電氣工程特色實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)建

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清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系(以下簡稱電機(jī)系)始終把人才培養(yǎng)作為根本任務(wù)，為國家培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的電氣工程學(xué)科專業(yè)人才。實(shí)踐教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，電機(jī)系把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識作為核心工作之一，積極探索、不斷實(shí)踐，建立了以培養(yǎng)高層次電氣工程學(xué)科創(chuàng)新人才為目標(biāo)、以國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求為導(dǎo)向、以強(qiáng)行業(yè)背景為依托、以學(xué)生為主體的校內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)平臺，構(gòu)建了具有電氣工程學(xué)科特色的實(shí)踐教學(xué)體系。

1校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺建設(shè)

我系以電氣工程國家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)，搭建了高層次校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(見圖1)。

1．1加大實(shí)驗(yàn)室投入，改善實(shí)踐教學(xué)環(huán)境我系不斷加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)力度，大力改善實(shí)踐教學(xué)環(huán)境。統(tǒng)籌規(guī)劃，整合資源，建設(shè)了全校性公共實(shí)驗(yàn)平臺、專業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)平臺、專業(yè)課實(shí)驗(yàn)平臺。2009～2010年，再次對實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備進(jìn)行了更新，重點(diǎn)建設(shè)了包括計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)室、電機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、電氣工程自動化教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、電工與熱工計(jì)量教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的10余個(gè)實(shí)驗(yàn)室。購置了功率信號源、變阻箱、數(shù)字萬用表、計(jì)算機(jī)、繼電保護(hù)設(shè)備、示波器、信號發(fā)生器、單片機(jī)開發(fā)板、DSP開發(fā)板、常見集成芯片、電子負(fù)載、電子電路實(shí)驗(yàn)箱、風(fēng)力發(fā)我系統(tǒng)、太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)等設(shè)備。同時(shí)，還對實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行了改造和修繕，并為實(shí)驗(yàn)室新購置了空調(diào)、門禁等基礎(chǔ)設(shè)施。

1．2大力引進(jìn)優(yōu)秀人才，建設(shè)優(yōu)質(zhì)實(shí)踐教師隊(duì)伍我系擁有一支高學(xué)歷、高素質(zhì)的實(shí)踐教學(xué)教師隊(duì)伍。不僅有學(xué)科帶頭人、教學(xué)名師等參與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，還有一支具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀的專職實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍。負(fù)責(zé)實(shí)踐教學(xué)的專職和兼職教師中，有多位教師獲獎，包括國家教學(xué)成果獎、北京市教學(xué)成果獎、國家教學(xué)名師獎、清華大學(xué)優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員獎等等。近2年，我系進(jìn)一步加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)系列教師隊(duì)伍建設(shè)。著力培養(yǎng)青年教師，加強(qiáng)后備力量建設(shè)，相繼引進(jìn)了1名副教授和2名清華大學(xué)碩士研究生作為實(shí)驗(yàn)系列教師。我系制定了一系列有效措施，調(diào)動教師參與實(shí)踐教學(xué)的積極性。比如:實(shí)施了實(shí)踐教學(xué)帶隊(duì)教師獎勵辦法，支持并鼓勵實(shí)驗(yàn)系列教師投入到校外實(shí)習(xí)實(shí)踐工作中去。2009～2010年，實(shí)驗(yàn)室系列教師承擔(dān)了所有的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、社會實(shí)踐帶隊(duì)任務(wù)，他們在實(shí)習(xí)現(xiàn)場的系統(tǒng)講解和答疑，進(jìn)一步提高了實(shí)習(xí)實(shí)踐效果，學(xué)生反響熱烈。同時(shí)，帶隊(duì)進(jìn)行實(shí)習(xí)、接觸生產(chǎn)一線，也為提高實(shí)驗(yàn)系列教師業(yè)務(wù)水平提供了平臺。2010年，我系制訂了科技輔導(dǎo)教師制度，從各二級學(xué)科中遴選優(yōu)秀的青年教師作為科技輔導(dǎo)教師，指導(dǎo)學(xué)生的科技活動。

