铁路特色电气工程专业的改革与实践

第４２卷　第４期２０２０年８月
电气电子教学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＥＥ
Ｖｏｌ．４２　Ｎｏ．４
Ａｕｇ．２０２０
收稿日期：２０１９ ０７ ２３；修回日期：２０２０ ０２ ２８
基金项目：江西省高等学校教学改革研究课题资助（ＪＸＪＧ １６ ５ １１，ＪＸＪＧ １７ ５ ９），华东交通大学教改课题资助（１６ＸＪ０２）
第一作者：程宏波（
１９７９ ），男，博士，副教授，主要从事输变电设备健康管理及电网的智能控制教学和研究，Ｅ ｍａｉｌ：ｗａｉｔｉｎｇｂｏ＠１２６．ｃｏｍ铁路特色电气工程专业的改革与实践
程宏波，韦宝泉，刘子英，徐雪松，申　惠
（华东交通大学电气与自动化工程学院，江西南昌３３００１３）
摘要：本文在分析工程教育认证基本思想的基础上，针对铁路行业电气工程专业发展过程中存在的问题，对铁路行业电气工程及其自动化专业的人才需求进行了分析，结合学校自身特色确定了专业培养目标，制定了凸显铁路行业特色的电气工程专业的课程体系，建设了工程背景丰富、行业特色鲜明的实践教学资源。

关键词：工程教育认证；铁路；电气工程中图分类号：Ｇ６４０
文献标识码：Ａ 文章编号：１００８ ０６８６（２０２０）０４ ００２９ ０５
ＲｅｆｏｒｍａｎｄＰｒａｃｔｉｃｅｏｆＲａｉｌｗａｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＣＨＥＮＧＨｏｎｇ ｂｏ，ＷＥＩＢａｏ ｑｕａｎ，ＬＩＵＺｉ ｙｉｎｇ，ＸＵＸｕｅ ｓｏｎｇ，ＳＨＥＮＨｕｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｉｄｅａｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｄｕｃａｔｉｏｎｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘ ｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒａｉｌｗａｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｐｅｃｉａｌｔｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｄｅｍａｎｄｆｏｒｔａｌｅｎｔｓｏｆｒａｉｌｗａｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｉｔｓａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｐｅｃｉａｌｔｙ，ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌｔｒａｉｎｉｎｇｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｃｈｏｏｌ＇ｓｏｗｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄｆｏｒｍｕｌａｔｅｓｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｔｈａｔｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒａｉｌｗａｙｉｎｄｕｓ ｔｒｙ．Ｔｈｅｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍｓｙｓｔｅｍｏｆｇａｓｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｐｅｃｉａｌｔｙｈａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｐｒａｃｔｉｃａｌｔｅａｃｈｉｎｇｒｅｓｏｕｒｃｅｓｗｉｔｈｒｉｃｈｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｄｉｓｔｉｎｃｔｉｎｄｕｓｔｒｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｄｕｃａｔｉｏｎｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｒａｉｌｗａｙ；ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
０　引言
由于电力牵引具有清洁无污染、机车功率高、运行速度快等优点，近些年电气化铁路在我国得到了迅猛发展。

截止到２０１８年底，我国电气化铁路运营里程已超过９
．３万公里，铁路电气化率接近７０％，电气化铁路里程数和电气化率均居世界第一。

同时，电气化铁路的运营速度进一步提高，时速３００～３５０公里的高铁动车已成为人们日常出行的首选。

以高铁为代表的中国铁路特别是电气化铁路已成为中国发展的一张新名片。

电气化铁路特别是高铁的快速发展对铁路供电专业的毕业生提出了新的要求。

一方面，电气化铁路运营里程数的快速增加导致铁路供电专业人才缺口巨大；另一方面，电气化铁路运营速度的不断提升对铁路供电专业人才的技能水平提出了新的要求。

我国铁路特别是高铁的制造运营能力已居世界前列，但相关专业的工程教育尤其是高等工程教育还不能满足行业发展对人才的需求，相对显得落后。

根据战略咨询公司麦肯锡公司的调查报告，对持有大学文凭的工程师被跨国公司录用的情况中，中国的仅有１０％，低于印度的２５％和马来西亚的３５％，
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电气电子教学学报 第４２卷
反映出我国高等工程教育的认可度不高，与国际水平比存在一定的差距［１］。

