電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)中項目教學體系研究

李文武 肖建修 李咸善

摘要：拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)是目前我國高等教育改革的一個重要方向。結(jié)合三峽大學電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)實踐，在分析項目教學內(nèi)涵與特點的基礎上，建立起電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)項目教學的體系結(jié)構(gòu)，并論述了其包含主要項目教學模塊的主要內(nèi)容，有助于在新的工程教育背景下創(chuàng)新電力教育教學模式，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：拔尖創(chuàng)新；項目教學；電氣工程；教學體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）09-0260-03

我國著名科學家錢學森2005年提出了著名的錢學森之問：“為什么我們的學校總是培養(yǎng)不出杰出的人才”。為實施創(chuàng)新人才培養(yǎng)，教育部先后實施了大學生創(chuàng)新性實驗計劃、基礎學科拔尖學生培養(yǎng)試驗計劃、人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)計劃等教育改革計劃，探索建立拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效機制，促進拔尖創(chuàng)新人才脫穎而出。湖北省也積極開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)試點，2010年湖北省教育廳開始實施普通高等學校拔尖創(chuàng)新人才培育試驗計劃，探索在學生選拔、師資隊伍、培養(yǎng)模式和培養(yǎng)氛圍、教學運行和管理機制、國際化視野教學等多方面進行人才培養(yǎng)模式的綜合改革，積極探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的規(guī)律和有效途徑。

三峽大學作為原電力工業(yè)部的部屬高校，2011年集合全校優(yōu)質(zhì)教育資源，充分拓展利用國際國內(nèi)優(yōu)質(zhì)教育資源，依托全校水電優(yōu)勢學科群，針對以“智能電網(wǎng)、特高壓、新能源”為特征的現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展對創(chuàng)新拔尖人才的需求，獲批實施湖北省電氣英才培育試驗計劃，培養(yǎng)電氣工程領(lǐng)域的領(lǐng)軍人才。三峽大學電氣工程及其自動化專業(yè)為國家特色專業(yè)，湖北省品牌專業(yè)，三峽大學電氣英才培育試驗計劃將借鑒世界先進教學理念，探索拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式與有效途徑，并將帶動現(xiàn)有工科教育教學模式的變革。

項目教學是一種研討式教學方法，在國際工科教育中廣泛采用。英國萊斯特大學和曼徹斯特大學在電氣與電子工程本科專業(yè)中設置了兩個項目教學模塊，第一個項目由多位同學在大二學年聯(lián)合完成，第二個項目則由學生在大三（英國本科生三年制）在導師指導下單獨完成。丹麥奧爾堡大學是一所定位于培養(yǎng)實用型工程技術(shù)人才的綜合性大學，其學生50%的時間用于課程教學，50%的時間用于做項目。[1]國內(nèi)項目教學也已經(jīng)應用到軟件技術(shù)、工商管理等專業(yè)的人才培養(yǎng)之中，但國內(nèi)目前尚無高校在電氣工程專業(yè)實施項目教學。[2]項目教學是三峽大學電氣英才培養(yǎng)試驗計劃中教學改革的重點，如何設計培養(yǎng)計劃中項目教學的體系結(jié)構(gòu)，使得項目教學既符合我國電氣工程本科教學的實際，又有利于學生工程實踐能力的培養(yǎng)是一個急需解決的關(guān)鍵問題。本文對此開展了具體研究。

全文內(nèi)容安排如下：第一部分描述了三峽大學電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案；第二部分論述了項目教學的內(nèi)涵和特點；第三部分根據(jù)電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求和三峽大學電氣人才培養(yǎng)特點，建立起項目教學體系結(jié)構(gòu)；第四部分論述了主要項目教學模塊的內(nèi)容，最后是總結(jié)與展望。

一、電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案

電氣英才拔尖創(chuàng)新人才培育試驗計劃項目培養(yǎng)理念是在整個本科教育階段，融入全面教育理念，實行低年級通識教育、中年級寬口徑專業(yè)教育和高年級的專業(yè)方向高峰體驗教育相結(jié)合的培養(yǎng)模式。低年級通識教育階段讓學生打好扎實的數(shù)理基礎，在人文與藝術(shù)、社會科學與歷史、倫理道德與法律等寬廣領(lǐng)域都有廣博的基礎，正確理解、批判、應用所學知識，使學生具有適應社會變化與發(fā)展的能力。中年級專業(yè)基礎與專業(yè)方向教育，為學生開設專業(yè)基礎核心課程，使學生形成專業(yè)領(lǐng)域工作所需的專業(yè)基礎知識結(jié)構(gòu)與能力結(jié)構(gòu)，具備適應專業(yè)領(lǐng)域或方向發(fā)展與變化的能力。高年級高峰體驗教育，讓學生參加學科前沿研討、創(chuàng)新設計與實踐、科研項目等高峰體驗課程，培養(yǎng)學生的拔尖創(chuàng)新人格特質(zhì)。

