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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電氣工程及其自動化認知,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:鐵路施工;電氣工程;自動化技術;問題;對策
我國社會發展進程在不斷推進,電氣工程及其自動化項目的應用頻率和系統結構也越來越多元化,新時期面對技術升級和市場需求升級,項目負責人員要綜合提升管理水平,促進整體鐵路施工中電氣工程及其自動化技術運行的完整度。
一、鐵路施工中的電氣工程及其自動化技術發展背景分析
近幾年,電氣工程及其自動化技術綜合發展進程在不斷加快,整體運行結構和運行模式也趨于系統化,不僅經歷了電磁學理論,還實現了新時期的重要技術轉型,為我國各項產業的科技化發展提供了堅實的保障。電氣工程項目及其自動化技術結構也基本上形成了獨立且便捷完善的系統化服務類技術,將其應用在鐵路項目上,是順應時展的必然趨勢,相較于傳統的鐵路施工項目,應用電氣工程及其自動化技術的交通運輸系統,能借助牽引模式提高運行速度、載重數量以及環保價值。在利用信息化技術進行項目控制和管理的過程中,鐵路牽引對于供電專業的要求也在隨之提升,不僅要保證自動化和科技化,也要提升系統可靠性需求,確保整體技術層級向著專業化和信息化的方向發展。鐵路施工管理部門要結合實際需求,提優管控措施和管理層級的時效性,減少項目運行過程中的成本損耗,提出創新發展的運行結構,在貼合企業實際需求的基礎上,進一步優化整體鐵路施工項目的實效性。相關部門要提升對于客觀問題的綜合認知,確保對電氣工程及其自動化技術進行統籌處理,以保證運行結構和數據系統的完整度,順利建構貼合實際需求的項目管控框架,也為鐵路施工電氣工程及其自動化項目的統籌發展提供支持。
二、鐵路施工中電氣工程及其自動化技術運行過程中的問題
1.鐵路施工中電氣工程及其自動化技術運行獨立性缺失。鐵路施工中運行電氣工程及其自動化技術,最大的問題就是運營環境較為復雜,綜合性較強,技術的運行模式無法實現獨立,這也就會導致整體項目運行模型的實際效果受到諸多制約因素的影響。特別要注意的是,在鐵路施工項目中,鐵路施工技術的相關人員只能是沿襲已經應用并且運行結構時序性較強的技術成果,這就會導致經濟成本出現重復疊加,資源浪費是不可避免的問題,企業成本的提升會受到需求的影響,究其根本,只有實現整體電氣工程項目及其自動化技術結構獨立性的強化目標,才能有效落實項目優化。
2.鐵路施工中電氣工程及其自動化技術運行效率缺失。鐵路項目中運行電氣工程及其自動化技術,最終極的目標就是要提升整體項目的實際效率和經濟收益,但是,若是鐵路施工中電氣工程及其自動化技術在運行過程中出現了效率延后的問題,就會嚴重制約施工過程的整體質量和效率。若是發生類似的問題,不僅無法發揮自動化技術的優勢,還會導致整體鐵路施工項目的運行質量受到影響。
三、鐵路施工中電氣工程及其自動化技術的優化策略
電氣工程及其自動化技術項目在實際運行過程中,具有非常大的項目優勢,不僅在工業領域發揮著重要的作用,在鐵路施工項目中也能起到一定的作用。相關技術人員要結合實際需求,建構更加完整的系統運維規劃,確保其能為鐵路部門帶來更大的效率收益。因此,相關部門要針對具體問題進行集中處理和綜合管控,提升問題解決能力和實效管控能力,更好的建構電氣工程和自動化技術運行系統。
1.集中升級鐵路施工中電氣工程及其自動化技術運行獨立性。在運行電氣工程及其自動化技術的過程中,鐵路施工監管單位要從全局的角度出發,提升管控系統的時效性,確保整體管理結構和管理模型能順應發展趨勢和發展要求。鐵路施工部門要根據已經具備的條件和技術水平,形成獨立化且具有統一性價值的技術平臺結構,不僅要提升技術改善效果,也要強化自動化項目運行方案的實施力度,致力于技術改善方式和優化要求。技術人員要根據實際情況和實施過程提升整體項目的運維效率,確定自動化技術方案后,集中考量項目施工的成本和運行時間,建構貼合于鐵路施工單位需求的項目運行方案,并且建構更加有效且完整度較高的運行規劃。只有保證電氣工程及其自動化項目系統運行的完整度,才能在提高運行效率的同時,有效的縮減成本,確保施工項目優化運行。
2.優化落實鐵路施工中電氣工程及其自動化技術運行網絡系統。信息化技術是電氣工程和自動化技術發展的基礎,也是整體項目運行維度和運行機制升級的基本要求,需要鐵路施工監管部門能針對具體問題進行集中管控,除了要提優整體控制層級和控制理念的實效性外,也要保證網絡系統運行的安全性和通用性,企業要進一步完善資源結構的優化配置,確保控制結構和控制模型貼合鐵路施工企業的實際需求。在電氣工程項目建立和運行過程中,要建構貼合于實際施工項目的網絡系統,就要保證設備控制和技術監管等方面能形成統一的管控體系,充分完善運行機制和基本技術運行計劃,發揮網絡系統的優勢,將不同運維操作系統進行系統化關聯。在鐵路施工項目電氣工程及其自動化技術運行過程中,要充分建構信息數據網絡,確保對不同時期進行系統化梳理,從而建構更加完整的項目處理機制,有效的利用網絡結構提高鐵路建設的項目質量和運行效率。
3.強化建構鐵路施工中電氣工程及其自動化技術運行數據對接系統。在鐵路施工項目開展過程中,相關管理人員要結合自身實際需求建構完整的數據對接系統,確保能充分發揮電氣工程及其自動化技術的優勢,提升數據共享機制的實效性,并且保證電氣工程數據能實現標準化傳遞,只有保證相關信息的完整度,才能從實際出發,建構有序的施工計劃和施工技術系統。特別要注意的是,在鐵路施工項目中,要想發揮電氣工程及其自動化技術的優勢,就要保證數據分享的安全性和有序性,只有保證電氣工程項目時間結構和費用損耗符合實際需求,才能充分建構貼合于項目運行結構和運行系統的程序接口。在大數據時代,任何項目運行過程中的數據都十分重要,不僅能著重體現整體運行結構的完整度,也要強化系統的獨立性和數據共享性,確保技術層級和運行結構貼合鐵路施工項目的實際需求。
四、結語
總而言之,對于現代化鐵路施工,相關管理部門要結合企業實際需求,建構更加完整的系統化運行層級,提高對于電氣工程及其自動化技術的管理效果,針對具體問題運行具體措施,在保證問題得到集中解決后,就要建構更加完整的解決路徑,確保科學技術能在施工項目中占據有效位置,為施工項目的技術運行結構提供保障,為項目的可持續發展奠定堅實基礎。
作者:李寧 單位:中鐵十二局集團電氣化工程有限公司
參考文獻:
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關鍵詞:地方院校;電氣工程及其自動化專業;人才培養
作者簡介:魏立明(1974-),男,吉林省吉林市人,吉林建筑工程學院電氣與電子信息工程學院,教授;韓成浩(1972-),男,朝鮮族,吉林延吉人,吉林建筑工程學院電氣與電子信息工程學院,教授。(吉林 長春 130118)
基金項目:本文系吉林省教育科學“十二五”規劃課題(課題編號:GH12181)、2012年吉林建筑工程學院教學質量與建設工程項目的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)05-0007-02
近年來,信息技術的迅猛發展給普通高等院校電氣工程及其自動化專業帶來了較多良好的發展機會,因此,如何對電氣工程及其自動化專業人才進行培養成為各高校的重要任務之一。如何構建新的培養模式,優化相應的人才培養方案,制訂良好的教學體系,培養具有創新能力和工程能力的電氣工程及其自動化專業高級應用型人才成為應用型工科院校所面臨的任務之一。吉林建筑工程學院是吉林省建筑類普通高等本科院校,屬于二本院校,其辦學理念是培養“理論基礎堅實、實踐能力扎實、思想作風樸實”、具有創新精神和創造意識的高級應用型專門人才。吉林建筑工程學院電氣工程及其自動化專業的培養目標是使學生能夠從事建筑電氣領域內的相關設計工作、施工工作、運行與管理工作,并且把他們培養成為應用型高級技術人才。根據吉林省經濟發展的需求和建筑行業的特點,加快電氣工程及其自動化專業應用型人才的培養成為電氣與電子信息工程學院實現飛速發展的有效渠道。為此,電氣與電子信息工程學院在優化培養方案、加強教學質量工程建設、構建應用型實踐教學體系等方面進行了有益的嘗試和探索。
一、優化人才培養方案
地方應用型本科院校的辦學定位應首先強調應用性,所以既不能延續普通本科傳統的教學模式,也不能削弱相關基礎理論的教學,而是應該兩個方面同時發展。特別是應該加強學生工程應用能力的訓練和培養,把相關課程中的應用環節(例如:實驗、課程設計、實習等)充分融入到教學過程之中,以便提高學生的動手能力和應用能力。應用型本科院校在教學環節中應突出實踐應用與理論教學的相互滲透,堅持工程實踐與科學教育并重的原則,逐步建立合理的符合應用型本科人才培養的課程體系。這樣做的目的主要有兩個:一是給學生打下較扎實的基本理論基礎;二是讓學生在大學期間參加相關專業工程的基本訓練,使學生具備建筑電氣方面的專業技能、提高學生在認知過程中發現問題、分析問題和解決實際工程問題的能力。
因此,吉林建筑工程學院組織電氣工程教研室教師進行了廣泛調研,主要通過座談會和實地訪問等多種形式。通過調研了解用人單位對學校所培養的人才的需求和要求。同時向沈陽建筑大學、北京建筑工程學院等有關其他院校進行調研,獲得其人才培養方案。學院還定期組織召開電氣學院校友會,了解往屆畢業生在工作中對大學期間所學知識、技能和能力要求的反饋。學院派教研室主任和骨干教師參加電氣工程及其自動化專業的指導委員會會議,了解該專業最近動向,廣泛聽取設計院和施工企業中的專家、企業負責人的意見及建議。在上述調研的基礎上,優化原有的電氣工程及其自動化專業的培養方案,形成自身的特色。該方案應以夯實基礎、開拓專業知識面、重視應用能力為主要原則,切實加強對學生工程能力的培養。
