电气工程其自动化铁路特色专业的建设与实践

摘 要:论述了兰州交通大学电气工程及其自动化专业为适应社会发展对高质量人才的需求而进行教育教学改革的情况.结合学校实际情况分析了电气工程及其自动化专业建立铁路特色专业方向的重要性和必要性,就特色专业方向的建立、课程设置的优化、师资队伍建设、配套资源的优化组合等一系列问题进行了探讨.特色专业方向的设立经过初步运行已取得实效,为普通高校特色专业发展提供了良好的借鉴作用.

关 键 词:教学改革;铁路特色专业;电气工程及其自动化

作者简介:苏宏升(1969-),男,甘肃靖远人,兰州交通大学自动化与电气工程学院电气工程系副主任,教授;董海鹰(1966-),男,陕西临潼人,兰州交通大学自动化与电气工程学院副院长,教授.(甘肃 兰州 730070)

中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1007-0079(2012)33-0027-03

一、历史沿革

兰州交通大学电气工程及其自动化专业的前身是1958年由姜嘉猷教授等一批电机工程专家组建的电力机车专业和1959年组建的电力机车供电专业.1999年,学校根据国家新的本科专业目录,设立了电气工程及其自动化本科专业,并于同年开始招生.2000年,该专业被教育部列入国家管理的专业点名单,并于2004年获得了财政部的与地方共建高校专项资金资助.[1]

电气工程及其自动化专业自成立以来,沿袭兰州交通大学(兰州铁道学院)多年优良的办学传统,本着服务铁路和面向地方电力系统领域进行人才培养的原则,已为国家培养了1000多名铁道电气化工程领域的专业技术人才,为国家建设,特别是西部铁路建设作出了重要贡献.

二、专业定位

随着高等教育教学改革的发展,我国高校高等教育已从精英教育时期转变为大众化教育时期,而大众化教育所面临的最大问题是毕业生的就业分配问题.严峻的就业形势已经演变成一个备受关注的社会问题,而这仅仅通过提升教学质量,狠抓教学水平的努力是难以办到的.因此必须从社会分析做起,正确定位,找好高校人才培养和社会需求的结合点,做好高等教育的专业教学改革,完成高校肩负的三项主要职能:人才培养、科研转化和服务社会.

电气工程及其自动化专业是我国工科院校普遍设立的一个专业,专业规模相对庞大,就业竞争异常激烈.如前所述,兰州交通大学如何能够培养出适应时代需求的学生,在当前诸多高校中占有一席之地,是关系到该专业生存发展的重要问题.为此,兰州交通大学电气工程系在对当前该专业深入分析的基础上,结合原铁路院校类特色,进行了大胆的尝试和改革,即将兰州交通大学电气工程及其自动化专业定位于铁路特色专业,在原电气工程及其自动化专业原有方向的基础上设立了电气化铁道牵引供电和接触网工程两个特色专业方向,一方面拓展了学生的就业渠道,进一步明确了教学目标,另一方面兼顾了学生的学习兴趣.经过两年的专业尝试,证明电气工程系将电气工程及其自动化专业定位于铁路特色专业的实践是完全正确的,出现了毕业生供不应求的局面,不少人已在本职岗位上取得了良好成绩,深受用人单位欢迎.

三、特色专业方向的设立

教育部《普通高等学校专业设置的规定》明确规定:“普通高等学校根据社会特殊需要及自身优势和特点,可在完成基础课教学后,在现设专业范围内自主审定专业方向”.在此规则指导下,兰州交通大学电气工程系开展了在电气工程及其自动化专业下设立特色专业方向的探讨和研究工作.

1.电气专业宽口径下的问题分析

纵观当前电气工程及其自动化专业的状况,所存在的问题主要表现在:一是人才培养目标不够明确.部分高校沿袭着我国高等教育中重理论、轻知识传授的教育理念,忽略了人自身的教育,又缺乏明确的专业定位,导致培养目标过大而无法适应时代需求,也不能适应社会对人才的多层次需求.二是人才培养模式落后,缺乏创新.教学以具体专业为导向,将相应的专业知识灌输给学生,较少考虑学生是否能将所学知识完全消化,是否形成了合理的知识结构,是否能够运用这些专业知识解决实际问题.随着信息技术的高速发展,技术专业化日益突出,培养更加专业的电气方面人才是社会发展的必然.

