電氣工程特色實踐教學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)建

時間:2022-07-03 04:15:55

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電氣工程特色實踐教學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)建

清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系(以下簡稱電機系)始終把人才培養(yǎng)作為根本任務(wù),為國家培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的電氣工程學(xué)科專業(yè)人才。實踐教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),電機系把培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)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(yǎng)高層次電氣工程學(xué)科創(chuàng)新人才為目標(biāo)、以國民經(jīng)濟發(fā)展需求為導(dǎo)向、以強行業(yè)背景為依托、以學(xué)生為主體的校內(nèi)外實踐教學(xué)平臺,構(gòu)建了具有電氣工程學(xué)科特色實踐教學(xué)體系。

1校內(nèi)實踐教學(xué)平臺建設(shè)

我系以電氣工程國家實驗教學(xué)示范中心、電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點實驗室和校企聯(lián)合實驗室為基礎(chǔ),搭建了高層次校內(nèi)實踐教學(xué)平臺(見圖1)。

1.1加大實驗室投入,改善實踐教學(xué)環(huán)境我系不斷加大實驗室建設(shè)力度,大力改善實踐教學(xué)環(huán)境。統(tǒng)籌規(guī)劃,整合資源,建設(shè)了全校性公共實驗平臺、專業(yè)基礎(chǔ)課實驗平臺、專業(yè)課實驗平臺。2009~2010年,再次對實驗室的儀器設(shè)備進行了更新,重點建設(shè)了包括計算機硬件實驗室、電機教學(xué)實驗室、電氣工程自動化教學(xué)實驗室、電工與熱工計量教學(xué)實驗室、繼電保護實驗室在內(nèi)的10余個實驗室。購置了功率信號源、變阻箱、數(shù)字萬用表、計算機、繼電保護設(shè)備、示波器、信號發(fā)生器、單片機開發(fā)板、DSP開發(fā)板、常見集成芯片、電子負(fù)載、電子電路實驗箱、風(fēng)力發(fā)我系統(tǒng)、太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)等設(shè)備。同時,還對實驗環(huán)境進行了改造和修繕,并為實驗室新購置了空調(diào)、門禁等基礎(chǔ)設(shè)施。

1.2大力引進優(yōu)秀人才,建設(shè)優(yōu)質(zhì)實踐教師隊伍我系擁有一支高學(xué)歷、高素質(zhì)的實踐教學(xué)教師隊伍。不僅有學(xué)科帶頭人、教學(xué)名師等參與實驗指導(dǎo),還有一支具有豐富實踐經(jīng)驗的優(yōu)秀的專職實驗教師隊伍。負(fù)責(zé)實踐教學(xué)的專職和兼職教師中,有多位教師獲獎,包括國家教學(xué)成果獎、北京市教學(xué)成果獎、國家教學(xué)名師獎、清華大學(xué)優(yōu)秀實驗技術(shù)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(shè)。著力培養(yǎng)青年教師,加強后備力量建設(shè),相繼引進了1名副教授和2名清華大學(xué)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(diào)動教師參與實踐教學(xué)的積極性。比如:實施了實踐教學(xué)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(xí)實踐工作中去。2009~2010年,實驗室系列教師承擔(dān)了所有的生產(chǎn)實習(xí)、社會實踐帶隊任務(wù),他們在實習(xí)現(xiàn)場的系統(tǒng)講解和答疑,進一步提高了實習(xí)實踐效果,學(xué)生反響熱烈。同時,帶隊進行實習(xí)、接觸生產(chǎn)一線,也為提高實驗系列教師業(yè)務(wù)水平提供了平臺。2010年,我系制訂了科技輔導(dǎo)教師制度,從各二級學(xué)科中遴選優(yōu)秀的青年教師作為科技輔導(dǎo)教師,指導(dǎo)學(xué)生的科技活動。

