電氣工程及其自動化專業實踐教學環節的改革探討

李學軍，李 杰，李明晶

(長春大學 電子信息工程學院，長春 130022)

電氣工程及其自動化專業實踐教學環節的改革探討

李學軍，李 杰，李明晶

(長春大學 電子信息工程學院，長春 130022)

實踐教學是培養應用型人才的重要環節之一。根據電氣工程及其自動化專業特點，從多層次的實驗教學、學科競賽、畢業設計等環節探討實踐教學環節的改革，提高實踐教學質量和效果，激發學生創新能力和實踐能力，培養出滿足社會需求的應用型人才。

電氣工程及其自動化;實踐教學;創新人才

根據社會需求、學生需求和國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)的規定，按照學校“培養高水平應用型專門人才”的辦學定位目標，工科類的實踐教學環節在人才培養的作用更加突出。其中，電氣工程及其自動化專業的實踐教學環節主要包括課程實驗、課程設計、畢業設計和實訓項目等。鑒于實踐環節在培養高校學生的實踐能力與創新精神方面的重要作用［1］，本文就以下幾個問題進行討論:通過建立多層次的實驗教學課程體系［2］，加強實驗環境與科技創新平臺建設，充實綜合實驗內容;以學科競賽為牽引，探索創新人才培養新模式［3］［4］;改革畢業設計選題、設計、答辯驗收等環節，促進教育教學質量的提高，培養具有工程實踐能力的應用型人才。

1 課程實驗改革

課程實驗是結合課程所學理論，采用儀器、設備和軟件完成的多層次實驗［2］的基礎部分(見圖1)遵循從電子器件→電路→系統→微機控制的實驗過程，建立基礎型實驗、應用型實驗、綜合型實驗、設計型實驗。

圖1 多層次的實驗教學模式

根據創新型應用人才的培養目標，基礎型實驗包括大學物理、C語言程序設計實驗、電路原理、模擬電子技術、數字電子技術等5門獨立設課共53個實驗項目。其中電路原理、模擬電子技術、數字電子技術三門實驗課程分別為16學時，C語言程序設計28學時，大學物理試驗45學時。根據實驗室現狀和避免與其他課程時間上的沖突，所有獨立設課的實驗課程均采用學生自主選擇實驗課的時間、地點及實驗項目，在有限的實驗規模條件下，極大的提高了實驗設備的利用率，保證學生的實驗效果和質量;開設了信號與系統、自控原理、測量技術、微機原理、單片機技術等17門課程共計102課時的驗證性和綜合設計性實驗。驗證性試驗是通過實驗操作驗證所學理論，加深對所學基本理論和基本知識的理解，掌握基本的實驗知識、方法和技能，學會數據的收集和處理分析，并規范的整理實驗內容。傳統的驗證性實驗常采用灌輸式的教學模式，即老師講解驗證目的、內容和實驗原理，介紹實驗設備的使用流程、實驗步驟和注意事項，然后學生按實驗指導書和老師的講解做實驗。學生處于被動接收狀態。可以通過學生帶任務進實驗室，學生提問、老師指導的模式開展實驗教學。即實驗前學生必須認真預習實驗指導書，熟悉實驗步驟，進入實驗后即開始做實驗，遇到問題可以請教老師，老師的作用就是指導，解決疑難問題，變學生為主體。這樣即能提高實驗效果，又能慢慢激發學生的責任感和義務感。

在驗證性實驗的基礎上，探索將驗證性實驗升華為設計性實驗的實踐教學思路。改變為應付教育部對設計性實驗的硬性要求而開展的設計性實驗。課程實踐平臺與創新實踐平臺相結合，充分利用常用電路、功能電路以及融合專業基礎知識的復雜應用電路開發設計性實驗。首先指導教師提前2周給出設計性實驗要實現功能、技術指標和可參考文獻。學生以組為單位，根據要求要進行總體設計，給出詳細的設計理論依據，這期間學生可以找老師答疑，老師負責掌握好難易、工作量的大小等尺度。然后根據方案設計實驗步驟，預測獲得的結果，并提前3天上交實驗老師審核和修改。進入實驗室驗證，在操作過程中，可根據實際情況做相應的調整。對獲取的實驗數據進行理論分析，總結實驗經驗和不足。最后撰寫設計實驗報告。實驗報告的內容包括實驗背景、目的意義，實驗原理、調試方案設計、實驗測量、結論和總結以及參考文獻等內容。通過設計性實驗，鍛煉了學生自主學習、動手操作和分析問題的綜合能力。

2 課程設計改革

課程設計是針對某一課程的特點，側重于課程知識點和實際工程的關聯，對學生進行的綜合性、創新性訓練，通過課程設計反映課程的重點知識在解決實際問題、工程問題或創新思維中的應用，培養學生的理論知識與實際工程相結合的能力，運用已掌握知識解決實際問題的能力。例如學完《汽車電子與控制技術》課程后，要做《汽車電子綜合設計》課程設計。根據知識點，給出“轎車車窗防夾控制系統設計”的課程設計題目。該題目設計小組由5名學生組成，選出一名學生負責整體設計與規劃，并參與整個設計過程，2人做系統硬件和軟件設計，2人搭建放大電路、驅動裝置和檢測裝置等半實物，并根據另一小組提供的控制器設計虛擬控制器進行半實物仿真驗證。通過這樣的課程設計形式，改變了只做理論設計，沒有實物的狀況。從答辯和學生的設計心得可以看出，不僅加深了對書本知識的理解，也強化了工程意識、合作意識，鍛煉了學生的綜合實踐能力。

