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本科人才培养工作是一个复杂的系统工程,高等学校人才培养目标和基本规格要求是通过本科人才培养方案实现的,学校本科人才培养特色很大程度上也体现在人才培养方案之中,构建科学的人才培养体系是本科人才培养方案制定的关键。
武汉大学电气工程及其自动化专业是由原电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、应用电子技术以及电力通信等多个二级学科专业整合而成的,经历了多轮本科人才培养方案的修订和实践。武汉大学电气工程学院遵循大学的“创新、创造、创业”教育理念和“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的本科人才培养目标,合理设计通识课程教育,落实大学教育理念,在电气工程专业教育中坚持夯实学科基础、强化专业根本、引导专业方向原则,加强学生的工程素养教育。在人才培养方案的制定过程中注重学生知识结构、逻辑体系以及能力实现方面的形成与发展,构建了基于平台课程链接的电气工程专业本科人才培养的课程体系,建立了电气工程专业的工程素养教育和实验课程体系,建立了大学生科研实践和创新能力的全学程立体培养模式。
教学团队的组建及其运作机制的建设
武汉大学电气工程专业基于电路、电磁场、信号与系统、机电能量转换、计算机应用等专业基础知识点,通过分析学院专业课程的特点及其内在联系,吸收国内外高校电气工程专业课程设置,充分论证,建立了电气工程学科平台课程、电工电子类、电机学与电气设备状态检测类、电磁场与电器类、信号与系统类、计算机与通信类、电力系统分析类、电力系统运行与控制类、高电压与绝缘技术类、电力电子与新能源类、电气工程实践与创新等11个各具特色的院级教学团队。通过制订《武汉大学电气工程学院教学团队设置与实施细则》,确立和规范了教学团队的运作模式。
教学团队是学院教学计划实施的一种自主组织模式,不具行政单位性质和职能,教学团队可根据需要下设课程组,教学团队成员可根据自身特点和发展需要在教学团队之间流动和交叉。教学团队在学院主管院长和教学指导委员会指导下,自行开展课程建设、师资培养、教学法研究和教学资源建设等工作,可根据自身规划,就精品课程建设、教学名师和青年教师培养、创建优秀教学团队、教学研究以及教学资源建设等项目向学院提出申请,学院组织专家经过评审后将提供相应经费支持。学院负责遴选各教学团队负责人,团队负责人在教学团队中起关键性的核心作用,能够引导学术方向相同或相近的骨干教师向自身靠拢,组织职称、年龄、层次结构合理的教学骨干和青年教师组成团队成员。团队负责人主要负责具体教学计划的审定,教学过程的监控和质量评估;教学骨干把握课程教学的方向与过程,全面负责本团队课程的教学运行管理;青年教师积极参与、协助团队的教学工作,并在教学团队中逐渐成长为教学骨干。学院已经形成以教学团队、教学督导、专业研究中心以及本科教学办公室为抓手的教学运作模式。教学团队提出建设目标,学院配合教学团队建设制定并实施了《电气工程学院本科教学质量提升计划》,聘请了具有丰富教学经验的退休教师组建青年教师教学指导团,开展了教学改革、教材建设、实验课程改革、教学法研究等项目立项工作,同时学院也建立了基于团队业绩和团队整体绩效的评价体系,对教师的评价和分配由个体转向团体与个体相结合的考评机制。
基于平台课程链接的电气工程专业本科人才培养课程体系建立
