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國內的工科教育先后經歷了20世紀50年代的“技術范式”、20世紀80年代的“科學范式”以及20世紀90年代的“工程范式”。2006年我國啟動工程教育專業認證，對工程技術人才培養模式提出了更高的要求。中國工程教育認證協會于2012年7月重新修訂了《工程教育專業認證標準》，其認證的通用標準以“學生”為中心，強調達成度過程評價和持續改進[1]。2017年2月，教育部高等教育司了《關于開展新工科研究與實踐的通知》，明確指出新工科項目的開展與實施應當圍繞工程教育改革的新理念、新結構、新模式、新質量和新體系進行[2][3]。同時，電氣化是20世紀最偉大的工程成就；進入21世紀后，電氣化向更寬更深發展，并且直接面向智能制造。電機調速與控制[4][5]是電氣工程及其自動化的專業課，掌握各種類型電機的調速原理，對學生畢業參與機器人、數字機床等智能制造領域工作有極大的幫助。加強實踐環節是工程教育認證的迫切要求，沒有實踐的理論是蒼白無力的，同時也難以被學生深刻掌握。電機調速與控制課程對應的課程設計可以幫助學生將所學的理論知識用于實際的工程活動中。華僑大學電氣工程及其自動化專業已于2019年通過工程教育認證受理，在此之前便以工程教育認證為指導思想，對電機調速與控制課程設計進行了改革探索，旨在增強所培養學生解決復雜工程問題的能力。

二、現有課程設計存在的問題

電機調速與控制課程設計是電氣工程專業的一門重要實踐課，可以加深學生對課程基礎知識的理解，同時也能提高學生運用知識和實踐的能力。而傳統的課程設計教學方式如下：在兩周內布置課題任務，給定目標電機參數，學生通過MATLAB仿真軟件，設計其閉環控制方式與整定環路參數。這種教學方式的弊端在于：（1）教學與學生實施安排過于集中：此前的課程設計一般安排在理論課程知識教授結束后的兩周內完成，學生尚未對理論知識充分理解，并且短時間內難以建立與工程的聯系，實施的效果不佳。（2）課程設計題目固化：此前課程設計一般由電機調速與控制原理教材上的例題改編，設計題目較為固定，或者只對其中的電機參數、控制結構簡單改動，學生的設計一般可以參考往年學生留下的模板，甚至有照搬現象。因此在設計過程中，學生并沒有真正理解電機控制原理，從而導致課程設計流于形式，無法達到考查的目的。（3）課程設計使用的設計工具單一：在電機調速與控制的課程設計中，雖然借助了計算機輔助仿真軟件MATLAB，但是單一的設計工具限定了學生發揮的空間；并且在將來學生走向科研、工作崗位后，使用的開發工具可能有所不同。（4）課程設計脫離工程實際：此前的課程設計先通過理論計算進行電機控制系統的參數計算，并在MATLAB仿真軟件上進行模型驗證。學生完成課程設計后仍無法理解實際工程中的電機調速系統是何種形式，其控制系統載體以及軟件實現又是什么樣的，因此并沒有真正打通理論和工程實踐這條通路。（5）課程設計缺乏交叉融合：眾所周知，電氣工程是一門交叉融合的綜合性學科，電路、模擬電子、數字電子、電力電子此電類課程是本專業的基礎課程，電機調速與控制是在此類課程基礎上的專業應用型課程。但是配套的課程設計并沒有真正實現電類課程的融合，學生在課程設計實施完后，并不能很好地掌握如電子元器件的使用、電力電子拓撲的選取等內容。針對上述問題，為了適應工程教育認證以及新工科學科建設要求，加強學生理論知識和實踐能力的聯系，以及提高其解決復雜工程問題的能力，筆者提出了一些措施對電機調速與課程設計的教學進行改革。

三、教學改進措施

（一）教學組織的改革

傳統的電機調速與控制課程設計實施安排過于集中，且與日常教學相脫節，學生在學習理論知識后不能馬上通過實踐鞏固，不能較好地達到課程設計應有的效果[6]。針對該問題，將課程設計實踐環節按照工程項目管理中的任務目標分解的方式，結合到理論課程的教學工作中。在學期開始時即布置總體設計任務，并且在理論課程各個章節講授中布置分解任務，如講授緒論，可讓學生開展關于目前工業應用的電機及其驅動器的調研，了解關于驅動器拓撲及功率器件型號、控制板和驅動板的器件選型等方面內容；在較寬裕的學期安排中，可提前布置學生熟悉相關的仿真軟件以及電路設計軟件；在講授第三章關于轉速電流雙反饋電機調速系統時，布置的作業可與學生要開展的設計題目結合，學生在理論課程學習時可完成參數計算，減輕之后的設計工作量。通過這種以學生學習為中心全周期的工程實踐培養模式，既加深了學生對理論知識與課程設計實踐的關聯性，同時也使得整個課程設計開展在相對輕松的氛圍下進行。

（二）課程設計題目的改革

在課程設計題目的改革方面，經過高校教師、企業專家共同參與的培養方案修訂研討會，將課程設計名稱變更為基于電路設計軟件的電機控制系統課程設計，并以學生發展為中心，設計具有挑戰性的教學目標和教學內容，使實踐教學內容與時俱進。課程設計的目標為中小型直流、交流電機控制系統設計驅動電路，通過設計掌握中小型電機驅動方法及電路設計軟件的使用。在課程設計的目標對象電機上，與實際工程應用更加貼合，選取了工業制造應用的實際電機參數。要求學生根據電機的工作原理，分析電機驅動的基本形式，完成驅動電路的方案設計，主要包括：主電路拓撲、直流母線電壓等級、整流電路、濾波電路、斬波電路、電流檢測電路、轉速/位置檢測電路等，并利用輔助設計軟件繪制驅動電路原理圖、布板，撰寫設計總結報告。報告內容主要包括：設計目的與要求、系統技術指標或設計要求、系統控制方案、器件選型、硬件工作原理及有關參數計算、主要參考資料及心得體會。差異化的課程設計題目，既可以讓學生形成分組討論，又不容易陷入固有模式。

（三）開發性的設計工具

此前的課程設計使用單一的設計軟件，原因是課程設計題目和教學內容的局限性。由于改革了教學目標和內容，學生在課程設計實施過程中可使用多種工具，如參數計算與模型仿真時可使用MATLAB，硬件電路原理設計與布板布線時可使用AltiumDesigner、Protel、KiCad等，在虛擬仿真時可使用Protues，在控制軟件設計時可使用Keil、CCS等不同處理器平臺的開發環境。這種開發的方式，不強制學生使用何種工具進行開發，可以激發學生探索的熱情，開展自主性深度學習，并投身到更具挑戰性的工程實踐中。

（四）與工程實踐接軌

課程設計的改革在專業基礎上，結合新工科發展趨勢，注重學科交叉和綜合性；在理論學習基礎上，加強學生動手方面的訓練，增強學生工程、成本和項目管理意識，提高學生解決復雜工程問題的能力。例如，通過課程設計期望學生掌握電機調速系統的功能需求、標準、電路設計與器件選型以及控制算法仿真和軟件編寫；并熟悉項目開發的一般流程、工程文檔的編制。課程設計不僅可以增強學生的動手能力，也在一定程度上增加了學生的行業認知，畢業后可更快地投入工作中。

（五）注重專業融合

課程設計的改革，更加注重專業內的融合[7]。如在電機調速系統拓撲的設計上結合了電力電子技術課程中的PWM變換器與逆變器部分；在硬件設計上結合了模擬電子線路與電路；在數字化控制技術方面，對于微處理的應用結合了數字電路與單片機應用技術；在電機控制軟件的實現上，結合了自動控制理論內容。通過一個完整的實踐訓練，學生能更加理解專業內課程的聯系以及其應用場合，并且能夠以學習效果為中心，進行有效檢驗與實施，并形成性教學評價。

四、實施效果

本課程設計從教學組織形式、教學目標、教學內容等方面進行了改革，并從2018—2019學年起在電氣工程及其自動化專業2016級兩個班進行了試點，至今已開展實施2年，學生的評教有顯著提高，相應的理論課程的學習效果也有所提高，學生的動手與工程能力也明顯提升，學生去往相應的工作單位已初步具備行業認知，可以更快融入工作。圖1、圖2為學生開展課程設計提交的PCB設計圖與硬件設計原理圖。

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基金項目：本文系山東交通學院教改基金項目（項目編號：JG201217）、山東省高等學校教學改革研究項目（項目編號：2012314）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0180-02

應用型本科在培養上要注重學生的工程實踐能力，使學生能夠較快適應用人單位的需求。應用型本科工程實踐能力的提高主要通過實踐教學環節實現，[1]而課程設計是實踐教學環節的重要組成部分，[2]對增強學生工程實踐能力、促進整體教學水平提高有至關重要的作用。

作為教育部的“應用科技大學改革試點戰略研究”在山東省的三所試點學校之一，山東交通學院對本科培養方案進行了修訂。本文結合這次培養方案的修訂對應用型本科自動化專業電力傳動方向的課程設計內容安排進行探討，借鑒應用于理論教學、實驗教學以及創新教育中的“項目驅動方法”，[3-5]提出了一種“基于項目驅動的應用型本科自動化專業課程設計內容安排方法”。

一、應用型本科自動化專業電力傳動方向課程設計概況及存在的問題

新一輪的培養方案修訂工作中，自動化專業實踐教學與理論教學環節的學分比例由原來的約20%：80%變為約40%：60%，其中課程（畢業）設計環節學分占總學分約24%，伴隨學分的增加實際上是課程設計環節學時的增加（如表1所示）。如何合理安排這些課程設計的內容是能否實現應用型本科培養目標的關鍵。

表1 山東交通學院自動化專業課程設計一覽表

傳統的課程設計內容是從本門課的教學內容和重點出發，強化學生對本門課程的理解和應用，這種安排存在一些缺陷，主要表現在：

（1）課程設計內容的發散性，沒有考慮本門課程與其他課程之間的有機聯系，這樣導致每門課程設計取得的成果都是獨立的，各門課程之間設計成果不能夠相互借用。

（2）沒有考慮本門課程內容在不同專業中的具體“工程應用”側重點，使得不同專業的學生做相同內容的課程設計。

（3）到了綜合性較強的課程設計階段，比如自動化專業電力傳動方向的“運動控制系統”課程設計，讓學生在沒有任何軟硬件儲備的基礎上在兩個周內完成一個實際系統的設計和調試，難度非常大，最終只能“紙上談兵”，這對于培養學生的工程實踐能力十分不利。

二、項目驅動的課程（畢業）設計內容設計

針對傳統課程設計中設計內容安排上存在的缺陷，本文探討按照“自頂向下的項目驅動法”設計各個課程設計的內容。即將綜合性的課程設計題目作為項目，然后將項目分解成模塊，分解后的模塊作為前期課程設計的題目。通過這種方式的安排，使學生在四年的學習進程中總體目標明確，階段性目標清晰，每門課的課程設計環節的成果最后會“總結”成為一個標志性的“項目”成果，鍛煉了學生的實踐能力和工程應用能力，幫助學生完成所學知識的系統性整合，同時也會極大地激發學生的學習興趣。

