【电气工程学科创新人才培养专题】清华模式：推进电气工程专业学生实践与创新能力培养

赵春辉1233321

点击题目下方国泰安电气工程事业部，关注电气职教     
党的十八提出要实施创新驱动发展战略，
强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。在2014年的两院院士大会上，习近平总书记指出：实施创新驱动发展战略,最根本的是要增强自主创新能力。
李克强总理强调，创新驱动根本要靠人才，要充分激发人才特别是青年人才的创新活力。随后召开的十八届三中全会通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》中也明确了要“深化教育领域综合改革，增强学生社会责任感、创新精神、实践能力。”这些都充分表明，在新的历史时期，党和国家对高校人才培养提出了新的需求，学生的创新精神和实践能力成为重要的教育培养目标。

　　近年来，国内外在电气工程领域产生了一系列新发展：新能源技术、储能技术、新型输电技术、智能电网技术等等。这些技术不仅对我们的行业有着很大的影响，且已经上升到国家层面，李克强总理在2014年的政府工作报告中指出：要“积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设。”可以看出，智能电网、可再生能源等新技术，催生了电力和电工行业的重大变革。行业变革对高校人才培养提出了新需求，要求学生具备扎实的基础以及跨学科知识、创新能力突出、有国际视野。
面临的挑战
　　新的形势和需求对高校既有的人才培养体系提出了诸多新的问题和挑战，主要体现在以下几个方面：

　　（1）行业的迅猛发展导致新的技术手段层出不穷，知识更新速度明显加快，既有的课程体系已不能满足这些变化。
　　（2）创新的本质属性包括多样化和实践性，但原有的以理论课堂为主要场所来实施知识传授的人才培养模式，不能满足拔尖创新人才培养的需求。
　　（3）现在通行的以单门课程的实验和以传统形式为主体的实践平台，不能满足知识更新和拔尖创新人才培养的双重需求。

　　上述挑战是深层次、系统性的，不仅是我们电气工程学科面临的问题，也是高等教育发展所面临的普遍问题，必须从人才培养的全方位进行深刻变革，才能有效应对，尽快培养出拔尖创新人才。
应对挑战的思考
　　应对上述挑战，必须将人才培养体系转换为以学生为中心，即应深入思考：要想使得培养出来的毕业生能够满足国家和行业在知识、能力、创新和实践等方面的更高需求，学生要学什么？怎么学？如何学以致用？对于这3个问题，清华大学电机系也进行了深入的思考，我们认为需要从课程体系、人才培养模式和实践环境3个方面来进行探索。
　　学什么？——在课程体系方面进行改革
　　新技术的推动，需要我们在原有课程体系上进行变革，以先进的课程体系帮助学生站在学科发展的最前沿去了解最新的知识。清华大学在几年前推动了培养方案的改革，将本科生的学时数压缩在170个学时内，按照此要求我们对电气工程学科的核心知识点进行系统梳理，凝练出12门专业核心课程，作为电气工程专业学生培养的骨干课程，充分体现本学科能量处理与信号处理兼顾的特色。为了学生更好的理解电气工程学科的知识体系，在大一秋季学生刚进校和大三春季已经具备了一定知识的这两个时间节点上开设了“电气工程导论”和“电气工程技术发展讲座”2门导论课。两门课程的切入点不同，“电气工程导论”旨在帮助学生了解学科的主体方向，“电气工程技术发展讲座”旨在让学生在具备部分专业知识的基础上明晰电气工程学科的知识架构。同时，我们与时俱进地陆续开设“可再生能源与未来电力技术”
“太阳能光伏发电及其应用”“智能电网概论”“智能电网中的储能技术”“低碳电力技术基础”等反映学科发展前沿的新课程，帮助学生提升适应学科和行业迅速发展的能力。
　　知识系统的梳理是一个庞杂的事情，仅依靠系层面去完成会力不从心，因此我们建立了课组制度，对电机系的所有课程进行了梳理，建立了8个教学课组（如图1所示），其中包括5个专业基础课组和3个专业课组。为强化学生的实践能力，专门建立了实践实习组。此外，我们还梳理出一份学生必修课的选课路线图，将我们认为电气工程学科学生应该具有的知识、新开出的课程以及课程之间的先修关系都有着清晰的描述，对新生来说可以通过此路线图获得清晰的认识。在此基础上，我们还按二级学科开出选修课，要求每个课组做出选修课的逻辑关系梳理，画出路线图。



