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发电厂电气部分是电力系统及其自动化专业一门重要的专业课程,通过各种学习方式,熟练掌握发电厂变电站一次系统的原理与设计及运行方面的基本理论和基本计算方法,同时熟悉发电厂变电站二次系统的基本知识,使学生树立工程观点,掌握发电厂电气主系统的设计方法,并在分析、计算和解决实际工程问题的能力等方面得到训练,为从事电力系统中的设计、运行和科研工作,奠定必要的理论基础,同时具备一定的分析和解决实际问题的能力。该课程不仅具有一定的基础理论,而且具有很强的工程实践性质。所述知识技能是学生适应岗位能力的基本要素,也是进一步掌握专业其它课程知识、技能的基础。[2]
1 任务驱动教学法
“任务驱动”教学就是在整个教学过程中,将所要学习的知识隐含在一个或几个具体的任务中,在教师的帮助下,学生紧紧围绕着学习任务,在强烈的问题动机的驱动下,对任务进行分析和讨论,通过对学习资源的积极主动的占有和应用,进行自主探索和互动协作,最后通过任务的完成实现对所学知识的意义建构。任务驱动教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法,它把学生的学习活动与任务相结合,以探索问题来激发和维持学习者的学习兴趣和动机,让学生带着任务去学习,这有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及知识的自我建构。[3]
任务驱动教学模式的教学流程如图1所示。
2 教学模式设计
创新改革教学模式,注重任务驱动,推行基于“任务驱动”教学模式。“以系统化专业知识为主线,以开放的教学实验室为基地,以激发学生兴趣、主动求知为动力,以培养创新能力为目的”的教学模式。在发电厂电气部分课程教学中广泛开展“任务驱动”教学模式,改变传统的课堂讲授模式,以创新人才培养模式,强化教学环节,培养应用型人才。
针对电气工程及其自动化专业的特点,在“发电厂电气部分”等课程的教学过程中积极推行任务驱动式教学,可从工程实例方面选择适合的综合项目,通过布置任务提出工程实例项目讲解相关知识分析解决方案讨论总结经验等环节,以项目为导向,以任务驱动、组织教学。通过基于实践基地的模拟设备模拟实操环境,拉近理论与应用的距离,使学生得到综合应用所学专业知识解决实践问题的锻炼,为学生就业后尽快适应工作岗位的要求打下坚实的基础。
3 教学任务设计
在讲授变压器的绝缘老化定律内容时,采用任务驱动教学模式。首先提出面向工程实践的教学任务,假设某变电站的主变压器容量已经不能满足负荷需求,但由于某种原因不能立即扩建,在这种情况下如何尽量保证负荷的供电?
提出任务后,首先引导学生将任务进行分解细化,然后引导学生逐步完成任务。分析如果仍然要求变压器满足增长后的负荷,即过负荷运行时可能带来的影响,按照在电机学课程中学习的旧知识,得到结果――过负荷会使得变压器发热量增加,热量会经过散热途径散失。然后再研究当变压器过热时对变压器的作用,此部分为新知识,老师讲授变压器温度与预期使用寿命之间的关系,得到结论,变压器热点温度维持98℃,可得到预期使用寿命,另外引出变压器的热老化定律――温度每升高6℃,寿命减少一半。接着提出问题,如果一段时间内变压器热点温度超过98℃,另一段时间内变压器热点温度低于98℃,这种情况对于变压器寿命有何影响?经过分析得到等值老化原则,在此种运行情况下,只要热点温度高于98℃时多损失的寿命与热点温度低于98℃时少损失的寿命相平衡,仍然可以得到预期使用寿命。然后讨论变压器的正常过负荷和事故过负荷,正常过负荷遵循等值老化原则,不会多损失变压器的预期使用寿命,而事故过负荷为了保证事故时负荷的供电,牺牲了变压器的预期使用寿命。所以在授课前提出的工程实践问题得到解决,虽然变压器为了满足负荷用电会过负荷,但只要符合等值老化原则,就不会造成寿命的多损失。
关键词:电气工程技术;电气学科;发展
一、电气工程技术的发展史
电气工程(Electrical Engineering)是现代科技领域核心学科之一,传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。
1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展
大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识,天然磁石吸铁是人类对磁现象的最早观察,然而,人类对电磁现象的研究始于16世纪的英国,1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器,1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等,这是人类对电的早期实验,之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。
任何科学发明与发现都是许许多多的科学家不懈努力的成果,德国物理学家欧姆、高斯、赫兹,美国物理学家亨利,俄国物理学家楞次等等都为电磁理论的形成作出过贡献。
电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础,19世纪通信技术取得了突破性成果,先后发明了有线电报、有线电话和无线通信。
2.电工技术的初期发展
人类社会发展历程中经历了三次工业革命,对人类的进步起到了巨大的作用。第一次工业革命从18世纪中叶到19世纪中叶,以瓦特发明的蒸汽机为标志,以机械化为特征,中心在英国;第二次工业革命从19世纪后半期到20世纪中叶,以工业生产电气化为主要标志,其成果是电力、钢铁、化工“三大技术”与汽车、飞机和无线电通信“三大文明”,其中心在美国和德国;第三次工业革命从20世纪中叶到21世纪初,以社会生产、生活信息化为特点,又叫新技术革命。第二次工业革命就是从电工技术初创和应用开始的。
3. 新技术革命对电气工程技术的推动
20世纪中叶开始的第三次技术革命又称为新技术革命,以核能、宇航和电子计算机这三大技术为主要标志。这个时期的主要理论是信息论、系统论和控制论,这三大理论的创立为通信工程技术和现代科学技术的研究提供了全新的科学方法。
(1)计算机的升级换代对电气工程技术的推动。自19世纪第一台计算机问世以来,经过几十年的发展,计算机给人类社会带来了翻天覆地的变化,人类社会从此走进了信息时代。
(2)电子信息技术的发展。电子信息技术是计算机技术和电信技术相结合而形成的技术手段。20世纪通信技术得到了迅猛发展,人类社会生活也由此发生了巨大变革,人类从此进入信息时代。
电气工程技术发展史再次印证了这样两个真理:一是任何理论的创立和技术的进步都要靠众多科学家甚至一代代人的不懈努力而实现,特别是在学科相互融合交叉的今天。二是科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步,科技是第一生产力,创新是社会发展的推动力。
二、电气学科的发展
我国的电气工程始于1908年上海南洋公学的电机电工学科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的历史了。1917年该校的电机专科设立了电讯门,即我国最早的无线电专业,如今的电子信息及计算机专业群都是由此发展演化而来的。1932年,清华大学设置了电机系。建国后,我国建立了一大批以工科为主的多科性大学,其中大多设立了电机工程系。1977年以后,大部分高校的“电机工程系”陆续更名为“电气工程系”,近几年来,部分高校又把“电气工程系”发展成为“电气工程学院”。我国的电气工程虽然与国外名称相同,但内涵有很大区别,我国大学一般都是强弱电分开,即电气类与电信类分设在不同的学院。
100多年以来,电气工程学科已发展成为覆盖多门类交叉学科、应用领域广阔的完善的学科,形成了强弱电结合、软硬件结合、机电结合的学科特点。
国外发达国家电气工程学科的发展呈现以下趋势:
(1)在学科中融入大量信息技术知识。在全球信息化的当今,信息技术以指数速度进步,它曾对电气工程学科的发展起到了巨大的推动作用,还将为电气工程领域的技术创新提供工具与技术支持,对电气学科的发展产生了决定性作用。国外发达国家的著名大学(如耶鲁大学、麻省理工学院等)大都把电气工程、通信工程、计算机工程放在同一学院,以利于在电气工程学科中融入大量的信息技术知识。
(2)与其他学科不断交叉融合,拓展了研究领域,大量的研究都是在跨学科领域开展的。
(3)与企业联系密切,科技成果转换能力强,引领产业技术更新。
三、电气技术的发展趋势
与电气工程学科相关的产业主要有电力工业、电气装备制造业以及几乎所有使用电力的行业,电气技术的发展与应用也主要集中在这些行业。
1.可再生能源技术
1995年全球可再生能源仅占一次能源的18%,预测到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世纪,光伏技术、风电技术、生物质发电技术等得到了快速发展。下面着重介绍人类的未来能源――氢能。科学家们一直致力于研究把氢能作为人类未来的能源,氢能有其他能源无与伦比的优势:
(1)清洁。其反应后的生成物为水和氮化氢,对环境没有污染。
(2)储量丰富。地球上的海水所含的氢用来发电就够人类用数亿年。
(3)热值高。单位重量的发热量叫热值,氢的热值是汽油的3倍,煤炭的4倍。现在世界上很多国家正在斥巨资研究这一能源,但目前还处在实验室阶段,距工业应用还有一段距离。
2.输电信技术
超导技术在电气工程中的广泛应用已成为发展趋势。
(1)超导储能系统。将电能转换为电磁能,利用超导线圈储存起来。超导储能系统是除电池储能系统之外的又一储能系统,其使用将提高电网的安全性。
(2)超导故障限流器。利用超导体超导与正常状态的转变特性,快速限制电力系统故障短路电流,保障电网安全。
(3)超导大容量电缆。可大大降低输电过程中的电耗,提高能源效率。
关键词:研究生培养;课题选择;创新能力培养;表达能力培养;综合能力培养
作者简介:黎静华(1982-),女,广西博白人,广西大学电气工程学院,副教授。(广西 南宁 530004)
中图分类号:G643 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)16-0016-02
电气工程以电磁学理论为理论基础,将电能作为研究对象,是通信和计算机信息的载体,与生命科学、材料科学、电子科学和控制科学交叉,是基础理论性较强的交叉学科。同时也是工程性很强的专业。庞大电力工业的安全运转、人类伟大的电气化时代离不开电气工程学科的发展。电气工程学科是一门既有着强基础理论支撑的、又有着广泛应用背景和应用平台的交叉混合型学科,基础研究与应用研究并重。[1]该学科的学生既需要掌握理论分析的知识,又需要掌握服务于国家能源发展、电力工业的特殊技能。研究生教育肩负着为国家电力工业建设培养高素质、高层次创造性人才的重任,以培养科学和专门技术中德才兼备的高级科学专门人才为目的。[2]因此,应根据电气工程学科的特点探索适合电气工程学科的研究生培养模式和途径,向电力行业和社会输送更多更优秀的高层次研究型人才。
一、电气工程学科研究生培养的目标
1.电气工程学科硕士学位培养的目标
具有严谨求实的科学态度和工作作风、勇于创新的开拓意识和良好的职业素养;掌握电气工程学科的基础理论、系统的专门知识和必要的技能;了解本学科有关研究领域国内外的学术现状和发展方向,具备较好的国际化视野和国际交流能力;具备独立分析和解决本学科的专门技术问题的能力,能胜任电气工程领域相关的科研、教学、工程技术开发及管理工作。
2.电气工程学科博士学位培养的目标
具有严谨求实的科学态度和工作作风、勇于创新的开拓意识和良好的职业素养;在电气工程学科内掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,了解本学科专业的前沿动态;具有独立从事科学研究工作的能力,并要初步具有主持较大型科研、技术开发项目或解决和探索我国经济、社会发展问题的能力;掌握数学的基本知识、具有应用计算技术解决本学科相关技术问题的能力,具备一定的交叉学科知识,拓宽知识面,可以开展跨学科内容的研究;科学或专门技术上做出创造性的成果,能够胜任本专业或相近专业的科研、教学和管理工作。
为实现上述电气工程学科研究生培养的目标,笔者认为应从多方面加强对研究生的培养。
二、课题的选择
课题的选择是研究生做好科学研究的基础。良好的课题可以激发学生的积极性和创新性,主动地投入研究工作,从而获得创新性强、有实用价值的研究成果。[3]可见,新颖、创新、具有理论意义和实践意义的选题至关重要。导师在结合学科特点、综合考虑学生的能力和兴趣爱好的基础上,可从如下几个方面获得良好的课题:
1.创造机会到电力工业或电力部门去调研
电气工程学科是一个工程性很强的专业,具有良好的应用平台。作为电气工程学科的研究生,首先应了解电力工业的发、输、配和用的各个生产环节,不仅需要到电厂、变电站、电力部门等传统部门去调研交流,更需要到新建设的、符合国家能源发展战略和满足电力工业发展需要的新建设的基地和部门去调研交流,全面了解当前电力工业迫切需要解决的困难和问题,并据此作为研究的切入点或课题,将使得所选择的课题具有重要的研究意义和价值。
2.查阅行业网站和相关的学术网站
电气学科的研究生应多浏览行业信息网站,了解中国电力工业的最新发展和研究动向,并掌握国家对电力工业发展的战略导向。其次,应多浏览相关的学术网站,如国外的风电等新能源网站。这些是丰富自身知识、把握电力工业发展的前沿、明晰未来工业发展方向的良好途径。同时,也对指导科学研究的选题具有重要作用。
3.广泛阅读国内外文献
寻找解决问题的方法也是科学研究或研究生科研的重要组成部分,广泛地阅读文献则是获得解决问题方法的重要途径。通过学习经典的书籍和高水平的论文可以了解所需解决问题里程碑的方法、当前研究的进展、已有方法存在的不足以及需要改进的地方,从而明晰解决问题的方法和思路。此外,可以针对所需解决的问题开展对数学领域以及交叉学科知识的学习,运用数学知识或者借鉴其他学科的知识解决本学科科学技术问题。
4.结合导师科研项目
导师的科研项目已经是经过调研、论证比较可行的课题,研究生可以立足导师所立项目所需解决的问题去探索和研究解决问题的方法、手段,并以此作为自己的课题。一般地,依据导师的科研项目进行选题在研究经费、实验条件等方面都有较好的保障,学习过程中融合导师的科研过程,有更多的机会与导师进行交流学习。
三、创新能力和思考能力的培养
创新能力是指利用已经积累的知识和经验,经过科学的思维加工和再造,产生新知识、新思想、新方法和新成果的能力。[4,5]一个国家和民族创新能力的基础是人才,尤其是具有创新能力的高层次人才。研究生培养就是要为我国培养拔尖创新型人才。笔者认为,可以通过如下途径加强对创新能力和思考能力的培养:
1.参加学术交流会议
学术交流会议是研究生之间相互交流、相互学习、获取科学前沿动态、实现学科交叉的一个重要平台,其对于研究生创新能力的培养至关重要。学生可以从报告人讲述的内容中感悟到不同的创新方法和思维方式,获得广博的知识,作为自身学科创新的物质基础,从而以不同的方法思考本专业的问题,往往会获得一般方法难以得到的科研成果。目前电气工程学科举办的大型学术会议越来越多,比如全国电自专业高校年会、全国电工学科研究生论坛、电机工程协会的年会、博士生论坛等,研究生们都可以积极主动地去参加。
2.多参加交叉学科的学术讲座
电工学科本身就是一门交叉学科。电力系统的问题也不可能仅仅依赖于电力系统本身的知识去解决,学习交叉学科的知识也是培养创新能力的肥沃土壤。在讲座中,可以听到报告人对自己学科工作的综述和研究体会,可以学习到学术大师们治学的理念、态度和方法,从而启迪和激发自己的思想,达到以他山之石攻自己之玉的效果。
3.重视组内学生之间的交流
相对来说,学术会议和学术讲座的频率并不是太高,且由于开会地点、时间和科研经费等的限制,学生并不能经常参加学术会议。因此,组内学生之间的交流就显得愈加重要。课题组内不同研究方向的学生应该每周举行一次交流会,相互汇报各自的研究成果和遇到的问题,自由争辩,取长补短,相互促进,共同提高,使认识得到发展,在相互的交流中碰撞出新思想的火花,从而有可能产生新的科学假说,开辟新的研究途径。
四、表达能力的培养
人最高层次的能力是表达能力,包含写和说的能力。研究工作需要得到认可或需要得到别人建议和帮助都依赖于良好的表达。思维敏捷、条理清楚地阐述自己的学术观点或展示自己的研究工作是使自己的科研工作得到认可或获得有价值建议的重要途径。可以通过如下方法加强和培养表达能力:
1.多练习口头汇报
首先,参加会议时要争取汇报的机会。表达能力是需要不断练习和锻炼的,有时候想得很好的内容未必能有条理地进行讲述。其次,要勇于提问,善于表达自己的想法。同学之间的相互讨论是非常宝贵的学习机会。提问不仅能充分把握新知识,且能锻炼自己的表达能力。研究生们时常胆怯,不敢提问,生怕暴露自己知识的浅薄。钱伟长先生经常说:“报告总是不能全听懂的,要提问题,没有愚蠢的问题,不提问的才是愚蠢的!”青年学生应充分重视提问,在增长知识的同时提高自身的表达能力。
2.多写学结
科学研究中一定要重视书面的表达。多数学生觉得这些问题自己已经掌握了,没必要写出来,殊不知这里面隐含着很大的学问。把内容和观点写出来是对自己工作的梳理,是理清问题的一个重要途径。书面表达后会使得自己对问题的认识更加清晰,条理更清楚,更能加深理解和记忆。学结包括许多方面,不仅仅是写学术论文和毕业论文,其具有多种多样的形式,如写开会的会议纪要、会议报道、记录每天的学习进展、总结每周的学习内容或对某个阶段成果的梳理等。
3.反复体会教师修改后的论文
人总是在学习中成长和进步的。只有充分认识到不足和发现自身与别人的差距才能更好地学习和进步。导师就是研究生阶段最好的学习榜样。不少同学并不重视导师修改过的论文、ppt等材料,这无形中损失了许多宝贵的学习机会。研究生应细细品味导师修改后的表达方式和领悟导师的意境,及时丰富和纠正自身存在的不足,日积月累,水平自然会得到快速提高。
五、综合能力的培养
创新能力和专业知识固然是培养研究生的重要内容,但是研究生的思想修养、严谨求实的科学态度和工作作风、积极向上的处事态度也至关重要。俗话说:要想做好学问,首先要做好人。学习专业知识和进行科学研究并不应该是研究生学习和培养的全部。许多学生认为只要学习好就行,其他事情与他无关,这在很大程度上使学生降低了对自己的要求。在科学研究过程中,要有严谨的治学态度、脚踏实地做事的作风。此外,学生应该做导师的好助手,协助导师做好本科生毕业设计、课程设计的指导。对于课题组的其他公益事务研究生也应该主动承担,认真完成,抱着“既行之,极致之”的态度,增强自己的责任心。
六、结语
培养具有电气工程学科特点的高层次研究人才对推动电力工业的发展具有重要作用和意义。本文结合该学科的特点提出了关于研究生选题、创新能力培养、表达能力培养和综合能力培养的具体途径及方法,希望研究生能通过参加实践调研、广泛阅读文献、积极参加学术交流和交叉学科的学术讲座以及勇于提问、善于表达等途径全面提高自身的素质和水平,达到培养的目标,在科学或专业技术上取得创造性的成果。
参考文献:
[1]董方敏,周学君,黄华.电气工程硕士校企培养质量保障体系的构建[J].中国电力教育,2010,(35):45-46.
