面向“兩型社會”的電氣信息類實踐教學改革與平臺建設

吳亮紅， 周少武， 吳新開， 席在芳

(湖南科技大學 信息與電氣工程學院，湖南 湘潭411201)

0 引 言

隨著世界經濟社會的發展，資源、環境問題日益嚴峻。為此，國家超前布局，將湖南長株潭城市群確立為綜合改革配套試驗區(發改經體［2007］3428 號)，探索轉變發展方式、建設環境友好型和資源節約型“兩型社會”的途徑和經驗［1-3］。高等教育作為綜合配套改革的重要組成部分，主動適應“兩型社會”建設需要，為“兩型社會”建設提供人才和智力支持，培養具有“兩型”意識、知識和能力的創新型應用人才是高等學校的重要使命［4-5］。

為深入貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010－2020)》和《湖南省建設教育強省規劃綱要(2010－2020)》，湖南科技大學以長株潭城市群獲批全國“兩型社會”建設綜合配套改革試驗區為契機，在首批面向“兩型”人才培養湖南省教育體制改革試點項目《基于“兩型社會”建設的人才培養模式改革》支持下，積極探索服務“兩型社會”建設創新人才培養新模式，頒布了《湖南科技大學關于開展面向“兩型社會”建設的人才培養模式改革試點的實施意見》(以下簡稱實施意見)，解決好大學生“兩型”意識不強、“兩型”知識不足、“兩型”能力不強等問題。實驗是大學人才培養非常重要的環節和過程，實驗室是大學不可缺少的組成部分，在大學有重要的地位和作用［6］。實踐教學作為人才培養的重要環節，起著融會貫通所學知識、促進理論與實踐相結合的重要作用，是培養學生動手能力和創新精神的重要過程，也是培養高水平創新型人才的重要手段［7］。當今中國，實踐環節在培養創新型、實用型、復合型人才方面具有不可替代的重要作用獲得了廣泛共識。如馮端院士認為，實驗室的作用怎么強調都不過分，甚至說實驗室是現代大學的心臟［8］。周興銘院士認為，科學技術發展到今天，實驗不僅是不可替代的，而且在推動科學技術發展中起著決定性的作用［9］。顯然，“兩型”人才的培養離不開具有“兩型”特點的實驗教學和實驗平臺的支撐。

因此，為全面提升學生服務“兩型社會”的工程實踐和創新能力，我校電子與電氣技術國家級實驗教學示范中心根據《實施意見》，以“兩型”引領，內外統籌，構建協同開放的實驗和實踐教學體系，以適應“兩型”人才培養的需要。

1 樹立“兩型”教育理念，構建“兩型”人才培養新模式

建設“兩型社會”離不開與社會發展關系最密切、最直接、最廣泛的高等教育的參與和支持。“兩型”理念教育是專業教育內涵的延伸與拓展，必須與專業教育深度融合［10］。我校開展“兩型社會”教育理念思想討論，調研“兩型社會”對人才素質的要求，確立“兩型社會”創新人才培養目標。我校明確了新時期的辦學理念，依托長株潭城市群全國資源節約型和環境友好型社會建設綜合配套改革試驗區的區位優勢，主動對接“兩型社會”建設人才需求，牢固樹立環境友好、資源節約和科學發展的基本理念，扎實推進“兩型”教育。學校制定了“關于開展面向“兩型社會”建設的人才培養模式改革試點的實施意見”，將其貫徹到學校人才培養、科學研究、文化建設、校園育人環境建設等各項工作中，融入到學校人才培養教育的全過程，激發學生參與“兩型建設”的責任感和使命感，解決高等教育理念滯后、人才培養與社會需求脫節的問題。

根據上述教育理念，結合學校學科專業特色優勢，面向電氣信息技術、先進裝備制造、新材料、新能源、節能環保、文化創意等新興產業，確立了以培養造就具有“兩型”理念、“兩型”知識、“兩型”技能為主要特征的創新型應用人才培養體系，如圖1 所示。

圖1 面向“兩型”的創新型應用人才培養體系

由圖1 可以看出，面向“兩型”的創新型應用人才培養體系特別強調實驗和實踐教學以及學生科技創新能力的培養。因此，我們必須對實驗教學進行改革，建設符合“兩型”要求的實驗和實踐教學平臺，將面向“兩型”的創新型應用人才培養落到實處。為此，電子與電氣技術國家級實驗教學示范中心在實驗室建設、實驗教學過程、大學生科技創新活動和校企合作人才培養基地等方面全方位融入“兩型”理念，提高學生服務“兩型社會”建設的工程實踐能力和創新能力。

