卓越电气工程师教育培养计划2.0的探索与实践

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　　 摘  要：我国高等教育现阶段的显著特征是從规模扩张全面转向内涵式发展。卓越电气工程师教育培养计划由1.0进入2.0阶段。电气工程人才培养以加强基础、拓宽口径、强化实践能力为重点，设置多重实验环节和实习环节，为学生提供更多的实践动手机会，加深对理论知识的掌握和理解。首先树立学生的工程意识，为今后的理论学习打下良好的基础。通过多层次、递进式实践锻炼，实现从理论到实践、再从实践到理论的升华。通过校企联合培养实现与就业岗位的无缝对接。科研实践反映学生具有的科研能力和学识水平，在整个教学计划中具有重要的地位和作用。
　　关键词：电气工程;实践教学;创新人才
　　中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）14-0065-04
　　 Abstract： The prominent feature of higher education in China at this stage is the overall shift from scale expansion to connotative development. The education and training program for outstanding electrical engineers has gone from 1.0 to 2.0. The training of electrical engineering talents is focused on strengthening the foundation， broadening the caliber and strengthening the practical ability， Multiple experimental links and practice links should be set up to provide more hands-on opportunities for students and deepen their grasp and understanding of theoretical knowledge. First of all， we should establish students' engineering awareness and lay a good foundation for future theoretical study. Through multi-level and progressive practice， they can achieve sublimation from theory to practice， then from practice to theory. Through the joint training of schools and enterprises， they can seamlessly connect with jobs. Scientific research reflects students' scientific research ability and knowledge level， and plays an important role in the whole teaching plan.
　　Keywords： electrical engineering; practice teaching; creative talents
　　引言