電氣與電子信息工程學院對電氣工程及其自動化專業的課程設置進行了優化,主要體現工程實踐教育,刪除課程之間重復的內容,構建了注重建筑特色的電氣工程及其自動化專業人才培養方案。電氣工程及其自動化專業課程體系的整合應依據吉林建筑工程學院的辦學定位,主動汲取建筑設計院、建筑施工企業等相關單位的意見,合理確定專業課程的學時以及實踐教學在整個課程體系中的比例。整合后的電氣工程及其自動化專業的課程體系平臺由“專業基礎課程模塊+專業課程模塊”構成。該平臺體現了課程的應用型人才培養。其中“專業基礎課程模塊”包括注冊電氣工程師資格考試應必備的理論基礎,其中有模擬電子技術、電路原理、電機與拖動、電氣控制技術、數字電子技術等課程。“專業課程模塊”課程的設置應體現建筑行業的特點。我院設置了建筑電氣技術措施、供配電技術、建筑照明、消防與安防系統、建筑電氣施工與概預算等課程。每一模塊含有理論教學、實驗教學和課程設計三個內容。上述課程的設置使電氣工程及其自動化專業符合建筑行業的特點和要求,使得學生在就業時更加明確自己的定位方向。同時課程體系平臺還可以根據就業方向進行相關選修課程的設置,以滿足工程應用性要求,例如設置綜合布線、樓宇智能化技術、嵌入式系統等課程。
二、加強電氣工程及其自動化專業教學質量工程建設
1.課程建設與教材建設
在優化專業課程、強調應用能力的課程建設原則指導下,應用型人才培養所需要的課程建設包括相關課程內容、教學方法改革、教學手段促進等方面的建設。我院電氣工程及其自動化專業的所開課程中電氣控制技術和數字電子技術被評為校級優秀課,單片機原理與應用被評為校級精品課,自動控制原理以及消防與安防系統兩門課程被評為省級優秀課,電路原理被評為省級精品課。在進行課程建設的同時,電氣與電子信息工程學院也非常重視電氣工程及其自動化專業課程的教材建設。教材建設應該體現電氣工程及其自動化專業教學成果,要積極推進紙質教材、電子教案、教學參考書以及教學課件四位一體化的教材建設,選用智能建筑專業指導委員會推薦的高質量教材,同時結合本學院課程撰寫相關建筑電氣教材。
2.教學管理制度的完善
規范有序的教學管理制度是提高學院的教學質量、推動學院教學改革的重要保證措施。為保證電氣工程及其自動化人才培養方案的全面落實,電氣學院充分發揮領導和學院教師的力量,建立起包括畢業設計(論文)規定和實習要求等相關教學管理的規章制度,對教師和教學管理人員的工作進行了具體規定,提出了明確要求,從制度上保證了電氣工程及其自動化專業人才培養的質量。學院成立了由學院領導、教研室主任和實驗室主任組成的二級教學督導組。督導組成員通過平時聽課、 課下與教師、學生交流等形式了解教師教學狀態以及學生的學習狀態,在一定程度上促進了學院教師教學水平的提高,并且為學院進行教學二級化管理提供了相關的依據。
按照電氣與電子信息工程學院教學質量評估實施規定,每學期由每一年級的輔導員組織各班學生對每一位專業任課教師的教學情況進行評估,根據學生所反映出的問題制訂相應的整改措施,以促進教學質量的提高。針對畢業設計(論文)的應用環節,學院結合電氣工程及其自動化專業特點,制訂了相應的畢業設計(論文)工作流程和考核辦法。該辦法規范了畢業設計指導過程中存在的問題,保證學生畢業設計(論文)質量的有效性。
3.采取多種教學形式,提高課堂質量
在教學形式上,改革傳統的“以老師講解為主”的教學形式,實行“老師教與學生學互動”以及“學生之間互動”的教學模式,建立起以培養學生實踐應用能力為主的教學方式。具體措施有:將老師的科研項目帶入課堂,拓寬學生的知識面;學習優秀的學生在課后充當其他學生的“老師”;讓學生討論某一教學內容,采用分組討論的形式。每一位老師將自己的科研項目引入課堂,將本專業的前沿知識引入課堂中,引導學生學習相應的知識點,同時講授該課程知識點在科研項目中是如何應用的。優秀學生當“老師”就是拿出一部分較容易的教學內容讓學生自己講,提高學生學習的主動性和積極性。學生分組討論就是在每一堂課中留出部分時間組織學生討論,每一小組發表自己的觀點,使學生在討論中增強對知識點的理解,培養學生分析問題和邏輯思維能力。與此同時,教師應該充分利用計算機網絡資源,搭建學生與教師溝通的新平臺。具體措施包括建立相關專業課程QQ群、構建課程教學資源網站等。
三、構建以工程能力訓練為特色的實踐教學體系
電氣與電子信息工程學院所構建的實踐教學體系主要以工程能力訓練為主要特色。這其中包括編寫實踐教學計劃、實綱和、專業教材時將本專業的的技術實用性及時反映出來。在制訂課程教學計劃時,應該明確規定所有實踐教學環節的目標和任務,并且按照每一個實踐項目分批次規定教學內容、教學要求和考核辦法等。以往的實驗教學中主要以驗證型實驗為主,現在變為以設計型和綜合型實驗為主導。同時在實驗考核要求上改變以往的考核方法,取而代之的是以每位學生實際操作能力、實驗數據的分析能力以及實驗過程中解決實驗疑難問題的能力的綜合考核方式。對于專業基礎課實驗考核(例如:電路原理、模擬電子技術等課程),應該在做實驗的時候一人一組進行考核。考核時應該根據教師所提的要求單獨設計相關實驗方案,在規定時間內獨立完成實驗,獲得正確的實驗結果并且對實驗結果誤差進行分析。實踐證明,上述做法對于提高學生的動手能力和創新能力是非常有效的。
我院擁有吉林省高等學校智能建筑系統集成與節能控制重點實驗室和吉林省科技廳建筑電氣綜合節能重點實驗室,上述兩個實驗室為電氣工程及其自動化專業本科生提供實踐訓練的場所。我院建立了較完善的大學生課外科技活動制度,舉辦了全國大學生智能建筑實踐技能競賽(北方賽區),從2004年至今連續舉辦了九屆校內大學生電子設計競賽。這些活動豐富了學生的課外科技活動,也充分調動了學生學習的積極性。電氣工程及其自動化專業的學生在所參加的各種課外科技活動中取得了優異的成績,例如2010年參加吉林省大學生電子設計競賽獲得一等獎2項、二等獎3項、三等獎5項的好成績,2010年參加全國大學生智能建筑實踐技能大賽獲一等獎。
四、結語
本文詳細闡述了地方院校在電氣工程及其自動化專業應用型人才培養方面的經驗和做法。具體通過優化人才培養方案、加強專業教學質量工程建設、構建培養學生應用能力的實踐教學體系等方面進行相應的改革與嘗試。同時,根據吉林建筑工程學院人才培養目標提出了電氣工程及其自動化專業人才培養中體現建筑行業發展和要求的新思路。
參考文獻:
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關鍵詞:電氣工程 工程應用 培養體系 建設研究
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)11(c)-0168-02
1 該文研究的背景
1993年,麻省理工學院前院長莫爾提出“大工程觀”這一概念,此后,世界高等工程教育領域要求“回歸工程”的呼聲越來越大。在美國很多工學院設有稱為“Special program”的工程實踐項目,培養學生工程實踐能力。歐洲工程教育整合了工程中的理論與實踐,提出了融合“專家型”與“通用型”培養目標、滿足多樣性需求的課程體系。比利時魯汶工程聯合大學堅持“基于項目的學習”,并通過項目“工程師的一天”,完成學生對于工程師的認知學習。
國內學者也對工程教育進行了深入研究,趙婷婷在《課程綜合化:中國高等工程教育改革亟待解決的問題》中強調課程體系的綜合化是工程學科綜合化當前亟待解決的問題之一。浙江大學王沛民在《工程教育基礎-工程教育理念和實踐的研究》中,論述了工程教育課程的相關問題。劉吉臻等在《工程教育課程改革的思維轉向:工程化的視角》中指出,課程目標要從學科知識體系轉向為工程技術與實踐能力的培養,必須運用集成化的思維去構建課程體系和內容。王仲民等對傳統課程設置中“理論-實踐,認識-技能,基礎-應用”的單向思維模式提出了質疑,強調工程教育要圍繞工程實踐重新組織課程。2006年6月,教育部戰略研究重大專項課題“面向創新型國家建設的中國工程教育改革”第三次研討會在徐州召開。此次會議紀要提出:要使課程設置從單一的“工程專業課程”轉變為以“大工程觀、大系統觀”為指導的課程架構體系。高等工程要教育培養出能適應社會經濟、科學技術、文化發展需要的工程人才。
2 該文研究的目的和意義
電氣工程及其自動化專業本身就是一個工程性很強的工科專業,課程體系與結構的設置水平,直接決定其工程應用能力的高低,在改革其課程體系過程中,應突出地反映這一特點。以“大工程觀”教育理念為指導,將工程所需的知識、方法、手段等融合到課程體系中,特別是與工程緊密相關的人文、管理、社會責任等,在大工程觀的教育理念下采取項目教學的方式將實際工程問題帶入課程內容,完善其課程體系,讓學生從一個個完整的項目學習過程中,潛移默化地接受工程意識,從而達到增強工程意識與能力的目的。
黨的十七大提出了走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人力資源強國等戰略部署,實現這個目標勢必需要大批工程技術人才。這就需要在構建培養體系時突出工程能力的培養,工程能力是工程師最基本的素質之一, 但其培養卻是我國當前高等學校教育體制中的薄弱環節。我國高等院校發展近年特色不明顯,并偏于強調通才教育的重要性,大部分本科院校的培養目標執著于培養各種高層次的研究型人才,培養的學生側重于基礎理論與研究,本科層次的實踐動手能力沒有得到應有的重視,從而造成了高等教育人才培養體系中工程實踐教育一定程度的缺失。
3 構建面向實踐與應用的電氣專業課程體系
通過分層次總結和分析國內外高等院校電氣工程及其自動化及相關專業培養體系的現狀,對國內研究型大學以及國外著名高校的電氣工程及其自動化及相關專業培養體系進行分解對比,結合實際,初步制定了電氣工程及其自動化專業培養體系框架。在突出特色的同時,希望既能培養電氣工程及其自動化專業學生的工程應用能力,又能強化學生的科技創新能力。
根據該校的師資和學生情況,將專業培養目標設定為培養具備電氣工程領域扎實的基礎理論、專業技術和較強的實踐能力,能夠在電力系統及其自動化、電力電子及電力傳動等電氣工程領域從事系統設計、研發、運行維護等工作的工程應用型技術人才,并分為電力系統及其自動化、電力電子與電力傳動兩個專業方向。電力系統及其自動化方向主要圍繞電力系統的規劃、運行、調度和監測及控制技術,面向電力系統運行的運行控制、調度等領域進行培養。電力電子與電力傳動方向以電氣工程領域內的大功率電力電子器件、電氣傳動控制系統為主要研究對象,培養學生在電能質量控制與新能源技術、現代電力電子器件等方面的技術應用能力。
所有課程分為公共基礎課、學科基礎課、專業課三大部分,為提高學生的人文素養,在公共基礎課中設置了素質選修課,強化人文素質。公共基礎課和學科基礎課與其它電氣類專業大體相同。專業課分為必修,方向選修和任選三部分。為了強化培養學生的工程能力,在課程學時比例設置上加大了實驗、實踐環節所占的比重。針對主干課程和學生工程能力培養的需求,設立了工程訓練、計算機實習、電工電子實習、電子線路課程設計、數字電路課程設計、電力電子技術課程設計、自動控制原理課程設計、運動控制系統課程設計、認識實習、電氣控制及可編程控制器課程設計、生產實習、電氣工程基礎課程設計、電力系統分析課程設計等實踐環節,總學時達到了35周,在整個教學環節中所占比重明顯提高,達到了總學分比例的20.3%。此外,實驗學時在課程總學時的比例也進行了調整,大部分課程都縮減了理論學時,增加了實驗學時。如電機及拖動基礎,實驗由8學時增加為16學時,電氣控制及PLC由8學時實驗增設為34學時,理論教學縮減為32學時。