工程教育认证是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的评价方式，是一种国际通行的工程教育质量保障制度，可成为提高我国高等工程教育质量的一个有力抓手。

欧美等发达国家的很多高校在上世纪末即通过国际工程教育认证，这部分高校在专业培养方案拟定、教学课程设置、教学方式改革等方面取得了较好的成果，与国内高校同类专业相比具有较为明显的优势。

根据教育部高等教育教学评估中心和中国工程教育专业认证协会２０１９年６月的公告，自２００６年开展工程教育认证试点以来，截止２０１８年底，我国已有２２７所高校的１１７０工科专业通过了工程教育专业认证［２］。

工程教育认证的核心理念是学生中心（ＳＣ）、成果导向（ＯＢＥ）和持续改进（ＣＱＩ）［３～６］。

以学生为中心的培养方式促使我们更加深入地考虑如何培养出更满足铁路行业发展需求的毕业生；持续发展的高铁供电新技术对我们的人才培养目标提出了新要求。

为此，本文在工程教育认证标准的指导下，以工程化为导向，探讨在学生专业知识培养的过程中既兼顾通识性、又突出自身特色的铁路电气工程专业课程体系重构方法。

１　铁路特色电气工程专业认证情况
１．１　铁路特色电气工程专业发展概况
我国铁路特色电气工程专业是随着我国电气化铁路的发展而发展起来的。

１９５２年，西南交通大学曹建猷教授等创办了新中国第一个电气运输专业。

１９６２年，电气运输专业发展为电气化铁道供电和电力机车两个专业。

华东交通大学分别于１９８１年和１９８４年开始了电力机车和铁道供电专业的招生。

目前，国内还有北京交通大学、兰州交通大学（１９９９年）、大连交通大学、石家庄铁道大学等原铁路院校设有铁路特色电气工程专业，基本集中在电力机车和铁道供电两个专业方向。

１．２　铁路特色电气工程专业认证发展情况
我国高等教育专业认证制度的实施是随着高等教育评估研究的开展逐步发展起来的，２００６年５月，参照《华盛顿协议》成员国的做法，我国成立了工程教育专业认证专家委员会，并在机械工程与自动化等４个专业领域完成了８所学校的认证试点工作。

电气工程专业属于教育部认证专业的范围，教育部高等学校电气工程学科教学指导委员会在《工程教育认证标准》的基础上制定了《电子信息与电气工程类专业教育认证专业补充标准》。

目前，国内通过电气工程专业认证的高校共有４３所，其中铁路特色电气工程专业通过认证的只有西南交通大学和北京交通大学２所。

２　电气工程专业建设的迫切性
目前我国正处于铁路建设的快速发展时期，对铁路特色电气工程及其自动化专业人才的需求越来越多，要求也越来越高。

根据铁路发展规划，“十三五”期间，我国将新增电气化铁路３１０００多公里，按铁路供电２．４人／公里定员计算，需新增专业技术人员７４４００余人，需求潜力巨大。

另一方面，列车运营速度不断提高，各种自动化、智能化系统应用逐渐增多，对牵引供电人员技术水平的需求也越来越高。

由于铁路的快速扩张，导致目前我国铁路行业普遍存在专业人才不足，特别是高层次专业人才缺乏的情况，在一定程度上影响了铁路企业生产管理的水平。

另一方面，由于铁路技术的快速发展，导致目前我国铁路特色电气工程专业的教学内容，普遍落后于现场实际。

以高铁为代表的电气化铁路飞速发展，各种新的技术不断涌现，而学校采用的教材更新周期长，导致学生所学内容与现场需求存在一定的脱节。

由于铁路特色电气工程专业有着较为明显的行业特色，在推进工程教育认证的过程中存在以下问题：
（１）如何兼顾工程教育认证统一标准的要求和行业特色的需求，在推进工程教育认证的过程中，保持并发展自己的行业特色；
（２）如何以工程教育认证为契机，提高人才培养的质量，更好适应目前铁路行业的需求。

