潘再平,黃 進(jìn),趙榮祥,章 瑋,徐習(xí)東,盧慧芬,甘德強(qiáng),楊 莉

(浙江大學(xué)電機(jī)工程學(xué)系,浙江杭州310027)

0 引言

浙江大學(xué)電氣學(xué)科創(chuàng)建于1920年,歷史悠久,在學(xué)科發(fā)展過程中,非常注重人才培養(yǎng),適時根據(jù)社會需求進(jìn)行教學(xué)改革,取得許多創(chuàng)新成果。如原電器方向根據(jù)電力電子技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)建了國內(nèi)第一個電力電子學(xué)科;電機(jī)方向則按社會需求和學(xué)科的發(fā)展在國內(nèi)率先改造為電機(jī)及其控制專業(yè),該成果“傳統(tǒng)電機(jī)專業(yè)全方位改造的實踐”于1997年獲國家級教學(xué)成果二等獎。進(jìn)入21世紀(jì),對電氣工程人才的要求日益提高,而專業(yè)目錄的調(diào)整(電機(jī)及其控制、電力系統(tǒng)自動化等多個專業(yè)合為電氣工程及其自動化專業(yè))更對電氣工程人才培養(yǎng)提出了新的課題,如何以“寬、專、交”的模式培養(yǎng)高素質(zhì)的電氣工程創(chuàng)新人才?為此,我們提出“1個平臺、2個強(qiáng)化、2個關(guān)系、1個目標(biāo)”的思路,即優(yōu)化電氣工程本科教學(xué)大平臺、強(qiáng)化學(xué)科基礎(chǔ)和實踐環(huán)節(jié)、解決好“點與面”和“寬與?！钡年P(guān)系、實現(xiàn)培養(yǎng)電氣工程創(chuàng)新人才的目標(biāo)。在電力系統(tǒng)自動化和電機(jī)與電器這2個國家重點學(xué)科的支撐下,經(jīng)過多年努力,教學(xué)改革成效顯著,提高了電氣工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

1 優(yōu)化課程教學(xué)體系

浙江大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)有電機(jī)系統(tǒng)及其控制與電力系統(tǒng)自動化2個專業(yè)方向。如何在同一本科教學(xué)大平臺下培養(yǎng)專業(yè)方向不同的電氣工程創(chuàng)新人才,解決好“寬與?！钡年P(guān)系,我們進(jìn)行了以下教學(xué)改革。

1.1 完善課程體系,設(shè)立模塊課程

除了利用學(xué)校課程平臺設(shè)立的通識課程、電工類大類課程外,確定電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、控制理論、微機(jī)原理與應(yīng)用、電器原理與應(yīng)用、工程電磁場與波、信號分析與處理、計算方法等專業(yè)核心課程,在實現(xiàn)寬口徑培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,保證專業(yè)知識的完整性及實用性。鼓勵使用英語或雙語教學(xué),重視教學(xué)方法與手段的改革,設(shè)立研究型課程和討論性課程。

根據(jù)本專業(yè)的學(xué)科方向,精心選擇,設(shè)立了電機(jī)系統(tǒng)及控制(電氣裝備CAD技術(shù)、電氣裝備建模與分析、機(jī)電運動控制系統(tǒng)、電氣裝備計算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代驅(qū)動技術(shù)、自動控制元件)、電力系統(tǒng)自動化(電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、發(fā)電廠電氣系統(tǒng)、高電壓技術(shù)、繼電保護(hù)與自動裝置、電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、電力信息技術(shù))2組專業(yè)模塊課程,學(xué)生必須完整修完其中1組模塊課程,另1組模塊課程可作為個性課程選修。另外還開設(shè)了追蹤科技、產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢和企業(yè)需求的多門選修課程,并將4門研究生課程作為選修課,滿足不同層次學(xué)生的需求,實現(xiàn)差異化因材施教。為高年級學(xué)生開設(shè)新技術(shù)講座課程,每位教授一個講座,介紹學(xué)科研究熱點、發(fā)展趨勢,使學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展的最新動態(tài)。這樣的課程設(shè)置既強(qiáng)化了學(xué)科基礎(chǔ),又較好地解決了專門化和寬口徑的矛盾。