[2]《中国学位与研究生教育发展战略报告》编写组.中国学位与研究生教育发展战略报告[J].学位与研究生教育,2002,(6):1-21.
[3]谭德荣,高松.工科专业学位研究生培养与论文模式研究[J].中国电力教育,2012,(34):19,33.
关键词:就业方向;教学改革;自动化专业;电气工程
前言:
从我国长期的教学改革和发展上来看,将电气工程及其自动化作为就业发展方向,推进教育教学改革是非常重要的。在教育教学中应遵循市场规则,抓紧就业机遇,有针对性的塑造电气自动化专业,从电气工程学院这个主体教学上来看,高校重点的建设应在电气工程及其自动化上,而由于近些年来传统专业的不断变革,电气工程及其自动化专业已经不能满足当今社会用人单位的用人需要,需要以社会就业为导向,实施教学改革,塑造高素质的人才,本文则重点介绍目前电气工程及其自动化的认识和未来就业方向。
1.电气工程及其自动化的发展历史
电力技术的发明、电气工业的建立至今已有100余年的历史。自工业革命开始,人类便在一次次工业实践中,不断地学习使用电力为人类自己服务。多年的系统研究,终于逐步形成了电气工程的基础理论。电气工程的发展有以下几个里程碑意义的事件:1820年,安培发现了电磁效应。1831年,法拉第发现电磁感应原理,奠定了后来发电机的理论基础。19世纪60年代,麦克斯韦建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论,预言了电磁波的存在。1873年,麦克斯韦完成了《电磁学通论》,奠定了广泛应用电磁技术的理论基础。1882年,爱迪生建成世界上第一座较正规的发电厂,完成了初步的电力工业技术体系。世界第一台三相交流发电机的建成,三相交流电的出现克服了原来直流供电容量小,距离短的缺点,开创了远方供电,电力拖动等各种用途的新局面。20世纪初,电力的生产应用已达到较高的水平,并具有相当的规模。从此,电力取代了蒸汽,使人类历史迈进了“电气化时代”。
2.对电气工程领域方向的特点及认识
电力系统具有如下特点:(1)电能的生产和使用是同时完成的;(2)过渡过程十分短暂;(3)电力系统有较强的地区性特点;(4)与国民经济关系密切。在我国,发电厂就分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂。
从最新的科学技术发展来看,电机的自动化性能如果能够大大提升,能够有效的和常温科研超导材料进行融合,那么就会使电气的电阻损耗率大大降低,这样不仅解决了电阻长时间的发热问题,又能够起到良好的降匦Ч,会使电机的效率大大提高。同时,更加重要的就是在临界的粗长强度和密度都很高的情况下,超导电机的绕组电流密度能够比常规的电机提高数十倍,大大提高了电机的功率密度,降低电机重量和体积。高电压与绝缘技术这一领域的技术水平要求很高,有“三强”,即:试验性强,理论性强,交叉性强。该学科的主要运用范围:建立有工频高电压、支流高电压、雷电冲击高电压、操作冲击高电压、冲击大电流以及高功率脉冲技术等装Z;测量用的有静电电压表、高压示波器、专用的分压器、分流器等。近年来,随着计算机和微电子技术的广泛应用,数字化测量技术和电器设备在线运行状态的再线监测、故障诊断技术得到了很大的发展。研究电工新技术可促进核能和可再生能源的应用发展,使之更快的在技术和经济上成熟起来,例如:核电发电、磁流体发电、风能发电、太阳能发电、其他新能源发电。电工新技术可以促进交通运输方面的磁悬浮列车、磁流体推进船、电动车的发展推进,医学上的超导核磁共振成像装Z的研究等。电力电子包含电力电子器件、变流电路和控制电路三部分。目前,电力电子技术有几个研究方向:高频开关电源技术:所有的信息系统与通信设备都需要使用开关电源,小到各种便携数码产品,还有现在时兴的各种平板电视,大到服务器系统、通信基站机房、及种种航空设施等;电力电子技术在电力系统中的应用:如各种谐波补偿、有源滤波装Z等,还有不断发展的不间断电源设备(UPS),电动汽车的驱动与控制系统,电机的节能驱动方面如各种变频器(包括变频空调),在当前能源短缺的状况下,太阳能、风能及各种再生能源的应用,电力电子技术是最关键的技术要素。
3.电气工程及其自动化的就业方向
电气工程及其自动化专业属于工科专业,并且与机械学科一样最具基础性。随着科学技术的发展,学科之间的交叉与融合更加密切,所以其他学科的发展更加需要电气专业的相关知识,因而,电工学课程已经普遍在各工科专业中开设,用以普及电气工程基础知识。而电气工程及其自动化是工科中历史最悠久的专业之一,并且我国与发达国家不同,电气工程及其自动化仍保有强大的生命力,随着工业化进程的前进,电气工程专业发展更为迅速,而电气工程及其自动化作为中心专业,人才需求便更加旺盛。
结束语:
综上所述,作为一门涉及到电子技术、计算机技术及其多项工科技术的多样化课程而言,电气工程及其自动化对于未来很多科技信息领域都有着长足的法扎你空间。但是从专业性上来说,还与人们日常生活中的通讯技术和微电子技术有着重要的联系,因此,作为电气工程及其自动化学科专业的学生来说,在未来的就业方向上应从这几方面进行研究,努力找到未来适合自己的就业发展方向。
参考文献:
[1] 周勇.电气工程及其自动化存在的问题及解决措施[J].中国高新技术企业.2015(01)
[2] 闫海东,程世伟.浅析电气工程及其自动化中存在的问题及解决措施[J].科技创新与应用.2015(06)
[3] 乔新涵.电气工程及其自动化的发展及问题研究[J].科技创新导报.2015(02)
关键词:电气工程导论 教师 学生 教材 教学设计
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)08(a)-0134-02
1 电气工程导论教学的重要性及内容
今后若干年内对电气工程发展影响最大的主要因素包括:
(1)信息技术的决定性影响。信息技术广泛地定义为包括计算机、世界范围高速宽带、电气工程图、计算机网络及通讯系统,以及用来传感、处理、存储和显示各种信息等相关支持技术的综合。信息技术对电气工程的发展具有特别大的支配性影响。信息技术持续以指数速度增长在很大程度上取决于电气工程中众多学科领域的持续技术创新。反过来,信息技术的进步又为电气工程领域的技术创新提供了更新更先进的工具基础。
(2)与物理科学的相互交叉面拓宽。由于三极管的发明和大规模集成电路制造技术的发展,固体电子学在20世纪的后50年对电气工程的成长起到了巨大的推动作用。电气工程与物理科学间的紧密联系与交叉仍然是今后电气工程学科的关键,并且将拓宽到生物系统、光子学、微机电系统(MEMS)。21世纪中的某些最重要的新装置、新系统和新技术将来自上述领域。
(3)快速变化。技术的飞速进步和分析方法、设计方法的日新月异,使得我们必须每隔几年对工程问题的过去解决方案重新全面思考或审查。
从以上知道,本课程的内容包含了电路原理、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理及应用、信号与系统、自动控制原理、电机与拖动、电力电子技术、电力拖动自动控制系统、电气控制技术与PLC应用、微机控制技术、供电技术、计算机技术、通信技术。
2 本课程教学存在的问题及解决方法
2.1 课程教学存在的问题
(1)教师素质问题。
电气工程导论的内容及其丰富,包含的课程知识十分复杂,这对如何聘用新的教师,如何培养学生学习本专业有很大影响。
延伸到电气专业外相关的很多技术发展,要激起学生对外来世界更加信息化的好奇,对未来人类生活的向往,比如智能家居,通过无线就能控制家用电器等,方便快捷安全,抑或更加人性化和自主化的小型分散发电,超导技术等。
目前的大学教师,对导论的教学,只是局限于本身的内容讲解,使用相关的PPT;以为讲完一本书就算完成了的《电气工程导论》的教学,对于能不能激起学生的兴趣关心不够,达不到教学效果;其次,没有哪一个人能够全面掌握《电气工程导论》包含的所有内容。一个教师讲完一本教材不适应本课程的教学。
(2)学生认知问题。
导论,顾名思义是讲述有关专业的发展和应用,但是因为接触的专业课程还不是很多,所以对怎么样去学好这个专业、需要哪些方面的专业技能、当今社会乃至世界这方面的发展情况如何等等都不是很清晰,不能给自己一个学习和探索的定位;通过这门课,学生需要对本专业进行深刻的认识。
但是,本课程多开设在大学一年级第一学期,学生刚从高中毕业进入大学校门,尚不适应大学学习,此时开设内容如此丰富的内容的课程,许多学生不能理解开本课程的目的和意义。另外,本课程的内容决定本课程考查课,学生的重视程度达不到一定高度。
(3)教材问题。
技术的飞速进步和分析方法、设计方法的日新月异,使得以出版的《电气工程导论》教材的寿命极短,也就是说,任何一本《电气工程导论》教材的使用都会面临不能满足现代教学问题。
2.2 解决方法
针对以上问题,通过一下教学设计解决问题。
(1)教师设计。
打破传统的一门课程一个老师的教学方法,将本课程分解为:电子、电气、测量、控制、信息技术、网络通信技术等几个方面内容;每一部分内容安排一个具有实践经验的老师讲解。
教师与学生一个是教,一个是学;不同的资深老师讲解不同的知识,会使学生认为学校对他们很重视,使他们的自尊心得到满足,从而激发学习兴趣。
(2)教法设计。
采用案例或者参观方法,取代以往的以教材为主的讲课方式,让学生从案例中知道电气工程专业的重要性,或者从企业现场体会电气工程的作用及重要性,以及电气工程专业涉及的相关技术及应用。
(3)过程设计。
打破传统的每周两个课时的授课过程,改变为集中时间进行案例分析和实践活动。在案例分析和参观实践过程中,让学生多进行讨论以激发学生主动认知能力。
(4)学生设计。
学生是学习的主题,在本课程教学过程中,加强学生知识面的培养,贯彻“考研、出国、技能的人才培养导向,全面提升学生的综合素质与创新能力;让学生知道电工、电子、信息、控制理论以及计算机软硬件的基础知识学习的重要性,让学生知道较好的工程实践的重要性”。
2.3 教学实践
河南工程学院针对2011,2012级学生进行了教学改革,在两个星期之内完成了对当届学生《电气工程道路两年的教学工作》,教师及教法设计具体方案如图1所示。
将《电气工程导论》所涉及的内容规划到不同的教研室,然后,各教研室安排相应的具有实践经验的老师进行案例教学并带领学生到相关知识领域参观。每个案例分析及参观分配3天时间,其中一天讲述案例,一天参观学习,一天讨论。
最后的总结过程,由学院委派资深教师对学生系统讲解电气生产、电气安全及技术开发等内容,并让学生用一个下午时间写出电气工程导论学习报告。
2.4 满意度调查
河南工程学院连续几年对《电气工程导论》学习满意度进行调查,几年来,调查结果见表1。
表1中,2009及2010年没有进行教学改革,2011及2012进行了本课程的教学改革,从表1可以看出,进行教学设计以后,学生对教师及教法满意度有了极大地提高,对本专业的学习内容有了极大地理解,产生了极大地学习兴趣。
3 结论
《电气工程导论》是电气工程及自动化专业的必修课,本课程的教学效果直接影响了学生对本专业的学习兴趣;本课程的教学改革,使得学生对本专业有了深刻认识,达到了教学要求。
参考文献
[1] 范瑜.电气工程概论[M].高等教育出版社,2007.
