时间:2023-07-18 17:23:48
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电气工程及其自动化的课程,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:邮电高校;电气工程;通信原理
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)06-0158-03
近二十年来,我国信息通信业的发展速度远远高于国民经济的速度增长,基本形成了一个世界级水平的信息通信网络。进入21世纪,信息通信业仍迅猛发展,技术革命的浪潮风起云涌,正在引发信息通信领域的产业重组,三网(计算机通讯网、电信网和有线电视网)融合是其中的典型代表,具体到西安邮电大学就是“两化融合”(信息化和工业化)(西安邮电大学是陕西省两化融合中心承办单位)。“两化融合”宏伟目标的实现,不是单靠一个通信技术就可以实现的,需多学科融合在一起,尤其是通信技术和电气技术的融合。通信技术迅猛发展的现实,使我们意识到在邮电类高校培养21世纪的电气工程专业人才中,对专业培养方向和目标应有清醒的认识,必须结合当前形势,进行细致的调查研究和科学分析,以便适应时代社会发展的需要。
一、电气专业开设《通信原理》课程的必要性
电气工程是我国高等工程教育的重要学科门类,而作为一个邮电类高校培养的电气工程师除了应具备电气工程专业的基本素质外,还应有邮电类高校的特色。《电气工程及其自动化作为一个宽口径专业,一定要更好地与信息技术发展的趋势融合。在邮电类高校的电气工程及其自动化专业开设《通信原理》课程,主动适应社会对人才的需要,是教育的本质决定的,也是高校人才培养工作的出发点和落脚点。
二、《通信原理》课程在电气专业的基本内容和教学方法改革
《通信原理》课程的主要内容包括:信号和噪声分析,信号设计理论,幅度调制系统,角度调制系统,模拟信号的数字传输,信道复用和多址方式,差错控制编码和同步原理等。作者将清华大学、北京邮电大学、天津大学、西安电子科技大学和我校(西安邮电大学)通信工程专业的《通信原理》教材进行了比较,其基本内容均大同小异。根据《西安邮电大学本科培养计划》的要求,我校“信息工程”专业《通信原理》课程的教学环节包括理论授课64学时和实验8学时。但是,将《通信原理》课程引入电气工程及其自动化专业,显然不能照搬信息类专业的教学计划和要求,必须在教学计划的安排、师资队伍的建设、教学内容和环节等方面作出合适的配置,以适应电气工程及其自动化专业学生的专业背景和方向。近几年来,我们对通信原理课程的教学内容、实践环节、教学手段等进行了全方位的改革与实践,取得了一定成效。
1.精心安排讲课内容。一般来讲,所选教材章节的编排顺序就是教师授课内容的顺序,而《通信原理》课程的教材在“调制”方面的内容编排上一般采用的顺序为:“模拟信号模拟调制”―“数字信号数字编码”―“数字信号模拟调制”―“模拟信号数字编码”。对电气专业的学生讲授这些内容时,教师一定要注意结合电气专业的相关特点,把电气专业所涉及到的有关模拟信号、数字信号的内容穿去,以便取得更好的教学效果。但作者经过多年的教学实践,发现如果把“模拟信号数字编码”提前到“数字信号数字编码”的前面,授课效果会更好一些。但在讲解数字系统之前,我们应向学生解释两个问题:①如何把模拟信息转变成数字信号。②转换精度如何控制。最后再来讲解数字信号是如何传输的。作者认为这样的改变使教学更有连贯性,更接近于实际的通信系统。学生在学习的过程中,将会更加清楚明了,对知识的掌握将更加牢固。
2.传统和现代化教学手段相结合,有效提高教学质量。随着现代科学技术的快速发展,教学手段也由过去的语言、黑板板书等传统教学方式转变为多媒体的方式教学。多媒体方式教学的优点是课堂的有效时间增加,信息含量高;缺点是学生在有限时间里接受不了那么大的信息量。《通信原理》是一门公式和推导过程相对较多的课程,采用多媒体方式教学,固然节省了板书时间,但是学生对公式和推导过程留下的印象并不是很深。但板书的教学方式就不一样了。教师在书写公式及公式推导的过程中,学生就对公式及整个推导过程有了深刻的理解和记忆。虽然花了一些时间,但听课效果提高了很多。所以,作者建议为了有效提高教学质量,教师在选择教学手段时要灵活多变,应以如何能让学生更好理解、更深刻理解为标准,灵活选择教学方式。把多媒体教学方式和板书教学方式结合起来,以达到更好的教学效果,进一步提高《通信原理》课程的教学质量。
3.改革实践教学环节,提高实验水平。实践性教学对巩固理论知识、培养学生分析与解决问题的能力及开发他们的创造力都有十分重要的作用。结合教育部提出的“卓越工程师培养计划”是为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署,贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》实施的高等教育重大计划。卓越计划对高等教育面向社会的需求而培养人才,调整人才的培养结构,提高人才的培养质量,推动教育教学改革的发展,增强毕业生就业的能力,具有十分重要的示范和引导作用。作为邮电类高校,具体执行教育部提出的“卓越工程师培养计划”,落实到教学上,就是增加实践环节教学课时,改革实践教学方法,提高实验水平。作者在进行《通信原理》课程实践教学改革时,对该课程的实践教学环节也作了必要的改革。《通信原理》课程的实验教学一直存在着实验内容陈旧、实验手段落后等问题。结合“卓越计划”,作者在培养计划中增加了学生自制相关实验设备、装置的内容。在具体执行前,首先增加了实践环节课时,可采用多种形式进行。比如:老师自主出题,以开放实验的形势,分别从大一、大二、大三招收学生,针对不同年级学生的基础和情况,题目从简单到复杂,以适应不同年级学生的情况。教师授课时间比较灵活,晚上、周末或者实验室有空的时间都可以,只要老师和学生提前沟通好就行了。其次积极把课内实验、开放实验的内容与全国大学生竞赛结合起来,通过课内实验、开放实验的训练,选拔出一批优秀的学生集中强化训练,从而在大学生竞赛中取得好的成绩。经过一段时间的具体实践后,收获颇丰。作者带领学生自制了广播铁搭通信演示仪、通信原理教学实验装置综合实验台等相关设备。有的也应用到了大学生竞赛当中,也取得了一些成绩。虽然自制设备参考了一些现有设备,但自制过程对参与的学生来说有非常重要的意义和作用。整个设备的自制过程,自始至终由学生独立思考,独立设计,自己动手,既锻炼了学生的实践动手能力,又能让学生充分发挥他们的聪明才智,培养了学生的创新意识与创新能力,使他们能够在实践中进一步提高自身的综合素质。
随着现代科学技术的发展,各学科间呈现出互相渗透、互相融合、交叉发展的趋势,对本科应用型人才的培养带来了更高的要求。针对邮电高校的电气专业的学生来说,既要学好电气专业的基础知识,又要体现邮电高校的特点。教学改革内容应当着眼于如何能够把电气专业和邮电特色紧密结合,培养出具有特色的电气专业的学生,是教师在教学过程中需要认真思考和面对的问题。通过在邮电类高校电气工程及其自动化专业开设《通信原理》课程的教学改革与实践,不仅丰富了教学的手段,提高了教学的效果,而且调动了学生的主观能动性,有效地培养了学生的创新能力和科研能力,为全面适应新世纪我国工业现代化建设,尤其是通信行业对高级应用型电气专门人才的需要,打下了良好基础。
参考文献:
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关键词:现代化教学方法;电气工程及其自动化;专业教育;专业教育的发展
随着信息技术的发展和普及,现代教育呈现出信息化、现代化的发展趋势。由于信息社会的高度发展,为了适应信息化社会对创新人才的要求就必须对教育方式以及教育方法的改革,将信息技术的现代化教育方法引入教育教学中去,必然能够推动教育的现代化发展,使教育的科学化推进科学化的教育。将现代化的教学方法与电气工程及其自动化专业教育结合起来,是电气工程及其自动化专业教育的发展方向,也是电气工程及其自动化专业教育发展的重要内容。如何以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,笔者主要从以下几方面谈谈自己的看法。
一、完善电气工程及其自动化专业教育的现代教育设施
要以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,首先要完善各类现代教育设施,要使教师和学生有一个用于专业教学相关信息存贮、处理和传递的信息环境。在完善现代教育设施方面,要加强多媒体课室、CAI教室、网络教室、校园网、教育城域网、各级资源中心等的硬件建设。要以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,一方面要在电气工程及其自动化专业教育的现代化教育设施上加大投入,完善电气工程及其自动化专业教育的现代教育设施,另一方面也需要全体专业师生加强电气工程及其自动化专业教育的现代化教育设施的应用,使电气工程及其自动化专业教育的现代化教育设施得到充分的利用,从而实现电气工程及其自动化专业教育的现代化发展。
二、电气工程及其自动化专业教育的现代教育技术应用模式多样化
要以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,需要促进电气工程及其自动化专业教育的现代教育技术应用模式多样化。在电气工程及其自动化专业教育的现代教育技术应用模式中,主要有基于计算机媒体技术的多媒体教学形式、基于卫星通信技术的远距离教学形式、基于Internet及其他网络技术的网络教学形式、基于计算机仿真技术的“虚拟现实”教学形式。基于计算机媒体技术的多媒体教学形式,主要采用的技术手段有幻灯片、投影仪、录像、CAI课件、软件开发实验室等,例如,在教授电力系统结构时,利用多媒体教学形式,将电力系统的结构、系统运行、系统变化以及理论模型等通过图象影片、动画、影片等形式展现出来,可以使学生对电气工程及其自动化专业的电力系统结构有深刻的理解和认识。基于Internet及其他网络技术的网络教学形式,主要是用互联网、局域网等网络技术,使师生实现资源共享以及相互互动,从而提高知识获取速度能力的整体提升。如,在教授模拟电子技术基础时,可以利用网络技术对模拟电子技术的文献资料进行收集整理,然后通过专题讨论、个别辅导等方式,使学生加强对模拟电子技术基础的深入了解,同时也增进了师生之间以及生生之间的情感交流,使电气工程及其自动化专业的模拟电子技术基础教学达到快速、优质、高效的目的。基于卫星通信技术的远距离教学形式,能实现远程教育,使师生、生生之间随时随地地开展电气工程及其自动化专业教育。基于计算机仿真技术的“虚拟现实”教学形式,可以使抽象的理论知识具体化,提高学生对专业课的积极性。
三、加强电气工程及其自动化专业教师现代教育技术培训
要以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,关键在于要有一批掌握电气工程及其自动化专业现代化教学方法的教师队伍。作为电气工程及其自动化专业教师,一方面要积极转变教育教学的传统观念,使传统教育教学观念向现代化教育教学观念转变;另一方面要提高电气工程及其自动化专业教师对现代化教学方法的应用水平。教师可以通过高电气工程及其自动化的相关企业进行实地参观考察,了解电气工程及其自动化时下流行技术手段,了解行业发展动向,以便及时对教育教学进行调整,同时教师要积极参加电气工程及其自动化专业现代化教学的科学研讨会以及相关教学技术的培训,提高职业素养,推动现代化教学方法对电气工程及其自动化专业教育发展的带动作用。
以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,是电气工程及其自动化专业教育发展的重要内容,也是电气工程及其自动化专业教育的重要发展趋势。作为一线教师,要主动提高自身专业素养和教育教学水平,充分利用现代化教学方法,推动电气工程及其自动化专业教育的发展。
参考文献:
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[2]万秋兰.21世纪电气工程人才培养模式及教学内容和课程体系改革初探[J].电气电子教学学报,1999(12):1-3.
