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面向工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的電氣工程專業(yè)建設與實踐工學論文
摘要：哈爾濱工業(yè)大學電氣工程及其自動化專業(yè)在建設過程中，構(gòu)建了寬、專、交結(jié)合的新課程體系，并通過與知名企業(yè)建立國際聯(lián)合實驗室、利用科研成果研制綜合實驗系統(tǒng)等方式建立了高水平實驗教學平臺，導師制、創(chuàng)新研修課、大學生創(chuàng)新實驗計劃和學科競賽等政策和措施有力推進了研究性教學和工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞：工程創(chuàng)新人才；電氣工程；專業(yè)建設；研究性教學
一、面向工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的課程體系建設
2008－2009年，根據(jù)學校要求重新修訂了電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)方案。本次修訂工作以培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才為出發(fā)點，對課程體系進行了較大調(diào)整，做到寬、專、交兼顧，著力培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、專業(yè)基礎(chǔ)扎實、富于實踐和創(chuàng)新能力的工程科技人才。
1、公共課程——注重自然科學教育與社會科學教育的有機結(jié)合。培養(yǎng)方案中設置了社會科學和自然科學相結(jié)合的綜合化教育課程，即公共課程。針對學生所必需的知識和基礎(chǔ)，注意培養(yǎng)學生的基本素質(zhì)，著眼于學生的可持續(xù)發(fā)展并且為學生繼續(xù)學習打基礎(chǔ)，使學生獲得較寬厚的公共基礎(chǔ)學科、專業(yè)基礎(chǔ)學科的知識。公共課程由文化課程類、工具課程類、能力培養(yǎng)課程類構(gòu)成，占總學分的16％。
2、技術(shù)基礎(chǔ)課程、專業(yè)平臺課程——拓寬專業(yè)口徑，培養(yǎng)復合型人才。技術(shù)基礎(chǔ)課程涵蓋電路、電磁場、電子技術(shù)、機械基礎(chǔ)、計算機軟硬件及對應的實驗和設計課程。為實行寬口徑專業(yè)教育，建立了電氣工程及其自動化專業(yè)平臺課程群，將各專業(yè)方向的共同基礎(chǔ)納入該平臺，包括：(1)強電類課程(電力工程導論、電機學、電力電子技術(shù))；(2)控制類課程(自動控制理論、工業(yè)控制網(wǎng)絡)；(3)信息類課程(信號處理技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)原理及應用、仿真技術(shù)及應用)。
上述做法適應了知識經(jīng)濟、網(wǎng)絡技術(shù)、信息技術(shù)對傳統(tǒng)專業(yè)的新要求，使學生基礎(chǔ)扎實，具有強、弱電結(jié)合，軟、硬件兼顧的知識結(jié)構(gòu)，以適應國防和經(jīng)濟建設的需求。
3、專業(yè)課程——接觸學科前沿，注重設計和實踐能力。本專業(yè)設有電機、電器、電力系統(tǒng)及其自動化、工業(yè)自動化和樓宇自動化5個專業(yè)方向，專業(yè)課程分為專業(yè)方向核心課、專業(yè)必修課和專業(yè)拓展課3個層面。專業(yè)方向核心課為本專業(yè)方向的支柱課程，有理論、有實驗、有課程設計；專業(yè)必修課針對本方向的技術(shù)發(fā)展，選擇接觸學科前沿的學生必備的專業(yè)知識；專業(yè)拓展課不再按專業(yè)方向設課，鼓勵學生交叉選修。在專業(yè)拓展課中，新開出了5門工程設計類課程：電子設計自動化(EDA)技術(shù)與實驗、飛思卡爾(Freescale)單片機原理及應用、嵌入式電能參數(shù)測量系統(tǒng)設計、網(wǎng)絡化運動控制工程設計專題、基于可編程控制器(PLC)的控制系統(tǒng)設計專題。
二、面向工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實驗教學平臺建設和實驗教學改革
工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的實踐能力培養(yǎng)無疑十分重要。在專業(yè)建設中我們歷來十分重視實驗、課程設計等環(huán)節(jié)，在學時緊張的情況下，仍持續(xù)加大實踐環(huán)節(jié)比例。同時在實驗教學平臺建設和實驗教學改革中，采取有力措施保障實踐教學水平，切實提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。
1、建設國際聯(lián)合實驗室，構(gòu)建高水平實驗教學平臺。由于資金緊張，加之高端專業(yè)設備價格昂貴，專業(yè)實驗室建設一度成為專業(yè)建設的難點。為此，專業(yè)建設突破常規(guī)，提出“高起點出發(fā)，建設和發(fā)展國際聯(lián)合實驗室，以我為主，為我所用，創(chuàng)造雙贏”的實驗室建設新理念。經(jīng)過多年的建設與實踐，專業(yè)已建立了“哈工大一松下電工PLC控制技術(shù)聯(lián)合實驗室”、“哈工大一羅克韋爾控制技術(shù)聯(lián)合實驗室”等9個國際聯(lián)合實驗室，爭取到公司和學校投資總計1000余萬元，一大批國際先進水平的設備進入實驗室，使本專業(yè)學生能夠在高水平實驗教學平臺上進行設計型、綜合型、創(chuàng)新型實驗，全面提升了本科教學水平。
