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第1篇

關鍵詞：創新人才；電氣工程；課程改革；教學改革

作者簡介：李俊峰（1978-），男，河南南陽人，浙江理工大學機械與自動控制學院，副教授；潘海鵬（1965-），男，河南濮陽人，浙江理工大學機械與自動控制學院，教授。（浙江 杭州 310018）

基金項目：本文系2009年浙江理工大學電氣工程及其自動化新專業建設項目（項目編號：xzy200905）、2012年浙江理工大學電氣工程系列課程建設項目（項目編號：XLKC1203）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0059-03

隨著社會的發展，其對學生的能力、素質要求越來越高，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》又一次明確要求學校在人才培養上堅持“德育為先，能力為重，全面發展”。[1]目前，我國高等教育長期形成的以傳承知識為中心的觀念使教師注重傳授知識，忽視工程能力，使學生滿足于對知識的學習和記憶，注重模仿和重復以應付考試，缺乏解決實際問題的能力和創新能力。社會更看重的是學生的工程應用能力與創新能力，而對學生能力素質的培養需要相適應的培養方案、課程體系。[2-4]

浙江理工大學（以下簡稱“本校”）電氣工程及其自動化專業2009年經教育部批準開始招生，本校的電氣專業主要有兩個培養方向：電機與電器和電力系統自動化。由于是新專業，這兩個方向并沒有嚴格分開，也就是說，這兩個方向的課程學生都要學習。與國內清華大學、上海交通大學、西安交通大學、浙江大學及東南大學等高校的電氣專業相比，本校的電氣專業剛起步，辦學經驗不足，專業建設更處于較低水平。為了避免電氣專業學生在起步階段與其他名校學生拉開差距，本校汲取其他高校在電氣專業辦學上的經驗和長處，結合該專業的培養目標及培養特色，開展面向工程創新人才培養的“電氣工程”系列課程建設，這對電氣新專業的建設將起到舉足輕重的作用。

一、建立教授為首的系列課程

本校以實際工程為背景，以工程素質和工程創新能力培養為目的，構建電氣工程及其自動化專業的知識體系和課程體系。電氣工程系列課程主要包括電力電子與電氣傳動、電力系統自動化、嵌入式系統及自動控制四個系列課程。電力電子與電氣傳動系列課程包含的課程有“電機及電力拖動基礎”、“電力電子技術”、“電機設計”、“運動控制系統”、“MATLAB與系統仿真”及“電氣傳動大型綜合設計”；電力系統自動化系列課程包含的課程有“電力系統分析”、“繼電保護技術”、“電力系統自動化”、“高電壓工程”、“供變電技術”及“建筑電氣與自動化”；嵌入式系統系列課程包含的課程有“單片機原理與應用”、“電源技術”、“ARM嵌入式系統技術及應用”、“現場總線技術”、“DSP技術及應用”及“單片機原理與應用”課程設計；自動控制系列課程包含的課程有“自動控制原理”、“現代控制理論”、“智能控制導論”、“計算機控制技術”、“紡織電氣控制”及“控制系統組態設計”。

以本校電力系統自動化系列課程建設為例，探討一下電力系統自動化系列課程的改革情況以及建設特色、建設成效。

二、系列課程建設改革

1.加強教學隊伍的建設

為了建設電力系統自動化系列課程，保證教學質量，提高教學水平，不斷深化教學體系和教學內容的改革，本校建立了一個電力系統自動化課程教學團隊。該教學團隊共有教師9人，其中教授2人（博士生導師1名），副教授5人，講師2人；具有博士學位6人，在讀博士1人；45周歲以上2人，其余均為35周歲以下的青年教師。成員學歷與職稱層次高，年齡、知識、學緣結構合理，團隊意識強，合作出色，另外，還聘請了5名相關專業指導教師。

