電氣工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)方案

于子捷　鄧先明　方榮惠

摘 要：培養(yǎng)卓越工程師人才是高校的主要任務(wù)，制定科學(xué)合理的培養(yǎng)方案是關(guān)鍵。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)從現(xiàn)代企業(yè)所需人才的特點(diǎn)出發(fā)，制定了適合電氣卓越工程師的培養(yǎng)方案，一方面加強(qiáng)理論基礎(chǔ)培養(yǎng)，增強(qiáng)電氣創(chuàng)新意識(shí)和能力的訓(xùn)練，另一方面強(qiáng)化工程實(shí)踐訓(xùn)練。理論教學(xué)方案采用模塊化結(jié)構(gòu)，將創(chuàng)新教育和訓(xùn)練貫串所有教學(xué)模塊中；工程實(shí)踐教學(xué)方案采用分層次、循序漸進(jìn)的培養(yǎng)模式，可以使學(xué)生的工程綜合實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力得到充分訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：卓越工程師培養(yǎng)方案；工程實(shí)踐；模塊化結(jié)構(gòu)；分層次模式

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2015）04-0177-04

引言

隨著中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，各行業(yè)都急需大量的高素質(zhì)電氣技術(shù)科技人才。特別是在煤炭企業(yè)，大型機(jī)電設(shè)備眾多，像礦井提升機(jī)、通風(fēng)機(jī)、壓風(fēng)機(jī)、水泵、大型采煤機(jī)等都使用先進(jìn)的電氣控制技術(shù)，使得中國(guó)煤礦企業(yè)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)人才緊缺?！秶?guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要》將能源資源領(lǐng)域人才定性為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域急需緊缺專門人才，對(duì)高素質(zhì)的煤礦電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)人才的需求越來(lái)越迫切。在目前這樣的形勢(shì)下，我校作為一所具有百年礦業(yè)特色的傳統(tǒng)工科高校，肩負(fù)著引領(lǐng)中國(guó)煤礦電氣科學(xué)研究和培養(yǎng)卓越工程人才的重要使命。

卓越工程師培養(yǎng)方案貫徹“能力培養(yǎng)，特色鮮明”的指導(dǎo)思想，貫徹“面向工程、寬基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重應(yīng)用”的培養(yǎng)方針，全面推進(jìn)素質(zhì)教育，提高學(xué)生的人文素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)傳授向創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、管理能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。提高學(xué)生的專業(yè)技能；增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力；注重學(xué)生管理能力、社會(huì)適應(yīng)能力和交流溝通能力的培養(yǎng)[1～2]。

為了保障創(chuàng)新型卓越人才的培養(yǎng)，國(guó)內(nèi)許多高校在對(duì)人才的培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案等方面進(jìn)行積極改革[1～4]。本文將對(duì)電氣專業(yè)卓越工程師的培養(yǎng)方案進(jìn)行討論。

一、管理與培養(yǎng)模式

電氣專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃主要依托學(xué)院，在學(xué)校教務(wù)處、校內(nèi)實(shí)習(xí)基地、校外企業(yè)等相關(guān)單位的配合支持下實(shí)施。學(xué)校成立由學(xué)院院長(zhǎng)任組長(zhǎng)，教學(xué)副院長(zhǎng)、電氣系主任、教務(wù)科長(zhǎng)、實(shí)習(xí)基地和企業(yè)負(fù)責(zé)人任副組長(zhǎng)，分管教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、學(xué)生工作的主要負(fù)責(zé)人為成員組成的“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃領(lǐng)導(dǎo)小組”，全面負(fù)責(zé)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的領(lǐng)導(dǎo)工作。

采用“3+1”的校企共同培養(yǎng)模式。1—3年級(jí)是基礎(chǔ)能力與專業(yè)能力培養(yǎng)階段，以學(xué)校為基地，進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)能力教育，讓學(xué)生更早了解工程背景和電氣學(xué)科前沿信息，為工程能力培養(yǎng)打好基礎(chǔ)。第4年進(jìn)入工程實(shí)踐能力培養(yǎng)階段，學(xué)生到工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，學(xué)習(xí)企業(yè)先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)理念和了解先進(jìn)設(shè)備，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力和管理能力，增強(qiáng)對(duì)企業(yè)的適應(yīng)力和競(jìng)爭(zhēng)力。