1.3不斷改革教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)課程是教學(xué)的主要載體,實驗課程是鍛煉學(xué)生動手能力、創(chuàng)新意識的主要途徑。通過改革教學(xué)方法,可以幫助學(xué)生更快更好地掌握進行科學(xué)研究和探究事物的方法,培養(yǎng)學(xué)生獨立進行科學(xué)研究的能力。我系不斷對已有的實驗課程進行教學(xué)內(nèi)容和方法的改革與創(chuàng)新,并積極鼓勵開設(shè)新課。2009年,清華大學(xué)“實驗室科研探究”入選國家精品課。我系面向全校開設(shè)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(shù)”是該國家精品課的教學(xué)單元。這兩門課程的選課學(xué)生來自電機系、機械系、精儀系、經(jīng)管學(xué)院、自動化系、材料系、工物系、人文學(xué)院等多個院系,實現(xiàn)了跨院系、跨專業(yè)組織課程。課程重視將實踐教育貫穿教學(xué)全過程,積極推進探究式學(xué)習(xí),努力培養(yǎng)學(xué)生的探究精神,教學(xué)效果顯著。為便于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握知識,兩門課程的主講教師分別編寫了相應(yīng)的講義。課程單元負(fù)責(zé)人、電力電子與電機控制教學(xué)實驗室主任畢大強博士獲第七屆“清華大學(xué)優(yōu)秀實驗技術(shù)人員”獎?!艾F(xiàn)代高電壓實驗技術(shù)”課程原有的授課模式是以演示實驗為主,通過實驗使學(xué)生了解高電壓方面的相關(guān)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(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐匝菔緦嶒灋榛A(chǔ),以自主創(chuàng)新性實驗為主導(dǎo)的教學(xué)模式。改革后的課程,要求學(xué)生自主設(shè)計綜合性的創(chuàng)新實驗,并利用現(xiàn)有的實驗設(shè)備完成實驗內(nèi)容,實現(xiàn)實驗?zāi)康摹T诖诉^程中,以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主,教師發(fā)揮指導(dǎo)作用。改革后的課程實現(xiàn)了從以演示實驗為主向以創(chuàng)新性實驗為主、從以灌輸式為主向以探究式為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變,課程改革效果優(yōu)秀。

1.4加強國際交流與合作,創(chuàng)建國際一流實踐教學(xué)平臺我系十分重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)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(qū)進行訪學(xué)。全系各實驗室每年共接受近20個國家或地區(qū)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(qū)的參觀,并邀請了日本早稻田大學(xué)、美國麻省理工大學(xué)、美國亞利桑那州立大學(xué)、美國華盛頓州立大學(xué)、英國布魯內(nèi)爾大學(xué)、香港理工大學(xué)等20余個國內(nèi)外知名大學(xué)、企業(yè)的專家學(xué)者作交流報告。

2校外實踐教學(xué)平臺建設(shè)

2.1建立了科學(xué)合理的實踐基地布局校外實踐基地是學(xué)生了解學(xué)科前沿,感受生產(chǎn)實際的主要平臺。我系利用強行業(yè)背景的巨大優(yōu)勢,與很多海內(nèi)外大型電力企業(yè)建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)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(xué)基地的良好合作關(guān)系的同時,2009、2010年,又新建了北方聯(lián)合電力公司、沈陽特變電工股份有限公司、寧夏電網(wǎng)公司、山東海陽核電公司4個實踐教學(xué)基地?;緦崿F(xiàn)了“全方位建設(shè),多角度推進”的實習(xí)基地布局,即:實踐基地全面涵蓋電氣學(xué)科的電工和電力兩個行業(yè),為本科生生產(chǎn)實習(xí)和社會實踐、專業(yè)學(xué)位型碩士研究生產(chǎn)業(yè)實踐、研究生就業(yè)實踐、博士生暑期實習(xí)等提供了保障。2009年,清華大學(xué)—西安電力機械制造公司實踐基地獲批成為北京市高等學(xué)校市級校外人才培養(yǎng)基地。2010年獲學(xué)校批準(zhǔn),沈陽特變電工股份有限公司成為校級實踐教學(xué)基地(見圖2)。