作为一所以交通为特色、轨道为核心、多学科协调发展的教学研究型大学，我校的电气工程及其自动化专业为国家级特色专业建设点、铁道部特色专业，并入选江西省普通本科高等学校卓越工程师教育培养计划，具有较强的铁路专业特色和深厚的铁路行业背景。

本校电气工程及其自动化专业铁路供电方向毕业生能从事牵引供电系统、铁道电气化工
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程及工矿企业电气工程领域的系统运行、自动控制、信息处理、试验分析、研制开发、设计施工、运营维护、技术管理、运营管理等工作。

已培养毕业生３０余届，绝大部分已成长为铁路局中层领导和业务骨干。

在目前铁路行业大发展和工程教育认证要求的新背景下，迫切要求我校电气工程专业按照《专业本科教育认证标准》的要求，分析专业目前存在的问题及面临的挑战，加大建设和改革力度，以推动该专业发展、提高学生的培养质量，为中国铁路行业的发展培养更多更好的人才。

３　电气工程专业的改革与实践
针对目前国内和我校铁路特色电气工程专业发展存在的问题，借鉴国内外特色专业发展经验，结合工程教育认证的实际要求，确定我校电气工程专业改革的整体思路：以工程教育专业认证标准为基本准则，坚持和发展铁路行业特色，以培养符合铁路行业发展需求的毕业生为目标，以提高学生综合能力培养为核心，建立特色鲜明、主线清晰的专业课程体系及师资队伍及教学资源。

３．１　特色培养目标的确定
围绕“以学生为中心”理念，结合铁路行业发展的实际需求，吸收铁路行业专家及人力资源管理者的建议，修订铁路特色电气工程专业的培养目标和毕业要求。

培养目标是指依据国家的教育目的和各级各类学校的性质、任务提出的具体培养要求。

培养目标是专业定位的具体体现，而专业定位除了要依据行业和社会需求外，还受教育对象所处学校类型、级别的影响。

我校的办学定位为教学研究型大学，学科发展定位为以工为主，经、管、文、理、法、教育、艺术等多学科协调发展。

根据学校的办学思想和办学定位，我校电气工程及其自动化专业确定的培养目标为：培养德智体等方面全面发展的，具备电气工程领域相关的基础理论、专业技术和实践能力，或在电气工程（电力牵引与传动控制、城市轨道交通车辆电传动）领域的装备制造、系统运行、技术开发等部门从事设计、生产、运营维护等工作；或在电气工程（铁道电气化、电力系统及其自动化、城市轨道交通供电）领域的系统工程、系统运行、技术开发等部门从事工程设计、施工、运营维护等工作，具有创新精神、创业意识和创新创业能力，实践能力强、创新务实的高素质应用型人才。

在培养目标的制定上，围绕学校“以交通为特色、以轨道为核心”的办学宗旨，强调和突出了“电力牵引机车”与“电气化轨道”两个特色，同时拓宽其他方向。

在确定培养目标时，我校广泛听取了行业相关企业如铁路局、工程局、机车厂等各用人单位的意见，加强了对培养对象工程创新、团队协作、人文社会和终身学习等能力要求。

电气工程及其自动化专业培养的学生要求具备电气工程领域相关的基础理论、专业技术和实践能力，可在相关领域的装备制造、系统运行、技术开发等领域从事工程设计、生产、施工、运营维护等工作。

随着我国电气化铁路特别是高铁技术的快速发展，需要有符合铁路行业发展需求、体现铁路行业特色的课程体系为上述培养目标的达成提供支撑。

３．２　特色课程体系的构建
课程体系是实现培养目标的资源和途径，课程设置应能支持培养目标的达成。

根据工程教育认证的要求，坚持“产出导向”的理念，借鉴国内外同类专业的建设经验，分析目前课程体系存在的问题及未来技术发展的趋势，以当前及未来一段时间内铁路行业的市场需求为导向，优化重建比例适当、特色明显、体系完善的电气工程专业课程体系。

针对知识结构不合理等问题，根据工程教育专业认证标准的要求，优化调整电气工程专业的知识结构。

建立由通识基础、学科基础、专业基础和专业课等知识构成的金字塔结构。

以“加强通识教育，拓宽学科基础，凝练专业主干，灵活专业方向”为引导［７］，合理配置不同类型课程之间的比例如图１所示，实现通识教育基础上宽口径强特色专业的培养模式。