學(xué)生管理采用“輔導(dǎo)員+雙導(dǎo)師”的管理模式。輔導(dǎo)員主要了解學(xué)生思想動(dòng)態(tài)、生活狀況、組織參加各項(xiàng)課余文化活動(dòng)和協(xié)助相關(guān)部門做好學(xué)生的培養(yǎng)工作。為每位學(xué)生配備由學(xué)校教師和企業(yè)專業(yè)擔(dān)任的雙導(dǎo)師，學(xué)校導(dǎo)師主要負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)進(jìn)程規(guī)劃、研究方向及方法、校內(nèi)綜合實(shí)踐、創(chuàng)新能力訓(xùn)練和畢業(yè)設(shè)計(jì)等進(jìn)行指導(dǎo)，企業(yè)導(dǎo)師主要指導(dǎo)學(xué)生企業(yè)實(shí)踐，并輔助指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)。

二、理論教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

為了培養(yǎng)出符合現(xiàn)代廠礦企業(yè)要求的電氣卓越工程師，目前我校電氣工程本科專業(yè)下設(shè)三個(gè)卓越工程師培養(yǎng)方向：（1）電力傳動(dòng)專業(yè)方向；（2）電力系統(tǒng)專業(yè)方向；（3）工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)方向。

對(duì)電氣專業(yè)的理論課程進(jìn)行了優(yōu)化配置，設(shè)立了適合卓越工程師培養(yǎng)的理論教學(xué)體系（見下頁(yè)圖1），該理論體系由工科自然學(xué)科層、專業(yè)基礎(chǔ)層和專業(yè)方向?qū)尤齻€(gè)層次結(jié)構(gòu)組成。

工科自然學(xué)科層由高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、工程力學(xué)等課程群構(gòu)成，為學(xué)生打下寬廣的自然科學(xué)理論基礎(chǔ)。

專業(yè)基礎(chǔ)層由電路理論、模擬與數(shù)字電路、微機(jī)原理、信號(hào)系統(tǒng)、通信原理、自動(dòng)控制原理、電機(jī)與拖動(dòng)、電力電子技術(shù)等課程群構(gòu)成，為學(xué)生奠定寬廣的電氣基礎(chǔ)理論。

圖1 電氣工程專業(yè)理論教學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖

電力傳動(dòng)專業(yè)方向課程群主要包括電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、供電技術(shù)、電器與PLC控制技術(shù)、電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)等專業(yè)課程。電力系統(tǒng)專業(yè)方向課程群主要包括電力系統(tǒng)分析、高電壓技術(shù)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化等課程。工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)方向課程群主要包括運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、智能控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)等課程。

人文社會(huì)科學(xué)課程群由哲學(xué)、管理、法律、創(chuàng)造學(xué)等社會(huì)科學(xué)課程組成，該部分知識(shí)的傳授貫穿整個(gè)大學(xué)期間，對(duì)學(xué)生人文社會(huì)素質(zhì)和創(chuàng)新意識(shí)進(jìn)行連續(xù)不斷地培養(yǎng)，不斷提高學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)能力和創(chuàng)造能力。

三、實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)卓越工程師人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。電氣專業(yè)學(xué)生需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練來(lái)增強(qiáng)對(duì)電氣基礎(chǔ)理論的理解和掌握。只有通過(guò)工程實(shí)踐，他們分析解決工程問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力才能夠得到鍛煉和提高。為了滿足卓越工程師人才培養(yǎng)的要求，設(shè)計(jì)了大學(xué)四年連續(xù)不斷的四層次實(shí)踐教學(xué)體系，即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層、專業(yè)綜合技能實(shí)踐層和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐訓(xùn)練層（如圖2），遵循先基礎(chǔ)后專業(yè)、先簡(jiǎn)單

圖2 電氣工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)圖

后綜合的原則。在每一層次中，都注重學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)。采用學(xué)生為主、教師為輔的培養(yǎng)模式，激發(fā)學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練興趣，充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。

（一）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層結(jié)構(gòu)

電氣專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要是大學(xué)一年級(jí)開設(shè)的基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)，包括普通物理實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)、金工實(shí)習(xí)、電子工藝實(shí)習(xí)和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)等（實(shí)驗(yàn)?zāi)K如圖3）。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以訓(xùn)練學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)踐和動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

