“電氣控制技術(shù)”工程型實(shí)驗(yàn)的研究與探索＊

諸葛致，吳軍科，郭振威

（桂林電子科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣西 桂林 541004）

“卓越工程師計(jì)劃”旨在培養(yǎng)一大批工程能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。“卓越計(jì)劃”的核心內(nèi)容是培養(yǎng)和提高高校學(xué)生的工程實(shí)踐能力，包括實(shí)際操作能力、實(shí)際動手能力、分析工程問題的能力、解決工程問題的能力以及實(shí)際工程的設(shè)計(jì)能力。而這些工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要有針對性的、行之有效的實(shí)踐教學(xué)才能完成，實(shí)踐教學(xué)是卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃中的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)踐教學(xué)的體系和成效是“卓越工程師計(jì)劃”能否培養(yǎng)出真正名副其實(shí)的具有工程實(shí)踐能力的“卓越工程師”的關(guān)鍵。

構(gòu)建實(shí)踐課程體系，優(yōu)化實(shí)踐課程內(nèi)容，加強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生工程素質(zhì)和工程能力，是當(dāng)前環(huán)境下電氣工程實(shí)踐教學(xué)的核心[1-2]。

“電氣控制技術(shù)”是電氣工程及其自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，實(shí)踐性強(qiáng)，應(yīng)用非常廣泛，是電氣工程及其自動化學(xué)生畢業(yè)后在工作中最常用到的專業(yè)知識，是“卓越電氣工程師”必須具備的重要專業(yè)知識。

1 “卓越計(jì)劃”背景下“電氣控制技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

1.1 “電氣控制技術(shù)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工廠的實(shí)際設(shè)備不一致

“電氣控制技術(shù)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工廠的實(shí)際設(shè)備明顯不一致，造成實(shí)踐教學(xué)環(huán)境與工程實(shí)際環(huán)境相差較大?！半姎饪刂萍夹g(shù)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備通常是實(shí)驗(yàn)箱、實(shí)驗(yàn)臺，設(shè)備雖然易于操作、安全可靠，但實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)際設(shè)備相距甚遠(yuǎn)，學(xué)生無法看到真正的元器件，看到的是印刷在實(shí)驗(yàn)箱、實(shí)驗(yàn)臺面板上的元器件的符號和插孔，做實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生按照電氣原理圖將導(dǎo)線插進(jìn)插孔，而最需要研究的元器件實(shí)物卻在實(shí)驗(yàn)箱里面。這樣的設(shè)備只能開設(shè)演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)這些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，無法開設(shè)工程實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)，難以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、解決問題的能力，更不用說培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新精神了。

1.2 “電氣控制技術(shù)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)際脫節(jié)

“電氣控制技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)際脫節(jié)，演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)少，沒有工程型實(shí)驗(yàn)。在“電氣控制技術(shù)”的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生通常是按照指導(dǎo)教師安排的內(nèi)容去做，指導(dǎo)教師通常把實(shí)驗(yàn)的操作步驟詳細(xì)地寫在黑板上或指導(dǎo)書中，而學(xué)生只需機(jī)械地按操作步驟按部就班一步一步完成即可，學(xué)生沒有主動性可言，缺少獨(dú)立思考，無法培養(yǎng)“卓越工程師”所需要的工程實(shí)踐能力。

即使有設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，也只是設(shè)計(jì)出了電氣原理圖，最終還是在實(shí)驗(yàn)臺上插孔接線驗(yàn)證學(xué)生設(shè)計(jì)的原理圖，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備與工廠的設(shè)備不一致，學(xué)生也看不到各種電器實(shí)物，不是用電器實(shí)物來接線，可以培養(yǎng)一點(diǎn)工程設(shè)計(jì)能力，但難以培養(yǎng)學(xué)生的分析工程問題的能力、解決工程問題的能力。

1.3 實(shí)驗(yàn)教師的工程素質(zhì)不高

高校實(shí)驗(yàn)教師的工程素質(zhì)普遍不高，開設(shè)的“電氣控制技術(shù)”實(shí)驗(yàn)工程性太弱。高校教師大多數(shù)是從學(xué)校到學(xué)校，從理論學(xué)習(xí)到理論講授，缺少實(shí)際工程歷練，工程實(shí)踐能力薄弱[3]。實(shí)驗(yàn)教師的工程素質(zhì)不高，工程意識不強(qiáng)，加上實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工程的實(shí)際設(shè)備差異太大，一直以來未曾開創(chuàng)性地開設(shè)工程型實(shí)驗(yàn)，通常只開設(shè)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的工程性太弱，造成工科學(xué)生的工程實(shí)踐能力明顯不足，難以滿足實(shí)際工程的需要，無法真正培養(yǎng)出具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的“卓越工程師”。

