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摘要：如何培养工科电类专业人才是每一个教育工作者应该认真思考、积极探索，并付诸于实践的责任和义务。基于工程技术人才培养规律的基础上，对工科电类专业人才的实验教学改革进行了研究和探索。并摸索出了一条适合高校学生创新能力和素质教育培养的有效途径。根据工科电类专业人才的培养要求，结合卓越工程师教学培养计划，对有关理论教学和实验教学两个环节的教学手段、教学方法进行了深入有效的改革。将提出改革后的实验平台应用到实际的教学中，结果证明在特色专业建设、卓越工程师培养计划、人才培养以及师资队伍建设方面都取得了显著成绩。
关键词：工科电类人才；实验教学改革；教学手段；创新平台
本文引用格式：冯旭刚，等.工科电类实验教学改革探索与实践[J].教育现代化,2019,6(27):30-34.
Research and Practice on the Experimental Teaching Reform in Professional Training of Electrical Engineering
FENG Xu-gang,ZHU Jia-qi,ZHANG Jia-yan
(Institute of Electrical and Information Engineering,Anhui University of Technology,Maanshan,China)
Abstract:How to cultivate the professional talents of engineering science and technology is the responsibility and obligation of each educator to think and explore actively and put into practice.Based on the regular pattern of cultivating the engineering science and technology talents,the experimental teaching reform of electrical engineering talents is studied and explored.An effective way to cultivate college students’innovation and the development of the quality education is explored.According to the requirement of talent cultivation and combining the outstanding engineers training program,the teaching methods of the theoretical and experimental teaching have been reformed deeply and effectively.The improved experimental platform is applied to teaching,and the results show that it has made great achievements in the construction of the feature specialty,outstanding engineers training program,talent training and staff building.
Key words:Engineering technique talents;Experimental teaching reform;The teaching method;Innovation platform
一 引言
众所周知，21世纪的高等教育出现了较大的变革，其中最为明显的特征是实践教育的重要性被提高到前所未有的高度。同时，也对教学中的实验部分提出了综合型、探索型、设计性和创新型等四个更高的教学目标[1]。提高实验教学的质量，不仅在程工业相近的实验装置，因为实际的流程工业不仅规模庞大，而且在其生产过程中经常伴随较危险的环节（高温、高压等），所以，在过程控制工程型人才的培养方面国内高校主要面临的问题之一即在实验室缺乏理想的实验装置，这样不仅减弱了学生在工程中的实践能力，而且削弱了学生解决实际问题的能力，且无
[4,5]法很好地满足行业对人才培养的要求 。