师资队伍建设

　　课程体系建立离不开师资队伍建设，为了强化教书育人环节，激励教师更多地投入教学，清华大学发起了院系级的青年教师教学基本功比赛，电机系在全校范围内率先举办系级教学基本功比赛。比赛以“原生态”为基本理念，即将比赛引入课堂，采取现场或远程听课的方式，以实际教学环境来衡量教学水平和教学效果。且比赛的评估不以单次为依据，一学期会进行多次听课，最后进行综合评判。即便是被评为优秀的教师，评委们也会对其教学中的不足提出意见与建议。出台并实施了《电机系青年教师教学比赛实施办法》。这一举措在学校引起了很大反响，校内的其他院系也纷纷效仿。
　　此外，清华大学面向40岁以下青年教师设立了科研和教学2个方面的奖项，“学术新人奖”是青年教师的科研最高奖；“清华大学青年教师教学优秀奖”，评选教学优秀的教师，每年全校分别评选出10位进行奖励。电机系的青年教师在最近9年中有8人获“清华大学青年教师教学优秀奖”。
国际化培养
　　在课程化体系中我们还希望引入国际化视野。电机系非常重视。清华大学电机系每年招生120人，如何使这些具有优质潜质的学生具有国际视野，获得更好的发展空间？我们在教师和学生两个层面下了工夫。
　　（1）教师层面：清华大学启动了“青年教师高水平教学研修项目”，作为学校层面的项目，首批共有4个院系参与其中，电机系就是其中之一。按照清华大学校长的提法“派出一名老师，带回一门课程”，意指带回一门原汁原味的英文课程。目前学校共派出了10位老师，其中8位已完成学习回国，这些教师将在后期的全英文开课和国外课程的学习和完善等方面做出很多贡献。此外还有“海外教师短期课程”。
　　（2）学生层面：在原有侧重研究生派出的基础上，加大本科生出国的力度。学校层面有一个学期的到高水平大学的本科生出国交换；同时依托系友的捐款，通过设立系级奖励项目，支持本科生短期出国出境访问。2014年派出了23名学生利用暑期到国外高水平大学去访问。
MOOC的探索
　　课程体系方面，清华大学电机系还进行了一个很好的探索——MOOC探索。全校第一批上线的4门MOOC课程中，其中一门就是电机系开设的。以于歆杰老师为核心开设了MOOC课程，过去这门课程给全系的开课人数是120人，而现在通过这个网络平台面向全世界开课，选课人数达到了23000人，颠覆了传统的教学理念，选课的学生83%以上都是国外的学生。
　　上述这些围绕课程体系所进行的一系列改革也取得了一些成效。初步建立了符合电气工程学科特点、适应智能电网与新能源发展、满足卓越工程人才培养要求的课程体系。
　　怎么学？——创新培养模式
　　在创新培养模式上，我们进行了一些思考:以新颖的人才培养模式促进学生创新性思维的发展。
　　首先在制定拔尖创新人才的培养模式上，从社会需求和行业引领两个方面去践行我们的教育理念，提出电气工程学科的培养目标，从基础能力、创新能力和人文素养3个方面着手，提出了一系列该学科创新人才培养的知识需求，构建拔尖创新人才的培养模式（如图2所示）。该培养模式的特点是：以科研项目为载体，以系各类实验室为平台，以学研结合为依托，以科技竞赛为契机，采取导师制，遴选优秀导师。


　    其次，在核心课程中引入推广引入混合式学习（Blended learning） 、翻转课堂（ Flipped
classroom）、以问题为导向的教学（problem-based learning,
PBL）等先进教学方法，提高课程的挑战度，让学生在课堂内能感受到创造知识和用知识进行创造的乐趣。
　　第三，制定实施了《电机系“拔尖创新人才培养计划”》，设立专业知识型、优秀SRT型、综合能力型和奇思妙想型等不同因材施教培养类型，对有一定科研能力和培养潜质的学生进行重点培养。选配相关领域经验丰富的指导教师，在实验环境和实验条件等方面创造条件，对具有不同特色和潜质的学生进行个性化分类培养。