1．3不斷改革教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)課程是教學(xué)的主要載體，實(shí)驗(yàn)課程是鍛煉學(xué)生動手能力、創(chuàng)新意識的主要途徑。通過改革教學(xué)方法，可以幫助學(xué)生更快更好地掌握進(jìn)行科學(xué)研究和探究事物的方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究的能力。我系不斷對已有的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和方法的改革與創(chuàng)新，并積極鼓勵開設(shè)新課。2009年，清華大學(xué)“實(shí)驗(yàn)室科研探究”入選國家精品課。我系面向全校開設(shè)的兩門實(shí)驗(yàn)室科研探究課:“電力電子變換與電機(jī)控制”和“虛擬儀器技術(shù)”是該國家精品課的教學(xué)單元。這兩門課程的選課學(xué)生來自電機(jī)系、機(jī)械系、精儀系、經(jīng)管學(xué)院、自動化系、材料系、工物系、人文學(xué)院等多個(gè)院系，實(shí)現(xiàn)了跨院系、跨專業(yè)組織課程。課程重視將實(shí)踐教育貫穿教學(xué)全過程，積極推進(jìn)探究式學(xué)習(xí)，努力培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，教學(xué)效果顯著。為便于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握知識，兩門課程的主講教師分別編寫了相應(yīng)的講義。課程單元負(fù)責(zé)人、電力電子與電機(jī)控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任畢大強(qiáng)博士獲第七屆“清華大學(xué)優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員”獎。“現(xiàn)代高電壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)”課程原有的授課模式是以演示實(shí)驗(yàn)為主，通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生了解高電壓方面的相關(guān)知識。2009年，我系支持該課程任課教師進(jìn)行了全面的課程改革。從以演示實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐匝菔緦?shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以自主創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)的教學(xué)模式。改革后的課程，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)綜合性的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，并利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｔ诖诉^程中，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師發(fā)揮指導(dǎo)作用。改革后的課程實(shí)現(xiàn)了從以演示實(shí)驗(yàn)為主向以創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主、從以灌輸式為主向以探究式為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，課程改革效果優(yōu)秀。

1．4加強(qiáng)國際交流與合作，創(chuàng)建國際一流實(shí)踐教學(xué)平臺我系十分重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的國際交流與合作，多次選派實(shí)驗(yàn)系列教師赴其他國家和地區(qū)進(jìn)行訪學(xué)。全系各實(shí)驗(yàn)室每年共接受近20個(gè)國家或地區(qū)的來訪參觀和交流合作。如2010年，接受了包括美國、英國、日本、越南、馬來西亞，等國家和臺灣、香港地區(qū)的參觀，并邀請了日本早稻田大學(xué)、美國麻省理工大學(xué)、美國亞利桑那州立大學(xué)、美國華盛頓州立大學(xué)、英國布魯內(nèi)爾大學(xué)、香港理工大學(xué)等20余個(gè)國內(nèi)外知名大學(xué)、企業(yè)的專家學(xué)者作交流報(bào)告。

2校外實(shí)踐教學(xué)平臺建設(shè)