圖3 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層結(jié)構(gòu)圖

通過(guò)普通物理實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，學(xué)生掌握基本的物理量測(cè)試方法和常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器的基本操作使用規(guī)程。在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作維護(hù)能力、軟件設(shè)計(jì)能力和計(jì)算機(jī)建模計(jì)算能力等可以得初步訓(xùn)練，為專業(yè)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練奠定良好的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。金工實(shí)習(xí)、電子工藝實(shí)習(xí)和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)讓學(xué)生了解機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝及流程，鍛煉基本的機(jī)加工能力和電子產(chǎn)品的裝配調(diào)試能力。endprint

（二）專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層結(jié)構(gòu)

專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)開設(shè)時(shí)間一般在大學(xué)二年級(jí)。該實(shí)驗(yàn)層結(jié)構(gòu)（如圖4），是以獨(dú)立的課程實(shí)驗(yàn)為主，一方面通過(guò)驗(yàn)證理論知識(shí)，另一方面鍛煉學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

圖4 專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層結(jié)構(gòu)圖

基礎(chǔ)電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K由電路實(shí)驗(yàn)、模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)等子項(xiàng)組成，鍛煉學(xué)生基礎(chǔ)電路的設(shè)計(jì)能力、接線焊接及電路調(diào)試等基礎(chǔ)實(shí)踐能力。

電機(jī)與電器實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括電機(jī)實(shí)驗(yàn)、電力電子裝置實(shí)驗(yàn)、高壓電器實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，讓學(xué)生掌握常規(guī)電機(jī)與電器的使用和調(diào)試方法，鍛煉分析和解決電器設(shè)備基本故障的能力。

信號(hào)分析處理實(shí)驗(yàn)?zāi)K包含檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)驗(yàn)、信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)、通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，鍛煉學(xué)生的信號(hào)檢測(cè)與分析處理的能力。

計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)、過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)、PLC與網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，鍛煉學(xué)生利用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、PLC等智能工具設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的能力。

（三）專業(yè)綜合技能實(shí)踐層結(jié)構(gòu)

專業(yè)綜合技能實(shí)踐開設(shè)時(shí)間一般在大學(xué)三年級(jí)。該實(shí)踐層結(jié)構(gòu)（如圖5），學(xué)生綜合利用所學(xué)的電氣理論知識(shí)和電氣技術(shù)方法，綜合設(shè)計(jì)出一個(gè)功能完善的控制系統(tǒng)或智能裝置，完成硬件的裝配和軟件設(shè)計(jì)，最后通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)。充分鍛煉學(xué)生的綜合分析問(wèn)題和解決電氣技術(shù)問(wèn)題的能力，同時(shí)訓(xùn)練了其創(chuàng)新能力。

圖5 專業(yè)綜合技能實(shí)踐層結(jié)構(gòu)圖

電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)是綜合利用基本的集成電路芯片、智能芯片（例如單片機(jī)、DSP、FPGA），結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件工具（如Pspice、Protel）設(shè)計(jì)出具有一定創(chuàng)新水平的智能電子裝置，完成制版焊接及調(diào)試。

電力電子與傳動(dòng)實(shí)踐是綜合電力電子技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論的綜合實(shí)踐項(xiàng)目，先設(shè)計(jì)一個(gè)基于先進(jìn)控制技術(shù)的自動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（例如無(wú)傳感器的直流電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)），再利用相應(yīng)的硬件模塊或設(shè)備搭建具體硬件電路，設(shè)計(jì)基于相應(yīng)控制算法的控制軟件，并進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)。

電能質(zhì)量監(jiān)控實(shí)踐是綜合電力系統(tǒng)分析技術(shù)、高電壓技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論的綜合實(shí)踐項(xiàng)目，先設(shè)計(jì)一個(gè)基于先進(jìn)控制技術(shù)的電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)（例如基于有源濾波器的電網(wǎng)諧波自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)），再利用相應(yīng)的硬件模塊或設(shè)備搭建具體硬件電路，設(shè)計(jì)基于相應(yīng)控制算法的控制軟件，并進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)踐是利用計(jì)算機(jī)、PLC、以太網(wǎng)和電器設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)踐項(xiàng)目，根據(jù)控制目標(biāo)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制系統(tǒng)圖，再利用相應(yīng)的硬件模塊或電器設(shè)備搭建具體硬件電路，編寫相應(yīng)的控制軟件，并進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)。