【关键词】电气工程;自动化;人才培养
前言
电气自动化,即利用电子装置和技术,实现生产机械过程中的自动控制的一门多学。其主要目标是培养电气自动化技术的应用型人才,实现相关技术的高素质技能人才培养。在电气自动化专业人才培养的实践中,结合社会岗位的特点,进行电气自动化专业的教学改革,促使人才培养的进一步实现,是非常重要的。为了培养电气人才,我们需要针对电气工程及其自动化来制定相应的人才培养战略。
1.电气工程及其自动化的人才培养的研究
1.1对于指导思想的研究
电气工程及其自动化技术是推动我国自动化工业发展的主要动力,做好相关专业的人才培养,为我国自动化行业源源不断输送人才是培训学校以及相关高校的责任。培训单位在制定人才方案的过程中,要严格按照电气工程及自动化的行业特点,结合行业的技术需要,培养出真正的实用型人才,为电气工程及其自动化行业做贡献。可以说,电气工程以及自动化技术专业是一门综合性很强的学科,涉及电力电子技术、电机电器技术、计算机技术、信息与网络控制技术等多个领域,在人才培训体系的建设中,要以专业知识作为主导思想,合理选取技能对学生进行培训,让学生具备分析与解决电气工程技术及控制技术问题的能力。
1.2电气工程及其自动化人才的就业岗位与培养目标
现在,电气工程及其自动化行业迅速发展,虽然每年都有大量的相关专业的学生进入社会,但由于学校在人才培养计划中偏向于理论知识的培养,导致专业实用型人才出现了大量缺口。随着行业的不断进步,目前培养的大多数学生都不能满足用人单位的需要,从而出现用人单位“用工荒”,大量相关专业的毕业学生找不到与专业对口的工作的尴尬现象。培训单位以及相关高校应该注意这个问题,根据市场需求及时调整或优化人才培养方案,在培养学生具备扎实的相关理论基础的同时,偏向于实际操作能力的培养。当然,培训单位可以与用人单位沟通或者做一些市场调查,通过分析调查数据来优化人才培养方案。对于实际操作能力的培养,培训单位还是要从实践教学入手,延长学生去产业基地实习的时间,让学生具备研究开发能力、组织管理能力以及较强的工作能力,在完成学业后能快速适应不同岗位的工作需要。
1.3电气工程及其自动化的课程体系的构建
对于电气工程及其自动化这种综合性较强的专业来说,需要掌握的知识领域比较广,包括电力电子技术、电机电器技术、计算机技术、信息与网络控制技术等多个方面。因此,如何合理分配课程,让学生在有限的时间内掌握学科的重点知识并对行业有充分了解是至关重要的。就目前电气工程及其自动化的行业发展来看,课程体系的建设要以突出强电为主,设置相关特色专业集中师资力量进行重点培养,同时,要与弱电以及电气控制与信息相关技术结合,培养学生的综合能力。课程设置要包含电气工程及其自动化的各个领域,突出专业特色,以培养学生的实际操作能力为主要教学目标。
2. 电气工程及其自动化人才培养战略
2.1科学定位
培训单位要想培养出适应行业发展,达到用人单位需要的综合实用型人才,需要有准确的科学定位来实现培养目标。所谓的科学定位,就是培训单位在制定人才培养计划的时候,在学生的课程设置,培养目标等方面都有科学的市场依据,科学定位是决定电气工程及其自动化专业人才培养质量的关键因素。在对学生进行人才计划的实施时,培训单位要随时关注市场动态,及时掌握行业信息,把这些信息及时传达给学生,让他们对行业的发展有充分的了解。总之,培训单位在教学过程中要找准市场定位,不断优化人才培养计划,提升专业办学水平。
2.2课程体系的改革
对于课程体系的改革,主要根据电气工程以及自动化行业的发展需要来实施的,传统的电气工程及其自动化教育方向是以强弱电结合,偏向弱电的培养模式,随着行业的发展需要的变化,这种课程设置显然不能满足行业需要,目前主要以强弱电结合,突出强电的宗旨进行相关专业的课程设置。专业课程的设置摒弃了过去偏向于某一专业领域的形式,转而向综合性课程开设发展,这主要是由于当下行业发展迅速,技术型人才已经逐渐偏向于饱和状态,用人单位的用人需要逐渐偏向于综合型让人才。因此,培训单位在进行课程改革的时候,要充分考虑市场需要,扩大了选修课程范围,同时优化了课程内容,注重学生实践能力的培养。
2.3加强实践教学
实践教学是培训单位培养学生实际操作技能的重要教学手段,在过去的教学模式中。学校都是以理论课程教学为主,实践教学的课程设置比例很小,在未来的电气工程及其自动化专业人才的培养过程中,要适当增加实践教学的比例,配备专业的实践教学基地以及教学器材,提升教学老师专业教学水平,形成一个完善的实践教学系统,让学生的实际操作能力得到充分培养。
3. 电气工程及其自动化人才培养过程
3.1技能的培训
就目前电气工程及其自动化行业的发展需要来看,只有应用型的人才才能符合用人单位的用人需要。因此,培训单位在进行人才培养方案的过程中要偏向于培养应用型人才,所谓应用型人才,即掌握专业的学科知识,同时拥有较强的实践能力以及创新能力,能快速适应不同的岗位需要一类专业人才。因此,学校在课程设置以及日常教学中,要集中师资力量对学生进行各方面技能的培养,让学生具备较强是综合运用专业知识以及技能的能力。
3.2教育方式的合理选取
对于电气工程及其自动化专业的学生来说,需要掌握的知识领域比较广,学校在课程设置以及教育方式上都要精心安排。在教育方式的选取上,要偏向于实践教学,实践教学覆盖面广,包括课程实验、课程设计、校内实习、校外实习和毕业设计方面。能够充分培养学生对于专业知识的运用能力、创新能力以及管理能力,让学生快速发展成为拥有综合性专业技能的行业人才。
3.3产学合作模式的实践
对于学生来说,只有通过实践教学这种生动的教学模式,才能快速激起学生的学习兴趣,快速提升专业技能。学校在进行实践教学的过程中,可以以产学合作的模式,与校外相关企业建立合作关系,让学生在生产企业中去实习。或者学校有资金支持的情况下,可以开办自己的企业,日常教学甚至可以选在生产现场进行,这对学生了解专业行情以及未来的行业发展趋势有重要意义。
4.结语
电气自动化在推动我国的工业发展以及科技进步上起到了重要的作用,相关专业的人才培养计划也是我们应该重视的。人才培养应该首先明确人才培养目标,注重应用型人才的培养,改善目前的教育方式,加强实践教学,可以适当采取产学结合的新型教学方式进行电气自动化专业人才的培养,为电气自动化行业输送更多的人才,促进我国经济的不断向前发展。
【参考文献】
[1] 黄肇,等《电力系统分析》实践环节教学的改革与实践[J].中国电力教育,2008,(2):107-108.
关键词:DSM;电能管理;中国电能服务网
作者简介:田会峰(1980-),男,安徽萧县人,江苏科技大学(张家港)电气与信息工程学院,讲师;周瑜(1984-),女,江苏张家港人,江苏科技大学(张家港)电气与信息工程学院,实验师。(江苏张家港215600)
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)14-0048-02
在当今能源相对紧缺、世界环境日益变差的大环境下,节能减排显得尤其重要,一方面节约了能源的使用,另一方面又减少了污染物的排放,保护了环境。
电力需求侧管理DSM(Demand Side Management)是指在政府法规和政策的支持下,采取有效的激励和引导措施以及适宜的运作方式,通过电力公司、能源服务公司、社会中介组织、产品供应商、电力用户等共同协力,提高终端用电效率和改变用电方式,在满足同样用电功能的同时减少电量消耗和电力需求,达到节约资源和保护环境的目的,实现社会效益最好、各方受益、最低成本能源服务所进行的管理活动。
文中按照电力需求侧管理的要求积极探索电气工程及其自动化专业的电能管理方向。
一、电气工程及其自动化专业方向
1998年,国家将本科专业目录进行了调整、合并和压缩。电工类和电子与信息类合并成电气信息类。原电工类的电机及其控制、电力系统及其自动化、高压电与绝缘技术、电气技术等专业合并为目前的电气工程及其自动化专业。[1]
电气工程及其自动化专业涉及电工技术、电气技术、电力技术、自动控制技术、计算机及其应用技术等诸多领域,是通用性很强的“宽口径大专业”。全国各高校根据国家经济发展对电气信息类人才的需求,依据各校的实际情况和办学条件,确定了彼此不同的专业方向、人才培养的方案和模式,体现出各校的办学特色。
江苏科技大学镇江校区电气工程及其自动化专业虽然从2000年开始招生,但是其前身可以追溯到1953年上海船舶工业学院创办的船舶电气控制专业,1978年镇江船舶学院开始招收船舶电气自动化本科专业,经过工业电气自动化专业、工业自动化专业等发展到现在的电气工程及其自动化专业。本专业是培养以船舶为特色的电气工程及其自动化人才,其专业建设是依托船舶行业,依靠教学、科学与管理,将其建设成以船舶电气自动化为主要特色、面向工程技术应用的专业。[2]
张家港校区因为远离校本部,又是异地新建校区,无法享受校本部几十年来在船舶电气自动化方面的教学和科研成果。虽然张家港校区自2005年开始招生,其专业方向表面上沿袭镇江校区的“船舶电气自动化”方向,但培养方案实际上与船舶相关的课程基本没有涉及,比如:本部开设的“船舶概论”“船舶电站自动化”“船舶机舱自动化”等课程。[3]因此,电气工程及其自动化专业是作为校区重点建设的专业之一,目前是以船舶电气自动化和工业电气自动化的混合体,专业方向不明确,不利于专业建设和学生就业。
随着社会经济的发展和国家战略的需求,电能管理越来越受国家的重视,国务院曾多次发文要大力发展电能需求侧管理。目前,在国内高校本科专业及方向设置中,还没有电能管理方向,市场需求量巨大。
为此,为了突出办学特色,服务经济,培养社会急缺的电能管理人才,校区与苏州太谷电力有限公司合作,共同建设电气工程及其自动化专业电能管理方向,并从2008级电气工程及其自动化专业开始设置电能管理方向。
二、电能管理方向建设探索
电气工程及其自动化专业电能管理方向是对负荷控制和管理,以及远程抄表和计费自动化。本着“科学管理电能,轻松降低成本”的电能管理新思路,确保电力用户有序用电,其技术领域涉及国家重点支持和发展的几大高新技术,即物联网技术、智能电网技术和节能减排技术。因此,电能管理方向有着及其广阔的发展空间。
电气工程及其自动化专业电能管理方向特色是实时监测和采集各电力用户的用电情况,对其用电情况进行分析评估,针对不合理或浪费用电的装备和线路,对其进行整改,优化电力用户的内部电网,以达到降低电能的目的。
电气工程及其自动化专业课程体系的构建应本着加强理论、优化课程结构、强调应用能力、加强实践环节来设置专业模块课程。[4]由于“电能管理”是新建专业方向,电气工程及其自动化专业原有的课程体系没有大的改变,目前只在第7学期增加了电能管理方面的两门方向选修课:“电能需求侧管理”和“电能优化技术”,下一步将根据人才培养方案要求,继续增加电力系统方面的两门课程“电力系统继电保护”和“ 电力系统故障分析”。
为了进一步优化课程体系,将电气工程及其自动化专业基础课和专业方向课内容相近或密切相关的几门课程组成课程组,有利于相关教师之间的教学交流和科研合作。具体分为5个课程组:
电工电子技术课程组:包括“电路”、“模电”、“数电”、“电力电子技术”、“CPLD及FPGA设计”等课程;计算机技术课程组:包括“计算机软件基础”、“微机原理与接口技术”、“单片机原理及应用”、“ DSP原理及应用”、“计算机控制技术”、“计算机网络基础”等课程;控制与检测技术课程组:包括“自动控制原理”、“现代控制原理”、“智能控制”、“计算机集散控制”、“检测与仪表”、“MATLAB语言与科学计算”等课程;电机与电气技术课程组:包括“电机与拖动基础”、“电气与PLC技术”、“机电一体化技术”、“电力传动自动控制系统”等课程;电能与电力技术课程组:包括“工程图学基础”、“电能需求侧管理”、“电能优化技术”、“供电技术”、“电力系统继电保护”、“电力系统故障分析”等课程。
三、电能管理方向建设实践
为了加强电能管理方向学生的工程实践能力,在制订人才培养方案时就将企业元素贯穿于整个教学环节,企业参与人才培养的始终,校企深度融合,学校引进企业高级人才到校任教,同时,学校派青年教师下到企业学习至少1年时间。见图1。
1.教材建设
“电能优化技术”被校区列为重点课程建设,建设内容包括与企业合作共同编写讲义,进一步编写教材,努力将“电能优化技术”打造精品课程。该课程内容主要包括电能质量:电压、谐波、三相不平衡、功率因数等;电源优化;配网优化;电能质量优化;电能轨迹优化;电能检测技术等。
“电能需求侧管理”已经编写成讲义,并投入教学使用,主要内容涉及电力系统、智能电网、供电技术、需求侧管理、DSM平台使用、电能系统构建等。
2.师资队伍建设
依托中国电能服务网(苏州太谷电力有限公司)和智能电力研究院(清华大学韩英铎院士领衔的科研团队),共同培养“双师型”教师。校区派青年教师去企业学习1年,参与企业的科研和工程实践,这样教师有了实际的工程背景,在讲授理论课程时,将理论与实践相结合,学生听课才会感兴趣,不会显得课程枯燥无味。
智能电力研究院坐落在校区,与学院有紧密合作关系,长期邀请清华大学的教授给学生做学术讲座,同时教师和部分优秀学生也参于研究院的科研项目。
3.电能管理实验室建设
为了实现工程教育,必须将工程实践教育贯穿于整个教学环节。由于企业拥有强大的经济基础、科研能力以及工程实践背景,学校与企业深度合作,共建实验室,为学生提供工程教育模式的实践教学平台。
校区与太谷电力共同建设“电能管理实验室”,使用“中国电能服务网”平台。该平台功能包括以下5个模块:电能在线模块、用电分析模块、辅助决策模块、有序用电模块和系统工具箱模块。
为了能采集电能数据,通过电能监测仪、电流互感器、服务器等器件,利用RS48总线和以太网,可以采集和监测的数据包括:监测电力指标,包括相电压、线电压、相电流、线电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等;电量指标,包括有功电量、有功电度、无功电量、无功电度等;质量指标,包括谐波电压、谐波电流、三相不平衡度、电压偏差、频率偏差、零线电流等。同时,还能通过温度传感器采集壳体的温度。
通过此DSM平台,学生能够清楚的了解电能的输入、传输、消耗的全过程。
4.网络教学平台建设
本专业目前共有6门课程,包括“电路”、“数电”、“电力电子技术”、“电能优化技术”、“微机原理与接口技术”、“单片机原理及技术”等课程实现网络教学,网络学堂包括教学课件、电子教案、教学大纲、习题、教学案例、在线答疑、师生互动等,教学资料丰富。
5.工程实践能力培养
工程实践能力是学校人才培养的终极目标,学校和企业各有强项,优势互补,将学校的人才培养方案与企业的用人需求紧密结合,企业积极参与人才培养方案的研讨和制定,实践环节的教学以及教材的建设等。企业的科研项目与学校的实践教学相结合,实践教学实现学校企业双导师制。
由太谷电力有限公司挑选经验丰富的高级工程师兼任“电能管理”专业方向工程实践培养指导教师,每周安排2学时,总计32学时的工程实践课程。
另外在第8学期安排学生去企业顶岗实习6个月,并将在今后逐渐扩至1年,达到“卓越工程师”计划培养方案的“3+1”模式,即3年在学校学习理论知识,1年在企业顶岗实习。实习期间要求学生现场安装与调试,并参与企业应用设计。
通过实习,学生对工程项目比较熟悉,将在企业里根据实际工程项目完成本科毕业设计。
6.联合培训“电能管理师”
目前,社会上急缺电能管理师,每年的用电高峰期,政府为了完成减排任务,都要求企业“拉闸限电”,对企业造成了比较大的损失。企业内部的电工紧紧是会用电,但是不能根据企业实际情况,优化企业内部电网,降低电能。因此,校区教师和太谷电力合作共同培训“电能管理师”。
四、结束语
目前,全国大约200多所院校设置电气工程及其自动化专业,甚至一些以文科见长的综合型大学也在办此专业。[5]对于本科院校异地新建校区,如果电气工程及其自动化这样宽口径的电类大专业,没有形成自己鲜明的专业特色,很难与其他老牌院校的此专业相比,这样不利于服务地方经济和学生就业等。
因此,设置电气工程及其自动化专业电能管理方向,在响应国家节能减排、培养“卓越工程师”计划、大力发展智能电网等方面都具有积极的意义。
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关键词:电气工程;自动化;计算机技术;机电一体化 文献标识码:A
中图分类号:TM76 文章编号:1009-2374(2016)07-0130-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.07.066
电气工程及其自动化在当前社会中对人们的生活会造成极大的影响,它已经成为一门独立的学科。由于其涉及电气工程技术、计算机技术、机电一体化等多个领域的内容,是一门综合性极强的学科。而无论是电气工程技术亦或是计算机技术都对当前的社会生活造成了极大的影响,所以其在社会发展进步过程中的重要性越来越凸显出来。当然,由于各种原因,我国电气工程及其自动化发展过程中还存在着不少的问题,严重制约着该领域的发展,未来应当加强对其理论和实践的研究,希望能够给该领域相关人员以帮助。
1 概述
在研究电气工程及其自动化之前,我们有必要对相关的概念进行厘清。电气指的是电能的生产、传输、分配、使用等过程产生的一系列活动的统称,它又是实践性非常强的一门学科,主要研究内容是电能的转换和利用。它是人来改造世界的一项活动,通过人类活动将其他能量转化为电能,从而为人们的生产和生活提供最基本的电力资源。与电气相关联又容易混淆的一个概念是电器,前者指的是一门综合性的科学和人类活动,而后者指的是电气活动使用的器具和设备。电气工程是研究电气的具体实践和应用的一门学科,一般来说其研究成果主要应用于工业控制领域。而电气工程的自动化则是伴随着电气工程的发展和科学技术的进步产生的一门综合性学科,不仅是电力工程学科的重要组成部分,还是高新技术产业研究的重要组成部分,在当下已经广泛应用于工农业建设和国防领域。随着科学技术的不断发展,电气工程的自动化程度势必会越来越高,电气工程的自动化研究也将更加深入。
2 研究电气工程及其自动化的发展的必要性和我国当前该领域发展现状
2.1 研究电气工程及其自动化发展的必要性
首先,当前我国的国内外社会现实要求对其进行深入的研究。2015年,党的十八届五中全会在京召开,确定了“十三五”发展规划,确定了未来五年是全面建成小康社会的决胜阶段,在这个阶段,社会经济的发展仍然是重中之重。而电气工程及其自动化专业则是社会经济发展不可或缺的重要组成部分,工业生产和人民群众的日常生活是离不开各种电气,所以研究电气工程及其自动化在当前具有十分重要的现实意义。除此之外,国际局势瞬息万变,整个世界的电气工程及其自动化发展都在如火如荼进行当中,我国面临着严峻的国际局势的
考验。
其次,当前我国相关人才的缺失和对其的重视程度远远不能达到社会发展需要的程度。该领域从概念到理论再到时间完全是舶来品,在我国并没有坚实的发展基础,所以国内对其的重视程度远远不够。再加上各大院校对于该专业的师资力量尽管很强大,但是由于严峻的就业问题和其他社会问题的影响,该专业的人才并不多,并且该专业内容较深、较难,当前很多大学生不愿意学习该专业,从而造成人才的断层。
最后,当前时代特征对该领域该专业的要求。尽管当前的时代是计算机和网络的时代,计算机和网络行业发展也较为迅猛,但是人们总是容易忽略,工业才是国家的支柱产业,而计算机和网络也依赖于计算机硬件,所以在当前时代该专业仍然是社会经济发展的重点专业之一。并且该专业的涉及面极广,可以通俗地说,只要有电力资源应用的地方就有电气工程及其自动化的用武之地,所以必须要对其重视并且进行深入的研究。
2.2 我国当前电气工程及其自动化发展现状分析
首先,电气工程及其自动化已经覆盖我国社会的各个角落,各项技术已经得到广泛应用。截至2014年底,我国发电装机容量为136019万千瓦,同比增长8.7%。全国基建新增发电设备容量为10350万千瓦。除此之外,发电设备的关键技术也取得了长足的进步。而伴随着科学技术的进步,电气工程的自动化程度也越来越高,将更多的劳动者从繁重的工作中解放出来,大大提升了劳动生产效率。
其次,其操作和维修越来越简单。计算机技术的发展是由难到易的,以计算机技术为基础的自动化技术也越来越容易操作。早期的电气工程自动化设备并不能很简捷地实现人机互动,操作也较为繁琐。而当前的人机交互简便易行,运用Windows系统和基于该系统的各种语言可以很容易实现对于电气自动化平台的控制。
最后,电气自动化标准化已经初步实现,电气自动化与计算机技术的融合也较为成熟。当前,基于国家颁布的相关标准,电气工程编程接口开始统一化、标准化,这对于提升编程效率有着极大的促进作用。并且电气工程和计算机技术相互融合、相互促进,电气工程行业正迎来一个最好的发展契机和现实社会条件。
3 我国电气工程及其自动化出现的问题及未来展望
3.1 我国当前电气工程及其自动化过程中出现的问题
尽管经过数十年的发展,我国的电气工程及其自动化已经取得了丰硕的成果,但是值得注意的是,无论是理论还是实践都还存在着一些问题:
首先,当前我国的电气工程及其自动化针对性较差,这就给各个企业带来了额外的成本。当前电气工程及其自动化应用最为广泛的是工业生产领域,而不同类型的企业对其的需求是不同的,企业也因为自身的特点对自动化的使用程度和要求是不同的。但是当前该领域发展并没有针对不同企业的实际需要,企业都会在现有的技术成果上进行针对性的添附,造成企业成本提升。
其次,相关专业人才稀缺。尽管我国很多高校都开设有电气工程及其自动化课程,但是总体上来说理论和实践经验都较为丰富的人才仍然较为稀缺。各种电气设备的使用和日常维护常常不能按照规范进行,造成不必要的损耗,甚至某些时候会出现各种故障。在这种情形下,电气工程及其自动化非但没有朝着更加简洁明了的方向发展,还越来越追求复杂化、科技化,更加增加了其操作和维护难度。
