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作為當前新型的教育模式,工程教育包括構思、設計、實現以及運作等幾個方面,其中構思主要指的是進一步明確客戶的實際需求,在結合企業戰略、制度以及技術等因素的基礎上,改進當前的商業要求;設計指的是在開發產品時需要的設計圖紙、算法以及計劃等;實現指的是將設計圖紙轉變為實際產品,包括測試、軟件編程以及硬件制造等方面;運行指的是維護優化產品系統。工程教育理念的關鍵在于有效增強學生的工程實踐以及實際動手能力,在教學期間結合實踐問題,使學生可以在實際操作中融合理論。電氣工程及自動化具備較強的工程背景,教學實踐期間應充分遵循工程教育的理念,重視提升學生的實踐操作能力,培養出更多的現場工程師。本文便據此分析了工程教育背景下,電氣工程及自動化專業的改革措施,以期為此后電氣自動化教學的順利進行打下堅實的基礎。
一、工程教育簡介
工程教育屬于系統化的可行教育模式,可以強化人才的專業培養,提升學生的綜合素質水平,并進一步強化與鞏固教學效果。愿景、大綱以及標準等均屬于工程教育模式的組成部分,其中愿景主要指的是工程教育的基本內容,可以促進工程實踐的良好發展;大綱明確了工程的發展方向;標準指的是行為的標準與規范。工程教育模式在我國發展時間較短,但具備良好的實踐效果,在諸多高等院校得到了廣泛采用,且未來具備良好的發展前景,可以更好的促進電氣專業化人才的良性培養。
二、電氣工程自動化專業改革特點
(一)求職導向性
電氣工程及自動化在人才培養方面始終秉承學以致用的原則,促進理論與實踐的良好結合,從而切實提高學生的綜合素質水平。在工程教育背景下,電氣工程及自動化專業應實行創新的人才培養方案,保證其適用性。同時,高校也應做好學生定向以及課程安排等工作,在滿足實際市場需求的基礎上不斷更新人才培養方案,并綜合企業、學生以及相關政府部門的意見,從而保證改進后的人才培養方案可以滿足社會的發展需求。除此之外,高校也應密切關注電氣工程及自動化課程的實踐問題,使學生可以在實際崗位中有效鍛煉,增強崗位的適應性,從而實現自身的全面進步。
(二)大工程性
電氣工程及自動化專業改進期間應滿足導向原則,體現大工程特點,在結合工程各環節關系的基礎上,切實了解電氣特點,從而培養出更多的全能型人才。工程教育的目的在于將學生培養為全面發展的工程師,在電氣工程及自動化教育期間,教師應引導學生系統學習多個學科的知識,在遵循人才培養大局的基礎上,明確分工,強化學生專業的針對性。同時,學校還應在課程開設期間外聘專業工程師進行指導,鼓勵學生進行師生溝通,提升其全局意識,使學生在進一步鞏固理論知識的基礎上,全面提高思維創造能力。期間學生應多方面領悟自身所學專業,明確課程的基礎內容,激發課程學習的主動性與積極性。
三、電氣工程及自動化實踐教學存在的問題
在工程教育理念中,教學工作應有效融合理論知識與實踐課程,且在某種程度上,工程實踐教學更為關鍵。但當前多數高校的電氣工程實踐課程效果并不理想,期間存在較多亟待解決的問題。
(一)教師沒有充分重視實驗課程
課程實驗教學可以幫助學生掌握更多的理論知識,并將其應用至實踐中,更好的解決問題。但當前電氣工程及自動化教學中,教師更為看重理論知識的講解,沒有留出足夠的時間進行實踐教學,以致學生無法切實解決實際問題,且缺乏創造力。比如教師在備課期間并未在理論教學中貫穿實驗教學內容,且沒有采用有效的管理約束方法,很多學生在課程實驗期間態度并不認真,積極性不高,甚至存在偽造實驗數據與報告的行為,降低了課程實驗效果。
(二)大多課程實踐處于被動模式
電氣工程及自動化專業教學期間,教師一般預先設定實驗方法、步驟及內容,學生知識被動學習接受,雖然可以完成既定的實驗步驟,但不能達到預期的教學效果。工程教育背景下,學生應具備更高的創新水平,被動的實踐過程會喪失學生的學習積極性,使其無法有效發揮自身的創新精神,甚至會拉低學生解決問題的實際能力。
(三)集中式實踐教學流于形式
