学基础课程，“电路A”、“电路B”、“数字电子技术”、“模拟电子技术”、“电机学”、“自动控制原理”与“电力系统稳态分析”为工程技术基础课程。

选修课4门：“工程力学A”、“工程制图”、“电磁场”与“单片机原理”为工程技术基础课程。

(3)专业课程37.5学分，其中必修课3门：“电力系统暂态分析”、“继电保护原理”和“发电厂工程”。

选修课17门：“电力电子技术”、“数据库原理与应用”、“高电压技术”、“专业英语”、“微机原理与接口技术”、“电力系统自动装置”、“电力系统调度自动化”、“数字式继电保护”、“电力系统规划”、“电能质量分析与控制”、“电力市场”、“电力设备在线监测”、“新能源发电技术”、“DSP原理与应用”、“架空线设计”、“接地技术”和“通信技术基础”。

(4)实践教学36学分(略)。

2部分国外高校电气工程专业课程体系

2.1美国普渡大学[2]

普渡大学在工程与农业方面均具有世界领先的水平。其电气与计算机工程系一年级课程完全相同，主要学习数学、物理、化学、计算机等入门知识，二年级仍有约70%的课程相同。三、四年级除了学习本专业课程外，还有相当数量的学分限定在两专业交叉课程。

电气工程学士学位最低要求修满124学分，学分成绩不低于2.0。选修课52学分，占总学分的41.6%，其中本专业选修课19学分，其他技术类3学分，非技术类课程18学分，任意选修课12学分。

第一学期课程16学分，包括“化学Ⅰ”、“写作”、“工程类讲座”、“计算机工具及其工程应用”、“解析几何与微积分Ⅰ”。第二学期课程18学分，包括“化学Ⅱ”、“言语交际”、“编程训练”、“解析几何与微积分Ⅱ”、“”近代力学“”。

第三学期课程15学分，包括“电气与计算机工程研讨会”、“线性电路分析Ⅰ”、“电子测量技术”、“多元微积分”、“电磁学”、“通识教育选修课”。第四学期课程17学分，包括“线性电路分析Ⅱ”、“电子仪器与设计实验”、“电子电路分析与设计概论”、“数字系统设计”、“常微分方程”和“通识教育选修课”。

第五学期课程16学分，包括“信号与系统”、“线性代数”或“高等数学”、“电气与计算机系选修课”、“工程科学选修课”、“通识教育选修课”。第六学期课程16学分，包括“概率论在电气与计算机工程中的应用”、“电磁场”、“电气与计算机系选修课”、“互补选修课”、“通识教育选修课”。

第七学期课程14学分，包括“电气与计算机工程研讨会”、“电气与计算机系选修课”、“互补选修课”、“通识教育选修课”。第八学期课程12学分，包括“电气工程毕业设计”、“电气与计算机系选修课”、“互补选修课”、“通识教育选修课”。

2.2美国佐治亚理工学院[3]

佐治亚理工学院的电气工程专业在电气与计算机工程系，本科阶段主要专业课程如下。

必修课9门：“信号处理概论”、“计算机工程概论”、“数字设计实验”、“电路分析”、“电磁学”、“计算机系统原理”、“微电子电路”、“微电子电路实验”、“电测仪表与电路实验”。

拓展课11门：“模拟电子”、“计算机结构与操作系统”、“超大规模集成电路与高级数字设计”、“电磁学的应用”、“能量转换”、“现代电力系统”、“随机信号”、“计算机通信”、“用于计算机与通信工程的半导体器件”、“系统与控制概论”、“工程行业软件”。专业设计：“工程实践与职业精神”、“毕业设计”。专业方向课5门：“电力系统分析与控制”、“电力系统工程”、“电能质量”、“电力电子”、“电机分析”。从以上课程可以看出，该校电气工程专业确实具有宽口径的特点，其内容覆盖面也比较宽。

2.3美国德州农工大学

德州农工大学电气工程专业本科课程的一个主要特点是：第1年的2个学期均开设“工程数学”；第2年两个学期分别学习“工程数学”与“微分方程”；第3年学习“信号与系统”等课程的同时，继续学习应用数学；第4年主要是实验、设计和选修课。

获得学士学位必备条件：

(1)学生必须在一个专业方向上至少选修3门以上课程。

(2)学生必须从不属于(1)中的两个专业方向上选修4门课程。

(3)其余选修课可以从学院课程列表中选择。

2.4英国曼彻斯特大学

曼彻斯特大学的电气与电子工程专业主要专业课程：“电力系统分析与保护”、“高效清洁发电”、“智能电网”、“可再生能源利用”、“电力电子”、“复杂控制系统”、“通信”和“嵌入式计算机系统”。