本培養(yǎng)計劃要求學生畢業(yè)最低畢業(yè)學分為180學分，其中通識教育課程最低78學分；專業(yè)基礎教育課程最低57學分；專業(yè)方向教育課程最低14學分；高峰體驗課程學分最低21學分；課外10學分。

電氣英才計劃施行雙導師制，即對英才班配備英才成長導師和項目導師。導師制作為一種教學管理制度，能夠營造一種開放、生動和受教育者真正參與學習設計的教育環(huán)境，讓學生在教師的指導下自主學習，使每一個學生的稟賦得到最為充分的發(fā)揮。導師制可以使學生、教師和課程的聯(lián)系更加緊密，成為對傳統(tǒng)的班級授課制的合理補充。導師制也是改善師生關(guān)系的有效途徑，能有效提高德育的實效性。本科生導師制既可從制度建設上彌補學校學生管理上的缺陷，又可配合學分制管理和選修課制度，體現(xiàn)因材施教和個別化教育的思想。

該培養(yǎng)計劃具有以下特點：

1.小班制教學。英才班每屆30位學生，單獨開班，小班教學。

2.壓縮課程門數(shù)。每學期4～6門課，讓學生有充足的課外時間自我學習研究，貫徹導師制教學模式理念。

3.考試模式靈活多樣。每門課不以最后考試決定該課成績，至少3次考試或測驗加權(quán)成績。鼓勵布置課外大作業(yè)，摒棄傳統(tǒng)的“例題、習題+答案”的學習模式，杜絕“復印試卷+背試卷答案+作弊（夾帶）”的考試模式。

4.突出工程能力培養(yǎng)。要求學生具有識別工程問題、建立模型以及求解的能力；能夠認識工程對世界和社會的影響。

5.加強與電力企業(yè)聯(lián)合辦學，加強實踐環(huán)節(jié)和企業(yè)文化教育。

6.強調(diào)項目（Project）教學，以培養(yǎng)學生的科研能力和工程應用能力，同時提高相關(guān)綜合能力。項目導師根據(jù)項目的教學目標和教學大綱，精心組織項目內(nèi)容，精心設計項目方案、項目實施計劃、實施教學方法，組織教學參考書及閱讀材料。

二、項目教學

從管理學的角度來看，項目是指一系列獨特的、復雜的并相互關(guān)聯(lián)的活動，這些活動有著一個明確的目標或目的，必須在特定的時間、預算、資源限定內(nèi)，依據(jù)規(guī)范完成。將項目的理念引入教育領(lǐng)域形成項目教學法萌芽于歐洲的勞動教育思想，最早的雛形是18世紀歐洲的工讀教育和19世紀美國的合作教育，經(jīng)過發(fā)展到20世紀中后期逐漸趨于完善，并成為一種重要的理論思潮。項目教育是建立在工業(yè)社會、信息社會基礎上的現(xiàn)代教育的一種形式，它以大生產(chǎn)和社會性的統(tǒng)一為內(nèi)容，以將受教育者社會化，以使受教育者適應現(xiàn)代生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系相統(tǒng)一的社會現(xiàn)實與發(fā)展為目的，即為社會培養(yǎng)實用型人才為直接目的的一種人才培養(yǎng)方式。

具體而言，項目教學法就是在老師的指導下，將一個完整的項目交由學生獨立處理。信息收集，方案設計，項目實施及最終評價，都由學生自己負責，而教師在項目教學過程中僅扮演咨詢、指導與解惑的作用。項目可以是學生獨自或合作完成。項目實施過程中學生唱主角，而老師轉(zhuǎn)為配角，學生自主性大大提高，因而可以提高學生學習積極性，因此項目教學法是一種典型的以學生為中心的教學方法，最終目的是使學生獲得解決問題的能力，實現(xiàn)從學會到會學的轉(zhuǎn)變。