4 結語
該文以建立工程應用型電氣工程及其自動化專業培養體系為主要研究內容,以提升電氣工程自動化專業本科生的工程素質為研究目標,對電氣工程及其自動化專業課程體系的建設進行了初步探討,對于培養面向新型工業化的電氣工程及其自動化專業高級工程技術人才具有一定的參考意義和實用價值。在實踐過程中還需要根據實際執行狀況不斷進行反饋,逐步對培養體系進行修正,不斷完善培養體系。該文參考了諸多院校網上公布的有關專業的培養方案,在此表示感謝。
參考文獻
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關鍵詞:實驗教學 考核 電氣工程 自動化
中圖分類號:G718 文獻標識碼:C 文章編號:1672-1578(2017)05-0294-01
隨著教學條件的不斷改善和職校改革的不斷深入,電氣工程及其自動化專業實驗教學在全部教學過程中所占比例逐步增加。如何通過實驗考核全面反映學生掌握知識及各種技能的程度,提高該專業畢業生的動手能力,培養出“合格+特長”的“應用型、技能型”人才,充分發揮實驗考核的作用,促進實驗教學質量的提高,值得電氣工程及其自動化專業每一個教師深入探究。
1 明確考核目的
考核是一種手段,它可直接檢查和反映出教師的“教”和學生“學”的情況。
1.1 考核的檢查作用
考核可直接檢查學生“學”的情況,間接檢查教師“教”的質量,可暴露出在實驗教學過程中“教”c“學”存在的問題。例如在講授金屬電阻率這個內容時,教師教的效果和學生學的效果到底怎么樣,可以通過金屬電阻率的測定這個實驗來進行檢查。
1.2 考核的反饋作用
考核是一面鏡子,既照到了教師,也照到了學生,教師可利用考核提供的信息,調整和改進教學工作。中職電氣工程及其自動化專業對學生要求的重點不在于懂了什么,記了多少,而是能夠做什么,掌握了什么技能。加強實驗教學的考核便能有效地達成教學目標。
1.3 考核的督促作用
考核可督促學生復習和鞏固已學知識,找出不足,明確努力方向,它是實驗教學過程中不可缺少環節,其目的就是督促學生更好地鞏固理論知識和掌握實驗技能。
2 精選考核內容
考核是學生最關心的問題,科學的考核內容應保證學生考核成績呈正態分布,應是學生掌握知識全面性和綜合性能力的總體反映。
2.1 實驗考核要體現科學性
電氣工程及其自動化專業的實驗考核與理論課考試有著本質的區別,應注重學生技能與技巧的培養,應以挖掘和提高學生創造力為宗旨,通過考核檢驗來提高實驗教學的質量。
(1)考核的可靠性指標:考核的可靠性要反映出學生學習的真實水平。提高考核的可靠性的主要途徑是根據中專生的認知能力適當增加考核次數,尋找最佳考核方式,減少偶然因素的影響。
(2)考核的準確性指標:考核的準確性要反映出學生對實驗理解及接受的程度。提高考核準確性的主要途徑是測試內容和范圍要涉及實驗教學的主要部分,覆蓋面廣以減少出錯成份。
(3)考核的難易性指標:考核的難易性要反應教師對實驗教學體系的掌握程度。提高考核難易性的主要途徑是教師吃透教材、掌握電氣工程及自動化專業知識和學生學習情況。考核內容偏難或偏易,不但影響考核的可靠性和準確性,也會影響考核的鑒別性。例如,電子示波器的調整、單片機原理實驗、電機拖動實驗、過程控制實驗目的不同、側重點不同、復雜程度不同,在考核時就不能運用相同或相近的難易性指標。
(4)考核的鑒別性指標:考核的鑒別性要反映出考核對學生水平的區分能力,應使學生之間的成績拉開檔次,能準確鑒別不同學生的實驗技能。提高鑒別性的主要途徑是整個考核內容難易區間適宜,且考核內容要有難易梯度。
2.2 考核內容要求
電氣工程及自動化專業應列入實驗單獨考試課,但如何考、采取什么方式考、如何確定考核內容等,無具體模式可循。從總體上講考核內容應符合以下要求:
(1)要符合電氣工程及其自動化專業教學計劃中目標要求。(2)要符合實驗教學大綱的要求。(3)要緊扣實驗教材,能在其中找到依據,但又找不到現成答案。(4)要難易適度,但難而不偏。(5)要多少適量,有一定的綜合性。(6)要形式多樣,有一定的靈活性,但活而不怪。(7)要寬窄適當,有較大的覆蓋面,但廣而不雜。(8)要突出技能培養,但必須保持理論知識“夠用”。
總之,要堅持“促實驗、考能力”的原則,側重檢查學生應掌握的實際技能和技巧,對知識的理解和運用,以及實操能力。
3 確定考核方法
實驗教學考核方法可分為考查和考試。考查的主要方式是學生在實驗過程中的表現和對實驗報告的評定。考試可分為單項考核和綜合考核,單項考核是為了檢查學生某一項技能的掌握程度和熟練狀況,如電子技術實驗考核。單項考核可定期進行。綜合考核可在學期末或畢業前進行,主要是為了全面了解學生運用知識參與實踐的能力及動手能力。
考核方式有很強的科學性和藝術性,要結合電氣工程及自動化專業的實際情況,精選考核內容,精心設計考核方式,每次考試后應注意對實驗的各環節進行分析,積累經驗,不斷提高實驗考核的權威性。
實驗考核的有效方法是建立符合實驗考核的試題庫,學校應組織電氣工程及自動化專業的業務骨干進行各門專業課的題庫建設,命題的原則要符合實驗考核內容的要求,每一題應規定其難度系數和分值,試題庫建成之后要定期修改補充。
4 加強考核管理
考核是一項十分復雜而細致的工作,專業教師必須高度重視。首先合理安排考核時間、統一布置考核場地。其次精心設計考核范圍、形式及難度、分量等。再次要讓學生了解考核目的,取得學生的配合,教師應公正合理地評定學生的考核成績。考核結束后,教師要對考核成績進行分析研究,總結經驗。此外,還要重視平時的實驗考核,使學生形成勤動手的習慣,在實驗中培養學生的創新、創造能力。比如,金屬電阻率的測定和電容、電感的測定這類實驗內容相近、方法相似,教會其一便知其二,考核時教師除了看實驗結果,更要關注實驗方法的遷移和運用,促進學生舉一反三,不斷求新。
參考文獻:
關鍵詞:電氣專業;開放;實踐教學
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)33-0112-02
為了適應現代社會需求變化,高等院校需不斷推進應用型人才培養模式改革創新工作,而創新人才培養的關鍵環節是實踐教學環節。通過改革和創新實踐教學環節,將實踐能力與創業創新精神的培養貫穿于整個人才培養過程,培養出具備創新創業能力、綜合實踐能力的優秀大學生。北京信息科技大學電氣及其自動化專業根據此培養目標進行了一系列的實踐教學改革,取得了一定的效果。
一、電氣工程及其自動化專業人才培養模式
電氣工程及其自動化專業分屬于自動化學院,是電氣信息領域中的一門新興的熱門學科,從一個開關的簡單設計到宇航飛機的復雜整合都與其相關緊密,是高新技術產業的重要組成部分。專業預測表明該領域對高水平人才的需求很大。隨著國外企業的大量涌入,這一領域會有很大缺口,專業人才將供不應求。此專業培養有如下幾個特征:
第一,專業的特點是強弱電結合、學科交叉特點明顯。學習過程中電工電子技術相結合、軟件與硬件相結合,電力、電子、控制、計算機等多學科綜合,具有多學科交叉性質。學生受到本領域的基本方法及解決實際工程問題等方面的訓練,具有較強的適應能力。
第二,專業工程性強。強調用大工程觀教育學生。重視工程教育的完整系統性以及實踐性。讓學生接觸到系統的分析與管理,而不僅僅指對技術學科知識的整合。培養具有扎實理論基礎、較寬的專業知識、創新能力實踐能力強、綜合素質高的應用型人才。畢業生能夠從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、實驗分析及計算機應用等工程技術研究工作。
第三,專業向著符合專業認證標準發展。人事部、建設部(人發[2003]25號)頒布了《注冊電氣工程師執業資格制度暫行規定》《注冊電氣工程師執業資格考試實施辦法》,并于2005年首次實施了注冊電氣工程師認證考試以適應需求。教育部于2006年制定了相應的電氣工程專業規范用以指導高校電氣專業發展。專業培養目標明確為寬口徑、厚基礎、復合型的工程科技人才。
二、開放實踐教學體系
當今社會人才培養模式突出的時代特點是“開放性”。所謂“開放性”是指隨著現代教育科學的不斷發展,教育的內容和手段要求不斷更新。
開放實踐教學體系主要研究各種實踐教學環節在培養大學生創新能力方面的作用、探索新的教學理念與方法,積極倡導開放實驗室、開放實訓基地,鼓勵并引導學生主動實踐,提高學生的實踐能力,為激發學生創新思維和最大限度利用資源開辟新的途徑。目前,高校實踐體系主要有實驗、課程設計、畢業設計、實訓等等。北京信息科技大學(以下簡稱“我校”)在常規的實踐教學外,又采取了許多切實可行的方法:開設開放式實驗、舉辦大學生競賽活動、支持大學生創新項目、建立并開放多個創新基地。努力建成以學生自主學習、以網絡平臺助學、以創新機制為保障,因材施教的開放式、多層次、立體化的創新實踐教學體系。注重實踐教學環節的質量和效益,形成理論與實踐并重、系統相對完整的課內外一體的開放式創新性實踐教學體系。[1,2]
三、電氣工程及其自動化專業實踐教學環節存在的問題
實踐教學是培養實踐技能、創新能力、科技素質的一個非常重要部分,是教學中一項必不可少的關鍵環節,其他任何教學手段都無法替代。從目前來看,我校的電氣工程專業的實踐教學環節還存在許多問題有待于進一步解決。
1.實踐教學內容更新不足
目前實驗課主要以基礎驗證性實驗為主,設計性、綜合性和研究性實驗比例相對偏低。驗證性實驗轉變為設計性和綜合性實驗項目還很不足,許多實驗還有更新空間,另一方面,實驗的轉化過程中,實驗教學設備的必要改動和教學文件的建立、課程考核評級體系還沒有完全系統跟上進行解決。[3]
2.開放性實驗項目需要整合
電氣系教師和其他專業的老師為電氣專業學生開設開放性實驗項目30余項,這些開放性實驗受到同學們的普遍歡迎,但是也存在內容、難易程度分布不均等方面問題。另外很多低年級同學對開放實驗內容及類型了解不夠,開放性實驗對低年級同學的受益面還是較窄。需要按照實驗涉及的課程內容及難易程度進行分類整合,再根據專業特點進行適當的補充。
3.大學生創新項目利用不足