　　对有一定科研能力和培养潜质的学生进行重点培养。
　　为保证该培养模式的实施，我们制订了《电机系“拔尖创新人才培养计划”实施方案》《电机系教育教学研究论文激励政策与实施办法(试行)》《电机系硕士研究生招生工作办法》《电机系博士研究生招生工作办法》《电机系青年教师教学比赛实施办法》，修订了《电机系青年教师参与学生培养公共服务的管理规定》等作为制度保障。
　　多位本科生进入电机系拔尖创新人才重点对象，培养效果优秀。在第一批培养对象中，由阳岳希、徐乾耀同学组成的团队，凭借“火力发电厂节能增效评价及管理优化系统”项目获得了全国大学生节能设计竞赛唯一的一等奖。同时，在2009中国国际节能减排和新能源科技博览会上，展示了他们的获奖作品。时任国家副主席习近平等领导亲临展台参观指导，耐心地询问了该系统的工作原理，并听取了我系学生的详细介绍，还饶有兴致地观看了现场演示。中央电视台科教频道《走进科学》节目，也对电机系学生作品做了集中报道。
　　学校科技活动开展较好。清华大学每年遴选6个项目参加全国大学生“挑战杯”竞赛，该竞赛每两年举办一次。在近3次的竞赛中，电机系都取得了较好的成绩。2013
获第13届全国大学生“挑战杯”竞赛一等奖，2011年获得第12届全国大学生“挑战杯”竞赛二等奖，2009年获第11届全国大学生“挑战杯”竞赛一等奖。此外，还获得第五届全国大学生智能汽车竞赛特等奖、2013年首都挑战杯特等奖、2012年ABB大学生创新大赛一等奖、施耐德电气杯全国大学生“节能增效”大赛一等奖等多项奖励。
　　怎么（学以致）用？——实践教学改革
　　电力行业较强的行业背景，学科和产业优势给予了很大支撑，使得我们能够将学科和产业优势转化为实践教学优势。在实践教学平台的建立和发展上，我们确立了四个原则，即兼顾课内课外、校内校外，兼顾验证综合、鼓励奇思妙想，兼顾强电弱电、硬件软件，强调学习研究、做人做事。
　　清华大学电机系建立了覆盖学生全学习时间轴的实践教学体系（如图3）。校内实验平台、校外实践平台和课外科技平台3个平台分别完成不同目标任务：校内实验平台主要培养卓越工程人才，开展验证型、综合型和创新型实验；校外实践平台更多的是结合产业优势转换成人才培养优势，让学生深入了解行业、热爱行业，将来献身于行业；课外科技平台激发学生自主研究热情，提供政策、场地、设备和辅导。


       （1）先进的校内实验平台。校内试验平台依托学科优势，立足基础，着眼创新。包含两个实验平台：一是以相关知识点贯穿专业基础课与专业课的“纵向”培养实验平台。二是以风电、光伏、储能等电气工程学科新方向为代表的新能源与智能电网“前向”培养实验平台。每年大约有500名本科生和600多名研究生从中受益，2008年成为国家级实验教学示范中心。
　　（2）灵活的课外科技平台。在课外科技平台的建立上，有很好的拔尖创新人才的培养机制，通过这个机制调动学生兴趣，参加到科技创新活动中去。同时建立了科技活动鼓励政策和科技指导教师制度。目前有70%左右的学生在大学四年中至少应有一次参加科技赛事或SRT的经历，这将有助于学生科研能力的培养。
　　（3）全面的校外实践平台。在校外实践平台的建立上，我们结合行业特色，瞄准前沿，加强与电力、电工行业的合作。建立了11个生产实习基地、5个认识实习基地和6个研究生就业实践基地，覆盖了电力、电工行业的代表性企业。在电力方面与发电企业、电网企业开展合作，还与香港中华电力开展合作；在电工行业与特变电工、西安电气、上海电气、东方电气、施耐德电气等企业开展合作。
　　清华大学电气学科通过多年来的不断改革与探索，在行业和理事会的支持下，人才培养和教育教学工作取得了较好的成绩。“依托行业背景，建设有电气工程特色的拔尖创新人才培养体系”
“构建电气工程学科‘三足鼎立’的实践教学体系”获得清华大学2010年、2012年教学成果一等奖，“瞄准国家新需求，适应行业大变革，构建电气工程学科拔尖创新人才培养体系”获得北京市高等教育教学成果奖一等奖和国家级教学成果二等奖。我们也将继续秉承“为通才开辟通道，为天才开辟空间”的理念，在电气学科人才培养和教育教学中不断探索实践，致力为学科培养更多拔尖创新人才。（作者系清华大学教学研究与培训中心主任、电机系副主任）

本文转载自：《中国电力教育》



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