电气工程及其自动化专业实验教学改革与创新

摘要：在城市轨道交通行业快速发展的背景下，设备维保工作对专业人才的需求日益增长。电气工程及其自动化专业作为设备维保的关键支撑，其实验教学的有效性至关重要。本文针对温州轨道交通S2线设备维保中面临的人员接受能力差等问题，深入剖析传统电气工程及其自动化专业实验教学的不足，提出以管理与教学方法创新为核心的改革策略，旨在提升员工学习积极性与实验教学效果，为城市轨道交通设备维保培养高素质专业人才。

关键词：电气工程；自动化；实验教学

引言

随着城市轨道交通网络的不断扩张，温州轨道交通S2线的稳定运营依赖于各类设备的良好维保。电气工程及其自动化专业实验教学本应是培养适应此类工作专业人才的重要途径。然而，当前传统实验教学模式在实际应用中暴露出诸多问题，难以满足行业对设备维保人员专业素养和学习能力提升的需求。因此，探索该专业实验教学的改革与创新具有极为重要的现实意义。

一、传统实验教学存在的问题

（一）实验内容陈旧单一

传统实验教学内容侧重于验证性实验，例如在电路实验中局限于基本定律的验证，电机实验也多是空载和短路特性测定等。这类实验虽有助于巩固理论知识，但对于城市轨道交通设备维保人员而言，缺乏对其创新能力与综合应用能力的有效培养。以温州轨道交通S2线的复杂设备系统为例，其涉及通风空调、给排水、低压配电等多系统的协同工作，传统实验项目无法与之紧密结合，且多年未更新，与行业内新技术、新应用严重脱节，难以激发维保人员的学习兴趣与探索欲望。

（二）教学方法和手段落后

在教学方法上，传统模式是教师在实验前详细讲解步骤和原理，学生按部就班操作，处于被动学习状态。在温州轨道交通S2线设备维保培训中发现，这种方式不利于员工主动思考和解决实际问题能力的提升。从教学手段来看，实验设备老化、更新缓慢，部分实验仍依赖传统仪器仪表。在面对S2线众多复杂设备系统时，缺乏如虚拟实验、仿真实验等现代化手段，导致实验教学效率低下，质量难以保证。例如，在模拟轨道交通综合监控系统故障排查实验中，传统教学手段难以逼真呈现系统的复杂性和多样性，限制了员工对实际故障处理能力的培养。

（三）实验考核方式不完善

传统实验考核主要依据实验报告成绩，注重结果而忽视过程。在温州轨道交通S2线设备维保人员培训考核中，这种方式无法全面准确评估员工的实验能力。由于缺乏对实验过程的有效监督和考核，容易出现员工抄袭报告、敷衍实验的现象，不能真实反映员工在实验操作中的技能水平、分析和解决问题的能力，导致培训效果大打折扣。

二、实验教学改革与创新的具体措施

（一）更新实验教学内容

1.增加综合性和设计性实验

设计涵盖多个知识点和技能点且与温州轨道交通S2线设备维保密切相关的综合性实验项目，如“温州轨道交通S2线车站动力与环境监控系统的综合构建与分析”，要求员工综合运用电力系统、自动控制、环境与设备监控等知识，完成车站设备监控模型搭建、设备运行状态监测与控制、能耗分析与优化等内容。同时，开设设计性实验，教师仅给出实验目的和要求，由员工自主设计实验方案、选择实验设备并完成实验，如“基于温州轨道交通S2线特定客流场景的自动售检票系统优化设计”。

2.引入前沿技术实验

结合城市轨道交通电气工程领域的新技术，在实验教学中引入相关实验。例如，开展新能源发电在车站应用的实验，包括太阳能光伏发电系统在车站照明与应急电源中的实验、风力发电模拟实验在车站通风系统辅助供电中的探索等，让员工了解新能源在轨道交通中的发电原理、电能转换和并网控制技术。进行智能电网相关实验，如智能电表在车站电力计量与能耗管理中的安装与数据采集、电网故障诊断与自愈控制实验在轨道交通供电系统中的应用等，使员工熟悉智能电网技术在城市轨道交通中的运行和管理。

（二）改进教学方法和手段

1.实施问题引导式教学

在实验教学中，教师以温州轨道交通S2线设备实际运行问题为导向，引导员工思考和探索。例如，在电力电子实验中，教师提出“如何提高温州轨道交通S2线列车牵引系统中逆变器的效率和输出电能质量，以降低能耗和提升运行稳定性”的问题，让员工通过查阅资料、分析实验结果以及结合S2线实际运营数据来寻找解决方案，培养员工的主动学习能力和解决实际问题的能力。

2.运用现代教育技术

建设虚拟实验室和仿真实验平台，利用虚拟仪器、MATLAB等软件进行实验教学。虚拟实验室可让员工在计算机上进行温州轨道交通S2线设备实验预习、模拟操作和结果分析，降低实验成本和风险。例如，在高压电气设备实验中，通过虚拟实验室让员工熟悉轨道交通供电系统中高压设备的操作流程和安全注意事项。利用仿真实验平台，员工可以对温州轨道交通S2线复杂的电气工程系统进行建模和仿真分析，如车站动力与环境监控系统的仿真实验，加深对理论知识的理解和对实际设备运行特性的掌握。

3.开展小组合作学习

将员工分成小组进行实验，培养其团队协作能力。在小组实验中，员工分工合作，共同完成与温州轨道交通S2线设备维保相关的实验项目。如在大型车站低压配电系统实验中，小组成员分别负责配电设备的启动与停止、参数测量、数据记录与分析等工作。通过小组讨论和交流，员工可以互相学习、共同提高，更好地应对S2线设备维保工作中的团队协作需求。

（三）完善实验考核方式

1.过程性考核与结果性考核相结合

建立全面的考核体系，将实验预习情况、实验操作技能、实验数据分析和处理能力、团队协作表现等纳入考核范围。在实验过程中，教师观察员工的操作规范程度、问题解决能力等，并及时给予评价和指导。实验结果考核不仅关注实验数据的准确性，还注重员工对结果的分析和讨论，特别是结合温州轨道交通S2线设备实际运行情况的分析。

2.增加实验答辩环节

在一些重要的温州轨道交通S2线设备相关实验项目结束后，安排实验答辩环节。员工需要向教师和同事展示自己的实验方案、实验过程和结果，并回答教师和同事提出的关于实验与S2线设备维保实际应用结合方面的问题。通过答辩，全面考察员工对实验内容的掌握程度、创新思维能力以及对设备维保工作的理解和应用能力。

结束语

综上所述，在城市轨道交通行业迅速发展的背景下，针对温州轨道交通S2线设备维保工作中面临的人员接受能力差等问题，对电气工程及其自动化专业实验教学进行改革与创新势在必行。通过更新实验教学内容、改进教学方法和手段、完善考核方式等一系列措施，能够有效提高实验教学质量，激发员工的创新思维和实践能力。这将使员工在掌握扎实理论知识的基础上，具备更强的工程实践能力和综合素养，为温州轨道交通S2线乃至整个城市轨道交通行业的设备维保工作输送更多优秀的专业人才，保障城市轨道交通系统的安全、高效、稳定运营。

参考文献

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[2]赵建勇，于彦雪.“新工科”背景下电气工程专业课程实验教学改革研究[J].实验科学与技术.2024（04）：25-33