一、電氣工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前我國(guó)電力行業(yè)已經(jīng)**進(jìn)入微機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、智能化時(shí)代，構(gòu)建專業(yè)方向綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立模塊化、分階段、多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的熱點(diǎn)和關(guān)鍵問題。[1]

當(dāng)前我國(guó)高等教育實(shí)驗(yàn)室教學(xué)實(shí)踐中存在很多問題。其中包括：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)不足，實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)水平低且功能單一，并且教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科研實(shí)驗(yàn)室相互獨(dú)立，導(dǎo)致傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)手段和內(nèi)容落后，科研實(shí)驗(yàn)室又對(duì)學(xué)生開放不足，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與理論教學(xué)和實(shí)際工程脫節(jié)，因而對(duì)學(xué)生吸引力不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生往往不重視實(shí)驗(yàn)課。[2]

2011年11月，三峽大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)獲得**批“**工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，培養(yǎng)的目的是培養(yǎng)造就一批**能力強(qiáng)，適應(yīng)現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展的復(fù)合型工程技術(shù)人才。自獲得該計(jì)劃以來，學(xué)院以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為目的，以相關(guān)課程的任課教師和實(shí)驗(yàn)教師為基礎(chǔ)構(gòu)建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，優(yōu)化資源配置，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改造，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研和產(chǎn)學(xué)研合作功能，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐和**能力的培養(yǎng)，實(shí)施**工程師培養(yǎng)計(jì)劃。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐

1.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)

（1）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在的問題。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)包括課程實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)兩部分內(nèi)容。

1）課程實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。一般會(huì)根據(jù)二次原理圖完成實(shí)驗(yàn)裝置的接線，通過對(duì)裝置加電流、電壓信號(hào)對(duì)裝置進(jìn)行測(cè)試，并觀察裝置動(dòng)作結(jié)果，記錄相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以此來驗(yàn)證理論教學(xué)中所學(xué)的基本原理。就實(shí)驗(yàn)本身而言，實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋容^明確，但因?qū)嶒?yàn)內(nèi)容較少且過程單一，不能有效的提高學(xué)**現(xiàn)問題、分析問題和解決實(shí)際問題的能力；再加上因平臺(tái)落后、設(shè)備功能有限造成能實(shí)際開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更少，根本無法滿足當(dāng)前的教學(xué)需要。

2）綜合實(shí)驗(yàn)室硬件條件與當(dāng)前電力系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其對(duì)人才的培養(yǎng)要求相比存在較大差距。以繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為例，差距主要表現(xiàn)在：**，保護(hù)種類較少，不能涵蓋整個(gè)電力系統(tǒng)。當(dāng)前只有線路保護(hù)、變壓器保護(hù)，缺少發(fā)電機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)、斷路器保護(hù)及配網(wǎng)保護(hù)。**，保護(hù)裝置落后，元器件還是以電磁型繼電器為主，微機(jī)線路保護(hù)年代久遠(yuǎn)，與電力系統(tǒng)的實(shí)際情況相差甚遠(yuǎn)。第三，測(cè)試設(shè)備及測(cè)試手段落后，與工程實(shí)際差別較大。目前工程調(diào)試中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電氣量的模擬均采用繼電保護(hù)測(cè)試儀、信號(hào)發(fā)生器等完成，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)則主要使用調(diào)壓器、行燈變、移相器、滑線電阻等，這些設(shè)備在測(cè)量量程、準(zhǔn)確度、精度方面根本達(dá)不到要求，從而導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。

基于這樣的情況，為了適應(yīng)培養(yǎng)計(jì)劃的需求，必須對(duì)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行**的改造，建立與當(dāng)前電力系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)展水平相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

（2）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。以繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)室為例，目前已經(jīng)建成了包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、線路及供配電系統(tǒng)的微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并配置了多套先進(jìn)的繼電保護(hù)測(cè)試儀，故障采集及分析軟件。實(shí)驗(yàn)裝置的種類、功能大幅度提升，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可以覆蓋從基礎(chǔ)元件到整個(gè)電力系統(tǒng)的各個(gè)層次，為構(gòu)建模塊化、多階段、多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系奠定了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)基礎(chǔ)。