下面通過一個實例對此設計思想進行說明。“運動控制系統”課程是自動化專業電氣傳動方向的一門主干專業課程。該課程有2周的課程設計時間，主要是設計交直流調速系統。為此提出“直流電動機的速度閉環（模擬或數字）控制系統”這一項目，該項目涉及的課程內容有：模擬電子技術、電機與拖動、計算機控制、自動控制原理、電力電子、單片機原理與應用、PLC、VHDL、嵌入式系統等。針對此項目，將其繁多的內容分解成（模擬/數字）控制器模塊、功率放大器模塊、信號檢測模塊等模塊（結構框圖如圖1），并將模塊分解到前期的模擬電子技術、單片機原理與應用、電力電子、自動控制原理和計算機控制等課程的課程設計環節，形成表2中與項目相關的每門課程的2～3個設計題目。

表2 基于項目分解的課程設計題目及其關聯性

表2中所有題目都與“直流電動機的速度閉環（模擬或數字）控制系統”這一項目關聯，將表中的課程設計題目通過組合就可以形成“直流電動機的速度閉環（模擬或數字）控制系統”這一項目的內容，比如題目（1.1、1.3、2.1、2.2、2.3、3.2、3.3）等組合可構成直流電機的模擬速度調節系統，而（1.2、1.3、4.1、4.2）、（1.2、1.3、7.2、7.3）、（1.1、1.3、8.1、8.2）等三種組合再結合5.1、6.1、6.2的知識可構成三種直流電機的數字速度調節系統。實際上，上述題目不改動或稍加改動后，即可組合出若干種設計方案不同的直流電機速度調節系統。

三、結語

將后期綜合程度較高的課程設計內容考慮為項目，對項目中用到的前期課程內容進行分解，考慮前后課程設計環節之間的關聯性，合理安排前期各課程設計內容。通過這種方式，使學生在四年的學習進程中總體培養目標明確，階段性目標清晰，前期課程設計環節的“成果”最后會“組合”成為一個標志性的“項目成果”，既鍛煉學生的實踐能力和工程應用能力，理論聯系實際，又幫助學生完成所學知識的系統性整合，極大激發學生的學習興趣。

參考文獻：

[1]張紅，孟祥萍，王暉.基于應用型能力培養的自動化專業課程改革的研究與實踐[J].中國電力教育，2008，（17）：83-84.

[2]徐林，關守平，等.自動化專業課程設計考核模式改革與實踐[J]實驗室研究與探索，2011，30（10）：354-356.

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本文以工業機器人時代到來為背景，總結我國工業機器人的發展與應用現狀，分析當前工業技術發展形勢下“維修電工崗位”核心職業能力要求的新變化，歸納適應工業生產發展需求的維修電工崗位對應的學習領域，進而探討相應學習領域的課程與教學設計，最后提出了維修電工課程設計與能力培養路線圖，為當前高職維修電工領域的發展提供思路。

2.工業機器人的發展與應用現狀

工業機器人的發展可分為三個階段：第一代示教再現機器人，目前工業中正大量應用；第二代帶感覺的機器人，技術應用基本成熟，工業應用較多；第三代智能機器人，技術正在發展過程中，工業上少量應用。

所以，目前工業上應用的機器人主要是第一代和第二代機器人。

當前國內的工業機器人市場已經逐步走向成熟，且作為全球制造工廠的我國制造業對產品質量和生產率的要求越來越高，人力成本也將不斷提高，所以工業機器人的應用已經進入快速發展時期，其應用范圍將進一步擴大。

3.工業機器人時代對維修電工崗位職業能力的要求

3.1 自動化生產設備的廣泛應用

工業機器人是最典型的機電一體化數字化裝備，其發展與應用對電工行業的影響較為深刻，主要表現在高性能控制器、伺服電動機、各種傳感器和HMI設備的大量應用上。

目前在自動化生產設備上，除了常用的繼電器、接觸器等傳統電器設備，還大量應用著以下幾類新型電器：控制模塊，其中以各種PLC控制器應用最為廣泛；電動機驅動裝置，常用的設備如變頻器、步進電機驅動器、交流伺服驅動器等；電動機，以步進電動機和交流電動機為主；傳感器，如光電開關、接近開光等。

3.2 工業機器人的發展應用促進了維修電工崗位核心職業能力的發展與變化

傳統維修電工崗位職業能力的重心是繼電器-接觸器電氣系統的安裝調試與維護，為了適應生產的需求，當前維修電工崗位的核心職業能力也必需發展變化，應該把重心定位在以PLC控制器為核心的現代電氣控制系統的安裝調試與維護上。

從崗位核心職業能力的要求上看，新的核心職業能力是對傳統職業能力的繼承與發展，對當前教學中維修電工崗位職業能力的培養提出了更高的要求。

4.維修電工對應學習領域的發展與變化

4.1 維修電工的學習領域

當前高職院校對維修電工學習領域的設計，主要包括電工技術基本理論與知識、電機拖動與控制基礎、常用電氣控制設備的使用與維護、電氣制圖等。這些學習領域只能滿足傳統繼電器-接觸器電氣控制系統的安裝調試與維護的需要，不能適應當前維修電工崗位職業能力的要求。工業機器人時代背景下，維修電工對應的學習領域，需依據新的崗位核心職業能力確定，〃現代電氣控制系統安裝調試與維護〃對應的學習領域主要包含電工技術基本理論與知識、電機拖動與控制基礎知識、PLC控制技術與應用、常用新型電氣設備的運用和現代電氣控制系統的安裝調試與維護這五個學習領域。

4.2 維修電工學習領域的發展與變化

維修電工對應學習領域的發展與變化，是為了培養適應市場需求的實用型技術人才，也是對維修電工教學內容的一次改革。在五個學習領域中，有兩個學習領域是繼承了傳統，另外三個學習領域是"現代電氣控制系統安裝調試與維護〃這一新的維修電工崗位核心職業能力的新要求。維修電工學習領域的變化，將直接影響維修電工設計，必須重構其對應的體系，學生才能生成新的維修電工核心職業能力。

5.工業機器人時代維修電工學習領域設計

5.1 維修電工課程設計

本文維修電工課程設計的總體原則為：理論知識和實踐能力并重，單項技能與綜合能力并重。五個學習領域的課程設計整合為四門主要課程，包括電工技術基礎課程、電機拖動與控制課程、PLC控制技術課程和現代電氣控制系統綜合技能課程。

這些課程分為三個類型：基礎理論知識型課程、重點單項技能型課程和綜合技能應用型。這三個類型把維修電工核心職業能力的培養分為三個階段：第一階段是熟悉電工基本理論知識；第二階段是掌握各種重要單項技能；第三階段是綜合技能應用生成核心職業能力。

5.2 維修電工課程設計與能力培養邏輯

首先，通過電工技術基礎課程使學生掌握前人的相關間接知識和經驗；然后，通過電機拖動與控制課程和PLC控制技術課程讓學生通過單項技能學習快速生成核心職業能力，如電機的結構原理的認知、基本控制電路的安裝調試能力、PLC程序設計能力、PLC控制系統安裝與調試能力；最后，通過現代電氣控制系統綜合技能課程一方面靈活增加學生對新型電氣設備（變頻器、伺服驅動器、傳感器和HM丨設備等）的學習，另一方面培養學生現代電氣控制系統安裝調試與維護的綜合職業能力。維修電工的課程設計與能力培養邏輯，以培養學生可持續發展的實踐能力為最終目標，確保能夠通過課程教學活動高效生成高技能實用型人才。

6.總結和展望

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基金項目：本文系江西理工大學應用科學學院質量工程（項目編號：HXK201105）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）13-0063-02

“電機與拖動基礎”是一門講授電機工作的原理與特性以及如何利用電動機作為原動機來拖動生產機械按要求進行運動的課程，是自動化專業及相關電類專業課程體系中一門重要的專業基礎課。[1，2]該課程以“電路”、“大學物理”為先修課程，同時開設的課程有“自動控制原理”、“電力電子”，后續課程有“電力拖動自動控制系統”等相關課程。該課程涉及多課程、多專業的交叉融合，內容豐富，專業性強。

一、課題的背景

隨著我國高等教育的發展，各高校都面臨不同程度的機遇和挑戰，當前反映較為普遍的是“學生學習的自覺性下降”、“大班上專業課問題多”、“教師年輕沒有實踐經驗”等。基于上述原因，江西理工大學應用科學學院確立了“質量工程”項目，對一些優勢專業及其相關的核心課程立項資助，目的在于發展專業、培養教師、提高教學質量。

“電機與拖動基礎”課程的授課內容是由原來的“電機學”和“電機拖動”兩門課組成，[3]授課內容多，在授課過程中一些較為抽象的概念（如：“磁路”、“磁動勢”、“電磁感應”）貫穿其中，大大加深了授課的難度。[4]同時，該課程具有很強的實踐性，實踐性教學環節有“電機與拖動基礎實驗”、“電力拖動自動控制系統綜合課程設計”、“電力工程綜合課程設計”、“畢業設計”等。

二、教學觀念的改變

傳統的教學中，教師是“主角”，學生是“配角”，學生圍繞老師轉。實踐表明這種教學理念在本課程教學過程中往往會導致教師教得很累、學生不愿聽，教學效果不好。在前輩老師的指點下，該課程的教學理念轉變為“學生是主體、老師重引導、師生要互動、興趣靠培養、功夫在課外”，并把該理念貫穿于大綱的制訂、課件的制作、教案的設計、教學日歷的安排、實驗內容的選擇與設計、教學實踐、考核與評價等整個教學過程。

對于本課程的第一次課，主要介紹電機的分類知識。教師依據教材的內容將電機大概歸類，如圖1所示。由于學生首次接觸“電機與拖動基礎”這門課，對“電機”的概念還是處于模糊的狀態。為激發同學們的學習興趣，配合后續內容的教學，可以借助多媒體播放一些電機的圖片，如大型發電機組、各類加工機床、風機、水泵、提升機等。看完圖片后問問同學們平時都接觸過哪些電機，試著對照圖1給這些電機歸類。這時大多數同學都只能說出幾種平時常用的電機，歸類還是很困難的。這時老師不要急于把答案告訴同學們，而是引出“電機銘牌”的概念，布置作業叫同學們把自己接觸過的電機銘牌記下來，并試著看懂電機銘牌。

三、課堂教學改革與實踐

課程選用的教材為林瑞光主編的《電機與拖動基礎》（浙江大學出版社第3版）教材。該教材與我院的浙江大學求是公司的電機與拖動實驗裝置配套。

1.授課安排調整

該課程目前理論教學的安排是62學時。根據實際教學經驗，調整如下：

（1）結合工科學生培養“工程計算”能力的要求以及新概念的理解與靈活運用，新增了2次習題課（共4學時）教學安排，分別安排在教材第2章《直流電機的電力拖動》和第5章《三相感應電動機的電力拖動》之后。其形式是老師布置習題，學生課堂解答，兩名同學在黑板上作答，最后老師進行講解。習題課的關鍵在于老師布置的習題要典型，并方便對比分析，這樣才能收到好的效果。例如，出兩道分別關于“電壓反接制動”與“電動勢反接制動”的題目，同學們通過分析、計算、對比就很容易得出兩者的運行條件及特點。通過一定量的“相量計算”及“定轉子折算”可以提高同學們使用計算工具及數據處理的能力并培養分析、設計能力。