2.铁路特色专业方向建立的可行性和必然性

我国能源资源分布的不均衡以及越来越多的外出务工人员,决定了我国铁路交通运输在未来国民经济发展中仍将占据十分重要的地位,而铁路电力牵引相比其他牵引方式在高速、重载、环保等方面具有很大的优越性,因而是未来铁路交通运输行业主要发展的牵引模式.“九五”后期,随着一批时速超过200km的客货共线铁路和200~350km的客运专线铁路的建成,我国铁路进入高速发展期,加上这些铁路多采用信息技术控制和管理,客观上决定了对铁路牵引供电专业的更高要求:要求电气专业对铁道知识有深入的理解和掌握;要求作为铁路自动化、现代化和科技化代表的牵引供电系统要从可靠性到先进性满足高速铁路建设的要求;要求现代的电力牵引供电要向专业化、科技化和信息化的方向发展.

目前我国铁路建设掀起了新一轮,且正在向新疆、西藏等边远地区渗透,而这些铁路建设的特点是高起点和高标准,急需大量掌握现代科学知识的铁路供电和接触网方面的人才,从事与牵引变电所与接触网有关的运营维护工作,确保大动脉的安全畅通.另外,由于兰州交通大学电气专业培养目标不够明朗或培养计划满足不了高速铁路发展的要求,致使人才培养与社会需求脱节,毕业生就业困难.

根据我们在乌鲁木齐、呼和浩特、哈尔滨、武汉、郑州、兰州等铁路局和青藏铁路公司,以及南车、北车等铁路机车车辆制造企业的调查而得出的结论来看,这些企业每年对牵引供电专业毕业生的人才需求是学校能够提供的三分之一,缺口达一半以上,而且这些铁路企业对牵引供电的人才需求还将继续增长.

一方面是宽口径下电气专业学生由于技能欠缺和诸多高校学生人数日益增多带来的就业压力;另一方面是铁路牵引供电专业的人才匮乏,出现了多家用人单位提前到学校争抢人才而无法满足人才需求的局面.鉴于此,根据兰州交通大学原铁路类院校特色,兰州交通大学电气工程系决定在电气工程及其自动化专业下开辟牵引供电专业方向.同时,考虑到接触网是电力牵引必不可少的载体,与运营维护工作往往纠结在一起,密不可分,因此又设立了接触网工程方向.这样和原来的电力系统自动化专业方向一起,兰州交通大学电气工程及其自动化专业共有三个专业方向,即两个铁路特色专业方向和一个传统专业方向,较好地满足了用人单位的需求,也给学生提供了更多的选择空间.四、铁路特色专业方向改革的具体措施


电气工程系铁路特色专业方向一经确定就成为兰州交通大学的一个重要专业方向,这也是甘肃省乃至西北地区唯一的一个有该方向的本科院校.为了满足铁路特色专业方向(即铁道供电和接触网方向)的教学要求,院系两级在人才培养模式、课程设置、教材选取和平台建设等方面成立了专门的课题研究小组,并得到了学校的大力资助.

1.教学计划的修订和课程设置的完善

电气工程系原有的教学计划和大纲是针对电气工程及其自动化本科专业而设置的,具有课程门类比较齐全,覆盖面广的特点.缺点是缺乏特色,定向模糊,培养目标不清晰,导致毕业生就业困难.为了能和铁路特色专业培养目标相匹配,必须对现有的教学计划进行调整,使之既能符合电气工程及其自动化专业的培养计划,又能体现铁路特色供电专业的培养目标.为此,研究小组认为:新教学计划的制定应该体现知识的完整性和连贯性;充分反映本课程方向的新技术和发展前景;删减就繁,除旧布新,突出重点;理论联系实际,注重实践能力的培养.正是基于这样的原则,结合大纲对原教学计划从公共基础课程教学平台、专业基础课程教学平台、专业课程教学平台以及工程实践能力教学平台四个方面进行了修订.[2]

(1)公共基础课程教学平台的修订.除执行全校公共基础课程体系外,学院还构建了由14门课程组成的计 算机应用能力平台:“程序设计基础”、“数据结构”、“离散数学”、“微机原理”、“单片机原理及系统设计”、“数值计算与MATLAB方法”、“嵌入式系统设计”、“计算机导论”、“DSP技术及应用”、“数字信号处理”、“软件开发技术基础”、“数据库技术及应用”、“Web技术及应用”、“计算机网络”,为学生今后的发展奠定了基础.

