電氣工程特色實踐教學系統創建

時間:2022-07-03 04:15:55

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電氣工程特色實踐教學系統創建

清華大學電機工程與應用電子技術系(以下簡稱電機系)始終把人才培養作為根本任務,為國家培養了一大批優秀的電氣工程學科專業人才。實踐教學是人才培養的重要環節,電機系把培養學生的實踐能力、創新意識作為核心工作之一,積極探索、不斷實踐,建立了以培養高層次電氣工程學科創新人才為目標、以國民經濟發展需求為導向、以強行業背景為依托、以學生為主體的校內外實踐教學平臺,構建了具有電氣工程學科特色實踐教學體系。

1校內實踐教學平臺建設

我系以電氣工程國家實驗教學示范中心、電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室和校企聯合實驗室為基礎,搭建了高層次校內實踐教學平臺(見圖1)。

1.1加大實驗室投入,改善實踐教學環境我系不斷加大實驗室建設力度,大力改善實踐教學環境。統籌規劃,整合資源,建設了全校性公共實驗平臺、專業基礎課實驗平臺、專業課實驗平臺。2009~2010年,再次對實驗室的儀器設備進行了更新,重點建設了包括計算機硬件實驗室、電機教學實驗室、電氣工程自動化教學實驗室、電工與熱工計量教學實驗室、繼電保護實驗室在內的10余個實驗室。購置了功率信號源、變阻箱、數字萬用表、計算機、繼電保護設備、示波器、信號發生器、單片機開發板、DSP開發板、常見集成芯片、電子負載、電子電路實驗箱、風力發我系統、太陽能電池發電系統等設備。同時,還對實驗環境進行了改造和修繕,并為實驗室新購置了空調、門禁等基礎設施。

1.2大力引進優秀人才,建設優質實踐教師隊伍我系擁有一支高學歷、高素質的實踐教學教師隊伍。不僅有學科帶頭人、教學名師等參與實驗指導,還有一支具有豐富實踐經驗的優秀的專職實驗教師隊伍。負責實踐教學的專職和兼職教師中,有多位教師獲獎,包括國家教學成果獎、北京市教學成果獎、國家教學名師獎、清華大學優秀實驗技術人員獎等等。近2年,我系進一步加強了實驗系列教師隊伍建設。著力培養青年教師,加強后備力量建設,相繼引進了1名副教授和2名清華大學碩士研究生作為實驗系列教師。我系制定了一系列有效措施,調動教師參與實踐教學的積極性。比如:實施了實踐教學帶隊教師獎勵辦法,支持并鼓勵實驗系列教師投入到校外實習實踐工作中去。2009~2010年,實驗室系列教師承擔了所有的生產實習、社會實踐帶隊任務,他們在實習現場的系統講解和答疑,進一步提高了實習實踐效果,學生反響熱烈。同時,帶隊進行實習、接觸生產一線,也為提高實驗系列教師業務水平提供了平臺。2010年,我系制訂了科技輔導教師制度,從各二級學科中遴選優秀的青年教師作為科技輔導教師,指導學生的科技活動。

1.3不斷改革教學方法,培養學生的創新素質課程是教學的主要載體,實驗課程是鍛煉學生動手能力、創新意識的主要途徑。通過改革教學方法,可以幫助學生更快更好地掌握進行科學研究和探究事物的方法,培養學生獨立進行科學研究的能力。我系不斷對已有的實驗課程進行教學內容和方法的改革與創新,并積極鼓勵開設新課。2009年,清華大學“實驗室科研探究”入選國家精品課。我系面向全校開設的兩門實驗室科研探究課:“電力電子變換與電機控制”和“虛擬儀器技術”是該國家精品課的教學單元。這兩門課程的選課學生來自電機系、機械系、精儀系、經管學院、自動化系、材料系、工物系、人文學院等多個院系,實現了跨院系、跨專業組織課程。課程重視將實踐教育貫穿教學全過程,積極推進探究式學習,努力培養學生的探究精神,教學效果顯著。為便于學生學習和掌握知識,兩門課程的主講教師分別編寫了相應的講義。課程單元負責人、電力電子與電機控制教學實驗室主任畢大強博士獲第七屆“清華大學優秀實驗技術人員”獎。“現代高電壓實驗技術”課程原有的授課模式是以演示實驗為主,通過實驗使學生了解高電壓方面的相關知識。2009年,我系支持該課程任課教師進行了全面的課程改革。從以演示實驗為主的教學模式轉變為以演示實驗為基礎,以自主創新性實驗為主導的教學模式。改革后的課程,要求學生自主設計綜合性的創新實驗,并利用現有的實驗設備完成實驗內容,實現實驗目的。在此過程中,以學生自主學習為主,教師發揮指導作用。改革后的課程實現了從以演示實驗為主向以創新性實驗為主、從以灌輸式為主向以探究式為主的教學模式轉變,課程改革效果優秀。