2 “兩型”理念與實踐教學體系的融合

2.1 在實驗教學過程中融入“兩型”理念

在競爭日益激烈的市場環境中，作為一名工科學生，除應掌握必要的理論和實踐知識外，還應主動去適應市場，在頭腦中樹立管理意識、質量意識、創新意識、安全意識、營銷意識、群體意識、環境意識、法律意識等，這些都是具備優秀綜合工程素質的學生所不可缺少的［10-12］。因此，《實施意見》明確要求將“兩型”理念融入到學校人才培養教育的全過程，實施“兩型”理念“六進”(即:進制度、進培養方案、進教學大綱、進教材、進課堂、進項目);做到“兩型”教育“五有”(即:有計劃、有基地、有指導、有資助、有考核)，實現“兩型”教育與專業教育深度融合。因此，我們在實驗室管理、實驗教學大綱、實驗項目設置等方面盡量融入“兩型”理念，從而增強學生的“兩型”工程實踐意識和技能。在實驗項目設置方面，設計具有“兩型”理念的實驗項目，要求與“兩型”相關的實驗作為必選項目。如功率因素提高實驗作為“電工技術”實驗的必選項目;在“數字電路”TTL 集成電路功能測試實驗教學中增加集成電路能耗測量;在“電機與拖動”實驗中設計了能量回饋制動實驗項目，取代電阻能耗制動等項目。將“兩型社會”的觀念、思維方式與基礎理論學習、實驗等教學環節緊密結合，使學生在掌握本專業基本理論、基本知識和基本技能的同時，具備一定的“兩型社會”知識、素質和應用能力。

2.2 在實驗室建設和管理過程中融入“兩型”理念

工程實踐平臺是培養“兩型社會”所需的工程技術人才所必須的重要載體。由于傳統的工科院校專業實驗室一般按專業課程設置，缺乏工程系統概念，難以實現或達到培養學生工程實踐能力、綜合設計能力和創新能力的目的。因此，建設以培養學生工程綜合設計能力和創新能力為目標的專業工程實踐平臺是一個重要的任務。以“綜合化”、“系統化”、“模塊化”為專業綜合實驗室建設的基本原則，對自動化專業確定了“現代控制工程實驗中心”的建設方案。例如:計算機控制系統實驗室包含自動檢測技術、自動控制理論、微機原理、計算機控制技術等課程。這樣構建的實驗室包含了構成一個完整計算機控制系統所必須的基本環節和相關課程知識。通過計算機控制系統綜合實驗，學生加強了對計算機控制系統各個組成部分功能和有機聯系的認識和理解，工程系統概念明顯增強。同時，為了滿足“兩型社會”建設需要，我們打破學科壁壘，建立多學科交叉融合、分層次協作的工程實踐教學平臺。2007 年以來，結合“兩型”人才培養，已建成了一個較完善的、多層次的大機電類工程實踐平臺，實現了實驗資源的共享，避免設備重復購置，節省了實驗場地，大幅度降低了實驗設備費用，同時也提高了設備的使用效率。

在實驗室建設過程中，注重“兩型”實驗室建設，新增了風力發電實驗裝置和具有能量回饋的高性能交流調速平臺，建設屋頂太陽能風能互補發電系統實驗平臺。在電力電子與運動控制實驗室、電工技術實驗室、電機與拖動實驗室、印制電路板制作室、無損檢測與綠色能源實驗室和工業控制與自動化裝置實驗室等建設過程中，采用微型電機、低能耗和新型無污染腐蝕液等“兩型”技術產品。例如:原有的電力電子與運動控制實驗室，電機調速采用電阻分壓有級調速和電阻能耗制動，實驗過程要消耗大量電能，新的電力電子與運動控制實驗室，根據當前技術的發展趨勢，采用無極調速技術和制動能量回饋電網的方法，大幅度降低了實驗過程中能量損耗。

在實驗室管理方面，中心提出和創建了實驗設備和實驗過程智能網絡化管理模式，提高了實驗設備的利用率，目前已成功地實現了電子與電氣技術實驗教學中心的自主興趣式開放教學。

2.3 在校企業合作人才培養過程中融入“兩型”理念

產學研合作教育是學生實踐能力提升的重要途徑之一［13］。因此，我院和實驗中心積極探索“兩型”技能培養的新途徑，創新學生實習、實訓模式，推行“頂崗實訓”、階段性“輪崗實訓”等靈活多樣的實習模式。以培養“兩型社會”建設者基本素質、創新精神、實踐能力和社會適應性為著眼點，鼓勵和引導學生選擇在“兩型社會”建設中積累了豐富經驗的企業、公司進行崗前培訓、實際操作或有針對性的專業培訓，切實增強學生實踐能力。