2 工程型實(shí)驗(yàn)對“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的重要性

按教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”所擬訂的標(biāo)準(zhǔn)，本科畢業(yè)生要掌握本專業(yè)的基本理論知識和扎實(shí)的工程基礎(chǔ)知識，了解本專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，了解本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)行業(yè)的政策和法規(guī)，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識去分析并解決工程實(shí)際問題[4]?！白吭接?jì)劃”的核心與關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。而這正是多年來實(shí)踐教學(xué)體系的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，也是大學(xué)生的能力不足之處[3]。

創(chuàng)新性地構(gòu)建工程型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，開創(chuàng)性地開設(shè)工程型實(shí)驗(yàn)，開設(shè)與實(shí)際工作高度一致的工程型實(shí)驗(yàn)，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力、實(shí)際動手能力、分析工程實(shí)踐問題的能力、解決工程實(shí)踐問題的能力。著力培養(yǎng)和提高學(xué)生的這些工程實(shí)踐能力，這是“卓越計(jì)劃”的核心內(nèi)容，是“卓越計(jì)劃”能否夠培養(yǎng)出真正的、名副其實(shí)的“卓越工程師”的關(guān)鍵。

3 “電氣控制技術(shù)”開創(chuàng)工程型實(shí)驗(yàn)的策略和實(shí)施方法

“電氣控制技術(shù)”要開創(chuàng)工程型實(shí)驗(yàn)，首先需要“工程化”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和“工程化”的實(shí)驗(yàn)教師，這是有效實(shí)施工程型實(shí)驗(yàn)的前提和基礎(chǔ)。

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備“工程化”

對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行更新，采購工廠實(shí)際使用的電氣控制柜、控制箱、工程使用的電機(jī)等作為實(shí)驗(yàn)設(shè)備，只有這樣才能實(shí)施與實(shí)際工作高度一致的工程型實(shí)驗(yàn)，才能真正培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

3.2 實(shí)驗(yàn)教師“工程化”

如果實(shí)驗(yàn)教師自身的工程素質(zhì)不高、工程實(shí)踐能力薄弱，是難以開好工程型實(shí)驗(yàn)的。自身工程能力都薄弱何以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力？所以要培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，把學(xué)生培養(yǎng)成名副其實(shí)的“卓越工程師”，高校實(shí)驗(yàn)教師自身必須要實(shí)現(xiàn)“工程化”才行。

3．2．1 培養(yǎng)和提高現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教師的工程實(shí)踐能力

鼓勵(lì)和引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教師以科研協(xié)作的形式參與企業(yè)的實(shí)際工作，讓實(shí)驗(yàn)教師逐步積累實(shí)際工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，努力提高自身的工程實(shí)踐能力，真正做到“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合，使教師不僅了解當(dāng)前社會和業(yè)界對本專業(yè)人才的要求，還可以落實(shí)到日常的教學(xué)中，使教學(xué)目的帶有方向性和實(shí)踐性[5]。

充分利用高校寒暑假，分批選送實(shí)驗(yàn)教師到企業(yè)工廠進(jìn)行實(shí)際鍛煉，與工程師和工人師傅朝夕相處，切實(shí)提高實(shí)驗(yàn)教師自身的工程實(shí)踐能力。

3．2．2 引進(jìn)優(yōu)秀的高級工程師來高校任教

從工廠企業(yè)中引進(jìn)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的高級工程師來高校擔(dān)任實(shí)驗(yàn)教師，從根本上解決實(shí)驗(yàn)教師的工程能力問題，同時(shí)還可影響和幫助原有實(shí)驗(yàn)教師提高工程素質(zhì)和工程能力，共同組成一支實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、工程實(shí)踐能力較強(qiáng)的“工程型”實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。