　　我国正处于全面实现小康社会的决胜时期，大数据、互联网+时代蓬勃发展，我国经济要实现由大到强的转变，国际国内的发展都面临诸多困难和挑战，国际国内的竞争首先是人才的竞争，以人才培养为己任的高校需要培养出能力全面发展、素质全面提高的以适应竞争的高级人才。科学技术的发展速度呈加速趋势，促使学科之间不断交叉融合，综合性也不断增强，企业越来越欢迎在各方面都有一定能力，而在某一方面又有着与众不同的专业技能的复合型人才，这种复合型人才不是全才。现代社会的一个显著特征是社会分工越来越细，知识更新急剧加速，一个人想做到面面俱到几乎是不可能的，复合型人才必须有自己的一技之长，必须业有所精，一专多能是复合型人才的本质属性。在社会分工越来越细之时，学科的交叉却呈现星火燎原之势，学科的交叉点上经常闪烁着科技创新的光芒。学科的交叉是动态的，而不是静态的，现在高校的学科设置、专业设置、课程设置、教学模式等已不能满足社会经济形势发展的需求。
　　电气工程及其自动化专业面向我国电力、能源领域的发展，致力于培养电气工程领域最优秀的工程技术人才和具有国际视野与竞争力的卓越科学研究人才，以具有扎实的理论基础和专业知识，良好的职业道德和社会责任感，出众的综合创新能力为目标。本专业以加强基础、拓宽口径、强化实践能力为重点[1]，注重培养学生基础知识和综合素质，注重加强学科交叉培养，赋予学生复合型知识结构[2]。同时强化实践教学环节，提高工程实践能力及解决复杂工程问题的能力，提高社会竞争力。设置多重实验环节和实习环节，为学生提供更多的实践动手机会，加深对理论知识的掌握和理解，加强专业知识与现场设备、工程实际的联系，熟悉发电厂、变电站、调度中心等重要节点的工作环境、岗位职责、工作流程及安全要求，全面提升学生的工程实践能力和对将来工作的适应能力[3]。
　　将实践教学作为深化教学改革的关键环节，丰富实践育人有效载体，优化实践教学顶层设计，把创新创业教育融入人才实践教学全过程[4]，促进学生的全面发展，把握新工科人才的核心素养，强化工科学生的家国情怀、全球视野、法治意识和生态意识，培养设计思维、工程思维、批判性思维和数字化思维，提升创新创业、跨学科交叉融合、自主终身学习、沟通协商能力和工程领导力。
　　倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学，帮助学生学会学习。激发学生的好奇心，培养学生的兴趣爱好，营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境。 　　一、卓越电气工程师教育培养计划1.0
　　以往高校的教學模式是在教室、实验室、图书馆这三个主要场所进行的，现代信息技术的发展以及互联网+时代的到来，学生获取知识的渠道更为多样，学生的知识架构比以前也复杂的多，教师已不再是知识的主要载体，应以学生为中心，在教学活动中，学生的参与度增加了，交互式教学成为现代教学模式的特点，教师由知识的提供者转变为学生知识获取的引导者。
　　越来越频繁的中西方文化交流引起学生的思想变化，这使得教师在教学过程中必须改变以往的教学模式，围绕深化教育教学综合改革、创新人才培养模式、深化评价改革，促进高校办出特色和水平。
　　电气工程学院是我国首批“卓越工程师教育培养计划”承担单位，自2009年开始实施卓越电气工程师教育培养计划1.0以来，在协同育人机制方面不断完善，人才培养模式不断创新，培养了一大批卓越电气工程人才，为我国电力行业以及经济社会的发展提供了强有力的人才支撑，取得了优异的成果，卓越电气工程师教育培养计划1.0的成功经验已经在整个专业全面推广，全面提升了本科人才培养质量。
　　二、卓越电气工程师教育培养计划2.0
　　高校教育趋于国际化的今天，教育改革是各高校发展必然面临的问题。教育教学改革不断深入推进，从广度和深度方面都达到了前所未有的程度，各高校的特色、亮点不断涌现。教学标准的建立有力的保障了高等教育的质量，各种教育制度也不断完善。大学的本质职能是人才培养，各高校在人才培养方面都做了大量改革创新工作，取得了丰富的成果，现阶段的人才培养进入了提高质量的升级期，改革创新也已进入攻坚期，发达国家高等教育普遍将质量作为核心竞争力，教学的内涵式发展和质量提升势在必行，高校的教育工作应以人才培养的质量和效果作为检验的标准。
　　（一）高等教育内涵式发展