高校教学工作中显得尤为重要，而且也是衡量一所高校教学科研质量高低的重要因素[2,3]。加强实验室的建设将是教学改革的重点工作之一，同时也对学生在校期间的实践能力提出了更高的要求。然而，针对过程控制工艺在实际的实验室中很难构建与流为此，本文依据工科电类专业学生知识与技能培养的教学理念和目标以及行业对工程型人才的要求，通过对专业所应有的工程师能力素质模型进行深入研究，将相关知识按照两个层次即由易到难、由低到高分别进行划分，进而得到以技能和知识为元素的工科电类人才的工科电类专业学生能力素质模型[5]。该能力模型结合卓越工程师的教学培养计划，对相关专业在理论和实验两个教学环节进行有效的改革[6]。探索更有效的实践能力培养模式，开发多功能的高级过程控制仿真实验装置和实验平台，进一步改进教学和实验手段，不仅可以提高学生的实践能力，而且对提高其创新能力及综合素质都有很大的现实意义[7,8]。
二实验教学改革探索
（一）卓越工程师能力分析
实验教学环节是研究型工科电类专业人才培养过程中极其重要的环节[9]。根据工科电类专业的教学要求，一般完整的实验教学方案包括制定明确的培养目标、专业技能培养计划、能力需求模型、配套教学资源（视频、教材等）及教学大纲等内容。我们需要做的是要在此基础上，积极探索教学的有效途径，进而提高学生的自主创新能力。在实验平台建设方面，运用工业级高精度定量动态数学模型，模拟全工况下真实工艺流程[10]。
目前，针对工程研究领域的能力模型的标准并不统一，所以，有必要对工程领域和相关企业单位对人才的要求进行详尽分析，卓越工程技术人才各项具体要求如表1所示。
相应的描绘出一个优秀工程师的胜任能力的基本模型架构，如图1所示。根据模型的具体指标要求，把相关的知识与技能从低到高，从易到难，以两个坐标分别进行了划分，得到以知识和技能为基本元素的电类专业卓越工程应用型人才的具体能力素质模型，如图2所示。针对实验室教学与卓越工程师技能脱离现状，有必要探索出一条适应于电类专业卓越工程应用型人才培养的实验教学道路。
（二）实验教学改革探究
实验教学改革，不仅要及时更新实验的内容，而且必须重视实验教学模式和教学手段的改革。针对以上改进实验理论教学、实验手段及实验室管理模式三方面，进行了改革与研究。
1.理论实验教学改革
众所周知，以前的实验教学模式大部分只按照理论课程的内容进行展开，而过去较分散和陈旧的实验教学内容不仅让学生觉得枯燥不堪，而且也满足不了科研或工程的需要[11]。而且，实验教材的更新是永远落后于科学技术发展。因此，实验教学不可以刻意依赖书本，而是在理论教学中时刻把新知识、新技术、新装置及时引入，将最新的软件开发工具应用到各门相关课程，进而将最新研究成果传授给学生。
教学内容与教学方法的改革是相得益彰的[12]，一方面，随着教学的发展，学生应该被给予更多独立思考、学习的空间，不应局限于课本内容。为提高教学水平，丰富教学内容，实验教学手段和方法都要进行相应改革。另一方面，在传统教学中，很多学生都处于被动接受所学知识和技能，经常被迫接受相关知识点的理论论证，往往忽视了知识的实用性及相互联系，这样培养出的人往往因为不能适应社会要求而惨遭淘汰。所以，在以后的实验教学实践中多采用互动式教学模式（启发式、讨论式等），增强学生对实验课程实用性认知，从而增强学生参与实验的热情，提高主动性，同时采用启迪式教学，引导学生自主学习知识和掌握技能。教学手段方面，也不单纯采用多媒体或是课堂板书，而是将它们有机结合、交替使用，有必要时，还可以运用高精度动态仿真技术，创造生动活泼的教学方法提高学生实验激情，帮助学生开放思维，积极思考，从而提高实验创新能力。
2.实验教学手段改革
教育部在实验环节中提出了四个高层次目标：综合型、设计型、探索型和创新型[13]。在实际教学中，一些小型实验装置（像传统水槽）与实际装置相差很多，因此，在实验室中学生只能对此类装置进行简单认知，这样就与当前新形势下对过程控制专业学生培养的要求相悖。实验教学应以提高学生的创新能力和全面素质为培养目标，重点培养学生的设计能力、实践技能、知识应用能力及创新能力。然而，当今学校的实验室中进行的多是验证型实验，极少部分为开发设计型。因此，我们要突破传统的实验教学模式，创建新的实验教学体系。具体内容包括：增加设计型和开发型综合实验，减少过去的无效的技术验证性实验，并在保证经典的基础实验项目的基础上，适当增加难度适中、内容新颖的综合开发型、设计型和应用型实验项目。这样不仅可以对学生做到因材施教，而且使学生可以自主的来掌握和吸收所学的知识和技能。
3.实验室管理模式改革
传统的实验室建制功能单一且管理方式简单，严重影响了对学生的自主创新、掌握实验技能和综合素质的培养。现可以采用将原来学生在规定时间完成单一的实验项目的教学方法改为开放的实验模式[14,15]，它不再是学生集体做实验，而是学生在某一时间段内完成实验要求，而且学生可以随时预约实验室时间，并根据自己的实际实验完成情况上网查阅有关实验信息。这样学生主动探究实验不仅有利于学生积极自愿的参加实验实践活动，而且可以促使学生自主学习知识，激发学生的主观能动性，调动学生积极参与实践活动，锻炼学生在实验过程中提高分析问题、解决问题的能力，培养创新意识和创新能力。
三 实验教学改革实践
（一）实验教学初步实践
在实际的流程工业生产过程中，常常伴有高温、高压、强非线性等环节，所以，学生无法在真正的流程生产过程中进行实验。因此，我们设计模拟了最新的高级过程控制实验装置，如图3所示。
