省级电气工程实验教学示范中心建设与实践

魏德仙 莫嘉嗣 许俊云

华南农业大学 广东广州 510642

华南农业大学(以下简称“学校”)电气工程实验教学示范中心(以下简称“电气工程实验中心”)溯源于1958年成立的电工实验室，20世纪90年代“电气工程实验中心”进入发展的第二阶段，即由电工实验室发展为电工、电子工程实验室。在传统电工基础上不断吸收电子信息、电气工程、自动控制等学科技术向电工、电子、强弱电结合的方向发展，培养了一批综合型的电气工程、电子信息工程人才[1]。

随着学科方向的不断细化，实验分室不断成立，为适应现代复合型人才的培养，各个分支学科之间的联系更加紧密。特别是电气工程及其自动化专业的持续发展和壮大，强弱电技术与自动控制、信息技术的融合以及实验教学理念的改革，要求实验教学平台进一步拓展。在此要求下，电气工程实验中心建设应运而生，形成以电气工程为核心，辅以自动化和电子信息等专业教学为一体的复合型实验教学基地。目前，电气工程实验中心支持了12个工科专业的3 000名本科生的实验教学任务，其中3个专业为广东省名牌专业。

1 实验教学理念与改革思路

实验室是学校完成教学、科研和社会服务工作的基础。它的建设与发展既要符合高等教育发展规律和运行机制，又要适应社会主义市场经济发展规律，主动为学校教学、科研工作服务，为地方和区域经济发展服务。现阶段学校中心实验室建设与管理工作以转变教育思想和教育观念为先导，以深化实验教学改革为核心，以提高实验教学质量、科研水平、培养学生创新能力、动手能力为目标，形成科学的管理体制和运行机制。

电气工程实验中心的建设与管理以学校总体规划的确立为契机，按照“统筹规划、优化整合、合理布局、资源共享、提高效益”的要求，逐步形成科学的管理体制和运行机制，努力实现学校实验室建设与管理的科学化、规范化和标准化。同时实验室建设与管理自觉服从学校教学与科研并重的办学定位和办学层次要求，结合实际，确定各实验室的重心和目标，形成教学、科研、开发服务等方面的优势与特色。此外，做好实验室工作环境管理和劳动保护工作，为师生员工营造良好的教学、科研环境和实验条件[2]。

2 实验教学定位及规划

2.1 加强电气工程及其自动化专业学科建设

电气工程实验中心的建设可以加强电气工程及其自动化专业学科发展。学校电气工程及其自动化专业已培养学生10届，共计约1800人。该专业毕业班学生每年的就业率达97%以上，在校学生近5年来在全国电子设计大赛、节能减排大赛，广东省电子设计大赛、机器人设计大赛等竞赛中多次获国家、省级一等奖的好成绩，2011年招生人数达10个班。尤其广东经济主要以工业为主，电力在工农业生产中得到大量而广泛的应用，需要大批电气工程及相关专业人才[3]，近5年电气工程及其自动化专业始终都是热门专业，学校每年录取的分数都高于其他专业的分数，生源质量有保证，同时学生毕业后就业前景广阔，因此，有必要加强电气工程及其自动化专业的建设。电气工程实验中心的建设就是促进专业学科建设的一种有效途径，在实验中心的有力推动之下，可以有效地提升电气工程及其自动化专业的教学科研水平，使得专业发展能与实际需求紧密结合，促使专业学科建设提高到一个新的水平，扩大在华南地区的影响力。

2.2 整合教育教学资源 提高人才培养质量

珠三角作为改革开放的前沿地带，对电气人才的需求量大，这就需要培养大量优秀的人才。电气工程实验中心的运作，就是要紧密结合社会经济发展的实际，紧密结合发电、输电、配电各个环节及各用电领域，培养特色鲜明的创新型人才。依托电气工程实验中心，通过购置配套的实验教学用软、硬件，提升本专业的实验教学水平，同时加强校外实习基地建设，结合专业特点，进一步加强与大型发电厂的合作。通过教育教学资源优化配置，在电气工程实验中心的带动之下，培养出符合电气工程专业培养目标的人才[3]。

3 实验教学体系与内容

按照学校电气工程和自动化专业教学计划要求以及实际情况开展实验教学。

3.1 实验教学体系

主要有3个层面，验证实验、综合设计实验、研究创新实验。建立三层次实验教学体系[4]。

(1)验证实验。针对低年级学生，以基础课程实验为主的验证实验，提供3～5个选做实验。

(2)综合设计型实验。针对高年级学生，以专业课程实验为主的课程设计系统实验、综合性设计性实验、创新研究实验，并鼓励学生自主选题。

(3)研究创新型实验。以实验示范中心为平台，鼓励学生参加全国节能减排、电子设计大赛、相关企业组织的行业竞赛等，电气工程实验中心实行全天开放。

3.2 实验教学方法与手段

针对电力行业发展的新特点和新趋势，“电气工程实验中心”在实验教学方法和手段方面不断地探索和改革，建立了自己的实验教学体系。

3.2.1 实验教学方法

(1)基础性、综合设计性实验示范设计

对基础性、综合设计性实验，一般由教师提前设计制作实验范例，包括元件的选用、线路的设计、结果分析等。为学生自主设计提供了很好的参考和借鉴，使学生更好地理解设计的功能、性能及相关要求，并在模仿的基础上达到创新，符合认知过程和教学规律。