項目教學這種以學生為主的教學模式，具有以下特點：

1.有助于學生多種能力的綜合培養(yǎng)。項目實施過程中，首先可以培養(yǎng)學生收集資料的能力，針對具體問題，廣泛利用多種渠道快速收集有效資料；其次還可以培養(yǎng)學生的自學能力，補足在項目實施過程中相關(guān)知識的缺乏，有助于學生開展自主學習；最后還可以培養(yǎng)學生綜合利用知識的能力，可以以項目為依托，構(gòu)建起其所學專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)。

2.有助于學生多種素質(zhì)的綜合培養(yǎng)。學生完成項目一般比課程考試難度要大，因此項目教學首先可以培養(yǎng)學生克服困難的能力；其次多人項目還可以培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，有助于學生分工合作；最后還可以培養(yǎng)學生的質(zhì)疑能力，從實踐出發(fā)檢驗所學知識。

3.有助于教師教學水平的提高。無論是項目題目選擇、項目目標確定還是項目過程的指導，均需要教師從專業(yè)培養(yǎng)實踐出發(fā)，查閱大量文獻；同時針對不同類型的學生，不同的項目內(nèi)容，如何進行指導，既保證可以培養(yǎng)學生的自主學習能力，又給予學生有效的幫助，也對項目指導老師是一個考驗。

三、項目教學體系結(jié)構(gòu)

項目教學把學生的學習訓練有效融入工程任務完成的過程中，讓學生積極地學習、自主地進行知識的建構(gòu)，在電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)中實施項目教學，首先需要確定項目教學的體系結(jié)構(gòu)。項目教學體系的設計先要符合本科生的層次，充分考慮我國學生高中階段的知識能力積累以及本科階段的知識體系。項目體系設計還需具有國際化，充分借鑒海外電氣工程領(lǐng)域項目教學的成功經(jīng)驗。

三峽大學電氣專業(yè)培養(yǎng)以為電力行業(yè)培養(yǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、設計、運行和檢修人才為特點。電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃中大一和大二開設基礎課程，主要包括數(shù)理類課程、信息類課程和電工類課程，為學生進入專業(yè)課程學習打好基礎。其中數(shù)理類課程包括高等數(shù)學、線性代數(shù)、復變函數(shù)與積分變換、概率統(tǒng)計、大學物理等、信息處理類課程包括高級語言程序設計、計算機硬件基礎、信號與系統(tǒng)等；電工類課程則包括電路、電子技術(shù)、電機學以及工程電磁場。由于三峽大學電氣工程專業(yè)面向電力行業(yè)，培養(yǎng)計劃在大三開設的專業(yè)課程包括：電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、發(fā)電廠電氣部分、電力電子技術(shù)、高電壓技術(shù)等。

配合電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)整體方案中的課程設置，建立電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。該體系中項目包括必修和選修兩種類型，給予學生項目選擇一定的自主性。必修項目中包括多人項目和單人項目，多人項目中的基礎項目和專業(yè)項目分別在大二和大三開設，單人項目則在大四開設，從設置時間上體現(xiàn)出由易到難的過程。選修項目則時間靈活，學生可以在大學4年的任意時間選擇。

在項目內(nèi)容上，基礎項目重點鍛煉學生信息處理能力，因此設置了側(cè)重硬件的電子系統(tǒng)設計與實現(xiàn)項目和側(cè)重軟件的軟件系統(tǒng)設計與實現(xiàn)項目，兩個任選其一。專業(yè)項目中設置了分別側(cè)重電力系統(tǒng)一次部分的電力系統(tǒng)綜合設計和側(cè)重電力系統(tǒng)二次部分的繼電保護綜合實驗，兩個任選其一。單人項目內(nèi)容由項目導師根據(jù)其研究方向自主確定，要求學生自主完成項目實施的全過程。選修項目包括了工程實踐項目、基礎競賽項目、硬件競賽項目、軟件競賽項目和水電站仿真項目，五項任選兩項。工程實踐項目由學校工程訓練中心開設，學生可以選擇電腦組裝、住宅布線、數(shù)控加工、木工制作、車床加工等工程實踐訓練項目。基礎競賽項目則包括各類數(shù)學建模競賽、外語競賽等。硬件競賽項目主要指電子設計大賽、西門子杯工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽等。軟件競賽項目則包括ACM程序設計大賽、華為杯程序設計大賽以及微軟、谷歌等公司主辦的編程賽事。選修項目中的水電站仿真項目則要求學生以三峽大學自主開發(fā)的水電站仿真系統(tǒng)為基礎，自主進行機組開停機、故障處理等項目。電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)項目教學體系結(jié)構(gòu)中，項目實施按照先基礎、再專業(yè)、最后綜合的順序，并考慮到學生的興趣設置相關(guān)項目，有利于學生能力和個性的培養(yǎng)。