1.2 加強(qiáng)課程建設(shè)

課程建設(shè)中,考慮到電氣工程及其自動化專業(yè)的特點,對相關(guān)課程作了改革,如微機(jī)原理與應(yīng)用課程直接將目前應(yīng)用廣泛的TI DSP 2812作為該課程的主要研究對象,使課程更具有先進(jìn)性和實用性。加強(qiáng)課程網(wǎng)絡(luò)化、精品化建設(shè),專業(yè)的所有必修課程、模塊課及大多數(shù)選修課程都已在學(xué)校的本科課程中心上建立了網(wǎng)絡(luò)課件,教學(xué)效果良好;精品化建設(shè)也取得成效,電力電子技術(shù)評為國家級精品課程(2007年),該課程在網(wǎng)絡(luò)教育中也取得豐碩成果,被評為網(wǎng)絡(luò)教育國家級精品課程(2008年),電機(jī)學(xué)系列課程等也在精品化建設(shè)中取得成果。

1.3 形式多樣的教改措施

在課程教學(xué)中進(jìn)行了形式多樣、易于操作、效果顯著的教學(xué)改革。通過討論式教學(xué)(自學(xué)討論課、報告討論課、習(xí)題討論課等多種形式)、撰寫小論文、設(shè)置創(chuàng)新設(shè)計型實驗、單獨實驗考試、改革考試方式等措施,為學(xué)生的積極參與創(chuàng)造條件,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,鼓勵創(chuàng)新。

2 教材建設(shè)成果豐碩

對教材建設(shè)進(jìn)行業(yè)績、資金、時間等多方位的支持。追蹤學(xué)科的發(fā)展,組織力量編寫系列教材。10年來共出版教材40余本,滿足了課程建設(shè)的需要,同時也被數(shù)十所兄弟院校選用。如電氣裝備的計算機(jī)控制技術(shù)課程的研究對象是電氣裝備這樣的快過程系統(tǒng),而國內(nèi)外相關(guān)教材主要研究對象為化工、燃燒等慢過程系統(tǒng),該教材編寫時既考慮了電氣裝備的特殊性,又反映了計算機(jī)控制技術(shù)的最新成果,使用效果良好。在“十一五”國家規(guī)劃教材評審中,本專業(yè)共有9本教材入選(7本主編,2本參編),入選教材數(shù)量在國內(nèi)相關(guān)專業(yè)中名列前茅,這充分肯定了本學(xué)科在教材建設(shè)上的成績。

3 強(qiáng)化實踐教學(xué)

在實踐教學(xué)改革中,按認(rèn)識事物的規(guī)律,由淺入深、由簡到繁、由個別單元到綜合應(yīng)用,有層次地設(shè)置實踐環(huán)節(jié),其模式為:驗證型※綜合型※設(shè)計型※自主型※現(xiàn)場實習(xí)※科研訓(xùn)練。使學(xué)生從驗證型、綜合型實驗中獲取間接知識,從設(shè)計型、自主型實驗獲取直接知識,通過科研訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生探索研究未知新知識的方法和能力。這種模式“由面及點”,較好地解決了“點和面”的關(guān)系。

3.1 實驗教學(xué)改革措施

(1)自主開放型實驗

微機(jī)原理與應(yīng)用等課程設(shè)立了自主開放型實驗,由學(xué)生自主設(shè)計實驗項目,使學(xué)生對已有的知識和技能進(jìn)行舉一反三,并自主地去分析解決復(fù)雜多變的實際問題。提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力,收到了良好的效果。