大學生創新項目是大學生科研訓練體系的重要組成部分,我校設有國家級、市級、校級、院級四個級別。以學生自主研究項目為主體,校級、院級項目是基礎平臺,國家級、市級項目是進一步發展創新能力的延展平臺。開設大學生創新項目的目的是以項目為載體,進一步加強本科生科研創新精神和工程實踐能力的培養。目前的問題是開發的新項目居多,各學科之間交叉融合,跨院系、跨專業,以團隊形式聯合申報較少。另外對已經完成并通過驗收的大學生創新項目進行總結歸納還很不夠,沒有使其成為有益的補充,作為一種教學資源應用到實驗、畢業設計等實踐教學環節中。
4.大學生節能減排社會實踐與科技競賽平臺利用較少
大學生競賽有利于培養學生的創新創業能力、綜合實踐能力,這些都有助于學生對實際研發工作有一個了解,培養職業素質,為今后學生進入職場打下了良好的基礎。大學生節能減排社會實踐與科技競賽是由電氣工程及其自動化專業承辦并取得了一系列成績。但目前競賽主要集中于本專業、本學院范圍內,宣傳力度、宣傳手段還不夠完善,受眾面不足。其他院系教師和學生了解參與的較少,多學科交叉項目較少,不利于學生的綜合實踐能力的培養和訓練。[4]
四、結合專業培養目標、專業發展方向和專業特色,改革實踐教學,建立具有專業特色的開放實踐教學體系
1.將有條件的傳統驗證性實驗改造為設計性和綜合性實驗
增加研究性、課題性實驗課程,建立由基礎實驗、綜合性實驗、設計性實驗組成的多層次遞進式模塊化開放教學模式。及時完成對改革的實驗項目的設備改造和實驗指導書的改寫。建立學科帶頭人領銜制度,確保高水平的引領實踐教學改革方向。
研究電氣工程及其自動化專業所有專業基礎課和專業課的實驗,從中確定哪些驗證性實驗項目可以改變為設計性實驗或綜合性實驗。然后根據實施的難易程度,有步驟、按計劃逐步完成,爭取每年完成2~3項實驗的轉變。開發研究性以及課題性實驗,進一步提高課內實驗教學效果。研究創新性實驗要與綜合性實驗有所區別,結論要在研究中探索,每個人有可能得到不同的結果。這些項目可以是教師給定的,也可以是學生自主開展的項目。另外要注重提高綜合性、設計性、研究創新型實驗項目的利用率,擴大實驗室的開放度,全方位開放實驗室,并實行開放式教學方式。
2.整合并充分利用開放性實驗項目
建立一套完整的開放實驗網絡選課體系;對開放實驗室資源進行合理的分配及管理;對開放實驗單獨進行嚴格考核,而不應像傳統實驗那樣加入理論教學進行考核,從理論考核為主轉向以實踐能力、創新意識、綜合素質考核為主的完整評價體系和多渠道的激勵機制。
對現有面向電氣工程及其自動化專業的開放實驗進行統計,按照涉及相關課程知識和難易程度進行分類,再會同電氣系教師進行相關開放實驗的補充,形成一個較完整的電氣專業開放實驗體系,使學生從第一學期到第七學期都有合適的開放實驗項目可以選擇。另外,由專業教師和班主任輔導學生根據學生實際情況報名參加合適的開放實驗,學生可以自主選擇,但不能盲目與隨意,避免學生盲目報名和扎堆報名,以充分利用開放實驗資源。每學年對開放實驗進行一次總結,將合適的效果良好的開放實驗開發的新項目用到課內實驗教學中,提高課內實驗教學的效果,讓更多同學受益;對一些有缺陷的開放實驗進行改進,同時對新開發的實驗進行嚴格分析研究,將效果不好的開放實驗直接從開放實驗體系中刪除。
3.積極合理引導學生申報“大學生創新項目”
充分利用這一資源,為更多優秀學生提供機會。對已經完成并通過驗收的大學生創新項目進行總結,使其成為一種教學資源用到開放實驗、畢業設計等實踐教學環節中。通過“大學生創新項目”,為學生搭建科研開發、創新能力培養的平臺。進一步完善實驗室管理工作,使實驗室的時間、空間最大化。大學生創新題目既可以由教師指定,也可以由學生自行擬題,在教師指導下完成;可以在實驗室進行,也可以在校外實踐基地完成;既可以在規定的課內時間進行,也可以在課余時間開展,充分做到時間、地點和題目全方位開放。
4.積極辦好大學生節能減排社會實踐與科技競賽
太陽能和風能的利用近年來日趨受到各國的普遍重視,已經成為新能源領域中開發利用水平最高,技術最成熟,應用最廣泛,最具商業化發展條件的新型能源。電氣專業幾年來承辦北京信息科技大學的大學生節能減排社會實踐與科技競賽取得了良好效果,推薦優秀作品參加全國競賽,連續三年取得了全國高校電子信息實踐創新作品評選活動一等獎、二等獎;教學成果一等獎、二等獎等獎項。幾位同學免試獲得電子設計工程師認證的相應等級證書。今后要更好地利用節能減排科技競賽為學生提供展示自己科技水平的平臺。通過學科競賽,發現人才,更有效地因材施教培養優秀學生的科研能力。
5.推進工程教育企業化
1994年,麻省工學院(MIT)院長喬爾?莫西斯提出了大工程觀,不同于以往以研究為導向的工程科學觀,是對工程教育的根本目的――為工程實際服務的回歸。這就要求課程設置與教學改革要更加重視工程實踐能力的培養,讓工程教育回歸工程本身。電氣專業非常重視校外實習,在認知實習環節參觀電力科學研究院特高壓研究基地、北京現代汽車有限公司、中國節能減排展覽、自動化裝備展等等,讓學生了解本專業涉及到的知識、項目完成流程、在實際項目中專業知識的應用方法;在專業實習階段,在北京四方繼保自動化股份有限公司、北京威英智通技術發展有限公司、北京大華電子集團等公司和企業設有基地。畢業實習階段,學生可以把畢業設計題目與項目結合,選題靠近工程實際,參與實施單位的課題研究,把畢業設計,生產實習有機的結合在一起。[5]
五、結束語
創新源于實踐,實踐能促進以學生為主體構建科學的知識體系。電氣工程及其自動化專業在專業培養過程中重視基礎,更重視實踐能力的培養,注重與工程實際相結合,專業子實驗室為學生全面開放;專業實踐教學四年連續不斷線;專業基礎課和專業課安排了上百學時的實驗;獨立安排多門課程設計、專業綜合實踐、畢業設計、開放實驗、生產實習等實踐教學環節,充分利用各種資源,為學生提供更多更好的進行實踐的機會。今后將進一步結合專業方向和專業特色對開放實驗、大學生創新項目、學科競賽進行整合歸類和改革,著力建設完整的電氣工程及其自動化專業開放的實踐教學體系。
參考文獻:
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[3]黃道鳳,李懷健,朱玉華.提高實驗教學質量的措施[J].實驗室研究與探索,2010,29(2):120-122.
[4]魏天興.大學生創新能力培養的幾點思考[J].中國林業教育,
文/羅賢亮
摘?要:電氣工程CAD課程的教學目標是對電氣工程及其自動化技術專業的學生進行相關知識和技能的培養。本文介紹了電氣工程CAD課程模塊化教學的優點及模塊化教學的實行方案。
關鍵詞 :電氣工程CAD課程?模塊化改革?技工院校
為了適應新技術發展帶來的創新,以及培養學生AutoCAD電氣工程制圖能力,根據當前情況,需要對技工院校的電氣工程CAD課程進行改革,以期培養出具有專業性、技術性、實踐性的人才。電氣工程CAD課程要求學生能熟練使用AutoCAD軟件,熟悉常用電器元件的繪制,能夠繪制電力電氣工程圖,能用ACE軟件繪圖等。由于課時緊張、教學任務多,要在有限的時間內完成教學任務,就需要通過模塊化教學提高教學效率。
一、模塊化教學的優點
由于學生上課的時間有限,教師在規定的時間內所能傳授的知識也是有限的。在有限的教學時間里,怎樣提高學生的學習效率以及教師講課的速率是我們研究的重點。調查發現,模塊化教學能在很大程度上提高上課期間學生接受知識的能力,教師也能把更多的知識傳授給學生,該教學方法采用總分的結構方式,能更具專業性地介紹知識點。
模塊化教學具有很強的專業性、針對性、快速性等特點。專業性體現在每個模塊就是一次新的課程;針對性體現在教師有效地針對知識點進行重點講解,讓學生學到更多的知識;快速性體現在教師在上課過程中,針對模塊的要點進行講解。
二、電氣工程CAD課程模塊化的實施
1.電氣工程CAD課程的意義
這門課程對于學習電氣工程及其自動化的學生有極其重要的作用,掌握這門課程有助于認圖、繪圖等,這是對電氣工程專業學生最基本的要求。電氣工程CAD可作為高等院校電氣信息類等相關專業或者高職高專相關專業的必修課,是對學生最基本的認圖能力的培養,企業和工廠招聘的專業人才必須具備這方面的能力。
2.電氣工程CAD課程模塊化教學方案
模塊化教學方案包括了教學計劃的制訂、教材的選用、教學模塊的劃分等幾個方面,筆者在這里做詳細的介紹。
教學計劃是學校基于學生日常生活學習的時間制訂的。在制訂時,充分考慮了實用性、針對性等,增加了學習實踐的項目。
教材的選用尤為重要,好的教材會對學生的學習行為產生很大的影響,能促進學生學習的興趣。一本好的教材在編寫時應該考慮到能讓學生學到什么,培養什么樣的人才等。
在教學模塊的劃分方面,對于電氣工程CAD這門課程來說,主要是為了培養學生的繪圖能力和認識元器件的能力,因此,首先要讓學生熟練掌握并能應用AutoCAD;其次是在學生進行繪圖時,對遇到的各種元器件進行講解;最后就是讓學生獨立繪制電氣工程圖。
學生在學習的過程中經常會遇到各類電氣圖形、符號,要單獨分出一個模塊講解這些圖形和符號,讓學生知道導線和連接件、基本無源元件、半導體管和電子管、電能的發生和轉換、測量儀表、開關、控制和保護器件、二進制邏輯元件等一系列的圖形符號,能識別并加以運用是對元器件認知的最基本的要求。
三、教學內容模塊化方案
模塊一:熟悉電氣工程圖紙的技術要求。本模塊可以繼續分解成幾個子項目,分別是對知識訓練的掌握、對技能訓練的掌握。
模塊二:熟悉AutoCAD軟件的操作。本模塊可以繼續分解成幾個子項目,分別是二維坐標點的表示及輸入方式、AutoCAD技能的訓練、AutoCAD知識的拓展。
模塊三:關于常用電氣元器件的繪制。本模塊可以繼續分解成幾個子項目,分別是創建圖形表,繪制電阻、電容、電感圖形符號。
模塊四:對電力電氣工程圖的繪制。本模塊可以繼續分解成幾個子項目,分別是了解電力電氣工程圖的基礎知識、繪制輸電工程圖。
模塊五:對建筑電氣圖的繪制。本模塊可以繼續分解成幾個子項目,分別是了解建筑電氣圖的特性、繪制建筑豎向配電系統圖。
模塊六:對機械電氣控制圖的繪制。本模塊可以繼續分解成幾個子項目,分別是了解機械電氣控制圖的基礎知識、繪制C630車床電氣原理圖。
模塊七:對樓宇智能化系統圖的繪制。本模塊可以繼續分解成幾個子項目,分別是圖紙的布局、繪制可視對講系統圖。
模塊八:認識ACE繪圖。本模塊可以繼續分解成幾個子項目,分別是認識AutoCAD Electrical、AutoCAD Electrical 2012工作界面,AutoCAD Electrical 2012原理圖繪制與編輯。
參考文獻:
[1]花丹紅.高職AutoCAD教學改革探討[J].職業教育, 2006(5).