基于电气工程专业平台课程体系的认识,经过充分论证,确立平台课程在电气工程专业整个课程体系中的地位及在人才培养方案中所起的作用,重新构建平台课程的知识体系及其内容大纲。构成了电气工程专业以“走进电世界-电气工程基础-电气工程新技术导论”为清晰脉络的三大平台课程为基础的本科人才培养的课程体系,由此将本科教育划分为四个层次,基于平台课程链接的本科人才培养的课程体系结构图如图1所示。以第一层次通识基础教育和人文社科教育为专业学习的切入点,通过《走进电世界》平台课程将物理、数学、人文社科有关的思维模式、方法论、知识架构体系、文化内涵、历史与未来等方面的知识融合与转化,形成指导电气工程领域学习的基础概论,从而指导学生进入第二层次学科专业基础课程的学习。第二层次为电路、系统分析、电磁场、电机学等知识的学科专业基础课程,通过平台课程《电气工程基础》的学习,将专业基础课程所学的概念予以归拢与转化,提炼成电力工程专业的专业知识点和系统概念,为专业课程的学习打下基础。第三层次为面向电力系统分析、电力系统继电保护、高电压技术、电力电子技术等知识的专业课程,通过前沿平台课程《电气工程新技术导论》的牵引与转化,一方面再次激发学生的学习兴趣,同时指导学生对专业前沿问题的关注,为大学生继续深造和后续前沿课程的选修提供指导。第四层次为面向学科前沿且具有专业知识的学科前沿课程,如智能电网等。通过三门平台课程的牵引与转化,将本科教学内容有机地贯穿于学生的整个培养过程,通过这种分层次组织教学的模式,努力实现以人为本的兴趣学习和个性化培养,使教与学的过程及学生知识结构更加科学合理。通过近几年的教学实践及学生学习效果来看,平台课程的设置在整个培养过程之中起到积极作用。学生学习以平台课程为导向,不仅利于接受专业基础课及专业课程的教育,而且也非常重视平台课程的学习,为相关层次的课程学习打下了坚实基础。
依托武汉大学的人文底蕴,同时与理科学院联合办学,充分利用武汉大学学科优势,在实现“通识基础教育——《走进电世界》”的课程教学中,融入武汉大学特色,实践“高素质”的教育。倡导积极的人生观和价值观,了解电学的起源及发展,介绍国内甚至武汉大学对电学科发展做出的贡献,培育学生爱武大、爱电气科学的兴趣,引导学生为学习打下坚实的数理基础和电学基础;设置人文、社科、管理、法律等多个交叉学科的选修课程,提高学生的社会交往、沟通、管理能力,推进全面素质教育;加强思想道德方面的教育,培养学生良好的职业道德情操,具备默默无闻、甘于奉献的精神。在平台课程《走进电世界》教学之中,更多融入电气工程的文明史,电气工程的未来发展等方面的教育,通过具有深刻影响和教育意义的典故,串接电气工程学科的结构和特点,从而架构电气工程学科的基本知识结构。 在实现“专业基础系列课程——《电气工程基础》”的课程教学中,落实“宽口径、厚基础”的教学实践。在专业基础课程教学之中,采取“放”的教学模式,在教学大纲、教材选用等方面不再局限于电气工程专业,积极推荐使用国外著名大学教材,主张教师教学重点在于基本概念、基本原理、基本方法的介绍,实例的证实也不再局限电气工程领域。在平台课程《电气工程基础》教学之中,采取“收”的教学模式,将专业基础课程教学之中的基本概念、基本原理、基本方法赋予电气工程的专业特色。
在实现“专业系列课程——《电气工程新技术导论》”的课程教学中,以电力系统为对象,凝练学科专业本科教育的核心课程,以《电气工程基础》为牵引,形成以电力系统的系统分析、运行与控制中的电磁现象、信息共享、继电保护及装备结构问题构成的专业核心课程体系,以电力工业实际为背景,设置3个专业选修模块,在专业系列课程教学中,采取“收”的模式,使学生按模块化进行专业课程的选修,学习更加自主,更加专业化。在平台课程《电气工程新技术导论》教学之中,又采取“放”的教学模式,加强专业知识教育与学科前沿新理论、新技术、新方法的联系,紧密跟踪行业动态,弥补理论教学落后于新技术发展的状况,拓展了学生的专业视野。
工程素养教育与电气工程专业实验课程体系的建立
在工科类专业人才培养体系建设中,注重工程素养的训练与教育是非常关键的。人类接受工程的训练往往是从直接感官的参与开始,“心灵”的同时必须做到“手巧”。因此,从恢复金工实习开始,通过电工训练、生产实习、毕业实习、电力工程专业训练和毕业设计为基本实践教学内容,以大学生科技创新、电子设计大赛和假期社会实践活动为引导,将设计制作训练贯穿整个能力和素质培养过程,使学生的思维方法和科学研究方法得到系统的训练,全面提高学生的实践、应用和创新思维能力,实现学生具有“高素质、强能力”的培养模式。充分利用好社会资源办学,进一步完善我院外聘兼职教师的工作。在国内外重点高等院校聘请学术水平高、教学经验丰富的知名教授担任兼职教师,引入知名高校的人才培养模式、理念和成功经验;建立从企业聘请有实践经验的工程技术人员进入高校的机制,让一些著名电力企业的高级技术人员在高校兼职,讲授一些专业性很强的课程,内容紧密结合实际,实现教学与电力生产实践的零距离结合。
