工程教育专业认证下的大型综合实验课程教学研究

危雪

摘要：针对当前工程教育专业认证背景下，高校电气专业本科教学面临巨大变革的现状，本文以大型综合实验课程——水电站运行仿真实验为例，阐述了围绕工程教育专业认证要求所设计的课程教学研究理念和模式设计。

关键词：工程教育专业认证；大型综合实验；教学研究

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）48-0182-02

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，是针对高等教育本科工程类专业开展的一种合格评价，在我国由中国工程教育认证协会（CEEAA）组织实施[1]。我国于2013年成为国际本科工程教育学会互认协议《华盛顿协议》的成员，标志着在我国凡是取得了工程教育专业认证的学科专业所培养的学生，就具有了国际互认质量标准的“通行证”。因此在工程认证背景下，传统高等院校本科教学的理念受到了颠覆性的冲击，须围绕毕业生的素质要求应符合国际实质等效要求，对传统模式进行改革[2]。本文以大型综合实验课程为例，阐述了在工程认证背景下的课程教学研究理念和模式设计。

大型综合实验课程——水电站运行仿真实验，属于目前我国能进行认证的专业——电气工程及其自动化的专业课程。水电站运行仿真实验依托梯级水电站运行与控制国家级重点实验室，为学生提供了与实际水电站相似的真实环境，围绕着水电站仿真系统倒闸操作、功率调节、继电保护配置及电气事故处理流程四项综合实验进行教学，成为电气工程人才培养的重要实践手段。为适应工程认证的要求，对该课程进行深入的教学研究是十分必要的。

一、围绕工程教育专业认证进行教学理念改革

1.强调以学生为中心。大型综合实验课程从实质上来看，是本科教学中最接近于实际生产环境的教学环节，是专业所提供的连接学生和用人单位之间的桥梁。工程教育专业认证以学生和用人单位对学校或专业所提供服务的满意度作为认证的重要指标，因此在水电站运行仿真实验教学中，注重以学生为中心主要体现在两个方面：（1）真实性。实验所采用的仿真平台与现场大型水电站真实的中央控制室完全一致，所控制的水电站系统均采用我国真实的水电站系统，初始运行数据完全取自现场水电站某年所有时间段运行的真实参数，教学的内容也围绕实际水电站运行中操作人员最关心的问题进行设计和指导，与传统教学中仅利用虚构的案例系统，效果是完全不同的。因此，无论是学生还是用人单位都能从中受益。（2）开放性。以让学生更早、更好地与工作单位磨合从而相互适应为目标，将学生作为首要服务对象，协助并鼓励学生独立思考、查阅资料，或进入实习单位调研，然后在实验课程中自主完成基础规定实验操作项目，尝试提出创造性的实验操作项目，让学生更好地掌握所学专业知识，提前适应未来的工作环境。

2.强调以学生学习产出为导向。大型综合实验课程是良好的OB（outcome-based）平台，即以学生学习产出为导向的平台。工程认证要求对照学生的核心能力、素质要求，来评价专业教育的有效性。因此学生在完成水电站运行仿真实验后，必须具备的核心能力应包括水电站基本工程知识的应用、水电站复杂工程问题的分析、设计和开发水电站运行问题的解决方案等，素质要求则应具有电气专业职业规范、个人和团队合作、沟通良好等。

3.强调合格评价与质量持续改进。工程认证注重工程教育的基本质量，是一种合格评价，同时还要求专业建立持续有效的质量改进机制。因此，对于水电站运行仿真实验首先应建立教学过程质量监控机制，其次建立学生课程结业后的跟踪反馈机制，对培养目标是否达成进行定期评价，最后证明评价的结果被用于专业的持续改进。

二、围绕工程教育专业认证进行教学模式设计

工程教育专业认证对学生的培养要求应通过课程的教学模式设计来体现，所覆盖内容需偏重于学生解决工程问题的能力和专业素质的培养。水电站运行仿真作为专业大型综合实验，应按照认证要求，完全覆盖以下内容。

1.工程知识。水电站仿真实验涉及三个层次的工程知识：最底层是数学和物理，可用于解决基本的工程计算问题；中间层是工程基础知识，如电机、电力电子、计算机网络等，可用于解决对工程逻辑理解方面的问题；最上层是工程专业知识，如电力系统分析、继电保护等，是系统解决复杂工程问题的关键知识。因此三个层次的工程知识需全部得以应用。