1.建立“3+1”人才培養模式下的實踐教學體系為了加強電氣工程及其自動化專業的實踐性環節,增強學生適應能力,構建“3+1”的人才培養模式,實現“基礎+實踐+專長”相結合的人才培養目標。即通識教育為基礎,能力培養(實踐能力、創新能力)為重點,特長培養為特色的“三位一體”人才培養模式。所謂“3+1”人才培養模式就是指學生在學校的四年學習中,前三年讓學生在學習教學大綱所規定的各門課程,其主要目的是讓學生掌握理論基礎知識和技術基礎知識,掌握一定的實踐技能,同時,為學生的后續發展奠定基礎,這一時期培養過程中,適時安排在企業進行短期見習,鞏固所學的理論知識,找出理論與實際工程的差距,使學生具有初步實際工程意識。在第四年,根據專業方向培養,結合工程實際在企業完成實習、實踐以及畢業設計。“3+1”人才培養模式實施的關鍵是實踐教學體系的構建,即圍繞專業人才培養目標,設置具有層次性、漸進性、可操作性的實踐教學內容和四年一貫的實踐教學體系。具體來說分為四級:第一級為認知性實踐教學,目的是專業入門和培養學習興趣;第二級為專業課程實踐教學,目的是理論知識和專項技能結合的學習;第三級為課程設計教學,目的是綜合技能形成和素質培養;第四級為校外實踐,目的是適應專業、社會和企業。另外,根據實踐教學需要編寫實驗大綱、實驗教材、實訓指導書。在實踐教學的過程中,注重按照社會對電氣工程及其自動化專業人才的就業素質要求、區域經濟發展水平及時調整和拓展實踐教學內容。
2.建立一支由學校專職教師、企業工程技術與管理人員共同組成的專兼結合的“雙師型”教師隊伍(1)“雙師型”教師的概念所謂“雙師型”教師指的是集普通教師素質與工程師等專業人員素質于一體的、既能從事專業理論教學,又能指導專業技能訓練的新型教師,即理論與實踐并重的、高素質的復合型教師。“雙師型”教師應該具備良好的行業職業態度、知識、技能和實際操作能力,同時具有良好的師德修養、教育教學能力。(2)加強“雙師型”師資隊伍建設的有效途徑定期選派中青年教師到企業參與生產技術改造,支持教師參與企業的技術開發、技術服務。通過承接企業的項目,讓部分師生參與項目,使學生在學習期間就能接觸到本行業的新技術、新技能,鍛煉其處理生產現場實際問題的能力。對教師而言,通過項目的開發,實踐技能得到了極大的提高,對理論教學和實踐教學有很好的促進作用。學生參與水電廠的冬修冬試,對其構造、運行及控制等方面就有更深刻的認識。聘請以企業工程師、高級技師、退休技術人員為主的“專家型”兼職教師,教授學生學習專業技術、管理知識,培養學生的創新意識和分析問題、解決問題的能力,并以自身的職業經驗、工廠實例和個人的成長經歷,言傳身教,培養學生良好的職業道德。
3.建立面向工程應用實際的課程和教材體系(1)課程體系的構建在大學一、二年級開設學科基礎課,然后進行專業核心課和專業選修課的教學。根據電氣工程及其自動化專業特點及地區經濟發展的需要,積極推進教學內容和課程體系的改革。對《電路》、《電機學》、《電力系統分析》、《電力電子技術》等專業基礎課程和主干課程實行課程負責人制度,結合筆者所在院系“新能源發電”、“電力傳動與控制”兩個專業方向課程群設置專門的課程建設組,鼓勵由課程、課程組負責人牽頭申報各級各類教學研究、教學改革課題,以課題為依托,結合電氣工程及其自動化專業的特點,對課程體系、教學內容進行有益的改革探索,課程組中課程的設置、課程內容的安排、課程之間內容銜接等方面的問題,課題組成員進行定期討論研究,并在教學中加以實踐,一旦取得成效,就以完善和修訂教學計劃與教學大綱的方式,形成成果。依據“重基礎、寬口徑、強應用”原則,建立新的實驗課程體系,構筑先進的融理論教學與實踐教學于一體、知識傳授與能力培養相協調的專業實驗平臺。將過去分屬于不同課程的分散的實驗課和實驗內容整合,重新修編實驗大綱和實驗指導書并充實、更新相關實驗內容,調整基礎性實驗和綜合性、設計性實驗的要求;改革實驗教學方式,實行必做實驗與選做實驗相結合、課程實驗與獨立綜合實驗相結合、開放式實驗教學與課外科技活動相結合,開拓了學生的視野,增長了學生的見識,促進了實驗教學質量的提高。(2)教材建設與選用教材是體現教學內容和教學方法的知識載體,是進行教學的基本工具,是人才培養工作的一項基礎性措施。教材建設是專業教學基礎建設的重要組成部分,是深化教學改革、提高教學質量、提升師資水平、反映教學改革成果、培養創新人才的重要保證。注重教材建設、教材選用工作。專業基礎課程和主干課程選用的教材均為國家精品教材與規劃教材,且爭取50%以上為近三年出版的新教材。另一方面,根據專業發展和生產實際需要,針對本專業學生的培養目標,與企業工程技術聯合開發一批適合實用性高級技術人才培養的專業課程教材,教材體現實用性、先進性,反映生產過程中的實際技術水平,為今后學生從事實際工作位打下了良好基礎。
4.在整合校內實踐教學資源的基礎上,積極構建校外實習基地,實現實踐教學與崗位技能培訓相結合電氣工程及自動化專業具有很強的實踐性。對電氣工程專業理論、方法的理解與研究,都必須建立在實際工程基礎之上,建立在掌握實際現場電氣工程技術的需求與發展的基礎上。在原有的金工實習、電工實習、電子線路實習的基礎上建設校內工程實踐中心,將構思、設計、實現和運行經驗融于學習環境中,設立支撐活動的實踐場所,使得校內實踐教學更加符合工程實際。使得校內實習教學不僅促使學生在理論聯系實際的同時學會基本工具的使用方法,熟悉一些基本的操作規范和操作技能,更重要的是增強工程經驗,完善知識結構,使知識運用能力得到培養,從而提高分析問題和解決問題的能力。湖北民族學院所處的武陵地區水電資源、風電資源豐富、電力企業眾多,具有得天獨厚的實踐環境和行業支持。積極拓展校外實踐教學基地,在鞏固已有的電網公司、水電站、風力發電廠等實踐教學基地基礎上,努力與電氣裝備制造和研發企業合作建立實踐教學基地,更好的適應社會需求。從而實現“三個相結合”,即課堂、實驗實訓場所、企業環境相結合;學生、教師、工程技術人員相結合;教學、科研、工程項目相結合。
5.完善實踐教學環節的考核標準,建立有效的質量保障體系加強對校內實踐教學和校外實踐教學的指導和管理,每次實訓都有報告或成果,由專業指導教師評定成績并作好記載,按實踐教學學時占總學時數的比例記入課程成績。對學生實踐教學環節的學習進行質和量評定。改變傳統的結題檢查考核為實踐教學活動過程的多樣化滾動考核。即采用記錄、報告、自評、互評等等形式,建立學生實踐活動滾動支持的指導考核模式,以逐步引導學生自主學習和自主研究為目標,教師指導學生制訂工作方案和工作進度,學生分階段確立研究目標,分階段推進實施,教師分階段檢查督促。更重要的是,通過有規律地檢查、評估整個培養計劃的實施過程和學習效果,能夠達到持續改進的目的。
6.構建校企聯合辦學的新型管理體制學院以培養學生的全面素質、綜合能力和就業競爭力為目標,加強校企合作,構建企業實質性參與電氣工程及其自動化專業學生實踐環節培養、使學生在實踐中創新、在創新中成才的培養模式,探索出多贏的實現途徑,培養大批高素質人才,為企業創新注入原動力,從而建立能使學校滿意、企業樂意、學生得益的新型管理體制。完善專業的日常教育教學體系,研究教學及其管理規律,改進日常教學管理工作,搞好教學全過程質量管理,提高教學管理水平;建立穩定的教學秩序,保證教學工作正常運行。還要改革學生成績的考核辦法與評分標準,在成績評定中充分體現實踐環節的價值,引導學生積極認真地主動地參與實踐環節。總之,積極探索校企合作辦學的管理體制,構建靈活多樣的人才培養模式,為企業培養大批專業性、高素質、懂經營管理的專門人才。
7.加強對學生的指導,調動學生培養實踐能力的積極主動性學習的主動性能極大地提高學習效率,它促使學生把對任務目標的認識從外部誘因轉化成內部需要。沒有相應的學習、實踐動機,學生根本不可能從事實踐活動。由于實踐能力是學生在實踐過程中產生和發展起來的,所以缺乏實踐動機的學生其實踐水平注定是有限的。首先,要善于給予學生適度的實踐壓力,使學生開始能在教師的要求下實際參與相應的實踐活動。其次,要善于保護學生參與實踐的興趣。再次,要善于提升學生的實踐成就動機。成就動機源于主體獲得認可、稱贊的內在需要。對學生來說,從一個成功實踐走向另一個成功的實踐,更容易培育起他們不斷實踐和探索的欲望。在當前人們普遍關注學生學習成績的情況下,教師應把保護并促進學生實踐興趣和實踐成就動機的成長,循序漸進提升工程能力,作為培養學生實踐能力首先關注和落實的重要對策。
二、特色與創新點
1.特色(1)吸引企業實質性參與人才培養,將企業創新與高校人才培養緊密結合,互相促進,實現互動雙贏。學校在為企業培養高素質應用型人才的過程中,同時提供智力資源,為企業提供技術服務、技術培訓、技術咨詢,解決企業生產中的技術問題。企業作為人才的需求者和使用者,為學校提供資金援助,提供良好的實習基地與實踐崗位,提供有實踐經驗的工程技術人員擔任相關專業的指導教師。校企合作實現了人員、教學場所、生產設備等的資源共享,彌補了相互間的不足。(2)充分體現“低重心”辦學定位和辦學指導思想。我校電氣工程及其自動化專業本科人才培養目標是面向基層、面向工程、面向社會,培養“肯干、實干、能干”的具有創新精神的應用型人才。本研究以強化基礎、拓展知識面、增強學生實踐能力和創新能力為主要目標,充分體現學校的低重心辦學定位,形成有別于其他學校、其他專業大類的辦學特色,提高人才培養質量。
2.創新點(1)依托資源優勢,面向工程應用,深入推進產學研合作。通過建立教學實驗實訓基地、參加人才培養方案制訂、共建研發平臺、參與企業工程項目及技術服務工作等方式,為專業建設和發展提供了廣闊的平臺,為應用型人才培養提供了良好的實踐教學基地,形成了產學研究緊密結合的應用型創新人才培養模式,實現了學校與企業雙贏的格局。(2)建立學生廣泛參與科研的活動。鼓勵學生課余獨立或聯合開展各類科研活動,并通過實驗室開放項目、畢業設計等形式,吸引學生積極參與教師橫向科研項目。學院通過多種途徑幫助學生了解課題的申報程序,配備專門教師對學生課題的申報及實施加以指導,實行導師制。
三、結語
關鍵詞:傳感器與自動檢測技術;教學方式;項目驅動
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)36-0150-02
傳感器與自動檢測技術是自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等電氣信息類專業的主干課程,它在工業自動化、軍事國防、家用電器、醫療衛生等各領域都有著廣泛應用。在現代化的企業、科研機構及高等院校,科技人員和教師會經常遇到大量復雜的測量及檢測工作,若對所使用傳感器的轉換基本原理、各種物理量的實驗設計和數據分析等缺乏基本的理論和實驗技能,就無法勝任企業工作和教學工作。教學和科研是研究型大學至關重要的兩個重要方面,兩者相輔相成且相互促進。教師只有在科研創造性活動中取得了研究成果,才能作為真正的知識傳授給學生,也只有這種教學才是真正的大學教學[1]。而國內,眾多大學的教學模式為教師授課、學生被動聽課和被動完成課后作業與實驗。然而,這種教學方法不利于充分激勵學生學習的主動性,不利于發揮學生的想象力和創造力,無法適應當前學生學習與社會發展的迫切需求。傳統上,傳感器與自動檢測技術課程,可按照傳感器、檢測技術和智能檢測系統模塊,將整個課程學習內容劃分為傳感技術基礎、各類傳感器的原理及應用、各類檢測技術和信號處理技術、智能檢測系統等。其課程內容包括傳感技術概述、傳感器的基本特性、各種類型的傳感器工作原理與應用(主要包括應變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式、熱電式和光電式等),傳感器的標定方法等;檢測技術主要包括參數檢測與估計的一般原理、檢測儀器接口與總線技術、虛擬儀器、微弱信號檢測方法、抗干擾技術、測量信號處理與信息融合方法等;智能檢測系統包括智能型的檢測系統基本概述、一般性的設計方法以及典型的智能檢測系統示例(主要包括智能機器人系統、無線傳感器網絡)等。這類課程可滿足本科課程教學大綱的基本目標要求,也適度地反映了本學科國內外科學研究和教學研究的先進成果和最新發展。但是,如果采納教師授課、學生被動聽課等教學模式,仍然無法確保教學效果和人才培養質量[2,3]。
