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摘 要：传统的理论教学模式已不能适应电力工业快速发展的要求,难以培养出创新能力较强的工程应用型人才.实践教学是学生从学校理论学习走向社会实践领域的一个重要环节.鉴于此,探讨了电气工程专业从实习基地、产学研模式、系统仿真软件到实验和毕业设计等方面的实践性教学改革.实践证明,电气工程专业学生不但能较好地掌握理论知识,而且工程实践能力也得到了显著提高,取得了良好的教学效果.
关 键 词：教学改革；电气工程专业；实践创新；产学研
作者简介：张晓花（1981-）,女,山西五台人,常州大学信息科学与工程学院,讲师.（江苏常州213164）谢俊（1979-）,男,安徽安庆人,南京邮电大学自动化学院,副教授.（江苏南京210046）
基金项目：本文系常州大学2013年教育教学研究课题“电气专业卓越教学与学生实践创新培养模式探索”（项目编号：GJY2013059）、常州大学2012年教育教学研究课题“电气自动化专业学生实践创新培养模式探索”（课题编号：GJY2012017）、常州大学重点课程项目（项目编号：GJY2012027）的研究成果.
中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）17-0114-02
实践创新是理论联系实践的体现,是培养大学生动手能力、分析与解决问题的能力、创新能力的一项具有重要意义的教学活动.电气工程专业与实际联系密切,综合性和实践性要求较高,其实践教学对于学生动手能力、创新能力的培养非常重要,它既能启迪学生的创新思维,又能提高学生的工程实践能力.[1-6]
随着社会主义市场经济体制的不断完善,社会对人才需求进一步加大.在信息化的今天,生产单位要求学生有较强的分析问题、解决问题的能力,这对高校实践教学环节提出了更高的要求.而目前工科院校的多数学生毕业后到工矿企业工作后实践能力较差,要经过各用人单位的长时间培训才能逐步成长为应用型的高级工程人员.究其原因在于受教学设备资源、实验和科学条件等多方面因素限制,大部分高校比较注重理论知识的教育,对学生的考核多以书本知识为重,偏向以试卷成绩的多少来衡量学生的优秀,而对培养社会所需要的动手能力以及主观能力的实践创新教学环节缺少足够重视；实践环节的师资配备和学时安排所占比重相对较轻,实践内容大多都是象征性的完成.其后果是学生的实践动手能力缺乏,以致于出现了应届毕业生眼高手低、动手能力不强的被动局面.这种矛盾在强调以动手能力为主的电气专业尤为突出.
针对传统教学模式难以培养出实践创新能力较强的工程应用型人才的现状,笔者在大量的调查、论证的基础上,结合综合型人才培养的要求,进行了一系列的探索和改革,在产学研实践环节、实验和毕业设计等环节开拓出一条具有本校特色、培养学生实践动手能力的新道路.
一、建立有效而固定的校外合作实习基地
实习基地建设直接关系到实习教学的质量,对于高素质人才的实践能力和创新、创业能力培养有着十分重要的作用.针对低年级学生的学习基本上以理论为主,对所学知识的实践应用没有理性认识的现状,组织低年级学生到电力系统相关单位实地考察和培训,加深其对课堂上理论知识的理解并培养学生的动手能力、创新能力.
一方面组织低年级的大学生到变电站、电网公司等电力系统相关单位实地参观考察,加深学生对理论知识的认识,深刻理解电力生产、传输、分配等过程中的问题以及相应的解决办法等.这种模式可以开阔学生的视野,扩展其知识面,使其了解更多与实践相关的知识,并在一定程度上解决了纸上得来终觉浅、教学效果不佳的问题.并在此基础上组织高年级的学生到电力部门进行再生产实习,将所学的知识应用于实践,加深理解,使理论与实践得到良好的结合.[7]
另一方面进一步规范实习内容、编写实习指导书,形成标准的考核制度.认识实习以参观为主,根据专业合理制定要参观的内容以及去参观的路线.专业实训以动手为主,合理制定实训内容以及实训时间.生产实习应合理安排实习单位和实习内容,实习以小组跟班为主,不仅要掌握理论知识,还要跟随师傅巡检以及现场操作.学生在实习结束前,要根据自己实习的实际情况写实习报告,回顾总结自己所学到的知识并提交相关的材料.