3.3 “電氣控制技術(shù)”工程型實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方法

基于3.2.1 和3.2.2 的內(nèi)容，建設(shè)一支“工程型”實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍和采用與工程實(shí)際一致的工程化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這是能夠有效開設(shè)工程型實(shí)驗(yàn)的前提和保障。由工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的工程型教師構(gòu)建工程型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，采用與工程實(shí)際一致的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，盡力參照工廠的實(shí)際狀態(tài)和使用環(huán)境，才能設(shè)計(jì)出真正行之有效的工程型實(shí)驗(yàn)。

3．3．1 案例型工程實(shí)驗(yàn)

由工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的工程型教師采用工廠實(shí)踐中出現(xiàn)的各種實(shí)際電氣問題作為案例在“工程化”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中設(shè)計(jì)的工程型實(shí)驗(yàn)，被稱為“案例型工程實(shí)驗(yàn)”。該工程實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生詳細(xì)描述電氣故障的具體狀況，根據(jù)給出的原理圖詳細(xì)分析造成故障的各種可能原因，制訂出檢查故障的檢查方法，選取檢測故障的工具，然后找到故障點(diǎn)并把故障解決，然后重新開機(jī)并檢測原來的故障問題是否真正得到解決，如果故障解決了，則請實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師對工程型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簽字驗(yàn)收，最后要求學(xué)生寫出檢查排除故障的具體過程，并進(jìn)行分析總結(jié)。

3．3．2 安裝型工程實(shí)驗(yàn)

由工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的工程型教師參照工廠實(shí)踐中各種小型氣安裝工程在“工程化”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中設(shè)計(jì)的工程型實(shí)驗(yàn)，我們稱之為“安裝型工程實(shí)驗(yàn)”?！鞍惭b型工程實(shí)驗(yàn)”就是一個(gè)小型的電氣安裝工程，此類工程實(shí)驗(yàn)給出電氣原理圖，要求學(xué)生獨(dú)立寫出安裝方案，設(shè)計(jì)并畫出安裝布置圖，然后在控制柜或控制箱中把各類電器、儀表、線槽等電氣實(shí)物進(jìn)行安裝和接線，并接上380 V 三相異步電動機(jī)，然后在實(shí)驗(yàn)教師的指導(dǎo)下接入380 V 電源并進(jìn)行通電試機(jī)，有問題則自己想辦法找出并解決，直至試機(jī)成功并通過教師驗(yàn)收，最后進(jìn)行安裝、試機(jī)的總結(jié)分析。

3．3．3 項(xiàng)目型工程實(shí)驗(yàn)

由工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的工程型教師參照工廠實(shí)踐中各種小型電氣工程項(xiàng)目在“工程化”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中設(shè)計(jì)的工程型實(shí)驗(yàn)，被稱為“項(xiàng)目型工程實(shí)驗(yàn)”?！绊?xiàng)目型工程實(shí)驗(yàn)”就是一個(gè)小型的電氣工程項(xiàng)目，要求學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的各種具體要求和原始數(shù)據(jù)，獨(dú)立設(shè)計(jì)滿足項(xiàng)目要求的電氣原理圖并進(jìn)行具體設(shè)計(jì)、分析，計(jì)算各電氣元器件的參數(shù)并選型，然后進(jìn)行安裝、調(diào)試，最后進(jìn)行總結(jié)、分析。

4 結(jié)束語

經(jīng)過本校電氣工程及其自動化專業(yè)5 年來的實(shí)踐表明，開創(chuàng)性地實(shí)施“電氣控制技術(shù)”工程型實(shí)驗(yàn)，顯著地提高了學(xué)生的工程實(shí)踐操作能力、實(shí)際工程問題的分析能力和解決能力，工程設(shè)計(jì)能力和工程安裝能力也得到了明顯地鍛煉和提高。有一點(diǎn)不能不提出，就是在實(shí)施各種工程型實(shí)驗(yàn)之后，學(xué)生在電氣控制領(lǐng)域的工程實(shí)踐能力確實(shí)得到了有效的培養(yǎng)和提高，但是開設(shè)工程型實(shí)驗(yàn)非常耗時(shí)，所用的時(shí)間大大長于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，原有教學(xué)計(jì)劃的實(shí)驗(yàn)時(shí)間是明顯不夠的，這需要教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃以及教學(xué)大綱做出相應(yīng)的修改，才能確保工程型實(shí)驗(yàn)的順利實(shí)施。