為此,亟待改革傳統教學方式,本文借鑒歐美國家研究型大學的教學法,在傳感器與自動檢測技術課程上進行了以教師科研項目為中心的教學方式,將科研成果引入教學環節中。
一、項目驅動法
一般,項目驅動法指的是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法。這種方法認為學生學習的動力來自生存環境的壓力――待解決的問題。針對課堂教學而言,項目驅動教學法以教師科研項目為中心,由教師根據當前教學大綱目標設計相關知識的項目任務。針對所提出的實踐問題,采取PPT演示等方式,給出完成項目的策略。引導學生邊學邊練、協同合作、互助學習。簡言之,它是實施探究式教學方法的一種,是以老師為引導、以學生為主體、以任務為驅動,它既是一種課程設計模式,又是一種教學方法。主要目標是使學生置身于探索知識的情景之中,即在真實世界中應用相關的知識解決特定的項目問題,從而促使學生主動吸收、重組自己的知識結構,從而從根本上將傳統課堂中老師“滿堂灌轉”變為“學生為主體,教師為主導”的教學模式。這種教學的關鍵在于培養學生自我學習、認知能力和團隊協作能力,并使教學理念的實施更符合人的認知學習規律。
二、以科研項目驅動的教學法具體策略
1.設計驅動項目。教師可根據傳感器與自動檢測技術教材和教學大綱總體教學目標將課程內容分為有限的小項目。教師在開課前,介紹項目驅動法基本概念,并使學生明確所設計每個各項目中的任務;每次授課前,及時公布項目內容以及項目所需知識點,請同學做好預習。
2.創設教學情境。如制作新穎的多媒體PPT課件,內容為《傳感器與自動檢測技術》中“應變式傳感器”,教學對象為四年制電氣工程及其自動化專業三年級本科生;教師將課前設計好的項目作為學生。
3.引導學生自主學習。提出項目任務后,教師詳細講解項目相關的知識和要求、解釋案例和項目內容,促使學生對項目訓練產生好奇心,進而產生興趣;然后將學生劃分為幾個小組,即項目組,分組討論與分析項目,初步找出完成項目的基本策略,再經由多次師生溝通完成項目的設計。
4.完成項目課題之后,項目組在課堂演示各自的項目作品;通過相互交流,不斷學習,總結經驗和體會,最終通過小組間的交流彌補各自學生的不足。同時,學生應及時匯報本組完成項目的過程和結果,便于教師指導學生進行設計,從而及時解決學生在設計過程中遇到的瓶頸問題。
三、以科研項目驅動的教學法特色及優點
以教師科研項目為中心的教學方式具備以下幾個方面的特色。
1.授課內容實用:針對典型傳感器,提供實用的應用電路,并做詳盡分析,取材新穎有針對性,科研項目范例使用。
2.可激發學生的想象力:一般傳感器與自動檢測技術教材的課后練習題,多數有固定答案,缺少對學生想象力的挖掘和引導。而科研項目任務的分析與設計需要學生自由發揮,讓他們意識到傳感器不僅是一個測量工具,最強大的傳感器設計技術來源于他們實踐項目時的頭腦,有利于激發學生的想象力;學生通過主動參與教師教學過程,親身實踐,激發了學生的內在學習動機,從而更深化了對理論知識的理解,有利于培養開放性思維和創造性。
3.科研學習任務可以分為必選任務和可選任務:科研項目任務的設計要結合學生的實際知識框架、對特定知識的學習興趣,對于大多數學生,只要求完成科研項目的基礎部分,即必選的項目任務;而對于學習興趣較為強烈的同學,可以將項目依據難易程度、復雜程度為其設計不同層次的可選任務。
4.提高教師的教學科研水平:這種教學方法可促使教師所從事的科學研究,不斷地得到提高。當然,其中需要教師把在科研項目中取得的關鍵、重要技術成果轉變成與本課程相關的知識,再傳授給學生,從而提高教學水平;可有效改變因滿足于做教書匠、吃老本的舊習慣,從而避免知識陳舊和老化,使教師既能提高自我意識與動力,也能不自閉于書本知識,提高務實實踐技能。
5.跨學科性:科研項目為中心的教學方式具備著跨學科性,它是指通過教師科研項目內容所包容的跨學科的綜合內容來達到教學的完整性,這在傳統的傳感器與自動檢測技術教材學習中不能較好地實現。
四、結束語
我院電氣工程及其自動化專業課程的構建還處于探索發展期,教師和學生一致認為項目驅動的傳感器與自動檢測技術課程教學方式有較大的收獲。下一步,我們還將根據學生反饋,進一步改進科研項目的設計,達到更貼近學生實際情況的目的。同時,還將進一步完善教學大綱和課程計劃,對課程相關科研項目的銜接進行深入優化與設計。
參考文獻:
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[2]王宏,劉沖.以研究項目為中心的數字信號處理課程教學法研究與實踐[J].教育教學論壇,2014,(6):114-115.
論文摘要:“發電廠電氣部分課程是一門實踐性很強的課程,與實際聯系緊密,但是傳統的教學方式很難讓學生把書本知識與實際應用聯系起來。因此,改革“發電廠電氣部分”課程教學模式迫在眉睫。本文從新的課程體系的創建,課堂教學方法、課程實踐教學和課程設計的改革與探索四個方面詳細闡述了該課程教學模式的一系列改革與探索。
“發電廠電氣部分”是河南理工大學電氣工程及其自動化專業和熱能與動力工程專業的重要專業課之一,是一門理論與實際緊密結合并對學生進行工程訓練的專業課,該課程在供電系統中應用廣泛,實踐性強。通過本課程的教學,學生應掌握發電J廣=變電站的電氣主系統設計與運行的基本理論與方法,具備分析解決工程實際問題的初步能力。由于這門課程是學生較早接觸的專業課程之一,在整個電氣工程及其自動化專業的教學體系中起承上啟下的作用,因此這門課程掌握的好壞直接影響到后續專業課程,如“繼電保護”、“高電壓技術”、“電力監控與調度自動化”等課程的學習。“發電廠電氣部分”教學內容涉及典型電氣主接線的基本接線形式、電氣設備選擇、電氣設備布置主要電氣設備性能原理等,其特點是課程內容繁雜、連貫性差,整個課程的系統性不強。而學生正處于由系統性強、條理清晰的專業基礎課轉向專業課學習的過渡期,在學習方法上感到不適應,另外,學生對發電_廣=變電站的各個環節和各種電氣設備沒有感性認識。采用板書、掛圖、模型等傳統教學方式,同學們很難將書本知識與實際設備和供電系統聯系在一起來理解和掌握,建立工程的概念,特別是如何應用所學的知識去分析和解決實際問題的能力十分薄弱。因此,創新“發電廠電氣部分”課程的教學模式很有必要。
一、創建新的課程體系
“發電廠電氣部分”存在教學內容多、繁、雜與教學時數偏少以及專業技術發展快與教材更新慢的矛盾,采用“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”的原則,將原分散在各個章節屬同一類或相關的教學內容進行優化重組,刪除過時的舊內容,增加學科專業當前的最新技術、發展動態、研究熱點等內容,整合課程知識點,在教學內容編排上按照“基本原理與方法——應用技能——當前研究動態”的層層誘導遞進式順序來編寫,構建了創新課程教學體系,使課程教學內容與知識結構更加具有系統性、整體性,便于學生接受。
二、課堂教學方法改革與探索
采用現代化的教學手段和全程實例貫穿式教學方法以提高課程學習趣味性和課程的系統性。多媒體技術可以將文本、圖形、圖像、音頻、動畫和視頻等多種傳播信息媒體組合起來,極大地提高教學效果;以工程實例貫穿于教學過程的方式,容易引起學生的學習興趣,提高學習積極性和主動性,從學習開始到結束,學完課程就像完成了一件工程那樣有成就感,而且在工程實例教學中完全以學生為主體,注重學生學習、實踐能力的統一結合,真正能體現“學以致用”的教育精髓。
“發電廠電氣部分”的主要特點是教學內容與實際聯系緊密,教學內容所涉及的各類圖形,如電氣主接線圖、配電裝置的平面圖和斷面圖、斷路器控制與信號圖以及中央信號圖等很多,并涉及各種電氣設備。傳統的教學方式一般采用黑板畫圖或掛圖方式講解,由于學生缺乏對供電系統的感性認識,很難將書本知識與實際聯系起來。我們在課件制作過程中,努力做到優化課程結構,精選教學內容,注重理論與實際的緊密結合,以大量的動畫、圖片、視頻與課程內容中原本抽象的理論和設備對應起來,向學生展示各種電氣設備的圖形圖片,演示裝置或設備的工作過程,教學過程中盡量將工程圖紙與實物對應起來,如使用動畫表現開關的跳合閘操作過程、倒閘操作過程,斷路器控制與信號回路的工作過程等;將各種電氣主接線方式與實際變電站、發電廠對應起來以圖片或視頻的方式呈現在學生面前。這樣不僅加強了同學對教學內容的理解,更極大地提高了同學們對供電系統的感性認識,激發了學生的學習興趣,活躍了課堂氣氛,教學效果大為改善,并且在學習過程中加人本地區電廠或變電站作為實例,貫穿于整個教學活動中。如選取一個典型的、有實用價值的工程實例,以此實例引導學生進入課程,隨著課程的展開,一步步深入到此實例中,課程結束,此實例中的相關向題也一一得到解決。
三、課程實踐教學改革與探索
采用多媒體教學和將工程實例與課堂教學活動相結合的教學方法,使學生與實際工程接近了一步,為了使學生與實際工程零距離接觸,我們還堅持在授課過程中,組織學生到實習基地參觀,進行發電廠或變電站現場參觀教學,培養學生從實際中獲取知識的能力。為了使參觀能達到預期的效果,在參觀前后都認真做好以下幾方面的工作:(1)請實習基地的工程技術人員進行現場教學。(2)在參觀發電,廣=變電站之前,主講教師向學生介紹該廠(站)的情況,并結合該廠(站)具體接線和布局,提出應該注意觀察的一些問題,避免學生參觀時走馬觀花,收獲甚微。(3)要求學生在參觀后,繪制該廠(站)電氣主接線圖,并評價該廠(站)主接線方式的優缺點,以及參觀過程中的問題與心得。實踐表明,有計劃有目的進行現場教學,是“發電廠電氣部分”課程理論聯系實際的重要環節,是提高學生分析和解決工程實際問題能力的好方法。
四、課程設計改革與探索
“發電廠電氣部分課程設計”是一個老課題了,然而隨著電力技術的不斷進步,以及市場對人才需求觀念的更新,它又永遠是一個新課題。發電廠電氣部分設計包含原始資料的收集與分析、發展遠景的規劃、與系統聯接的方式、現實的方案設計、過渡方案的考慮、運行方式的預安排、電氣設備的選擇校驗等,是一個完整認識過程,是結合實際的一項系統工程。過去設計的題目是模擬的,原始條件是理想的,學生遇到的工程矛盾較少,分析解決問題的能力得不到充分的鍛煉。在“全程實例貫穿式”教學改革思路下,把實習基地比較典型的發電廠和變電站工程作為訓練題目,并結合學科前沿技術發展編寫課程設計手冊。根據實習基地的發電廠(變電站)資料,讓學生自己進行課程設計,遇到難點自己查找相關資料,進行一定的輔導,然后和發電廠(變電站)原設計進行比較,找出自己的缺陷和不足,使學生獲得更深入的認知,同時也提高了學生的自學能力和分析解決問題的能力;與發電廠(發電站)綜合自動化聯系起來,使設計內容有所創新,讓學生綜合運用平時所學的各相關課程內容,實現課程設計內容的多樣化、實際化,以提高學生對該環節的興趣。
關鍵詞:變電站綜合自動化;教學改革;課程設計;綜合實驗;畢業設計
作者簡介:黎靜華(1982-),女,廣西博白人,廣西大學電氣工程學院,副教授。(廣西?南寧?530004)
基金項目:本文系“國家自然科學基金項目”(項目編號:50907012)的研究成果。