（2）為配合“電力拖動綜合課程設計”及“電力工程綜合課程設計”實踐性教學環節的需要，在教材第8章《電動機容量的選擇》新增了1次（2學時）教學安排，主要介紹“電動機工作制”的概念、電動機容量選擇、電動機供配電系統計算等知識點。

（3）一些相對較簡單或在“物理”、“電路”中已經學過的內容（如：“直流電動機基本工作原理”、“變壓器的基本工作原理”）依據實際情況就沒有必要再作重點、重復講解。對一些前后關聯不是很強的知識點（如“直流電機的換向”）則屬于了解性的內容，從以上方面可減少1次（2學時）教學安排。

（4）該課程中直流電機與感應電機的“機械特性”和“四象限運行”、變壓器與感應電機的“等值電路”和“相量分析”、交流繞組的“電動勢”和“磁動勢”可以挖掘出一些共性的知識點進行對比講解，這樣在把重點知識點講深、講透的同時又能提高授課的效率。

（5）對于“電機繞組”、“旋轉磁場”、“電機諧波分析”方面的知識點可放在實驗室來講，借助實物和相關的實驗設備（磁通觀測器、示波器、電機諧波分析儀）可大大降低課堂教學的難度。

2.授課形式的改革

以往用粉筆板書的授課形式已經很難在年輕教師中繼承和發展了，借助多媒體教學已經成了教學發展的趨勢。但是，該課程的多媒體教學往往會導致同學們上課注意力不集中，有時很難把握重點。該課程有幾百個公式，如果將重點公式寫在黑板上就能加深學生的印象，例如：

（1）

該公式及其變形公式所體現的電磁關系在本課程中的“電磁定律”、“變壓器”、“感應電機”等章節中反復出現，注意把它寫在黑板上進行簡單的推導講解，能夠起到加深理解、突出重點的作用。

四、實驗的教學改革與實踐

課程安排了8個實驗（共16學時），作了如下教學調整：

第一，要求同學們實驗前要對照實驗指導書寫預習報告，把實驗的目的、要求、方法在做實驗前先搞清楚，保證實驗效果。

第二，在實驗內容的設計上減少了驗證性實驗的比重，增加了綜合設計方面的內容。例如：在做直流他勵電動機機械特性實驗時，要求同學們依據實驗的要求自己分析并選擇適當的電阻器件。這些電阻器件的阻值要同學們自己計算并通過現有的電阻進行串并聯來實現。實驗內容及要求見表1。

表1 實驗課內容及要求

序號 題目 目的要求

1 認識實驗 學習電機實驗的基本要求與安全操作注意事項，認識所用的實驗臺，掌握交、直流儀表、電源及變阻器的使用方法，熟悉交、直流電機的接線、啟動、正反轉，了解電機的調速方法

2 直流并勵電動機 掌握用實驗方法測取直流并勵電動機的工作特性和機械特性，熟悉直流并勵電動機的調速方法

3 直流他勵電動機機械特性 熟悉直流電動機在回饋制動、電動勢反接制動、能耗制動狀態時的機械特性

4 單、三相變壓器 掌握空載和短路實驗測定單、三相變壓器的變比和參數，掌握通過負載實驗，測取單、三相變壓器的運行特性

5 三相鼠籠異步電動機的工作特性 掌握三相鼠籠異步電機的空載、堵轉和負載試驗的方法，熟悉三相鼠籠異步電動機的參數及工作特性

6 三相電動機的起動與調速 掌握鼠籠異步電動機電動機的直接起動、星形——三角形（Y-）換接起動、自耦變壓器起動。掌握繞線式異步電動機轉子繞組串入可變電阻器起動、調速

7 異步電機的M-S曲線測繪 掌握用教學實驗臺的測功機轉速閉環功能測繪鼠籠式異步電機、繞線式異步電動機的轉矩～轉差曲線，并加以比較

8 三相同步電動機 掌握三相同步電動機的異步起動方法，熟悉三相同步電動機的V形曲線、三相同步電動機的工作特性

五、考核與評價

考核與評價按綜合成績=70%（考試成績）+20%（實驗成績）+10%（平時成績）進行計算。考試采用閉卷考試（2個學時），偏重基礎，強調工程計算（考試可以用計算器）。實驗考核的是同學們的動手能力及實驗報告數據處理能力，平時成績主要體現在課堂提問、習題作業、思考及預習等方面。

六、教學效果及總結與展望

1.教學效果

同學們的學習興趣有所提高，一定程度上消除了畏難心理及應付考試心理，將他們的注意力引向平時的學習過程。相關課程及實踐環節的教學也得以順利開展，同學們對該課程與自己所學專業的其他課程的關系更為明確，專業基礎更加扎實。

2.課題總結與展望

在本課題組的共同努力下歷經三年完成了教學大綱、考試大綱、實驗大綱的修訂，制作了多媒體課件，編寫了電子教案，整理更新了試題庫等相關工作。后續將從實踐基地、師資隊伍、教材建設、實驗設備方面入手，配合專業發展的需求，將本課程的建設推向一個新的高度。

參考文獻：

[1]林瑞光.電機與拖動基礎[M].第3版.杭州：浙江大學出版社，

2011.

[2]李海發.電機與拖動基礎[M].第3版.北京：清華大學出版社，

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一、理論教學的改革

1.教學內容選擇

教學內容直接反映教學的目的和培養目標，是提高教學質量的核心內容，它只有適應人才培養的要求，才能培養出合格的人才。水輪機課程具有較強的專業性、實踐性和系統性，在教學環節中注重理論與實踐的結合。根據應用型人才的培養要求，教學內容的選擇遵循“強基礎理論，突出應用能力”的原則。

水輪機課程的教學內容重點在于介紹水輪機的工作參數、工作原理、相似理論、各種不同類型水輪機的基本結構和水輪機的特性曲線與選型設計。隨著我國水電事業進入大電網、高電壓、大機組、高參數的現代化發展時期，水電站新技術、新設備不斷應用，原有教材中的水輪機型號和技術已過時，與企業實際情況不符，因此需要結合工程實際對水輪機課程的教學內容進行更新。例如：三峽單機容量70萬千瓦的混流式水輪機、廣西橋鞏水電站單機容量5.7萬千瓦的燈泡貫流式水輪機，水輪機單機容量明顯增大；隨著電網要求的轉變，抽水蓄能機組和大型的貫流式機組在電網中應用的比例越來越大等。

2.教學方法改革

教學方法改革的根本目的是讓學生從知識的被動接收者轉變為主動參與者和積極探索者，在發揮教師主導作用的同時，充分重視學生的主體地位。要為學生的積極參與創造條件，引導學生去思考、去探索、去發現；改變過去講細、講透的教學方法，鼓勵學生大膽提出問題、發表自己的見解。

本課程采用多種教學方法組織教學，如啟發式、討論式、互動式和研究性教學方法等。

（1）啟發式教學：在水輪機課程教學過程中多引入水電站現場的影像資料，或者通過建立教學模型或三維動畫演示的方法幫助學生直觀了解水輪機的知識要點；有意識地通過成功和失敗兩方面的工程案例，啟發學生通過理論分析與文獻閱讀分析出現的原因。還可以在教學的過程中收集國內外豐富的水電工程資料、圖片和視頻，增加學生工程概念，有助于更好地理解基本原理，同時又可以為實踐環節奠定良好的基礎。

（2）討論式教學：例如講授比轉速與水輪機性能關系時，根據比轉速公式，讓同學們開展討論，探討不同比轉速水輪機的特點，學生興趣很高，課堂氣氛活躍。

（3）互動式教學：改變教師“一言堂”的教學模式，采取教師主動提問的各種措施引導學生積極參與。在課堂教學中，鼓勵學生提問和置疑，有問有答，平等討論，對思維活躍積極發言的同學在學習成績上適當反映，使課堂教學有聲有色，充滿樂趣和吸引力。例如在講授沖擊式水輪機基本方程時，如何運用反擊式水輪機基本方程進行推導，學生開動腦筋，爭先發言，教學效果很好。

（4）研究性教學：研究性教學方法是近兩年才嘗試應用的，對于基礎好、自覺性強的學生，這種教學方法比較適宜。例如，講授“水輪機空蝕空化”這一內容，讓學生采用各種方式查找吸出高度與空蝕空化的資料，并要求提交小論文，激發了學生研究性學習的興趣。

（5）理論聯系實際教學：聯系我國水電事業進入大電網、高電壓、大機組、高參數的現代化發展時期，講授水輪機發展趨勢，聯系我國不同地區水輪機類型不同，講授水輪機應用特點等。

二、實踐教學的改革

水輪機課程的實踐性和專業性很強，包括很多的實踐環節，如水輪機課內實驗、水輪機實習（包括認識實習、生產實習）和水輪機設計（包括課程設計和畢業設計）。充分利用這些教學實踐環節幫助學生熟悉水電站及水輪機的結構布置。將書本中的結構與實際設備一一對號，把腦子里的“平面圖”變“立體圖”。

1.轉變觀念，突出實驗教學地位

加強實踐教學，突出學生實際動手能力培養，是應用型本科教育的顯著特點之一。觀念的轉變包含了兩層意思：一方面實現從基本的認知性實驗、驗證性實驗到創新性、綜合性試驗指導思想的轉變。另一方面是改變以理論教學為重心、以實踐支撐理論的教學理念和教學安排，采用“以能力培養為核心，以實踐教學為主線，以理論教學為支撐”的教學思想。為了突出實驗教學的地位和作用，可以采取如下措施：

（1）提高實驗課時的比例和增加實驗內容。

（2）充分利用實驗室。

（3）重視產學研基地，進一步開發綜合性設計性實驗。

2.加強課程設計和畢業設計

（1）課程設計。課程設計作為工科專業的一個重要的教學環節，是在教師指導下，學生獨立完成課題來達到對學生的綜合性訓練。《水輪機課程設計》是該課程的延續和補充，是系統地使用該課程學過的基礎及計算方法。通過課程設計鞏固和加深對“水輪機”課程所學知識的理解，理論聯系實際，提高學生獨立工作的能力，培養學生運用理論知識解決工程實際技術問題的能力，為今后從事水電站的選型設計和初設奠定必要的技術基礎。在設計中，既涉及到許多設計原理與方法，還涉及到許多實際知識與技能。通過設計，培養學生運用課程中所學到的理論知識，獨立地分析、解決實際問題的能力。

（2）畢業設計。畢業設計課題有直接來自合作單位的實用性課題，由于水電項目的規劃、建設、設計、制造的特點，可提供很多實際的課題由學生介入進行子項目的設計工作，使學生充分利用所學的基礎理論、基本知識、基本技能得到一次解決實際問題的機會，并且可以讓學有所長、學有余力的學生參加科研試驗和科技產品開發活動，通過實例的示范實施延長訓練，獲得綜合實踐訓練，而在學校和用人單位指導老師指導下，學生也能很快地進入角色，靈活、正確、綜合運用所學的基礎理論和專業知識，培養學生工程能力。

（3）重視實習環節。實習是學生與實際工程接觸的橋梁，把握好各項實習教學，幫助學生熟悉水電站及水輪機的結構布置。在原有實習基礎上，將實習內容進行細化，分為認識實習、水輪機發電機組制造實習、水輪發電機組檢修實習、水輪發電機組安裝實習等。