電力系統自動化系列課程建設組的職責、功能、任務是：制定課程體系；整合課程內容；修訂教學大綱；相互隨課堂聽課；開展教改和教學法研究；規劃和編寫教材建設；教學與檢查實驗；培養青年教師。

2.教學內容與課程體系改革

（1）課程體系科學化。以電力系統分析精品課程的建設為龍頭，按照整體優化、突出特色的原則，圍繞本校紡織電氣特色，形成一整套科學的、具有鮮明特色的專業課程體系和建立一套適應性更強的“421”全方位教學新體系，即通過理論教學、CAI技術、實踐教學、參與科研等環節，促進教學質量和教師學術水平的提高，最終促進學科建設的發展。而學科建設的發展是否達到預定目標，還要和預定目標進行比較，根據比較結果改進教學方法與手段保證目標的實現。同時，根據各課程之間的內容銜接完善現有教學計劃，從時間上順序相連，從內容上環環相扣，使課程體系科學化。

（2）教學內容現代化。根據本校電氣工程及其自動化專業的培養目標和特色，修訂面向21世紀、科學合理、嚴格規范的電氣工程系列課程教學大綱和教學方案，更新教學內容，使教學內容現代化；選用面向21世紀課程教材、“十一五”國家級規劃教材或國家級優秀教材等，注重教材的先進性與前瞻性；講課時引入教師科研中運用的新技術、新方法、新設備等，使學生不僅能夠掌握基礎理論與實際應用，而且能夠關注學科前沿。

3.實驗（實踐）教學的改革與建設

電氣工程及其自動化專業是工科專業，培養的是工程人才，必須以工程實踐為基礎，以實踐作為立足的根本。[5]目前，本校電氣工程專業開設的實驗都是驗證性的實驗，學生只要按照實驗指導書上的實驗步驟按部就班地操作就可完成實驗。但是，電力安全生產具有一定的特殊性和重要性，對于電氣設備的操作、電氣設備事故和異常情況分析處理等電力生產運行的主要內容，需要學生動手操作，要求學生有工程實踐體驗，不能只紙上談兵。基于以上的認識，本校在以下幾個方面進行了改革和建設：

（1）根據電氣工程行業特點結合本校的實際情況，通過軟、硬件開發改造實踐教學平臺，使實驗過程接近于實際的工作環境，為課程設計、畢業設計和學生科技創新提供一個良好的實踐場所。

（2）開發電力系統分析實驗平臺，精心設計實驗教學內容并修訂實驗指導書，增加創新性、綜合性、設計性實驗的內容。綜合性實驗要體現專業課程間的整體性和連貫性，打破單個課程進行實踐教學的界限，實現一體化實踐教學體系。例如在“微機保護”實踐教學中，可以綜合“單片機原理”、“電力系統分析”、“電力系統調度自動化”、“電力系統仿真”等多門課程知識。此外，鼓勵學生積極參與實驗室的建設和設備開發，綜合訓練學生的自學能力、獨立思考能力、實踐動手能力及對所學知識的綜合應用能力等，提高學生的科技創新能力。

（3）選擇教師科研過程中的生產實踐問題作為教學案例，使學生將實踐教學與工業現場相結合，從而鍛煉學生解決生產實際問題的能力，同時可以為生產企業提供技術支持。

（4）編寫電氣工程大型課程設計任務書，課程設計來自教師的工程設計課題，與實際應用相結合。例如35kV或110kV變電站的設計等，讓學生通過大型課程設計，熟練掌握變電所設計主要內容及設計流程，把電氣工程系列課程知識串在一起，形成系統化，使學生得到一次綜合性應用鍛煉，有利于他們對知識的掌握、鞏固、以及對知識的綜合應用。同時將課程實驗、畢業設計、課程設計、科研實訓多個環節相結合，充實教學內容和提高教學效果及本科生畢業設計質量。