　　我国国民经济实力较以前有了大幅提升，对于教育的投入也逐渐增加，大大改善了大学的硬件教学条件，在这方面，一些“双一流”建设高校与世界一流大学相差无几，我国高校需要的是内涵式发展，找准发展立足点，按照世界一流大学水平建设自己的教学体系。增强使命意识和赶超意识，在更高站位、更宽视野、更大格局上推进高等教育国际化，更加自信、主动地到世界高等教育舞台上去比拼、去展示，加强与世界高等教育组织和机构的交流合作，积极参与国际标准、国际规则的制定，为世界高等教育做出与我国综合实力相匹配的贡献。
　　目前，世界新技术革命和产业变革在高等教育方面都发生了深刻变化。第四次工业革命需要新工科来应对，重点关注“新的工科”和“工科的新需求”，加强战略急需人才培养，增强国家的硬实力。各部门间应在政策上予以保障、合理分配资源、及时交换信息，学校和学院相互联系，互相回应，高校与工业企业横向协作与深度融合，形成同频共振、共向和共同促进的局面。高校为推动新一轮产业变革，应根据行业需求，加快未来战略领域的人才培养。
　　打破学校、学院、教室、实践、学科、专业的壁垒，重构跨学科教学模式，促进学科交叉和专业融合，促进产学研协调发展，促进知识体系和实践的更新，培养复合型人才。充分利用互联网+教育模式，使现代信息技术与教育教学深度融合，产生新的教育生产力，提高教育教学效率。
　　注重质量是高等教育由成熟走向卓越的重要特征，提升质量是实现高等教育内涵式发展的重要途径，积极探索“互联网+教育”、“智能+教育”新形态，推动教育教学革命。创新创业实践活动是提升教学质量的有效途径，德育、智育、体育、美育、劳动教育与创新创业教育紧密结合交叉融合，助力教育教学革命。
　　从规模扩张全面转向内涵式发展是我国高等教育现阶段的显著特征，卓越工程人才教育培养计划2.0的启动，标志着我国卓越人才培养从跟跑转到领跑，标志着卓越工程人才教育改革发展走向成型成熟。
　　（二）卓越电气工程师教育培养计划2.0的实施背景
　　当今世界正处在大发展、大变革、大调整时期，世界经济增长需要新动力，世界发展格局呈现多样化，世界生产力的发展必然导致经济全球化，发展需要更加普惠平衡。在世界多极化、文化多样化、社会信息化、经济全球化的大潮流背景下，共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的战略构想（简称“一带一路”），目的是加强同各国的沟通、协商，深化务实合作，推动“一带一路”建设纵向发展，携手各国人民应对人类面临的各种风险挑战，打造互利共赢的“利益共同体”和共同发展繁荣的“命运共同体”。截至2019 年3 月底，中国政府已与125个国家和29个国际组织签署173份合作文件[5]。共建“一带一路”国家已遍布亚洲、欧洲、非洲、美洲、大洋洲，同各国发展战略对接。共建“一带一路”倡议同联合国、东盟等国际和地区组织对接。新机遇在共建“一带一路”中呈现在世界各国面前，也为中国开放发展提供了广阔天地。
　　共建“一带一路”为推动教育的开放、交流、合作、融合提供了大好机会，加强教育合作、共同行动为共建“一带一路”提供有力的人才支撑，又是共建“一带一路”的重要组成部分。在共建“一带一路”中起基础性和先导性作用的是教育，教育是一个国家繁荣富强的根本。教育交流为共建“一带一路”沿线各国搭建民心相通的纽带，培养大批急需人才，为沿线各国政策沟通、设施联通、贸易畅通、资金融通提供人才支撑。推进“一带一路”教育共同繁荣，促使中国教育改革与世界教育改革深度融合，既是推动我国教育改革发展的内在需要，又是加强与沿线各国教育交流、合作、融合、共赢的外在需要。共建“一带一路”推动了沿线国家政府间加强交流合作，各种资源得到了整合，带动各国教育融合发展。共建“一带一路”推动沿线各国充分发挥学校、企业的主体作用，提高教育合作机会，促使教育交流内涵式发展。为促进沿线各国在教育领域互利互惠，必须加强不同文化之间的融合，寻求教育发展的最佳结合点和教育合作的最大共性。
