陳 虹

(揚州大學能源與動力工程學院,江蘇揚州 225009）

電氣工程及其自動化專業(yè)人才實踐能力培養(yǎng)方法

陳 虹

(揚州大學能源與動力工程學院,江蘇揚州 225009）

對電氣工程及其自動化專業(yè)的實踐教學環(huán)節(jié)進行整合,建立起立體化實踐教學平臺,構架成多層次遞進螺旋式實驗教學體系。逐步提升學生的基礎實驗、工程實踐能力和創(chuàng)新能力,從而實現(xiàn)驗證、工程應用和創(chuàng)新實踐教學一條線新方法的可行性。

基礎實驗;工程應用;創(chuàng)新實踐

電氣工程及其自動化專業(yè)是一個寬口徑,應用范圍廣的工程應用專業(yè),因此人才培養(yǎng)一般要求學生畢業(yè)時具有扎實的數(shù)學、物理等自然科學基礎和寬廣的專業(yè)理論知識,能在電氣工程及其自動化、電子技術、自動控制系統(tǒng)、計算機技術等相近領域從事科學研究、工程設計、技術開發(fā)、制造運行。

1 專業(yè)實踐教學的體系

針對上述情況,電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標應定位在能適應現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和建設并有一定創(chuàng)新能力的應用型高級專門人才的目標上。人才培養(yǎng)的重點應該是工程應用型和應用理論開發(fā)型。因此電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)要求是學生必須系統(tǒng)掌握電氣工程、自動化和工程應用領域的基礎理論、基本知識和綜合應用的基本技能,能從事電氣和自動化設備的設計、安裝、調(diào)試、運行、監(jiān)理和管理等方面的工作,具有一定的實踐能力和創(chuàng)新精神。

在總結我們從事多年的教學經(jīng)驗后,提出我校電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學思想為:結合江蘇省實驗教學示范中心建設為契機,對原有電氣工程及其自動化的實踐教學環(huán)節(jié)進行整合,建立起立體化實踐教學平臺,構架多層次螺旋式實驗教學體系,注重“驗證、工程應用和創(chuàng)新實踐教學一條線”的實踐教學模式,按遞進方式逐步提升學生的基礎實驗、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

多層次螺旋式實驗教學體系是針對電氣工程及其自動化專業(yè)有十分明確的工程背景,開展以理論學習為工程實踐服務為主,研究性學習為輔的教學方法,形成一整套從理論研究到教學實踐各個環(huán)節(jié)實施和評價標準的體系結構,指導專業(yè)內(nèi)課程實踐性教學的開展,融合共性化教學和個性化教育,培養(yǎng)學生的綜合應用能力。具體做法是把培養(yǎng)學生實踐能力的各實踐環(huán)節(jié)作為一個整體進行考慮,單獨制訂實踐教學計劃,以構建學生實踐能力的整體培養(yǎng)目標來整合實踐環(huán)節(jié),實現(xiàn)基本理論驗證、工程應用和創(chuàng)新實踐的實踐教學一條線的實踐教學法。

我們在制訂實踐教學計劃時考慮實踐教學與理論教學有機統(tǒng)一、互為補充,以能力培養(yǎng)與素質(zhì)提升為核心,從而強調(diào)理論教學與工程技術“職業(yè)性”和“應用性”相結合,在實踐教學環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)綜合性、設計性和自主性的特色。以驗證性實驗、工程性實驗、創(chuàng)新性實驗為基礎,與社會實踐相結合的多層次遞進式實驗教學方法。按照先基礎、后綜合、再創(chuàng)新的思路,循序漸進地安排實驗教學計劃。

在落實實踐教學計劃時,針對授課對象和培養(yǎng)目標不同,將所有實驗項目劃分為基礎驗證實驗、綜合設計實驗、創(chuàng)新研究實驗三個層次,總共開設4個實驗平臺,分別為:①大學基礎課程實驗教學平臺;②專業(yè)基礎類實驗教學平臺;③專業(yè)實驗、實習教學平臺;④創(chuàng)新實驗教學、研究平臺。

大學基礎課程實驗教學在學生素質(zhì)修養(yǎng)和能力培養(yǎng)方面有作不可或缺的位置,由于中學教育中強調(diào)學生的素質(zhì)教育在高考的指揮棒下無法完成。只有在大學的低年級學習中補上這一課。驗證性實驗即專業(yè)基礎課內(nèi)實驗,它是按“已知問題※熟悉平臺※實驗與驗證※實驗報告”的流程開展實驗教學,它是以實驗手冊為依據(jù),重點培養(yǎng)學生的實驗基本技能,使學生“學會走路”。工程性實驗即專業(yè)課內(nèi)以項目為引導下的大作業(yè),其基本流程為“給出問題※提出設計方案※上機設計※完成大作業(yè)”,重點培養(yǎng)學生的綜合性、設計性實驗能力,強化學生創(chuàng)新意識,使學生“自主走路”。創(chuàng)新性實驗即學生科研團隊活動和數(shù)學建模競賽、創(chuàng)新設計大賽等活動,其基本流程為“提出問題※提出假設※探究推理※研究報告”,重點培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,塑造學生的創(chuàng)新品格,使學生“自己找路”。