再次,污染严重。这个问题已经是老生常谈的问题了。在上世纪末本世纪初,中国正处在经济飞速发展的时期,这个时期恰恰是电气工程及其自动化发展最为迅猛的时期。为了追求经济效益而牺牲生态环境的情况在我国层出不穷。十后,生态文明建设成为当前党和国家五位一体建设社会主义国家的重要组成部分,但是电气工程及其自动化的发展过程中的污染情况仍旧不容乐观。
最后,电气工程及其自动化受到计算机科学和网络技术的影响较大。计算机技术和网络技术已经在全球各个领域获得了广泛的应用,并且其相关技术的发展仍然是飞跃式的,那么电气工程及其自动化发展受到的影响是巨大的,这是因为电气工程往往周期较长,设备也较为昂贵,而自动化技术不断发展,很容易造成工程与时代脱节的情形出现,所以研究如何能够让相关电气工程设备的更新换代跟得上时展步伐就尤为重要。
3.2 电气工程及其自动化的发展趋势
针对我国当前该领域的发展现状和存在的问题,未来该领域的发展可能会朝着下面的方向发展:
首先,标准化和个性化相结合,各种可选硬件和软件将成为电气工程及其自动化发展的必然趋势。标准化给电气工程的发展带来了新的契机,整个行业将以一个相同的标准进行发展,相互之间的交流和沟通势必会加强;而企业又要根据自身的需求和特点进行个性化的设置。技术和设备标准化和个性化的有机统一将为电气工程及其自动化带来全新的篇章。
其次,各种自动化产品将会不断出现在市场中。电气工程及其自动化本身就是与先进的科学技术息息相关的一门科学,而科学技术仍旧在朝着爆炸式趋势发展。那么各种电气自动化产品将会不断出现在市场中,并且越来越多的产品将会装载独立自主的核心技术,企业的市场竞争力将因此变得更强,我国该领域在世界范围内的影响力也将越来越大。
最后,各种复合型人才将会越来越被重视。并不是一切涉及“自动”的领域和科学都不需要人工的参与,相反,自动化设备的运行需要更专业的人员的监管,日常维护和故障维修专业性也将越来越强,所以未来复合型人才将会更受欢迎。未来具有扎实的数学和物理技术、掌握较好的电学常识和具有专业的计算机水平的人员将成为该领域各大企业需要的人才。
4 结语
必须承认的是,经过数十年的发展,我国的电气工程及其自动化已经取得了不小的成果,其对于社会经济的推动作用也是无可否认的。但是相较于西方发达国家来说,我国电气工程的自动化和现代化程度还远远不够,很多该领域的核心技术仍然掌握在发达国家手中,我国在该领域的研究是不太成熟的。但是随着社会的不断发展,相信我们一定能够战胜一切困难,探寻出符合中国国情的、具有鲜明中国特色的电气工程及其自动化道路,进行核心技术创新,从而为我国未来的社会发展和经济建设提供更加坚实的基础。
参考文献
[1] 贾世川.浅析我国电气工程及其自动化的发展现状[J].科技资讯,2015,(6).
[2] 胡泽良.浅谈电气工程及其自动化的发展现状与展望[J].黑龙江科技信息,2015,(2).
关键词:电气工程及其自动化;教学体系改革;教学实验
作者简介:周勇(1990-),男,山东淄博人,曲阜师范大学电气信息与自动化学院本科生;张强(1990-),男,山东枣庄人,曲阜师范大学电气信息与自动化学院本科生。(山东 日照 276826)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)36-0107-02
电气工程及其自动化专业作为一门实践性很强的课程,学生除了要具备基本的理论水平外,还需要开展大量的课外实践活动来充实自身理论水平,通过实践来提升创新能力。因此,全面促进电气工程及其自动化专业实验教学体系改革,建立理论与实践相结合的教学模式就成为当前教学工作的重点。近年来,根据我国高等教育改革的发展规划,创新教育和创造教育逐渐推进,构建特色专业,发挥高校专业特长,努力推荐实验教学改革,全面地创新了电气工程及其自动化专业的实验教学体系和教学模式,并且取得了很多优秀的教学成果。
一、电气工程及其自动化实验教学的现状
电气工程及其自动化实验是一项非常重要的基础性实验课程,通过课程的学习,可以加深学生对于一些电气、电子电路等专业理论知识的理解,也可以开发学生的创新能力,提高学生的动手能力,为其他工科类的课程学习以及科学研究打好坚实的基础。目前,高校电气工程及其自动化实验教学中还存在着很多方面的问题。
1.实验教学方面
当前,高校电气工程及其自动化专业的实验教学手段较为简单,教学方法和教学效果并不理想,学生的创新能力和独立思考能力得不到有效的发挥,无法提升学生的学习积极性。另外,实验教学手段的简单化也造成了实验教学成绩评估缺乏真实性,实验设备的落后致使学生动手能力与理论水平能力不足;实验师资队伍的建设能力不足等。
2.校外实习方面
高校工科技术应用人才的培养必须要有良好的硬件设备,这是高校专业特色的重点所在。但是当前由于高校经费不足,实习单位接待困难以及其他安全方面的因素,造成了电气工程及其自动化专业实习效果难以得到有效的保障。更多的是学生自行联系实习单位或者虚造实习单位,无法实现电气工程及其自动化专业的基本培养目标。
3.课程设计和毕业设计方面
当前,高校电气工程及其自动化专业的设计题目较为单一,每届学生的设计题目都大同小异,缺乏更新和创新。学生实践性少,极易出现课程设计和毕业设计雷同的现象。加之指导教师缺乏工程设计实践经验,因此整体上课程设计和毕业设计缺乏一定的创新,学生的理论和实践结合能力欠缺。
4.开放性实验
由于当前高校实验室更多以科研为主,科研设备的投入资金较大,因此实验室开放性能力不足,学生对于实验设备和实验平台缺乏应有的了解,一些开发性的实验就无法开展,在实验设计的过程中也就缺乏创新性。对此,高校实验室应该加大对学生的开放力度,同时不断提升实验室的软硬件,以适应课程实验教学的需要。
二、实验教学体系改革的方案
1.课堂教学与工程实践训练同步进行
电气工程实践训练课程的设置是高校电气工程及其自动化专业人才培养的重点。一般来说,该课程的设置共分为工程实践训练基础和工程实践训练实验两个部分。前者以课堂教学理论为主,主要是从课程理论的方法和技术上为后面的工程实践训练打好基础,其目的在于能够将用于工程实践训练实验的理论学习透彻,引导学生能够积极思考和讨论。按照提出问题、分析问题和解决问题三步走的思路,充分调动学生的学习积极性。后者则以实验教学为主,注重学生的动手能力,将课堂理论知识搬到实验中,带领学生熟悉有关的电气设备,并且设计实验方案让学生能够自主地对设备进行安装、调试和测量,使讲课和实验有机结合起来,引导学生边学边用,更大程度地激发学生的学校兴趣,使学生全身心地投入到电气工程实践实验训练中。
比如,电气工程及其自动化实验实训基地大都有成套的装置和设备,都是模拟一个变电工程,一般2~4个学生可以共用一套装置。而课程设置则可以涵盖到供电系统的设备安装、调试、测量、信号、控制等内容,可以对学生进行全过程的工程实践训练。每个学生还可以根据老师布置的课程进行独立的设计实验方案,绘制相关的图纸并且根据设备的型号和有关的技术特性,将设备安装到实验屏上再亲自进行全部接线、核对和通电检测,并且进行各种参数的测量和一些事故的试验排查等。教师也可以设置多种多样的事故,让学生们反复实践和探索,逐一进行论证,得出结论。
2.结合学生就业单位开设专业综合实验
电气工程及其自动化专业属于一个综合性和实践性较强的专业。一般大学四年级会开展有关的实验课程,而专业指导教师也可以根据自身的研究特长来为学生开设不同的实验课题。专业指导教师还可以根据学生的签约单位生产特征来给学生进行独立的课程设计,使实验能够与生产实际工程结合起来,这样也有助于学生今后的工作开展。
一般来说,电气工程及其自动化专业开设的实验主要有小接地电流系统的实验、铁磁谐振实验、电网调度自动化通信综合实验、发电机综合实验、变压器综合实验等等。要出色地完成这些综合实验项目,必须做到以下几点:第一,做好资料的查找工作。学生可根据课题研究的方向,查阅相关的资料,根据查阅的资料设计相关的实验方案和实验步骤,拟定所需的实验仪器设备和有关的实验费用。第二,对实验方案进行解释和论证。在指导教师的帮助下,要学会对设计的方案进行论证,指导教师要对学生的方案进行复核,指出其方案操作中可能存在的问题。通过这种方式的实训,可以更好地培养学生的创新能力,使得综合运用知识的能力得以全面提升。
三、构建实验课程体系的保障
1.建立创新研究理念,搭建产学研联合培养模式
创新研究理念是指在电气工程实验教学内容中引入能够反映本学科专业的前沿理论知识和一些先进的现代研究成果,以此来更新和完善教学内容,而不是单纯依赖于教科书。在教学手段上,要综合运用诸如多媒体实验教学、现代通讯技术等来活跃实验课程氛围;教学方式上则可以采用一些诸如回归启示法、故意出错法等研究型的教学方法和双向的教学模式,改变以往的简单灌输式的教学方式,以示范和学生探索为主,积极开发学生的实验创新能力。另外,还可以根据实验项目课程的安排,有选择性地设置一些课外研究课题,教授学生如何独立地对有关的课堂进行立项、分析、论证和方案设计以及实验成果总结。必要的时候,可以充分应用现代化的生产技术,使学生的实验课程与当前的实际生产相结合,以课程群方式建设数字化的工厂实验室、校内外实践基地。通过搭建产学研联合培养模式,来培养学生的实际操作能力。
2.建立科学管理体制,完善管理制度
实验教学体系改革需要一套完善的管理制度和科学的管理体制作为保障,因此,要深化管理制度的改革,深化教学改革,实现办学水平的全方位提升。由于我国高等院校管理制度的复杂性和多样性,各项制度之间常出现互相抵触的现象。为此,有必要以现代管理理念对现行的高校管理制度进行研究,使其形成一个完整的体系,更好地促进教学管理水平的提升。要积极制订与电气工程及其自动化专业实验教学相配套的教学管理制度,制订有利于符合培养目标要求和完善的教学计划,健全实验教学质量管理责任制,建立科学化系统化的教学质量监控和评估体系,加强科研管理水平,努力提高实验教师队伍的整体素质,创新教师队伍管理,重视高校工科技能型人才的培养意义。
3.开放实验室,开展科技活动
实验室建设是实验教学体系改革的重点,实验室是学生学习的第二课堂,有利于学生实践能力的培养,也是学生创新能力和创造能力发挥的重要场所。近几年,我国高等院校加大了实验室的建设投资力度,购买和开发了许多的先进仪器设备,并且建立了完善的实验室管理制度。实验室建设涵盖的专业和研究领域众多,课题研究的能力得到了极大的提升。各实验室还配备了实践经验丰富和责任心强的实验教师,部分高校还利用业余时间开发专业实验室,让更多的学生直接参与到高校的课题研究项目中。另外依托一批实验系统开发平台,更多的同学有机会参与到电气工程实验课题的联合实验中,教师也可以引导学生利用平台对实验进行模拟,与学生一起联合进行课题实践。因此,实验室的开放既解决了学生找不到开展科技活动的仪器设备和实践场地的难题,又有效地避免了高校实验室资源过度浪费的现象。
参考文献:
[1]康重庆,董嘉佳,董鸿,等.电气工程学科本科拔尖创新人才培养的探索[J].高等工程教育研究,2010,(5).