3 畢業設計改革

畢業設計是培養學生應用前三年半所學理論知識和技能解決實際問題的能力，提高學生基本工程素質，是本科教育不可缺少的實踐教學環節之一。從選題到答辯整個過程都貫穿了培養學生的正確設計思想、掌握設計步驟和方法，培養學生獲取信息和綜合處理信息的能力、團隊協作能力和文字表達能力等。在畢業設計指導上，打破傳統的一對一的指導模式，設立畢業設計群組互助模式，群組由幾名教師和所帶學生組成。指導教師分工合作，負責指導一個專項(比如所有學生的硬件設計指導)，指導教師在群組中負責管理和學生的任務分工，一來可以發揮教師優勢和特長，另一方面一些事情可以交給學生負責，鍛煉學生。每個群由3-5個設計小組組成，每個小組8-11名學生，指導教師在群組環境中對所有學生進行畢業設計專項指導。群指導模式圖如圖2所示:

圖2 群指導模式圖

根據分工選拔專項優勢學生負責相關的檢查和指導任務，學生之間直接交流。即學生面向群組內所有成員提出自己的問題、解答別人的問題，當學生解答不了時，教師才答疑解惑，這樣能激發學生的思考問題、解答問題的積極性，從這一問一答過程中夯實基礎、理順思路、激發創新性思維。同時，也培養了學生團結協作、資源共享的團隊意識。針對研討中具有共性的問題，指導教師要重點強調、彌補漏點。此外，還要采用交叉檢查的方式檢查畢業設計的進程和質量。它是由群組內的學生對各自的中期成果或畢設論文進行交叉評閱，既是對畢業設計工作的內部檢查和監督，也是有效的互相學習的手段。

以科研提升畢業設計水平。團隊教師承擔多項國家級、省級和校級科研課題，為學生畢業論文帶來了豐富的題材，使學生的畢業論文更具水準。把本科畢業論文與科研和生產實踐充分結合起來，保證了學生畢業論文的水平和質量。近三年電氣工程及其自動化專業學生畢業論文題目來自教師的各類科研項目的比例逐年提高。學生既接受了實際的科研訓練，又在教師承擔的科研項目工作中起到了重要作用，實現了畢業環節教學與科研的雙向互動。

4 以競賽和實訓項目為引領的實踐環節改革

學科競賽是面向大學生開展的課外科技活動，是培養學生創新精神和實踐能力的有效載體，是激發潛能和創造力的有效手段，對培養和提高學生的創新思維、創新能力、團隊合作精神、解決實際問題和實踐動手能力具有非常重要的作用。為此，可分層次(院級、校級、省級、國家級)的將與電氣及自動化專業的密切相關的電子設計大賽、建模大賽和創新大賽引入到課程體系中，作為一個實踐模塊選修一定的學分。在“電子創新與設計”課程設計成績評定中，優秀的學生必須是系里舉辦的院級電子競賽優勝者;參加省級、國家級電子大賽、飛思卡爾競賽和電腦鼠等大賽的學生，只要獲得三等獎以上，就可以免修2學分的課程設計。通過這樣的政策引導，使得更多的學生積極參與到各類競賽中，有利于培養應用型的創新人才。還有相當一部分學生參加到教師的科研項目中來，協助老師做實驗，學習查閱資料和整理材料等。參與科研項目的效果體現在學生申報的大學生創新創業實訓項目幾乎90%來自于教師的科學研究方向或科研項目。

5 結語

以上介紹了電氣工程及其自動化專業在課程實驗、課程設計、畢業設計和創新性競賽等實踐環節的改革措施，通過局部的試點工作，改革效果正逐步顯現。課程實驗中綜合設計性實驗的比例明顯提高，課程設計和畢業設計的實物課題比例有所提高，說明書、論文和答辯質量明顯提高，同時也有效地調動了學生參加各級競賽的積極性。這些都有利于培養學生獨立思考和解決實際工程問題的能力，以及有益于培養學生團結合作的團隊意識。

［1］劉娜，戴波，張立新，張碩生.工程應用型創新人才培養模式的探索［J］.電氣電子教學學報，2009(2):120-122.

［2］曹愛紅，余其俊，劉粵惠.多層次實驗教學模式的探索［J］.理工高教研究，2009(10):109-111.

［3］戴波，紀文剛，劉建東，張立新，劉娜.以工程能力素質培養為主線的自動化專業人才培養模式探索與實踐［C］.2011年全國自動化教育學術年會論文集，2011(8):1-1.

［4］符運良，羊大立.電子設計創新開放實驗室建設探索［J］.中國電力教育，2012(12):112-113.

Discussion on the Reform of the Practice Teaching in the Major of Electrical Engineering and Automation

LI Xue-jun，LI Jie，LI Ming-jing
(College Electronic Information Engineering，Changchun University，Changchun 130022，China)

Practice teaching is one of the important links for training application-oriented talents.According to the characteristics of electrical engineering and automation，this paper discusses the reform on the practical teaching links from multi-level experiment teaching，subject contest and graduation design，aiming to improve the quality and effect of practical teaching，stimulate students’innovative ability and practical ability and train application-oriented talents to meet social requirements.

electrical engineering and automation;practical teaching;innovative talent

G642.8

B

1009-3907(2013)10-1346-03

2013-03-04

吉林省高等教育教學研究課題重點項目(SJZD12-02);吉林省教育科學規劃課題(GH12041)

李學軍(1968-)，女，山東臨沂人，教授，博士，主要研從事魯棒控制及發動機控制方面研究。

責任編輯:

劉 琳