2 實驗技術與現(xiàn)代教學技術結合

實驗教學與理論教學相比,實驗教學更應該時刻面對科學技術的發(fā)展,合理有效地引入先進的科學技術方法,使傳統(tǒng)的實驗內(nèi)容與現(xiàn)代技術很好地結合起來,是在專業(yè)基礎實驗教學改革中始終關注和探討的問題。按照創(chuàng)新教育的要求,我們對實驗技術和手段進行了以下幾方面的改革:

2.1 利用計算機和傳感器技術實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)自動采集和處理

計算機的應用與普及是我們這個時代的一個重要標志。因此高等學校的實驗室必須將計算機應用于實驗教學中,在部分實驗如傳感器技術、生產(chǎn)加工中心參數(shù)測試等實驗中,使用計算機采集實驗數(shù)據(jù)并自動完成數(shù)據(jù)的處理和分析,提高了實驗精度和實驗效率,將學生從重復性的數(shù)據(jù)記錄中解脫出來,使他們有更多的精力去把握實驗的內(nèi)容,思索更深層次的工程應用背景;

2.2 利用計算機仿真技術實現(xiàn)虛擬實驗

鑒于環(huán)境和資金的限制,有些像智能樓宇、中央空調(diào)和生產(chǎn)加工中心等設備不可能購進多臺套,但是這些設備對學生的能力培養(yǎng)和視野的開拓極有幫助,為此我們將仿真實驗引入實驗教學。仿真實驗通過計算機網(wǎng)絡把實驗設備、教學內(nèi)容、教師指導和學生的操作有機地融合為一體,擴大了智能建筑實驗的空間,打破了教與學、理論與實驗、課內(nèi)與課外的界限。它作為一種理想的教學環(huán)境的創(chuàng)設工具、學生自主學習的認知工具和情趣激勵工具,充分調(diào)動了學生主動學習的積極性。通過計算機仿真實驗,學生對大型設備的工程應用,都可以達到實際現(xiàn)場難以實現(xiàn)的效果。

2.3 工程設計的“實戰(zhàn)性”教學思想

在課程的大作業(yè)和課程設計中做到練為“戰(zhàn)”的思想,將模擬設計當成真正的工程設計來做。在設計過程中要做到:

通過讓學生從認識實踐教學開始,了解身邊比較熟悉的建筑環(huán)境開始觀察。認知建筑電氣、綜合布線和相關的空調(diào)設備,了解建筑與電氣、環(huán)境與設備、電氣與自動化的關系;

通過對設計資料和規(guī)范的解讀,進入工程設計式的學習模式,掌握教師提供的工程案例進行模擬工程設計,掌握設計方法的技巧,培養(yǎng)一種工程應用型的學習思維;

通過讓學生參觀了解的工程項目進行內(nèi)容的熟悉,將感性的認知通過理性的工程性思維轉化為設計方案;

用“圖、文、表”理性地傳遞完整的設計思考和推敲過程,用感性的構圖表達設計的創(chuàng)意。

2.4 “寬口徑、厚基礎、重個性、強能力、求創(chuàng)新”培養(yǎng)創(chuàng)新人才

高等工程教育要建立“寬口徑、厚基礎、重個性、強能力、求創(chuàng)新”的高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式,新的培養(yǎng)方案要既考慮學生在校期間應獲得的知識結構與框架,又要考慮學生各種能力、素質(zhì)的培養(yǎng)和個性的發(fā)展;既考慮第一課堂的人才培養(yǎng),又考慮第二課堂的補充作用。培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才是高校的根本任務,創(chuàng)新型實驗是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要一環(huán),在實驗室中按專業(yè)方向形成體系和系統(tǒng),多角度體現(xiàn)電氣工程及其自動化弱電控制強電的專業(yè)特點,使實踐教學的內(nèi)容從相對獨立到學科融合。增加提高型層次,逐步提高學生的動手能力。在自主創(chuàng)新教育層次,為落實“倡導探索”的理念,利用教學計劃設置的3個自由學分,學生可以通過參與導師科研活動、參與實驗項目開發(fā)、自主實驗、自主實習、社會調(diào)查等多種方式得到工程素質(zhì)的深入訓練。學生提出的課題經(jīng)專家論證后,給予立項,并給予一定的資金支持,提供相應的實驗條件。為此我們專門設立創(chuàng)新實驗室,配備先進的儀器設備和各種工具,指定專門的教師對創(chuàng)新實驗進行指導和管理,最大程度的向?qū)W生開放。