第一年11门必修公共课程：“微控制器工程”、“材料学”、“测量与分析软件”、“电路分析”、“数字系统设计Ⅰ”、“电子电路设计Ⅰ”、“能量传递与转换”、“电磁场”、“微机工程Ⅰ”、“Java 程序设计”、“工程数学Ⅰ和Ⅱ”。

第二年11门必修课程：“数字系统设计Ⅱ”、“电子电路设计Ⅱ”、“工程数学Ⅲ”、“微机工程Ⅱ”、“信号与系统”、“模拟与数字通信”、“控制系统Ⅰ”、“嵌入式系统”、“机械传动与电力电子”、“传输线与光纤”、“发电与输电”。

第三年17门课程，其中必修课：“工程分析”、“跨学科可持续发展”、“行业工具与技术”、“个人实践创新项目”(类似国内的课程设计，但又不局限于某门课程，有一定综合性)。

选修课：“并行系统”、“数据网络”、“数字移动通信”、“领导力训练”、“机电一体分析与设计”、“电力电子Ⅱ”、“电力系统分析”、“传感器与仪器”、“计算机系统结构”、“控制系统Ⅱ”(状态空间与数字控制)、“数字信号处理”、“电力驱动系统”、“电力系统”(发电厂与继电保护)。

第四年19门课程，其中必修课：“分组毕业设计”、“行业先进技术”。选修课：“天线与射频系统”、“数字图像处理”、“有机电子学”、“电力系统分析”、“电气系统分析与建模”、“过程控制及其自动化”、“无线通信与移动网络”、“感知与转换”、“纳米处理技术”、“电力系统经济运行”、“电机设计”、“微波系统工程”、“X射线成像技术及其应用”、“纳米电子器件”、“电力系统继电保护”、“高等电力电子学”、“智能控制与机器人”。

3课程体系比较与建议

3.1我校与国外高校课程体系的比较

我校电气工程专业本科课程与上述国外高校相比具有如下的特点：

(1)通识课中思想政治类课程学分达到12，占通识课的百分比为29%。国外必修课中没有外语、政治类课程，体育课一般为选修。

(2)专业基础课程中以强电类为主，弱电类课程偏少，且必修课程中未含“信号与系统”、“电力电子技术”等一些国外高校普遍重视的课程。

(3)专业课中绝大多数为选修课。必修课3门，选修课17门。有相当数量的课程从名称与内容来看专业性较强，内容覆盖面与培养口径较窄。

(4)实验环节大多与理论课相对应，独立性与综合性的实验课偏少，实验室条件需大力改善。

3.2值得思考的教学理念与原则

(1)加强通识教育和基础课程学习—我校本科生一年级不分专业，全面实行通识教育，进入二年级或一年级结束时才在课程设置上细分到各系各专业。通过一到二年左右的通识和基础课程学习使学生打下宽广厚实的基础，有利于学生综合素质的提高。这一做法应该继续坚持。

(2)应进一步拓宽专业面和培养口径—现代电气工程学科与通信、电子、计算机等多个学科交叉融合[6]，拓宽专业课程内容有助于增强学生的适应能力。尤其在本校实验班中继续坚持宽口径人才培养方向，并加强新兴技术在课程中的渗透，可促进拔尖创新人才的培养。

(3)电气工程本科课程结构需要优化—强化学科基础和实践环节，解决好“点与面”、“宽与专”的关系，实现培养电气工程创新人才的目标。提供课堂教学以外多种类型的特殊培养计划，如扩大本科生研究计划URP(Undergraduate Research Program)在学生中的参与范围，让部分学生较早参与教师的科研工作，或自己提出研究课题并获得教师的建议指导。实习环节可安排学生到一些知名企业公司实习，以帮助学生将课堂学习的原理知识与工程实践结合起来。还有组织和扩展一些研究计划、研讨小组、系列讲座等，对激发学生学习兴趣、提高解决实际问题的能力、培养探索创新精神等是非常有意义的。

(4)带动相关学科发展—以我校已经形成的配电、农电方面优势为特色，带动可再生能源发电、智能电网、电力电子等新兴学科方向的发展。已有的优势学科在本科与研究生课程体系中体现还不够明显，应适当增加此类课程，并加强学院内多学科的交叉、融合。比如，提升扩大选修课程的知识层次和选修课程的内容范围，以利于拓宽学生的视野、培养高素质复合型人才。