　　“一带一路”建设是我国实施的一项重大举措，它使我国适应和引领全球化，打开了我国全面开放发展的新格局。近年来，中国电力行业立足本行业主业，充分发挥企业优势，积极参与“一带一路”建设，为“一带一路”建设服务，其中国家电网公司成功投资运营巴西、菲律宾等7个国家和地区骨干能源网，在全球设立了两个研究院和10个办事处。国家电网公司在积极推进“一带一路”建设及其国际化的过程中，实施长期战略并坚持本土化运营;遵循规范管理，使企业海外发展长期稳定运行;参与当地经济发展，促进中外协同合作。通过国家电网公司进行的投资，包括多个国家和地区的关键基础设施，与当地经济和社会发展相适应，所有项目都是平稳运行和规范管理，得到当地社会的高度重视，许多项目在世界上成为形象工程，为项目所在地创造了大量的经济价值、社会价值和环境价值。 　　中国电力生产快速增长，其中新能源发电贡献量显著增强。中国与俄罗斯、缅甸、越南和蒙古国等周边国家以及香港、澳门等地区的跨国、跨地区电力交易初步实现[6]。中国内地与邻国及港澳地区完成交换电量：中国内地从俄罗斯、缅甸、香港分别购入电量33、14、13亿千瓦时，中国内地分别送出到香港、澳门、越南、蒙古国的电量为130、40、13、12亿千瓦时，中国内地与邻国及港澳地区之间合计完成交换电量258亿千瓦时。
　　中国以及世界电力领域的发展现状与发展趋势对电气工程人才的培养提出了新的要求，我们以教育部“六卓越一拔尖”计划2.0为抓手，积极推进卓越电气工程师教育教学改革。
　　（三）卓越电气工程师教育培养计划2.0教育体系
　　1. 搭建多角度、多层面的实践平台
　　培养学生工程实践能力、创新能力是实施卓越电气工程人才计划的核心。在整体培养计划实施过程中，无论是认知验证，还是实习实训，都需要依托实践平台和实习基地，需要相关企业融入性的配合，才能实现相应的培养目标。针对电气工程的学科特点，在进一步加强以往实习基地建设、强化与电力企业联系的同时，还需要结合新的教学培养计划，搭建多角度、多层面的实践平台，提供良好的工程环境，配合不同阶段的教学内容，强化学生工程意识、工程素质和工程能力的学习和锻炼。
　　2. 树立工程实践创新意识
　　本专业学生进行的第一个实践环节是工程训练，通过工程训练的实践活动，全面认识机械制造过程，了解机械制造工艺知识和一些新工艺、新技术在机械制造中的应用，树立学生的工程意识，锻炼学生的实践动手能力，培养学生的创新意识，提高学生的综合素质，为今后的理论学习打下良好的基础。
　　围绕学校实践教学发展与要求，中心构建了四个层次的训练平台：第一层次，以常规制造训练为主体的基础训练平台;第二层次，以各种不同学科的工程需求为导向的学科训练平台;第三层次，以机电一体化大工程意识为背景的综合训练平台;第四层次，以科技竞赛和研发为方向的创新训练平台。逐步建成了以“四大工程训练平台”为框架，融知识、能力、素质教育于一体，能力培养贯穿始终的“杠铃片”式的分层次、模塊化的新型工程实践教学体系。中心在实践教学理念、体系、内容、方法、手段及师资队伍、管理模式、设备与环境、社会服务等方面的改革与建设中，均取得了显著成效。
　　3. 多层次、递进式加强实践锻炼
　　针对二、三年级开始的专业基础课程和专业课程，按课时比例配置常规实验教学环节，课程实验安排主次分明，注意实验的内在联系和相互衔接，这些实践环节在理论课程教学环节中穿插进行，提高学生的动手能力和理论联系实际的能力[7]。在本科四年级上学期面向所有专业模块的本科生，开设电气工程综合实验教学环节，旨在打破不同专业方向之间的界限和差异，使所有本科生都有机会参加并完成不同专业实验室的实验教学计划，得到全方位的专业实践锻炼。在教学计划的安排方面，既有固定的实验教学内容，也有以探索为目的的开放性实验教学内容，为学生提供完善的实验教学条件，充分锻炼学生的实验动手能力，加深学生对理论知识的理解和掌握，提高学生的科学思维和创新能力。实现从理论到实践、再从实践到理论的升华[8]。这些实践活动基本是在实验室进行的，因此必须加强实验室建设，理顺实验室管理体制，根据专业总体规划和发展目标进行优势资源的合理配置[9]，建立实验资源共享机制，提高设备利用率，促进多学科交叉合作，提高科技创新效率[10]。
　　基于数字仿真和三维虚拟现实的本科实验教学方案，运用三维虚拟现实技术，为数字仿真提供接近于真实物理设备的外观和操作体验的思路，设计开发了相关教学实验平台[11]。