在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生不但可以根據(jù)主接線的狀態(tài)選擇相應(yīng)的保護(hù)類型，確定保護(hù)配置，而且可以依據(jù)保護(hù)原理自行設(shè)計(jì)保護(hù)類型，計(jì)算保護(hù)定值，確定參數(shù)，并通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)檢驗(yàn)動(dòng)作邏輯及保護(hù)動(dòng)作情況。圖1為微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

2.教學(xué)內(nèi)容改革

在新建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，從以下幾個(gè)方面來合理的安排教學(xué)內(nèi)容。

（1）從課程出發(fā)安排教學(xué)內(nèi)容。電氣工程的理論課程包括：“繼電保護(hù)”、“自動(dòng)裝置”、“高電壓技術(shù)”、“電力系統(tǒng)分析”等，與此相關(guān)的課程實(shí)驗(yàn)一般以元件實(shí)驗(yàn)為主，同樣包括繼電保護(hù)元件實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)裝置課程實(shí)驗(yàn)、高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)。

在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，元件和裝置已合為一體，可取消繼電保護(hù)元件實(shí)驗(yàn)室，課程試驗(yàn)可在綜合實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。而經(jīng)過改造后實(shí)驗(yàn)室功能更加完善，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以涉及到實(shí)驗(yàn)原理的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括：硬件電路、保護(hù)定值修改和固化、元件定值校驗(yàn)、動(dòng)作特性實(shí)驗(yàn)及動(dòng)作報(bào)告故障分析等。這樣既可以節(jié)省場(chǎng)地和資源，同時(shí)又可以制定更加豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而改變了以往課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少、手段單一的缺點(diǎn)。

（2）從實(shí)際工程出發(fā)安排教學(xué)內(nèi)容。技術(shù)應(yīng)用型電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方向根據(jù)工程實(shí)際和社會(huì)需求，**強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行**整合和優(yōu)化。三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院緊密結(jié)合工程實(shí)際和電力行業(yè)需求，設(shè)置了以下專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)：微機(jī)繼電保護(hù)綜合實(shí)驗(yàn)、綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)、水電仿真實(shí)驗(yàn)以及電氣設(shè)備檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。下面以微機(jī)繼電保護(hù)綜合實(shí)驗(yàn)為例介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排。

微機(jī)繼電保護(hù)綜合實(shí)驗(yàn)分為微機(jī)保護(hù)軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和微機(jī)保護(hù)屏體實(shí)驗(yàn)。在軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：一是編制保護(hù)軟件主程序。一般包含三個(gè)基本模塊：初始化和自檢循環(huán)模塊、保護(hù)邏輯判斷模塊和跳閘處理模塊。二是設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器。三是微機(jī)保護(hù)算法實(shí)驗(yàn)。完成軟件設(shè)計(jì)并在微機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上運(yùn)行，可以作為課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

微機(jī)保護(hù)屏體實(shí)驗(yàn)以發(fā)電機(jī)微機(jī)保護(hù)為平臺(tái)，學(xué)生可以完成以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：一是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。包括零點(diǎn)漂移檢查，電流、電壓精度檢查，電流、電壓變換器線性范圍檢查。二是保護(hù)定值校驗(yàn)及動(dòng)作特性實(shí)驗(yàn)。三是開關(guān)量輸入軟件及硬件回路定義設(shè)計(jì)。四是開出量輸出、跳閘回路及軟/硬壓板的投/退檢查。五是模擬各種保護(hù)動(dòng)作，形象直觀的觀察保護(hù)動(dòng)作情況，打印并分析故障報(bào)告。[3，4]

（3）從學(xué)生出發(fā)安排教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)以學(xué)生為主體，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容設(shè)置及教學(xué)方法要適應(yīng)“自主學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念。[5]這就要求教師因材施教，認(rèn)真組織教案，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容公布在學(xué)校求索學(xué)堂網(wǎng)站上，不同專業(yè)、不同層次的學(xué)生可以根據(jù)自身特點(diǎn)選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容，教學(xué)過程中教師以問題式和引導(dǎo)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，注重啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生，整個(gè)實(shí)驗(yàn)只提要求和目標(biāo)，具體實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)前的分析及實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)的處理都應(yīng)該由學(xué)生獨(dú)立完成。