2.问题分析。水电站运行仿真实验中涉及的工程问题众多，如系统潮流计算、电压稳定性分析、水机事故处理等，将它们经过提炼和设计，可综合成为一系列复杂工程问题，让学生应用数学、物理和电气专业知识中的基本原理，识别、表达并通过文献资料等来分析复杂工程问题，以获得有效结论。

3.设计、开发解决方案。传统水电站运行实验中的项目，在解决问题时有既定模式的解决方案，但现场中复杂工程问题的解决方案很少只是唯一的，总是在众多方案中取其最佳来作为最终的解决方案。因此在教学中应当允许和鼓励学生针对复杂的水电站运行问题，应用其掌握的工程知识，对问题进行独立分析，并能够自主设计解决方案。以系统频率降低为例，可通过分析和计算发电机组的出力和备用容量，来决定是采用增发机组出力、或者减少负荷用电等解决方案来恢复系统的频率。而所采用解决方案的效果还取决于特定需求的系统运行条件，只要条件变化，方案就可能随之改变。指导学生在设计、开发解决方案的环节中，也能根据所发现的问题培养学生的创新意识，引导学生综合考虑各类影响水电站运行的因素，培养其全面分析解决复杂工程问题的能力。

4.研究环节。传统的水电站运行实验多为观察性操作项目，如看到某个继电保护信号灯点亮，就能得出发生什么类型故障的结论。但在实际水电站运行中，有时同一个继电保护信号灯报警，却可能是由完全不同的故障，在不同的运行条件下综合反映出来的结果，由此会造成误判断的情况出现。所以为满足实际工程需求，在教学中必须设置研究环节，要求学生基于科学原理并采用科学方法，对复杂工程问题进行研究，包括设计实验环节、分析与解释水电站运行数据，并通过全系统设备呈现的信息进行推理，与实际现象结果进行比对，从而综合得到合理有效的结论。

5.使用现代工具。在水电站运行实验教学中，有些运行条件受到平台的限制，需要进行二次开发。如潮流计算采用的是正常运行条件下的模型，如要做最优潮流的计算，就必须改变其模型，但在平台中是无法实现的。现场中是利用调度端的EMS系统中含有的经济调度功能模块来实现最优潮流的计算和分配，水电站只接收潮流数据进行调整即可。作为综合实验课程，可在教学环节中利用现代工具进行学习的扩展，如利用MATLAB平台让学生自主开发最优潮流程序，通过不同的优化目标建立不同的模型，模拟出最优潮流结果，并以此为基础将数据输入水电站运行仿真平台，作为初始运行模式，改变系统的运行方式，让学生理解调度和运行之间的工作流程。

6.职业规范。运行规程是所有电力系统工作者的操作守则和安全保障。在水电站运行实验教学中，必须采用与现场完全一致的水电站运行规程，以此严格规范各项实验操作项目的完成，让学生在项目操作过程中理解并遵守工程道德和规则，履行责任，培养安全意识。

7.个人和团队。水电站运行实验是极好的适合角色扮演应用的课程。可在教学设计中，以若干学生为一个模拟运行班组，并由其自主推选出值长，由值长安排其余作为运行人员的学生在项目操作中应承担的制定、执行、监督等不同的角色，培养学生在未来在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员及负责人的角色。

8.沟通环节。复杂工程问题的解决关键之一，是要与合作人员进行有效沟通和交流。因此在水电站运行实验的教学中，沟通能力的培养必不可少，需设计专门的环节进行训练，如撰写水电站运行项目分析报告、水电站运行事故解决方案设计文稿、紧急事故下的陈述发言或回应指令等。

三、结语

工程教育专业认证使得大型综合性专业实验具有了更加重要的地位。未来的高校本科教学应当遵循认证的要求，定期进行课程教学模式改进和教学质量评价，还可建立用人单位对学生的社会评价机制，对课程培养目标是否达成进行定期评价，将所有评价的结果用于专业的持续改进。

参考文献：

[1]柳晶晶.基于工程教育认证的《电力系统分析》课程教学探索[J].教育教学论坛，2016，（19）：102-103.

[2]陆勇.浅谈工程教育专业认证与地方本科高校工程教育改革[J].高等工程教育研究，2015，（6）：157-161.