2.2制定了規(guī)范健全的保障制度科學(xué)有效的管理,為提高實踐教學(xué)質(zhì)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(dǎo)教師、學(xué)生支隊長對校外實踐教學(xué)進行全過程管理。2010年,實施了系領(lǐng)導(dǎo)帶隊實習(xí)機制。由系(副)主任、黨委(副)書記等親自帶隊,分別率學(xué)生赴各基地進行生產(chǎn)實習(xí)。系領(lǐng)導(dǎo)們分別出席了各基地的歡迎儀式,還發(fā)表了講話。這一機制進一步加強了與實習(xí)單位的合作關(guān)系,也鼓舞了帶隊教師和學(xué)生的士氣。為了提高教師、學(xué)生參與實踐教學(xué)的積極性,我系還采用物質(zhì)獎勵與精神獎勵相結(jié)合的激勵機制,為表現(xiàn)突出的個人和集體頒發(fā)證書和獎品,并為實習(xí)帶隊教師提供生活補貼。

2.3企業(yè)專家?guī)炱髽I(yè)專家往往具有豐富的實踐經(jīng)歷和工程經(jīng)驗,可以立足生產(chǎn)實際,洞察學(xué)科前沿和行業(yè)走向。我系采取“送出去,請進來”的方法,建立企業(yè)專家?guī)?。所謂“送出去”,即選拔一批骨干教師到企業(yè)進行實踐;所謂“請進來”,即吸引一批具有優(yōu)秀素質(zhì)和教學(xué)能力的企業(yè)工程師到系里授課。

3學(xué)生科技創(chuàng)新活動平臺的建設(shè)

以校內(nèi)、外實踐教學(xué)平臺為依托,我系建立了學(xué)生科技創(chuàng)新活動平臺,為學(xué)生參與科研活動、培養(yǎng)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(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和主體作用。在學(xué)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(xué)生進行科技創(chuàng)新活動提供了場地和平臺。改造后的實驗室分為:基礎(chǔ)實驗區(qū)、科技競賽實驗區(qū)、討論區(qū)等多個區(qū)域。每個實驗桌都配備有計算機,示波器,信號發(fā)生器,穩(wěn)壓電源,調(diào)壓器,DSP、FPGA、MCU開發(fā)板和全系列電阻電容,萬用表和電烙鐵等基本實驗設(shè)備。同時,實驗室增加了門禁系統(tǒng),采用彈性管理,使學(xué)生可以利用業(yè)余時間自主進行實驗,也提高了儀器設(shè)備的利用率。包括電機系、信息學(xué)院各系、物理系、工物系和醫(yī)學(xué)院等多個院系的學(xué)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(zhàn)杯、北京市FPGA競賽、電子設(shè)計大賽等各種賽事的項目的準(zhǔn)備和調(diào)試工作均為在該實驗室完成。

3.2大力支持學(xué)生參與豐富的學(xué)生科技活動為充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,我系積極組織并大力支持學(xué)生參與各種科技活動,包括:校內(nèi)實踐活動(如SRT計劃、挑戰(zhàn)杯等),校外競賽(如電子競賽,數(shù)學(xué)建模競賽等)。為保證競賽效果,使學(xué)生真正賽有所得,我系不僅為參賽學(xué)生提供了免費的實驗場所,還為他們配備了輔導(dǎo)教師,并提供經(jīng)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(guān)項目調(diào)研。配備了3位教師進行全程指導(dǎo),分別負(fù)責(zé)調(diào)研前相關(guān)知識準(zhǔn)備,與調(diào)研單位的聯(lián)系,和赴深圳對調(diào)研活動進行現(xiàn)場指導(dǎo)。這3位教師均為我系在電動車領(lǐng)域頗有造詣的優(yōu)秀青年教師,從師資配備上保證了調(diào)研活動質(zhì)量。以我系科技創(chuàng)新活動平臺為支撐,近2年學(xué)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(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎,并獲得全國大學(xué)生節(jié)能設(shè)計競賽唯一的一等獎;在第五屆“中國電機工程學(xué)會杯”全國大學(xué)生電工數(shù)學(xué)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(nèi)營造了濃郁的學(xué)術(shù)氛圍。如2009年,建立了持續(xù)跟蹤培養(yǎng)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(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)、簡報、視頻等渠道進行大力宣傳,充分發(fā)揮他們的榜樣作用;建立了獎勵機制,對輔導(dǎo)教師和獲獎學(xué)生給予一定的物質(zhì)獎勵,促使教師、學(xué)生做出優(yōu)異成果。制訂了“清華大學(xué)電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)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(xiàn)突出的本科生進行推研加分獎勵。該辦法意在鼓勵學(xué)生本人申請或參與教師設(shè)立的SRT項目、課外科技項目、根據(jù)課程設(shè)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(xué)體系