認識實習使學生對水電廠各種設備獲得感性認識，了解水輪發電機組成及其輔助設備、調速設備等，為學習水輪機課程作準備。

水輪機發電機組制造實習使學生了解水輪發電機組的結構、制造工藝及過程。

水輪發電機組檢修實習，不僅使學生了解水輪機主要零、部件檢修工藝和計算，機組部件的裝配工藝；進一步熟悉水輪機組各零、部件結構組成，掌握水輪機組各機構的工作原理；理解水輪機泥砂磨損和汽蝕的原因，并且了解修理方法和技術措施及質量要求，掌握機組常見故障分析和處理方法。同時還使學生了解了水電站《檢修操作規程》和《安全生產規程》，掌握了水輪機組檢修計劃的制定、工藝操作以及生產組織管理。

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（2）設計資料缺乏。

由于機電一體化是一門新興的技術和專業，這方面的知識內容都在相關的雜志刊物登載，書籍相對少一些。要進行課程設計，收集這方面的資料較困難。沒有現成的資料匯編及設計手冊，學生要花費較多的時間找資料，往往是教師幫助尋找資料。而且沒有像機械零件設計那樣的系統完整的課程設計指導書。在設計中盲目性較大。

（3）師資不足。

最早幾年機電專業方向只有一個班或兩個班，指導教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機電一體化控制系統課程的教師指導。近幾年隨著學生的擴招，機電專業擴展到4~5個班，指導教師需要8~10人，明顯不夠，因此有必要進行培養。

2機電一體化課程設計改進措施

（1）編寫合適的機電一體化課程設計指導書，配齊設計資料。

到目前為止未見過公開出版的機電一體化課程設計指導書，所以有必要編寫合適的機電一體化課程設計指導書，并收集較全的資料進行匯編，與指導書匯編成冊。

（2）規范設計題目，統一要求。

規范設計題目不是整個設計都用同一個題目，而是在一個范圍內選擇題目，教師根據所選的題目按統一的要求下達任務書。設計題目一般以簡易數控機床設計、數控機床改造設計、機器人及控制設計較為合適。在市場上可見的機電產品多得很，不是所有的機電產品都適合做題目，因其難易程度是不同的。機電專業的課程設置是以機床設計、機器人設計控制為典型產品的，在機電一體化課程設計中要反映課程設置的內容。機電專業方向課程有機電一體化系統設計、計算機控制技術、機械制造裝備設計、機器人導論等課程。這些課程的內容在電的方面主要介紹了以計算機為核心的控制系統；機械方面介紹了機械運動、機械傳動、機械結構及相關的標準部件，如滾動導軌、滾珠絲杠等。在選題及設計中要反映上述的內容。因此規范化的題目主要為數控車床（或銑床、鉆床等）設計、車床（或銑床、鉆床等）數控化改造設計、或是工業機器人及控制設計。這些都具有一定的機械部分內容，如數控機床進給軸傳動部件，機器人的腰身、手臂運動部件及滾珠絲杠、導軌的應用等。電的方面包含數控系統電路設計，計算機控制系統設計及對機械部分的控制；從而實現了機電結合。對規范化的題目、要求及上述設計內容都已編入指導書中。

（3）指導教師的培養。

首先被培訓的教師可以跟班聽課，熟悉掌握相關的課程內容，然后在機電一體化課程設計進行中跟班輔導，以培養出合格的指導教師。

（4）加強督察。

當指導教師接到指導課程設計任務后，首先拿到機電一體化課程設計指導書，根據要求寫出課程設計任務書；并由教研室主任或院教學指導委員會審查，合格才可向學生下達任務。指導中，教師要填寫指導日志，隨時記錄指導中的難點、及出現的問題和解決方法，并進行小結，以便下一次指導時提高設計水平。

3機電一體化課程設計指導書主要內容

3.1設計題目確定及要求

3.2總體方案確定

（1）總體方案設計；

（2）繪制總體方案圖。

3.3伺服系統機械傳動部件設計

（1）切削力計算；

（2）滾動絲杠螺母副的計算與選型；

（3）伺服系統傳動設計；

（4）步進電機當量扭矩計算及選型；

（5）機械傳動結構設計（繪制一個軸的機械裝配圖）。

3.4控制系統硬件電路設計

（1）確定控制系統方案及繪制系統框圖；

（2）單片機的選用；

（3）存儲器的選用與擴展；

（4）譯碼電路設計；

（5）接口電路設計；

（6）繪制控制系統硬件電路原理圖。

3.5基本的參考圖表匯編。

4近一屆學生機電一體化課程設計進行情況

4.1教師配備

近一屆機電專業學生，每屆有四個班進行機電一體化課程設計，共配備6名教師；其中有四名為獨立指導教師，兩名為輔導教師，為培養新的指導教師儲備力量。

4.2指導書的使用及設計過程

設計學生和指導教師每人一份機電一體化課程設計指導書。教師按照要求寫出機電一體化課程設計任務書，并經研究所長審查后發給學生。設計題目主要有CA6140普通車床數控化改造設計、C6132普通車床數控化改造設計。在同一個題目的學生中，要求設計進給軸部件時，一部分學生設計X軸進給部件，另一部分學生設計Z軸進給部件。整個過程根據設計任務書的題目、要求和機電一體化課程設計指導書給出的設計步驟、方法，先進行總體方案設計，再進行機械傳動部件設計，最后進行CNC硬件電路設計。整個過程經過了機械、電子兩方面的訓練，實現了機電結合，達到預期效果。

4.3填寫指導日志

教師在指導設計的過程中，及時填寫指導日志，記錄設計中的難點、問題，并進行小結。

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(1)基于Matlab的計算機控制仿真實驗平臺。

Matlab軟件具有強大的繪圖和運算功能，是控制系統中計算機輔助設計與分析的一個卓越平臺。將Matlab與自動控制原理課程設計相結合，實現了對傳統教學模式的創新。作為自動化專業的學生，很有必要學會應用這一強大的工具，并掌握利用Matlab對控制理論內容進行分析和研究的技能，以達到加深對課堂上所講內容理解的目的。另外我們希望通過使用這一軟件工具把學生從煩瑣枯燥的計算負擔中解脫出來，而把更多的精力用到思考本質問題和研究解決實際生產問題上去。因此，我們設計了以下基于Matlab的實驗：控制系統的時域分析，頻域分析，根軌跡分析，超前、滯后校正等設計實驗。這些實驗要求學生掌握基于Matlab/SIMULINK的控制系統設計與分析的基本方法，編寫M程序或畫SIMULINK仿真圖。如實驗中在討論基于根軌跡的校正方法時，為了使學生能夠觀察到添加開環零、極點對閉環系統的影響以及系統動態響應發生變化的情況，在Matlab中進行仿真實驗，使學生能夠更容易加深對根軌跡校正方法機理的理解。此實驗方式方便靈活、教學成本低，拓展了學生的思維，有利于訓練學生對復雜控制系統分析與設計的能力，同時還激發了學生的學習興趣。

(2)基于實物物理對象系統的實驗平臺。

很多學生在學習過程中都會有這樣一個很困擾的問題：通過本課程的學習可以做什么？針對這樣的問題，同時為提高學生對專業的整體認知水平，設計采用實際物理系統進行實驗。本課程設計實驗三——“隨動控制系統的靜、動態性能指標及系統校正”中，設計了一個小功率的直流發電機與電動機組成的控制系統。實驗設備有：XSJ-3(或XSJ-2)型小功率直流隨動系統學習機；直流穩壓電源(用于XSJ-3型)；超低頻長余輝示波器；數字萬用表；超前網絡板(用于XSJ-3型)。此實驗與實際系統相當接近，雖然該課程設計的被控對象只是一個小型的控制系統，但是此控制系統具體、形象、直觀且具有針對性及實用性。通過這樣一個完整的課程設計實驗，學生會對本專業具體的工作流程和研究方向有明確的認識，對自己所學專業知識的掌握程度有清晰的了解，增強了學生對自己實際專業能力的信心。

(3)計算機仿真實驗和實物實驗相結合的實驗平臺。

在數字仿真環境中增加實物環節，針對計算機數字仿真系統及實物系統的特點，實物部分采用模擬實驗箱，通過運算放大器、電容、電感、電阻等模擬元件搭建電路實驗平臺。仿真部分采用CAE2000軟件搭建系統控制框圖，如串聯校正、狀態反饋等復雜系統，既能夠充分利用CAE2000中良好的圖形界面接口，又能快速有效地搭建實際控制系統模型，還可以設計和修改控制率及控制參數來完成實驗。本課程設計實驗五——“頻率特性測試”中體現這種實驗模式。一階慣性環節由模擬機實現，正弦信號源由D/A接口輸入到模擬機，模擬機輸出信號由A/D端口輸入到計算機，通過CAE2000軟件顯示并打印曲線。這種實驗模式綜合了數字仿真與實物對象的特點，不僅鍛煉了學生的動手能力，而且能將理論知識應用到實際系統，還便于學生以各自認知能力探索新領域和構建新知識。

1.2實驗內容的組成

我校自動控制原理課程設計實驗的內容主要分為兩大類：基于Matlab的計算機輔助設計實驗和綜合設計性實驗。基于Matlab的計算機輔助設計由7個實驗組成：控制系統數字仿真實驗，控制系統的時域分析、控制系統的頻域分析、控制系統的根軌跡分析、控制系統的校正、離散控制系統分析、非線性系統分析。綜合設計性實驗包括5個實驗分別為：典型環節的電模擬及其階躍響應分析，隨動系統的開環控制、閉環控制及穩定性實驗，隨動控制系統的靜、動態性能指標及系統校正，控制系統頻率特性分析，頻率特性測試。在此基礎上，增加了先進控制理論設計實驗。由于我校以電力行業為背景，結合專業特色，突出工程背景，指導學生進行先進控制理論實驗設計，以電力系統實際模型為例，進行同步發電機的勵磁系統的課程設計與分析，采用先進控制理論中的新方法進行優化控制，如模糊PID。目的在于培養學生綜合考慮問題、分析問題及解決問題的思維方式，全面鍛煉學生的實踐與創新能力，提高學生將控制理論知識應用于解決實際問題的能力，為今后進行實際系統的自動控制打下了良好的基礎。

1.3實驗教學方式的創新

傳統的實驗教學方式是主講教師首先通過對實驗設計的基本原理、實驗過程步驟、實驗儀器設備的使用方法等內容詳細的講解，然后學生按照教師講解的內容按部就班地進行操作并完成實驗。學生雖然能夠快速完成整個實驗，但這種傳統“填鴨式”和“灌輸式”的教學實踐會導致學生的惰性學習，缺乏主動思考，實驗效果大打折扣。我們采用“啟發式”和“引導式”的互動教學模式。在做實驗前，讓學生自己提前預習實驗內容，查找資料，自己動手做實驗。在實驗過程中，教師只起引導的作用，分析總結，適時調控引導學生思考，學生便成為整個實驗的主體，自由討論問題。如果沒有達到設計指標的要求，學生需要對系統及設計過程進行詳細的分析直到查找出原因，并能從失敗中總結出經驗。鼓勵學生與教師之間、學生與學生之間的相互交流與討論，在討論中能夠深化自己的知識，對理論和實際問題能有更清晰的認識，達到知識之間的相互轉化、學以致用的目的。學生在一定程度上由惰性學習轉變為積極創新性學習，調動了學生學習的積極性，提高了學習效率。