二、建立创新型的产学研合作教学模式
《面向21世纪教育振兴行动计划》中指出：“产学研合作狭义的概念是指企业、高校和科研机构三方面本着优势互补、互利互惠、共同发展的原则进行的合作与交流；广义的概念是指教育与生产劳动、科学研究在人才培养、科技开发和生产活动中的有机结合.”产学研合作教育是现代社会的新型教育模式,也是今后高校实践教学的发展方向,即充分利用学校、企业、科研单位等多种不同的教学环境和教学资源在人才培养方面的各自优势,形成以书本知识和实践能力为主的生产、实际经验和科研实践相结合的教育模式.
传统的电气实践教学大多局限在校内实验室,实践内容大多由几个常规验证型实验和简单的认知实习组成,学生的工程实践能力难以得到实质的提高,教学效果并不理想.产学研合作教学的新模式,不仅可以充分发挥高校、导师、学生、科研单位和企业各方面的长处,实现共赢,还可以给学生提供较多的参与项目的实践机会,全面提高电气实践教学的质量.具体合作关系见图1.
在产学研合作模式中,学生通过参与项目,不仅提高了工程实践能力,还进一步拓宽了知识面和眼界,为后续参加各类科技竞赛和今后的就业打下良好的基础；科研机构可以将研究成果应用到企业中,转化为科技生产力,企业反过来可以为科研机构提供研究经费；学校要加强与科研单位和企业的合作,将实验室成果应用于社会的最新需求,真正做到“研以致用”,而企业和科研机构则可以为高校学生提供实践机会与就业岗位.产学研合作教学新模式极大地发挥了高校、企业和科研机构的积极作用,调动了各方的积极主动性,也为学生创造了良好的实践、实习、就业环境,对学生工程实践能力和创新能力的提高具有重要意义.三、有效利用各种电力系统仿真软件
电力系统是复杂的动力学系统,由多种不同功能和运动特性的子系统构成.电力系统仿真就是建立合适的数学模型来模拟实际电路的一种研究方法.因此对其进行仿真时,其复杂的动力学系统一部分由实际电路组成,另一部分由数学模型组成,并通过在计算机上建立实时数值仿真模型来实现.由于电力系统仿真不受原有系统规模和结构复杂性的限制,已成为分析和研究电力系统必不可少的常用工具之一.[8-10]
电力系统的仿真工具包括离线仿真和实时仿真两种.离线仿真是指在数字计算机上为电力系统的物理过程而建立数学模型并通过数学方法求解进行仿真研究的过程,其仿真速度与实际系统的动态过程有所不同.目前比较流行的仿真软件有电力系统电磁暂态计算程序（EMTP）、PSS/E、中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序等.PSASP是一套历史悠久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序,它具有我国自主知识产权,是资源共享、使用方便、高度集成和开放的大型软件包.[11]主要应用功能有暂态稳定、短路电流、电压稳定、小干扰稳定、静态安全分析、网损分析、最优潮流和无功优化、继电保护整定与仿真等.在实践教学中运用PSASP仿真软件,可以将学生从低级重复枯燥的数据计算中解脱出来,从而将主要精力用在方案设计上.通过计算机仿真,提高了学生对相关软件的应用能力和动手操作能力,为以后实际工作打下了良好的基础.
实践教学也对教师提出了较高要求,如自行编制各种软件指导书等.在构建教学体系的过程中,为了使学生能够接受更加科学系统的理论指导,学校应组织有实践教学经验的教师,针对实验与工程实践编写相配套的教材,教材既要立科综合性人才培养的目标、遵循社会发展对人才的需要,还要与本校学生的实际情况相符合、突出应用性和针对性,着重加强工程实践能力、工程设计能力的培养.