(2)研究設(shè)計型實驗

我系設(shè)置了電氣裝備綜合設(shè)計、電力網(wǎng)綜合設(shè)計等綜合設(shè)計型實驗課,目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的基本工程素養(yǎng),激發(fā)他們的創(chuàng)造能力。如電氣裝備綜合設(shè)計課程設(shè)立了“無刷直流電機(jī)驅(qū)動器設(shè)計、調(diào)試”等研究設(shè)計型專項實驗。其教學(xué)過程為:教師介紹原理、設(shè)計要求※學(xué)生運用所學(xué)知識,按要求進(jìn)行設(shè)計※教師進(jìn)行審查※學(xué)生制作、調(diào)試※現(xiàn)場演示、測試技術(shù)指標(biāo)※教師講評、確定成績。研究設(shè)計型實驗受到了同學(xué)們的普遍歡迎,大家的積極性很高,許多同學(xué)要求增加實驗時間,要求晚上開放實驗室;不少同學(xué)為得到較佳的性能指標(biāo),多次修改設(shè)計方案,同學(xué)們普遍反映收獲很大。

(3)單獨實驗考試

我們對電力電子技術(shù)、微機(jī)原理與應(yīng)用等課程進(jìn)行了單獨實驗考試。學(xué)生在實驗管理系統(tǒng)上選擇實驗考試時間,隨機(jī)決定考試題目,每人一組進(jìn)行單獨實驗考試。實驗考試成績分實驗原理、實驗操作、調(diào)試、其他等4部分,實驗考試成績占總成績的20%。單獨實驗考試的實施極大地提高了學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的積極性和動手能力。與平行班比較,進(jìn)行單獨實驗考試的教學(xué)班學(xué)生的實驗態(tài)度、實驗技能等明顯得到提高,這在2007年我校本科教學(xué)評估中得到體現(xiàn)。

3.2 實驗設(shè)備研制與成果輻射

為滿足實驗教學(xué)改革的需要,本專業(yè)早在1984年就研制了在全國有很大影響、得到全面推廣的DSZ型電機(jī)系統(tǒng)實驗裝置;以后又研制了DKSZ型電力電子技術(shù)與電機(jī)控制系統(tǒng)實驗裝置。以上兩種實驗裝置都獲得了浙江省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎,原電機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會和工業(yè)自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會都推薦該裝置為優(yōu)選實驗設(shè)備。此后,又研制了MEL、MCL、DDSZ、DDSX 等系列電機(jī)系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、運動控制技術(shù)等實驗裝置,滿足了創(chuàng)新研究型實驗教學(xué)的需要。項目組研制的實驗裝置及相關(guān)技術(shù)已由求是、天煌、方圓等教儀生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn),在清華大學(xué)、上海交大、西安交大等國內(nèi)外1000余所大專院校推廣使用,促進(jìn)了全國各校有關(guān)專業(yè)的實驗室建設(shè)工作,受益學(xué)生數(shù)十萬。

我們在研制實驗設(shè)備時提出了“組件化、模塊化”的設(shè)計理念,使得實驗設(shè)備適用面廣,能根據(jù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及時進(jìn)行擴(kuò)充,實驗時使用方便、靈活。這種實驗設(shè)備的設(shè)計理念得到國內(nèi)同行的普遍認(rèn)同,目前國內(nèi)的電工電子類實驗設(shè)備基本上采用了此設(shè)計理念。

3.3 實驗室建設(shè)

我們充分利用社會力量辦學(xué),并發(fā)揮自主開發(fā)的實驗設(shè)備與技術(shù)的優(yōu)勢,與國內(nèi)外企業(yè)合作建立了電機(jī)系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、運動控制系統(tǒng)、TI DSP、Freescale電氣控制等聯(lián)合實驗室;并投入500余萬重點學(xué)科經(jīng)費對電力系統(tǒng)動態(tài)模擬試驗室和高壓實驗室進(jìn)行了更新改造。這些實驗室既能進(jìn)行驗證型、綜合型實驗,又能完成設(shè)計型、自主型實驗。電機(jī)系實驗室建設(shè)滿足了實驗教學(xué)改革的需要,也作為展示我校自制實驗設(shè)備的窗口,每年都有大量兄弟院校的教師來實驗室參觀,得到普遍好評。