3.3课程设置的建议

基于以上分析与比较，我院形成的教改思路是：以现有课程体系为起点，即在现有教学体系与教师队伍的条件下，根据我校的目标定位进行渐进性教学改革。为此提出通过修改课程设置、教学大纲与教学团队的重新组合来实现课程体系结构的优化的建议。

(1)为加强基础课程的学习，逐步将“高等数学A(上、下)”、“线性代数”、“复变函数与积分变换”、“概率论与数理统计”等课程有机组合成循序渐进的工程数学或应用数学系列课程。

(2)根据学校已有的工程基础类课程，确定“工程应用数学”、“电路”、“电子技术”、“电机学”、“电力电子技术”、“自动控制”、“微机原理与应用”、“工程电磁场与波”、“信号分析与处理”等为专业基础核心课程，在实现宽口径培养的基础上，保证专业知识的完整性及实用性。

(3)将“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“发电厂电气系统”、“高电压技术”、“继电保护与自动装置”、“电力技术经济基础”(原来的“电力市场”)、“电力信息技术”等作为主要专业课程。

(4)适当合并、增加、拓宽部分专业课程，部分课程通过修改教学大纲反映学科发展趋势，并增加一些专业软件方面的教学内容。比如，①“电力系统规划”与“架空线设计”可以合并；②“数字式继电保护”、“接地技术”、“电力系统微机保护”等可以合并；③“电力系统自动装置”与“电力系统调度自动化”可合并为“电力系统自动化”。

在专业基础课中，将“电力电子技术”由选修改为必修。增加“供配电技术”、“电气工程行业应用软件”、“新能源发电技术”(包括风力发电、光伏发电和沼气发电等)、“电气测量技术”等本校特色选修课。

在专业选修课中，增加一些关于农电方面的课程，可以进一步体现我校的特色和优势。

(5)进一步增加类似URP的研究性教学项目，并加强覆盖面与支持力度，提高学生解决实际问题的能力和动手实验的技能。

(6)开设追踪科技、产业发展趋势和企业需求的多门选修课程，满足不同层次学生的需求，实现因材施教；部分免试推荐为研究生的学生可以在大四选修部分研究生课程；为高年级学生开设新技术讲座课程，介绍学科研究热点和发展趋势，使学生了解学科发展的最新动态。

上述的课程设置建议既强化了学科基础，又较好地解决了专门化和宽口径的矛盾。

3.4教学工作的建议

(1)充分利用学期末与年终的工作总结会，认真比较分析课程培养体系，就电气专业课程设置的合理性进行讨论，形成逐步完善的共识。

(2)建设教学团队，优化教师组合，以适应课程体系发展完善的需要。要求每位教师能上2门以上课程，每门课程都有两位主讲教师互为备用。

参考文献：

[1]邱捷,胡增存.国外著名大学电气信息类专业教育剖析[J].武汉:高等工程教育研究,2004,(6):76-79.

[2]https://engineering.purdue.edu/Engr/Academics/Undergraduate/PlansOfStudy/schools/ece/bsee/fall-2015/Electrical%20Engineering%20-%20Fall%202015.pdf

[3]http://www.ece.gatech.edu/academics/undergrad/EE_Degree_Requirements_2015-2016.pdf

[4]http://engineering.tamu.edu/electrical/academics/courses/descriptions

[5]http://www.eee.manchester.ac.uk/study/undergraduate/choosing-course/courses/eee/electrical-and-electronic-engineering-4-years-meng/

[6]张娟,郭炜煜,水志国.国外电气工程专业本科人才培养模式及对我国的启示[J].武汉:理工高教研究,2008,27(3):70-72.

Comparison and Reflection on International Electrical Engineering Curriculum Systems

GENG Guang-fei, YANG Jian-hua, TANG Wei

(CollegeofInformationandElectricalEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100083,China)

Abstract：From the perspective of personnel training in electrical engineering discipline, the curriculum systems of electrical engineering in several internationally renowned universities are briefed and compared with the undergraduate curriculum system of our university in this article. Then the concept of principles and specific recommendations of the professional teaching reform are discussed. The existing courses in electrical engineering training system should be optimized according to its actual situation in our university. Meanwhile, its own characteristics and advantages should be maintained while learning from other high level schools.

Keywords:electrical engineering; curriculum system; international comparisons

文献标识码：A

文章编号：1008-0686(2016)01-0053-04

中图分类号：G420

收稿日期:2015-07-07;修回日期:2015-08- 25

第一作者：耿光飞(1970-)，男，博士，副教授，主要从事电力系统无功优化、规划与可靠性等方面的教学和研究，E-mail:guangfei@cau.edu.cn