創(chuàng)新實驗室成立以來先后獲得許多獎項,例如:王穎同學的作品《基于PLC連續(xù)退火爐控制系統(tǒng)》獲第十屆全國大學生挑戰(zhàn)杯競賽二等獎;陳軍同學獲2008第四屆西蒙杯全國高等院校大學生綜合布線競賽三等獎等。

3 實驗教學方法和手段的改革

實驗教學是一門實踐性課程,在整個教學過程中,強調(diào)以學生為本,注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維和從事科學研究的能力,使學生能夠掌握自主解決實際問題的能力。在實驗內(nèi)容安排上將所有實驗項目分為基礎驗證實驗、綜合設計實驗、研究創(chuàng)新實驗三個層次,內(nèi)容由淺入深,從簡單到復雜,逐步提升其實驗技術水平,因此在不同的教學階段,采取的教學方法手段和考核方式有不同的特點。

3.1 基礎驗證實驗實行傳統(tǒng)的實驗教學方式

在基礎驗證實驗和綜合性實驗授課階段,主要培養(yǎng)學生基本的實驗技能,使其熟悉儀器的使用方法,鍛煉其初步的綜合分析能力,因此實驗采取教師現(xiàn)場講解,學生現(xiàn)場操作,教師現(xiàn)場指導和答疑為主的教學方式。

3.2 自主設計和創(chuàng)新研究型的實驗實行導師制

近些年來,按照揚州大學實踐教學的要求逐步增加自主設計型和創(chuàng)新型實驗項目,這些實驗項目實行導師制,這是一種行之有效的教學方法。導師按照因材施教原則,給予學生個性化教育與指導,全面培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。導師通過指導學生選題、開題、調(diào)研、實驗調(diào)試、總結答辯、撰寫論文等教學環(huán)節(jié),不僅使學生了解了科學研究的方法和要求,學到許多書本以外的知識,培養(yǎng)了科研能力,而且通過導師的言傳身教更有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神,增強學生的事業(yè)心和使命感,引導學生樹立起艱苦創(chuàng)業(yè)的優(yōu)良品質(zhì)和執(zhí)著追求的科學精神。

3.3 實行開放式實驗教學

對于不同的實驗項目采取不同的開放方式,實行半開放和全開放相結合的模式。對于基礎實驗要求學生全修,網(wǎng)上選課。綜合性實驗可不按實驗室規(guī)定時間內(nèi)完成,可以采用預約方式,完成實驗。對于補做和重做的實驗也可以網(wǎng)上預約。對于大學生科技創(chuàng)新項目、畢業(yè)設計等實行全開放模式,建立了實驗室面向?qū)W生全面開放的機制,以發(fā)揮優(yōu)質(zhì)教學資源的品牌示范作用和影響,這些措施有:①對承擔的開放實驗任務,視作正常的教學任務安排,計入各實驗員年終考核;②大型精密儀器設備有網(wǎng)上管理平臺,可以網(wǎng)上預約實驗,實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教育資源共享;③建立了網(wǎng)上實驗開放平臺如:實驗儀器介紹,實驗講義,實驗動畫演示,虛擬實驗室,學生創(chuàng)新作品以及論文展示,教師科研項目介紹等。這些都為學生自主開放式學習提供了平臺。

3.4 利用網(wǎng)絡技術實現(xiàn)網(wǎng)絡輔助實驗

在現(xiàn)有網(wǎng)絡資源(電子教案、學習指導、教學視頻、課前課后習題等)基礎上,進一步增加了仿真實驗內(nèi)容、教學視頻、網(wǎng)上師生交流平臺等;充分利用課外開放,建立網(wǎng)上虛擬實驗室、網(wǎng)絡遠程控制實驗室等;加強實驗室管理系統(tǒng)的建設,實現(xiàn)了實驗課程自主式學習系統(tǒng)的運行。

4 結論

在本科電氣工程及其自動化實踐教學中,我們要不斷研究、吸納和運用適合自身特點和發(fā)展目標的的理念、方法和手段,建立和完善實踐教學體系,以提高實踐教學質(zhì)量的科學性和有效性。通過不斷調(diào)查、挖掘?qū)W生和社會對電氣工程及其自動化專業(yè)的需求,持續(xù)改進實踐教學質(zhì)量,不斷提高學生和社會對我們教學質(zhì)量的滿意度。從而實現(xiàn)培養(yǎng)具有高度的社會責任感、具有社會競爭力,個性和人格得到健全發(fā)展的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才目標。

[1] 劉維亭、王德明、朱志宇、電氣工程及其自動化專業(yè)建設與實踐、華東船舶工業(yè)學院學報(社會科學版)、華東船舶工業(yè)學院學報(社會科學版)、2002年第2卷第4期、2002年

[2] 華小梅、丁堅勇、饒凌平、電氣工程與自動化專業(yè)畢業(yè)設計改革的探索與實踐、中國電力教育、2008年 12月上總第 126期、2008年12月