3.4 開放式實驗管理平臺

我們結(jié)合大學(xué)生SRTP項目,研制了開放式實驗室管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢,具有實驗開放、實驗預(yù)約、實驗管理、實驗考評、師生互動等功能。該管理系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于我校的實驗教學(xué)中。2004年至今已有9516名學(xué)生使用此系統(tǒng),課程覆蓋門次356門,該系統(tǒng)的使用受到師生的好評。來實驗室參觀的兄弟院校老師普遍肯定該系統(tǒng),上海電力學(xué)院還引進(jìn)了該實驗室管理系統(tǒng),使用效果良好。

3.5 校外實踐基地

我系充分利用社會力量辦學(xué),通過校友、科研協(xié)作等關(guān)系為學(xué)生提供實踐場所,本專業(yè)擁有6個校外教學(xué)實習(xí)基地,其中包括電氣設(shè)備制造廠、發(fā)電廠、變電所等多種類型企業(yè)。與國家電網(wǎng)公司、浙江省電力公司、上海電機(jī)集團(tuán)公司、哈爾濱電機(jī)集團(tuán)公司等大型國有企業(yè)有著良好的教學(xué)協(xié)作關(guān)系。這些校外實踐教學(xué)基地為學(xué)生提供了良好的生產(chǎn)實習(xí)場所,并在實習(xí)經(jīng)費、學(xué)生住宿等方面提供便利,較好地解決了企業(yè)實習(xí)的難題。

4 專業(yè)導(dǎo)師制促進(jìn)科研訓(xùn)練活動

為提高培養(yǎng)質(zhì)量,本專業(yè)實施了本科專業(yè)導(dǎo)師制,專業(yè)導(dǎo)師的職責(zé)主要是指導(dǎo)學(xué)生選課、指導(dǎo)學(xué)生參加科研訓(xùn)練活動及畢業(yè)設(shè)計等。每個高年級學(xué)生都有自己的專業(yè)導(dǎo)師,每個導(dǎo)師指導(dǎo)的學(xué)生數(shù)不超過5人/屆,從而保證了指導(dǎo)質(zhì)量。專業(yè)導(dǎo)師制的實行使每個學(xué)生都有機(jī)會參與SRTP等大學(xué)生科研訓(xùn)練項目,提高自己的實驗?zāi)芰蛷氖驴蒲械哪芰?。對學(xué)有余力、能力較強(qiáng)的同學(xué)則鼓勵他們參加導(dǎo)師承擔(dān)的科研、申請“國創(chuàng)”等項目,盡早介入科研、早出成果。專業(yè)導(dǎo)師制的實行得到了學(xué)生歡迎,也取得了較大的成績,如目前得到廣泛應(yīng)用的實驗室管理系統(tǒng)的思路就是在SRTP項目中提出的,其早期版本也是由學(xué)生在SRTP項目中完成的。

5 師資隊伍建設(shè)

浙大電氣專業(yè)堅持積極引進(jìn)和自己培養(yǎng)相結(jié)合的道路,優(yōu)化師資隊伍結(jié)構(gòu)和人才資源配置,提高辦學(xué)質(zhì)量和效益。積極吸引優(yōu)秀海外歸國人員任教(近年已全職引進(jìn)教授3人),同時聘請國內(nèi)外知名專家作為本專業(yè)兼職教授或者特聘教授。