　　设有“电气工程基础课程设计”和“单片机原理与应用课程设计”两门课程设计环节。电气工程基础课程设计是对《电力系统工程基础》课程的实践，是实现卓越工程师本科阶段培养目标的重要组成部分之一。课程设计环节安排在第七学期，培养学生综合运用电气工程基础课程知识和其他先修课程的理论来分析和解决电气工程规划设计问题的能力，主要涉及电力系统分析、电气设备选择、继电保护整定、电力系统电压调整的理论和方法。要求学生学习工程设计的一般规则，通过设计掌握电气工程设计的一般方法、步骤。训练学生掌握设计的基本技能，如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范等。达到加深巩固对电力系统有关基础知识的理解、运用所学专业知识解决电力系统运行实际问题的目的，为今后从事电力系统设计、分析、运行工作奠定坚实的基础[12]。单片机原理与应用课程设计要求学生完成一个单片机应用系统的设计（包括硬件及软件）和调试，旨在使学生深入地了解《单片机原理与应用》课程的知识，提高他们综合分析、系统设计及今后将计算机技术应用于实际工作的能力。
　　认识实习本着三要素（知识、能力、素质），知识是线索，能力、素质培养是目的的思想，加强感性认识并贯穿于整个教学过程，学生在学习电气工程理论时，首先结合实物形成直观的物理现象再通过课堂教学上升到理论分析，克服被动盲目的接受理论的现象，通过该实习环节加深对电气工程专业的全面整体认识，增强实践能力，突出工程训练，显现电力行业特色的创新型卓越工程师素质。
　　为了让学生充分认识电的产生、计量、变换和应用，以及一度电的生产、输送、损耗及使用的整体化过程，成立了电气工程认知中心。
　　4. 校企联合培养
　　实验教学和校外实践教育是实践教学的两个必要环节，实验教学源于理论教学，且要服务于理论教学，重点培养学生的工程实践能力和创新意识。学生通过校外实践教育，直接深入到行业企业，走进生产、研发第一线[13]。
　　企业是实施电气工程人才培养计划的主体之一，基于校企结合的综合型实践教学基地，提供良好工程环境，是学生在社会实践中实现知识、能力、素质深度培养的重要前提，是完整实现电气工程人才培养计划的基础保障[14]。 　　充分发挥校友资源优势，坚持为本科生统一安排生产实习培养环节，利用假期和学校规定的生产实习时间，深入发电厂、变电站、供电公司、电网生产技能培训中心等一线单位，开展为期3到4周的生产实习锻炼，促进学生在企业深入地学习实践知识，让学生在真实的环境中实现与就业岗位的无缝对接，加强人才培养服务地方的职能，全面提升学生的工程实践能力[15]。
　　生产实习环节具备详细的实习计划和考核方法，配有专业老师带队指导，并与生产单位在人才培养、科研合作、技术交流等方面形成了良好的合作机制，真正实现了人才培养和用人单位合作双赢的良好局面。
　　5. 科研实践
　　毕业论文（设计）是学生在校学习过程中的最后一个教学环节，是应届毕业生在毕业前接受课题任务、进行实践并取得成果的过程，毕业论文（设计）将表明学生在科学研究工作中取得的新成果和新见解，反映学生具有的科研能力和学识水平，在整个教学计划中具有重要的地位和作用。加强毕业论文（设计）环节的管理，科学安排，加大工程设计题目的比例，鼓励学生参加教师的科研工作。
　　6. 外延性实践
　　学院为学生提供充足的实验时间和宽松的实验环境，倡导学生进行开放性实验。学院各级重点实验室，以及其他各类实验室全面为学生开放，实验室的开放不仅提高了仪器设备的利用率，同时为学生提供了实践创新平台，激发了学生参加创新活动的积极性和主动性，促进了学生实践动手能力和创新意识的提高[16]。在导师的指导下开展系列科技活动，允许学生自由地选择自己感兴趣的实验题目，自主设计整个实验方案和实验步骤，独立完成实验，活跃研究性学习的氛围[17]。学生参加“挑战杯”大学生课外科技发明竞赛、电子设计大赛和大学生创新实验计划等多种科技实践创新活动，把大学生自主创新能力的培养提高到一个新的高度。
　　三、结束语
　　经过探索与实践，建立了一套完整的卓越电氣工程师教育培养计划2.0教学体系，随着社会经济的发展，还要不断充实和创新教学体系的内涵和外延。
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