2、科研成果引入教學，研制綜合實驗系統(tǒng)。在“十五”和“十一五”國防特色重點專業(yè)建設中，除實驗室常規(guī)建設外，借助專業(yè)的科研優(yōu)勢，著力建設綜合型、研究型專業(yè)實驗教學平臺，研制多套適合對學生進行系統(tǒng)設計能力培養(yǎng)的高水平實驗系統(tǒng)。目前已基本構(gòu)建3個綜合實驗系統(tǒng)。
(1)控制技術(shù)綜合實驗教學系統(tǒng)——包括集散控制實驗系統(tǒng)、開放式伺服運動控制及負載模擬綜合實驗裝置、直升機姿態(tài)控制系統(tǒng)。
(2)電機及其控制綜合實驗系統(tǒng)——包括衛(wèi)星姿態(tài)控制飛輪電機系統(tǒng)和導彈舵機電動伺服控制系統(tǒng)。
(3)嵌入式及網(wǎng)絡監(jiān)測與控制綜合實驗系統(tǒng)—包括基于嵌入式系統(tǒng)的電力監(jiān)控器和控制器局域網(wǎng)絡(CAN總線)通信實驗裝置。
這些裝置結(jié)合教師的科研實踐，將最新的研究成果引入其中，反映了相應技術(shù)的發(fā)展前沿。同時進行精心設計，具有開放性，學生可以對其進行二次開發(fā)，完成綜合設計型實驗項目，成為課程設計、畢業(yè)設計的實驗平臺。
3、實驗教學改革，使實驗真正成為學習新知識、培養(yǎng)實踐能力的有效手段。實驗不應僅是理論知識的驗證手段，而應成為獲取新知識，提高實踐能力的有效途徑。以此思想為指導，為充分利用上述實驗資源，開出更多的綜合型實驗項目，本次培養(yǎng)方案中部分實驗獨立設課，并對課程內(nèi)容進行更新。電機學、電力電子技術(shù)2門重要的平臺課實驗獨立設課，實驗學時由12學時增加至24學時，其中8學時為仿真、研究型實驗。在對實驗裝置進行升級、改造的基礎(chǔ)上，開出新的設計型實驗，并要求學生針對設計中的問題進行仿真分析。電力系統(tǒng)和樓宇自動化方向?qū)I(yè)實驗也分別獨立設課，改變以往實驗附屬于課程，內(nèi)容分散、單元化的缺點，整合實驗內(nèi)容，開出綜合實驗。使學生拿出相對集中的時間在實驗室完成設計和研究工作。
三、研究性教學模式的探索與實踐
研究性教學的核心是“教學與研究相統(tǒng)一”，強調(diào)從創(chuàng)設問題情境出發(fā)、激勵、引導和幫助學生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。作為研究型大學，應充分利用師資條件和研究氛圍，開展研究性教學。本專業(yè)在日常教學中大力開展研究性教學：在理論課教學中，鼓勵教師使用啟發(fā)式、案例式、參與式教學方法，引導學生從問題出發(fā)，自由探究、自主思考，并鼓勵學生大膽質(zhì)疑已有觀點，變“授人以魚”為“授人以漁”：實驗教學中減少驗證型實驗，增加設計型、綜合型實驗的比例，要求學生自主完成設計、自主分析和解決所遇到的問題，激發(fā)其探索精神和研究意識。此外，通過對研究性教學的不斷探索，我們還按照以下途徑推進研究性教學。
1、導師制——引導學生盡早進入實驗室，感受科研氣氛。學生在二年級開始選擇導師，通過學生與老師的雙向選擇，達到以“本科生導師制”為主的一對一指導。學生可以跟隨導師進行研究性學習，盡早進入實驗室感受科研氣氛，為今后的工程實踐工作打下良好的基礎(chǔ)。充分利用博士、碩士研究生資源，參與導師的科研工作，指導本科生的學習和生活。不同層次的學生通過共同的導師聯(lián)系起來，互相學習，合作研究，形成本科生、研究生、教師三者間密不可分的聯(lián)系。
2、開設創(chuàng)新研修課——實現(xiàn)學習、研究一體化。我校自2007年開設創(chuàng)新研修課，本專業(yè)已開出23門，課程均由博士生導師擔任主講教師。每期選修人數(shù)限制在6～10人，課程內(nèi)容以實踐、研究為主。課程內(nèi)容以教師相應的科研項目為依托，從項目中提煉，突出實踐性、創(chuàng)新性。使學生在教學過程中參與研究，實踐了集“知識傳授與研究創(chuàng)新”為一體的“以教師為主導，以學生為主體”的研究性教學新模式。
3、實施大學生創(chuàng)新實驗計劃——引導學生自主研究。大學生創(chuàng)新實驗計劃以項目為載體，由本科生個人或團隊，在導師的指導下，自主選題，自主進行實驗方法設計，獨立組織實施并進行數(shù)據(jù)分析、處理和撰寫總結(jié)報告。在完成項目過程中學生分析問題、解決問題和團隊協(xié)作的能力得以充分鍛煉。在2008、2009兩年的大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目評獎中，我專業(yè)的23個項目中獲得5項一等獎，3項二等獎、4項三等獎。
4、開展學科競賽活動——激發(fā)學生創(chuàng)新潛能。學科競賽緊密結(jié)合教學內(nèi)容，以競賽的方法，鍛煉學生理論聯(lián)系實際和獨立工作的能力。通過實踐發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，磨煉意志，增強自信。本專業(yè)根據(jù)學校的有關(guān)政策，積極組織學生參加電子設計、數(shù)學建模等競賽，成效顯著。
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