2創新課程設計的教學體系

在實踐過程中，采用多層次培養、開放式指導、多元化考核體系的創新實踐模式。

2.1多層次培養

考慮到學生自身的基礎以及能力的差異，把課程設計題目的難度分為“難、中、易”三個層次，對不同層次學生的具體要求標準不同。如基于仿真和實物實驗平臺的綜合設計實驗定為難度系數較大的課程設計，基于復雜實物系統實驗平臺的綜合設計實驗設定為中等難度，僅利用Matlab軟件進行仿真的實驗定為較為簡單的課程設計。這種培養模式既能為稍差的學生提供鍛煉的機會，又能為好的學生提供發揮潛能的平臺。

2.2開放式指導

開放式指導模式是指導教師給出課程設計題目之后，學生根據自己的實際情況，自由組隊，自主選擇題目。在布置課程設計的任務時，教師只簡單介紹題目設計的要求、要達到目的，具體實施的方案由學生自己選擇確定。鼓勵學生獨立查閱資料，分析解決問題，最終完成課程設計的任務。這種指導模式有利用達到課程設計的目的。

2.3多元化考核體系

考核雖然不是學習的最終目的，但是合理的課程考核體系是提高教學水平、調動學生學習積極性的重要環節。傳統的考核體系指學生的成績主要依賴于學生的實驗報告內容的完成程度及書寫的整潔性來決定，該成績評定方式存在一定的片面性，不利于對學生的綜合評價，達不到良好的測評效果。結合多層次培養模式，將成績的評定與課程設計題目的難易程度相聯系，不同難度的題目設置了不同的成績上限，最終的成績采用分級評分，如優秀、良好、及格和不及格。實施多元化的考核方式，教師根據學生平時表現、完成課程設計的質量、創新內容及最終答辯結果做出綜合評價，給出最后的考核成績。通過這4個方面的綜合考核，教師可以比較準確地掌握學生的實驗操作能力、觀察分析能力和創新思維能力，從而對每一位學生給予綜合評定，這種考核方式在很大程度上激發了學生學習的積極性。

3課程設計改革的成效

通過近幾年課程設計實驗的改革和實踐，我校在教學建設及教學效果方面取得了顯著成績。一方面，自動控制原理理論課程設計的教學內容、教學方式及實驗環節的不斷更新，自主開發的實驗設備“CAE2000控制系統輔助教學軟件”已經廣泛應用于實驗教學中，此系統獲得河北省教學成果二等獎，創建了省級精品課程，進行了大量的教學建設和改革工作，獲得了豐碩的教學研究成果；另一方面，創新的教學內容，激發學生的學習興趣，使學生積極參加控制領域的科研課題研究，學習前沿知識，拓寬視野，不斷提高認知水平及自主學習能力。改善的實踐教學模式，不僅提高了學生對實際系統分析、設計、研發方面的工程實踐能力，而且培養了學生的創新意識，使華北電力大學自動化及相關專業的學生獲得更扎實的理論基礎，更寬的知識面，更強的實踐創新能力。學生積極參加全國大學生電子設計競賽、機器人競賽、智能汽車競賽等各種競賽和科技活動，并取得了優秀成績。

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一、引言

平頂山學院的電氣工程及其自動化專業為省級特色專業、河南省普通高等學校本科工程教育人才培養模式改革試點專業，所屬的電氣工程學科為校級重點學科。該專業多年來服務于平頂山地區的經濟發展，培養區域經濟發展所需要的電氣類專業人才。緊緊圍繞平頂山市重點發展裝備制造業的戰略部署，2013年，平頂山學院下發了《關于學科專業群的建設意見》，明確提出重點建設電氣信息類專業群。電氣信息類專業群的發展目標定位：建設服務于智能電力設備行業產業發展需要，富有地方特色的、優勢突出的應用型專業群；服務面向定位：立足平頂山，面向河南，對接智能電力設備行業產業，為區域經濟社會發展服務。2014年，學校將電氣信息類專業群中的電氣工程及其自動化、軟件工程、物聯網工程3個專業列入首批轉型試點，電氣工程及其自動化負責培養智能電力裝備的本體及硬件設計開發所需要的應用型人才。為此，電氣工程及其自動化專業的電氣裝備方向面臨著前所未有的機遇和挑戰。

課程體系的開設是培養人才的基礎。目前，我校電氣工程及其自動化專業的課程設置都是根據學科知識結構的內在邏輯來展開的，強調學科知識的系統性和完整性，強調全面掌握學科領域知識，忽視知識的實用性，整個課程體系學術性很強，技能性缺乏。課程設置幾屆甚至更長時間都固定不變，沒有結合當今科技與社會經濟發展的實際，只滿足于課堂教學，給學生提供動手的機會很少，缺乏應有的靈活性，不能根據學生的需求采用不同的技能訓練模式。雖然有畢業實習、金工實習、電工實訓、電子技術課程設計、專業綜合課程設計，但持續學習時間短，學生未能真正深入進去，專業見習更是走馬觀花，學生純粹是看熱鬧，沒有任何實質性學習。因此，教學效果不夠理想，對于學生的實踐動手能力的提高幫助有限。在科學技術日新月異、知識不斷更新的時代，這種課程體系無法應對新形勢的挑戰。

為滿足專業群建設的需要，培養應用型人才，平頂山學院電氣工程及其自動化專業在整合現有資源的基礎上，在實踐中開展多維調研與深度探究，積極構建電氣裝備方向的全新的課程體系。

二、構建電氣裝備方向課程新體系

通過到國內知名高校和平頂山地區的電力裝備制造企業進行調研以及對畢業生的跟蹤調查，得到企業對電氣工程及其自動化專業的畢業生的知識結構、能力素質的要求，從理論教學環節和實踐教學環節構建了電氣裝備方向的新的課程體系。

1.構建理論課程新體系。根據電氣工程及其自動化專業培養目標定位和專業應用型人才的知識結構要求，理論教學環節設置了通識必修課、學科基礎課、專業必修課和專業選修課。（1）通識必修課。通識必修課按照素質教育的理念，強調德、智、體、美相互滲透，設置的課程有：思想道德修養與法律基礎、中國近現代史綱要、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、形勢與政策、大學英語、大學體育。學生通過通識必修課的學習，獲得必要的價值分析、探究方式與能力的訓練，形成合理的思維方式和準確的觀察判斷能力以及清晰的溝通表達能力。（2）學科基礎課。學科基礎課課程的設置是針對電氣信息類專業群所必需的知識和基礎，注意培養學生的基本素質，著眼于學生的可持續發展，著眼于為學生繼續學習打基礎，使學生獲得較寬厚的公共基礎學科、專業基礎學科的知識。設置的課程有：高等數學、線性代數、概率論與數理統計、大學物理、電路分析、模擬電子技術、數字電子技術。（3）專業必修課。我校電氣工程及其自動化專業設立了“電氣裝備”和“電氣控制”兩個專業方向，專業必修課是這兩個方向必修的課程，主要培養學生的基本專業技術和能力，使學生系統掌握電氣工程的基礎理論、基本知識。設置的課程有：電機學、電力電子技術、電氣控制及PLC技術、自動控制原理、電力工程基礎、單片機原理及應用、MATLAB在電氣工程中的應用、自動檢測技術、專業英語。（4）專業選修課。專業選修課是針對專業方向的需要安排的課程，根據應用型人才培養的要求以及課程的前后邏輯關系，按照“有用、可用、管用”的原則，根據“電氣裝備”方向的特點，精心設置了“電氣裝備”方向的課程：電氣CAD基礎、機械設計基礎、高電壓技術、電器學、高壓電器、電氣裝備的計算機控制技術、智能電器、電氣新技術講座。學生必須完整修完自己專業方向的課程，其他專業方向的課程可作為個性課程選修。另外，為高年級學生開設電氣新技術講座，聘請企業教授級高工、知名大學教授開講座，介紹學科研究熱點、發展趨勢，使學生了解學科發展的最新動態。

2.構建實踐課程新體系。據行業和企業專家的要求，結合專業群內現有人才培養資源，電氣工程及其自動化專業電氣裝備方向實行校企聯合培養和“3+1”人才培養模式。前3年在學校培養，注重人文，強化基礎，著重培養“自主學習、主動實踐、實學創新”的意識和能力；第4年進入合作企業，以企業為主，開展校企聯動的工程實踐教育，參與項目實訓和畢業設計，從而培養學生的工程實踐能力、運用專業知識解決實際問題的能力，熟悉工程項目的基本流程、過程管理及業務規范等方面的知識，培養團隊合作精神和創新意識。為此，在實踐課程新體系中，設置了獨立實驗課、集中實踐課、第二課堂。（1）獨立實驗課。減少驗證性實驗，增加研究性、設計性、綜合性實驗，盡可能模擬電氣工作的現實環境，在實驗中分配給學生一定的工作任務，學生得以找到寶貴的機會將所學知識提前應用到未來的工作中，達到真正提升學生素質和能力的目的。設置的獨立實驗課程有：大學物理實驗、電路分析實驗、電子技術實驗、電機學實驗、電器學實驗。其中，電路分析實驗、電機學實驗、電器學實驗等利用項目來進行教學，尋求的是以學生在課題和項目完成的過程中來自主形成電氣專業知識體系，綜合培養學生的知識、技能和工作的態度等。（2）集中實踐課。包括校內集中實踐和企業實踐兩部分。校內集中實踐強化基于項目的科學研究和工程實踐訓練，設置的環節有：軍訓、金工實習、電子技術課程設計、電氣測量實訓、電機控制實訓、電子技術課程設計、電力電子課程設計、電力工程課程設計、PLC課程設計。企業實踐，包括企業認知實習、企業專業實習和畢業設計等3個環節。①企業認知實習。這主要鍛煉學生綜合運用所學的科學理論方法和技術手段分析并解決工程實際問題的能力，培養學生的創新意識和進行產品開發與設計、技術改造與創新的初步能力。以《電力工程基礎》課程為例，該課程要求學生通過學習掌握供配電系統的結構及運行的基本知識，為達到上述要求，首先帶領學生到幾家不同企業進行參觀，了解供配電系統的線路及設備，讓學生總結各企業供配電網絡的特點，然后回到學校學習相關理論知識，在學校進行基本知識的學習后，再到企業去參觀實習，找出存在的問題并改進。②企業專業實習。目的是使學生了解和掌握本專業基本的生產實際知識及本專業的科技發展水平和方向；驗證、鞏固和豐富所學過的專業知識，培養學生在生產實際中發現問題、分析問題和解決問題的能力。這主要采用以下方式：參加企業技術培訓、擔任技術員助理、施工員助理、項目經理助理等。在上述多個崗位中，每個學生側重1個崗位，實際工作不少于2～3個月，以保證學生對相關崗位有足夠的認識和感受，能夠了解其中的精髓。③畢業設計。采用校內指導教師作為主導師、企業副高級以上職稱人員作副導師共同指導的方式，主要解決企業生產實際中遇到的問題，培養學生的創新意識和獨立工作的能力，使學生提前熟悉工程環境，為培養適合企業實際工程應用能力的人才打下基礎。（3）第二課堂。學生在大二、大三時通過進一步培訓就可以參加AutoCAD繪圖競賽、電機控制競賽、PLC程序設計競賽、單片機編程競賽、MATLAB程序設計競賽、電子設計大賽、大學生科技創新、創業活動等實踐；在暑假、寒假期間，安排一些學生到實踐教學基地和相關企業實習；鼓勵學生到我校的供配電實訓室和高壓智能開關工程技術研究中心進行開放實驗；請大公司的工程師來做講座、工程培訓，縮短畢業生進入企業的適應期，節省企業培訓成本和時間。第二課堂不但能提高學生的實踐能力、表達交流能力、自主學習能力、自我管理能力等，還可培養學生的工程意識、團隊合作意識。

三、結束語

課程體系的構建只是專業群建設的開端，該課程體系的順利實施還要依賴實踐教學平臺的建設和“雙師型”師資隊伍的建設等一系列具體舉措。在校、院兩級領導的推動下，實踐教學平臺和“雙師型”師資隊伍的建設已初具成效，相信在不久的將來，我院電氣裝備方向將會對平頂山乃至全國的電力裝備行業輸送大量優秀人才。

參考文獻：

[1]劉伯鴻，李國寧，等.構建鐵路特色專業課程新體系 提高人才培養質量[J].自動化與儀器儀表，2013，（4）：218-219.

