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  • 跨学科融合重构电气工程人才培养模式
    发布日期:2025-09-19 20:46    点击次数:192

      □ 于源

      电气工程作为支撑现代工业文明的核心学科,其发展始终与物理学、数学、计算机科学、材料科学等学科紧密交织。随着“双碳”目标的推进与智能制造的深化,电气工程领域对人才的要求已从单一技能要求转向“技术+管理+人文”的综合素养。在此背景下,传统教学模式已难以满足智能电网、新能源装备、智能制造等新兴领域对复合型电气工程人才的要求,亟需通过跨学科融合重构教学模式,提升电气工程人才培养质量。

      构建跨学科知识网络

      学校需打破传统学科壁垒,以电气工程专业学科为核心构建多维度、跨领域的知识融合体系。

      一方面,构建“电气+X”模块化课程群体,在专业核心课程中有机嵌入跨学科元素,实现知识的横向联结。例如,在《自动控制原理》课程中引入机器学习算法以优化控制器设计,在《电力电子技术》中结合宽禁带半导体材料讲解器件特性,使学生在掌握专业知识的同时,自然接触人工智能、材料科学等领域的相关内容。

      另一方面,可开发超学科统整项目课程,以真实工程问题为导向,推动多学科知识的深度整合与实践应用。宁波诺丁汉大学的“智能机器人”项目便是典型案例,该项目要求学生综合运用工业外观结构设计、电气工程硬件系统开发、计算机科学路径规划算法等多学科知识,在协作中完成从概念设计到样机实现的全流程。这种以实际问题为驱动的课程设计,不仅能使学生感受到不同学科知识在解决复杂工程问题方面的协同作用,还能在实际任务中提升系统思维与跨学科沟通能力。

      通过这种“模块化课程群+项目式课程”的双重架构,电气工程课程体系形成了一个能够灵活响应产业需求、促进多学科知识有机融合的动态网络,为学生构建起了一个全面且具有关联性的知识体系,使其在面对智能电网、新能源装备等新兴领域的复杂问题时,能够调动多学科知识储备加以创造性解决。

      实现多维互动式教学

      基于跨学科知识体系的构筑,教师在实施电气工程教学时需注重知识内容与实际技能的立体化传递,通过深度融合工程实践理念与数智化技术,构建跨学科知识应用与协作能力培养的新路径。

      其一,教师可采取CDIO(构思—设计—实现—运作)项目式教学,在特定教学单位中安排独立的课题项目,以真实产品的生命周期为载体,引导学生在解决复杂工程问题的过程中整合多学科知识。例如,邵阳学院打造的“三金淬精”模式,将企业真实项目融入教学环节,学生在参与智能电网频率控制、源荷协同优化等课题时,需综合运用电气工程的系统分析方法、控制科学的算法设计思路及计算机科学的数据处理技术,在团队协作中完成从方案构思到实际运作的全流程实践,既深化对跨学科知识关联性的理解,又提升问题解决能力与沟通协调能力。

      其二,依托虚拟仿真实验教学中心,实施虚实结合实验教学。以西南交通大学智能虚拟仿真实验教学中心为例,该中心整合7个子中心,打造了可同时容纳290名学生开展中老铁路接触网调试、抽水蓄能电站运行等复杂工程场景实验的综合性平台,学生可以通过虚拟现实技术沉浸式参与接触网参数优化、牵引变电所运维故障排查等实操训练,引导学生综合调用电力系统分析、通信技术、数据分析等多领域知识提出解决方案。

      其三,依托校企合作,为实践教学注入产业级实战基因。学校可与行业龙头企业共建行业学院,形成人才共育机制。联合企业开发智能电力运维系统、场区无人智能装备等具有实际应用价值的产业级项目,学生全程参与项目的需求分析、方案设计、系统开发及现场调试。在解决新能源并网控制、智能装备故障诊断等问题的过程中,将电气工程专业知识与物联网技术、人工智能算法等跨学科内容深度融合,使学生毕业前即可积累符合产业标准的岗位经验。

      组建跨学科教研团队

      师资队伍优化是推动电气工程跨学科融合教学模式落地的核心支撑,其关键在于打破传统“单一学科”教师知识结构的局限性,构建“跨界融合”的教学团队生态。

      学校需从内部协同与外部引进双重维度推进电气工程专业的教师队伍改革。一方面,通过组建跨学科教研共同体,打破院系壁垒,吸纳电气工程、计算机科学、环境科学等领域的教师组成协作团队,共同参与课程开发、项目设计与教学研究;另一方面,强化“双师型”教师队伍建设,“引育结合”吸纳行业资源,既通过系统培训提升校内教师的工程实践能力与跨学科教学素养,也积极聘请企业高级工程师、科研机构专家担任兼职导师,直接参与课程设计、实践指导与项目评审。校内导师加行业专家的双指导模式,不仅能弥补高校教师工程经验不足的短板,更能通过校企知识对流,推动教学内容与产业需求的动态衔接。

      通过上述措施,师资队伍可逐步从“学科专家”转型为“跨学科导师”,其知识结构的复合化与教学能力的多元化,为电气工程课程体系注入了交叉创新活力,为学生提供了更贴近产业实际的指导,最终实现了教学质量与人才培养水平的系统性提升。

      总的来说,当前电气工程产业变革对人才的技术复合度、系统思维能力和创新实践素养提出了前所未有的要求。通过跨学科融合重构教学模式,培养既扎根电气学科根基,又能跨越学科边界解决复杂工程问题的复合型人才,方能实现人才供给与产业需求的精准对接,为电气工程领域的技术突破与产业升级提供核心动能。

      【作者系沈阳工程学院红河国际学院副教授;本文系沈阳工程学院教学成果培育项目“一级B类”(编号:JYXM/XN240050)成果】





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