中圖分類號:G642.1?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)24-0040-02
“變電站綜合自動化”一直是廣西大學電氣工程學院本科生的專業限選課,共36個學時。該課程主要包括變電站綜合自動化系統的結構形式,數字量和模擬量I/O通道的組成和原理,交流采樣常用算法的分析,低頻減載備用自投等智能裝置,微機保護裝置,數據通訊原理和技術,提高變電站綜合自動化系統可靠性措施等。其目的是讓學生掌握變電站設備的工作原理及運行特點,使學生掌握變電運行崗位所需要的相關技術、規章制度、設備巡視的方法及要求,具有對變電站異常和事故處理的能力。然而,僅靠課堂的理論講授,是不可能讓學生真正掌握如此多的內容。且其中涉及到現場的實際設備的運行,大部分學生對現場設備很陌生,“填鴨式”的講授讓課堂顯得枯燥無味,教學效果差,難以達到教學目的。因此,經過幾年的教學實踐,不局限于課堂的講授,將變電站綜合自動化的內容融入參觀實習、理論講授、課程設計、綜合實驗與畢業設計等多個教學環節中,調度學生的學習積極性,真正參與其中的設計及實驗,不僅減輕了學生“抽象”學習的壓力,且學生能在設計環節中感受到學習樂趣,增加學習的興趣,進一步啟發學習的思維,部分學生還能有所創新,收到良好的教學效果。
一、變電站參觀
“百聞不如一見”,讓學生在學習之前現對設備進行認識,引發學生學習的好奇心,增強學習的興趣。主要參觀和認識變壓器、互感器、刀閘、開關等一次設備及監控系統、微機保護、備用自投及低頻減載等二次設備,掌握變電站運行的安全知識,體驗現場運行工作環境。參觀分為觀前準備、參觀及觀后總結三個環節。觀前準備主要目的是加強參觀的效果,主要包括搜集整理變電站主要一、二次設備以及變電站運行方面的相關知識和資料,熟悉變電站電氣主接線、主要電氣設備構成,了解電氣設備的布置,了解電氣運行的有關知識。參觀內容設置如表1所示。觀后總結是必要和關鍵的一環,讓學生進一步加深對整個參觀過程的理解和認識,認真思考變電站運行的特點,從而起到事半功倍的作用。
二、理論講授
綜合自動化是一門實踐性很強的課程,平淡的敘述往往會讓學生感到枯燥無味,課堂氣氛沉悶。教師應充分利用現代教學中多媒體的直觀性、圖文聲像及動態性等優勢,向學生提供豐富、清晰及真實的背景資料,反映知識在實際中運用的方法,以便學生形成自己的認知結構。如在講述時,可以用相機拍下具體裝置元件部分的照片,輔以說明,這樣可以增強學生的視覺效果,而且讓學生有種真實的感覺,從而更容易接受教師所講述的內容。
例如,在介紹變電站微機保護硬件裝置時,介紹完微機保護硬件邏輯圖(圖1),應輔以實際的硬件圖(圖2)。以加深學生的理解,加強其理論與實際的聯系,縮短認識上的差距。
理論講述的內容主要包括:變電站綜合自動化概述、變電站綜合自動化信息的測量和采集,變電站的通信系統,變電站監控系統,變電站微機保護,變電站低頻減負荷控制、變電站電壓和無功功率控制,備用電源自投入裝置,小電流接地系統單相接地故障檢測,變電站綜合自動化系統的可靠性問題。
三、課程設計
課程設計是學習專業技術課所需的必要教學環節,學生運用所學的基礎理論和專業知識通過課程設計的實踐,鞏固和掌握專業知識,并為今后的畢業設計做好必要的準備。通過課程設計使學生接觸和了解局部設計從收集、方案比較、計算、繪圖的過程。培養學生的計算和繪圖的設計能力。表2為作者設計的關于變電站綜合自動化的課程設計方案,供廣大師生參考。
四、綜合實驗
綜合實驗的目的是通過實驗環節鞏固和加深對電力系統相關理論課程的理解,達到對學生進行實驗方法和操作技能訓練的目的。鑒于數據通信是綜合自動化系統中一個非常重要的環節,因此設置了如表3所示的兩個通信實驗。
五、畢業設計
本科生畢業設計的基本教學目的是培養學生綜合運用所學知識和技能的能力,提高分析和解決問題的能力,初步掌握科學研究的基本方法。通過綜合自動化畢業設計教學環節,要求學生得到以下多方面能力的培養。
設計題目一:變電站綜合自動化系統的設計
目的:
(1)了解變電站綜合自動化的基本概念及重要意義;
(2)熟悉變電站綜合自動化的基本結構及要求;
(3)掌握變電站綜合自動化的基本結構及要求;
(4)掌握變電站綜合自動化監控系統的功能、結構;
(5)掌握變電站綜合自動化系統的微機保護功能及其工作原理。
任務:
(1) 根據變電站的一次電氣接線圖,設計一個合理的綜合自動化系統;
(2)根據要求設計變電站綜合自動化系統的結構;
(3) 設計監控系統,并根據實際情況對系統設備進行選型;
(4)設計微機保護系統,并根據實際情況對系統設備進行選型;
(5)設計其他智能裝置,并根據實際情況對系統設備進行選型;
(6) 繪制所設計的變電站綜合自動化系統的結構及原理圖。
設計題目二:基于通用組態軟件的變電站監控系統的設計
目的:
(1)掌握變電站運行的特點;
(2)掌握變電站的基本操作內容;
(3)掌握變電站監控系統的結構;
(4)掌握變電站監控系統的功能。
要求:
(1) 靈活使用通用組態軟件;
(2)利用通用組態軟件繪制變電站一次接線圖;
(3) 實現站內各數據量的采集;
(4) 實現采集數據與數據庫的鏈接;
(5) 實現圖形界面與數據庫的鏈接;
(6) 實現Web信息功能。
六、結語
變電站是電力網中的線路連接點,是用來變換電壓、功率和匯集、分配電能的設施,是電力系統中輸配電的重要一環。變電站綜合自動化是實現電氣設備監視、控制和保護自動化、智能化,提高保護、控制的可靠性和電力系統的安全運行水平的重要保障,該課程是電力系統及其自動化專業學生的重要專業課程。本文通過設置變電站認知實習、理論講授、課程設計、綜合實驗和畢業設計等多個教學環節,加深學生對變電站一次、二次設備的理解,縮短理論與實踐的差距,從而達到良好的教學效果。
參考文獻:
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[2]丁書文.變電站綜合自動化原理與應用[M].北京:中國電力出版社,
關鍵詞:發電廠電氣部分;教學體系;理論教學;實踐教學
作者簡介:楊永超(1981-),男,湖北恩施人,湖北民族學院信息工程學院,講師;譚曉娥(1980-),女,湖北恩施人,湖北民族學院圖書館,館員。(湖北 恩施 445000)
基金項目:本文系湖北民族學院2012年校級教學研究項目(項目編號:2012JY024)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)22-0081-02
“發電廠電氣部分”課程是電氣工程及其自動化專業的必修主干課之一,是一門綜合性較強、理論與實際工程應用緊密結合的專業課,與“電力系統繼電保護”、“電力系統自動化”、“高電壓技術”等專業課程都有密切的關系[1],因而在整個電氣工程及其自動化專業的教學體系中起著重要的作用。該課程的教學大綱指出:本課程的教學目標為,通過學習典型發電廠和變電站的主接線的分析和設計過程,使學生樹立工程實踐的觀點,初步掌握發電廠、變電所電氣主系統的設計與計算方法,并在分析和解決工程問題的能力方面得到訓練,為以后從事有關設計、運行、科研方面的工作,奠定必要的理論基礎。
在該課程的教學過程中,通過與學生交流課程的學習感受,學生經常反映該課程內容繁雜、系統性不強,加之自身缺乏工程實踐經驗,難以對整個課程的知識體系有一個全面的把握和認識,更難以用所學的知識去解決工程實際問題,從而在很大程度上影響了學生的學習積極性。
因此,在“發電廠電氣部分”的教學過程中,如何創新該課程的教學模式,最大限度激發學生的學習興趣,提高學習效率和效果,最終達到“學以致用”的教學目的顯得十分必要。為此,本文從理論教學和實踐教學體系兩方面入手,就如何提高本課程的教學質量進行了探討。
一、理論教學體系
1.教學內容
在該課程的教學內容上,課程組成員根據湖北民族學院(以下簡稱“我校”)學生的專業基礎和能力,本著適用和能用的教學思想,以培養學生的工程實踐能力為目的,對課程的教學內容、講授順序進行了詳實的討論和調整,采用“同類合并、相對集中的教學內容與當前專業最新技術相結合”的原則,將原本分散在各個章節屬同一類或相關的教學內容進行優化重組,并在相關的內容章節后面增加了一些當前在電力系統的運行實踐中所使用的新技術、新設備或者新工藝,在增強學生對課程核心內容的理解的同時,還開闊了眼界,并接觸到當前電力系統所使用的最新技術,使課程在教學過程中更具有針對性、科學性和先進性。
在教學內容的選取方面,以我校選用的教材——熊信銀教授主編的“發電廠電氣部分”第四版為例,根據我校學生的特點,以第四章“電氣主接線及設計”、第五章“廠用電接線及設計”、第六章“導體和電氣設備的原理與選擇”、第十章“電力變壓器的運行”等章節作為課程重點。授課過程中,這些章節的知識點講授要詳實,切實增強學生對課程內容及知識點的理解。其他章節作一般性的講述,但對于在當今電力系統運行過程中正在使用的相關技術,或電力系統行業經常使用的專業術語要詳細講解。
在教學內容的講授順序上,本著“先粗后細”、“先整體、后部分”的授課順序,使學生首先從工程實踐方面對發電廠及輸變電工程有一個全局的認識,了解工程的整體指標如容量、電壓等級,以及在電力系統里面的作用和地位等,然后再逐步認識和學習電力工程的設計方法及設計過程,最后再進一步細化,讓學生掌握一次設備的詳細參數及選型過程。在每次授課過程中,筆者都仔細進行備課,找到與要講的教學內容相關的當前電力系統所使用的最新技術,以便開闊學生眼界,使其了解基本理論和技術在電力系統的最新應用情況。
2. 教學方法
教學過程不是一個知識“遷移”的過程,教師傳授知識不等于學生就掌握了知識,學生要通過自己的思維活動及認知過程才能真正掌握知識。[3]因此教師的作用就不只是傳授知識,更重要的是精心組織教學過程,激發和啟迪學生的認知思維,采用啟發式教學方法,以調動學生認知事物的能動性,開發學生的智力。授課過程中,采用提問方式提及當前講授的知識點在實際的生產生活或電力系統中的應用實例,使學生在學習的過程中能夠理論聯系實際,思考問題,加深記憶,切實增強學生的實踐理念及工程應用能力。
此外,在課堂教學過程中,針對各章節的重點內容,有計劃、有目的地引入課堂思考題及討論環節,能夠了解學生對思考或討論的知識點的理解能力,同時讓學生在學習過程面對眾多同學發表自己的學習感受,從而可以培養學生獨立思考及與人交流的能力,增強其綜合素質。
通過上述教學方法,可以在很大程度上使學生在教與學的互動過程中,通過自身的直觀感受與體驗,深入理解和掌握所學內容,提高教學效果。
3.教學手段
該課程的主要特點是教學內容與電力工程實際聯系緊密,教學過程中涉及到各種實際的電力工程或設備很多,如電氣主接線、斷路器及其他各種配電裝置。由于學生普遍缺乏工程實踐經驗,而電力工程及設備的結構及外觀又復雜多樣,因而學生很難真正理解工程的復雜性及電力設備的原理結構特點。對于授課教師,如果用傳統的教學手段,僅采用粉筆和書本上有限的工程現場或電氣設備圖片講述,授課過程將難以為繼,常常讓教師陷入“只能意會,不能言全”的尷尬局面;對學生而言,常常感覺教師講授過程中言之無物,沒有任何學習興趣可言,大大影響了學生學習的主動性、積極性。
為調動學生積極性,我們采用多媒體課件教學,將各種工程或電氣設備(如電氣主接線、各種類型的變壓器、斷路器)的實物照片或錄像等引入課堂,讓學生對各種工程現場圖片或設備結構留下深刻的印象,增強學生對課堂內容的理解。例如,筆者每次授課時,如果涉及到工程現場或設備結構,首先以幾張工程現場或設備圖片引入新課,讓學生在上課剛開始就在頭腦中充滿好奇或留下疑問,這樣,在聽課的過程中,學生便能夠積極主動思考和理解教師所說的每一句話,以便消除其內心的好奇或疑問,進而能夠很快掌握課堂的知識精髓。而一些更為抽象的講授內容如倒閘操作過程、電弧的產生過程及斷路器跳、合閘操作過程等,則用多媒體動畫或視頻的形式表現出來,在開闊學生眼界的同時,極大地激發了學生的學習興趣,并活躍了課堂氛圍,使教學效果大為改善。