（5）對學生開放實驗室，開展預約實驗、興趣實驗，力爭實現網上實驗。這個開放包括兩個方面：一是實驗時間開放，實驗室安排一個時段完成某一個或某一類實驗，由學生自己來預約實驗時間和實驗內容；二是實驗內容開放，即實驗指導書只提出實驗的基本要求，由學生自己來設計實驗的具體內容、步驟和實驗線路。

（6）利用MATLAB電力系統仿真工具箱開發潮流計算軟件、負荷計算軟件、短路電流計算軟件、微機保護算法等，搭建電力系統仿真平臺，進行電力系統各種短路、變壓器勵磁涌流、變壓器保護、線路保護等各種仿真研究。并將開發的各種軟件移植到電力系統自動化實驗裝置中，檢驗這些軟件和算法的實用性。

4.教學方法與手段的改進

（1）提問式教學與啟發式教學相結合。在課堂教學中，應以教師為主導，學生為主體。學生可以自由發表意見，對有見地的學生發言要充分肯定，鼓勵創新思維，鼓勵個性發展。對理解有失偏頗甚至理解錯誤的學生，不要挫傷他們的學習積極性，要給以鼓勵，給予正確引導。教師要潛心研究、精心備課，做好課堂教學策劃，營造一個和諧寬松的課堂氛圍，讓學生懷著輕松愉快的心情參與學習，調動學生學習專業知識的興趣和學習的主動性；教師結合課題進行案例分析，把研究性學習的方法貫穿在專業課程的教學中。

（2）互動式教學與討論式教學相結合。在課堂教學中，教師充分調動起學生“參與”的興趣，引導學生積極思考并提出問題和解決問題，與學生形成互動。此外，在教學結束時，教師可以給學生提出一些問題，讓學生在課外準備，留作下次課進行討論。學生為了準備這些問題，事先必須對本章節進行學習，查閱相關資料。這種方法促使學生積極地思考，提高學生的自學能力和創新意識。

（3）多媒體教學與傳統教學方法相結合。多媒體教學具有信息量大、速度快、圖文并茂、聲形相應、生動逼真等特點，可以使教學過程更加生動、直觀，使學生全方位地接受信息。例如，繼電保護的動作過程、控制回路的動作過程、高壓電器的工作原理等內容都可以開發和制作成FLASH動畫，教師在講課過程中反復操作，既可以吸引學生又使該內容容易被學生接受。但是，多媒體教學也有不足之處，例如會使學生來不及記筆記，或為記筆記而不注意聽課。課堂上全部采用多媒體教學，效果往往也不理想。因此，可以將多媒體教學與傳統的理論教學結合起來，一方面通過多媒體讓學生了解更多的知識，擴大信息量；另一方面，學生也可向教師直接提問，形成互動以解決學生在學習過程中遇到的問題。

（4）充分利用網絡。目前，本校已經開通了無線上網功能，學生可以非常方便地通過手機等在校園和生活區上網，這為加強教師與學生的互動提供了條件。學生有問題時可以利用網絡將問題發往郵箱，教師通過回復郵件來解答學生的問題；此外本校建立了4A網絡教學平臺，“電力系統分析”、“供變電技術”等已經申請了網絡課程，學生可以在課程網站直接下載許多學習資源。教師也可以通過“網上答疑”系統與學生在線交流，解答學生的疑問，探討共同關心的問題，了解學生的學習和其他方面的動態，及時調整教學方法和進度。

（5）教學與科研互動。本校提倡“雙師制”教學模式，將理論講解和工程實踐相結合。以教學帶科研，以科研促教學，實現教學科研雙贏。

（6）采用案例教學、現場教學。采用現場教學手段不僅使教學內容形象化而且可以加大教學信息量，使學生能以工程為背景，理論聯系實際，加探對知識的掌握，做到學以致用。

（7）數字虛擬實驗。隨著電力系統的發展，現有的純物理的動模實驗室已經難以滿足現代電力系統實驗教學要求；而且，本校電氣工程及其自動化專業是新專業，實驗儀器數量不足，實驗場地和教學經費有限。數字虛擬實驗可以使學生在計算機上仿真電力系統的各種穩態和暫態過程，例如利用LabVIEW中的Prony分析工具對三相短路電流進行分析，得到各個模態的信息。此外，出于安全性的要求，很難將純物理的實驗做到開放性和設計性，數字虛擬實驗可以實現實驗的開放性和設計性，對于培養學生的實踐能力、創新意識和創新能力大有裨益。