1.4加強國際交流與合作,創建國際一流實踐教學平臺我系十分重視實踐教學環節的國際交流與合作,多次選派實驗系列教師赴其他國家和地區進行訪學。全系各實驗室每年共接受近20個國家或地區的來訪參觀和交流合作。如2010年,接受了包括美國、英國、日本、越南、馬來西亞,等國家和臺灣、香港地區的參觀,并邀請了日本早稻田大學、美國麻省理工大學、美國亞利桑那州立大學、美國華盛頓州立大學、英國布魯內爾大學、香港理工大學等20余個國內外知名大學、企業的專家學者作交流報告。

2校外實踐教學平臺建設

2.1建立了科學合理的實踐基地布局校外實踐基地是學生了解學科前沿,感受生產實際的主要平臺。我系利用強行業背景的巨大優勢,與很多海內外大型電力企業建立了戰略合作伙伴關系。在進一步鞏固與北京施耐德電氣公司、上海電氣集團有限公司、北京能源投資(集團)有限公司、西安電力機械制造公司、中國東方電氣集團公司等校外實踐教學基地的良好合作關系的同時,2009、2010年,又新建了北方聯合電力公司、沈陽特變電工股份有限公司、寧夏電網公司、山東海陽核電公司4個實踐教學基地。基本實現了“全方位建設,多角度推進”的實習基地布局,即:實踐基地全面涵蓋電氣學科的電工和電力兩個行業,為本科生生產實習和社會實踐、專業學位型碩士研究生產業實踐、研究生就業實踐、博士生暑期實習等提供了保障。2009年,清華大學—西安電力機械制造公司實踐基地獲批成為北京市高等學校市級校外人才培養基地。2010年獲學校批準,沈陽特變電工股份有限公司成為校級實踐教學基地(見圖2)。

2.2制定了規范健全的保障制度科學有效的管理,為提高實踐教學質量提供了有力保證。我系采用過程管理模式,由系帶隊教師、基地指導教師、學生支隊長對校外實踐教學進行全過程管理。2010年,實施了系領導帶隊實習機制。由系(副)主任、黨委(副)書記等親自帶隊,分別率學生赴各基地進行生產實習。系領導們分別出席了各基地的歡迎儀式,還發表了講話。這一機制進一步加強了與實習單位的合作關系,也鼓舞了帶隊教師和學生的士氣。為了提高教師、學生參與實踐教學的積極性,我系還采用物質獎勵與精神獎勵相結合的激勵機制,為表現突出的個人和集體頒發證書和獎品,并為實習帶隊教師提供生活補貼。

2.3企業專家庫企業專家往往具有豐富的實踐經歷和工程經驗,可以立足生產實際,洞察學科前沿和行業走向。我系采取“送出去,請進來”的方法,建立企業專家庫。所謂“送出去”,即選拔一批骨干教師到企業進行實踐;所謂“請進來”,即吸引一批具有優秀素質和教學能力的企業工程師到系里授課。

3學生科技創新活動平臺的建設

以校內、外實踐教學平臺為依托,我系建立了學生科技創新活動平臺,為學生參與科研活動、培養實踐能力提供了條件,拓展了空間。

3.1建立了全開放實驗室開放實驗室有利于充分發揮學生的主觀能動性和主體作用。在學校的大力支持、我系的積極推動下,“電工儀表與測量開放實驗室”的裝修改造工作已于2009年8月順利完成,成為全開放式的實驗室,為學生進行科技創新活動提供了場地和平臺。改造后的實驗室分為:基礎實驗區、科技競賽實驗區、討論區等多個區域。每個實驗桌都配備有計算機,示波器,信號發生器,穩壓電源,調壓器,DSP、FPGA、MCU開發板和全系列電阻電容,萬用表和電烙鐵等基本實驗設備。同時,實驗室增加了門禁系統,采用彈性管理,使學生可以利用業余時間自主進行實驗,也提高了儀器設備的利用率。包括電機系、信息學院各系、物理系、工物系和醫學院等多個院系的學生利用該實驗室開展了科研實踐活動。2009~2010年我系參加挑戰杯、北京市FPGA競賽、電子設計大賽等各種賽事的項目的準備和調試工作均為在該實驗室完成。