我系定期選派中青年教師赴國外訪問、進(jìn)修或進(jìn)行合作研究,每年都有2～3名年青教師去歐美等高水平大學(xué)和研究所進(jìn)修和合作研究。支持教師參加各種國際學(xué)術(shù)交流,提高研究水平,擴(kuò)大對外交流以及海外影響力。在職專任教師中,具有博士學(xué)位的比例已達(dá)到90%。安排課程時,讓年青教師與老教師合上一門課,從而促使年青教師在教學(xué)上更快成長。鼓勵教師以科研協(xié)作等形式參加企業(yè)的一線工作,了解產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,了解社會和業(yè)界對人才、技術(shù)的需求,并切實落實到日常的教學(xué)、人才培養(yǎng)中。教師隊伍建設(shè)成果為電氣工程及其自動化專業(yè)本科教學(xué)平臺的全面優(yōu)化提供了必要的保障。

6 教改成果的應(yīng)用及效果

(1)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力得到了全面的提高,受到用人單位的歡迎,電氣工程專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)率一直保持在95%以上,且就業(yè)年薪普遍較高。未就業(yè)學(xué)生大多數(shù)是準(zhǔn)備出國或再次考研而主動放棄就業(yè)。

(2)電氣工程及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)得到了學(xué)生的充分肯定,在我校2008級工科試驗班的主修專業(yè)取向調(diào)查中,全校1700余名工科學(xué)生中有407人的第一志愿為電氣工程及其自動化專業(yè)。

(3)實現(xiàn)專業(yè)導(dǎo)師制、強(qiáng)化實踐教學(xué)后,學(xué)生參加科研訓(xùn)練的人數(shù)明顯增加,70%以上學(xué)生參加了SRTP或教師的科研項目,有5個項目入選國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃。參與教師的科研課題、參加科技訓(xùn)練活動已成為本科生的自覺行動?？蒲杏?xùn)練提高了大學(xué)生的創(chuàng)新能力,也取得了豐碩的成果,近5年本專業(yè)本科生已發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇。

(4)鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽,重視競賽的訓(xùn)練過程,學(xué)科競賽也取得好成績,近5年電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生共獲國際獎6項,國家獎20項。

(5)組織教師參加全國電氣工程專業(yè)教學(xué)研討會等全國性教學(xué)會議,與國內(nèi)同行交流教學(xué)改革經(jīng)驗;在《高等工程教育研究》、《電氣電子教學(xué)學(xué)報》、《實驗技術(shù)與管理》等教育學(xué)術(shù)刊物及全國性教學(xué)研討會上發(fā)表教學(xué)研究論文30余篇。

(6)科研教學(xué)相互促進(jìn)。將部分科研項目作為學(xué)生科研訓(xùn)練的題目;從重點學(xué)科建設(shè)、企業(yè)資助等方面獲得大量經(jīng)費支持,自籌教學(xué)經(jīng)費逐年增長,近5年投入教學(xué)實驗室建設(shè)經(jīng)費700余萬元。努力爭取社會力量辦學(xué),與企業(yè)共同設(shè)立了王國松、臥龍、恒力電機(jī)、東元電機(jī)、宇恒、許繼、南瑞繼保、華晨等面向電氣專業(yè)本科教學(xué)的獎學(xué)金;與國內(nèi)外企業(yè)合作建立了電機(jī)系統(tǒng)、電力電子技術(shù)、運動控制系統(tǒng)、TI DSP、Freescale電氣控制等多個聯(lián)合實驗室。

[1] 潘再平.傳統(tǒng)電機(jī)專業(yè)的全方位改造.高等工程教育研究,1999,(1):82-84

[2] 潘再平,唐益民.加強(qiáng)電力電子技術(shù)和電機(jī)控制類課程實驗教學(xué).實驗室研究與探索,2002,(1):29-30

[3] 潘再平.電氣工程類精品課程建設(shè).電氣電子教學(xué)學(xué)報.2004,26(電氣工程專輯):62-64

[4] 電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委會.電氣工程及其自動化專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告,第三屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集.2005年9月,pp:1-19

[5] 潘再平,徐裕項.弱電專業(yè)電氣控制課程教學(xué)研究.第三屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集.2005年9月,pp:355-357