尹进田，唐 杰，王晓芳，刘 丽，彭志华

（邵阳学院电气工程学院，湖南 邵阳422000）

1 引言

解决复杂工程问题能力是工程教育认证的核心，也是工科专业必须面对的重要课题。工程教育认证将解决复杂工程问题能力作为大背景，突出了工科学生的培养方向[1]。电气工程及其自动化专业是传统工科专业，具有很强的实践性，且与相关学科的联系也很密切，如何培养具有电气行业背景知识、工程应用能力强、能胜任行业发展需求的电气工程专业人才，已成为电气工程专业课程教学亟需解决的中心问题[2]。

《工程教育认证标准》中规定“复杂工程问题”具有一定的复杂性，需要经过认真分析才能获得解决方案；具有较高综合性，含有多个互相关联的子问题等[3]。复杂工程问题几乎贯穿毕业要求所有指标点。

邵阳学院电气工程及其自动化专业是湖南省第一批一流专业建设点专业、省级特色专业、校级重点建设专业，办学以来累计为电力行业输送技术人才4 000余人。邵阳学院电气工程学院电气工程专业针对目前实践教学存在的一些问题，结合工程教育专业认证工作的开展，在实践教学模式上进行了一系列有益的探索研究。

2 专业解决复杂工程问题的特征

本专业复杂工程问题主要有以下几个特征属性。

深入运用工程原理。本专业复杂工程问题面向的是由发电、变电、输电、配电和用电等电气设备连接在一起而组成的整体——电力系统或者称为电力工程，需要解决其设计、运行、控制、无功优化和电能质量等方面的问题，以满足安全、稳定和经济性能要求。

协同攻关。电力工程问题不仅包含发电机机组运行与维护、电气设备状态监测、变流技术、电气信号测试技术等多方面的工程技术，而且涉及到环境、经济、管理等多方面的非技术因素。

建立恰当的抽象模型。在解决电力工程问题中，对工程中的关键环节或子系统，如控制系统、信号检测系统、故障处理系统，需要运用科学理论，通过等效变换和处理，建立表述系统状态和展示系统状态变化规律的抽象数学模型。

使用新工具。与电力工程问题相关的新技术发展日新月异，仅靠常用方法难以完全解决，必须要使用新工具广泛收集信息、查询资料，甚至需要使用新工具和软件对电力工程问题或者其子系统进行仿真研究，获得具有创新特征的可行解决方案。

不确定性。随着科学技术的发展，分布式电源、新型电气设备、变流装置等关键设备的应用使得电力工程问题更加复杂化，涉及因素可能没有完全包含在专业标准和规范中。

多方利益冲突。现代电力工程越来越复杂，如高压直流输电系统是一个包含交流变直流、输电线路和直流变交流的系统，在规划设计时，既要考虑直流系统的安全可靠运行，同时需要兼顾环境、经济成本、社会影响等多种因素；对电力系统的故障处理和电气设备检修，既要考虑用户的用电需要，又要保障系统安全，存在较强的多方利益冲突，在制订解决方案时，须合理考虑与解决这类多方利益不完全一致问题。

相互依赖性。电力工程问题包含系统构成与运行、系统状态分析与计算、系统监测与调控、自动装置与装备、系统规划与设计等相互关联的子问题，具有较高的综合性和相互依赖性。

3 构建“三四三五”实践教学体系

基于专业解决复杂工程问题的特征属性，将解决复杂工程问题能力贯穿于实践教学的各个环节，构建以基本能力训练为基础，以综合素质培养为核心，以创新精神教育为主线的“三四三五”实践教学体系。三类实践为课程实验、综合实践和专业实训，四项能力为通识能力、专业能力、创新创业能力及职业发展与社会能力，三个平台为校内实验实训平台、网络实践教学平台、校外实践育人基地，五大模块为素质拓展模块、实验教学模块、实习实训模块、论文设计模块、创新创业模块。