关键词:教学改革;铁路特色专业;电气工程及其自动化
作者简介:苏宏升(1969-),男,甘肃靖远人,兰州交通大学自动化与电气工程学院电气工程系副主任,教授;董海鹰(1966-),男,陕西临潼人,兰州交通大学自动化与电气工程学院副院长,教授。(甘肃 兰州 730070)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)33-0027-03
一、历史沿革
兰州交通大学电气工程及其自动化专业的前身是1958年由姜嘉猷教授等一批电机工程专家组建的电力机车专业和1959年组建的电力机车供电专业。1999年,学校根据国家新的本科专业目录,设立了电气工程及其自动化本科专业,并于同年开始招生。2000年,该专业被教育部列入国家管理的专业点名单,并于2004年获得了财政部的中央与地方共建高校专项资金资助。[1]
电气工程及其自动化专业自成立以来,沿袭兰州交通大学(兰州铁道学院)多年优良的办学传统,本着服务铁路和面向地方电力系统领域进行人才培养的原则,已为国家培养了1000多名铁道电气化工程领域的专业技术人才,为国家建设,特别是西部铁路建设作出了重要贡献。
二、专业定位
随着高等教育教学改革的发展,我国高校高等教育已从精英教育时期转变为大众化教育时期,而大众化教育所面临的最大问题是毕业生的就业分配问题。严峻的就业形势已经演变成一个备受关注的社会问题,而这仅仅通过提升教学质量,狠抓教学水平的努力是难以办到的。因此必须从社会分析做起,正确定位,找好高校人才培养和社会需求的结合点,做好高等教育的专业教学改革,完成高校肩负的三项主要职能:人才培养、科研转化和服务社会。
电气工程及其自动化专业是我国工科院校普遍设立的一个专业,专业规模相对庞大,就业竞争异常激烈。如前所述,兰州交通大学如何能够培养出适应时代需求的学生,在当前诸多高校中占有一席之地,是关系到该专业生存发展的重要问题。为此,兰州交通大学电气工程系在对当前该专业深入分析的基础上,结合原铁路院校类特色,进行了大胆的尝试和改革,即将兰州交通大学电气工程及其自动化专业定位于铁路特色专业,在原电气工程及其自动化专业原有方向的基础上设立了电气化铁道牵引供电和接触网工程两个特色专业方向,一方面拓展了学生的就业渠道,进一步明确了教学目标,另一方面兼顾了学生的学习兴趣。经过两年的专业尝试,证明电气工程系将电气工程及其自动化专业定位于铁路特色专业的实践是完全正确的,出现了毕业生供不应求的局面,不少人已在本职岗位上取得了良好成绩,深受用人单位欢迎。
三、特色专业方向的设立
教育部《普通高等学校专业设置的规定》明确规定:“普通高等学校根据社会特殊需要及自身优势和特点,可在完成基础课教学后,在现设专业范围内自主审定专业方向”。在此规则指导下,兰州交通大学电气工程系开展了在电气工程及其自动化专业下设立特色专业方向的探讨和研究工作。
1.电气专业宽口径下的问题分析
纵观当前电气工程及其自动化专业的状况,所存在的问题主要表现在:一是人才培养目标不够明确。部分高校沿袭着我国高等教育中重理论、轻知识传授的教育理念,忽略了人自身的教育,又缺乏明确的专业定位,导致培养目标过大而无法适应时代需求,也不能适应社会对人才的多层次需求。二是人才培养模式落后,缺乏创新。教学以具体专业为导向,将相应的专业知识灌输给学生,较少考虑学生是否能将所学知识完全消化,是否形成了合理的知识结构,是否能够运用这些专业知识解决实际问题。随着信息技术的高速发展,技术专业化日益突出,培养更加专业的电气方面人才是社会发展的必然。
2.铁路特色专业方向建立的可行性和必然性
我国能源资源分布的不均衡以及越来越多的外出务工人员,决定了我国铁路交通运输在未来国民经济发展中仍将占据十分重要的地位,而铁路电力牵引相比其他牵引方式在高速、重载、环保等方面具有很大的优越性,因而是未来铁路交通运输行业主要发展的牵引模式。“九五”后期,随着一批时速超过200km的客货共线铁路和200~350km的客运专线铁路的建成,我国铁路进入高速发展期,加上这些铁路多采用信息技术控制和管理,客观上决定了对铁路牵引供电专业的更高要求:要求电气专业对铁道知识有深入的理解和掌握;要求作为铁路自动化、现代化和科技化代表的牵引供电系统要从可靠性到先进性满足高速铁路建设的要求;要求现代的电力牵引供电要向专业化、科技化和信息化的方向发展。
目前我国铁路建设掀起了新一轮,且正在向新疆、等边远地区渗透,而这些铁路建设的特点是高起点和高标准,急需大量掌握现代科学知识的铁路供电和接触网方面的人才,从事与牵引变电所与接触网有关的运营维护工作,确保大动脉的安全畅通。另外,由于兰州交通大学电气专业培养目标不够明朗或培养计划满足不了高速铁路发展的要求,致使人才培养与社会需求脱节,毕业生就业困难。
根据我们在乌鲁木齐、呼和浩特、哈尔滨、武汉、郑州、兰州等铁路局和青藏铁路公司,以及南车、北车等铁路机车车辆制造企业的调查而得出的结论来看,这些企业每年对牵引供电专业毕业生的人才需求是学校能够提供的三分之一,缺口达一半以上,而且这些铁路企业对牵引供电的人才需求还将继续增长。
一方面是宽口径下电气专业学生由于技能欠缺和诸多高校学生人数日益增多带来的就业压力;另一方面是铁路牵引供电专业的人才匮乏,出现了多家用人单位提前到学校争抢人才而无法满足人才需求的局面。鉴于此,根据兰州交通大学原铁路类院校特色,兰州交通大学电气工程系决定在电气工程及其自动化专业下开辟牵引供电专业方向。同时,考虑到接触网是电力牵引必不可少的载体,与运营维护工作往往纠结在一起,密不可分,因此又设立了接触网工程方向。这样和原来的电力系统自动化专业方向一起,兰州交通大学电气工程及其自动化专业共有三个专业方向,即两个铁路特色专业方向和一个传统专业方向,较好地满足了用人单位的需求,也给学生提供了更多的选择空间。
四、铁路特色专业方向改革的具体措施
电气工程系铁路特色专业方向一经确定就成为兰州交通大学的一个重要专业方向,这也是甘肃省乃至西北地区唯一的一个有该方向的本科院校。为了满足铁路特色专业方向(即铁道供电和接触网方向)的教学要求,院系两级在人才培养模式、课程设置、教材选取和平台建设等方面成立了专门的课题研究小组,并得到了学校的大力资助。
1.教学计划的修订和课程设置的完善
电气工程系原有的教学计划和大纲是针对电气工程及其自动化本科专业而设置的,具有课程门类比较齐全,覆盖面广的特点。缺点是缺乏特色,定向模糊,培养目标不清晰,导致毕业生就业困难。为了能和铁路特色专业培养目标相匹配,必须对现有的教学计划进行调整,使之既能符合电气工程及其自动化专业的培养计划,又能体现铁路特色供电专业的培养目标。为此,研究小组认为:新教学计划的制定应该体现知识的完整性和连贯性;充分反映本课程方向的新技术和发展前景;删减就繁,除旧布新,突出重点;理论联系实际,注重实践能力的培养。正是基于这样的原则,结合大纲对原教学计划从公共基础课程教学平台、专业基础课程教学平台、专业课程教学平台以及工程实践能力教学平台四个方面进行了修订。[2]
(1)公共基础课程教学平台的修订。除执行全校公共基础课程体系外,学院还构建了由14门课程组成的计算机应用能力平台:“程序设计基础”、“数据结构”、“离散数学”、“微机原理”、“单片机原理及系统设计”、“数值计算与MATLAB方法”、“嵌入式系统设计”、“计算机导论”、“DSP技术及应用”、“数字信号处理”、“软件开发技术基础”、“数据库技术及应用”、“Web技术及应用”、“计算机网络”,为学生今后的发展奠定了基础。
鉴于铁路特色专业方向对数学有较高的要求,因此在修订计划时增加了工程数学教学方面的内容,包括“数学物理方程”、“矢量分析与场论”、“概率与数理统计”、“复变函数与积分变换”课程,为学生专业方向课程的学习中打下厚实的基础。
这样学生既能在大电类基础课程教学平台的宽口径下学习,又能掌握特色专业方向课的基础课教学内容,为以后分专业方向学习奠定了坚实的基础。
(2)专业基础课程教学平台的修订。电气工程及其自动化专业基础课程教学平台包括“电路分析”、“电路实验”、“电子技术”、“电子技术实验”、“工程电磁场”、“自动控制原理”、“电机学”、“电气工程导论”、“电力系统分析”、“电力系统通信与网络技术”10门课程,与公共基础课程共同构成大电类基础课程教学大平台。
由于接触网专业对机械和力学知识有较严格的要求,因此在专业基础平台中增加了“机械设计基础”和“工程力学”课程,丰富了学生的专业知识面,也为以后学好接触网专业方向奠定了基础。
(3)专业课程教学平台的修订。电气工程及其自动化专业课程教学平台主要涉及“高电压技术”、“电力电子技术”、“电力系统继电保护原理”、“电气测试技术”、“电器控制与可编程控制器”、“电力系统自动化”、“专业英语阅读与写作”、“电气设备状态监测与故障诊断”、“配电网络自动化”等课程,与毕业设计、课程设计一起构建专业技能获取平台。
专业课程教学平台的修订对确保铁路特色专业方向成功至关重要,因此做了较大的调整。针对电气化铁道牵引供电专业方向,增加了“电气化铁道供电系统与设计”、“电气化铁道供电系统及装备”、“城市轨道交通供电系统”、“牵引供电所设计与施工”课程以及这些课的课程设计。针对接触网工程专业方向,增加了“接触网工程与设计”、“接触网规程与规则”、“接触网施工”、“接触网检测”以及“接触网工程与设计课程设计”。上述两个特色方向除必修课外,均有9个学分的选修课。表1是调整后电气工程及其自动化铁路特色专业方向课程教学计划。
(4)工程实践能力教学平台的修订。工程实践能力教学平台的调整主要基于两方面:一是调整工程实践平台本身的实训内容,如认识实习由参观刘家峡水电站改为参观兰州铁路局供电段兰东牵引变电所,生产实习由原来的兰州电机厂实习改为兰州铁路局职工培训站陇西分站接触网实训基地实习。二是开辟新的实训内容或实训基地,如增加了有关牵引供电系统和接触网专业方向的零部件拆装实习,以及开辟了兰州铁路局供电段电调中心实习基地。此外,学院还定期聘请各大铁路局、设计院、中铁电气化公司、青藏铁路公司等现场专业人员来学院任课或作报告,使得学生们不出校门就能学习到现场的知识。
2.师资队伍建设的研究
电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向是一个崭新的方向,师资力量的配备直接影响到专业建设的成败。在优化师资配置资源的基础上,必须加大师资培训,提高教师的专业水平。具体措施:一是安排教师到相关院校进行实习培训,加强学习交流。如2008年安排张廷荣、李红两位青年教师去华东交通大学学习,安排李亚宁教师去铁道部第一设计院学习,2009年安排张廷荣、李红去铁道部第一设计院兰州分院学习,2010年安排闵永智教师去西南交通大学学习,提高了教师的理论水平。除了每年安排相关教师进修实习外,学院还着力出台了“1+2”研修计划和“1+1”帮带计划。二是鼓励教师利用暑、寒期到工厂或铁路建设现场实地考察,与现场工人、技师交流学习,做到真正实践学习。三是在院内积极开展铁路特色专业方向方面的科研工作,加大对科研方面的投入。通过承担和参与科研项目,提高教师发现和解决工程实际问题的能力,丰富教师的工程实践经验。四是强化教师专业队伍,引进高水平人才,要特别加强从企业引进具有较高学术水平和丰富工程实践经验的高级专业技术人才,提高师资队伍的整体工程实践能力和水平。