实验课程是工程学科本科生教育培养的重要环节。传统的实验课程体系构建依附于单一课程,主要以基础-验证型实验为主,而且现代教学实验台已经把教学实验过程进行了程序化和机械化,很多实验流于形式,并没有帮助学生理解知识和提高创新能力。改革这一模式目前主要是通过课程增加综合型和设计型实验项目为主,但这种模式始终没有摆脱单一课程教学目的的束缚,在实验教学中无法真正体现出综合与设计过程的训练。实验课程大部分是以自编讲义为主,不成体系,没有形成相应的系列教材。因此,在实验课程教学方面体现出来的教学研究成果较少,实验课程在本科工程专业中的教学地位得不到体现。随着新一轮培养方案的修订和实施,加快拔尖人才的培养,更好地适应“卓越工程师教育培养计划”的需要,改革现行的实验课程体系和教学方式是非常必要的。2011年,学院基于教学团队申报的“电气工程专业实验课程体系的构建及实践”项目获得“武大课程2010”课程体系改革试点基地立项和湖北省教改立项支持,项目对工程学科实验课程体系改革进行了积极地探索。
实际上,一个知识体系的构建需要很多知识点的融会贯通,实验课程的建设也需要知识化、体系化。实验课程教学目的是希望学生在学习过程中,自觉地应用相关课程知识来分析问题和解决问题。因此,实验课程不应该仅仅是相关理论教学的补充,而应当摆在与理论课程教学同样的地位。特别是对于工程类学科专业学生来说,其师资队伍建设也应当与理论课程教学师资队伍建设同样对待。学院从改革现有实验课程教学模式出发,在教学团队基础上重新组建实验课程教学队伍,构建了新的实验课程体系(如图2所示),系统化地建设了实验课程体系,完整地体现了其基础性、综合性、创新性特点。
按学科专业知识点构建更加合理、自成体系的电气工程专业实验课程体系,使得实验课程不再完全依附于理论课程教学,而是与某一类理论课程教学保持衔接,形成对应知识点的基础性、综合性和创新性实验课程,可相对独立地开展课程教学。学院将实验课程的教学放在与理论课程教学同等位置,由课程所在教学团队负责实验课程教学运行、课程建设、教学改革、教材建设和师资培养等工作,解决了实验教学长期受到理论课程束缚和制约问题,建立其自身成长的机制,同时也改变了实验教学师资队伍建设长期得不到重视,师资力量薄弱,且学历结构存在极不合理现象,实验教学质量显著提高。
大学生科研实践与创新能力的全学程立体培养模式
实践和创新能力是工科学生必备的重要素质,学院高度重视创新人才培养,为了建立更加系统和长效的创新人才培养体系,建立了电气工程创新与实践教学团队,负责学生的生产实习、毕业实习、各类竞赛、大学生创新性训练项目、本科生跟导师等工作。电气工程创新与实践教学团队经过多年的研究和实践,探索出了一套贯穿大学4年基于课外科研的全学程、立体化的创新人才培养模式。通过对本科生全学程、立体的培养,特别是后期的带薪工作,使创新教育和创业教育、创造教育自然地融合起来,实现无缝对接。
基于课外科研的全学程、立体化的创新人才培养模式,即:针对大一学生的科研素养培养,针对大二学生的“电气工程学院大学生创新预研项目”,针对大三学生的“大学生创新性实验计划”,针对大四学生的“电气工程学院创新性毕业论文计划”。“大学生创新性实验计划”是一种引导学生经历好奇、兴趣、质疑和探索的4个过程的有效手段,但是其开展时间仅为1年,项目真正有效的开展时间只有9个月,这使得一些项目的开展缺乏持续性。为了与学校层次的大学生创新性实验计划形成前后呼应关系,构建学院层次的大学生创新性实验资助计划,延长创新人才培养的时间,学院针对大二学生资助 “电气工程学院创新性预研项目”和针对大四学生资助“电气学院创新性毕业论文项目”,使创新人才培养覆盖大二到大四年级的全学程。