四、項目教學體系模塊

電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系中包含有多個必修的項目模塊，這些項目模塊相互關(guān)聯(lián)，從不同的層次或目標實現(xiàn)電氣英才的培養(yǎng)目標。設計各項目模塊具體內(nèi)容時，重點考慮學生理論基礎以及相應的實驗條件，保證每位電氣英才班的同學可以得到實在且有效的鍛煉。具體而言，每個項目模塊的主要內(nèi)容如下：

電子系統(tǒng)設計與實現(xiàn)項目模塊要求學生完成電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等課程學習后，以工程實踐或社會生活為背景，設計并實現(xiàn)一個具體電子系統(tǒng)，例如制作完成調(diào)頻收音機、數(shù)字濾波器或智能家居用品。本項目模塊重點考察學生的動手能力和團隊協(xié)作能力。

軟件系統(tǒng)設計與實現(xiàn)項目模塊要求學生完成信息處理類課程學習后，利用結(jié)構(gòu)化或面向?qū)ο蟮乃枷耄钥茖W計算、社會生活等為背景完成一個具體軟件系統(tǒng)的設計和開發(fā)。軟件系統(tǒng)可以是單機版、C/S版或B/S版，運行平臺包括普通臺式機或服務器，也可以是平板、手機等移動智能終端。例如編寫非線性方程組求解軟件、安卓平臺下的應用程序開發(fā)等。本項目模塊重點考察學生的編程能力和團隊協(xié)作能力。

電力系統(tǒng)綜合設計項目模塊則是在完成電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、發(fā)電廠電氣部分等課程學習后，完成電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設計等工作。該項目模塊需要利用PSASP電力系統(tǒng)計算軟件。項目內(nèi)容可以是某變電站設計、某發(fā)電廠一次系統(tǒng)設計，某輸電線路保護設計等。該項目模塊重點訓練學生綜合應用本專業(yè)理論基礎知識的能力。

繼電保護綜合實驗項目模塊則利用已有的和現(xiàn)場完全一樣的發(fā)電機、變壓器、母線、線路等保護裝置，要求學生在某一模擬電力系統(tǒng)場景下，完成保護的整定計算以及保護裝置的調(diào)試等。本項目模塊重點側(cè)重電力系統(tǒng)的二次部分，可以進行線路保護綜合實驗、發(fā)電機保護綜合實驗、變壓器保護綜合實驗以及保護之間的配合實驗等。本項目模塊重點訓練學生在電力行業(yè)現(xiàn)場實際分析問題能力和動手能力。

單人項目模塊內(nèi)容由指導教師靈活確定，該模塊的特點是學生獨自完成一項具體任務，且每人有一個單獨工位開展工作。該項目模塊要求學生首先根據(jù)題目擬定項目計劃，然后每周一次向?qū)焻R報工作進展，工作結(jié)束后要做成果演示和匯報。本項目模塊重點訓練學生自主學習和分析問題解決問題的能力。

五、總結(jié)

本文結(jié)合三峽大學正在開展的教學質(zhì)量工程--電氣英才拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃，詳細論述了其人才培養(yǎng)方案；在說明項目教學的內(nèi)涵和特點基礎上建立了電氣工程拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的項目教學體系結(jié)構(gòu)，并詳細論述了其包含主要項目教學模塊的主要內(nèi)容。該項目教學體系已經(jīng)在電氣英才的培養(yǎng)過程中實施，取得了很好的效果，對于電力行業(yè)的其他專業(yè)的教學改革具有一定的借鑒作用。未來還需要對項目教學的評估等開展進一步研究。

參考文獻：

[1]喬閃.奧爾堡大學面向項目的高等教育體系[J].高等工程教育研究，2002，（2）.

[2]王鳳嶺.基于項目教學模式的高職軟件技術(shù)專業(yè)教學改革研究[J].教育與職業(yè)，2010，（36）.