“电气控制技术”工程型实验的研究与探索＊

诸葛致，吴军科，郭振威

（桂林电子科技大学 机电工程学院，广西 桂林 541004）

“卓越工程师计划”旨在培养一大批工程能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。“卓越计划”的核心内容是培养和提高高校学生的工程实践能力，包括实际操作能力、实际动手能力、分析工程问题的能力、解决工程问题的能力以及实际工程的设计能力。而这些工程实践能力的培养需要有针对性的、行之有效的实践教学才能完成，实践教学是卓越工程师培养计划中的重要环节和关键环节，实践教学的体系和成效是“卓越工程师计划”能否培养出真正名副其实的具有工程实践能力的“卓越工程师”的关键。

构建实践课程体系，优化实践课程内容，加强专业实践教学，提高学生工程素质和工程能力，是当前环境下电气工程实践教学的核心[1-2]。

“电气控制技术”是电气工程及其自动化专业一门重要的专业课程，实践性强，应用非常广泛，是电气工程及其自动化学生毕业后在工作中最常用到的专业知识，是“卓越电气工程师”必须具备的重要专业知识。

1 “卓越计划”背景下“电气控制技术”实验教学存在的问题

1.1 “电气控制技术”的实验设备与工厂的实际设备不一致

“电气控制技术”的实验设备与工厂的实际设备明显不一致，造成实践教学环境与工程实际环境相差较大。“电气控制技术”的实验设备通常是实验箱、实验台，设备虽然易于操作、安全可靠，但实验设备与实际设备相距甚远，学生无法看到真正的元器件，看到的是印刷在实验箱、实验台面板上的元器件的符号和插孔，做实验时学生按照电气原理图将导线插进插孔，而最需要研究的元器件实物却在实验箱里面。这样的设备只能开设演示性实验、验证性实验这些传统实验，无法开设工程实践型实验，难以培养学生的动手能力、解决问题的能力，更不用说培养学生的工程实践能力、工程创新精神了。

1.2 “电气控制技术”的实验教学与实际脱节

“电气控制技术”实验教学与实际脱节，演示性实验、验证性实验多，设计性实验少，没有工程型实验。在“电气控制技术”的传统实验教学中，学生通常是按照指导教师安排的内容去做，指导教师通常把实验的操作步骤详细地写在黑板上或指导书中，而学生只需机械地按操作步骤按部就班一步一步完成即可，学生没有主动性可言，缺少独立思考，无法培养“卓越工程师”所需要的工程实践能力。

即使有设计性实验，也只是设计出了电气原理图，最终还是在实验台上插孔接线验证学生设计的原理图，因为实验设备与工厂的设备不一致，学生也看不到各种电器实物，不是用电器实物来接线，可以培养一点工程设计能力，但难以培养学生的分析工程问题的能力、解决工程问题的能力。

1.3 实验教师的工程素质不高

高校实验教师的工程素质普遍不高，开设的“电气控制技术”实验工程性太弱。高校教师大多数是从学校到学校，从理论学习到理论讲授，缺少实际工程历练，工程实践能力薄弱[3]。实验教师的工程素质不高，工程意识不强，加上实验设备与工程的实际设备差异太大，一直以来未曾开创性地开设工程型实验，通常只开设传统的实验，传统实验的工程性太弱，造成工科学生的工程实践能力明显不足，难以满足实际工程的需要，无法真正培养出具有较强工程实践能力的“卓越工程师”。

2 工程型实验对“卓越工程师教育培养计划”的重要性

按教育部“卓越工程师教育培养计划”所拟订的标准，本科毕业生要掌握本专业的基本理论知识和扎实的工程基础知识，了解本专业的发展现状和趋势，了解本专业领域技术标准，相关行业的政策和法规，能够综合运用所学的理论知识去分析并解决工程实际问题[4]。“卓越计划”的核心与关键是培养学生的工程实践能力和创新能力。而这正是多年来实践教学体系的一个薄弱环节，也是大学生的能力不足之处[3]。

创新性地构建工程型的实验教学模式和实验教学体系，开创性地开设工程型实验，开设与实际工作高度一致的工程型实验，切实培养学生的实际操作能力、实际动手能力、分析工程实践问题的能力、解决工程实践问题的能力。着力培养和提高学生的这些工程实践能力，这是“卓越计划”的核心内容，是“卓越计划”能否够培养出真正的、名副其实的“卓越工程师”的关键。