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引言

機械產品往往由于喪失精度而報廢，周期性檢修的實質就是對其精度的檢定和修復，沒有足夠的幾何精度，機械產品就失去了使用價值。因此，從理論上講，無論何種生產類型、何種功能要求，都應該對零件的幾何要素提出精度要求。精度設計用以確定機械各零件幾何要素的公差。機械產品的精度設計是聯系產品使用性能和生產制造過程的橋梁[1]，精度設計給定的公差等級、采用的公差原則對生產設備的選擇、工裝夾具的設計和制造、檢驗方法的制定等方面有著決定作用，它直接影響著生產成本的高低，進而影響著產品的市場競爭能力。

《互換性與測量技術基礎》是高等院校機械類、儀器儀表類和機電相結合類各專業必需的主干技術基礎課程[2]，涵蓋了幾何精度設計與檢測兩方面的內容。在幾年的教學實踐中發現以下問題：

（1）學生沒有充分意識到幾何精度對機械產品使用性能的重要性。在課程設計和畢業設計時，只做完系統設計與參數設計，精度設計基本就沒做或者很少做。

（2）學生不具備相應的精度設計能力，不能靈活運用所學的相關知識進行機械產品設計。在課程設計和畢業設計時，精度的確定并沒有考慮產品的性能要求和生產成本之間的關系，所做的設計在目前生產條件下無法制造生產，或者造成生產成本的增加。

（3）學生不能正確運用設計標準和規范。比如，在齒輪的設計中，圖紙表達不完善，參數表只有結構參數的內容，而沒有精度參數的內容，甚至沒有參數表；標準件并沒有按照國家標準選用規格；已廢除的國標仍在使用。

鑒于此，作者對課程教學進行研究，并進行大膽嘗試與改革。

一、建設課程群，確立精度設計地位

課程群是為完善同一施教對象的認知結構，而將本專業或跨專業培養方案中若干門在知識、方法、問題等方面有邏輯聯系的課程加以整合而成的課程體系[3]。以實現學生綜合設計能力、創新能力為培養目標，把“機械制圖”、“機械原理”、“機械設計”、“互換性與測量技術”4門課程的各教學環節進行優化重組融合，形成機械類專業基礎課群。機械產品的設計過程通常可分為三個階段：系統設計、參數設計和精度設計[4]。如果說系統設計為機械產品的一次設計，那么精度設計就是系統的三次設計。系統設計以整機的功能為目標而進行的機械基本工作原理和總體布局設計，是運動學的設計，主要由機械原理課程承擔；參數設計以保證系統的能量轉換和工作壽命來確定機構各零件幾何要素的公稱值，由機械設計課程承擔；精度設計以保證機械產品的性能要求同時考慮制造的經濟性來確定機械各零件幾何要素的允許誤差，由互換性與測量技術課程承擔。

通過分析，互換性與技術測量課程的教學內容應該以精度設計為主線，以提高精度設計能力為目標，和機械原理課程及機械設計課程共同研究機械產品的設計。

二、設計性能檢測實驗，增強精度設計意識

在幾年的教學實踐中發現，學生能夠理解機械結構參數對機械性能的重要性，卻認識不到幾何精度對機械性能的重要影響，甚至錯誤的認為機械設計就是做系統設計和參數設計，認為精度無關緊要。

為了更好的幫助學生理解幾何精度設計在生產實際中的應用，體會幾何精度對機械產品性能的重要影響，增強學生綜合運用知識能力，強化機械設計、幾何精度和機械制造之間的相關性，指導畢業生研制出機械性能檢測實驗臺，使學生通過實驗，切身體驗幾何精度對機械產品性能的影響，增強精度設計意識。

本實驗臺的整體結構系統圖如圖1所示：

圖1：機械性能檢測實驗臺整體結構系統圖

直流電機作為動力通過一個一級傳動機構驅動發電機工作，并設計的檢測系統（傳感器、采集卡、PC機自行開發的測試系統）對其性能指標進行檢測，如傳動效率、振動、噪聲、溫度等。傳動機構的主要零件是可以拆裝的，同時，主要零部件配備有多套（結構參數相同，僅精度不同）。實驗時，學生組裝不同精度的傳動機構，進行整機運行，通過測試性能指標比較來反映整機的運行性能。

通過本實驗可以加強學生對幾何精度影響產品使用性能的主要認識，增強工程意識，并通過此綜合實驗培養學生綜合運用所學相關知識的能力。

三、進行綜合設計，提高精度設計能力

依據機械類專業教學計劃，機械原理課程和機械設計課程及互換性與測量技術課程一般都安排有相應的2～3周的課程設計。課程設計一般要求學生在相對集中的時間內運用所學的相關知識完成一個具體的小設計[5]。目前，一般教學安排都是每門課程獨立安排相應的課程設計，而這樣做的結果對學生造成一種誤導，形成“機械設計就是系統設計”，或者“機械設計就是參數設計”，“質量（使用性能）是檢驗出來的”等錯誤認識；同時也不能增強學生綜合設計能力的培養；另外，也不利于“培養學生的工程實踐能力和創新能力”教學目標的實現。以至于做畢業設計甚至在實際工作中，出現圖紙表達不清楚、不合理、不符合規范，或者設計出來的產品依據目前的生產條件根本沒法生產或者是生產成本過高等問題。

針對以上問題，把機械原理課程設計、機械設計課程設計及互換性與技術測量課程設計進行優化、整合。以培養綜合設計能力為目標，進行綜合性課課程設計。

（一）課程設計內容優化改革

目前，機械設計課程設計所做的機械產品設計基本上都是只考慮系統設計和參數設計，至于精度設計，基本就沒做或者做的很少，有的只是在圖紙上參照相關的設計做了些公差標注，至于為什么要選用這些精度項目？為什么要確定如此精度？學生基本就不知道。

曾經針對此問題，提出在互換性與測量技術課程設計調整精度設計的內容，讓學生各自找出自己所做的機械設計課程設計，對整個設計進行完善。學生在系統設計和參數設計的基礎上進行精度設計，并對前期的錯誤進行更正，形成完整的機械產品技術資料。

通過此項改革，提升了學生對精度設計在機械產品設計的重要性認識，但是，這樣就會由于工作的不連續就耽誤了很多時間。首先，對機械設計課程設計、機械原理課程設計、互換性與技術測量課程設計時間進行調整，調整為同時進行；然后，對其設計內容進行整合，取消原來的獨立課程設計，實行綜合課程設計，涵蓋系統設計、參數設計、精度設計等內容。

（二）選題來源于工程實際

目前，機械設計課程設計題目大多是“一級或二級齒輪減速器”的設計，它涵蓋了“機械設計”課程中大部分內容，有助于學生加強相關的知識的綜合運用能力，但這樣就出現題目單一化，不能充分調動學生的創新意識。通過對以往的課程設計答辯情況來看，部分學生曾出現抄襲現象。基于此，課程設計的選題來源于工程實際，解決所在城市廠礦的實際問題。根據任務的大小對學生進行分組，使學生協同完成整個設計任務，而所做設計是否能滿足實際需要，可以直接在生產中得到檢驗，在工程實際中體會精度設計與生產性能及生產成本的關系，增強學生的工程意識。另外，設計要變為產品，圖紙是設計工作者和制造工作者之間的溝通語言，這樣，圖紙的表達必須規范。學生在實際工程中體會圖紙表達規范化的重要性，并能運用國標進行規范化設計。

四、改革考核辦法，激發學生學習動力

以往，對于課程設計的考核方法是“考勤（10%）+報告（20%）+答辯（70%）”，這種考核辦法能夠使老師對學生的知識及素質得到全面的考核。但對學生來說有種“課程到此為止”的感覺，學生只知道自己的一個綜合分數，并不知道自己掌握的相應知識到何種程度，是否滿足工程實際所需？或者對于實際工程，還需要哪此方面的知識？其它同學是個什么樣的水平？

一種理想的課程考核模式，應該能夠全面、正確、有效地實現檢查評價、教育激勵、診斷反饋和導向等多種功能[6，7]。因此，在對精度設計進行考核時，采取了以下措施：

1．學生作為評委對學生進行答辯。這時，老師只是作為場外指導，對學生解答不了，而對他們的能力提升有關鍵作用的知識點做出解釋和闡述，同時也從學生的答辯時所提的問題及回答情況對答辯學生和答辯評委的知識和能力掌握程度做出全面判斷。

2．指導老師和學生進行互動，并做總結。在答辯進行完畢，指導老師就精度設計和學生進行互動，學生在互動中調動學習的積極性，并能對知識理解的更深刻。然后通過老師的總結，使學生對精度設計的脈絡有個更清楚的知識，能夠掌握精度設計的要領，并能體會精度設計在機械產品設計中的地位。從而激發學生學習知識的積極性和動力。

五、結束語

精度設計作為機械產品設計的一個重要環節，在理論教學與實踐教學中應該加強學生精度設計能力的培養。近年的教學實踐，學生精度設計能力有了很大的提高，為以后的畢業設計和工作打下良好的基礎。

[參考文獻]

[1]王永泉，馬秋生，潘艷波.機械產品精度設計與生產成本的關系[J].機械設計與制造，2005（5）：147～148.

[2]王伯平.互換性與測量技術基礎（第3版）[M].機械工業出版社，2009.

[3]李慧仙.論高校課程群建設[J].江蘇高教，2006（6）：73～75.

[4]杜文華，鄭江.機械基礎系列課程教改中機械精度設計的實現[J].華北工學院學報（社科版），2004，20（3）：89～91.

[5]劉小康，余潔冰.工科學生課程設計與綜合素質培養[J]. 高教探索，2009，（5）：133～134.