各校电气工程及其自动化专业设置的数学与自然科学类课程、人文社科类通识教育课程基本相同，能够体现各校培养目标和办学特色的课程主要集中在专业基础类与专业类课程上。

我校围绕铁路电气工程特色专业的培养目标，根据工程师能力培养的要求，吸收企业和行业专家的意见，对电气工程及其自动化专业的课程体系进行重构，以实现课程体系为培养目标服务的功能。

针对课程体系中铁路行业特色不明显等问题，
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卷
图１　电气工程专业知识体系重构方案
重点围绕“电力牵引机车”与“电气化轨道”两个特色方向，优化重建电气工程专业课程体系。

根据工程教育专业认证标准，邀请铁路局、工程局、机车厂、地铁公司等企业和行业专家共同商讨，根据课程体系为培养目标服务的原则，结合铁路行业国际和国内发展趋势，建立“电力机车”与“电气化铁道”两条主线的专业特色课程体系。

其中，“电力机车”主要围绕电力牵引与传动控制相关的理论和技术设置课程，主要包括电传动机车总体、电器技术及控制、轨道牵引技术、电传动机车控制、现代交流传动及其控制系统、城轨车辆总体及传动装置、城轨车辆控制等；“电气化铁道”主要围绕轨道交通供电相关的理论及技术设置课程，主要包括供变电技术、牵引供电系统、接触网工程、远动监控技术；轨道交通供变电技术、轨道交通接触网工程、轨道交通自动化技术等，而交通概论则作为两者共同的基础特色课程。

具有铁路行业特色的课程设置见表１所示，学生可根据兴趣在这些专业特色课程中自由选择。

课程的设置遵循知识学习的规律，按照由简单到复杂，从基础到专业的原则进行设置，体现认知学习的基本规律。

其中，专业基础模块包含了从事铁路牵引供电专业工作的基本理论内容，专业课程模块包含了从事铁路牵引供电专业工作的分析方法、研究内容和设计过程等内容，体现系统分析和实践能力的培养。

３．３　特色教学资源的建设
教学资源是为教学的有效开展提供的素材等各种可被利用的条件。

是实现培养过程、达成培养目标的资源保证。

围绕我校电气工程专业的培养目标和课程设置，建设一支结构合理、行业背景突出的师资队伍，建设铁路特色鲜明的实验室及实践教学资源。

通过引进和培养相结合的方式，优化电气工程专业的师资队伍。

一方面，利用学校近年来引进人
表１　铁路特色电气工程专业课程体系的设置（部分）
知识体系
模块划分
课程设置
基础科学知识通识教育模块
思想政治理论课、体育、英语、军
事理论及技能、高等数学、复变函数与积分变换、概率论、大学物理、计算机基础及程序语言设计
工程基础知识工程基础模块
电路原理、电工电子技术、机械设计基础、工程力学、电机学、工程电磁场、自动控制原理、电力电子技术、检测技术、信号与系统、单片机原理，电力系统分析特色课程：交通概论，电气化铁道概论
专业核心知识
专业课程模块
核心特色课程：电传动机车总体、电器技术及控制、轨道牵引技术、电传动机车控制、现代交流传动及其控制系统、城轨车辆总体及传动装置、城轨车辆控制；供变电技术、牵引供电系统、接触网工程、远动监控技术；轨道交通供变电技术、轨道交通接
触网工程、
轨道交通自动化技术综合知识
工程实践模块
牵引变电所设计，接触网设计，
生产实习，毕业设计
才方面的优惠措施，加大针对铁路科研院所、设计院等部门高级人才的引进力度，提高了“双师型”教师的比例；另一方面，鼓励青年教师通过挂职锻炼、企业博士后、承担横向科研课题等方式加强与行业企业的联系，增加实践锻炼机会，提升教师队伍的工程背景和业务素质。

近三年来，电气工程专业共从科研院所引进具有高工职称的博士２名，从设计院引进高工１名，引进企业博士后１名，选派人员到铁路局挂职锻炼３名，
到企业做博士后研究１名，使得专业双师型教师的比例达到７０％。