鉴于铁路特色专业方向对数学有较高的要求,因此在修订计划时增加了工程数学教学方面的内容,包括“数学物理方程”、“矢量分析与场论”、“概率与数理统计”、“复变函数与积分变换”课程,为学生专业方向课程的学习中打下厚实的基础.

这样学生既能在大电类基础课程教学平台的宽口径下学习,又能掌握特色专业方向课的基础课教学内容,为以后分专业方向学习奠定了坚实的基础.

(2)专业基础课程教学平台的修订.电气工程及其自动化专业基础课程教学平台包括“电路分析”、“电路实验”、“电子技术”、“电子技术实验”、“工程电磁场”、“自动控制原理”、“电机学”、“电气工程导论”、“电力系统分析”、“电力系统通信与网络技术”10门课程,与公共基础课程共同构成大电类基础课程教学大平台.

由于接触网专业对机械和力学知识有较严格的要求,因此在专业基础平台中增加了“机械设计基础”和“工程力学”课程,丰富了学生的专业知识面,也为以后学好接触网专业方向奠定了基础.

(3)专业课程教学平台的修订.电气工程及其自动化专业课程教学平台主要涉及“高电压技术”、“电力电子技术”、“电力系统继电保护原理”、“电气测试技术”、“电器控制与可编程控制器”、“电力系统自动化”、“专业英语阅读与写作”、“电气设备状态监测与故障诊断”、“配电网络自动化”等课程,与毕业设计、课程设计一起构建专业技能获取平台.

专业课程教学平台的修订对确保铁路特色专业方向成功至关重要,因此做了较大的调整.针对电气化铁道牵引供电专业方向,增加了“电气化铁道供电系统与设计”、“电气化铁道供电系统及装备”、“城市轨道交通供电系统”、“牵引供电所设计与施工”课程以及这些课的课程设计.针对接触网工程专业方向,增加了“接触网工程与设计”、“接触网规程与规则”、“接触网施工”、“接触网检测”以及“接触网工程与设计课程设计”.上述两个特色方向除必修课外,均有9个学分的选修课.表1是调整后电气工程及其自动化铁路特色专业方向课程教学计划.

(4)工程实践能力教学平台的修订.工程实践能力教学平台的调整主要基于两方面:一是调整工程实践平台本身的实训内容,如认识实习由参观刘家峡水电站改为参观兰州铁路局供电段兰东牵引变电所,生产实习由原来的兰州电机厂实习改为兰州铁路局职工培训站陇西分站接触网实训基地实习.二是开辟新的实训内容或实训基地,如增加了有关牵引供电系统和接触网专业方向的零部件拆装实习,以及开辟了兰州铁路局供电段电调中心实习基地.此外,学院还定期聘请各大铁路局、设计院、中铁电气化公司、青藏铁路公司等现场专业人员来学院任课或作报告,使得学生们不出校门就能学习到现场的知识.

2.师资队伍建设的研究

电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向是一个崭新的方向,师资力量的配备直接影响到专业建设的成败.在优化师资配置资源的基础上,必须加大师资培训,提高教师的专业水平.具体措施:一是安排教师到相关院校进行实习培训,加强学习交流.如2008年安排张廷荣、李红两位青年教师去华东交通大学学习,安排李亚宁教师去铁道部第一设计院学习,2009年安排张廷荣、李红去铁道部第一设计院兰州分院学习,2010年安排闵永智教师去西南交通大学学习,提高了教师的理论水平.除了每年安排相关教师进修实习外,学院还着力出台了“1+2”研修计划和“1+1”帮带计划.二是鼓励教师利用暑、寒期到工厂或铁路建设现场实地考察,与现场工人、技师交流学习,做到真正实践学习.三是在院内积极开展铁路特色专业方向方面的科研工作,加大对科研方面的投入.通过承担和参与科研项目,提高教师发现和解决工程实际问题的能力,丰富教师的工程实践经验.四是强化教师专业队伍,引进高水平人才,要特别加强从企业引进具有较高学术水平和丰富工程实践经验的高级专业技术人才,提高师资队伍的整体工程实践能力和水平.