在确定了创新计划支持体系之后,学生的创新能力培养还需要解决一个矛盾:课外科研所需知识的综合性(有的是本专业课程,有的是外专业课程,有的是研究生课程)和学生知识结构不完整(有的本专业课程还没有开,有的外专业的课程没有学)之间的矛盾。电气工程创新与实践教学团队通过细致分析和设计,确定“科研技能培养计划”,以弥补学生在知识体系上的不足,构建“科研基本技能和素养培养计划”,为创新体系提供支撑。团队通过调研还发现,学生在1-3,7-8学期的课程压力较小,4-6学期的课程压力较大;在实验教学方面,学生的主要课程实验也集中在4-6学期。因此,将科研技能培养的主要时间集中在1-3,7-8学期。根据电气工程与自动化专业的教学计划,制定出适合本院学生的科研能力培训计划。
大学本科人才培养方案必须充分遵循高等教育教学规律,适应专业学科的发展,兼顾人才培养的知识结构、逻辑体系以及能力实现三者的融合,满足高校教育理念和人才培养目标的实现需求。工程学科专业的本科人才培养方案必须充分考虑宽口径和厚基础的要求,满足专业知识学习要求的同时,加强工程素养教育的体系建立,充分考虑知识向能力转化的渠道。建立基于平台课程链接的本科人才培养的课程体系、工程素养教育与电气工程专业实验课程体系、大学生科研实践和创新能力的全学程立体培养模式是实现上述目标要求的基础。
培养方案课程体系中构建学科专业的平台课程体系是有必要的,一方面平台课程可以起到承上启下作用,有助于学生形成一个完整的知识体系,实现宽口径教育到专业教育的无缝转化。另一方面平台课程可以起到调整补充的作用,有助于开阔学生的专业视野,补充专业学科传统课程教育中方法论的不足,有效构建学生知识结构,为大学生进一步进入专业学科前沿深造做好铺垫。通过近几年的教育教学实践表明,基于上述本科人才培养体系制定的培养方案是有效的,学院电气工程专业本科人才培养质量得到明显提高,产生了良好示范效应。(作者查晓明系武汉大学电气工程学院副院长;孙元章系电气工程学院教授;陈厚桂系电气工程学院副教授)
武汉大学电气工程及其自动化专业是由原电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、应用电子技术以及电力通信等多个二级学科专业整合而成的,经历了多轮本科人才培养方案的修订和实践。武汉大学电气工程学院遵循大学的“创新、创造、创业”教育理念和“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的本科人才培养目标,合理设计通识课程教育,落实大学教育理念,在电气工程专业教育中坚持夯实学科基础、强化专业根本、引导专业方向原则,加强学生的工程素养教育。在人才培养方案的制定过程中注重学生知识结构、逻辑体系以及能力实现方面的形成与发展,构建了基于平台课程链接的电气工程专业本科人才培养的课程体系,建立了电气工程专业的工程素养教育和实验课程体系,建立了大学生科研实践和创新能力的全学程立体培养模式。
教学团队的组建及其运作机制的建设
武汉大学电气工程专业基于电路、电磁场、信号与系统、机电能量转换、计算机应用等专业基础知识点,通过分析学院专业课程的特点及其内在联系,吸收国内外高校电气工程专业课程设置,充分论证,建立了电气工程学科平台课程、电工电子类、电机学与电气设备状态检测类、电磁场与电器类、信号与系统类、计算机与通信类、电力系统分析类、电力系统运行与控制类、高电压与绝缘技术类、电力电子与新能源类、电气工程实践与创新等11个各具特色的院级教学团队。通过制订《武汉大学电气工程学院教学团队设置与实施细则》,确立和规范了教学团队的运作模式。