當然,多媒體教學是不能完全取代傳統的教學模式的,講授課程中的重要知識點還需要用板書加深學生的理解。因此,將傳統教學和多媒體教學有機結合,可以在最大程度上激發學生的學習興趣,增強學生的學習積極性,有效提高課堂教學質量。
二、實踐教學體系
實踐教學是當前社會對高等教育的基本要求,高質量的實踐教學,對于提高學生的綜合素質,培養學生的創新精神,以及提升實踐動手能力等方面都有著理論教學所不可替代的特殊作用。實踐教學的設計思想以學生為本,突出應用性和針對性,將基本動手能力和技術應用能力訓練貫穿于實踐教學的全過程。在“發電廠電氣部分”的授課過程中,在理論教學以外,還引入了實踐教學內容——見習、實訓及實習,以便進一步增強學生的工程應用和實踐動手能力。
1.見習
本課程是一門理論與工程實際緊密聯系的課程,其工程性和實踐性特別強,所以在教學過程中必須經常理論結合實際。為了進一步增強學生的實踐能力,與實際工程零距離接觸,在制定教學計劃時,特別安排了見習環節作為現場教學內容,即組織學生到實驗室見習相關電氣設備,到學校附近的水力發電廠及變電站參觀見習,增強其工程實踐能力。
為了使現場見習教學環節能達到較好的效果,避免學生在現場參觀的盲目性,必須在參觀前做好相應的準備工作,以見習任務的方式下發給學生,例如:弄清楚所參觀的發電廠或變電站的布局、主要的電氣設備、主接線的形式、運行方式等,讓學生帶著問題、有目的地去參觀,避免到現場走馬觀花;另外,參觀前邀請具有豐富工程實踐經驗的見習單位的工程技術人員,為學生進行現場教學,詳細地講解各種電氣設備的運行原理及倒閘操作過程,讓學生深入了解所學專業知識在工程中的應用情形[4];最后,還要強調見習時的紀律及安全問題,做好安全防護措施。通過上述準備,能夠讓見習教學過程有目的、有秩序地進行,讓學生在開闊眼界的同時,獲取到書本上難以得到的感性認識,進一步增強了其工程實踐理念。
2.實訓
為了增強學生的動手實踐能力,親眼目睹常用電氣設備的結構及工作原理,在該課程的講授過程中,還安排了見習及實訓環節,該環節的實施與教材第六章“導體和電氣設備的原理與選擇”同步進行。我校電氣工程專業的實驗室準備了該章內容所涉及到的斷路器、互感器、小容量變壓器、電纜盒絕緣子等主要的電氣設備,對該章相關內容講授以后,便安排學生到實驗室進行現場見習及實訓教學。學生在拆卸和安裝斷路器、互感器等設備的過程中,能夠將書本上所提到的各個知識點與現場相關的設備緊密結合,在增強其感性認識和理解能力的同時,也鍛煉了實踐動手能力,為以后從事相關的專業崗位工作打下了較好的實踐基礎。
3.課程設計
課程設計是本課程檢驗學生對所學課本知識的綜合運用的一個重要手段,同時也是該課程教學過程中的老課題。但是隨著通信、計算機及其網絡等各種新技術在現代電力系統中的深入應用,以及電力系統對工程人才要求的提高,在課程設計的內容及形式上應當有所改革和創新,讓學生通過課程設計,運用書本上的知識去設計和解決工程實際問題,從而真正提高其工程實踐及專業知識的應用能力。
在該教學環節的實施過程中,以學校所在地附近的水力發電廠或者變電站等實際工程項目為設計題目,并在此基礎上更改相關的條件或者參數,引申出更多的課程設計題目,讓學生在做設計的過程中進行原始資料的搜集與分析、主接線方案的設計及選擇、電氣設備的選型及校驗等,并考慮設計過程中出現的各種工程矛盾如地理環境、設備投資等因素,以此來提高學生分析和解決實際工程問題的能力。
三、結語
“發電廠電氣部分”這門課程的工程實踐性極強,在教學過程中對授課教師的要求也比一般的專業課程要高,需要該課程教師不僅具有相關的專業基礎,并且還要有較豐富和充足的工程實踐經驗。該課程授課教師如果要提高教學質量,則需要親自深入企業提高自身的工程實踐能力,才能在授課過程中將自身的工程實踐經驗與課堂內容融會貫通,最大限度地提高學生的學習積極性。此外,在教學過程中的各個環節下功夫,激發學生的學習興趣的同時,才能從根本上提高本課程的教學效果,讓學生學有所獲、學以致用。
通過上述的教學改革,我校電氣工程專業學生及用人單位普遍反映該課程教學效果良好,所學的課程知識在畢業后的工作崗位上實用性很強。
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關鍵詞:電氣信息;MATLAB;數學軟件;教學改革
DOIDOI:10.11907/rjdk.162087
中圖分類號:G434
文獻標識碼:A 文章編號文章編號:16727800(2016)011021803
0 引言
MATLAB作為當前科技工程界的三大軟件之一,在電氣信息類專業備受關注。作為一門高級計算語言,MATLAB可實現數值計算、數據分析、算法設計、數據可視化、建模仿真等功能,應用十分廣泛[1],在數字信號處理、測試和測量、圖像處理、控制系統設計、系統仿真、財務建模和分析以及計算生物學等眾多領域均有應用。因此,電氣工程及其自動化、電子信息工程、自動化、電子科學與技術等電氣信息類專業均開設了MATLAB課程[25]。本文探討了MATLAB教學改革措施,以激發學生學習興趣、培養學生綜合能力,提高教學質量。
1 MATLAB簡介
上世紀70年代,Moler 博士在講授線性代數課程時,為了減輕學生編程負擔,用Fortran編寫了最早的MATLAB[1]。1984年,MathWorks公司成立,正式將MATLAB推向市場。MATLAB 具有強大的數值計算和良好的圖示功能,易學易懂,編程效率高,為用戶提供了非常直觀和簡潔的程序開發環境。經過十幾年的發展與完善,MATLAB已成為科技界最流行的應用軟件之一。在數學、工程和科學理論課程中MATLAB 都是標準的計算工具。MATLAB軟件由MATLAB和Simulink兩大部分組成[1]。MATLAB是Matrix Laboratory兩個詞的組合,意為矩陣實驗室,基本數據單位是矩陣,可實現矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創建用戶界面等功能。Simulink是MATLAB重要的組件之一,它提供一個動態系統建模、仿真和綜合分析的集成環境。在該環境中,無需大量書寫程序,只需通過簡單的鼠標操作,就可構造出復雜的系統。Simulink具有適應面廣、結構和流程清晰、仿真精細、貼近實際、靈活效率高等優點,廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計。
2 MATLAB課程改革思路
2.1 正確認知,合理定位
在歐美大學,諸如應用代數、數理統計、自動控制、數字信號處理、電力系統仿真等課程都把MATLAB 作為教學內容,MATLAB 是攻讀學位必須掌握的基本工具。而國內電氣信息類專業基本上將MATLAB定位為一種輔助教學、實驗的軟件工具,并未作為一種必須掌握的基本工具來要求學生。在教學計劃制定上,絕大多數高等院校都將MATLAB設置為選修課,且學時分配非常少。有些院校學生評獎評優過程中,選修課成績不計入加權成績計算。因此,學生對MATLAB課程不重視,甚至輕視敷衍。另外,由于MATLAB課程是在各專業課學習之前開設,所以學生對專業課涉及的內容不甚了解,更談不上MATLAB在后續專業課程中的應用了。因此,任課教師在課程之初要引導學生正確認識MATLAB課程的作用和重要性。
MATLAB的基本運算功能可以大大降低繁瑣的計算工作量,提高計算效率和準確性。如求矩陣A的逆矩陣,只要將A輸入到MATLAB命令窗口,調用inv(A)命令即可輸出結果。MATLAB內部集成了30幾種工具箱,與電氣信息類專業息息相關的包括控制系統工具箱、系統辨識工具箱、圖像處理工具箱、魯棒控制工具箱、信號處理工具箱等,不同專業的學生通過相關領域工具箱的認識和學習,大大降低了編程難度,易于系統建模和求解。MATLAB具有強大的圖形處理功能,包括二維圖、三維圖、流線圖、流帶圖等,可以實現數據的可視化。學生掌握圖形處理方法可為撰寫實驗分析報告、畢業設計及科技論文提供直觀專業的素材。
2.2 激發興趣,自主探索
MATLAB課程的學時分配比較少,一般為32學時,其中實驗占16學時,但MATLAB涵蓋內容較多,授課任務較重。在授課過程中,如果教師一味追求多講內容而忽略學生的學習積極性和消化能力,教學效果可想而知。所以,教師應通過授課內容激發學生興趣,促使其課下自學,引導自主學習,結合實驗與答疑方式更好地完成教學任務。學生在自主學習過程中難免遇到困難出現錯誤,要鼓勵使用MATLAB提供的幫助系統,或借助網絡資源及線上論壇答疑解惑,鍛煉學生的自學能力。在實驗教學環節,如果教師一步一步手把手地指導學生怎么做實驗,學生就只為實驗而機械地跟隨操作,未認真思考實驗方法和出現的問題,以后遇到類似問題仍然不懂,不會舉一反三,導致“學”與“用”脫節[6]。因此,在實驗教學中,教師應避免過度指導和干預,留給學生足夠的時間和空間去嘗試總結,調動學生的主觀能動性。教師通過適當的提示幫助分析問題解決問題,給學生思考的機會,讓學生真正理解求解問題的方法。
2.3 術業專攻,類比啟發
MATLAB 軟件功能非常強大,應用領域非常廣,要把MATLAB所有功能都掌握也無必要。對于不同學科專業學生,學習該課程的性質有所不同,授課應注重MATLAB在其專業領域中的應用[79]。如對自動化專業學生,講授的重點是控制系統工具箱和魯棒控制工具箱的應用;計算機專業學生,講授的重點是計算機視覺處理工具箱和圖像處理工具箱等。MATLAB語言是基于C語言的,其語法特征與C語言極為相似且更簡單[10]。由于在MATLAB課程開設之前學生已系統學習了C語言,所以在講授基本輸入和M文件編程時可以用類比C 語言中命令和操作的方法授課,這樣可使學生覺得在C 語言基礎上掌握這門課難度并不大,增強MATLAB課程的學習信心。
2.4 實例引導,循序漸進
對于偏重操作的MAT LAB軟件學習,逐一介紹知識點會讓學生覺得枯燥乏味,講授應輔以一些生動的實例演示,活躍課堂氣氛。例如在介紹數據可視化章節時,可通過展示具體繪圖命令生成圖形,讓學生了解MATLAB繪制的圖形類別。如圖1(a)為二維平面圖plot命令的輸出圖例, 圖1(b)為三維曲線圖plot3命令的結果,圖1(c)為三維網格圖mesh命令的輸出圖形,圖1(d)為三維平面圖surf命令的執行結果。這些圖形繪制的命令并不復雜,如生成圖1(d)所示的三維平面圖只需如下幾條命令即可:
看起來如此復雜的圖形幾條語句就可繪制出來,學生頓感無需“仰視”MATLAB了!這大大增強了學習MATLAB課程的信心,也對相應知識有了最直觀的認識。在此基礎上,教師再由淺入深、循序漸進地講授理論知識。
2.5 以點帶面,雁陣效應
要吸收對科研有興趣的學生參與科研活動及學科競賽,通過項目分工,掌握理論和實踐知識,以項目驅動方式提升學習興趣和能力[11]。經過項目及競賽鍛煉,提高學生就業、考研以及出國留學的競爭力。優秀學生作為標桿,以點帶面,產生雁陣效應。
3 結語
MATLAB軟件應用貫穿于電氣信息類專業學習過程。本文從教學模式和自主學習等層面對MATLAB課程教改進行了探討,以期拋磚引玉,推進MATLAB課程教學創新,提高教學質量。
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