3 “电气控制技术”开创工程型实验的策略和实施方法

“电气控制技术”要开创工程型实验，首先需要“工程化”的实验设备和“工程化”的实验教师，这是有效实施工程型实验的前提和基础。

3.1 实验设备“工程化”

对现有实验设备进行更新，采购工厂实际使用的电气控制柜、控制箱、工程使用的电机等作为实验设备，只有这样才能实施与实际工作高度一致的工程型实验，才能真正培养学生的工程实践能力。

3.2 实验教师“工程化”

如果实验教师自身的工程素质不高、工程实践能力薄弱，是难以开好工程型实验的。自身工程能力都薄弱何以培养学生的工程能力？所以要培养学生的工程能力，把学生培养成名副其实的“卓越工程师”，高校实验教师自身必须要实现“工程化”才行。

3．2．1 培养和提高现有实验教师的工程实践能力

鼓励和引导实验教师以科研协作的形式参与企业的实际工作，让实验教师逐步积累实际工程实践经验，努力提高自身的工程实践能力，真正做到“产、学、研”结合，使教师不仅了解当前社会和业界对本专业人才的要求，还可以落实到日常的教学中，使教学目的带有方向性和实践性[5]。

充分利用高校寒暑假，分批选送实验教师到企业工厂进行实际锻炼，与工程师和工人师傅朝夕相处，切实提高实验教师自身的工程实践能力。

3．2．2 引进优秀的高级工程师来高校任教

从工厂企业中引进工程实践经验丰富的高级工程师来高校担任实验教师，从根本上解决实验教师的工程能力问题，同时还可影响和帮助原有实验教师提高工程素质和工程能力，共同组成一支实践经验丰富、工程实践能力较强的“工程型”实验教师队伍。

3.3 “电气控制技术”工程型实验的实施方法

基于3.2.1 和3.2.2 的内容，建设一支“工程型”实验教师队伍和采用与工程实际一致的工程化实验设备，这是能够有效开设工程型实验的前提和保障。由工程实践经验丰富的工程型教师构建工程型实验教学体系，采用与工程实际一致的实验设备，尽力参照工厂的实际状态和使用环境，才能设计出真正行之有效的工程型实验。

3．3．1 案例型工程实验

由工程实践经验丰富的工程型教师采用工厂实践中出现的各种实际电气问题作为案例在“工程化”的实验设备中设计的工程型实验，被称为“案例型工程实验”。该工程实验要求学生详细描述电气故障的具体状况，根据给出的原理图详细分析造成故障的各种可能原因，制订出检查故障的检查方法，选取检测故障的工具，然后找到故障点并把故障解决，然后重新开机并检测原来的故障问题是否真正得到解决，如果故障解决了，则请实验指导教师对工程型实验进行签字验收，最后要求学生写出检查排除故障的具体过程，并进行分析总结。

3．3．2 安装型工程实验

由工程实践经验丰富的工程型教师参照工厂实践中各种小型气安装工程在“工程化”的实验设备中设计的工程型实验，我们称之为“安装型工程实验”。“安装型工程实验”就是一个小型的电气安装工程，此类工程实验给出电气原理图，要求学生独立写出安装方案，设计并画出安装布置图，然后在控制柜或控制箱中把各类电器、仪表、线槽等电气实物进行安装和接线，并接上380 V 三相异步电动机，然后在实验教师的指导下接入380 V 电源并进行通电试机，有问题则自己想办法找出并解决，直至试机成功并通过教师验收，最后进行安装、试机的总结分析。

3．3．3 项目型工程实验

由工程实践经验丰富的工程型教师参照工厂实践中各种小型电气工程项目在“工程化”的实验设备中设计的工程型实验，被称为“项目型工程实验”。“项目型工程实验”就是一个小型的电气工程项目，要求学生根据项目的各种具体要求和原始数据，独立设计满足项目要求的电气原理图并进行具体设计、分析，计算各电气元器件的参数并选型，然后进行安装、调试，最后进行总结、分析。

4 结束语

经过本校电气工程及其自动化专业5 年来的实践表明，开创性地实施“电气控制技术”工程型实验，显著地提高了学生的工程实践操作能力、实际工程问题的分析能力和解决能力，工程设计能力和工程安装能力也得到了明显地锻炼和提高。有一点不能不提出，就是在实施各种工程型实验之后，学生在电气控制领域的工程实践能力确实得到了有效的培养和提高，但是开设工程型实验非常耗时，所用的时间大大长于传统实验的时间，原有教学计划的实验时间是明显不够的，这需要教学培养计划以及教学大纲做出相应的修改，才能确保工程型实验的顺利实施。