马红岩 李静
青岛理工大学琴岛学院，山东 青岛 266106
摘要：本文首先分析了电气工程实验教学的现状，指出目前实验教学存在实验平台落后、教学手段单一、内容与实践结合不够等问题。然后从实用工程目标导向出发，对实验平台进行综合改革，并在新实验平台的基础上，从实验教学手段、实验实训两个方面进一步完善实验教学体系，为培养适应现代电力工业发展的工程技术人才奠定了坚实的基础。
关键词：电气工程；实验教学模式；探索与实践
一、电气工程实验教学现状分析
目前，我国电力行业已经全面进入了人微型机、网络化、智能化时代。构建专业方向的综合实验平台，建立模块化、分阶段、多层次的实验教学体系，已成为国内高校电气工程专业实验教学改革的热点和关键问题。
我国高等教育实验教学实践中存在诸多问题。这些问题包括:实验室建设经费不足，实验教学平台水平低、功能单一，教学实验室和科研实验室独立，导致传统的教学实验手段和内容落后，科研实验室对学生开放不足，使实验教学内容与理论教学和实践工程脱节，对学生没有吸引力，导致学生往往不重视实验课。
2011年11月，三峡大学第二批面向培养适应现代电力工程发展和创新能力的复合型工程人才。自获得该项目以来，学院一直致力于提高人才培养质量，建设以教师和相关课程实验教师为主体的教学队伍，优化资源配置，改造传统实验室，充分发挥实验教学的作用，发挥科研与产学研合作的功能，加强对学生实践能力和创新能力的培养，实施优秀工程师培养计划。
二、实验教学模式探索与实践
（一）实验平台建设
（1）传统实验平台存在的问题。电气工程及其自动化专业传统的实验包括课程实验和综合实验两部分内容。
1）课程实验主要是验证性实验。一般情况下，实验装置的接线将根据二次示意图完成，并通过向装置中加入电流和电压信号对装置进行测试，观察装置的动作结果，并记录相关的实验数据，以验证在理论教学中学到的基本原理。就实验本身而言，实验的目的比较明确，但由于实验内容少，过程单一，不能有效地提高学生发现、分析和解决实际问题的能力，而且由于平台落后，设备功能有限，实验内容设置少，不能满足当前的教学需要。
综合实验室的硬件条件与电力系统的应用现状和人才培养的要求差距很大。以继电保护实验平台为例，差距主要体现在:一是保护类型少，不能覆盖整个电力系统。目前只有线路保护、变压器保护，缺少发电机保护、母线保护、断路器保护和配电网保护。二是保护装置落后，主要部件是电磁继电器，微机线路保护陈旧，与电力系统实际情况相差甚远。第三，测试设备和测试手段落后，与实际项目存在差异。目前，在工程调试中，现场电量的模拟是通过继电保护测试仪、信号发生器等来完成的。，而实验教学主要采用调压器、行灯变压器、移相器、滑线电阻等。这些设备在测量范围、精度和精密度方面都不能满足要求，所以很多实验无法进行。
基于这样的情况，为了适应培养计划的需求，必须对当前的实验平台进行全面的改造，建立与当前电力系统的实际发展水平相适应的实验平台。
（2）实验平台的搭建。以继电保护实验室为例，目前已建成包括发电机、变压器、母线、断路器、线路和供配电系统在内的微机继电保护实验平台，并配置了多套先进的继电保护测试仪和故障采集分析软件。实验设备的种类和功能得到了很大的改进，实验教学内容可以覆盖从基础部件到整个电力系统的各个层次，为构建模块化、多阶段、多层次的实验教学体系奠定了坚实的平台基础。
（二）教学内容改革
（1）从课程出发安排教学内容。电气工程的理论课程包括：“继电保护”、“自动装置”、“高电压技术”、“电力系统分析”等，与此相关的课程实验一般以元件实验为主，同样包括继电保护元件实验、自动装置课程实验、高电压技术实验。
在现有实验平台上，元件和器件已经集成，继电保护元件实验室可以取消，课程测试可以在集成实验室完成。改造后实验室功能更加完善，实验内容可以涉及实验原理的各个方面，包括硬件电路、保护定值的修改和固化、元件定值的校准、运行特性实验和运行报告的故障分析等。这样既可以节省场地和资源，又可以开发出更丰富的实验内容，从而改变以往课程实验内容少、手段单一的缺点。
（2）从工程实际出发安排教学内容。技术应用电气工程及其自动化专业的培养方向应根据工程实践和社会的需要，加强实验教学，优化实验教学内容。中国三峡大学紧密结合工程实践和电力行业的需要，开设了微机继电保护综合实验、综合自动化实验、水电仿真实验、电气设备试验实验等专业综合实验。以微机继电保护综合实验为例，介绍了实验内容的安排。
微机继电保护综合实验分为软件设计实验和面板实验。在软件设计实验中，学生可以完成以下实验内容:一是编写保护软件的主程序。它一般包括三个基本模块:初始化和自测周期模块、保护逻辑判断模块和跳闸处理模块。二是设计数字滤波器。三是微机保护算法实验。可作为课程设计和毕业设计的内容。
基于发电机微机保护平台，学生可以完成以下实验:一是数据采集系统实验。它包括零点漂移检查、电流和电压的精度检查、电流和电压转换器的线性范围检查。二是保护定值校验和动作特性实验。再次，开关输入的软硬件电路定义设计。四是输出、跳闸电路和软/硬压板投退检查。五是模拟各种保护动作，直观观察保护动作，打印和分析故障报告。
（3）为学生安排教学内容。教学以学生为主体，实验教学的内容设置和教学方法应与“自主学习”的教学理念相适应。这就要求教师因材施教，认真组织教学计划。实验教学内容在学校网站上公布。不同专业、不同层次的学生可以根据自己的特点选择实验项目和内容。在教学过程中，教师主要注重问题导向的实验教学，注重对学生的启发和引导。整个实验只是总结目标。具体实验的设计、实验前的分析和实验后的数据处理应由学生独立完成。
（4）比如在微机变压器保护的实验教学中，可以提出必要的实验项目:一、主变压器保护；二、后备变压器保护。然后，根据选定的测试项目确定实验内容，包括:复习和复习变压器保护的基本原理，熟悉保护回路，熟练使用继电保护测试仪，在实验平台上实现保护功能；观察运动结果，记录实验数据并进行分析。实践表明，以学生为主体，引入“自主学习”的教学理念，将极大地提高学生的学习积极性，激发学生对理论课程中引入的专业知识的浓厚兴趣，教学效果良好，也能满足技术应用型本科人才培养的要求。
三、结语
总之，从当前电工实验教学中存在的问题出发，对现有的实验平台进行了改革。经过一个学期的实验操作和教学，新平台不仅能满足理论教学的需要，而且能更紧密地与工程实践相结合，进一步提高学生的工程实践能力和解决问题的能力，提高学生的工程素质和实践能力，从而提高了学生的工程素质为实现“优秀工程师教育培养计划”提供更好的实验平台。从理论教学和工程实践的角度，对实验教学内容进行了改革和完善。通过产学研合作，依托产学研合作，形成了互动的产学研合作基础，为复合型工程技术人才的开发奠定了坚实的基础，适应了现代电力工业的发展。
参考文献:
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