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一、課堂教學采用提問法和討論法相結合以發揮學生的主體作用

素質教育一再強調課堂教學中教師的主導作用和學生主體作用，教師作為課堂教學的主導者，除了對本堂課要有一個清晰的教學思路，更應該提綱契領，提煉中心問題，集中解決。所以教師如果能把一堂泛味的抽象的汽車電氣課，設計成幾個簡單的思考題的，然后集中解決的話，那么整個課堂教學就“活”起來了，然后通過教師把問題的層層推進，學生再圍繞幾個問題反復討論反復思考反復推敲。最后教師再集思廣義，重點講解。力爭本堂課問題當場解決。就能達到事半功倍的效果。比如當我教到汽車發電機的構造這部分時，發現這部分既枯燥又難懂，學生看了半天，丈二和尚摸不著頭，于是我通過反復推敲集中提出三個思考題，來引導和激發學生潛能，提高學生學習的積極性。問題一：汽車發電機與日常生活中的發電機有什么不同？問題二：汽車發電機為什么能發電？問題三：汽車發電機是怎樣構成？簡單的三個問題既簡單又明白易懂，而且還點中要害。于是整個課堂氣氛異常活躍，學生通過查資料，討論，向老師請教，甚至親手操作實物，反復拆裝來尋求解決問題，把學生的主體作用發揮到及至，教師的主導作用也充分得到體現。可想而知，課堂氣氛生機勃勃，課后師生都還意猶未盡。

二、實訓教學采用典型故障教學與動手操作相結合以實現其實用性

職業教學培養的是技術工人，技能即動手能力的培養是教育的重點，而不是一味的注重成績的高低，分數的好壞。所以教師應該把中心放在如何培養學生解決實際問題的能力。既動手能力的培養。讓他們通過典型故障的排除來培養學生自己親手拆裝，親自動手，學會獨立思考問題，解決問題，來達到訓練技能，提高學生適應工作后零距離上崗的這一教學目標。“課堂既工場，工場又是課堂”這一教育模式在我的教學過程中得到了充分體現。比如講授汽車啟動系的故障診斷與分析時，在電路復雜，學生底子薄的情況下，我先選取了汽車“啟動機不轉”這一典型故障來分析。先通過查現象，分析原因，再由學生提問，討論，甚至親手操作，自己設計故障，然后一步步的根據電路圖，分步驟，有針對性的來實現故障排除。最后教師只起到畫龍點睛的作用。因此一個典型的故障分析，只要選擇恰當，可以很好地激發學生的參與欲望，克服教師唱“獨角戲”、搞“滿堂灌”的現象；因為有具體的故障現象，可以有效地避免教學陷入空洞無力的情景，引起學生的共鳴；學生的積極發言，可以拓寬學生的思路，也是實現學生自主學習的一種有效途徑。作為教師這樣輕松愉快的教學方法何樂而不為呢？

三、教學過程采用整體性與階段性相結合，分步驟分階段有計劃的進行

首先教師盡可能的把汽車電氣各大系統的結構，原理，故障詳細的講解清楚，然后突破重點，難點，力爭解決實際問題。各系統之間既有相關性又各自獨立成一個整體。所以做好課堂教學的階段性總結是一個非常有必要的環節。 比如：學生往往出現學完這章又忘了那章，學完后面的又忘了前面的，沒有一個整體性和連慣性。于是我在每學期最后，都會留半個月的時間來搞一個全車電路課程設計和答辯，即把整個汽車電氣的系統串成一個整體，又能加深學生的學習印象和對全車電路的理解，同時對于還有不懂的地方也可以進一步的學習，請教，探討。如國產EQ1091和CA1091為主的全車電路圖， 桑塔納汽車全車電路圖等，都是我的課程設計的主題和重點。有時如果時間允許的話我還會搞一些更高檔次的車型來設計和答辯。

四、教學評估應采多樣化，盡量做到更科學更注重實情

傳統的應試教育教學評估約束了教師和學生，不利于調動學生學習的主觀能動性。所以在《汽車電氣設備》教學中，我主要采學習態度、筆試成績、動手操作和課程設計相結合的原則來評價學生學習效果的好壞。學生的結業成績計算方法主要是突出學生的平時的學習態度（出勤、作業、課堂表現等），削弱期末考試所占的比重。計分方法為期末成績占總分的2/5，學習態度（包括出勤、作業、平時課堂表現）占1/5，平時測驗以及動手操作占1/5，課程設計及答辯占1/5。這樣一來學生的學習積極性、創造性、技能既動手能力以及適應市場的能力也得到了進一步的提高。汽車電氣這門課也由原來的學生畏懼，怕困難，不想學到現在的搶著學，生怕落后，生怕學得不夠多不夠好。逐步形成一種良好的學習態勢。

學生學習積極性的提高，關鍵在于教師的合理引導，如何培養學生的創新思維，發散思考，自主學習，探究學習，來發現問題及解決問題的能力不是一朝一夕就能實現的，而是要一個長期不斷摸索和反復實踐的過程，作為一個教育工作者我堅信且滿懷信心，在今后的教育教學中不斷積極探討《汽車電氣設備》的教學方法和教學規律，不斷開拓創新，相信《汽車電氣設備》的教學會更上一個臺階。

參考文獻：

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過去我們課程設計題目均是給定電力系統的局部接線方式和運行方式，通過改變系統參數設定，對系統中某些線路及變壓器進行繼電保護方案設計、整定計算、靈敏度校驗、繼電器元器件型號參數選擇等相關設計工作。這種設計方式由于系統接線簡單，許多參數需要具體給定，運行方式變化很少，這種局限性使得學生發揮的空間較小，不能使設計與工程實際相結合，對電力系統的整體概念建立不起來，對電力系統的接線方式、最大、最小及正常運行方式等不能全面分析，內容相對單一。在設計過程中僅僅參考某些類似的習題及相應的設計指導書進行設計計算，難免會有學生互相抄襲。這種傳統課程設計方式既不能調動學生的設計積極性，更談不上創新能力的培養。

（二）教學形式單一

在課程設計中，指導教師根據《電力系統繼電保護原理》這門課所涉及的主要內容，結合工程項目實際情況給出不同的設計題目和原始資料，為了使學生在兩周時間內完成設計任務，通常課程設計指導書會結合實際題目詳細講解設計方案、內容、步驟、設計規范及要求、設計報告的格式等等內容。學生通過查閱相關設計手冊和設備手冊，參考某些類似習題及以往學生課程設計資料進行模仿設計。在設計過程中，指導教師雖然每天去教室指導，但由于多數學生不能夠主動提出問題，教師無法全面了解學生在設計過程中出現的問題和錯誤，造成提交的設計報告存在許多錯誤，甚至會出現一些原則性錯誤。另外，由于缺乏對設計計算結果及結論進行實踐驗證，學生既不知道計算結果是否正確，也不知道設計結論是否合理，這樣就大大削弱了課程設計的重要意義。

（三）成績評定缺乏規范性和合理性

傳統課程設計成績評定的方法是根據學生所提交設計報告的正確性、合理性、完整性、規范性情況，結合學生在設計過程中的出勤率、態度是否端正以及主動性等，按照不同方面的分值比例，給學生評出優、良、中、及格或不及格的成績。往往這種成績評定方法會造成同一小組中不同學生差別不大，甚至會出現小組中主要參與設計人員的成績由于報告書寫稍差等原因得分較低的現象，造成成績不能準確反映學生的真實能力。另外，由于缺乏對所得結論進行實際或模擬驗證的手段，無法考核學生的設計動手能力及實踐技能。

二、教學改革措施

為適應我國“卓越工程師培養目標”和學校應用型本科人才的培養模式要求，針對電力系統繼電保護課程設計傳統教學方法存在的弊端，我們結合近兩年的教學實踐經驗，提出了將電力系統繼電保護課程設計與綜合性實驗項目相結合的方法和具體措施，改革繼電保護課程設計的教學內容，創新實踐教學方法。

（一）根據“卓越工程師”培養目標的要求，結合專業課理論和實際工程，確定合理的課程設計題目

合理的課程設計題目對于學生加深理解和掌握所學專業理論知識，熟悉相關工程設計規范，掌握有關設計方法和設計步驟十分重要。設計題目一方面要緊密結合理論課程的專業知識，盡可能涵蓋該專業課程的主要內容，另一方面要與實際工程設計緊密結合，盡可能采用已經實際運行并具有一定規模的供配電系統的原始數據資料，這樣才能培養學生的工程意識，樹立學以致用的思想，提高學生的專業興趣，還能指明學生將來從事的專業方向。此外，設計題目還可根據相應的專業實驗室實驗條件，對學生設計結論進行仿真或模擬驗證。這樣就可以使學生在完成理論設計的基礎上，在實驗室能夠得到驗證。當驗證結果正確時，可以使學生感到有成就感，從而激發學生學習的積極性和主動性，提高學生的自信心。考慮以上方面，結合不同學生的學習情況，教師提供課程設計題目的難易程度和工作量大小既要有區別，也要適中，保證所有學生能夠在規定的時間內完成設計，又不使得一些學習稍差的同學因為題目難度或工作量較大沒能夠按期順利完成設計任務而打擊其積極性。例如：根據一些大型企業（如鋼鐵廠、煉油廠）或地區電力系統的實際接線方式，選擇有2～3個發電廠（每個發電廠有2～4臺發電機組）與1個無窮大電源系統，選擇3～5個大型用電負荷構成的具有雙回路、環路接線方式的閉式電力網絡，針對該網絡中的發電機、變壓器及線路（架空線及電纜線路）進行保護方式選擇及參數計算和裝置選擇。這可以使學生對電力系統網絡結構和接線方式有一個比較全面的了解，而且便于學生理解系統在不同情況下的最大、最小及正常運行方式，從而更進一步理解各段保護以及上、下級之間的選擇性、靈敏性、快速性、可靠性以及近后備、遠后備保護的概念及相互間的關系，促進學生對電力系統接線方式、運行方式及繼電保護作用的全面理解和掌握。

（二）加強課程設計的指導和管理，確保設計過程的嚴密性和正確性

針對部分學生對課程設計的重視程度不夠，存在得過且過、相互抄襲現象，指導教師應投入足夠的精力和時間指導學生設計，除了嚴格審核學生設計方案是否合理、中間設計步驟及計算結果是否正確，還要組織學生討論和分析在設計過程中出現的錯誤。例如，對于給定的電力系統如何分析其最大、最小及正常運行方式是一個比較難的問題，既要考慮線路及設備的并列及分列運行情況，又要考慮因其他線路或設備故障引起負荷電流或短路電流的變化等，讓學生通過討論全面了解系統的各種運行方式，確定系統在不同 運行方式下的負荷電流、短路電流及功率流向等，另外，還要查閱相關的設計規范及設計手冊，才能確定合理的保護方案。另外，在各種保護的整定計算時，部分學生對一些公式的應用存在較多問題，主要是對公式中一些電流量的含義理解不明確。例如：在線路-變壓器組接線方式中的線路電流保護中，瞬時速斷保護動作電流值一般應按照最大運行方式下變壓器二次側發生三相短路時流過變壓器一次側的短路電流整定，很多同學用的是變壓器二次側短路電流。在被保護范圍內有變壓器時，校驗靈敏度既要考慮保護裝置的接線方式，又要考慮變壓器的繞組接線方式，在變壓器差動保護的靈敏度校驗時也存在類似的問題。學生通過討論經常出錯的問題，加深了對《電力系統繼電保護原理》課程理論知識的理解，提高學生利用所學知識分析和解決這些實際問題的能力。