3.实验室建设和实习基地的建立
实验是教学的重要环节,相应的实验室建设对于专业发展尤为重要。铁道电力牵引供电系统和接触网专业方向建立之前,我们就对实验室建设进行了大量的考察和论证工作,一经专业方向确立就开始了实验室建设工作。由于铁路特色专业方向的特殊性和庞大性,所需建设资金缺口较大,研究如何利用有限的资金完成有代表性的实验设备从而完成实验室建设,满足日常教学需求,帮助学生理解和接受所学专业知识提高学生学习主动性异常重要。学校采取了以自我建设为主的方式,同时加强外来资金的引入。一方面,学校利用日元贷款大力建设铁路特色专业方向实验室,先期建成电气化铁道供电系统模型实验室,包括一个电力系统沙盘及一个牵引供电系统沙盘;全部偿、半补偿及接触网简单悬挂模型;断路器、隔开关、互感器、避雷器等牵引变电所电力设备模型;AT、BT及接触网直供方式下的挂板模型;牵引所二次回路、直流操作电源的挂板模型,满足铁路特色专业方向学生学习的基本需求。另一方面,利用财政部与地方共建实验室和特色办学机会,争取国家财政支持。通过各方积极努力,获得财政部数百万元建设基金,建立了远动及综合自动化实验室。最后利用现有的实验设备,学校投入配套资金进行二次开发,展开对遥测、遥信和遥控系统的深入研究,完善实验室设备和技术。[3]
关于实习基地的建设问题,接触网专业方向要求学生必须通过相应的安全规程测试,合格后方能上岗,其特殊性决定了实习的重要性。利用现有条件和依托相关企业单位建设新的实习基地是我们必须思考的问题。学校利用兰州铁路局职工培训站接触网实习基地的优势,在实习阶段将学生送到接触网实习基地进行接触网零部件拆装练习,并设法考取上岗证。另外,和企业积极联合,建立新的实习基地。如与兰州铁路局兰东供电段达成就业实习协议,给学生一个熟悉和实习的机会,做到理论和实践相结合。
4.教学方式多样化,注重学生能力培养
为了增加学生的学习兴趣,电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向的课程从内容到形式上都进行了不断地尝试,目的是寻求利于学生学习和能力提高的最佳结合点。
教学内容上不再采取单纯的灌输式教学,而是丰富教学内容。首先在教材的选取上采用“三位一体”的教材,再经过大量的比对,选取最好、最先进的教材。对不恰当的教材经过教师和专业技术人员的共同努力进行修正;课堂采取不同的教学方法,利用多媒体课件教学,一方面从交流单位引进录像,另一方面根据需要去现场实地制作教学录像,提高了学生的学习兴趣。
课堂教学注重能力培养。为了提高学生能力,充分发挥学生的学习主动性,一些课程采取了教师讲授、学生参与的方式。例如,对于轨道交通概论,任课教师讲完部分课件后,布置学生课后通过资料查取完成一定任务,并让学生们课堂讲解。由于学生查阅的知识多种多样,不仅丰富了学生的视野,而且教师在其中也可以学到不少知识,共同受益。提高了学生的学习主动性、自学能力。
五、铁路特色专业方向取得的实效
兰州交通大学电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向一经开始就显示了极其强大的生命力和发展潜力。在校内受到领导和广大教师的支持,为学生提供了一个新的就业机会和选择。经过两年的建设和发展,得到了铁路局、设计院、中铁电气化局、中铁建和机车车辆制造企业的认可和好评。目前除部分毕业生考取研究生外,大部分学生已走上工作岗位,总体呈现出供不应求的局面。在最近连续三届的毕业生就业分配中,无1人待业。在最近连续两年的高考中,报考该专业学习的学生数量大大增加。该专业与铁路信号、机车控制两个专业配套,构造了“三位一体”的学科优势,填补了学科专业建设的空白。
六、结束语
自1999年电气工程及其自动化专业恢复招生以来,历经10年有余。在校、院两级领导的支持下,电气工程系教师孜孜不倦、呕心沥血,建立了国家特色专业和省级实验示范中心两个平台,设立了电气工程一级硕士学位授权点和一个工程硕士学位授权点,并吸引了大连交通大学、西南交通大学、华东交通大学、宁夏大学、兰州理工大学、兰州工业专科学校、河西学院、陇东学院、甘肃工业职业技术学院、酒泉工业职业技术学院、乌克兰克列门丘格国立大学和斯洛伐克马捷贝尔大学等院校教师来中心参观、学习,取得了令人瞩目的成绩。
参考文献:
[1]苏宏升.电气工程及其自动化铁路特色专业建设的研究与实践[J].中国科教创新导刊,2011,(5):193-195.
【关键词】电气工程;自动化;培养
0 引言
桂林电子科技大学(以下简称“我校”)电气工程及其自动化专业于1998年开始独立招收本科生,2007年被评为广西区优质专业。我校本专业旨在培养适应国家现代化建设以及地方经济建设发展需要、德智体等方面全面发展,具有电气工程及其自动化专业学科背景,掌握电气工程技术领域宽厚基础、科学思维方法及解决实际问题的能力,能够从事与电气工程有关的系统设计、运行控制、信息处理、产品开发以及计算机应用等领域工作的应用型人才。然而在培养和发展的过程中还需要做大量的相关工作,其中关于学生的思想政治教育工作就是不可或缺的。
1 电气工程及其自动化专业就业前景分析
电气工程及其自动化专业触角伸向各行各业,小到一个开关的设计,大到航空航天器的研究。信息产业被人们誉为是“朝阳产业”,发展快,人才需求量大,是当今科技发展的趋势所在。电气工程及其自动化作为信息产业重要的一员,同样有着光辉的前途。
我校2016年电气工程及其自动化专业毕业生就业情况如下:
(1)国家电网,主要为广西电网公司。学生参加公司的校园招聘,通过简历筛选,参加笔试面试而后确定岗位,提供的岗位主要为电气工程师。
(2)电气公司,如金盘电气与广东新宝电气股份有限公司等。通过校园招聘,一面二面进行筛选后,选出公司满意的人才。主要提供的岗位为电气工程师、销售专员、采购/计划专员、国际市场专员等岗位。
(3)设计院,目前来我校的设计院没有特别明确针对电气工程及其自动化专业,但有主要负责电气设计一职的公司来校招聘,例如,北京恒华伟业科技股份有限公司。
(4)地方机械厂,如桂林某军械厂与黄埔军械修理厂三亚分厂。桂林某军械厂属于保密单位,原预计在我校招1名学生,后在我校招了2名电气工程及其自动化专业学生,其中1名为女生。黄埔军械修理厂招了1名电气工程及其自动化专业学生。
(5)电子产品终端生产工厂,如富士康、TCL公司、海信科龙、开明电子等公司。主要提供岗位为工艺工程师、设备工程师、产品工程师、销售等岗位。
(6)航空公司,2016年南方航空广西分公司来我校招聘,录取了几名电气工程及其自动化的学生。
(7)另外有部分同学参与2016年全国研究生入学考试与公务员考试。
2 电气工程及其自动化专业学生在校状态分析
千变万化的大学校园中,学生或因性格理想的不同成就不一样的大学生活。就我校电气工程及其自动化专业学生为例,同学们的普遍在校状态主要被归纳为以下三个类型。
2.1 主动型
该类型的学生在学习、学科竞赛、学生实践活动等方面都积极主动。一部分学生善于分析,动手能力强,主动与从事科研项目的老师沟通,加入其学生团队,利用课余时间自主钻研学习,经常代表学院学校参加省部级与国家级科技竞赛,并且取得了较好的成绩。如本校电气工程及其自动化专业毕业班学生在2015年有科技创新比赛经历的学生人数比为6.8%。另一部分学生善于人际交往,喜欢文体活动,有创新想法,喜欢新事物新媒体,在集体成员中有组织能力,并且主动加入学院学校各个部门开展学生工作丰富自己的第二课堂。如本校电气工程及其自动化专业毕业班学生中有1名学生为本校学生会主席,有1名学生为本校院学生会主席,有1名学生为本校院学生会团委副书记,还有10名以上的学生有过学校学院二级社团学生干部经验,有20名以上学生有过年级以上学生干部经验。
2.2 被动型
该类型学生在学习方面和其他业余活动方面都表现良好,但并不突出。这部分学生也是学生人数居多的一个群体。他们遵守学校纪律,学习成绩中等偏上,但缺乏创新与主动精神,不喜主动与老师交流,有特长却不善于表现自己,对自己的大学生涯有过规划但往往未能付诸于行动。
2.3 散漫型
该类型学生分为两类,一类学生遵守学校纪律,但懒惰,导致学习成绩不理想,几乎不能正常毕业。本校电气工程及其自动化专业毕业班这类型学生比值为1.1%。另一类性格比较有“个性”,学校的规章制度对其不能起到约束作用,沉迷游戏,甚至厌学。本校电气工程及其自动化专业毕业班这类型学生比值为0.3%。
3 结合思想政治教育如何培养电气工程及其自动化专业学生
大学本科阶段与高中阶段的区别在于:高中阶段主要在老师的管束下学习,而大学更多要靠自主学习。大学阶段,老师不会硬性要求学习时间,可调配的自由时间是大学生区别于高中生的客观原因,懂得结合自身兴趣合理安排时间的人成为主动型学生,反之则成为被动型学生,甚至成为了散漫型学生。对高校的思想政治教育人员来说,如何将思想政治教育与学生所学专业相结合来培养学生就显得尤其重要。
3.1 合理的给学生进行职业生涯规划与榜样教育
结合电气工程及其自动化专业往届毕业生案例,制定学生发展培养方案。从广义的角度来说,学校培养一个学生的最终目的是能为社会做更大的贡献。狭义上,培养一个学生也是为了不负每一个家庭对孩子的期盼,帮助每一个学生在接受高等教育后找到理想并满意的工作。国家与企业需要的人才一方面是科技创新型人才,另一方面,是学术研究型人才,故在新生阶段做好职业生涯规划尤为重要。例如,有的学生喜欢钻研,则可以鼓励其进行科技创新。将此类型学生推荐给有科研技术的老师,由其进行指导,参加科技创新项目与科技竞赛。这些对学生的引导都将成为其日后就业择业的长板。有的学生兴趣广泛,则可对其进行学生干部工作的培养,鼓励他/她参与学校的各类型文化比赛。丰富的校园文化活动以及学生干部经历必将成为其走向心仪工作岗位的敲门砖。对于按部就班学习和生活的学生,则建议其认真读书,鼓励其考研继续深造,在不断学习的过程中找到真实的自我。
从事思想政治教育工作的辅导员可以将以上三类培养方式的成功例子进行归纳,给新生做榜样教育。这样可以让其尽快找到自我发展方向,缩短迷茫期。
3.2 后进生帮扶
现今很多思想政治教育一线上的辅导员都有着工科背景,大学所学的文化基础知识也都大同小异。与后进生谈话时,可让学生整理课程中的疑点难点,由有工科背景的辅导员给其进行答疑。通常来说后进生并不会主动与任课老师交流,也没有掌握正确的学习方法。通过定期给后进生进行思想政治教育并进行专业答疑,不仅端正学生学习态度纠正学习方法提高学习成绩,同时也能提高辅导员的导学能力。
3.3 正确引导过渡高中与大学
当下中国的应试教育促使学生早已习惯被“看管”的学习状态,由于大学的学习任务没有高中繁重,学习方式也从填鸭式变为自主学习为主,不少学生在高中阶段紧绷的弦到了大学就松弛了。然而,如果在大学阶段没有调整好状态,许多学生容易一蹶不振。学习是需要积累的,大学时代的学习亦然。每天按照学习任务完成课程,上课坐在课堂前排并认真做好笔记,考前根据课堂笔记整理好考试相关知识点,再通过记忆与练习的方法就能取得理想的成绩。在不影响学习成绩的情况下,可鼓励其利用课余时间并根据自己的兴趣开展第二课堂。
【参考文献】
[1]王晓刚,王清,刘华.电气工程及其自动化专业培养方案改革探索[J].中国电力教育,2013,36:131-132+134.