依托產學研合作項目，引導學生進入校企合作人才培養基地，熟悉企業文化，參與企業產品設計、開發和技術改造。建立校企合作的產學研基地，進一步充實“兩型”教學資源。一方面，學校可以利用企業的人力資源、技術資源和科研資源(設備和項目)培養學生的工程設計能力和科技創新能力，學生通過參與課題研究，能力得到全面的鍛煉和提升;另一方面，產學研基地能為企業培養所需的優秀工程技術人才。近年來，針對“卓越工程師培養計劃”，本示范中心先后與湘電集團、湘潭平安電氣、三一重工、江麓集團等20 多家企業簽訂了實踐合作協議，與湘電集團、江南機器集團、興業太陽能等聯合組建了“湖南省校企合作人才培養基地”、“湖南省產學研人才培養基地”等省部級人才培養基地，讓“卓越計劃”班的學生直接參與產學研合作研究項目。如:太陽能發電可調負載控制系統研制(湖南湘電利德裝備修造有限公司)、電機減振降噪技術與系統研發(湘潭電機股份有限公司)、太陽能路燈蓄電池在線監測系統客戶端研發(湖南興業太陽能股份有限公司)、儀表板數字化綜合系統(江麓機電集團有限公司)等。通過以上措施，解決了“兩型”實踐教學資源相對不足、工程實踐教育方式單一等問題。

3 “兩型”教育與創新創業教育的融合

3.1 在大學生自主創新平臺中融入“兩型”理念

開放性創新實驗可以充分地利用學生課余時間，有效地發揮實驗資源優勢，提高儀器設備利用率［14-16］。大學生自主創新平臺已成為學生開展科技創新活動的重要場所。2008 年以來，結合“兩型社會”建設人才培養需要，建立了“湖南省電氣信息類大學生創新訓練中心”、“湖南省產學研創新人才培養基地”等科技創新訓練平臺，以及依托國家示范實驗教學中心建設有10 個“大學生主題創新實驗室”(如:無損檢測與綠色能源創新實驗室，智能機器人創新實驗室等)，主要為中、高年級本科學生創新性、研究性和探索性學習提供工程實踐訓練平臺。該訓練中心實行全天候自主開放式運行，每年能接納1/3 以上電氣信息類本科生進行自主創新訓練。學生的自主創新能力得到了全面的提升，近年來獲得全國大學生電子設計競賽一等獎2 項、二等獎4 項，全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽全國總決賽一等獎1 項，全國大學生節能減排大賽二等獎2 項。同時，還組建了電子俱樂部、通信俱樂部、小扳手創作室、啟迪電子工作室等科技創新團隊。在資金、人力、場地及資源方面給予大力支持，為學生創作提供電腦、器材、工具、圖書資料等，安排專門指導教師。此外，為了弘揚大學生科技創新理念，增加課外學術視野，提高實際動手操作能力，本示范中心從2010 年起每年舉辦一次電子設計作品征集大賽，頒發證書獎金，營造良好創新教育氛圍。

3.2 在學生研究性與創新性項目中融入“兩型”理念

“大學生創新創業訓練計劃”是教育主管部門面向本科生立項的項目，也是“高等學校本科教學質量與教學改革工程”重點建設項目之一［17］。因此，我校積極實施大學生科研創新訓練計劃，設立“大學生兩型社會建設創新科技專項基金”，并在項目申報指南中明確“兩型”領域為重點申報領域，引導學生圍繞“兩型社會”建設開展科技創新活動。將“兩型”理念貫穿到研究項目的全過程，把能否充分體現“兩型”要求，作為項目評審、推薦、立項、結題和報獎的一個重要指標。近6 年在大學生研究性與創新性實驗項目(包括升級和校級以及SRIP 項目)中設立了“兩型”項目70 余項。因此，在大學生研究性與創新性項目申報和評審過程中，優先推薦“兩型”相關的項目并重點支持。大學生作為項目負責人全程參與項目申請、中期檢查、論文撰寫、產品制作、項目結題等環節，提高學生綜合工程設計能力和科技創新能力。由我中心組織、學生主持的具有兩型理念(或概念)的項目得到了相關企業的青睞，如“功率智能固態繼電器”、“太陽能驅動的固體干燥冷卻新型空調系統性能測試與節能減排潛力分析”、“礦用空冷器智能監控與自動除垢裝置研究”、“風力制熱太陽能燃氣熱水器”等項目。

4 結 語

近年來，我們在面向環境友好型和資源節約型“兩型”人才培養實踐教學方面進行了全方位的探索，積累了一定的經驗，取得了一定的成果，如“面向‘兩型’，推進‘四個融合’，培養機電裝備類創新型應用人才”，于2013 年獲得湖南省級教學成果獎一等獎。但在電氣信息類“兩型”整體實踐教學體系方面還有很多需要完善和改進的地方。今后，我們將繼續在“兩型”理念的引導下，創新實驗和實踐教學體系，創新和完善建立“兩型”人才培養實踐教學新模式，培養具有“兩型”理念的創新型人才，在電氣信息類“兩型”實踐教學方面起到示范和輻射作用。

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