教学团队是学院教学计划实施的一种自主组织模式,不具行政单位性质和职能,教学团队可根据需要下设课程组,教学团队成员可根据自身特点和发展需要在教学团队之间流动和交叉。教学团队在学院主管院长和教学指导委员会指导下,自行开展课程建设、师资培养、教学法研究和教学资源建设等工作,可根据自身规划,就精品课程建设、教学名师和青年教师培养、创建优秀教学团队、教学研究以及教学资源建设等项目向学院提出申请,学院组织专家经过评审后将提供相应经费支持。学院负责遴选各教学团队负责人,团队负责人在教学团队中起关键性的核心作用,能够引导学术方向相同或相近的骨干教师向自身靠拢,组织职称、年龄、层次结构合理的教学骨干和青年教师组成团队成员。团队负责人主要负责具体教学计划的审定,教学过程的监控和质量评估;教学骨干把握课程教学的方向与过程,全面负责本团队课程的教学运行管理;青年教师积极参与、协助团队的教学工作,并在教学团队中逐渐成长为教学骨干。学院已经形成以教学团队、教学督导、专业研究中心以及本科教学办公室为抓手的教学运作模式。教学团队提出建设目标,学院配合教学团队建设制定并实施了《电气工程学院本科教学质量提升计划》,聘请了具有丰富教学经验的退休教师组建青年教师教学指导团,开展了教学改革、教材建设、实验课程改革、教学法研究等项目立项工作,同时学院也建立了基于团队业绩和团队整体绩效的评价体系,对教师的评价和分配由个体转向团体与个体相结合的考评机制。
基于平台课程链接的电气工程专业本科人才培养课程体系建立
基于电气工程专业平台课程体系的认识,经过充分论证,确立平台课程在电气工程专业整个课程体系中的地位及在人才培养方案中所起的作用,重新构建平台课程的知识体系及其内容大纲。构成了电气工程专业以“走进电世界-电气工程基础-电气工程新技术导论”为清晰脉络的三大平台课程为基础的本科人才培养的课程体系,由此将本科教育划分为四个层次,基于平台课程链接的本科人才培养的课程体系结构图如图1所示。以第一层次通识基础教育和人文社科教育为专业学习的切入点,通过《走进电世界》平台课程将物理、数学、人文社科有关的思维模式、方法论、知识架构体系、文化内涵、历史与未来等方面的知识融合与转化,形成指导电气工程领域学习的基础概论,从而指导学生进入第二层次学科专业基础课程的学习。第二层次为电路、系统分析、电磁场、电机学等知识的学科专业基础课程,通过平台课程《电气工程基础》的学习,将专业基础课程所学的概念予以归拢与转化,提炼成电力工程专业的专业知识点和系统概念,为专业课程的学习打下基础。第三层次为面向电力系统分析、电力系统继电保护、高电压技术、电力电子技术等知识的专业课程,通过前沿平台课程《电气工程新技术导论》的牵引与转化,一方面再次激发学生的学习兴趣,同时指导学生对专业前沿问题的关注,为大学生继续深造和后续前沿课程的选修提供指导。第四层次为面向学科前沿且具有专业知识的学科前沿课程,如智能电网等。通过三门平台课程的牵引与转化,将本科教学内容有机地贯穿于学生的整个培养过程,通过这种分层次组织教学的模式,努力实现以人为本的兴趣学习和个性化培养,使教与学的过程及学生知识结构更加科学合理。通过近几年的教学实践及学生学习效果来看,平台课程的设置在整个培养过程之中起到积极作用。学生学习以平台课程为导向,不仅利于接受专业基础课及专业课程的教育,而且也非常重视平台课程的学习,为相关层次的课程学习打下了坚实基础。
依托武汉大学的人文底蕴,同时与理科学院联合办学,充分利用武汉大学学科优势,在实现“通识基础教育——《走进电世界》”的课程教学中,融入武汉大学特色,实践“高素质”的教育。倡导积极的人生观和价值观,了解电学的起源及发展,介绍国内甚至武汉大学对电学科发展做出的贡献,培育学生爱武大、爱电气科学的兴趣,引导学生为学习打下坚实的数理基础和电学基础;设置人文、社科、管理、法律等多个交叉学科的选修课程,提高学生的社会交往、沟通、管理能力,推进全面素质教育;加强思想道德方面的教育,培养学生良好的职业道德情操,具备默默无闻、甘于奉献的精神。在平台课程《走进电世界》教学之中,更多融入电气工程的文明史,电气工程的未来发展等方面的教育,通过具有深刻影响和教育意义的典故,串接电气工程学科的结构和特点,从而架构电气工程学科的基本知识结构。 在实现“专业基础系列课程——《电气工程基础》”的课程教学中,落实“宽口径、厚基础”的教学实践。在专业基础课程教学之中,采取“放”的教学模式,在教学大纲、教材选用等方面不再局限于电气工程专业,积极推荐使用国外著名大学教材,主张教师教学重点在于基本概念、基本原理、基本方法的介绍,实例的证实也不再局限电气工程领域。在平台课程《电气工程基础》教学之中,采取“收”的教学模式,将专业基础课程教学之中的基本概念、基本原理、基本方法赋予电气工程的专业特色。