作者简介:张莉莉(1982-),女,汉,河南省洛阳人,讲师,硕士,毕业于江苏大学,主要研究方向为电气自动化、现代控制等。
电气工程及其自动化是与电能生产和应用相关的技术,也是工程教育体系中的一个学科[1]。随着社会经济的发展,电力需求越来越大,电力后备人才的培养迫在眉睫。目前,我国许多大学都开设有该专业,是我国高校招收学生最多的专业之一。洛阳师范学院也开设了该专业,专业包含电力系统及其自动化、过程控制及其自动化、电力电子与拖动三个方向。 该专业安排的课程都是从事电力系统相关工作的基础知识,有理论性强、且与实际工程联系密切的特点,它要求学生有较高的动手能力。但由于传统教学方式存在不足,所以至今教学效果不够理想[2]。该文在已有教学改革和实践的基础上,引入CDIO工程教育理念,并将教学与工程实践相结合,确定课程教学方案,最终得出一套基于CDIO的电气工程及其自动化专业(电力系统及其自动化方向)的教学方法,进而培养出工程能力较强的学生。
1 洛阳师范学院电气工程及其自动化专业发展和现状
我校是师范院校,电气工程及其自动化专业开设较晚,与重点工科大学相比,在学校软硬件方面都存在一定的差距。我校原为师范院校,开设该专业后在课程体系及教学方面还沿用了师范教学的一套理论,难免出现各种问题。
在课程体系和教学内容中,出现了一些问题:一是注重理论教学,忽略了实践教学,学生实践能力较差;二是各门课程老师交流较少,各课程教师只是专注于自己教学课程,与相关课程老师交流过少,导致学习内容上的连贯性不是很好;三是校企合作还有待提高;四是教学设备和设施不完善,校内实验实训基地和校外实践教学基地尚未建设好;五是电气工程及其自动化是长线专业,具有很大的社会需求,尤其服务洛阳地方经济和相关行业的能力仍待提高。
2 改革思路及方向
2.1 基于CDIO的理论教学改革
CDIO由构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)四个英文单词的首字母组成。它涵盖了从产品研发到产品运行的整个周期,引导学生主动学习工程,并注重实践以及课程之间的联系,集中体现了“做中学”和“基于项目的教育和学习”的理念,因此理论教学时应注重实践中的应用内容的讲授。
2.1.1电力系统及其自动化方向专业课程设置
电力系统是由多个环节组成的电能生产与消费系统,包括发电、输电、变电、配电和用电等。为保证系统的良好运作,还在各个环节和不同层次之间设立了相应的信息与控制系统,用来测量、调节、控制、保护、通信和调度电能生产的全过程,以保证用户获得安全、经济、优质的电能。电气工程及其自动化(电力系统及其自动化方向)主要任务就是理解、掌握并能设计电力系统各个环节。因此该专业主要开设的专业主干课程有:电力电子技术、高电压技术、发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护、计算机仿真、电力系统规划等课程等。
2.1.2理论教学改革
学生通过学习专业主干课程对电力系统有一个全面深入的了解,为今后从事相关的工作打下坚实的理论基础。为了达到好的教学效果,以上各门与实际联系紧密的课程讲授时应以CDIO的教学方式进行教学,使学生主动学习,牢牢掌握电力系统的相关知识。
以《电力系统继电保护》课程为例[3],对课程基于CDIO的教学,讲解内容应分步实现。首先,要让学生透彻理解继电保护的内涵,引导学生通过对大型事故案例的分析来主动地发现问题并构思(conceive)。因为继电保护作用重大,能保护一次系统的安全稳定运行,学生们只有在分析系统正常运行和故障运行的电气量特性差别的基础上,才能设定保护方案,所以学生必须牢牢掌握。其次,掌握继电保护方法是思考和解决保护问题的基础,学生只有在此基础上,才能对一次系统故障进行分析,找出相对的办法来切除故障,并完成设计(design)和实现(implement)过程;再次,典型完备的保护方案应从企业那里借鉴,因为企业在这方面配置十分成熟,启发学生在配置保护时形成完整的概念,完成运作(operate)过程。上述这种教学内容设计,弥补了原来的继电保护课程偏重于基本原理的介绍、不注重应用的缺陷。
2.2 基于 CDIO 工程教育模式的实践性教学环节的改革与实践
目前我国工程教育不仅重视科学基础,还重视对学生个人能力、团队合作能力以及系统适应和调控能力的培养。要真要做到这些,要改革工程人才培养模式。参照CDIO理念进行改革是一种有效可行的思路。这种理念以项目设计为导向、以能力培养为目标,可通过项目设计将整个课程体系系统地、有机地结合起来。该研究为学生设置了1级、2级、3级三个级别的项目。1级项目涵盖该专业核心课程,体现专业主要能力要求,贯穿于整个本科教学阶段,对学生进行构思、设计、实现、运作的整体训练;2级项目则仅涉及一组相关核心课程的学习,重点突出对某项能力的要求;3级项目则针对单门课程,专为增加学生对该门课程的理解而设。各级项目设立的必要性、所涉及的能力要求等,均根据课程需要而定。通过以上设计,整个培养计划形成有机整体。
2.2.1基于 CDIO 模式的课程设计的设置(3级项目)
该校电气工程及其自动化专业有多达二十几门的专业课课程设计,为了达到实际效果,电力系统及其自动化方向的学生重点对电力电子技术、高电压技术、发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护、电力系统调度自动化、电力系统自动装置原理、Matlab控制系统与仿真、单片机原理及应用等课程进行课程设计环节。通过增加实践环节,增设每一门课的课程设计,可以很好的提高学生的动手能力,改善学生对知识的理解水平,为使学生形成完整的知识体系以及应用能力打下良好的基础。
3级项目设计旨在鼓励学生主动学习和综合学习。项目通过开展学术研讨活动,推动学生学习系统建模、模型分析、仿真开发等技能。教师在课程设计项目中要引导学生通过技术研讨、方案选择等形式启发创新思维。在这种新型模式的课程设计下,学生对研究对象进行系统模型分析计算,可培养其用数学逻辑方法精确描述电力系统的能力。项目内容设计时要考虑学生个体能力的差异,为不同水平的学生提供不同复杂程度的选择。按照各自的要求完成设计任务,也可以达到巩固知识和锻炼能力的目的。比如电力电子技术课程设计设置:⑴单结晶体管触发电路的设计;⑵正弦波同步移相触发电路的设计;⑶单相半波可控整流电路的设计;⑷单相桥式半控整流电路的设计;⑸单相桥式全控整流电路的设计;⑹三相半波可控整流电路的设计;⑺三相桥式半控整流电路的设计;⑻三相桥式全控整流电路的设计;⑼单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路的设计;⑽半桥型开关稳压电源的设计;⑾单相交流调压电路的设计。以上设计难易程度有所差别,适合不同水平的学生,使不同层次学生都能得到锻炼。
2.2.2基于 CDIO 工程教育理念的“课程群“综合设计或实验设置(2级项目)
2级项目则引导一组相关核心课程的学习,重点突出对某项能力要求。我校把电气工程及其自动化专业的所有课程建立了四个课程群,其中专业课程群有四个:电子电路课程群、自动控制类课程群、电力系统及自动化课程群、嵌入式系统课程群。这里重点讨论电力系统及其自动化方向的课程群。
电力系统及自动化课程群主要涉及电能的产生、变换、输送、分配、控制的理论,电力系统的规划、设计、安装调试、运行规律,以及相应的设备、测量、保护、调节、控制系统的理论和技术。本课程群建设的目的就是将电力电子、电力系统分析等相关的理论课程和继电保护、发电厂电气部分、高电压等技术课程同实际电气设备和电力系统有机地结合起来, 通过上述训练,学生能掌握电力系统的设计方法,并锻炼了分析、计算和解决实际工程问题的能力。因此,该课程群的设置对培养从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、技术开发、信息处理、设计施工等领域工作的应用型工程技术人才具有重要意义。
课程群综合设计或实验项目的设置有个原则,那就是必须注重专业核心课程之间知识点的相互联系,强调设计或实验构思、设计、实现、运作都要基于项目进行。让课程群综合设计给学生更多参与实践的机会。如该院进行不同电压等级变电站设计与保护的课程群综合设计时,将具有很强内在联系的电力系统分析、电力系统继电保护、发电厂电气部分、计算机仿真等课程融合成一个课程群设计。以发电厂电气主接线方案为平台,依托短路计算和潮流计算来实现电力系统中设备选择与运行,通过分析故障特征并进行整定计算来设定保护、最后通过计算机动态过程仿真分析等环节[4]。在这一个课程群设计下,学生工程实践能力得到提高,而且在学习理论课之前,就能对立电力系统整体知识点有宏观把握。综合性设计通过利用开放性实验室实践,可以获得远远超过课内实验学时的实践操作训练时间。通过自主性、综合性、设计性、创新性实验内容的设置,可以进一步提高学生的学习效率和质量。
2.2.3基于 CDIO 模式的“产、学、研”相结合的毕业设计过程改革(1级项目)
CDIO 工程教育思想要求学生主动学习工程技术,并将课程和实践有机联系起来。这符合当前高等教育改革和发展趋势:即将教学过程与相关行业发展紧密联系起来。该院1级项目必须完整的贯穿于整个本科教学阶段,使学生完整的得到构思、设计、实现、运作等方面的系统训练。该校电气工程及其自动化专业的1级项目分初级阶段和高级阶段。初级阶段在一到三年级完成,任务是:了解CDIO理念,通过解剖产品实例来了解其组成部分及设计原理,使学生增加感性认识,并了解本专业核心课程与实际产品之间的对应关系,让他们可以未来工程师的角色定位去看待所学知识;学生经历项目构思与设计的实践过程后,对专业的兴趣会大大提高,创新思维也能得到锻炼。毕业设计是1级项目的高级阶段,任务是:学生在完成课程学习与项目训练后,利用所学知识,完成一个产品项目的构思、设计、实现、运作等的训练。设置1级项旨在让学生从解决实际问题出发学习专业知识,激发学生对工程问题的兴趣,引导其探索并掌握解决问题的方法。