（三）將《電力系統繼電保護課程設計》與設計性實驗相結合，確保設計結論的準確性和完整性

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為克服沖壓成形工藝課堂理論教學抽象、難懂；沖壓模具設計實踐性強的特點，必須改革傳統的教學方法，采用新的教學模式[3]。為加強對學生動手能力和工程實踐能力的培養，提出理論教學和實踐教學并重的一體化教學模式，并應用到課程教學中。（1）講練結合型教學方法。“教、學、做”融為一體的教學模式適合于實踐性內容的課程教學。在課程的每一模塊開始時，布置給每名學生不同的設計項目，然后按照沖模的設計步驟，通過多媒體教學、模具裝拆演示，逐步講解沖模的工藝問題、工藝計算，結構設計等不同環節，在每個環節后要求學生在課堂上進行項目設計，教師現場解答疑問，挑選部分學生對自己項目設計過程進行敘述，并在教師與其它學生進行點評和質疑后進行修改。當完成該模塊的教學時，學生也完成了自己的設計項目。同時將課程設計貫穿于各次項目訓練中，隨著不同模塊的進行，逐步完成課程設計，并鞏固各單元教學效果和提高學生的綜合運用能力。采用講、練結合型教學方法，教師在講清基本概念、基本理論與方法之后，通過布置設計任務，進行實踐訓練，完成教學內容。采用這種教學方法，事實證明教學效果良好，學生很快地掌握了課程內容。（2）案例教學方法。生產一線的情況是千變萬化的，案例教學為學生提供了一種模仿、借鑒和引申的范例。這種教學模式的最大特點是師生互動性強，體現了以學生為主的教育思想[4]。本課程挑選電機轉子、電機定子、機芯自停桿、電容器接線片等幾個典型沖壓件的沖模設計案例，每個單元以一兩個沖模設計的完整案例將課程的主要內容全部穿插起來。通過案例式教學，使學生先模仿借鑒案例，繼而對自己的設計進行提升拓展，最終獨立完成設計任務。（3）討論式教學方法。在課堂上教師針對企業工作環境的模擬情況所采取的不同工藝措施提出幾個討論題，如針對電機轉子沖壓件，先是設置一定的生產條件，再討論采用單工序模、連續模或復合模的優缺點。學生分組準備并派代表發言，不同觀點之間可以展開爭論，最后教師進行歸納總結，如果答案不統一，不同的觀點可以允許存在。這種教學法，實際也是對企業工作環境的模擬，通過這種教學，能夠提高學生工作的適應能力。實踐證明，以上幾種教學模式都充分調動了學生的學習積極性，體現了以學生為主體的思想，同時也體現了理論與實踐的緊密結合。學生既學到了理論知識也掌握了實踐技能，同時學生的技術應用能力也得到了提高，因而受到學生的普遍歡迎。

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【Abstract】 At present， UESTC（University of Electronic Science and Technology of China） is now moving forward to tha goal of making the university ， which is well-known at home .This paper describes the development and overview of foreign electrical engineering ，and introduced the professional mission， educational goals and outcomes of some well-known American School of Electrical Engineering. Then using it as the basis for an analysis of the characteristics of the development of professional disciplines.

【Keywords】 Educational Objectives；American University；University of Electronic Science and Technology of China（chengdu）；Electrical Engineering

1 國外電氣工程類專業發展概述

電氣工程（Electrical Engineering簡稱EE）是現代科技領域中的核心學科之一。就目前國際水平而言，電力的需求將不斷增長，社會對電氣工程及其自動化科技工作者的需求量呈上升態勢。因此， 電氣工程的教育和科研在發達國家高校中一直占據著十分重要的地位。

國外該學科（系）在科研、教學及學術組織形式上與國內電氣工程學科有較大不同。了解國外學科狀態及教學、科研方向，對調整我們的學科方向、提高教學、科研水平具有十分重要的作用。下面分析美國著名大學電氣專業教育培養特點，并與電子科技大學（成都）的電氣工程專業的培養目標、課程設置等多方面進行對比分析，對我校課程設置提出一些建議。

2 電子信息與電氣工程專業的使命、教育目標及結果

2.1 電子科技大學（成都）（University of Electronic Science and Technology of China）

使命

使學生具備本學科和跨學科的基礎與綜合素質，專業能力強、綜合素質高，具有國際視野的寬厚型、復合型優秀人才。

本科生培養目標

1.具備扎實的自然科學基礎與較好的人文科學基礎。

2.掌握強電與弱電、電力電子、硬件與軟件、多學科的基礎理論。

3.掌握電力電子設備與系統的基本分析與設計方法；具有設計、開發、調試、應用電氣系統的基本能能力。

4. 了解電氣系統的基本方針、政策和法規；了解該領域最新進展與發展動態；具有良好的外語基礎與國際交流能力，具有一定的科學研究和實際工作能力。

主干課程：

電路分析基礎、信號與系統、模擬電路基礎、數字邏輯設計及應用、微型計算機系統原理及接口技術、電力拖動自動控制系統、嵌入式控制系統等。

主要實踐教學環節

1.實驗：電機與電拖自動控制實驗、電機的微機控制技術實驗。

2.上機：軟件技術基礎上機、單片機原理及應用上機。

3.課程設計：電路分析基礎課程設計、電力拖動自動控制系統課程設計、電力電子技術課程設計、電機拖動與PLC控制系統課程設計、供配電課程設計、二維精密伺服系統設計課程設計。

4.實習實訓：基礎工程訓練、電工電氣技術實訓、電裝實習、生產實習、綜合課程設計、畢業設計等。

2.2 麻省理工學院工程學院電氣工程與計算機科學系（ Department of Electrical Engineering and Computer Science，School of Engineering，MIT）

使命： 電氣工程與計算機科學系的首要使命在于培養學生。發展創新技術、思維及實踐并培養能夠處理世界復雜問題的創新型領導。

本科生教育目標

1.提高學生電氣工程與計算機科學必要的數學工具、基礎科學和基礎知識的應用能力。

2.發展學生對電氣工程與計算機科學的專業理解以便為未來就業做好準備。

3.發展學生對社會、工商業、技術以及人類生存環境的重要性的理解，以便產品設計的程序符合實際需要。

本科生學習結果

1.基礎：了解科學與工程的基礎， 并能夠加以應用。

2.廣度：熟悉包括電氣工程（EE）和計算機科學（CS）基本要素在內的多種重要的技術領域。

3.深度：運用電氣工程領域的V1- 1課程計劃、計算機科學領域的V1- 3課程計劃、以及這兩個領域的V1- 2課程計劃的一種或多種專業方向全面的知識。

4領導能力：在EE 和CS 設計和發展所面臨的更大的挑戰背景下的鑒別能力。

電氣工程學士學位（ BSEE） 課程計劃的教育目標

必修課與選修課的結合確保學生在電路、數字系統、電子設備、電磁以及線性系統等專業領域獲得一個寬廣的知識基礎。

BSEE課程計劃的目標

BSEE 課程計劃使學生在畢業后為取得以下職業和專業成就做好準備：

1.通過設計、產品開發、研究、生產、咨詢測試、銷售以及管理等技術性作業來練習電氣工程。

2.熟練使用現代化的設計工具。

3.參與和提供由多種專業和文化背景的個體組成的團隊的領導。

4.掌握有效的書面和口頭溝通技能以傳遞信息、表達觀點。

2.3 斯坦福大學工程學院電氣工程系（ Department of Electrical Engineering，School of Engineering，Stanford University）

使命

本科課程計劃的畢業生被要求掌握電氣工程的基礎知識和至少一門專業領域的知識。畢業生被要求具有基本的實驗、設計和溝通能力以便為研究生階段的繼續學習做好準備， 或者為要求掌握電氣工程、科學與技術的一門基礎知識的初級崗位做好準備。

教育目標

1.技術知識： 提供電電氣工程原理的基礎知識、必要的計算支撐知識、工程基礎、數學和科學。培養計劃必須至少包括一個有深度的專門領域， 當前包括計算機硬件、計算機軟件、控制、電子、場與波、通信與信號處理。

2.實驗室與設計技能： 培養進行和設計實驗方案需要的基本技能，培養簡述問題與描述方案的能力， 培養采用先進技術知識和技巧， 規劃求解方案的過程的能力。

3.交流技能： 培養組織編撰報告的能力， 用英文進行寫作和演講的能力。

4.為深造打基礎： 為后續研究生、或終身成功學習準備足夠寬深的知識。

5.為就業作儲備： 培養適應很多不同職業崗位的技能和品質， 包括經濟頭腦、道德規范、領導能力、專業組織能力、安全意識、服務態度、協作精神等。

電氣工程本科課程改革趨勢

本科新課程主要變化： 在2- 3 年級采用一組由6 門課程組成的核心課程， 為學生在7 個EE 分支學科從事高級學習提供一個基礎。通過將必要的鏈條扁平化， 作為高年級學生， 學生能夠從一個更廣泛的高級課程中進行選擇。

3 電子信息與電氣學科專業教育基本特點比較及分析

從以上學校介紹及分析可以看出：

總體來說，國外的電氣課程具有如下特點：

（1）教學體系呈現百花齊放的態勢，教學內容涵蓋面廣。

（2）在所分析的幾所美國大學里， 在同一學院， 不同學科的低年級學生在同一基礎平臺上接受相同的教育， 淡化專業方向， 這有利于培養學生寬廣的知識面并使其就業途徑更加多樣化。

（3）各校該學科專業的使命和教育計劃都強調厚基礎， 重視學生解決實際問題的能力、理論與實踐相結合的能力、創新能力、終身學習的能力、有效溝通和交際的能力以及人文和社會科學素養的培養和提高， 重視學生個性的和諧發展年， 重視專業教育與道德教育的結合。

在教學內容和教學方式上，國外大學有很多值得我們借鑒的地方。在教學內容上，必須強調抽象方法的應用，這對于學生理解分析方法和建立實際器件和電路的概念都會有幫助。我國的教學內容遵循比較完整的經典理論體系，近年來在更新知識體系與內容方面做了一些工作，但是在反映新技術新方法、緊密聯系快速發展的電子技術方面仍顯得不足。

國外的教學組織和管理運行機制與國內最根本的區別在于：國外的教學是以學生為主導的，在學習知識的過程中，學生的主動性、自覺性和自律性更強，國外高校的學分制體系和學生的高淘汰率，保證了較高標準的教學水平。

故我校可以參考以下建議進行改進

1.關于課程教學方法

實現從單一傳授知識向綜合能力培養轉變；實現從重教輕學向以教師為主導以學生為主體轉變；充分利用計算機技術和網絡技術為教學服務；使課程網站和課程教學緊密結合，加強好課件的使用交流。

2.關于課程實驗教學內容

目前，各個學校都十分注重對學生動手能力的培養，在課程中加強實踐性教學環節。應加強工程實踐內容，增加綜合設計性和研究性實驗。

3.關于教材建設

在廣泛吸取國外教材成功經驗以及總結我國教材建設經驗的基礎上，建議各高校根據人才培養目標的定位和實際需要，編寫一些更具特色的教材。

由此，只要我們深入學習并結合本校實際情況，認真分析并學習國內外名牌高校的優勢所在，加強師資建設、對課程設置進一步優化、提高學生實踐學習時間，就一定能夠培養出知識面寬、基礎扎實、能力強、素質高的大學本科畢業生。

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