关键词:电气工程技术;电气学科;发展史
中图分类号:F407文献标识码: A
一、电气工程技术的发展史
电气工程(Electrical Engineering)是现代科技领域核心学科之一,传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。21世纪的电气工程概念已经远远超出这一范畴,如今电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。电气工程的发展程度直接体现了国家的科技进步水平,因此,电气工程的教育和科研在发达国家大学中始终占据重要地位。
1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展
大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识,天然磁石吸铁是人类对磁现象的最早观察,然而,人类对电磁现象的研究始于16世纪的英国,1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器,1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等,这是人类对电的早期实验,之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。
(1)库仑定律。1785年法国物理学家库仑通过扭秤测量静电力和磁力总结出:两个电荷之间的作用力与它们间距离的平方成反比,与它们所带电荷量的乘积成正比,这就是著名的库仑定律。这一发现的历史意义在于它标志着人类对电磁现象的研究从定性阶段进入了定量阶段。
(2)“伏打电池”。1799年意大利物理学家伏特经过反复实验发现把任何潮湿物体放到两个不同金属之间都会产生电流,一年后伏特发明了世界上第一个电池,自此人类对电的研究由静电扩大到了动电,开辟了电学研究的新领域。
(3)奥斯特发现电流的磁效应和安培右手定则。1820年奥斯特偶然发现通电铂丝周围的小磁针发生轻微晃动,之后他经过反复实验证实了这一发现。其后安培进行了更深入的研究,提出了右手定则,发现了电流方向与磁针转动方向之间的关系。安培还通过实验发现了两个通电导体和两个通电线圈之间相互作用的规律,从而奠定了电动力学的基础。
(4)法拉第发现电磁感应。英国科学家法拉第是第一个成功完成磁生电实验的人,并归纳出产生感应电流的五种情况:一是变化着的电流;二是变化着的磁场;三是运动的稳定电流;四是运动的磁场;五是在磁场中运动的电线。法拉第把这一现象叫做“电磁感应”。电磁感应的发现使生产电成为可能,至今,发电机、电动机、变压器都是运用电磁感应原理工作的。
(5)麦克斯韦建立电磁场理论。英国数学家、物理学家麦克斯韦总结了前人的一系列成果,用数学方程式表示电磁场,建立了完整的电磁理论体系,揭示了光、电、磁本质上的统一,并预言了电磁波的存在。1873年他出版的电磁场理论经典著作《电磁学通论》是里程碑式的自然科学理论巨著。
任何科学发明与发现都是许许多多的科学家不懈努力的成果,德国物理学家欧姆、高斯、赫兹,美国物理学家亨利,俄国物理学家楞次等等都为电磁理论的形成作出过贡献,本文不在一一类举。
电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础,19世纪通信技术取得了突破性成果,先后发明了有线电报、有线电话和无线通信。
2.电工技术的初期发展
人类社会发展历程中经历了三次工业革命,对人类的进步起到了巨大的作用。第一次工业革命从18世纪中叶到19世纪中叶,以瓦特发明的蒸汽机为标志,以机械化为特征,中心在英国;第二次工业革命从19世纪后半期到20世纪中叶,以工业生产电气化为主要标志,其成果是电力、钢铁、化工“三大技术”与汽车、飞机和无线电通信“三大文明”,其中心在美国和德国;第三次工业革命从20世纪中叶到21世纪初,以社会生产、生活信息化为特点,又叫新技术革命。第二次工业革命就是从电工技术初创和应用开始的。
(1)直流发电机的诞生。1831年英国企业家研制出了史上第一台发电机――蒸汽动力永磁发电机;1832年法国科学家匹克斯发明了世界上第一台直流发动机;1866年西门子发明了自激式励磁直流发电机;1870年格拉姆发明了实用自激直流发电机,结构可靠,电流稳定,输出功率大,被各国广泛采用作为照明灯电源。
(2)远距离输电和电力工业技术体系的初步建立。1875年法国巴黎火车站建成世界上最早的一座火力发电厂。爱迪生不仅发明了灯泡,他还在1882年建立了美国第一家直流发电厂,装有6台直流发电机,通过电缆输送照明用电,不过当时的最大输送距离只有1.6km。之后爱迪生还建立了一座水电站,形成了电力工业体系的雏形。
(3)交流发电机电荷电动机的诞生。1876~1878年俄国人亚布洛切科夫成功试验了单相交流输电技术。1885年,英国工程师菲尔安基设计的第一座交流单相发电站建成。同年,美国人威斯汀豪率领的团队完成了交流发电、供电系统,并创建了交流配电网。1883年,美籍电气工程师特斯拉发明了世界上第一台感应电动机,5年后他又发明了两相异步电动机和交流电传输系统。1888年,俄国工程师德布罗夫斯基和德尔伏发明了三相交流制。1891年,德国安装了世界上第一台三相交流发电机,并建成了第一条三相交流输电线路。自此,三相异步电动机得到了广泛应用,电能逐步取代了蒸汽成为动力源,电力工业得到了迅速发展。
3.电工理论的建立
(1)电路理论的建立。关于电路的早期研究有:1778年伏特提出了电容的概念,给出了导体上储存电荷的计算方法Q=CU;1826年欧姆发表了欧姆定律;1831年法拉第提出了电磁感应定律;1832年亨利提出了磁通量计算公式。
1845年德国物理学家基尔霍夫提出了关于任意电路中电流、电压关系的基本定律:电流定律(任意时刻电路中任何一个节点的各条支路电流的代数和为零);电压定律(任何时刻电路中任意一个闭合回路的各元件电压的代数和为零)。这两个定律发展了欧姆定律,奠定了电路系统分析的基础。
1853年英国物理学家汤姆逊推导出了电路震荡方程,并得出了莱顿瓶发电过程中电流在反复震荡且不断衰减的结论,并计算出震荡频率与R、L、C参数之间的关系,奠定了动态电路分析的基础。1855年,汤姆逊还建立了长距离电缆的等效电路模型。
1893年美籍电气学家施泰因梅茨提出了计算交流电路的方法――“相量法”,其实用、易懂,至今在分析正弦交流电路时依然沿用此法。
其间,赫尔姆霍兹提出的等效发电机原理、基尔霍夫建立的长距离架空线路参数电路模型、亥维赛德找出的求解电路暂态过程运算法、傅立叶用数学方法建立的热传导定律等等都对电工理论的丰富和完善起到了重要作用。
(2)电网络理论的建立。通信技术的兴起推动了电网络理论的发展。1924年,福斯特给出了电感和电容二端网络的电抗定理,建立了由给定频率特性设计电路的电网络理论。
1945年美国科学家伯德总结出了分析线性电路和控制系统的频域分析方法。1953年梅森创建了采用信号流图分析复杂回馈系统的方法,并被广泛应用。20世界50年代美国科学家达默制成了第一批集成电路,从此电路理论中增加了对含源器件的电路分析和综合。20世纪70年代在L.O.Chua等科学家的努力下,器件建模理论逐渐日趋完善。20世纪中期计算机的出现使电网络的计算机辅助分析和设计成为电路理论研究中的基本手段。
4.新技术革命对电气工程技术的推动
20世纪中叶开始的第三次技术革命又称为新技术革命,以核能、宇航和电子计算机这三大技术为主要标志。这个时期的主要理论是信息论、系统论和控制论,这三大理论的创立为通信工程技术和现代科学技术的研究提供了全新的科学方法。
(1)计算机的升级换代对电气工程技术的推动。自19世纪第一台计算机问世以来,经过几十年的发展,计算机给人类社会带来了翻天覆地的变化,人类社会从此走进了信息时代。1952年出世的第一代计算机使用的是真空电子管,不仅体积巨大,而且耗电量惊人。1959年~1963年生产的第二代计算机用晶体管替代了真空电子管,大大提高了运算速度,减少了耗电量,减小了体积,运用在了军事和科研领域。1964年~1970年生产的第三代计算机用集成电路替代了晶体管,不仅极大地提高了运算速度而且降低了成本,计算机开始进入到了普及阶段。1971年至今生产的第四代计算机使用了超大规模集成电路,实现了计算机网络化,计算机普及到了个人。计算机的升级换代推动了控制技术的发展,形成了计算机管理生产系统,提高了生产效率和产品质量。
(2)电子信息技术的发展。电子信息技术是计算机技术和电信技术相结合而形成的技术手段。20世纪通信技术得到了迅猛发展,人类社会生活也由此发生了巨大变革,人类从此进入信息时代。
1920年人们发现电离层对无线电短波有反射作用。1935年人们发现了雷达并广泛应用于军事和民用通信领域。1964年美国发射了第一颗地球同步静止轨道通信卫星,突破了大气层对无线电波的屏蔽,实现了宇宙范围的无线电通信。20世纪70年代计算机网络系统的建立使人们开始通过互联网获取信息。20世纪80年代以后寻呼机和移动电话逐步得到广泛使用,现今信息服务业已成为世界上发展最快的新兴行业之一。
电气工程技术发展史再次印证了这样两个真理:一是任何理论的创立和技术的进步都要靠众多科学家甚至一代代人的不懈努力而实现,特别是在学科相互融合交叉的今天。二是科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步,科技是第一生产力,创新是社会发展的推动力。
五、电气学科的形成与发展
按我国高等教育学科划分,电气信息学科类属工学门类(门类编号08),其下设五个一级学科:电气工程(一级学科编号0808)、电子科学与技术(0809)、信息与通信工程(0810)、控制科学与工程(0811)和计算机科学与技术(0812)。这五个学科有着相同的学科基础,都是研究电磁现象及其应用的基础学科与技术工程的综合,电能的突出优点在于:它既是易于传输的工业动力,又是非常可靠的信息载体。电子科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术都是从电类专业派生出来的弱电学科,在19世纪末电工科学技术已形成了电力与电信两大分支。
我国电气工程一级学科下设五个二级学科:电机与电器(二级学科编号080801)、电力系统及其自动化(080802)、高电压与绝缘技术(080803)、电力电子与电力传动(080804)、电工理论与新技术(080805),电气工程包含的专业基础理论有电路原理、模拟电子、数字电子、微机原理与接口技术、单片机原理、自动控制原理、电磁理论、MATLAB仿真等。专业理论有电力系统及其暂态分析、电力电子、电机学、高电压与绝缘、电力拖动、输配电、工厂企业供电、电力市场等。
19世纪末欧美大学先后设立了电气工程(Electrical Engineering)专业,100多年来,其名称虽然没变,但内涵已随着科技的飞速发展有了非常大的变化。过去欧美的电气工程专业是以电力工程为主,现在电子技术和计算机已成为该专业的核心,美国一些著名高校甚至已不开设电力工程研究方向。有些大学把计算机技术从电气工程系分离了出去,单独成立了计算机科学系。
我国的电气工程始于1908年上海南洋公学的电机电工学科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的历史了。1917年该校的电机专科设立了电讯门,即我国最早的无线电专业,如今的电子信息及计算机专业群都是由此发展演化而来的。1932年,清华大学设置了电机系。建国后,我国建立了一大批以工科为主的多科性大学,其中大多设立了电机工程系。1977年以后,大部分高校的“电机工程系”陆续更名为“电气工程系”,近几年来,部分高校又把“电气工程系”发展成为“电气工程学院”。我国的电气工程虽然与国外名称相同,但内涵有很大区别,我国大学一般都是强弱电分开,即电气类与电信类分设在不同的学院。
100多年以来,电气工程学科已发展成为覆盖多门类交叉学科、应用领域广阔的完善的学科,形成了强弱电结合、软硬件结合、机电结合的学科特点。
六.国外发达国家电气工程学科的发展呈现以下趋势:
(1)在学科中融入大量信息技术知识。在全球信息化的当今,信息技术以指数速度进步,它曾对电气工程学科的发展起到了巨大的推动作用,还将为电气工程领域的技术创新提供工具与技术支持,对电气学科的发展产生了决定性作用。国外发达国家的著名大学(如耶鲁大学、麻省理工学院等)大都把电气工程、通信工程、计算机工程放在同一学院,以利于在电气工程学科中融入大量的信息技术知识。
(2)与其他学科不断交叉融合,拓展了研究领域,大量的研究都是在跨学科领域开展的。
(3)与企业联系密切,科技成果转换能力强,引领产业技术更新。
七.电气技术的发展趋势
与电气工程学科相关的产业主要有电力工业、电气装备制造业以及几乎所有使用电力的行业,电气技术的发展与应用也主要集中在这些行业。
1.可再生能源技术
1995年全球可再生能源仅占一次能源的18%,预测到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世纪,光伏技术、风电技术、生物质发电技术等得到了快速发展。下面着重介绍人类的未来能源――氢能。科学家们一直致力于研究把氢能作为人类未来的能源,氢能有其他能源无与伦比的优势:
(1)清洁。其反应后的生成物为水和氮化氢,对环境没有污染。
(2)储量丰富。地球上的海水所含的氢用来发电就够人类用数亿年。
(3)热值高。单位重量的发热量叫热值,氢的热值是汽油的3倍,煤炭的4倍。现在世界上很多国家正在斥巨资研究这一能源,但目前还处在实验室阶段,距工业应用还有一段距离。
2.输电信技术
超导技术在电气工程中的广泛应用已成为发展趋势。
(1)超导储能系统。将电能转换为电磁能,利用超导线圈储存起来。超导储能系统是除电池储能系统之外的又一储能系统,其使用将提高电网的安全性。
(2)超导故障限流器。利用超导体超导与正常状态的转变特性,快速限制电力系统故障短路电流,保障电网安全。
(3)超导大容量电缆。可大大降低输电过程中的电耗,提高能源效率。
关键词:电力电子技术;教学改革;教学方法
作者简介:高春侠(1977-),女,山东鱼台人,中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,副教授;张磊(1977-),男,河北任丘人,中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,讲师。(山东 青岛 266580)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)29-0043-02
电气工程及其自动化专业属于通用性本科专业,国内的理工科高校几乎都有设置,中国石油大学(以下简称“本校”)的电气工程及其自动化专业就具有本校的办学特色,下设的电力拖动自动控制和电力系统自动化两个专业方向在石油石化领域的技术应用中越来越广泛。本专业无论是在教学、实践还是科研等方面都突出体现了其“油味”特色,已经于2010年被列为山东省特色专业。通过近两年的特色专业建设,深切感到要想将这一省级特色专业建好,并且要冲击国家级特色专业,一个首要的关键性问题就是要将“电力电子技术”在特色专业建设与教学体系间的桥梁作用发挥好,实施好。因为“电力电子技术”对本专业的两个专业方向及绝大多数专业课程及实践类课程都具有技术支撑作用。要想真正将特色专业建设好,一方面需要将“电力电子技术”本身作为精品课程建设好,另一方面,要将“电力电子技术”与本专业各专业课程,尤其在体现专业课程与石油石化领域中应用的联系与桥梁作用发挥好。否则,特色专业建设就只能停留在做表面文章上,不能落到实处。“电力电子技术”是将本专业的技术理论在石油石化和电力节能等领域付诸实施的接口和桥梁。