3.实验室建设和实习基地的建立

实验是教学的重要环节,相应的实验室建设对于专业发展尤为重要.铁道电力牵引供电系统和接触网专业方向建立之前,我们就对实验室建设进行了大量的考察和论证工作,一经专业方向确立就开始了实验室建设工作.由于铁路特色专业方向的特殊性和庞大性,所需建设资金缺口较大,研究如何利用有限的资金完成有代表性的实验设备从而完成实验室建设,满足日常教学需求,帮助学生理解和接受所学专业知识提高学生学习主动性异常重要.学校采取了以自我建设为主的方式,同时加强外来资金的引入.一方面,学校利用日元贷款大力建设铁路特色专业方向实验室,先期建成电气化铁道供电系统模型实验室,包括一个电力系统沙盘及一个牵引供电系统沙盘;全部偿、半补偿及接触网简单悬挂模型;断路器、隔开关、互感器、避雷器等牵引变电所电力设备模型;AT、BT及接触网直供方式下的挂板模型;牵引所二次回路、直流操作电源的挂板模型,满足铁路特色专业方向学生学习的基本需求.另一方面,利用财政部与地方共建实验室和特色办学机会,争取国家财政支持.通过各方积极努力,获得财政部数百万元建设基金,建立了远动及综合自动化实验室.最后利用现有的实验设备,学校投入配套资金进行二次开发,展开对遥测、遥信和遥控系统的深入研究,完善实验室设备和技术.[3]关于实习基地的建设问题,接触网专业方向要求学生必须通过相应的安全规程测试,合格后方能上岗,其特殊性决定了实习的重要性.利用现有条件和依托相关企业单位建设新的实习基地是我们必须思考的问题.学校利用兰州铁路局职工培训站接触网实习基地的优势,在实习阶段将学生送到接触网实习基地进行接触网零部件拆装练习,并设法考取上岗证.另外,和企业积极联合,建立新的实习基地.如与兰州铁路局兰东供电段达成就业实习协议,给学生一个熟悉和实习的机会,做到理论和实践相结合.

4.教学方式多样化,注重学生能力培养

为了增加学生的学习兴趣,电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向的课程从内容到形式上都进行了不断地尝试,目的是寻求利于学生学习和能力提高的最佳结合点.

教学内容上不再采取单纯的灌输式教学,而是丰富教学内容.首先在教材的选取上采用“三位一体”的教材,再经过大量的比对,选取最好、最先进的教材.对不恰当的教材经过教师和专业技术人员的共同努力进行修正;课堂采取不同的教学方法,利用多媒体课件教学,一方面从交流单位引进录像,另一方面根据需要去现场实地制作教学录像,提高了学生的学习兴趣.

课堂教学注重能力培养.为了提高学生能力,充分发挥学生的学习主动性,一些课程采取了教师讲授、学生参与的方式.例如,对于轨道交通概论,任课教师讲完部分课件后,布置学生课后通过资料查取完成一定任务,并让学生们课 堂讲解.由于学生查阅的知识多种多样,不仅丰富了学生的视野,而且教师在其中也可以学到不少知识,共同受益.提高了学生的学习主动性、自学能力.

五、铁路特色专业方向取得的实效

兰州交通大学电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向一经开始就显示了极其强大的生命力和发展潜力.在校内受到领导和广大教师的支持,为学生提供了一个新的就业机会和选择.经过两年的建设和发展,得到了铁路局、设计院、中铁电气化局、中铁建和机车车辆制造企业的认可和好评.目前除部分毕业生考取研究生外,大部分学生已走上工作岗位,总体呈现出供不应求的局面.在最近连续三届的毕业生就业分配中,无1人待业.在最近连续两年的高考中,报考该专业学习的学生数量大大增加.该专业与铁路信号、机车控制两个专业配套,构造了“三位一体”的学科优势,填补了学科专业建设的空白.

六、结束语

自1999年电气工程及其自动化专业恢复招生以来,历经10年有余.在校、院两级领导的支持下,电气工程系教师孜孜不倦、呕心沥血,建立了国家特色专业和省级实验示范中心两个平台,设立了电气工程一级硕士学位授权点和一个工程硕士学位授权点,并吸引了大连交通大学、西南交通大学、华东交通大学、宁夏大学、兰州理工大学、兰州工业专科学校、河西学院、陇东学院、甘肃工业职业技术学院、酒泉工业职业技术学院、乌克兰克列门丘格国立大学和斯洛伐克马捷贝尔大学等院校教师来中心参观、学习,取得了令人瞩目的成绩.

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