(2)实验室多方式开放[4]

为给学生提供一个良好的实践平台，电气工程实验中心对学生实行全开放，做到实验室开放、时间开放、内容开放，除了完成人才培养方案上规定的实验外，学生还可以根据意愿通过与实验室预约的方式进行自主实验及参加各类竞赛的制作。

(3)模拟实际环境实验

由于电气专业的特点，对实操能力要求很高，所以需要学生进行模拟实际应用环境操作能力的培养，如自行设计组装电气控制柜，组装电机、变压器，设计调试PLC过程控制系统、电力拖动自动控制系统。

3.2.2 实验教学手段

(1)实验指导。编写了完整的教学大纲、实验大纲和实验指导书，阐明实验教学的目的、意义、相关知识背景及内容。

(2)练习实践。使实验教学规范化，重视实践能力的提高，加大实验学时。

(3)实验设计。学生不仅要完成必要的验证性实验，还要针对每门课程所开设的设计性、综合性实验进行独立设计，使学生有机会联系实际，加深对所学知识的掌握，鼓励学生自己设计。

(4)科研参与。鼓励学生参加课题研究及其他科研活动，通过科研项目的推动，参与甚至设计一些实验内容，不仅可以理论联系实际，而且提高专业学术水平。

(5)创新培养。加强创新能力培养，规定创新实验必修学分，强调课外创新训练。

(6)校外实习。充分挖掘实践教学资源，在校内实验条件受限情况之下，加强校外实习基地的建设，先后与葛洲坝水电厂、三门峡水电厂等企业建立紧密合作关系，共建校外实习基地。

3.2.3 实验教学考核方式

建立多元、科学、合理的实验考核方式，实验中心积极探索实验考核方法的改革，根据实验教学的特点，以有利于激发学生实验兴趣和主观能动性、提高实验能力为目的，确定实验考核方式，实验教学在考试和考核方法上建立了多元的实验考核办法，采取平时成绩、操作过程、笔试、面试结合的方式。通过过程跟踪达到对学生真实实验能力的了解、判断，合理给出实验成绩。

4 师资队伍建设

强化实验师资队伍建设，优化实验中心队伍结构,建成高水平、高素质、年轻化的师资力量[5]。采取走出去、请进来的方式给教师提供机会参观、学习其他院校的实验教学，邀请企业工程师一起指导实验教学；引进优秀人才。鼓励教师发表实验教改论文，申请省、市、校级实验室建设项目，保证实验中心持续发展。

5 管理体制

电气工程实验中心架构，如图1所示。

图1 电气工程实验中心实验室

5.1 建立基础教学实验中心

将公共基础课(如电工、电子、电路、自控原理等)实验室划归为基础教学实验中心，面向全体师生开放，学校负责实验室的规划、建设和管理，学院负责安排相关的实验指导教师及实验教学课程。

5.2 建立专业技术实验中心

对现有实验中心的设备进行整合和重组，专业技术实验室定为院级实验室。根据实验教学大纲要求，实验中心按学科分为若干个实验模块，如发电厂继电保护、新能源发电、PLC电气控制、电气控制实训、电力电子及电机等。实验中心主任负责统筹管理，充分利用已有的设备，合理配置新设备。

6 实验教学成果

(1)建立强电实验室。依托省级电气工程实验教学示范中心100万的经费建设了强电实验室及示范中心网站(http://sfzx.scau.edu.cn/dqgc/)，使学生对发电厂和继电保护课程有实际的接触和认识。

(2)开发教学实训设备。自行研制电气控制技术实训设备，为学生提供校内实训场地，提高学生的动手能力。

(3)整合部署实验场所。整合实验室，形成了强电、中强电、弱电三大格局实验场所。

(4)建设发展实习基地。长期稳定的实习基地让学生了解和接触发电厂、变电所等生产实际状况，接触和学习课堂上无法学到的东西，提高了教师和学生的实践能力。

(5)多方位培养创新人才。教学改革效果显著，令学生受益颇多，教学团队成员在理论课与实践课的教学过程中，一方面积极探索人才培养多样化的教学手段和教学方法，另一方面也不断研究和总结教学经验，发表教改论文，申请教改项目。实践教学综合改革实施4年来，显著提升了学生工程实践和创新能力，依托开发的设备，每年近200学生参加实训，发电厂和继电保护设备每年可提供200人实习，依托实验室每年300多学生参与科技活动，学生在数学建模、全国电子设计大赛、节能减排大赛，广东省电子设计大赛、机器人设计大赛等竞赛中多次获国家、省级一等奖的好成绩。

(6)促进毕业生就业。人才培养效果明显，毕业生质量高。从学校委托麦肯思调查数据可知，电气工程及其自动化专业毕业生近年的就业率达97%以上，是学院乃至学校就业率较高的专业之一，大约30%学生到广东省各县市电力企业就业，其余部分分布在广州地铁 、电信、移动、房地产等大型企业。为广东省区域经济的发展输送了较高质量的人才。