总之,“电力电子技术”教学必须要打破传统的直接将知识、结论灌输给学生的“填鸭式”教学模式,消除各课程之间的壁垒,突出石油特色,将电气工程学科专业与工程实际紧密结合,对本门课程进行改革和创新。
一、目前存在的问题
随着电力电子技术的迅猛发展以及石油石化行业电气自动化水平的不断提高,教学内容越来越丰富,教学要求也越来越高。但是受到教学学时的限制,课程无法对一些具有石油特色的重要研究热点进行深入介绍,限制了课程在特色专业建设中的作用,迫切需要解决以下几个问题:
1.体现精品课程示范作用,解决“电力电子技术”在特色专业建设中促进各课程之间协调发展的问题
目前,电气工程专业各课程的内容较为松散,缺乏一个系统性的提纲,这与“建设国内著名、石油学科国际一流的高水平研究型大学”的目标还存在较大的差距。在山东省电气专业特色建设的大背景下,如何解决专业课程之间衔接难题、整合各方向的研究领域、切实落实具有“油味”特色的专业建设是当前的一个重要研究课题。而“电力电子技术”由于其自身跨学科、宽领域的特点,恰恰可以作为这样一个接口和桥梁。因此,作为一门立项建设的校级精品课程如何发挥模范示范作用,在促进各专业课程协调健康发展的同时,如何突出作为石油院校的课程特色,是本教学改革项目的一个挑战,但更是一个机遇,也是一个创新性的研究内容。
2.改革现有教学手段和内容,解决有限学时与传统教学方法不匹配的问题
“电力电子技术”课程的教学内容以各种变流电路为主线,对电路的波形分析与相位分析的方法贯穿始终。必须更新教学观念、教学方法和教学内容,使学生在有限的课时尽可能多地掌握和了解本学科的知识,提高课程的教学质量。
3.改革“电力电子技术”的实践教学环节,解决学生主观能动性不足问题
在“电力电子技术”的实践教学方面,该课程的教学均采用课堂教学结合课后验证性实验的教学模式。目前,学校仅采用挂件结构的实验台或实验箱来完成实验,学生始终处于被动状态,不会积极去思考和创新,也找不到探索的目标和方向。这样一来,如果设备在实验过程中出现问题使得实验结果与理论分析不符甚至出现异常现象,学生就会第一时间找老师要答案,不会独立分析和解决问题。
总之,为切实落实省级特色专业的建设目标,“电力电子技术”课程必须提升自身的学科定位,利用课程优势强化作为特色专业课程之间的桥梁作用,因此对本课程的教学内容、教学方法和教学手段等进行全面的改革势在必行。
二、课程改革的具体研究方案
1.打破课程壁垒,强化作为特色专业的桥梁作用
电气工程专业各学科的发展已经进入知识相互交叉、共同发展的时期,传统孤立授课的方法已经不能适应新时期的要求。而“电力电子技术”是一门理论性、综合性和实践性都很强的重要专业课程,涉及到多个电气工程学科课程的知识。利用这个优势,将其建设成为一个承上启下、沟通各课程的桥梁是非常合适的。以“电力电子技术”变流技术作为切合点,将“电力拖动自动控制系统”、“交流调速系统”的调速理论、“电力工程”的柔性输电、智能电网等学科理论紧密结合,消除课程之间的壁垒,实现“弱电控制强电”思想的共通,从而将电气工程特色专业建设形成一个有机的整体。
2.更新教学内容,突出“油味”特色
石油院校所培养出来的人才不仅是电气工程领域的专业人才,还必须了解石油工业生产对电气技术的需求,能够将电气技术与石油技术很好地结合,为石油工业生产服务。目前,“电力电子技术”中与石油石化科研实践的结合程度还不够深入,如何更好地为行业服务,培养合格的电气化人才,需要在课程内容安排上下功夫。例如,可以增加电驱动钻机、潜油电泵变流电流拓扑的分析和简单故障诊断,使课程更贴近现场,突出“油味”特色。
3.改革现有的教学模式,突出设计与创新
采用“感知、学习、应用、总结、提高”五层次教学模式,在“感知”模块中,通过多媒体课件演示与教学内容有关的案例;在“学习”模块中,通过启发式、讨论式等教学方法,结合现代化的教学手段,使学生掌握“电力电子技术”的理论知识;在“应用”模块中,通过实际电路的搭建和实验调试,使学生将所学的课堂理论知识,有效地应用于实践;在“总结”模块中,将零碎的知识进行归纳,把对理论的片面认识变成全面掌握,培养学生举一反三的能力;在“提高”模块中,将任务驱动式的实践经验与理论完全融合,使学生明确岗位对电力电子技术能力的要求,并具备对整个系统的安装调试能力。
4.培养学生独立思考问题和解决问题的能力,鼓励学生撰写科研报告或者调研报告
在本课程教学的前期,向学生介绍科技论文的写作格式及方法,指导学生撰写有关电力电子技术方面的调研报告,要求学生按照科技论文的规范进行撰写。同时介绍一些相关的优秀网络资源给学生,指导学生通过这些网络资源去查阅相关的中英文资料,使学生更主动地去了解电力电子发展的动态前沿,因而充分认识到学习本课程的重要性,借此提高学生自主学习的积极性。
5.充分利用当前流行的现代化多媒体教学手段,做到互动教学
“电力电子技术”课程涉及到很多电路图和波形图,可以采用多媒体教学与传统的黑板授课方式相结合来进行授课。各种电路图和波形图可用多媒体制作,利用多媒体可以把全部波形展现到学生面前,增强课堂学习效果。如果教师讲课的方式生动活泼,那么学生就更容易接受,从而实现教师和学生在课堂上的良好互动,大大提高学生的听课效率。
三、结束语
“电力电子技术”课程已经在石油大学信息与控制学院电气工程专业、自动化专业以及机电工程学院的机械设计制造及其自动化专业中开设,取得了良好的教学效果。本课程也已于2008年成为校级精品课程,这也大大促进了课程在教学、科研等领域的进一步发展。由于本课程的电气传动自动控制和电力系统自动化两个专业在方向上都形成了自己的“油味”特色,且“电力电子技术”课程是一门应用性很强的课程,传统的教材和教学方法已不能适应技术的发展和教学的要求,因此这门课程的教学改革势在必行。教师应不断转变教学思想,调整教学内容,丰富教学方法,改进评价手段,以适应时展的需要,调动学生学习的积极性,培养学生的创新能力。
参考文献:
[1]韩唏春.《电力电子技术》课程的教学改革与实践[J].南京工程学院学报,2004,(4):55-58.
[2]高春侠,张磊.PSPICE软件在电力电子教学过程中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2007,19(3):125-128.
[3]徐春燕.独立院校《电力电子技术》教学改革的探索与实践[J].中国科技信息,2009,(12):280-281.
关键词:变电站;巡视仿真;卓越工程师;培养方案
作者简介:王健(1970-),男,江苏淮安人,南京工程学院电力学院,讲师;杨志超(1960-),男,江苏常州人,南京工程学院电力学院,副教授。(江苏南京211167)
基金项目:本文系南京工程学院校级科研基金项目(KXJ08040)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)06-0056-02
2010年10月,教育部联合有关部门和行业协会共同在有关高校中组织实施“卓越工程师教育培养计划”。经教育部组织论证、审核和批准,南京工程学院(以下简称“我校”)有幸成为第一批“卓越工程师教育培养计划”实施高校,电气工程及其自动化专业同时获批教育部“卓越工程师教育培养计划”首批试点专业。本文在深刻理解领会卓越工程师培养要求和目标的基础上,依托我校现有的教学及研发能力,将变电站巡视仿真系统充分灵活地应用到电气工程及其自动化专业的相关理论及实践环节培养方案中,将多个教学环节、教学内容和知识能力大纲精细地结合起来,以期为电气工程及其自动化专业卓越工程师培养方案的顺利实施提供一些有益的探索[1]。
一、电气工程及其自动化专业卓越工程师的培养要求
1.专业介绍
我校电气工程及其自动化专业创办于1946年。在依托电力行业、服务地方经济,坚持“学以致用”的办学理念,走“校企合作”、产学研相结合之路,培养应用型高级专业技术人才的思想指导下,本专业已发展成为学校规模最大专业、学校首批品牌专业、江苏省特色专业,电力系统及其自动化学科为学校重点学科、江苏省重点建设学科,在省内同类高校中享有较高的声誉。
2.培养标准及目标
本专业学生主要学习电路、电机学、电力系统分析、电气设备、电力系统继电保护、高电压技术、输电线路设计等电力行业必备知识,并受到现场电气工程师技能训练和综合素质训练。除通用知识、能力和素质要求外,还应具备项目构建、工程设计、工程实施等与专业方向密切相关的工程能力。培养坚持以强电为主线,实践强弱电结合、理论实践结合、技术技能结合,要求学生具备较扎实的理论基础和较宽的知识面,具有较强的获取和综合运用知识的能力、工程实践能力与创新意识等,能从事电力系统运行与控制、工程设计与施工、现场调试与实验、信息处理与管理等工作。
3.培养方案
培养方案由校内培养方案和企业培养方案两部分组成。校内培养方案以课堂教学、实验、课程设计、集中实习、技能竞赛、职业资质培训、毕业设计等各种教学环节来综合实现卓越工程师培养计划的要求,构建理论教学和实践教学综合培养体系,实现理论与实践教学交叉进行、密切融合、环环相扣的课程体系。企业培养方案安排总时间为一学年,分为企业认识实习、企业轮岗实习和在企业完成毕业设计三部分。通过在企业的实践实训,树立良好的工程意识,培养良好的人际交往能力和团队合作精神,培养学生在发电、输配电、工程施工、设备制造等相关企业生产一线从事工程技术工作的能力。
二、变电站巡视仿真系统的设计开发
变电站是电力系统的重要组成部分,具有工程量大、设备型式多、运行操作复杂的特点,同时也是与电气工程及其自动化专业教学中理论知识点、实践技能水平契合度最高的现场环境。通过一种基于虚拟样机技术的变电站巡视仿真平台构建方法,可以对变电站及其主要设备进行三维数字化快速搭建和巡视仿真。该仿真平台能应用于各种变电站的规划设计、施工建设、运行操作及相关培训教学,具有物理模型精准、实时渲染高效、编辑工具丰富、仿真效果逼真的特点,有利于优化设计方案、缩短施工工期和增强教培效果,有较高的应用与推广价值。为积极配合我校卓越工程师培养方案的落实和开展,还对变电站巡视仿真系统的部分界面及功能进行了优化和提高,以使其具有更强的教学效果和适用范围。
1.系统构架
变电站巡视仿真系统以虚拟现实技术为基础,以平台化开发为手段,将虚拟现实与系统仿真技术相结合,应用于变电站的规划设计、施工安装、运行巡视的实际工作和技能培训中。变电站巡视仿真系统主要包含三部分:一是三维素材库,分类装载地表自然实物、电工建筑物、电气设备、工器具、工作人员等三维模型;二是虚拟样机工具,实现模型的修正、替换,实现算法关联、空间组合和装配、脚本编辑和优化等;三是三维图形引擎,实现大规模超精细虚拟场景的高效实时渲染。系统总体构架如图1所示[3]。
2.主要功能
(1)素材库管理。三维模型是虚拟现实技术仿真中最基本的元素,因其种类繁多、数量庞大而对素材库管理提出了较高的设计要求。素材库使用配置文件对素材进行分类,并提供三维可视化的素材供选择。此外,还提供对素材库进行添加、删除和修改等管理界面。
(2)三维场景搭建。三维场景搭建是在三维模型素材库的基础上对变电站三维空间中的复杂对象进行组装和布置。利用平台化的设计方法,在虚拟的地形地貌环境下,通过六个自由度的变换,解决变电站中各个电气设备之间的装配和搭建,进而可生成所需的完整虚拟场景。
(3)配电装置巡视。完整的变电站虚拟场景搭建完成后,用户可以用第一人称视角方式,按照科学的巡视路线,在配电装置的各个设备之间进行巡视工作。巡视时的安全工器具均可以按需取用,巡视运动方式可以包含走、跑、跳、蹲,甚至是“飞”,从而将变电站巡视过程全方位地展示出来。
(4)电气设备操作。倒闸操作是变电站中的重要工作内容之一。通过贴图、关键帧、骨骼动画等动画控制技术,不仅能够降低对系统计算能力的要求,还可以让配电装置中电气设备的可动部件按合理的方式运动起来,如:断路器变位、隔离开关拉合等,从而使变电站巡视仿真系统更具可操作性。
(5)缺陷设置与仿真。变电站配电装置中的缺陷具有多样性、不确定性等特点,仿真系统通过模型位移、模型替换、材质喷涂、紫外渲染效果、添加粒子特效等多种方法,可实现变电站中各种设备典型缺陷的快速设置,如:闪络放电、破损断裂、异常声响、冒烟着火等。结合特效编辑功能,缺陷仿真效果更加真实。
(6)特效编辑。为了增强拟真效果,营造变电站运行时所需的各类气象条件和事故场景,仿真系统设计了特效编辑功能。通过光照阴影工具,可以实现对现实光照的逼真模拟。通过粒子特效工具,可以实现风雨、水面、火焰、放电、烟雾等效果的仿真。
三、变电站巡视仿真系统在培养方案中的具体应用
教育部卓越工程师培养的有关标准和要求指出:试点学校制定本校参与专业的“卓越工程师培养计划”培养标准时,应将培养标准细化为知识能力大纲,依据知识能力大纲对课程进行整合,并将知识能力大纲落实到具体的课程和教学环节。
为此,根据我校电气工程及其自动化专业的人才培养目标和校内培养方案,以及学生毕业后主要从事电力行业及相关技术领域的工作方向,充分运用变电站巡视仿真系统方面的研发及教学资源,细化出可以实现一一对应的教学环节,从而为卓越工程师培养提供具体可行的有益思路。
1.电气工程基础实习
电力认识实习是对电气工程的初步认识实习。通过实习建立起对电力生产过程、电气设备等的感性认识,为学好后续的专业课打下良好的基础。
2.发电厂电气部分课堂教学
发电厂电气部分是电气工程及其自动化专业的重要专业课程之一。通过本课程的学习,使学生掌握以下内容:导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理;电气设备的结构和工作原理;电气主接线的形式、特点、适用和设计;导体及电器的选择校验;二次系统典型接线及原理[4]。
3.电气部分课程设计
电气部分课程设计是对所学发电厂电气部分课程的知识强化过程。通过课程设计,提高学生认识、分析和解决工程问题的能力。其典型选题为:110kV变电所的初步电气部分设计。
4.变电运行实习
变电仿真运行实习是一门实践教学必修课程。本实习是借助变电站数字仿真系统,使学生了解220kV/500kV变电站值班的安全规范、运行操作规程、电气倒闸操作步骤以及一些常见缺陷、异常及事故的处理原则和方法。
5.毕业设计
毕业设计由学生与企业双向选择,由企业指导教师和校内指导教师共同指导完成。毕业设计要求选题必须来源于实习企业的技术分析、设计、调试、应用等。鼓励学生根据他们在企业实践中发现的工程实际问题进行设计、研究或者开发。
具体各教学环节与知识点和技能的具体组合对应关系,如表1所示。
四、结束语
通过对变电站巡视仿真系统在电气工程及其自动化专业卓越工程师培养方案中的应用研究,不仅丰富了变电站巡视仿真系统的构架和功能,而且还极大地丰富了本专业理论教学和实践教学的结构和内容,进而对卓越工程师培养方案的进一步细化产生示范性的影响。
按照教育部“卓越工程师培养计划”的指导思想、培养目标和培养要求,编写科学合理的卓越工程师培养方案,集中适应应用型本科教学的师资队伍,充分运用装备一流的工程实验中心、校内专业基础和专业实验室、校企共建实习基地以及校外实习基地,采取不断消化、吸收与改良的手段,一定能培养出符合我国国情和专业办学特色的企业现场电气工程师。
参考文献:
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究,2011,(2):47-55.
[2]董海瑞,齐晓慧,陈欣.基于工程师培养的课程教学改革[J].中国电力教育,2011,(6):107-109.