5.考試改革

學校應注重對學生平時學習狀況與效果的考查，將其按適當比例計入期末總成績，其中卷面考查占50%，綜合性、設計性實驗占20%，平時成績占10%，案例分析占10%，機動獎勵分（、參與項目）占10%。逐步實現教、考、評分離，使考試更加科學、規范、公平。考核方式采用多元綜合考查法，同時鼓勵學生參與教師的項目，發表研究論文。

6.教材建設

教材編寫必須整體考慮系統性和學習的漸進性。教材與課程以及與課程體系乃至知識體系密不可分，因此在編寫教材時必須要注重教材與課程、課程與課程體系、課程體系與知識體系的銜接。本校相關課程組針對電氣工程及其自動化專業培養目標和特色，結合電氣工程系列課程建設情況，編寫了《電力系統綜合實驗原理與指導》實驗教材一部。內容涵蓋“電力系統分析”、“電力系統自動化”、“電力系統繼電保護”、“電力系統分析”“供變電技術”、“建筑電氣與自動化”等課程的主要實驗項目、實驗原理和實驗方法，增加設計性、綜合性及創新性實驗內容，并計劃出版一本符合本校電氣工程及其自動化專業特點與定位的《電力系統綜合自動化》教材。

7.教學文件的制訂與完善

這一環節由相關部門輔助完成，主要包括：修訂教學計劃、教學大綱，突出實踐性環節；制定實踐教學的各項規章制度，對教學過程實施動態監控，建立實踐教學的質量評價指標體系，定期由教師和學生填寫，對檢查的結果進行分析和綜合并形成反饋，再根據反饋的信息調整教學計劃，以此形成良性循環；將教學大綱、教學計劃、教學日歷等相關教學文件裝訂成冊，規范管理。

三、結束語

本系列課程的建設通過“優化理論課程、強化實踐環節”，形成一系列頗具特色的教學理念、內容、方法和手段。主要課程教學特色如下：進行了理論課程的優化重組，形成了課內研究型授課方法、課外自選研究專題、數字化實驗平臺、研究型實驗等系列研究性教學方法。總結和補充國內外科研重大成果和學科前沿；加強實踐教學環節的作用，通過建設可由以前單一的基礎性實驗模式發展為基礎實驗、設計型實驗及綜合開發型實驗，并對綜合設計型、創新型實驗實行開放式教學；綜合運用多媒體課件、Flas、數字化實驗新技術等多種現代化教學手段。突出網絡教學特色，可實現網上課件演示、習題提交解答、制定網上學習活動等，對加強教學效果，激發學生的學習熱情，將起到積極的促進作用；建立實驗教學網站、構建網絡實驗教學平臺，推進學生自主學習、合作學習、研究性學習的實驗教學新模式；將教師的最新的科研成果轉化為教學資源，開發先進的電力系統動模數字化實驗平臺，同時教學研究也可以帶動科學研究，促進數字化實驗平臺的研究。

參考文獻：

[1]張立新，紀文剛，戴波，等.面向能力素質培養的自動化專業系列課程建設[J].實驗室研究與探索，2011，30（10）：351-353.

[2]趙舵，馮曉云.電氣工程及其自動化專業人才培養及課程改革的研究[J].電氣電子教學學報，2008，（S1）：88-89.

[3]李娟，王秀云，蔡國偉.電力系統及其自動化專業課程體系改革探討[J].中國電力教育，2008，116（7）：107-109.