电气工程实验教学平台优化

摘要：针对目前工科院校所面临的新形式、新问题以及培养创新人才的需求，从电气工程实验教学存在的主要问题、优化实验教学平台的原则、方法及目标、建设方法及途径几个方面，介绍了在电气实验室建设过程中，提高实验室的综合功能，优化实验教学平台和培养学生创新能力的具体做法。

关键词：优化；实验教学平台；创新；设备引进

作者简介：李春叶（1975-），女，山西永济人，太原理工大学电气与动力工程学院，工程师；武兴华（1962-），男，山西吉县人，太原理工大学电气与动力工程学院，高级工程师。（山西太原030024）

基金项目：本文系太原理工大学2011年校级教改项目的研究成果。

中图分类号： G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）12-0101-02

所谓创新，即能够从理论到实践进行全面地整合或将现有的成果进行重新融合，从而产生新的成果。高校在建设创新型国家的过程中，担负着为社会提供创新人才的重任。[1]随着国家对创新型人才要求的不断提高，如何培养出合格的创新型人才已经成为高校各专业方向的重要课题。对于创新而言，一定要围绕学科的前沿需要进行探索性研究。目前电网的发展趋势是微电网及智能电网，这就要求电气专业必须不断调整教学计划，引进高端设备，为电力行业培养新型的创新人才做准备。创新型人才具备的素质应该包括全面的知识系统、较强的动手能力和活跃的思维。针对太原理工大学的传统专业电气专业，围绕培养学生较强的动手能力，把教育方向从以前的锁定在知识传授上、弱化知识的实践性、忽略学生的动力能力，转变为积极引进设备、为学生创造知识的实践场所、加强学生实践环节培养；积极提升实验教学，为培养电气专业创新型人才打下坚实基础。

一、传统实验教学存在的主要问题

1.实践教学条件不足

电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。电力系统在各个环节和不同层次具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，才能保证用户获得安全、经济、优质的电能。学生跟踪、模拟电能生产过程中的控制、测量、保护等各个环节，实践所需的演示设备精密昂贵，由于经费有限，在实践教学中，只能开设一些验证或演示性的实验，无法反映电力系统的动态环节等。这给学生提供丰富的实践教学环境增加了一定的难度。

2.实践教学与理论教学缺乏有机结合

理论教学和实践教学这两种教学方式，应交叉使用，有机结合。对高校而言，理论教学和实践教学这两种教学方式的有机结合点主要在实验室，实验室功能和条件的不足将使二者的结合成为空谈。太原理工大学电气与动力工程学院原先的电气专业实验室，由于实验设备少，可开设的实验数目有限，学生课堂上所学的知识只有很少一部分能在实验室里得到验证，实践教学和理论知识缺乏有机地结合。

3.实践教学方法不足

实践教学是提高教学效率和质量的手段，传统的实践教学方法是教师在课堂上讲授实践的内容，学生课后在实验室进行验证，验证的内容也只局限于教师课堂上所要求的，比较局限与死板，限制了学生独立思考的能力，这样培养出来的学生，必定受教学模式的影响，缺乏解决实际问题的能力，创新能力不够。

二、优化实验教学平台的建设方法及途径

1.优化实验教学平台的原则及目标

优化实验教学平台，应以培养创新人才为目的，实验室的主要功能是实践教学，为学生提供课内工程实践和课外科技创新活动实训环境。优化后的实验室教学平台，应该能够调动学生学习的积极性、提高工程实践能力，同时应满足电气专业学生及教师的科研需求，以点带面，全面提升学生和教师从事科研活动的层次、水平。

2.优化实验教学平台建设方法及途径

优化实验教学平台应从硬件和软件两方面着手，硬件主要指实验基地的建设，实验设备的扩充；软件主要指提高实验室工作人员素质，提升实验教学人员的教学方法，更好地使理论知识与实践相结合。

（1）引进实验设备。近年来学校加大了对电气专业实验室的投入。根据电气专业人才培养的需要，实验室进行了新的规划和建设，在原先实验基本面积少的情况下，学校加大了电气实验基地的建设，通过积极引进设备，实验室的装备水平和试验能力得到了进一步提高。新购置的设备有：

1）HYJD-1000kV 25kJ冲击电压发生器。HYJD-1000kV 25kJ冲击电压发生器是产生脉冲波的高电压发生装置。冲击电压试验是电力设备高压试验的基本项目之一。该试验既可用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，又可用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。同时，在进行电磁兼容研究及放电机理研究等许多方面也都需要进行冲击电压试验。目前可开设出的实验有：雷电冲击全波试验、雷电冲击截波实验、操作冲击全波试验等。

2）SP-3420A气相色谱分析仪。SP-3420A型色谱分析仪是应用色谱法对物质进行定性、定量分析，研究物质的物理、化学特性的仪器。广泛用于化工、电力、科研和教育等众多领域。目前可开设的实验有：变压器油中溶解气体的气相色谱分析，依据绝缘油中溶解气体的成分及含量判断充油电气设备绝缘状况的方法等。