随着电力电子技术的迅猛发展以及石油石化行业电气自动化水平的不断提高,教学内容越来越丰富,教学要求也越来越高。但是受到教学学时的限制,课程无法对一些具有石油特色的重要研究热点进行深入介绍,限制了课程在特色专业建设中的作用,迫切需要解决以下几个问题:
1.体现精品课程示范作用,解决“电力电子技术”在特色专业建设中促进各课程之间协调发展的问题目前,电气工程专业各课程的内容较为松散,缺乏一个系统性的提纲,这与“建设国内著名、石油学科国际一流的高水平研究型大学”的目标还存在较大的差距。在山东省电气专业特色建设的大背景下,如何解决专业课程之间衔接难题、整合各方向的研究领域、切实落实具有“油味”特色的专业建设是当前的一个重要研究课题。而“电力电子技术”由于其自身跨学科、宽领域的特点,恰恰可以作为这样一个接口和桥梁。因此,作为一门立项建设的校级精品课程如何发挥模范示范作用,在促进各专业课程协调健康发展的同时,如何突出作为石油院校的课程特色,是本教学改革项目的一个挑战,但更是一个机遇,也是一个创新性的研究内容。
2.改革现有教学手段和内容,解决有限学时与传统教学方法不匹配的问题“电力电子技术”课程的教学内容以各种变流电路为主线,对电路的波形分析与相位分析的方法贯穿始终。必须更新教学观念、教学方法和教学内容,使学生在有限的课时尽可能多地掌握和了解本学科的知识,提高课程的教学质量。
3.改革“电力电子技术”的实践教学环节,解决学生主观能动性不足问题在“电力电子技术”的实践教学方面,该课程的教学均采用课堂教学结合课后验证性实验的教学模式。目前,学校仅采用挂件结构的实验台或实验箱来完成实验,学生始终处于被动状态,不会积极去思考和创新,也找不到探索的目标和方向。这样一来,如果设备在实验过程中出现问题使得实验结果与理论分析不符甚至出现异常现象,学生就会第一时间找老师要答案,不会独立分析和解决问题。总之,为切实落实省级特色专业的建设目标,“电力电子技术”课程必须提升自身的学科定位,利用课程优势强化作为特色专业课程之间的桥梁作用,因此对本课程的教学内容、教学方法和教学手段等进行全面的改革势在必行。
二、课程改革的具体研究方案
1.打破课程壁垒,强化作为特色专业的桥梁作用电气工程专业各学科的发展已经进入知识相互交叉、共同发展的时期,传统孤立授课的方法已经不能适应新时期的要求。而“电力电子技术”是一门理论性、综合性和实践性都很强的重要专业课程,涉及到多个电气工程学科课程的知识。利用这个优势,将其建设成为一个承上启下、沟通各课程的桥梁是非常合适的。以“电力电子技术”变流技术作为切合点,将“电力拖动自动控制系统”、“交流调速系统”的调速理论、“电力工程”的柔性输电、智能电网等学科理论紧密结合,消除课程之间的壁垒,实现“弱电控制强电”思想的共通,从而将电气工程特色专业建设形成一个有机的整体。
2.更新教学内容,突出“油味”特色石油院校所培养出来的人才不仅是电气工程领域的专业人才,还必须了解石油工业生产对电气技术的需求,能够将电气技术与石油技术很好地结合,为石油工业生产服务。目前,“电力电子技术”中与石油石化科研实践的结合程度还不够深入,如何更好地为行业服务,培养合格的电气化人才,需要在课程内容安排上下功夫。例如,可以增加电驱动钻机、潜油电泵变流电流拓扑的分析和简单故障诊断,使课程更贴近现场,突出“油味”特色。
3.改革现有的教学模式,突出设计与创新采用“感知、学习、应用、总结、提高”五层次教学模式,在“感知”模块中,通过多媒体课件演示与教学内容有关的案例;在“学习”模块中,通过启发式、讨论式等教学方法,结合现代化的教学手段,使学生掌握“电力电子技术”的理论知识;在“应用”模块中,通过实际电路的搭建和实验调试,使学生将所学的课堂理论知识,有效地应用于实践;在“总结”模块中,将零碎的知识进行归纳,把对理论的片面认识变成全面掌握,培养学生举一反三的能力;在“提高”模块中,将任务驱动式的实践经验与理论完全融合,使学生明确岗位对电力电子技术能力的要求,并具备对整个系统的安装调试能力。
4.培养学生独立思考问题和解决问题的能力,鼓励学生撰写科研报告或者调研报告在本课程教学的前期,向学生介绍科技论文的写作格式及方法,指导学生撰写有关电力电子技术方面的调研报告,要求学生按照科技论文的规范进行撰写。同时介绍一些相关的优秀网络资源给学生,指导学生通过这些网络资源去查阅相关的中英文资料,使学生更主动地去了解电力电子发展的动态前沿,因而充分认识到学习本课程的重要性,借此提高学生自主学习的积极性。
5.充分利用当前流行的现代化多媒体教学手段,做到互动教学“电力电子技术”课程涉及到很多电路图和波形图,可以采用多媒体教学与传统的黑板授课方式相结合来进行授课。各种电路图和波形图可用多媒体制作,利用多媒体可以把全部波形展现到学生面前,增强课堂学习效果。如果教师讲课的方式生动活泼,那么学生就更容易接受,从而实现教师和学生在课堂上的良好互动,大大提高学生的听课效率。
三、结束语
电气工程专业在美国属于POWER A类专业,所开设的高校很多,但极大多数偏重于电子与通信、电力电子与自动控制、电路设计等弱电专业,侧重强电类的不多。PSERC的宗旨为:打造未来电力系统灵魂工程师,为社会建设一个高效、安全、灵活、自适应、经济的电力系统,提供一个能应对电力系统危急时的知识决策的培养新一代电力系统科技人才的高质量、可持续的平台。加入到美国PSERC中心并通过ABET认证的高校基本分为两类。一类偏重电力系统的设备制造、规划设计、运行控制,如亚利桑那州立大学、德克萨斯农工大学、爱荷华州立大学、佐治亚理工学院和威斯康辛大学。另一类则偏重于自动控制、通信、物理、电子信息等,如:加州大学伯克利分校、伊利诺伊大学香槟分校、卡内基梅隆大学、华盛顿州立大学和霍华德大学。两类大学的电气工程专业所设学科相互支撑与交叉,满足了电气工程专业所牵涉的电能的生产、传输和利用领域开展科学研究、技术开发、规划设计、设备制造、厂网建设、系统调试、信息处理、系统运行、保护控制、状态监测、维护检修、环境保护、经济管理、市场交易以及系统的自动化和智能化等活动的需要。下面从培养目标、专业课程体系及实践教学环节等方面对PSERC高校电气工程专业的教学体系进行剖析。
二、PSERC高校教学体系
1.PSERC高校的培养目标。
ABET通用培养目标规定,专业应有公开的、符合学校定位的、适应社会经济发展需要的培养目标;培养目标应包括学生毕业时的要求,还应能反映学生毕业后5年左右在社会与专业领域预期能够取得的成就;高校应建立必要的制度定期评价培养目标的达成度,并定期对培养目标进行修订。ABET通用标准对毕业要求明确提出毕业生应具有人文社会科学素养、社会责任感和工程职业道德;具有从事工作所需要的相关数学、自然科学以及经济和管理知识;掌握工程基础知识和本专业的基本理论知识,具有系统的工程实践学习经历;了解本专业的前沿发展现状和趋势;具备设计和实施工程实验的能力,并能够对实验结果进行分析;掌握基本的创新方法,具有追求创新的态度和意识,具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力,设计过程中能够综合考虑经济、环境、法律、安全、健康、伦理等制约因素;掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律、法规,能正确认识工程对于客观世界和社会的影响;具有一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力;对终身学习有正确认识,具有不断学习和适应发展的能力;具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力。作为国家科学基金资助的校企合作研究中心,PSERC充分挖掘发挥各高校的能力,充满激情地面对电力工业中的各种挑战。PSERC的宗旨是为未来电力系统培养高素质的工程师。在PSERC的旗帜下,多所高校通力合作,朝着如下目标努力:共同思考未来工业会面临的挑战;在这个合作平台下,利用交叉学科优势,研究这些挑战的应对方法;在工业危机事件时能在学术机构、工业机构、政府之间达成有效沟通和知识共享;培养下一代电力工业工程师。而校企合作研究中心PSERC则需要为下一代电力工业工程师的培养提供如下条件:为分布于美国不同地方、不同学科的有着丰富经验的研究者提供一个聚集平台;为企业团队和高校专家提供一个科学前沿的具有经济技术性的研究方向;为未来电力工程师提供高水准的培养平台。随着可再生能源发电、智能电网的发展,以功率变换、检测、控制、通信、信息处理为特征的智能电气装备成为现代电力系统的支撑。PSERC高校电气工程专业以工程认证为标准,结合行业发展需要,形成了具有典型特征的培养目标和毕业要求。由于新时代电气工程专业由电子信息工程、计算机科学、自动控制等多个交叉学科支撑,几乎所有的高校都将电气工程专业与计算机科学专业设置在同一学院,没有了传统的以电气工程单一学科形成的院系;几乎所有的高校都将出色的专业能力、学习能力、领导能力、协调解决问题的能力作为培养目标。
2.PSERC高校的专业课程体系。
培养适应和引领新工业革命人才的基本载体是课程,工程教育是由不同类型的课程来实施的,工程教育回归工程的本质就是课程体系要更加接近工程的真实过程,并符合新的工程观念。ABET标准也规定,课程体系应符合专业和学校培养目标,包括通识教育课程和工程教育课程。 PSERC中心倡导多个交叉学科互为支撑,其专家阵营领域包括:电力系统、应用数学、复杂系统、计算机技术、控制理论、电力电子、运行研究、非线性系统、经济学、工业组织和国家政策。PSERC各高校均设置有适宜电气工程学科的数学和基础科学的组合课程;各校的研究方向略有差异,但都强 化数学、物理及工程理论的课程设置;有关电子信息、计算机技术、自动控制、通信技术、光纤通信技术、电磁场理论、电力电子技术、电机及电力系统基本理论等方面的课程,几乎是每所高校电气工程专业的必修课程,并设置了适宜电气工程专业学生所学领域学科的工程科学和工程设计课程。个别高校拥有自己的诸如医学电子电气设备特色方向,有些高校强化人文教育。如此由若干不同学科交叉便于交叉学科的科学研究及一流人才的培养,如此宽广的课程设置为学生后续发展打下了很好的基础,创建的是社会性综合大工程型通才培养的模式。
3.PSERC高校的实践教学。
正如前述ABET标准明确指出,工程实践是必需环节。为了保证培养目标和课程体系符合工程科技发展与适应社会需求,ABET标准规定,必须有企业和行业专家全程参与培养目标和课程体系的设计与修订过程,尤其是提出对工程实践与毕业设计的要求。PSERC中心加盟者不仅包括10多所在电气工程领域著名的高校,还包括美国电力公司、水电公司、电力科学研究院、美国能源公司、美国电力交易公司等以及诸如ABB、GE、Mitsubishi等30多家世界知名的电气企业,成立专门的工业委员会,构建PSERC与各工业企业间的合作平台。通过该平台,各高校获取研究和教学的机会,也可通过该平台商讨和推荐工程项目。该平台每两年进行一次大型研讨,企业和高校在研讨中总结已完成的项目,并提出下一步要进行合作的项目。为了培养能适应于工业、商业和政府机构的电气工程人才,要求本科生在完成基础工程课程后,必须专门修习电路、电磁场和电磁波、微处理器、通信和控制系统、电力电子和电力系统的集成电路设计训练课程。对大三或大四的高年级学生,针对不同学科模块方向,设置有各种专题课程,并且配有专门的综合设计专题,该设计课程一般安排在每年的秋季末或春季末,参加设计的学生各组间可以进行设计大赛,获胜者有荣誉证书并获得一定的奖金。研讨课程是高年级学生必修的另一门与工程实践结合紧密的课程。PSERC中心由合作高校和合作企业共同商议决定重大研究课题,高年级学生可以获得参与该类研究课题的机会,其经历将计入修习学分。高年级学生的专题及个性化研究专题一般都是企业合作项目。
三、对我国电气工程专业建设的启示
我国一些由传统的电力系统及其自动化、电机与电器专业为核心的高校有少部分仍以电气工程或电力工程为院系名称,极大多数以应用电子和电气并列为院系命名,但其教学内涵依然是偏重强电,就业领域以电网为主。但我国开设电气工程专业的高校有200多所,电网对人才吸纳有限,且各校的办学基础、行业背景差异较大,这些高校如何把握电气工程专业的建设,如何满足电气工程专业工程教育认证的要求,本文认为:由上述PSERC高校已通过认证的电气工程专业特点,有如下几点值得我们借鉴:
1.学校根据自身办学特点及行业背景,制定符合学校定位的人才培养目标和毕业要求。
2.将与电气工程专业相关的电子信息、自动化、计算机专业尽量设置在同一院系,便于交叉学科的研究和人才培养。
3.在电气工程基础课程体系中,扩展电子计算机技术、信号分析与处理、自动控制、网络通信等方面的课程,根据自身办学特点制定专业课程群,实现强电与弱电结合,学科交叉,互相渗透,加强基础、拓宽专业领域,提高学生的适应能力、学习能力,打造通才教育。
4.各学校根据自身的专业优势与行业背景,设置专业必修课和专业选修课,并对实践环节和毕业设计提出配套要求,培养与培养目标对应的宽口径厚基础特色人才。
关键词:电气工程;应用型人才;课程体系;实践教学
作者简介:黄文力(1974-),男,河南孟州人,郑州航空工业管理学院机电工程学院,副教授;何琳琳(1972-),女,河南郑州人,郑州航空工业管理学院机电工程学院,副教授。(河南 郑州 450015)
基金项目:本文系河南省教育厅科技攻关计划项目(项目编号:2010B470010)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0005-03
近年来,由于隶属机制由原中国航空工业总公司转变为中央与地方共建、日常管理以河南省为主,同时学生的就业形势也由定向培养转变为双向选择、自主择业,因此为适应新形势发展要求,郑州航空工业管理学院改变过去单一管理类的专业设置,调整设立了“管工结合、文理并重、管理学科优势明显、多学科协调发展”的办学方针,大力发展工科专业。于2001年筹建了电气工程及其自动化专业,其后根据河南省区域经济发展的特点,对电气工程及其自动化专业进一步细分,于2008年新设置了自动化专业,从而引起了对电气专业原有的专业特色、人才定位、课程设置等一系列新的思考。本文主要介绍郑州航空工业管理学院电气工程及其自动化专业发展的特点,讨论相应课程体系的建设,及突出实践教学环节对本专业工程应用型人才的培养。
一、应用型人才培养的定位
1.电气工程及其自动化专业的特点
电气工程及其自动化专业是1998年教育部在高等学校专业目录调整时,把原来的“电力系统及其自动化”、“电机电器及其控制”、“高电压与绝缘技术”及“电气技术”四个强电类专业合并而成的专业,是新专业目录中合并调整原有专业最多的新专业之一。[1]新专业的建设遵循“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的原则,改变了过去专业设置过多、过细的做法,强调本科阶段对专业基础知识的掌握,具有强电与弱电、电工技术与电子技术、软件与硬件、元件与系统相结合的特点。由上述的发展可以看出,电气工程及其自动化专业应该是一个以强电为主、强弱电相结合的专业,应该体现以“强电为体、弱电为用”的理念,培养的学生既要懂强电又要懂弱电,既搞硬件也搞软件,既掌握电气技术的专业知识,亦了解计算机与电子技术的应用。[2]