例如：在微機(jī)變壓器保護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，首先可以提出需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：一是變壓器主保護(hù)（變壓器差動(dòng)或零序差動(dòng)）；二是變壓器后備保護(hù)（復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)或零序方向過流）。然后，根據(jù)所選的試驗(yàn)項(xiàng)目確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其中包括：回顧和復(fù)習(xí)變壓器保護(hù)的基本原理；熟悉保護(hù)回路（交流電流電壓回路、輸入輸出回路）；熟練使用繼電保護(hù)測(cè)試儀；在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能；觀測(cè)動(dòng)作結(jié)果，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，以學(xué)生為主體，推出“自主學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念，將會(huì)使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性大大加強(qiáng)，很好地激發(fā)了學(xué)生對(duì)理論課程所介紹的專業(yè)知識(shí)的濃厚興趣，具有很好的教學(xué)效果，也能很好地滿足技術(shù)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求。[1]

（4）探索實(shí)驗(yàn)室開放管理，通過產(chǎn)學(xué)研合作的形式，建立穩(wěn)固的校外實(shí)習(xí)基地，為在校學(xué)生提供進(jìn)入企業(yè)見習(xí)、實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)。目前已與湖北超高壓輸變電公司宜昌輸電公司、宜昌電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司簽訂產(chǎn)學(xué)研基地合作協(xié)議。積極鼓勵(lì)學(xué)院教師與電力企業(yè)加強(qiáng)合作交流，及時(shí)了解先進(jìn)的電力技術(shù)，依靠行業(yè)和企業(yè)辦學(xué)，形成相互支持、相互依托的互動(dòng)式產(chǎn)學(xué)研結(jié)合基地，有力地保證了學(xué)生實(shí)踐能力與**能力的培養(yǎng)。

3.實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè)

學(xué)院十分重視人才引進(jìn)和校內(nèi)人才的穩(wěn)定和培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍也在不斷壯大，如引進(jìn)年輕的博士擔(dān)任電氣工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的負(fù)責(zé)人，鼓勵(lì)支持中青年實(shí)驗(yàn)人員學(xué)習(xí)進(jìn)修提高學(xué)歷，招聘具有碩士以上學(xué)歷的有能力、有事業(yè)心的畢業(yè)生充實(shí)實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍等。定期召開教學(xué)研討會(huì)議，就培養(yǎng)模式、培養(yǎng)方法多方探討，轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教師教學(xué)模式，提高實(shí)驗(yàn)教師的教學(xué)水平。一個(gè)高水平的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師要能夠分析未來社會(huì)及其對(duì)人才的要求，探索技術(shù)應(yīng)用型人才教育

的內(nèi)涵和實(shí)施教育的具體做法，使大學(xué)生的成長(zhǎng)發(fā)展符合時(shí)代的需要并善于結(jié)合學(xué)生的理解水平實(shí)施教學(xué)。[6]

三、小結(jié)

本文從當(dāng)前電氣工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題出發(fā)，對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了改造，經(jīng)過一學(xué)期的試運(yùn)行和教學(xué)，新的平臺(tái)不僅能滿足理論教學(xué)需要，與實(shí)際工程結(jié)合更加緊密，進(jìn)一步改善學(xué)生應(yīng)用能力以及工程實(shí)踐中解決問題的能力，還能提高學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力，為實(shí)現(xiàn)“**工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”提供更好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。另外，從理論教學(xué)、工程實(shí)際出發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改造和完善，通過產(chǎn)學(xué)研合作形式，依靠行業(yè)和企業(yè)辦學(xué)，形成了相互支持、相互依托的互動(dòng)式產(chǎn)學(xué)研結(jié)合基地，為培養(yǎng)造就適應(yīng)現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展的復(fù)合型工程技術(shù)人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。