高壓電器及保護(hù)實(shí)踐是綜合高電壓技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、繼電保護(hù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合實(shí)踐項(xiàng)目，先根據(jù)高壓系統(tǒng)的負(fù)荷情況設(shè)計(jì)出相應(yīng)的保護(hù)方案，選擇相應(yīng)的硬件設(shè)備，計(jì)算相應(yīng)的保護(hù)整定值，連接線路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

機(jī)器人、智能車實(shí)踐是綜合利用機(jī)械和電器元件設(shè)計(jì)組裝機(jī)器人和智能小車，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制程序，完成相應(yīng)的功能，通過(guò)訓(xùn)練和參加比賽來(lái)提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

其他創(chuàng)新實(shí)踐是學(xué)生在老師的輔導(dǎo)下自擬具有創(chuàng)新型的科研訓(xùn)練項(xiàng)目，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性。

（四）企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐訓(xùn)練層結(jié)構(gòu)

企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐訓(xùn)練層是卓越工程師培養(yǎng)最重要的實(shí)踐層次，在大學(xué)四年級(jí)進(jìn)行。通過(guò)企業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練可以建立和增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)，提高工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力。為了在企業(yè)得到充分的實(shí)踐訓(xùn)練，將其分為企業(yè)崗前培訓(xùn)、企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐和企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)實(shí)踐三個(gè)階段進(jìn)行，模塊組成（如圖6）。

圖6 企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐訓(xùn)練層結(jié)構(gòu)圖

企業(yè)崗前培訓(xùn)是學(xué)生進(jìn)入企業(yè)開始階段的崗前培訓(xùn)和學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，了解企業(yè)的基本信息，熟悉企業(yè)各職能部門和車間。學(xué)習(xí)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和流程、企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、以及國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，掌握電氣產(chǎn)品安全生產(chǎn)規(guī)程和操作規(guī)程。

學(xué)生在完成崗前培訓(xùn)后就進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)踐階段，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員輔導(dǎo)，在企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)崗位進(jìn)行定崗實(shí)踐，與現(xiàn)場(chǎng)工人一起從事相應(yīng)的生產(chǎn)工作，需要在產(chǎn)品生產(chǎn)的所有崗位進(jìn)行實(shí)踐，學(xué)習(xí)掌握企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程，包括原料采購(gòu)、加工制造、產(chǎn)品測(cè)試與質(zhì)量檢驗(yàn)等內(nèi)容。

學(xué)生在完成定崗實(shí)踐后，對(duì)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量性能和各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有了充分認(rèn)識(shí)，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)其中存在的技術(shù)問(wèn)題，需要他們利用所學(xué)的電氣理論和技術(shù)提出相應(yīng)解決方法。這時(shí)可以進(jìn)入產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)實(shí)踐階段，在企業(yè)的研發(fā)部門進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)、產(chǎn)品改進(jìn)、新產(chǎn)品研發(fā)等研發(fā)工作。這個(gè)階段需要同時(shí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，企業(yè)導(dǎo)師根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)技改情況提出具體的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)、目標(biāo)和要求。學(xué)生在解決企業(yè)的技術(shù)問(wèn)題的同時(shí)完成其畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。畢業(yè)設(shè)計(jì)主要由企業(yè)導(dǎo)師具體指導(dǎo)，校內(nèi)導(dǎo)師負(fù)責(zé)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程和質(zhì)量的全程監(jiān)管。

結(jié)論

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展，各種廠礦企業(yè)都急需大量卓越的電氣工程人才。高校是培養(yǎng)卓越工程師的搖籃，科學(xué)合理的培養(yǎng)方案是培養(yǎng)卓越工程師的基本保障。本文從現(xiàn)代企業(yè)需求的技術(shù)人才特點(diǎn)出發(fā)，制定了適合電氣卓越工程師的培養(yǎng)方案，一方面加強(qiáng)理論基礎(chǔ)培養(yǎng)，增強(qiáng)電氣創(chuàng)新意思和能力的訓(xùn)練，另一方面強(qiáng)化工程實(shí)踐訓(xùn)練，對(duì)工程實(shí)踐訓(xùn)練采用分層次、循序漸進(jìn)的培養(yǎng)模式，可以使學(xué)生的工程綜合實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力得到充分訓(xùn)練。

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[責(zé)任編輯 安世友]endprint