郑州航空工业管理学院电气工程及其自动化专业的培养目标是:培养德智体全面发展的,适应社会主义市场经济需要的,具有良好的文化科学素质及电气工程专业知识和应用能力的,能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研究开发、经济管理以及电子与计算机应用等领域工作的宽口径、创新型、复合型高级工程技术人才。该专业的学生由于受到电工、电子、信息控制及计算机等技术的基础训练,既具有电气工程方面的专业知识,又具有自动化与计算机方面的基础知识,使其在今后的就业中具有较大的优势。
2.电气工程及其自动化专业面临的发展机遇
我国电力工业经过多年的快速发展,现今无论是发电装机总量还是年发电量在世界上均居第二位,仅次于美国,但人均装机量与人均年发电量都远远落后,仍有很大的发展空间。电力工业的“十一五”发展规划提出了特高压的发展战略,并且提出构建智能型坚强电网的概念与目标,为电力工业、电气设备制造业及相关的机械、材料工业提供了无限的发展潜力。[3]
河南省在第十一个五年发展规划中指出:“加强电网建设,增强电力输送能力。加快计算机技术、自动化技术和信息技术的推广应用,提高城网的自动化水平”与“重点发展高压超高压输变电成套设备,电站辅机以及中高端电工专用设备,风能、低温余热发电设备”。现如今,发展循环、低碳经济,建设环境友好型、资源节约型社会成为经济社会可持续发展的战略目标,电力工业必将在其中扮演更重要的角色。
事实表明,高质量的电能供应是中国社会现代化建设的重要保障,也是河南区域经济快速发展的基础条件,需要有大量合格的电气工程师,而这正是电气工程及其自动化专业的根本使命与发展前景。因此,郑州航空工业管理学院电气专业紧密跟踪我国电力工业的发展规划,结合地区经济发展的特点,及时调整专业的办学方向,力争办出专业特色,培养出更多的电气工程技术专门人才。
3.电气工程及其自动化专业的现状
郑州航空工业管理学院是一所按二本招生的普通本科院校,是面向地方经济和航空工业生产第一线,培养输出复合型应用人才的重要基地。电气工程及其自动化专业于2001年筹建,根据电力工业发展现状与区域经济特点,提出了电气工程及其自动化专业的应用型人才培养目标,并且结合郑州航空工业管理学院工科发展的水平及电气工程及其自动化专业的师资力量,编制了偏于电机电器及其控制的课程体系。电气工程及其自动化专业经过数年的建设,并且与21世纪电力工业的迅猛发展相适应,于2008年对原有的电气工程及其自动化专业进行了细分,新设置了自动化专业,并且该专业在师资方面也有了较大的进步,这些都促进了电气工程及其自动化专业强电本色的回归,推动了对相应课程体系及专业定位的思考。
虽然近几年郑州航空工业管理学院电气工程及其自动化专业有了较大的发展,但是专业基础与兄弟院校相比还很薄弱,实验条件与师资力量还很有限,仍然处于快速发展时期,总体仍处于较低水平。因此,目前的电气工程及其自动化专业仍需且必须定位于工程应用型人才的培养,学生毕业以后可以到电厂、电力设计单位、电气制造企业及各工矿企业从事与电气相关的设计、运行、管理等工作。
4.应用型人才的特点与培养
应用型人才的特点是学科基础知识扎实,实践能力与创新意识强,除了具有较好的科学素养外,还具有良好的工程素养,具备解决工程实际问题的能力,毕业以后主要在生产第一线从事运行与管理等工作。应用型人才首先是一种创新人才,具有把理论知识和技术转化为实践生产力的创新能力;其次也是一种复合型人才,因为应用型人才的工作是以解决实际问题为根本,而要解决一个实际问题往往不能仅靠一种专业知识,实践的创新多出现在学科边缘或者各学科的交叉处,因此应用型人才也是一种复合型创新人才。[4]
对应用型人才的培养,不是简单地增减几门课就能做到的,构建科学的课程体系是培养合格应用型人才的基础。如何建立以强电课程为主,渗透电子技术、信息技术与计算机技术的电气工程及其自动化专业的课程体系,是一项系统性的工程,需要透彻理解相关的课程及经受实践的检验。
二、课程体系的建设
在电气专业新课程体系的设置上着重突出“以强电为主,弱电为辅,强弱电、软硬件、电气控制与信息技术相结合”的专业特色,主要依据四个基本原则:一是突出强电特色,并且结合电力发展前景与现有师资力量,设置了电力系统及其自动化与电机电器及其控制两个专业方向的课程模块;二是紧密结合自动化技术在电气工程领域的应用,保持电子与计算机技术相关课程教学四年不断线;三是强化本专业应用型人才培养的特色,保持实践教学环节四年不断线;四是激励学生的个性化发展,结合学生就业需要,注重课程安排的科学性与系统性。
新课程体系的主要特点是适应郑州航空工业管理学院原电气工程及其自动化专业细分为电气工程及其自动化专业与自动化专业的发展需要,突出了电气工程及其自动化专业的强电特色,根据“厚基础、宽口径、重实践、强应用”的应用型人才培养模式而设置。
1.课程体系的改革
郑州航空工业管理学院原电气专业结合了电气工程及其自动化与自动化两个专业的内容,专业的特点为“强弱结合、适当偏弱”;新电气专业的特点转变为“强弱结合、强电为主”,专业课程的口径相对变窄。新电气专业的课程设置不再是电气专业与自动化专业的区分,而是电气专业内电力系统及其自动化与电机电器及其控制两个方向的设立。由此考虑把原来的学科基础课—专业基础课—专业选修课—跨专业选修课—实践环节的课程体系改为更符合新电气专业特点的一级学科基础课—二级学科选修课—跨二级学科选修课—跨专业选修课—实践环节的课程体系,如表1所示。新的课程体系保证了学生的理论教学在满足基本学分的前提下,能够小于2500学时,同时优化了课程内容,扩大了选修课程范围,扩展了学生的知识面,激励了学生的个性化发展。
表1 电气工程及其自动化专业新的课程体系
课程类型 课程名称
一级学科
基础课 自动控制原理(双语)、模拟电子技术、数字电子技术、电路(双语)、电磁场、微机原理与接口技术、复变函数与积分变换、电机学、电力系统分析、电力电子变流技术、信号分析与处理、专业技术讲座
二级学科
限选课 电力系统自动化、电力系统继电保护、电力系统远动及调度自动化、发电厂电气部分
电机设计及优化、电机与拖动基础、电力拖动自动控制系统、电器学
跨二级学科
选修课 高电压技术、发电厂动力部分、供配电技术、电力市场基础、电力系统的MATLAB/SIMULINK仿真与应用;检测技术及仪表、传感器应用技术、楼宇自动化系统、微特电机、交直流调速系统与MATLAB仿真;单片机原理及应用、DSP原理及应用、电气与PLC控制技术;机械制图CAD技术、软件技术基础(双语)、可视化程序、EDA技术(双语)、工业组态技术;科技论文写作
跨专业
选修课 管理学、市场营销学;音乐欣赏、美术鉴赏;机械设计基础、计算机网络(双语)
实践教学
环节 金工实习、专业实习、专业调查、认识实习、军事训练、社会调查、公益劳动、毕业实习、毕业设计;单片机课程设计(选)、PLC课程设计(选)、电力系统继电保护课程设计(选)、发电厂电气部分课程设计(选)、电力拖动课程设计(选);电气专业制作实践、电力系统分析课程设计、电机学课程设计、电力电子课程设计
2.课程内容的优化
新的课程体系在强电专业“宽口径”的前提下,突出“厚基础”的要求,公共基础课与学科基础课的学时比例达到总学时的74%。在实现了同一专业的通识教育课、专业基础课完全打通,专业主干课程也基本相同,而专业方向的不同只体现在专业课程中的非主干课程及实践环节的要求的基础上,[1] 新课程体系既实现了对学生人文社会科学与自然科学知识的培养,又强化了对学生对本专业基础知识的要求,同时还突出了不同的专业方向特色。
新课程体系在课程内容上更加突出强电特色,突出计算机技术与弱电控制技术在本专业领域内的运用。按照电力系统及其自动化与电机电器及其控制两个专业方向,设置了两个特色显著的课程模块作为任选的必修环节。另外,按照“拓宽”与“加深”的原则,开设总数达到19门的二级学科选修课,学生可以选修其中的5~7门。按照提高学生综合素质的要求,设置了跨专业选修课与全校公共选修课,要求学生在人文社科、经济管理等方面修习约6门课程。
3.授课时序的调整
按照先基础后专业、由浅入深、循序渐进的原则,保持计算机教学、英语教学不断线,科学分配各门课程的授课时间与学时。
(1)保持计算机教学不断线。计算机课程按照教学次序包括:“计算机应用基础”、“C++语言”、“机械制图CAD技术”、“软件技术基础”、“微机原理与接口技术”、“工业组态技术”、“电力系统的MATLAB/SIMULINK仿真与应用”、“单片机原理”、“交直流调速系统与MATLAB仿真”、“EDA技术”、“可视化程序”、“计算机网络”、“毕业设计”。
(2)保持英语教学不断线。建议取消“专业英语”课程,增开双语课程教学。用英语(或双语)教学的相关课程包括:“大学英语”、“电路”、“软件技术基础”、“自动控制原理”、“EDA技术”、“计算机网络”、“毕业设计”。
(3)科学分配各学期的课时量。如第一、第二学年学生的学习效果较好,可以适当增加基础课与专业课的课时量;第四学年学生因社会实践、找工作、考研等,学习效果下降,此时可以突出计算机与实践教学环节,利用课程的强实用性平抑学生的浮躁心态,最大限度保证学习效果。
三、加强实践教学环节
实践教学是高等院校培养工程应用型人才的必备环节,是提高人才核心竞争力的决定性要素。各高校电气工程及其自动化专业培养的人才水平的高低,取决于实践教学水平的高低,包括实验条件的完善、实验内容的设计及实验教师的素质。郑州航空工业管理学院电气专业的实践环节主要由课程实验、课程设计、生产实习与毕业设计等组成,组成了一个比较系统、由线到面、由基础到综合,分层次、全方位的内容体系。[5]
1.课程实验与课程设计
课程实验包括电工电路、电子技术、电力系统继电保护、电力系统自动化、电力电子技术、电机与拖动、C++语言、单片机原理、电气PLC原理等。
课程设计是工科专业实践教育的重要一环,是培养大学生独立思考、信息检索、相互合作,初步从事科学研究能力的重要途径。课程设计实践环节主要由核心专业课程与部分实用性强的专业课程如“电机设计”、“电力系统分析”、“单片机原理”、发电厂电气部分等的课程设计构成。
2.实习基地
实习基地由校内与校外两部分组成。校内实习基地主要由校办工厂组成,完成金工实习、电工电子技术、计算机辅助设计等基础性专业训练;校外实习基地主要包括陕西航空电气有限责任公司、成都飞机制造厂、贵州飞机制造厂等,学生在校外实习基地主要接受现代化企业的生产教育,培养工程实践能力。
3.毕业设计
电气工程及其自动化专业毕业设计的课题多来自于工程实践。题目通常由导师自行拟定,或者来自于导师科研项目的某一模块,或者来自于导师熟悉的专业领域,与工程实际结合紧密。针对毕业设计中存在的问题,如题目陈旧、知识面过窄、实验条件较差、学生支差应付、成果可操作性不强等问题,现阶段可积极采取以下措施:一是加强对教师和学生的管理。对教师尤其是青年教师中期抽查考核,组织讨论,询问学生等;对学生加强考勤,不定期考查,组织中期检查与预答辩等。二是鼓励和引导学生在学科知识范围内自由选题,激励他们选择来自于生活实践、能够解决实际问题的课题。三是创造条件允许学生到实习或工作单位做设计,聘请企业中有高级职称的人员参与毕业设计的指导工作。
除了以上基本的专业实践环节之外,还可以积极组织学生参加“挑战杯”、“电子设计”等全国大赛,鼓励学生进行科技创新制作,建设专业的开放型实验室,积极探索有助于提高学生创新能力、工程实践能力的教育教学模式。
四、结束语
电力工业巨大的发展空间与郑州航空工业管理学院办学方针的转变,为电气工程及其自动化专业提供了良好的发展机遇。抓住此发展契机,基于“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的电气专业的教育理念,构建了科学有效的课程体系,为今后培养大量合格的应用型电气技术人才奠定了基础。对该专业课程体系的建设与应用型人才的培养过程仍需经受实践的检验。
参考文献
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关键词: 电气工程导论 教学理念 教学方法 考核方式
引言
本世纪初,为适应高校大规模专业目录调整、专业口径大大拓宽的要求,我国高校各相关专业普遍开设了专业导论类课程,旨在帮助大学一年级学生在正式学习专业课之前,对本学科、专业有一个概括的、全景式的了解,这对学生后续专业课的学习乃至职业生涯的规划具有重要的指导意义。
导论类课程根据其覆盖面,大致可以分为“学业导论”、“学科导论”、“专业导论”、“课程导论”四个层次,各层次导论课的任务目的不同[1]。《电气工程导论》课程是我校针对电气工程及其自动化专业大学一年级学生开设的“专业导论”课,总学时为16学时。课程的目的是使学生对本专业的专业课程和知识体系有一个全面、系统的了解,对大学阶段后续课程的学习起到提纲挈领的作用。
1.课程教学理念
教学理念是对教学活动认识的集中体现,是人们对教学活动中各种行为的看法和持有的基本的态度与观念。明确表达的教学理念对搞好教学有重要的指导意义,因此在开始课程教学之前明确表达教学理念是有必要的。在任何教学活动中,教师都必须回答以下三个问题:(1)开展教学活动的意义及教学的目标是什么?(2)采用何种教学方法和教学手段来实现教学目标?(3)如何进行教学评价才能客观、科学地评判教学目标是否实现及实现的程度怎样?对这三个问题的回答,实际上集中体现了教师的教学理念。
教学要以学生为本,以提高学生的学习能力和综合素质为目标。现代教育越来越强调人性化、人道化,尊重学生和学生的个性,因此在教学活动中,要突出学生在整个教学过程中的主体地位,培养主体意识,提高学生的主体能力。这就要求我们改变传统的课程观,使课程由过去教师讲解、学生被动接受,转变成为师生共同参与的由教师引导的探求知识的过程。在教学过程中,教师的责任不在于教会学生多少知识,而主要在于教学生学会如何学习,在于对学生学习的认识论和方法论的导引。课程内容的组织从单一学科向跨学科、综合化和更具启发性的方向发展,从强调知识的掌握与积累向新知识的探索和发现发展。
教学要讲效果,同时要讲效率,教学中应采用多样化、现代化的教学方法和教学手段来减轻学生的学习负担,提高学生的学习兴趣。随着信息技术的飞速发展,全球掀起数字化教育浪潮。世界各国争相实施各类教育信息化工程,日益重视以多媒体和因特网为手段的现代教育方法,表现方式主要有:多媒体技术、计算机网络技术、网络多媒体教学、多媒体远程教学、虚拟现实技术等。教育信息化对现行教育从教学内容、教学过程、教学方式到教学活动中的师生角色、教育目标等方面都产生了深刻影响。究其原因,在于采用信息技术的教学手段教学效果好、学生学习效率高,使学生能够在比较轻松的气氛中获得知识、提高学习能力和兴趣。
课程考核方式要以提高学生综合素质为出发点,注重突出评价的发展和激励,采用能更客观地反映学生学习的能力,能促使学生勤于思考、积极探索的考核方式。进行评价时,不是简单地区分学生学得好与差,而要重视对学生学习动力和潜能的评价,致力于促进学生的学习进步和能力发展。为使评价更加科学、客观,结合课程的特点,应改变评价主体的单一性,即不由教师单方面进行评价,而应调动学生参与评价的积极性,实现评价主体的多元化,建立由教师和学生共同参与的评价机制。
2.课程教学实践
2.1教材建设
《电气工程导论》作为电气工程及其自动化专业的前导性课程,其内容应紧跟相关领域科技的飞速进步,目前出版的教材,其版本的更新速度难以满足这一要求。因而在教材建设方面,我们组织了电气工程相关教研室若干位有经验的教师根据各自研究领域分别编写了教材的总论、电机电器、电力电子、电力系统、高电压与绝缘技术、电气测量、电工理论与新技术等部分的讲义,编写时尽可能采用新材料、参考最新研究成果,保证教材的新颖性和前沿性。讲义着重介绍电气工程专业相关的基本概念、实际应用和发展趋势,涉及的专业面宽,而不涉及过多的理论。除文字形式的讲义教材外,还收集整理了丰富的以现场教学为主的视频教材,以及扩充阅读网络链接地址等,作为学生的自学材料。