在实现“专业系列课程——《电气工程新技术导论》”的课程教学中,以电力系统为对象,凝练学科专业本科教育的核心课程,以《电气工程基础》为牵引,形成以电力系统的系统分析、运行与控制中的电磁现象、信息共享、继电保护及装备结构问题构成的专业核心课程体系,以电力工业实际为背景,设置3个专业选修模块,在专业系列课程教学中,采取“收”的模式,使学生按模块化进行专业课程的选修,学习更加自主,更加专业化。在平台课程《电气工程新技术导论》教学之中,又采取“放”的教学模式,加强专业知识教育与学科前沿新理论、新技术、新方法的联系,紧密跟踪行业动态,弥补理论教学落后于新技术发展的状况,拓展了学生的专业视野。
工程素养教育与电气工程专业实验课程体系的建立
在工科类专业人才培养体系建设中,注重工程素养的训练与教育是非常关键的。人类接受工程的训练往往是从直接感官的参与开始,“心灵”的同时必须做到“手巧”。因此,从恢复金工实习开始,通过电工训练、生产实习、毕业实习、电力工程专业训练和毕业设计为基本实践教学内容,以大学生科技创新、电子设计大赛和假期社会实践活动为引导,将设计制作训练贯穿整个能力和素质培养过程,使学生的思维方法和科学研究方法得到系统的训练,全面提高学生的实践、应用和创新思维能力,实现学生具有“高素质、强能力”的培养模式。充分利用好社会资源办学,进一步完善我院外聘兼职教师的工作。在国内外重点高等院校聘请学术水平高、教学经验丰富的知名教授担任兼职教师,引入知名高校的人才培养模式、理念和成功经验;建立从企业聘请有实践经验的工程技术人员进入高校的机制,让一些著名电力企业的高级技术人员在高校兼职,讲授一些专业性很强的课程,内容紧密结合实际,实现教学与电力生产实践的零距离结合。
实验课程是工程学科本科生教育培养的重要环节。传统的实验课程体系构建依附于单一课程,主要以基础-验证型实验为主,而且现代教学实验台已经把教学实验过程进行了程序化和机械化,很多实验流于形式,并没有帮助学生理解知识和提高创新能力。改革这一模式目前主要是通过课程增加综合型和设计型实验项目为主,但这种模式始终没有摆脱单一课程教学目的的束缚,在实验教学中无法真正体现出综合与设计过程的训练。实验课程大部分是以自编讲义为主,不成体系,没有形成相应的系列教材。因此,在实验课程教学方面体现出来的教学研究成果较少,实验课程在本科工程专业中的教学地位得不到体现。随着新一轮培养方案的修订和实施,加快拔尖人才的培养,更好地适应“卓越工程师教育培养计划”的需要,改革现行的实验课程体系和教学方式是非常必要的。2011年,学院基于教学团队申报的“电气工程专业实验课程体系的构建及实践”项目获得“武大课程2010”课程体系改革试点基地立项和湖北省教改立项支持,项目对工程学科实验课程体系改革进行了积极地探索。
实际上,一个知识体系的构建需要很多知识点的融会贯通,实验课程的建设也需要知识化、体系化。实验课程教学目的是希望学生在学习过程中,自觉地应用相关课程知识来分析问题和解决问题。因此,实验课程不应该仅仅是相关理论教学的补充,而应当摆在与理论课程教学同样的地位。特别是对于工程类学科专业学生来说,其师资队伍建设也应当与理论课程教学师资队伍建设同样对待。学院从改革现有实验课程教学模式出发,在教学团队基础上重新组建实验课程教学队伍,构建了新的实验课程体系(如图2所示),系统化地建设了实验课程体系,完整地体现了其基础性、综合性、创新性特点。