2．1建立了科學(xué)合理的實(shí)踐基地布局校外實(shí)踐基地是學(xué)生了解學(xué)科前沿，感受生產(chǎn)實(shí)際的主要平臺。我系利用強(qiáng)行業(yè)背景的巨大優(yōu)勢，與很多海內(nèi)外大型電力企業(yè)建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。在進(jìn)一步鞏固與北京施耐德電氣公司、上海電氣集團(tuán)有限公司、北京能源投資(集團(tuán))有限公司、西安電力機(jī)械制造公司、中國東方電氣集團(tuán)公司等校外實(shí)踐教學(xué)基地的良好合作關(guān)系的同時(shí)，2009、2010年，又新建了北方聯(lián)合電力公司、沈陽特變電工股份有限公司、寧夏電網(wǎng)公司、山東海陽核電公司4個(gè)實(shí)踐教學(xué)基地。基本實(shí)現(xiàn)了“全方位建設(shè)，多角度推進(jìn)”的實(shí)習(xí)基地布局，即:實(shí)踐基地全面涵蓋電氣學(xué)科的電工和電力兩個(gè)行業(yè)，為本科生生產(chǎn)實(shí)習(xí)和社會實(shí)踐、專業(yè)學(xué)位型碩士研究生產(chǎn)業(yè)實(shí)踐、研究生就業(yè)實(shí)踐、博士生暑期實(shí)習(xí)等提供了保障。2009年，清華大學(xué)—西安電力機(jī)械制造公司實(shí)踐基地獲批成為北京市高等學(xué)校市級校外人才培養(yǎng)基地。2010年獲學(xué)校批準(zhǔn)，沈陽特變電工股份有限公司成為校級實(shí)踐教學(xué)基地(見圖2)。

2．2制定了規(guī)范健全的保障制度科學(xué)有效的管理，為提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量提供了有力保證。我系采用過程管理模式，由系帶隊(duì)教師、基地指導(dǎo)教師、學(xué)生支隊(duì)長對校外實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行全過程管理。2010年，實(shí)施了系領(lǐng)導(dǎo)帶隊(duì)實(shí)習(xí)機(jī)制。由系(副)主任、黨委(副)書記等親自帶隊(duì)，分別率學(xué)生赴各基地進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)。系領(lǐng)導(dǎo)們分別出席了各基地的歡迎儀式，還發(fā)表了講話。這一機(jī)制進(jìn)一步加強(qiáng)了與實(shí)習(xí)單位的合作關(guān)系，也鼓舞了帶隊(duì)教師和學(xué)生的士氣。為了提高教師、學(xué)生參與實(shí)踐教學(xué)的積極性，我系還采用物質(zhì)獎勵與精神獎勵相結(jié)合的激勵機(jī)制，為表現(xiàn)突出的個(gè)人和集體頒發(fā)證書和獎品，并為實(shí)習(xí)帶隊(duì)教師提供生活補(bǔ)貼。

2．3企業(yè)專家?guī)炱髽I(yè)專家往往具有豐富的實(shí)踐經(jīng)歷和工程經(jīng)驗(yàn)，可以立足生產(chǎn)實(shí)際，洞察學(xué)科前沿和行業(yè)走向。我系采取“送出去，請進(jìn)來”的方法，建立企業(yè)專家?guī)臁Ｋ^“送出去”，即選拔一批骨干教師到企業(yè)進(jìn)行實(shí)踐;所謂“請進(jìn)來”，即吸引一批具有優(yōu)秀素質(zhì)和教學(xué)能力的企業(yè)工程師到系里授課。

3學(xué)生科技創(chuàng)新活動平臺的建設(shè)

以校內(nèi)、外實(shí)踐教學(xué)平臺為依托，我系建立了學(xué)生科技創(chuàng)新活動平臺，為學(xué)生參與科研活動、培養(yǎng)實(shí)踐能力提供了條件，拓展了空間。