四、强化实践教学环节
1.加强实验的综合创新性
实验是实践教学环节的主要内容,但传统模式下实验内容大多是较为单一和固定的验证型实验,照葫芦画瓢的教学模式难以激发学生的热情和兴趣,学生在整个实践教学环节中难以接触真实的项目,更不了解电力工业的最新发展和需求情况,难以培养学生的创新和动手实践能力,导致工作之后不能迅速适应行业的发展.
新形势下,应采取引导和启发的方式培养学生的操作能力与创新思维,鼓励学生多方位、多角度思考,而不要局限在某一范围内.此外,还应避免统一实验教学模式,要认识到学生水平有高有低,因此要根据实际情况有针对性的组织教学工作.在具体教学方法上,可以尝试在实验前通过播放视频资料或计算机辅助教学材料,使学生对实验台的总体结构、实验器件,以及实验设备的外观、性能、位置做到心中有数,对所做实验的物理过程和实验结果有一个整体概念,这样可以使学生对实验教学内容和过程一目了然,增强了学生的感性认识,有助于学生对所做实验的理解,提高了学生的动手动脑能力.另外,还能形成以学生为主体、教师为主导的符合现代化教育要求的实验教学模式.
指导教师给定一个或多个综合性的实验题目,在课程设计阶段,要求学生完成实验的方案设计并写出正确的实验方法和步骤,并要求学生完成相应的数字仿真计算；在实验阶段,学生要按照设计的实验方案进行实验.指导教师应允许和鼓励学生相互讨论,要耐心细致地引导学生,帮助学生完成正确的方案设计.学生只有通过复习理论课上所学的知识,并且查阅相关资料才能完成实验方案的设计.这样既可以开拓学生的视野、调动学生的主动性、巩固学生的理论知识,又可以提高学生的科研设计能力,发挥学生的创新能力,从而进一步提高实践教学环节的质量.
2.加强毕业设计环节
作为毕业生在校参与的最后一个实践环节,同时也是最重要的教学环节,毕业设计对于即将毕业的大四学生和指导教师来说都具有重要的实践意义.加大毕业设计的改革力度,着重毕业设计的创新性,缓解因毕业生数量不断增加而造成的毕业设计指导教师数量相对不足的困境显得尤为重要.编写适合常州大学电气工程及其自动化专业毕业设计的指南,规范毕业设计选题和设计指导,强化质量考评体系建设；鼓励学生和指导教师协商课题、探讨新颖课题,充分发挥学生的自主创新精神.支持学生到校外就业并且进行校外毕业设计,由校内和校外导师共同指导学生,从而提高学生的实践能力.另外,常州大学毕业设计分两批进行,鼓励有能力的学生在大四上学期开始毕业设计,学期末完成毕业设计；大四下学期开始剩余的学生进行毕业设计.同时实行二次答辩制度,一次答辩不过关的学生要进行二次答辩.这样可以提高毕业设计的质量,也可以从一定程度上解决毕业设计指导教
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师数量相对不足的问题,缓解教师因毕业设计学生数量众多、时间太集中的压力.五、结束语
高校实践创新教学的目标是培养学生严谨的科学态度和创新意识,提高解决工程实际问题的能力.只有不断总结实践教学经验,探索实践教学新方法、新模式,把“教学与工业实践紧密结合,为电力工业服务”的理念贯穿到整个实践教学环节,并从实习基地、产学研模式、系统仿真软件、实验和毕业设计等环节做起,才能培养出满足社会需求的高素质人才.实行实践教学三年来,学生们在工程实践能力方面有了质的飞跃,提高了整个电气工程专业的教学效果,也为电气工程专业今后更广阔的发展奠定了坚实的基础.