2.2课堂教学
随着专业口径的大幅拓宽,作为专业前导课的《电气工程导论》所涵盖的知识也开始广泛。不积累必要的基础知识,现场教学、课堂讨论及学生学习能力的提高就成了无源之水、无本之木。因此按照教学方案,《电气工程导论》课程中的基本概念、基础知识由前述编写了教材相关部分的教师各自负责讲解,教学中采用丰富的多媒体、网络资源,教师的专业性和教学手段的信息化保证了讲课的质量和效率,同学们也能感受到我们以学生为本的教学理念,认真听讲的积极性大大提高。
2.3案例及现场教学
从2013年实施教学改革以来,我们在《电气工程导论》课程教学中增加了案例及现场教学环节。在学生完成必要的基础知识学习后,针对我校电气工程及其自动化专业的两个专业方向――发输变电和供配电,设置了电厂、变电站案例教学,通过案例教学,学生对电厂、变电站的构成和基本原理有了一定认识,之后组织学生到案例教学原型电厂、变电站进行现场参观学习,通过现场学习,了解了电气安全、电气生产及系统运行等内容,增加了感性认识,学生对基础知识的掌握更加牢固、对案例的理解更加深刻,提升了对专业课的学习欲望和兴趣,为今后专业课的学习奠定了良好的基础。最后让学生用一个下午时间写出电气工程导论学习报告。
2.4课外自学及课堂讨论
电气工程及其自动化专业宽口径的特点要求学生的知识面广、学习能力强,课外自学及课堂讨论正是为强化这一教学目标而设立的。课外自学是在教师的指导下,班级学生分为若干小组,以小组为单位,利用课外时间通过上网等方式,就电气工程感兴趣的领域自选主题,进行小组学习讨论,并做好演示PPT幻灯片。小组的选题如“为什么电能会成为能源的主要形式?”、“发电方式的发展趋势是怎样的?”、“电动汽车是汽车的发展方向吗?”等。各小组制作的PPT幻灯片在讨论课上作为讨论材料,首先由小组每位成员分工合作,对选题进行阐述,保证每位同学都参与讨论过程,其次由其他小组根据讲述内容提问,进行课堂辩论,教师引导讨论的进行并作必要的点评,最后小组进行讨论后总结。这一过程充分调动了学生主动学习、积极参与的热情,提高了学生分析问题、自主学习的能力。
3.课程考核
课程考核是课程教学的一个重要环节,直接影响到学生的学习状态,它是衡量教学效果的教学活动,适当的考核方式更是有效激发学生学习的主动性、强化学习效果的有力手段。
《电气工程导论》课程的教学设计及特点,决定了传统的一张考卷定成绩的做法是不合适的。依据教学的方式方法及要求,采用多元化的课程考核方式,对学生进行多方位综合测评。考核项目分为:①课堂考勤与平时作业(占15%);②案例及现场学习报告(占15%);③课堂讨论(占30%);④期末考试(占30%);⑤课程学结报告(占10%)几部分。通过这些方面的考核,能客观地反映学生的学习态度、学习能力、实践能力、知识积累及总结提高的能力。其中课堂讨论和期末考试在总成绩中占比较大,原因分述如下:课堂讨论要求小组学生采取分工合作的形式收集原始资料,加工整理并制作PPT幻灯片,在课堂上阐述并进行答辩,在这一过程中,每位同学对小组的贡献率实际上是每位同学学习主动性和学习能力的集中体现。它由小组全体成员经过民主评议给出,是学生参与课程评价的具体体现。这种学生间的互评更能激发学生的学习主动性和积极性,而学生学习的主动性和学习能力的提高是我们课程教学的一个重要目标。期末考试采用闭卷形式,主要考察课程要求掌握的作为电气工程及其自动化专业学生应知应会的基本概念、基础知识和对电气工程基本问题的认识,这是构建学生电气工程知识体系的基石,对学生后续专业课的学习起重要的铺垫作用。
结语
在电气工程及其自动化专业中开设专业导论课程已成为国内各高校的共识,但如何根据课程特点提高课程的教学质量尚值得探讨。我们在总结我校《电气工程导论》课程开设以来教学经验的基础上,逐步形成了课程的教学理念,并对该课程实施了教学改革,通过三年的实践,学生对电气工程学科和专业的认识、自主学习的能力、对学习专业课的期望、对课程的满意度都有了明显提高,同时学习过程中的精神面貌有很大的改观,这些都证明了我们对《电气工程导论》课程的教学改革有成效。
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[6]工程导论课课程建设研究
关键词:电气工程;培养方案;改革;复合型人才
作者简介:王晓刚(1976-),男,吉林长春人,广州大学机械与电气工程学院自动化系副主任,副教授;王清(1963-),女,黑龙江哈尔滨人,广州大学机械与电气工程学院自动化系主任,副教授。(广东 广州 510006)
基金项目:本文系广州大学“专业综合改革试点”项目的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)36-0131-02
目前我国电气工程领域有以下两个发展特点:一是随着我国年发电量和总装机容量的逐年增长,未来20年,我国电力工业和电工制造业将持续高速发展,对电气工程及其自动化专业的人才需求量越来越大。二是电子技术、计算机技术以及能源技术迅速渗透到传统电工领域,出现了微电网、智能电网等新事物,这对高校电气工程及其自动化专业的毕业生提出了新的要求。与此同时,教育部提出实行“卓越工程师教育培养计划”,旨在培养一批创新能力强、适应社会经济发展需要的高质量工程技术人才,促进工程教育改革和创新,全面提高我国工程教育人才培养质量。在这样的大背景下,各高校都对电气工程及其自动化专业培养方案作出修订。[1-7]广州大学(以下简称“我校”)电气工程及其自动化专业原有的培养方案已经不适合于当今社会对人才的要求,因此从2011年开始对专业培养方案进行了大规模的修订,经专家评审通过并从2012年开始实施。新培养方案的最大特点是侧重于对学生综合能力的培养。
一、专业培养目标
本专业旨在培养能够从事与电气工程有关的装备制造、系统运行、自动控制、信息处理、试验分析、电力电子等技术开发以及计算机应用等领域工作的宽口径复合型工程技术与管理人才。在新培养方案中开设了电力系统自动化、工业自动化和智能电网与新能源技术三个专业方向,相应方向的学生毕业后可在电力行业、电气装备制造和应用行业,或者工业自动化设备集成制造行业、自动化设备和技术的应用行业从事电气、电子、自动化产品的研究、开发、集成、管理、安装、检测与维护等技术工作。
二、新版培养方案介绍
本专业课程基本框架设置为三个层次:第一层次以公共基础课程、学科基础课程、专业必修课程为本专业的主干课程。在此基础上,第二层次设置专业选修课程,选修课程分为电力系统自动化方向选修课、工业自动化方向选修课、智能电网与新能源技术方向选修课和跨方向公共选修课。第三层次设置集中实践环节,包括课程设计、认识实习、生产实习、毕业实习和毕业设计。
本专业基本学制为四年,允许在七年的弹性学制内完成学业。毕业的总学分不少于164,且各层次课程应满足相应模块的修业要求。公共基础课程平台包括通识类必修课和通识类选修课,分别要求达到36学分和11学分。学生至少需获得4个第二课堂学分方能毕业。多余学分可申请以50%的比例折算抵免通识类选修课程学分。在专业选修课程中,要求毕业前必须选修不少于38学分的课程。通识类必修课程、学科基础课程、专业必修课程是本专业全体学生修读的课程,如果考试不及格,按学校文件规定,必须重修。所有集中性实践教学环节是全体学生必须完成的实践环节。学生可根据自己的学习兴趣在第三学年开始选修电力系统自动化、工业自动化或智能电网与新能源技术方向的课程,在相应方向所选修的课程要求至少要分别达到12、9.5及10学分。
另外还建议学生每学期至多选修2学分的通识类选修课程,并选择适当的经济管理类通识课程,以丰富自己知识结构。学生应特别重视学科基础课程和专业必修课程的学习,为后续学习、工作打下坚实基础。
开设的课程具体包括:
1.通识类教育课程平台(通识类必修课)
包括思想道德修养与法律基础、思想和中国特色社会主义理论体系概论等政治类课程以及大学体育、大学英语、计算机基础、心理健康教育等,共36学分。
2.通识类教育课程平台(通识类选修课)
分为人文科学类、社会科学类、自然科学类、工程技术类、体育艺术类、教师教育类六大类别,要求学生跨学科选修两类以上(含两类)课程,且要求在精品通识课程中选修不少于2学分,与专业相同或相近的课程不计入总学分。通识类选修课要求修满11学分。
3.学科基础课程平台(学科基础课程)
包括专业导论、高等数学、大学物理、机械制图、C程序设计、电路等,共30学分。
4.专业课程平台(专业必修课程)
包括模拟电子技术、数字电子技术、模拟电子技术实验、数字电子技术实验、电力电子技术、自动控制原理等,共17学分。
5.专业课程平台(专业选修课程——模块课)
电力系统自动化模块包括发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护原理、电力系统自动化、电力系统调度、电力系统新技术专题、配电网自动化、高电压技术等,要求修够12学分。
工业自动化模块包括电机拖动技术、电力工程基础、电力电子技术装置及应用、现代控制理论、自动化仪表与过程控制、运动控制系统、电梯控制技术、智能控制、机器人技术、物流自动化技术等,要求修够9.5学分。
智能电网与新能源技术模块包括发电厂电气部分、电力系统分析、智能变电站技术、电力系统继电保护原理、智能电网技术、微电网技术、新能源发电技术等,要求修够10学分。
6.专业课程平台(专业选修课程——跨模块课)
这部分课程3个方向的学生都可以选修,要求模块课和跨模块课的总学分至少达到38。包括单片机原理与接口技术、复变函数与积分变换、电磁场、概率论与数理统计、电子电路CAD技术、专业英语、电气控制与可编程控制器、计算机虚拟仪器技术、DSP系统设计与应用、计算机控制技术、无线传感器网络技术、学科研究方法论等。
7.实践教学平台
包括军训、金工实习、电工电子实习、认识实习、电子技术应用课程设计、单片机应用系统课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计。此外,3个方向的学生还要完成相应模块的课程设计,分别为电力系统课程设计、控制系统课程设计、智能电网技术课程设计,为期均为1周。实践课的总学时为28。
新培养方案各类课程的学分数、学时数及其所占百分比见表1。
三、新版培养方案所采取的改革措施
1.专业方向改革
与原培养方案相比,专业方向作了很大改动,这样做的原因有三:
第一,原培养方案并不分方向,所有学生都只是根据自己的兴趣在专业课程平台的26门专业选修课中自行选课,且要求毕业前修够至少36学分。这种方式存在很大的弊端,这是因为学生对专业方向的把握能力不够,所选的课程不够系统化,导致学生毕业时对电气工程及其自动化专业的内涵仍不明确,从而直接对考研或工作造成影响。
第二,原培养方案的课程侧重于工业自动化方向,电力相关课程较少。然而从近几年我系学生的就业情况来看,进入电网公司和发电厂等电力企业就业的学生每年都占据一定的比例,迫使我系对专业方向进行更合理的设置。
第三,随着电力工业的发展,电子、计算机、通信等信息技术以及能源技术与传统电工技术不断融合,丰富了电气工程及其自动化专业的发展方向。例如智能电网、新能源技术、微电网技术等新兴技术的出现要求本专业应及时地调整专业方向。
综上,在新的培养方案中将学生分为电力系统自动化、工业自动化以及智能电网与新能源技术3个方向,学生必须选定一个方向,并在相应的模块课程中修够一定的学分。这一改革措施的目的是使学生有更明确的学习目标,实现个性化发展,毕业时有更好的专业素养,也为学生在电力部门和新能源产业就业打下更好的基础。同时要求学生要选修一定学分的跨模块课,成为宽口径复合型人才。
2.课程结构改革
对比表1和表2可以看出,与原培养方案相比,新培养方案的学分数略有减少,而学时数减少的幅度较大。这是因为学校规定1学分由18学时减少至16学时,如电机拖动技术由原来的3学分64学时(含10学时实验)改为现在的2学分32学时。而专业课总学分的要求几乎不变,从而要求学生修更多门课,接触更多的专业知识,体现了全面发展的原则。
另外,新版培养方案要求学生至少获得4个第二课堂学分方能毕业。所谓第二课堂,即鼓励学生在校学习期间积极参加第一课堂以外的学术科技、文化艺术、社会实践等活动,提高学生的综合素质。学生课外参加学科竞赛项目获奖、获得专利、、成果技术转让、完成科研课题和社会调查、获得技能证书等均可获得相应的学分。将学生在第二课堂的活动进行学分量化,与第一课堂学分共同构成综合素质评估体系,更为准确全面地反映学生的综合素质情况。
3.课程设置改革
由于专业方向的改动较大,因此课程设置上也有较大变化。改动较大的是专业课程平台,增设了多门电力系统及其自动化和智能电网与新能源技术方向的课程。工业自动化方向增设了电力电子技术装置及应用、物流自动化技术。在跨模块专业选修课程中,删去工业控制总线、电子电路故障诊断技术、楼宇自动化系统等课程。
另外,在课程教学内容上,要求紧跟理论和技术的发展动向,对每门课的教学内容都做了优化,保证学生学到最新最实用的理论和技术。
四、结论
电气工程领域的理论和技术随着电子技术和计算机技术的渗透而发生了巨大变化,高校电气工程及其自动化专业的培养方案应及时做出修订以适应社会对人才的要求。本文对新培养方案做出介绍,从专业方向、课程结构和课程设置三个方面进行了改革。新培养方案将更好地为社会培养宽口径复合型工程技术与管理人才。
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【关键词】人才培养;教学实践;应用型人才;水电特色人才
随着我国电力工业不断飞速发展,计算机电控及通讯等技术在电气工程领域得到了广泛的理论实践和应用实践,对此,教育部对于本科专业目录进行了相应调整,结合新的就业机制,针对本科专业学生就业行业依托性差等方面,提出了进行系统化科学化的专业改革以及专业建设。电气工程自动化专业主要面向于水力发电和配电领域,以培养优质水电人才为目的,解决专业口径拓展,专业方向拓宽,实现全方位的教学课程整体体系改的等教学问题。从而形成一套有效可行的电气工程自动化专业中的水电型人才培养模式,以此来满足经济社会发展需要和行业需要。争取培养出更多更优秀的高级技术人员。
一、水电型人才培养方案的改革
社会经济发展对水电型人才的要求是,能力强、素质高等。改善专属型人才培养方案应该从面向工程应用方向着手,逐步的拓展基础知识教育,牢牢打好基础实验关,全面的提升学生能力和教学能力。
1.针对水电型人才培养定制专业方向改革
建立完善的教学模式,即,电力电子柔性输电专业和电力系统机电保护以及电力系统自动化三个主导专业,为适应型学生提供多种选择,促使专业型学生能够逐步的适应水电行业和地方供电领域的需求。
2.针对水电型人才培养定制基础学科教育
根据教育部的公告,以电气工程自动化为主导学科,在这门学科机制中,建立电气工程、计算机应用控制工程以及通讯工程等基础学科融合的基础教育平台,逐步的拓展专业基础知识,拓展面向专业适应能力。
3.针对水电型人才培养定制基础实验课程教育
从初级学科到高级学科教育秉承以能力培养为主要原则,建立一套完整的专业知识基础实验平台教育,从而培养学生自主实验技能。其具体的表现为:
(1)电子工程技术实践。
(2)电工实际测量及实践。
(3)电路走向设计。
(4)CPLD与电子CAD。
(5)结合具体实践环节,优化出一套更加倾向于实验能力培养的专业型人才培养体系。