3）YDTW-125/250型工频试验变压器。电气设备绝缘在电力系统中会受到各种过电压的影响，设备绝缘能否承受过电压而不发生损坏，就必须通过相应的高电压试验以确定电气设备的绝缘强度。YDTW-125/250型工频试验变压器是一种广泛用于电力系统用户现场检测各种高压电器设备绝缘性能的设备。目前可开设的实验有：掌握交流高压试验变压器的运行特性、掌握试验变压器短路阻抗的测量方法、试品的工频交流耐压实验、试品的过压、过流保护实验等。

4）TPH1型电磁屏蔽室。TPH1型电磁屏蔽室利用电磁波通过金属或对电磁波有衰减作用的阻挡层时会受到一定程度的衰减的原理，有效地对电子产品和系统工程进行宽频范围的精密测量及电子信息保护的一种高性能设备。

5）DDX9101型局部放电测试仪。电气设备绝缘的击穿常由局部缺陷处的放电开始，对绝缘中的局部放电强度进行测量成了检测绝缘内部缺陷的重要方法之一。DDX9101型局部放电测试仪整合所有模拟探测器的基本功能，提供局部放电合格测试的理想方案。该设备可对试品的局部放电测量。

6）WDT-ⅢC型电力系统综合自动化试验台。电力系统综合自动化实验台是一个自动化程度很高的多功能实验平台，它由发电机组、实验操作台、无穷大系统等设备组成。发电机与无穷大之间采用双回路输电线路，并设有中间开关站，通过中间开关站和单回、双回线路的组合，使发电机与无穷大系统之间可构成四种不同联络阻抗，供系统实验分析比较时使用。

7）电气控制与继电保护试验台。电气控制与继电保护试验台是专为熟悉各种继电器特性实验、变压器常规和微机差动保护实验、模拟线路电流电压常规保护和微机保护实验以及常规距离保护和微机距离保护实验设计的装置，试验台上设有各种常规电磁式继电器和线路模型、变压器和微机型继电保护装置。

8）其他设备的引进。目前实验室新配备的设备还有：数字绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪、高精度LCR测试仪、自动抗干扰精密介质损耗测量仪、真空干燥箱等。

除了这些设备，在国家科技厅项目“含分布式电源的微电网运行与优化控制的合作研究”的支撑下，学院目前正在积极建设微网实验系统，微网是智能电网的重要组成部分，微网实验系统的建成，将大大提升学院电气专业实验室的先进性，为学生开拓眼界、跟踪电网的发展潮流趋势及教师进行前沿科学研究大大提供便利。

（2）提升实验教学。太原理工大学电气工程专业有较长的历史，自建校以来，就一直是学校学科重点建设的专业。近5年来学校加大投入力度，通过由外引进、对内培养，电气实验室的师资力量得到了飞速发展，目前已形成一支师资力量雄厚，年龄和知识结构合理的教学科研队伍。

实验教学内容应体现先进性、实用性，创新性。[2]在实验教学内容的选择过程中，淘汰落后的实验内容，加入一些新的综合性、设计性的实验。在教学方法中，针对传统的教学方式――“任课教师选定实验，实验人员准备实验，教师讲解，学生照做”，[3-5]面对学生自己思考和亲自动手的能力大大降低的情况，可以积极组织学生在课间进行讨论，挖掘学生感兴趣的实验内容，通过学生感兴趣的实验再引出其他的知识链，以培养学生的学习兴趣。

今后配合学校的发展，从满足本科教学和教师、研究生科研的需求出发，实验室建设继续从实验人员培养、实验设备更新及实验课程开设三个方面进行规划，大力促进该电气工程专业和学科的发展。

三、结束语

实验室通过近些年的发展，大型实验设备及新型检测装置的使用，激发了学生学习的热情，提高了学生的理论实践水平，同时，新设备的引进，对学生的科技创新活动和教师及研究生的科研工作起到了巨大推进作用，取得了一系列成果。实验室建设是一项复杂的系统工程，需要在实践中不断改进。随着实践的摸索，电气工程实验将更完善、内容更丰富、形式更新颖，今后学院将不断推进实验教学方法及实验室的改革，以适应社会对人才培养的需要。

参考文献：

[1]季宜敬,杨瑾,王洪洲.建设创新实验室提高大学生创新能力[J].实验技术与管理,2009,26(12):134-136.

[2]李胜,张军国,许彦峰.电力系统继电保护与自动化综合实验室建设方案探索[J].中国电力教育,2009,(27):198-199.

[3]吴晓,堵俊,羌予践,等.电气专业课程综合性和设计性实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2009,28(8):124-126.

[4]高平,李正明,袁振东.构建综合性电子实验室的思考与尝试[J].电气电子教学学报,2004,26(5):81-84.

[5]王燕琼,李国刚.整合重构实验教学平台的研究与实践[J].中国现代教育装备,2009,(8):111-112.