按学科专业知识点构建更加合理、自成体系的电气工程专业实验课程体系,使得实验课程不再完全依附于理论课程教学,而是与某一类理论课程教学保持衔接,形成对应知识点的基础性、综合性和创新性实验课程,可相对独立地开展课程教学。学院将实验课程的教学放在与理论课程教学同等位置,由课程所在教学团队负责实验课程教学运行、课程建设、教学改革、教材建设和师资培养等工作,解决了实验教学长期受到理论课程束缚和制约问题,建立其自身成长的机制,同时也改变了实验教学师资队伍建设长期得不到重视,师资力量薄弱,且学历结构存在极不合理现象,实验教学质量显著提高。
大学生科研实践与创新能力的全学程立体培养模式
实践和创新能力是工科学生必备的重要素质,学院高度重视创新人才培养,为了建立更加系统和长效的创新人才培养体系,建立了电气工程创新与实践教学团队,负责学生的生产实习、毕业实习、各类竞赛、大学生创新性训练项目、本科生跟导师等工作。电气工程创新与实践教学团队经过多年的研究和实践,探索出了一套贯穿大学4年基于课外科研的全学程、立体化的创新人才培养模式。通过对本科生全学程、立体的培养,特别是后期的带薪工作,使创新教育和创业教育、创造教育自然地融合起来,实现无缝对接。
基于课外科研的全学程、立体化的创新人才培养模式,即:针对大一学生的科研素养培养,针对大二学生的“电气工程学院大学生创新预研项目”,针对大三学生的“大学生创新性实验计划”,针对大四学生的“电气工程学院创新性毕业论文计划”。“大学生创新性实验计划”是一种引导学生经历好奇、兴趣、质疑和探索的4个过程的有效手段,但是其开展时间仅为1年,项目真正有效的开展时间只有9个月,这使得一些项目的开展缺乏持续性。为了与学校层次的大学生创新性实验计划形成前后呼应关系,构建学院层次的大学生创新性实验资助计划,延长创新人才培养的时间,学院针对大二学生资助 “电气工程学院创新性预研项目”和针对大四学生资助“电气学院创新性毕业论文项目”,使创新人才培养覆盖大二到大四年级的全学程。
在确定了创新计划支持体系之后,学生的创新能力培养还需要解决一个矛盾:课外科研所需知识的综合性(有的是本专业课程,有的是外专业课程,有的是研究生课程)和学生知识结构不完整(有的本专业课程还没有开,有的外专业的课程没有学)之间的矛盾。电气工程创新与实践教学团队通过细致分析和设计,确定“科研技能培养计划”,以弥补学生在知识体系上的不足,构建“科研基本技能和素养培养计划”,为创新体系提供支撑。团队通过调研还发现,学生在1-3,7-8学期的课程压力较小,4-6学期的课程压力较大;在实验教学方面,学生的主要课程实验也集中在4-6学期。因此,将科研技能培养的主要时间集中在1-3,7-8学期。根据电气工程与自动化专业的教学计划,制定出适合本院学生的科研能力培训计划。
大学本科人才培养方案必须充分遵循高等教育教学规律,适应专业学科的发展,兼顾人才培养的知识结构、逻辑体系以及能力实现三者的融合,满足高校教育理念和人才培养目标的实现需求。工程学科专业的本科人才培养方案必须充分考虑宽口径和厚基础的要求,满足专业知识学习要求的同时,加强工程素养教育的体系建立,充分考虑知识向能力转化的渠道。建立基于平台课程链接的本科人才培养的课程体系、工程素养教育与电气工程专业实验课程体系、大学生科研实践和创新能力的全学程立体培养模式是实现上述目标要求的基础。
培养方案课程体系中构建学科专业的平台课程体系是有必要的,一方面平台课程可以起到承上启下作用,有助于学生形成一个完整的知识体系,实现宽口径教育到专业教育的无缝转化。另一方面平台课程可以起到调整补充的作用,有助于开阔学生的专业视野,补充专业学科传统课程教育中方法论的不足,有效构建学生知识结构,为大学生进一步进入专业学科前沿深造做好铺垫。通过近几年的教育教学实践表明,基于上述本科人才培养体系制定的培养方案是有效的,学院电气工程专业本科人才培养质量得到明显提高,产生了良好示范效应。(作者查晓明系武汉大学电气工程学院副院长;孙元章系电气工程学院教授;陈厚桂系电气工程学院副教授)