4.针对水电型人才培养定制模块教学模式下的综合实验体系
以发展专业实践为目的,建立电力系统设计规划、电力系统自动化、水电站运行仿真培训实验以及在读生基础知识创新实验等。
二、整体教学内容建设与改革
针对于面向工程实践应用,以科学基础为指导,建立一套完善的思想教育模块,优化课程体系,改善教学课程内容,同时建立科学性的教学手段和方法。
1.教学课程整体体系优化策略
合理的不空,将专业知识与基础知识相结合,减少不必要的重复性内容,删除一系列的陈旧过时的内容,根据科学技术进步的脚步,增加符合时宜的新内容。同时根据课程层次分化进行系统优化,提供科学化的专业基础课程以及专业公共方向专业课程和专业方向选修课程,形成一套适合每一个学生自身成长的专业知识体系。
2.水电专业课程改革方案
做出一套行之有效的能反映出科学基础知识也能反映出当代电力产业发展的新体制内容。只要是采用将新时代的基本教育内容直接融入到教学内中之中,并且将已经淘汰的过时的内容从教学课程中剔除。同时,调整水电专业课程在整体知识体系中的地位,将那些不必要的教学学时减少。
3.水电专业教学手段改革以及教学方法优化
以启发式教育为主导教学模式,从启发学生自主学习的入手,让学生具备独立思考和主动参与的能力。其具体的表现方式为,启发式教学手段、课外研究以及设计性学习手段,并且通过问题教学方式升级成一种互动教学模式。从而将现代教学手段与传统教学手段相结合到一起,注重电子信息自动化技术用用,用以提高教学质量和效果。如,某学校建立了精品课程网络以及求索课堂等等。
4.从实践中实现教学改革
以基础实验课程专业知识实践为主导思想,牢牢打好基础实验技能,逐步提高学生的专业创新能力和自主实验能力。,将实践教学分成专业综合实验和专业基础实验两个部分。
5.构建完善的基础实验体系
将以往传统的分散式课程实验进行改革,从中积累专业性较强的基本实验能力,从初级到高级的稿件基础实验教学平台,系统性培养水电专业学生基本实验能力。
6.专业性实验教学体系建设
培养学生的主观意识以及实践能力和创新能力针对电力工业需求,开设一系列的综合实验和电力系统继电保护综合实验等,全面性加深学生对专业知识的认识和理解。只有拥有创新实验室及教学建模实验室才能及时做到实验室开放普及面广,积极组织开展水电型学生学科竞赛等,从而做到定向培养水电型人才的目的。
三、实践教学条件优化建设
1.教学条件优化
教学条件优化只要以基础专业实验平台、专业性试验平台、创新专业实验平台以及毕业生实习基地建设。具体的教学环境如图表1反应。
2.毕业生实习基地发展建设
通过与各大电站签订实习协议为主,完善毕业生在校外实习基地建设,建立水电站仿真实验室作为校内的培训实习基地,在毕业生实习阶段,首先到校外参观实习基地,从而在感性上认识电力系统运行模式,从而在进行水电站仿真实验室进行仿真模拟实验。从实验中让学生丰富实验教学知识,能主动将理论与实践内容相结合,解决原始教学中学生只懂得理论却不能亲自动手实验的难题,从而激发学生的学习热情和学习兴趣。
3.通过学分制与导师促使水电型特色人才培养
施行学分制的可信出发点是以人为本夜学生为可信,让学生在学习上享有自。在享有自的同时也要针对学生的选课进行指导并施行导师制教育。做到每个班级都配备拥有专业教学经验的本科生导师。同时,在实施导师制的同时采用学分制,学生在通过考核成绩时才可以取得教学各个环节中的学分,成绩不合格者不给学分。从而促使学生的积极学习情绪。也让学生在自己的心中建立一个完整比赛情绪,这有助于增加学生学习的积极性。
四、水电型人才培养创新特点
电气工程自动化专业主要培养学生学习电子电工技术、数控技术、信息控制技术、计算机专业技术以及电气工程自动化技术等方面的工程技术基础知识和一定的专业知识,使学生受到电子电工信息话控制及计算机技术方面的基本训练,以及电气工程自动化领域的专业训练,具有解决电气工程技术与控制技术问题的基本能力。
1.准确定位电气工程自动化水电专业人才培养的目标,建设处专业方向明确、基础实验到位、学科基础综合性强的水电特色应用型人才培养机制。
2.以电气工程学科为主建立学科交叉融合的专业基础教育平台,拓展专业基础知识涵盖面,总而满足现代科技技术发展过程中所需要的水电型人才。
3.基础教育平台由有初级到高级,逐步完善培养学生的基本实验技能。培养和提升学生的创新能力和对专业主动性。
4.建立一系列的校内校外实习基地,将现场与仿真实验机密结合到一起,这样才能激发学生的主观意识,并且能主动参与到学习热情当中,提高了实践教学的效果,也对实践教学起到了一定的优化作用。
五、结束语
综上所述,从电气工程自动化的教学实践中发现,要想培养具有水电特色的专业型人才,要从很多方面入手,在优化教学体系的同时,也对授课者提出了很高的要求。同时,随着电力电子技术以及微电子技术的飞速发展,对电气工程自动化中具有水电特色的专业型人才需求和质量要求也在增加,所以,建立一套完善的优化的教学模式是培养水电型人才的首要选择。只有教学资源逐步完善,才能培养出质量高综合素质好的水电型特色人才。
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关键词:电气工程专业;教学团队;团队建设;教学质量
一、概述
当今社会是一个团队至上的时代,几乎所有事业都依赖于团队的努力,依靠个人力量很难取得什么成就。拥有具备向心力、凝聚力、战斗力的团队,拥有了一批彼此互相鼓励、支持、学习和合作的教学团队成员,才能使专业和学科不断发展壮大。教学团队是“以教书育人为共同的远景目标,为完成某个教学目标而明确分工协作,相互承担责任的少数知识技能互补的个体所组成的团队”[1],教学团队建设目标定位是与提高教学质量和效果、推进教学改革的任务功能相吻合,与教学模式改革和创新人才培养的要求相适应的,团队成员间相互合作、责任共担、利益共享,自身特质鲜明[2]。
二、电气工程专业教学团队存在的主要问题
2002年电气工程及其自动化专业首次招生,我校该专业建设时间相对较短,青年教师教学经验相对薄弱。为了提高本专业的教学质量和人才培养质量,我们以电气工程系为主体成员,以专业建设为平台,启动了“电气工程教学团队”的建设,在建设过程中发现存在如下问题:
(一)电气工程教学团队年轻教师多、绝大部分本科毕业后就从事教学工作。团队中教师学历偏低、职称偏低,团队的职称结构亦不合理,尤其青年教师缺乏工程实践经验、教学经验和科研经验;(二)电气工程及其自动化开办之初,存在实验室不健全、实验仪器、设备不足和实验室管理不科学等问题;(三)电气工程及其自动化专业教学涉及电力系统、自动控制和计算机等方面的相关知识,学生在学习过程中感觉所学各门课程知识较为分散,不成体系,难于理解和掌握。
以上问题严重的制约了电气工程专业和学科发展,制约了教师教学和科研能力的提高,也制约学生综合能力进一步提高,通过电气工程教学团队的建设,可以较快、较好的解决上述问题。
三、电气工程专业教学团队建设的内容
电气工程专业教学团队建设着眼于学校和学院的实际情况,实事求是地提出教学团队建设内容:(一)研究如何通过教学团队建设来增强电气工程专业的办学实力,加强教学管理和课程建设;加强教研活动,达到教学方法和教学手段的提高、探讨教学内容的改革与课程之间的内容有机衔接;(二)是提高学科专业教师的职称,改进团队职称结构。激励教师在上好课的同时,多从事科研活动,撰写学术论文,提高专业学术水平;(三)是提高教师的专业实践能力和科研能力,鼓励教师进实验室带学生的实验课,同时加强与供电系统的联系与合作,探索合作点,将毕业设计与工程实践有机结合,制定校内、校外双导师制,既能提高教师的实践能力,又可解决由于扩招学生人数剧增给毕业设计造成的巨大压力的实际问题;(四)以电气工程专业教学为主线,整合电气工程综合实验室设备与资源,加强学生实践能力的培养。第五是加强教学研究,通过加强教研活动这一行之有效的方法,加强教学管理和课程建设,改进教学方法和教学手段、研究教学内容的改革与课程之间相关内容的分工与衔接。最后也希望通过教学团队建设来增强教学团队中教师和学生联系,来激发学生的学习积极性及创造性。
四、电气工程专业教学团队建设的措施和途径
(一)组建合理的教师团队
电气工程教学团队是以电气工程系为主体成员,以电气工程专业建设为平台,教师规模(13人左右)适当而相对稳定。团队成员既要有擅长做科研的教师,也要有擅长教学的教师;既要有教学、科研经验丰富的老教师,也要有年富力强、发展潜力大的青年教师;既要有科研整体实力强的学术带头人、教学整体实力强的教学“领军人物”,还要有教学、科研骨干成员,筛选团队成员既要看是否具有教学、科研才能,更要看思想品德好坏和是否具有团队合作精神;既要看目前的教学、科研能力,又有看今后的发展潜力和发展后劲,这样才能取长补短,相互提高。
(二) 教学团队的文化构建
教学团队的建设需要集体的力量与智慧,没有良好的团队合作文化,没有团队成员对团队的归属感,团队运作就很难成功。首先,共同建立工程服务农业生产的目标,依托学校优势学科,由小到大逐步作强电气工程学科。教师有了共同的奋斗目标,老中青教师的密切结合,使个人价值与团队目标实现紧密融合。其次,共同营造互信、合作、和谐的团队文化。老教师能够积极地引导中青年教师,中青年教师积极配合,青年教师虚心学习,通过互动合作,教师之间能够在知识和信息上充分交流,在思想、信念、态度等方面相互影响和促进;通过互动合作,团队成员之间既尊重、包容彼此之间的差异性和多样性,又能相互信任和依赖,在团队总目标的指引下,将个人力量凝聚成团队的力量,从而建立起和谐的人际关系和融洽的发展氛围,在合作中实现个人的成长和发展。
(三) 团队通过形式多样的教研活动,提高教师的教学水平
1、每学期都进行集体备课,并认真检查新学期教师必备的教学资料。通过团队集体讨论帮助年轻执教者备课和修改教案,设计科学、新颖的课堂教学思路、多媒体课件等,探索学术难题,做好技术支持,使团队教师提高了教学责任感和教学能力。
2、针对团队年轻教师多、上课经验少的特点,为青年教师配备一名有经验的指导教师及安排青年教师听课等活动,通过有经验的老教师传、帮、带,丰富了青年教师的专业知识,理清了青年教师的教学思路,在师德方面及教学各环节为青年教师成长打下坚实的基础,使他们的教育教学方法和手段有很大的提高。
3、围绕学生的课堂教学,积极组织教师参与学校和学院组织的各种教学竞赛活动。如结合学校“如何上好一堂课” 活动,组织青年教师进行50分钟的课堂教学比赛、中青年教师上好示范课等系列竞赛活动,团队2名教师在学校讲课比赛中获得一等奖,1名教师获得二等奖,获奖率100%。参加学校的课件制作比赛的团对成员也获的了一等奖。这些成绩极大地促进了全系教师理论教学能力的提升,提高了教师教学的积极性。
4、每学期在学期初、期中和期末都会组织有关教学质量、培养方案等方面的教学活动,团队教师都参与讨论,从而掌握整个专业的教学情况,提高了教师的教学主动性和参与性。
5、课程建设是保证和提高教学质量最重要的基础性工作,是专业建设的基础,是深化教学改革的关键,对于建构学生合理的知识结构、能力结构和创新精神具有十分重要的意义。老中青教师共同参与学校的一类课程和精品课程的建设,形成较好的教学梯队,共同加深对课程内容的理解、提高教学水平。
(四) 团队共同整合专业实践教学平台,提高学生实践能力
1、共同建设电气工程综合实验室,以任课老师牵头做实验室建设规划,实验老师具体实施建设。在建设的过程中积极听取各方面意见,共同探讨,经过几年的发展,建成了电气工程综合实验室(下设7个专业实验室),满足了电气工程及自动化专业的课程和毕业设计的需要,同时对学院其它专业和科研形成了有力的支撑。形成强弱电结合、满足教学和科研需要的专业实践教学平台。专业课程实验逐步形成了“基础验证性实验综合性实验设计性实验课程设计和参观实习”的实践教学主线,各门主干课程之间的联系得到进一步加强。
2、要求每一位青年教师除担任理论课程外,必须参与该课程实验课的教学指导工作,以增强青年教师的实践经验和能力,同时完成课后答疑、作业批阅、以便不断加深对课程内容的理解、提高教学水平。
3、每次电气专业学生的参观实习都要求教师参加,以提高教师对实践知识的认识,对电气工程及其自动化专业所涉及的专业知识有一个整体的把握,也提高了青年教师的专业实践能力。
4、充分利用社会教学资源,将各教学环节落到实处,开拓学生的视野。
(五)教学团队建设促进教师科研能力的提高
1、把相关教师组织起来,建立教师团队,可以提高教学、科研工作效率,有效解决教学、科研经常面临的时间矛盾。按照以人为本的思想,不能要求每位老师同时把教学与科研搞得一样好,而要提倡互相合作、取长补短、相互促进、共同发展。擅长“讲”的多上课,把团队中好的研究成果、好的教学内容等及时传播给广大学生;擅长“研究”的多搞科研,多为讲课者提供丰富、高质量的教学素材和教学内容。只有把两者有机结合起来,互相合作,才能取长补短,共同提高教学与科研质量。承认能力差异,不作硬性和统一要求,有利于教师各尽所长,各得其所,共同提高。
2、团队促进教学内容和科研内容交融互补、教学科研同步交流、科研和教改项目互促。建立工程技术服务农业生产的目标,依托学校优势学科,从中寻找科研课题,由小到大逐步作强电气工程学科。促进强弱电的结合,积极寻找交叉点,扩充教师的知识面,提高互补性。由有科研和实践经验的教师带队,积极申请科研项目,联系横向课题,激发青年教师的科研积极性,培养其科研能力,最终提高其教学联系科研和实践的能力。
五、教学团队建设多方面提升了电气工程专业的教学质量
电气工程教学团队能够提供一种民主、平等、沟通、协作、共同进步的和谐发展环境,这种环境能提供心理支持和技术支持,使教师觉得可以表达他们积极或消极的情感,即使是在教学中遇到了挫折,也能坦陈失败与弱点,通过寻求团队其他成员的支持与协助,进而获得能力与经验上的提升。教师,特别是年轻教师都能够自觉努力的提高自身的学历和职称。硕士以上学历由12%升至30%以上,在职称方面有3人晋升为副教授,6名青年教师晋升讲师,以较快速度提升了团队教师的学历和职称,极大改善了职称结构,也提升了教师的业务能力。
团队建设有利于实现教师群体专业发展,团队成员在团队带头人的领导和辐射作用下,取长补短,分工协作,从整体上提高教学效果,提升教学综合实力。而当每个教师个体不断提升时,整个团队就会汇聚出共同的方向,形成合力,实现教师群体的发展,从而带动了整个专业的发展。专业发展了,专业的教学质量也得到了明显的提高,学生有了较好的专业基础、专业素质及实践能力,在2006年、2007年和2008年学生的就业一年一个台阶,就业形势喜人,其中2006届学生初次就业率达到70%、2007届初次就业率达到80%,特别是2008年学生只要拿到毕业证,都有几个单位待签。2008年、2009年和2010年的初次就业率见表1。毕业生初次就业率是最能反映专业适应社会经济需求的指标,其可信度也最高。而且毕业生的工作单位大部分都是各地区、县的电力公司和供电局,学生分配后工作稳定、收入和工作待遇都很好,学生对工作单位也较满意,工作积极性高,在工作中能尽职尽责。多年的高就业率说明电气工程及其自动化专业符合社会经济的需要。
实践证明,通过教学团队建设与改革,加强教学管理工作和教学各环节建设,把教学管理工作与教学各环节建设作为教学团队建设内容,促进课程建设、教学方法的改进、教学研究和实践能力的提高等。将有效克服不足、加速提升电气工程教学团队(本系)、本专业的师资水平和教学质量,促进学院学科建设。
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