基于卓越电气工程师培养的实践教学改革

刘景艳 郑 征 李玉东

河南理工大学 电气工程与自动化学院 河南焦作 454000

走新型工业化道路、建设创新型国家是我国提升整体实力、跻身世界强国的必由之路，这需要大量创新能力强的工程技术型人才。然而，随着经济发展方式的转变和产业结构的转型，我国高等工程教育由于受传统观念、经费投入等因素的制约，培养的人才存在着实践动手能力较差、创新意识薄弱等问题[1]。“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)正是针对我国工程教育存在的问题而提出的。

2010年教育部、人社部、财政部、工信部等20多个部门和单位联合启动并实施了“卓越计划”。“卓越计划”是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措[1,2]。2010年6月，教育部启动了第一批“卓越计划”试点高校，我校自动化专业成为 “卓越计划”试点专业，如何按照“卓越计划”的培养目标和要求培养专业口径宽、实践能力强的高素质工程技术型人才是迫切需要解决的问题。

1 实践教学现状分析

实践教学主要包括实验、实习和实训等环节。由于传统的实践教学内容较为单一，各实践环节之间缺乏联系，难以形成一个有机地整体；并且实践教学缺乏工程背景，学生的实践能力和创新能力难以得到锻炼，不适应自动化专业人才培养的要求[3,4]。目前，实践教学存在的问题主要表现为以下几方面。

1.1 课程实验缺乏工程背景 创新能力培养不足

目前设置的许多实验教学内容大都依据专业、课程的不同各自独立设置，相互界限明显，没有实现模块化、系统化，特别是缺少依托实际项目、贴近工程实践、贯穿不同课程和专业的系统性实验项目[4,5]，这与“卓越计划”所要求的大工程观、多学科视野、团结协作精神等能力的培养不相适应。

1.2 实习基地建设滞后 实习流于形式

生产实习是自动化专业学生非常重要的实训环节，由于受到现实条件的限制，联系实习单位和教师指导的难度越来越高，目前的实习主要是到企业生产现场进行参观或观摩，学生无法全面了解整个自动化生产线的运行过程，不熟悉生产的流程和控制过程，使实习流于形式[5,6]。

1.3 缺乏科学的实践教学考核标准

在实验教学考核体系中考核内容仍以验证性实验为主，综合性和创新性实验比重小，不成体系。考核只注重学生对知识的掌握程度，而对学生的工程实践、创新能力基本上没有相应的考核，学生的自主性和主观能动性未充分发挥出来[7]。

2 实践教学的改革与实践

2.1 构建多层次、课内外相结合的实践教学体系

实践教学体系以培养学生的实践创新能力为主，创新能力的培养融入课堂教学，课堂教学内容融入课外实践活动，相互融合，共同促进学生实践创新能力的培养。构建多层次、课内外相结合的实践教学体系(如图1所示)[8]。

图1 多层次、课内外相结合的实践教学体系

2.2 采用多元化的实践教学模式

由于我校自动化专业目前的实践教学模式主要采用课堂讲授和指导的形式，教学模式比较单一，学生缺少了主动性和学习的原动力。因此，采用多元化的实践教学模式(如图2所示)。多元化实践教学模式可以在现有的教学资源条件下，引导学生自主发挥，从多方面培养学生的实践创新能力[8,9]。

图2 多元化实践教学模式

2.3 优化实验内容和教学方法 培养学生的创新能力

培养学生的常用仪器的操作能力，常用实验方法运用能力，文献检索、分析、整理能力，电路的设计能力，工程素养以及团队协作精神。将实验内容分为基础验证性实验、虚拟仿真实验、设计性实验、综合型实验和创新型实验5个层次，切实提高学生的动手能力和工程素养。实验课的授课方式应改变传统的灌输方法，以学生实践为主，突出学生的主体地位，采用启发性教学和研究讨论为主，在实验的过程中逐步培养学生的创新能力[9,10]。

2.4 搭建校企合作的实践创新平台

利用国家级实验教学示范中心和省级重点学科实验室，提高实验室的综合利用率；通过与企业合作建立稳定的校内外实习基地，给学生提供良好的工程实践环境，从而使学生通过课程设计、实习、学科竞赛等实践环节得到较好的实践锻炼。让学生深入到企业的环境中，请企业工程师或工程技术人员给学生上课，参观生产车间，了解企业产品生产工艺流程，对企业生产中出现的问题进行分析，帮助企业解决生产中遇到的工程技术问题；引进企业的部分资源和设备，模拟现场的工程环境，让学生在此进行学习，培养学生的工程素养和实践创新能力[11,12]。

2.5 建立多样化的实践考核方式

考核方式从重视实践结果向注重实践过程和工程能力转变，全面考核学生的工程实践能力和创新能力。针对不同的实践环节，采取综合评价和个性评价相结合的方式，其中综合评价是对动手能力、应用能力和创新能力等进行的全面评价，个性评价是对学生某方面特长的一种评价，如竞赛获奖、社会活动奖励等，通过颁发证书、展示学生作品等形式鼓励学生个性特长的发挥。此外，在课程设计、毕业设计等实践环节引入校外企业工程师评价机制，按一定的权重综合企业工程师和教师的评价结果作为最终的成绩，这些方法可以有效提高学生的实践兴趣[13,14]。

3 实践教学改革效果评价

为获取学生对实践教学改革的反馈信息，对实践教学改革进行进一步的调整和优化，对自动化专业实践教学改革的效果进行了评价。随机抽取了180名自动化专业参与该实践教学改革的学生，发放了调查问卷(见表1)，并对学生的评价结果进行了分析。

表1 实践教学效果问卷调查表

(1)采用多层次实践教学体系效果的调查情况如图3所示。180名学生中，只有8名学生认为效果差，剩余的172名学生都认为效果较好或好。95.6%的学生认为多层次实践教学体系有助于实践能力的提高，希望能够进一步加强。

图3 多层次实践教学体系效果评价

(2)对课程实验教学环节能力的培养的评价如图4所示，在180名学生中，136名学生认为动手能力得到很大提高，27名学生认为动手能力有一些提高，只有17名学生认为动手能力没有得到提高。

图4 实践教学环节能力培养的评价

(3)在实践教学多样化考核方式的调查中，50%的学生认为教师的考核内容需要改进，15%的学生认为实践教学评价体系需要改进，35%的学生认为实践教学的考核形式需要改进。

(4)在180名学生中，仅有13名学生认为实践教学改革的整体效果较差，大部分学生都认为教学改革的整体效果好或较好。

这些实践教学改革使得学生的创新能力和综合素质得到明显提高。例如，学生在2012年第六届“挑战杯”大学生创业计划竞赛中获一等奖1项、二等奖5项、三等奖9项，在2013年第六届“飞思卡尔”全国大学生智能汽车大赛中获西部赛区一等奖1项、二等奖3项，2015年全国大学生电子设计竞赛中获国家级二等奖2项、省一等奖2项、二等奖8项。

4 结语

实践教学环节对于培养学生的实践能力、创新能力有着重要的作用，在我校自动化专业进行实践教学改革后，充分地激发了学生的学习兴趣，不仅使学生对理论知识加深了理解，而且提高了学生的实践创新能力，实践教学改革为卓越电气工程师的培养提供了强有力的保障，取得了良好的效果。