4 实践教学模式改革主要思路与措施

4.1 整合实验环节，新增实践课程

依据课程性质、学生能力培养要求，将12个原依附于理论课程的实验环节整合成4门独立的实践课程，具体为将“自动控制原理”实验、“单片机原理及应用”实验、“电机学Ⅰ”实验整合为“工程基础综合实验Ⅰ”，将“电力电子技术”实验、“传感技术”实验、“PLC原理及应用”实验整合为“工程基础综合实验Ⅱ”，将“电机学Ⅱ”实验、“电力系统稳态分析”实验整合为“电气工程专业综合实验Ⅰ”，将“电力系统暂态分析”实验、“电力系统自动控制”实验、“发电厂电气主系统”实验、“继电保护原理”实验整合为“电气工程专业综合实验Ⅱ”；新增“系统仿真与实践”与“工程设计与实践”2门实践课程；将“电力工程概预算”由选修改为限选课程，以满足工程教育的需要。

4.2 改进实验项目，提高实验综合化程度

将原有部分综合、设计性实验项目按照解决复杂工程问题能力培养进行改造。如自动控制原理课程中的控制系统的稳定分析，其主要目的是理解三阶系统参数与稳态性能间关系，能用三阶系统模拟电路实现动、静态性能测试，是一个综合性实验。但考虑复杂工程问题，其包含的深层次工程问题很多，如三阶系统由哪些典型环节构成，模拟电路是如何设计实现的，系统参数与系统性能之间的具体关系是如何得到的，提高系统稳定性可采取什么措施，等等。这些问题都可以在原有实验项目基础上进行扩展，使实验综合度得到提高，学生解决复杂工程问题能力得到提高。

4.3 严格课程设计、毕业设计选题

本专业培养学生解决电气工程领域中的电力生产、运维与管理、供输配电工程设计与建设以及技术服务等方面问题，涉及电网的规划设计与建设、电力系统安全运行与维护、线路潮流阻塞、电力电子变流器应用以及新能源发电等多项工程环节，需要学生能够有效运用发电、变电、输电、配电、用电和电力电子技术的基本原理，解决电力系统的运行、控制、设计、无功优化和电能质量等问题，以便有效应对人工智能技术、新能源、新型电气设备装置等关键设备应用给电力系统安全运行、控制、稳定性等带来的复杂工程问题。这些问题可能超出现有的专业标准或者没有明确行业规范，需要平衡环境、经济、管理等多方利益冲突。据此，本专业复杂工程问题对应训练项目主要是电力工程设计、变流器应用等。课程设计、毕业设计课题的选取除了体现一定的复杂性外，还要尽可能围绕电力工程设计、变流器应用两个方向实施。

4.4 加强实验室与实践基地建设

教学用基础实验室和专业实验室设备满足实验教学需求，本专业建设有电工实验分室、电子实验分室、电工电子实习室、单片机实验分室、自动控制实验分室、电机实验分室、电力电子与电力拖动实验分室、数字控制与PLC实验分室、传感器实验分室、综合仿真实验分室、创新实验分室等11个基础实验室，拥有电力系统综合自动化实验分室、继电保护实验分室、综合仿真实验分室3个专业实验室，满足专业特质对实验室的需求，实验教学质量有保证；与企业共建11个校外实习实践基地，其中国电宝庆煤电有限公司实习基地是省级校企合作人才培养示范基地，我们与其建立了良好的管理、维护和更新机制，满足电气工程及其自动化专业从事电力生产、运维与管理的应用型工程技术人才培养要求。

4.5 改变实践教学方法

实行生产、教学、科研一体化教学模式，充分利用企业、高校和科研机构的优势，通过合作使学生获得更多实践机会，提高学生参与电气工程实践的积极性。对于学生，通过项目实践与创新，实现知识研究与市场经济效益间的转化；对于企业，通过合作储备专业电气工程人才；对于高校，为学生提供实践和就业机会。

5 实施效果

新的实践教学体系与教学模式广泛应用于邵阳学院电气工程及其自动化专业，受到学生普遍欢迎，学生参与实践学习的主动性和积极性加强，增强了学生工程实践经验和工程应用能力，教学效果和就业竞争力明显提高。近5年学生在校期间获得省级及以上创新创业项目30项，其中国家级项目8项；学生获得省级三等奖或铜奖以上奖励32项；学生在校期间公开发表科研论文135篇，获得专利10项。近5年共有270名学生考入国家电网和南方电网，2017国家电网考试录用毕业生人数在全国排名第55名，当年在全国学院级二本院校中排名第一。学生就业率一直保持在95%以上，在湖南省电力行业产生了良好的社会反响。近年的大学生创新创业项目分别入选2017年第十届、2018年第十一届全国大学生创新创业年会展示项目（湖南省部属高校及地方高校展示项目仅5项）。