我系充分利用校內(nèi)、外實踐教學(xué)資源,將實踐課程與科技活動相結(jié)合,以校內(nèi)、外兩大實踐教學(xué)平臺為支撐,建立了有電氣工程特色的實踐教學(xué)體系。拓展了人才培養(yǎng)的空間,提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量(見圖3)。

4.1以國民經(jīng)濟建設(shè)需求為導(dǎo)向,確定了實踐教學(xué)定位以國民經(jīng)濟建設(shè)需求為導(dǎo)向,建立開放式、需求化的電氣工程實踐教學(xué)體系。電氣工程學(xué)科是關(guān)乎國計民生的重要學(xué)科。我系一直立足我國實際,面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場進行學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)。隨著近幾年國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,對電力行業(yè)的人才培養(yǎng)提出了新的、更高的要求。我系以培養(yǎng)服務(wù)社會、適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才為己任,通過理論課程與實踐課程的有機結(jié)合,有效利用豐富的校內(nèi)外教學(xué)資源和面向社會的開放式實踐教學(xué)環(huán)境,為學(xué)生提供了解工程實際、學(xué)科前沿、社會需求的機會,增強了學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新意識和服務(wù)意識。

4.2以強行業(yè)背景為依托,進行實踐教學(xué)內(nèi)容建設(shè)以強行業(yè)背景為依托,建立智能式、專業(yè)化的電氣工程實踐教學(xué)體系。我系利用行業(yè)背景的巨大優(yōu)勢,建立了科學(xué)的實踐基地布局,同時也與行業(yè)內(nèi)眾多企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。這些都為教師進行項目研究,學(xué)生進行實踐、開展科技活動和就業(yè)創(chuàng)造了有利條件。我系鼓勵并支持教師參與實踐教學(xué)、與企業(yè)聯(lián)合進行科技項目研究,并將優(yōu)秀的科研成果轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的實踐教學(xué)資源,更新實踐教學(xué)內(nèi)容。如:將工程實際問題引入實踐教學(xué)和學(xué)生科技活動,設(shè)立與行業(yè)實際相關(guān)的SRT題目和本科綜合論文訓(xùn)練題目等。并通過科研和實踐活動,積極引導(dǎo)學(xué)生就業(yè)。形成教師與學(xué)生,企業(yè)與學(xué)校,教學(xué)與科研的多相良性互動。

4.3以科學(xué)性為目標(biāo),建立完善的實踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)以科學(xué)性為目標(biāo),建立全方位、系統(tǒng)化的實踐教學(xué)體系。我系進行了系統(tǒng)化的實踐教學(xué)體系建設(shè),建設(shè)內(nèi)容包含了:實踐環(huán)境建設(shè)、課程建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、制度建設(shè)、經(jīng)費管理等各種要素。并設(shè)立了全方位的實踐教學(xué)環(huán)節(jié):通過課內(nèi)基礎(chǔ)實驗培養(yǎng)學(xué)生基本的動手能力和理論聯(lián)系實際的能力;通過認(rèn)識實習(xí)和金工實習(xí)豐富學(xué)生對專業(yè)的感性認(rèn)識;通過項目訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生科研能力和創(chuàng)新意識;通過生產(chǎn)實習(xí)培養(yǎng)學(xué)生對學(xué)科建設(shè)和行業(yè)發(fā)展的理性認(rèn)識和對工程實際的認(rèn)知能力;通過科技活動拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維空間;通過社會實踐培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神等素質(zhì);通過1年的綜合論文訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決問題的能力等。

5結(jié)語

清華大學(xué)被批準(zhǔn)為教育部第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”實施高校,電機系成為清華大學(xué)首批加入該計劃的單位。電機系將以培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量電氣工程技術(shù)人才為目標(biāo),進一步加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、完善實踐教學(xué)體系,著力提升學(xué)生的工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新能力。