紧密联系工程企业，建设铁路特色实验室和实践教育基地，为学生提供参与工程实践的平台。

针对实验室资源不足等问题，通过与行业企业合作，加强校内实验设备的完善，加强与企业联合实验室的建设。

依托学校轨道交通技术创新中心，建设了江西省轨道交通电气化与自动化工程研究中心，建设了牵引供电远动实验室，接触网检测实验室，机车牵引传动实验室等多个行业特色鲜明的实验室。

通过与行业企业合作，建设了中铁武汉电气化局试验中心华东交通大学实验室，
ＥＴＡＰ联合仿真实验中心等，实现校企联合，促进了共建共享。

另一方面，与南昌铁路局、昆明铁路局、上海铁路局、中车株洲电力机车有限公司等合作建立了一批学生实习培训基
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地，让学生能够深入到现场将所学知识与实际相结合，提高学生的综合实践能力，提高学习效果。

４　结语
工程教育认证强调以学生为中心，以培养目标与毕业要求为导向，通过课程体系、师资队伍与支持条件实现培养目标与毕业要求，实施内外部评价反馈的持续改进体系。

为提高人才培养质量、增强培养人才的行业适应性，满足铁路行业日益增长的人才需求，针对铁路特色电气工程专业的实际需求和学校自身的发展定位，确定了铁路行业院校电气工程专业的培养目标，构建了具有铁路行业特色的电气工程专业课程体系，力争以专业教育认证为依托，通过认证过程的建设，对提高铁路行业电气工程专业学生的培养质量起到促进作用。

参考文献：
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教育专业认证协会网站，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｅｅａａ．ｏｒｇ．ｃｎ／ｍａｉｎ！ｎｅ ｗｓＶｉｅｗ．ａｃｔｉｏｎ？ｍｅｎｕＩＤ＝０１０１０１０２＆ＩＤ＝１００００１１７４０，２０１９ ０６ ２４／２０１９ １２ １６．
［３］　张强，杨兴林，郑立新．以工程教育认证为导向的造船特色轮机工程专业课程体系重构［Ｊ］．武汉：船海工程，２０１６，４５（６）：１０７ １１０．
［４］　曾寿金，江吉彬，黄卫东等．工程认证背景下应用技术大学机械专业人才培养体系构建［Ｊ］．石家庄：教育教学论坛，２０１８，（１２）：８６ ８８．
［５］　蒋复量，李向阳，谭凯旋等．专业认证背景下的安全工程专业特色教育研究与实践［Ｊ］．北京：中国安全科学学报，２０１０，２０（１）：１２ １８．
［６］　邵小桃，戴胜华，刘颖等．积极开展国际ＩＥＥＥ专业认证推进特色专业教育国际化［Ｊ］．北京：中国大学教学，２０１２，（１０）：３０ ３２．
［７］　刘宝，任涛，李贞刚．面向工程教育专业认证的自动化国家特色专业改革与建设［Ｊ］．武汉：高等工程教育研究，２０１６，（６）：４８ ５２．
（上接第３页陈希有等文）
这有利于阐明ＫＣＬ和ＫＶＬ方程的独立性，使得独立方程的列写更加严密。

也有利于严格证明特勒根定理，进而证明复功率的守恒性。

但涉及到树、基本回路、基本割集等较抽象概念，起点偏高，有下马威的感觉。

将图论分析后置。

这样在阐述基尔霍夫定律方程的独立性时，只能靠示例和推广，缺少严密性。

也不能从数学上严格证明特勒根定理，只好从特例中去推广。

４　结语
无论教材的编著者或使用者，抓住教材的体系特点，对统领教学内容都是非常重要的。

不同的教材体系，相同的教学内容往往有不同的阐述方法。

读者应结合教材的体系特点去理解教材具体内容，充分发挥不同教材体系在教学上的优势。

参考文献：
［１］　Ｂｏｙｌｅｓｔａｄ．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｏｒｙＣｉｒｃｕｉｔＡｎａｌｙｓｉｓ［Ｍ］，１３ｔｈｅｄｉｔｉｏｎ．Ｐｅａｒ ｓｏｎ．２０１５．
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