認識學習、生產實習、課程設計以及畢業設計等均屬于集中式實踐教學環節的組成部分,但實際實習期間,實習單位并不愿接受大量的實習生,加之學校的經費較少,以致大多實習課程流于形式。同時,學校給出的畢業選題數量較少,學生存在相互抄襲的問題,且部分畢業設計題目較為陳舊,沒有契合電氣工程的教育主題。除此之外,部分課題更為看重學生的計算機應用能力,題目量較大,學生不能良好完成,無法達到預期的綜合訓練效果。
四、工程教育背景下高等院校電氣工程及其自動化專業實踐教學改革措施
(一)改革教學方法
首先,在電氣工程及自動化教學期間,教師應將學生看做實踐主體,做好輔助者與引導者的角色,促使學生開展自主式、研究式的學習模式,在電氣工程及自動化實踐中獨立設計,完成既定操作。其次,學校應針對電氣工程及自動化專業的教學現狀,建立開放性的教育管理機制,利用有限的資源促進學生全面發展。通過實行開放性的教學模式可以延伸實踐教學的空間,在為學生創造寬松自主學習環境的基礎上,實現硬軟資源的共享,切實提高學生的實踐能力與工程技術創新水平。再次,學校應在電氣工程實踐教學中引入網絡技術、多媒體技術等,實現數字化與網絡化建設,促進教學方法的多元化。最后應確保畢業與課程設計課題的多樣性,學生應盡量選擇貼近工程實際的選題,一旦發現抄襲,則要求重新獨立完成。在選題期間應結合當前電氣工程的生產實際,注意使用新技術。為了進一步提升畢業與課程設計的質量水準,學校可以與企業工程技術人員進行聯合指導,保證主題的實踐性。
(二)改進實驗教學方法
在以往電氣工程及自動化實驗過程中,學生往往處于被動實踐地位,無法達到預期的教學效果。對此,教師應改進實驗教學方法,促使學生主動實踐。在實驗前,教師應避免發放《實驗指導書》,而是為學生設定《實驗任務書》,明確實踐實驗的具體要求及流程,在實驗開始前,教師應引導學生完成預習報告,檢查無誤后進行實踐實驗。整個過程中,教師應時刻做到以學生為主,采用主動實踐方法,結合理論知識與實際操作流程,在提高學生實踐動手能力的基礎上,獲得預期的實驗效果。
(三)實行專業模塊教學
高等院校應結合企業的實際需求,在電氣工程及自動化專業教學期間采用專業模塊教學方法。一是電氣控制模塊,電氣工程與自動化專業存在較多較差的知識體系,兼顧電氣以及電機等方面的知識,因此學生在控制領域的就業前景良好。電氣控制模塊與工業控制存在緊密聯系,院校應結合此設定課程重難點內容,提高學生的就業能力。教師應為電氣控制模塊設定電器控制技術、變頻器原理及應用以及PLC原理及應用等知識體系,并開設專門的電氣控制實驗室,引導學生實踐調試。以西門子S7-200系列中的PLC為例,學生需要以五層電梯PLC控制、郵件分檢系統PLC控制等為主要內容完成課程設計,連接上位機與下位機,通過開設組態軟件課程,使其更為貼近真實的電氣項目,促使課程編程的生動性與趣味性。除了需要編程、調試工業控制PLC下位機,學生應利用組態軟件真實反映下位機控制情況,緊密貼合畢業設計與電氣工程實踐。二是電子電路設計模塊,電氣產業具備廣闊的就業前景,其中最為關鍵的則是單片機、電路知識以及各種電子產品的生產與研發等。對此,教師應在電子電路設計模塊增加模擬電子技術、微機原理及接口技術以及數字邏輯電路等內容。同時開設大學生創新實驗室,增加嵌入式系統開發等課程體系,通過開放性的實驗室使學生自由操作,更好的完成電源器件的調試工作,在鍛煉學生實踐操作能力的基礎上,增強其就業能力。三是電力系統設計運行模塊,工業社會發展中最為關鍵的問題便是能源,電氣工程及自動化重要的發展方向便是電力系統的設計運行,為了保證電力系統的穩定性與安全性,需要大量的現場工程師進行維護管理,且建筑行業中也對電氣系統的設計、施工以及調試等專業人才具備較大的需求量。對此應在電力系統設計運行模塊增加電力系統分析、電力系統繼電保護等內容,重視實踐操作,使學生可以通過畢業設計與課程設計手段掌握電力系統的運行原理。隨著課程教育改革工作的深化推進,電氣工程及自動化專業的改革工作也在逐步進行,其需要不斷融入工程教育理念,創新傳統的教育方法,從而達到優化教學效果的目的。對此,相關教師應在深刻理解工程教育的基礎上,不斷改進電氣工程及自動化的教育改進措施,以全面提升專業課程的教學質量,獲得預期的教學效果。
作者:楊超 蘇暢 田聰 張皓博 劉蘭波