3．1建立了全開放實(shí)驗(yàn)室開放實(shí)驗(yàn)室有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和主體作用。在學(xué)校的大力支持、我系的積極推動下，“電工儀表與測量開放實(shí)驗(yàn)室”的裝修改造工作已于2009年8月順利完成，成為全開放式的實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新活動提供了場地和平臺。改造后的實(shí)驗(yàn)室分為:基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)區(qū)、科技競賽實(shí)驗(yàn)區(qū)、討論區(qū)等多個(gè)區(qū)域。每個(gè)實(shí)驗(yàn)桌都配備有計(jì)算機(jī)，示波器，信號發(fā)生器，穩(wěn)壓電源，調(diào)壓器，DSP、FPGA、MCU開發(fā)板和全系列電阻電容，萬用表和電烙鐵等基本實(shí)驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室增加了門禁系統(tǒng)，采用彈性管理，使學(xué)生可以利用業(yè)余時(shí)間自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也提高了儀器設(shè)備的利用率。包括電機(jī)系、信息學(xué)院各系、物理系、工物系和醫(yī)學(xué)院等多個(gè)院系的學(xué)生利用該實(shí)驗(yàn)室開展了科研實(shí)踐活動。2009～2010年我系參加挑戰(zhàn)杯、北京市FPGA競賽、電子設(shè)計(jì)大賽等各種賽事的項(xiàng)目的準(zhǔn)備和調(diào)試工作均為在該實(shí)驗(yàn)室完成。

3．2大力支持學(xué)生參與豐富的學(xué)生科技活動為充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，我系積極組織并大力支持學(xué)生參與各種科技活動，包括:校內(nèi)實(shí)踐活動(如SRT計(jì)劃、挑戰(zhàn)杯等)，校外競賽(如電子競賽，數(shù)學(xué)建模競賽等)。為保證競賽效果，使學(xué)生真正賽有所得，我系不僅為參賽學(xué)生提供了免費(fèi)的實(shí)驗(yàn)場所，還為他們配備了輔導(dǎo)教師，并提供經(jīng)費(fèi)上的支持。2010年，我系出資支持2007級本科生社會實(shí)踐支隊(duì)赴深圳進(jìn)行電動汽車相關(guān)項(xiàng)目調(diào)研。配備了3位教師進(jìn)行全程指導(dǎo)，分別負(fù)責(zé)調(diào)研前相關(guān)知識準(zhǔn)備，與調(diào)研單位的聯(lián)系，和赴深圳對調(diào)研活動進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)。這3位教師均為我系在電動車領(lǐng)域頗有造詣的優(yōu)秀青年教師，從師資配備上保證了調(diào)研活動質(zhì)量。以我系科技創(chuàng)新活動平臺為支撐，近2年學(xué)生頻頻在競賽中獲獎。如:我系1個(gè)本科生團(tuán)隊(duì)以PLC實(shí)驗(yàn)室為平臺完成了參賽項(xiàng)目，榮獲第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎，并獲得全國大學(xué)生節(jié)能設(shè)計(jì)競賽唯一的一等獎;在第五屆“中國電機(jī)工程學(xué)會杯”全國大學(xué)生電工數(shù)學(xué)建模競賽中，我系獲得一等獎、三等獎各2項(xiàng)等等。

3．3制定了一系列科技活動鼓勵政策我系通過科技活動鼓勵政策，在系內(nèi)營造了濃郁的學(xué)術(shù)氛圍。如2009年，建立了持續(xù)跟蹤培養(yǎng)機(jī)制，鼓勵他們鞏固已有成果并爭取有新的突破;建立了多渠道宣傳機(jī)制，對獲獎項(xiàng)目和作品，在全系范圍內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)、簡報(bào)、視頻等渠道進(jìn)行大力宣傳，充分發(fā)揮他們的榜樣作用;建立了獎勵機(jī)制，對輔導(dǎo)教師和獲獎學(xué)生給予一定的物質(zhì)獎勵，促使教師、學(xué)生做出優(yōu)異成果。制訂了“清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系本科生科技活動鼓勵辦法”，并于2009年對此辦法進(jìn)行了修訂，對在科技活動中表現(xiàn)突出的本科生進(jìn)行推研加分獎勵。該辦法意在鼓勵學(xué)生本人申請或參與教師設(shè)立的SRT項(xiàng)目、課外科技項(xiàng)目、根據(jù)課程設(shè)立的開放式研究型課題、各課題組的科研工作等等。該辦法自2009年起實(shí)行，至今全系已有38人獲得推研獎勵。