3.2大力支持學生參與豐富的學生科技活動為充分調動學生的積極性和創造性,我系積極組織并大力支持學生參與各種科技活動,包括:校內實踐活動(如SRT計劃、挑戰杯等),校外競賽(如電子競賽,數學建模競賽等)。為保證競賽效果,使學生真正賽有所得,我系不僅為參賽學生提供了免費的實驗場所,還為他們配備了輔導教師,并提供經費上的支持。2010年,我系出資支持2007級本科生社會實踐支隊赴深圳進行電動汽車相關項目調研。配備了3位教師進行全程指導,分別負責調研前相關知識準備,與調研單位的聯系,和赴深圳對調研活動進行現場指導。這3位教師均為我系在電動車領域頗有造詣的優秀青年教師,從師資配備上保證了調研活動質量。以我系科技創新活動平臺為支撐,近2年學生頻頻在競賽中獲獎。如:我系1個本科生團隊以PLC實驗室為平臺完成了參賽項目,榮獲第十一屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎,并獲得全國大學生節能設計競賽唯一的一等獎;在第五屆“中國電機工程學會杯”全國大學生電工數學建模競賽中,我系獲得一等獎、三等獎各2項等等。

3.3制定了一系列科技活動鼓勵政策我系通過科技活動鼓勵政策,在系內營造了濃郁的學術氛圍。如2009年,建立了持續跟蹤培養機制,鼓勵他們鞏固已有成果并爭取有新的突破;建立了多渠道宣傳機制,對獲獎項目和作品,在全系范圍內通過網絡、簡報、視頻等渠道進行大力宣傳,充分發揮他們的榜樣作用;建立了獎勵機制,對輔導教師和獲獎學生給予一定的物質獎勵,促使教師、學生做出優異成果。制訂了“清華大學電機工程與應用電子技術系本科生科技活動鼓勵辦法”,并于2009年對此辦法進行了修訂,對在科技活動中表現突出的本科生進行推研加分獎勵。該辦法意在鼓勵學生本人申請或參與教師設立的SRT項目、課外科技項目、根據課程設立的開放式研究型課題、各課題組的科研工作等等。該辦法自2009年起實行,至今全系已有38人獲得推研獎勵。

4實踐教學體系

我系充分利用校內、外實踐教學資源,將實踐課程與科技活動相結合,以校內、外兩大實踐教學平臺為支撐,建立了有電氣工程特色的實踐教學體系。拓展了人才培養的空間,提高了人才培養質量(見圖3)。

4.1以國民經濟建設需求為導向,確定了實踐教學定位以國民經濟建設需求為導向,建立開放式、需求化的電氣工程實踐教學體系。電氣工程學科是關乎國計民生的重要學科。我系一直立足我國實際,面向國民經濟主戰場進行學科建設和人才培養。隨著近幾年國民經濟的迅猛發展,對電力行業的人才培養提出了新的、更高的要求。我系以培養服務社會、適應國民經濟發展需求的創新型人才為己任,通過理論課程與實踐課程的有機結合,有效利用豐富的校內外教學資源和面向社會的開放式實踐教學環境,為學生提供了解工程實際、學科前沿、社會需求的機會,增強了學生的工程意識、創新意識和服務意識。

4.2以強行業背景為依托,進行實踐教學內容建設以強行業背景為依托,建立智能式、專業化的電氣工程實踐教學體系。我系利用行業背景的巨大優勢,建立了科學的實踐基地布局,同時也與行業內眾多企業建立了良好的合作關系。這些都為教師進行項目研究,學生進行實踐、開展科技活動和就業創造了有利條件。我系鼓勵并支持教師參與實踐教學、與企業聯合進行科技項目研究,并將優秀的科研成果轉化為優質的實踐教學資源,更新實踐教學內容。如:將工程實際問題引入實踐教學和學生科技活動,設立與行業實際相關的SRT題目和本科綜合論文訓練題目等。并通過科研和實踐活動,積極引導學生就業。形成教師與學生,企業與學校,教學與科研的多相良性互動。

4.3以科學性為目標,建立完善的實踐教學體系結構以科學性為目標,建立全方位、系統化的實踐教學體系。我系進行了系統化的實踐教學體系建設,建設內容包含了:實踐環境建設、課程建設、師資隊伍建設、制度建設、經費管理等各種要素。并設立了全方位的實踐教學環節:通過課內基礎實驗培養學生基本的動手能力和理論聯系實際的能力;通過認識實習和金工實習豐富學生對專業的感性認識;通過項目訓練培養學生科研能力和創新意識;通過生產實習培養學生對學科建設和行業發展的理性認識和對工程實際的認知能力;通過科技活動拓展學生的創新思維空間;通過社會實踐培養學生的團隊精神等素質;通過1年的綜合論文訓練,培養學生綜合運用知識解決問題的能力等。

5結語

清華大學被批準為教育部第一批“卓越工程師教育培養計劃”實施高校,電機系成為清華大學首批加入該計劃的單位。電機系將以培養造就一批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量電氣工程技術人才為目標,進一步加強實踐教學環節、完善實踐教學體系,著力提升學生的工程素養和工程創新能力。