将设计开发的高级过程控制实验装置运用到实验平台建设之后，它不仅有效解决了当前工科电类专业学生工程技能培养的难题，最主要的是它使得实际工业装置的各种对象特性用数字化手段完整地在小型化半实物实验装置上得到再现。这样不仅可以满足行业对人才的需求，而且真正实现了教育部提出的四个更高水平的培养目标[16]。
积极探索工程应用直观性的教学方法，通过设计多种工业生产过程仿真实验模型，将所有现场工业设备：包括变送器、执行器、控制器分布安装在实际位置（图4所示），具有很强的工业感。系统与西门子PCS7可以组成现场站、控制站、操作站三级完整的工业控制环境（图5所示）。这样也有利于学生讲理论与实践相结合。
在原有的过程控制实验装置的基础上，利用半实物仿真思想，对过程控制半实物仿真试验系统进行了研究，构建了一个用于过程控制实验的半实物仿真试验系统。图6即其中一个过程控制系统图。
（二）实验教学改革初步成果
自实验室教学改革建设以来，构建了省属高校先进的电类专业学生科技创新平台，建立了有效的学科竞赛激励机制和完善合理的综合管理体系与制度，摸索了一条适合高校学生创新能力和素质教育培养的有效途径。目前，本项成果在特色专业建设、卓越工程师培养计划、指导学生创新活动和人才培养以及师资队伍建设方面都取得了显著成绩。
依托基于工程技术人才培养基本规律的工科电类专业人才培养实验平台，探索电类专业人才培养之路是一次有益的高等教育教学改革尝试，广大师生积极努力参与到此项工作中来，虽然付出了大量的劳动，但却收获了丰硕的成果。通过工科电类专业人才培养实验平台，使学生普遍感到不仅工程实践能力有所提高，而且激发了对专业知识的学习兴趣。同时，通过总结在实践中遇到的各种问题来制定合理的工程化综合解决方案。该平台不仅培养了学生的环境适应能力和独立工作能力，而且为他们今后的发展奠基了坚实的基础。
四 结语
依托工程技术人才培养基本规律对工科电类的专业人才的培养模式和实验平台建设进行了研究和探索。从学校实际出发，结合课程特点，在有关理论教学和实验教学两个环节的教学手段、教学方法两方面进行了深入有效的改革，开辟了一条行之有效的人才培养之路，构建了比较完善的工程创新实验和实训平台，形成了颇具特色的人才培养体系，为学生提高综合素质和就业竞争能力及事业发展能力的提供了良好的条件。针对性强，覆盖面广，实践成效显著，具有鲜明的行业特色，对工科院校的电类专业建设和创新人才培养具有借鉴意义和推广价值。
参考文献
[1]段尊群,刘志强.创新实验教学及实验室管理改革探索[J]．湘潭师范学院学报(社会科学版),2004,26(2):128-130.
[2]刘翠红,陈秉岩,王建永.基于学生实践和创新能力培养的实验教学改革[J].科技创新导报,2011,01:163.
[3]卢楠,宪华,鲁逸人,等.创新型人才培养模式下的环境学科实验教学平台建设[J].高校实验室工作研究,2011,02:73-74.
[4]王晓东,朱华,张亮.加强实验教学示范中心建设促进实验教学改革[J].实验室研究与探索,2015,34(01):150-153.
[5]李晓峰,王南兰.地方高校电气信息基础实验教学体系的改革探索[J].高校实验室工作研究,2015,04:1-4.
[6]孙光东.具有地方特色的产学研结合人才培养创新平台建设与实践——广东省人才培养模式创新实验区建设系列成果之二[J].高教学刊,2016,04:10-11.
[7]陈爽.应用型人才培养模式的实验教学改革[J].实验室研究与探索,2012,31(08):1-3.
[8]刘晓静,王晓英,张玉安,等.以创新人才培养为目标的数据结构实验教学改革[J].实验技术与管理,2014,31(01):184-187.
[9]孟庆繁,等.搭建学科交叉平台提升实践育人水平[J].中国高等教育,2013(9):46-47.
[10]华小虎,杜双明.优化实验教学体系和资源培养学生认知和实践能力[J].实验室研究与探索,2017,36(01):215-216.
[11]朱梦冰,刘晶如,杨燕,等.应用型创新人才培养实践教学改革[J].实验室研究与探索,2016,35(7):186-189.
[12]周琳.高校形势与政策课程考核中引入嵌入式评价指标体系的过程分析[J].滨州学院学报,2014,30(01):111-114.
[13]杨静.应用型人才培养模式下高校教师角色的嬗变[J].滨州学院学报，2012,28(01):114-116.
[14]骆德渊,何莉萍.构建机器人特色实验班创新平台校企联合培养行业拔尖创新人才[J].实验室研究与探索,2017,(01):204-206.
[15]李静.高职校企合作人才培养模式的创新与构建[J].企业改革与管理,2016,5:86-87.
[16]谢彦红.地方高校本科生科研能力要素的培养[J].2010,(04):115-118.
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