4實(shí)踐教學(xué)體系

我系充分利用校內(nèi)、外實(shí)踐教學(xué)資源，將實(shí)踐課程與科技活動相結(jié)合，以校內(nèi)、外兩大實(shí)踐教學(xué)平臺為支撐，建立了有電氣工程特色的實(shí)踐教學(xué)體系。拓展了人才培養(yǎng)的空間，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量(見圖3)。

4．1以國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求為導(dǎo)向，確定了實(shí)踐教學(xué)定位以國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求為導(dǎo)向，建立開放式、需求化的電氣工程實(shí)踐教學(xué)體系。電氣工程學(xué)科是關(guān)乎國計(jì)民生的重要學(xué)科。我系一直立足我國實(shí)際，面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場進(jìn)行學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)。隨著近幾年國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，對電力行業(yè)的人才培養(yǎng)提出了新的、更高的要求。我系以培養(yǎng)服務(wù)社會、適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才為己任，通過理論課程與實(shí)踐課程的有機(jī)結(jié)合，有效利用豐富的校內(nèi)外教學(xué)資源和面向社會的開放式實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，為學(xué)生提供了解工程實(shí)際、學(xué)科前沿、社會需求的機(jī)會，增強(qiáng)了學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新意識和服務(wù)意識。

4．2以強(qiáng)行業(yè)背景為依托，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容建設(shè)以強(qiáng)行業(yè)背景為依托，建立智能式、專業(yè)化的電氣工程實(shí)踐教學(xué)體系。我系利用行業(yè)背景的巨大優(yōu)勢，建立了科學(xué)的實(shí)踐基地布局，同時(shí)也與行業(yè)內(nèi)眾多企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系。這些都為教師進(jìn)行項(xiàng)目研究，學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐、開展科技活動和就業(yè)創(chuàng)造了有利條件。我系鼓勵并支持教師參與實(shí)踐教學(xué)、與企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行科技項(xiàng)目研究，并將優(yōu)秀的科研成果轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的實(shí)踐教學(xué)資源，更新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。如:將工程實(shí)際問題引入實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生科技活動，設(shè)立與行業(yè)實(shí)際相關(guān)的SRT題目和本科綜合論文訓(xùn)練題目等。并通過科研和實(shí)踐活動，積極引導(dǎo)學(xué)生就業(yè)。形成教師與學(xué)生，企業(yè)與學(xué)校，教學(xué)與科研的多相良性互動。

4．3以科學(xué)性為目標(biāo)，建立完善的實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)以科學(xué)性為目標(biāo)，建立全方位、系統(tǒng)化的實(shí)踐教學(xué)體系。我系進(jìn)行了系統(tǒng)化的實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)，建設(shè)內(nèi)容包含了:實(shí)踐環(huán)境建設(shè)、課程建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)、制度建設(shè)、經(jīng)費(fèi)管理等各種要素。并設(shè)立了全方位的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié):通過課內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生基本的動手能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力;通過認(rèn)識實(shí)習(xí)和金工實(shí)習(xí)豐富學(xué)生對專業(yè)的感性認(rèn)識;通過項(xiàng)目訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生科研能力和創(chuàng)新意識;通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生對學(xué)科建設(shè)和行業(yè)發(fā)展的理性認(rèn)識和對工程實(shí)際的認(rèn)知能力;通過科技活動拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維空間;通過社會實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神等素質(zhì);通過1年的綜合論文訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識解決問題的能力等。

5結(jié)語

清華大學(xué)被批準(zhǔn)為教育部第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施高校，電機(jī)系成為清華大學(xué)首批加入該計(jì)劃的單位。電機(jī)系將以培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量電氣工程技術(shù)人才為目標(biāo)，進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、完善實(shí)踐教學(xué)體系，著力提升學(xué)生的工程素養(yǎng)和工程創(chuàng)新能力。