该院鼓励学生的毕业设计与工矿企业相结合,具体参与到某个产品或者是某个电力建设过程中去,通过毕业设计着重培养学生综合分析和解决问题、组织管理、社交、独立工作等各种能力,以及严谨、扎实的工作作风和强烈的事业心、责任感。只有具备这些能力和素养,学生将来走上工作岗位后,才能顺利完成所承担的建设任务。
电气工程及其自动化专业毕业设计的任务是,通过学习和训练,使学生了解电气工程设计基本原理和方法,掌握一般电气工程设计的基本技能;根据情况合理选择实施方案;熟练进行电气工程各方面的计算,并设计出合乎规范的电气工程施工图纸。评估学生毕业设计时,要将实施过程和成果相结合进行,要重视过程和社会需求者的评价,对于结果则可以看得轻些,做到以社会需求为导向进行评价。学生毕业设计成绩评估由毕业设计撰写(40%)、毕业设计项目实施过程(40%)、社会需求评价(10%)和平时表现(10%)四部分组成。以项目实施与理论掌握情况考核为主,兼顾社会需求与平时成绩,这样才可以较为全面地评估学生的能力。
关键词:自动化专业技术;应用型人才;教学体系;研究
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)30-0156-02
为了满足当今时展对人才的需要,我国一些高校都在加快教学改革的步伐,分析应用型人才培养的新体系。文章将结合当今经济的进程对自动化专业应用型人才的需求,本人近年来在专业构建中对培养措施、教学体系、课程内容以及实践性教学等实施了一系列革新以及创新,获得了十分理想的效果。
1 规划一套合理的培养措施
1.1 培养方向
人才培养方面的合理定位与专业的生存及发展是密不可分的。找到专业的位置,细化培养方向是培养专业应用型人才的核心理念。高等院校培养的人才基本分为下述三种:第一种就是培养研究型人才,这些人才基础好,有一定的自学能力,且后劲足,学校主要为其从事研究工作以及攻读研究生做铺垫;第二种则是培养应用型人才,这种人才基础还算扎实,实践能力以及创新思维较强,毕业后基本在企事业单位进行一些技术以及管理工作;第三种是培养技能型或者是技术型人才,这类人才的基础知识基本满足工作需求,有一定的专业能力,应该算是岗位群才。上述三种类型,国家重点大学主要对第一种人才进行培养,普通的本科主要对第二种人才进行培养,而高职高专院校则以培养第三种人才为主。
通常将自动化专业的人才培养方向锁定在:培养有一定电子技术、电工技术,自动检测和仪表、控制理论、信息处理、当代企业管理、网络技术以及计算机技术与应用等领域的工程技术基础以及相关专业知识,可以在工业过程控制、运动控制、检测与自动化仪表、电力电子技术、信息处理以及电子与计算机技术等领域应用型技术
人才。
1.2 实施科学合理的培养措施
实施一套科学合理的培养措施是达成培养目标的核心要素。向毕业生用人单位以及联谊院校进行相关的调研,吸收消化他们的培养经验以及相关信息,还有当下一些优秀毕业生的反馈情况,在实施此专业培养措施上予以革新。按照培养目标去培养学生需要有的知识结构以及相关能力:对自然科学的基础掌握较为扎实,有一定的人文社会科学基础以及外语能力;了解此专业方面的必备技术理论。要熟悉工业过程控制、运动控制还有自动化仪表、信息处理以及电力电子技术等领域的内容,同时还要掌握此专业学科的发展态势,并有较强的工作适应性。
2 深化教学革新
教学内容及方法的革新是教学革新的框架,同样也是教学革新的基础、课堂教学是课程体系下的主要构成因素,其从根本影响教学品质。为了深化学生创新思维的培养,一定全面探索相关途径,在教学方式革新上多做功课,要注意课程调整以及内容,而且还要注重革新教学措施以及教学方法,从根本上提升教学品质。针对教学内容,在充分了解此领域发展趋势的根本上,去调整革新的思路。对培养体系里的所有课程分层次的进行考虑,分析课程内容间的相关联系,确定课程在人才培养环节中的影响,对课程内容实施全面优化。将必备的专业内容教给学生,且还要注意内容的前沿性,推陈出新,将学生需要的知识在一定的时间里传授给他们。删减一些课内学时,采用CAI等当代教育体系,提升教学品质,为学生未来的发展以及个性发展给出一定的空间。
3 实践教学的革新
构建经验丰富的实践教师团队是十分必要的。学院要构建以教授等科研主要力量为核心,以中青年教师为中坚力量的科研队伍,深化中青年教师的科研水平;激励中青年教师主动申报一些科研活动,学校可以拿出专项费用扶持中青年教师进行科研活动。激励且组织教师进行校内校办产业与自动化行业的产学研基地的工程技术项目研发以及培养实践经验。
开放一些实验室,将验证实验转换成开发性的实验,且重视实验措施和最新技术相融合,很多实验都是验证类型的实验,我们要将常规的验证性实验提供给学生,要让其分析实验的内在因素,实验手段以及实验结果,在此根本上,给出新的实验目标,让学生主动设计相关的实验,且实施验证,若出现问题再研究问题的原因,直到达成设想的目标,从而去延伸学生的创造思维,实际动手能力,让所学的知识渗透到学生的大脑。明确以综合性、设计性实验为核心的实验内容革新体系。
4 结语
自动化专业应用型人才培养教学体系的革新和实践,深化了学生的基础理论,更为广泛的专业知识、实践教学体系的调整并提升了学生的实践动手能力,通过多年的实践,这种教学体系已经获得了较为理想的效果,学生学位达标率已经超过了九十个百分点,毕业生的首次就业率也超过了九十个百分点,从用人系统反馈的相关信息去看,用人方对毕业生的各项能力均予以好评,且工作效率高,可以较快地融入到自己所在的岗位。
参考文献
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关键词:三化;三动;应用型;电气工程及其自动化;实践教学改革
作者简介:刘旭明(1975-),男,江苏宿迁人,金陵科技学院机电工程学院,副教授。(江苏 南京 211169)
基金项目:本文系教育部人文社会科学研究专项任务项目“工程科技人才培养研究”(项目编号:13JDGC018)、金陵科技学院教学改革项目(项目编号:40713017)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)14-0170-03
金陵科技学院作为一所新建地方应用型本科院校,在人才培养中坚持以社会需求为导向,以培养学生能力为根本,坚持“知识、能力、素质”协调发展,培养“高素质、应用型、复合型、创新型”的高级应用型人才。电气工程及其自动化专业作为一个应用型工科专业,始终把实践教学作为培养学生应用能力和创新能力的主要手段,近年来在学校教学主管部门的领导下积极进行实践教学改革的探索,不断更新实践教学理念和高实践教学质量与水平,以“课程设置岗位化,课程组织模块化,课程实施工程化”的“三化”标准构建实践教学体系,以“技能推动,项目驱动,创新带动”的“三动”理念促进实践教学改革,全面促进了学生实践应用和创新创业能力的培养。“三化”与“三动”的关系如图1所示。
一、以“三化”构建实践教学体系
电气工程及其自动化专业以“课程设置市场化,课程组织模块化,课程实施工程化”的“三化”标准构建实践教学体系。一是在实践课程的设置上“岗位化”,即以就业岗位需要为目标设置了当前学生求职时所需技能必备的实践课程。二是在课程的组织上“模块化”,按照“基础实践课程、专业实践课程、研究创新性实践课程、社会生产实践课程”设置了4个实践课程模块。三是在实践课程的实施上“工程化”,即选择工程化的课题实施实践教学,课题的设置以满足实际工程应用为标准。
1.课程设置岗位化
当前的工程教育是动态的,随着电气行业新产品、新技术的不断出现,本科应用型人才的课程设置尤其是实践课程的设置必须通过市场调研不断进行更新和调整。电气工程及其自动化专业在培养计划的制订中坚持高等应用型院校的工程教育须以求职为导向,在实践课程课目的选择和安排上坚持以市场需要为目标,在培养计划中设置了当前学生求职时所需技能必备的实践课程,重点培养学生学以致用、理论联系实际以适应将来求职之需的能力和素质。在实践教学效果评价上,将学生的从业能力作为检验人才培养质量的重要指标。
通过与企业及行业的专家交流,金陵科技学院结合对毕业生调查反馈,在历年的培养计划修订中及时对实践课目的选择进行调整和完善。除了专业课程的基础性实验之外,本专业重点加强集中性实践环节的课程教学,根据调查统计,电气专业的毕业生在毕业后一部分从事企业的电气控制与维护工作岗位,故安排了电工工艺实习、电机控制设计、电气工程系统设计等集中性实践课程;一部分学生从事电力系统工程实施和维护工作,故安排了电力电子实习、电力工程实习、电力系统设计等强电方面的集中性实践课程;一部分从事单片机系统开发工作,故安排了电子技术设计、单片机系统设计、电工电子综合设计等弱电方面的集中性实践课程;还有的是从事自动化生产线方面的工作岗位,故安排了自控系统设计、系统仿真设计、综合实践等集中性实践课程。
2.课程组织模块化
在电气工程及其自动化专业的人才培养方案修订中,合理配置、循序渐进地安排基础性实践课程、专业性实践课程、研究创新性实践课程、社会实践课程四个模块组成的实践教学内容,全面培养学生的基本实践能力、专业应用能力、创新能力和综合实践能力,并将各专业课程教学的目标和任务落实到具体的实践教学环节中,让学生在实践教学中掌握系统的电气工程师必备的技能和技术,达到本专业具体的实践能力标准。电气工程及其自动化专业实践课程模块如图2所示。
从上述实践课程模块中可以看出,电气工程及其自动化专业的实践教学体系按照“基础实践课程、专业实践课程、研究创新性实践课程、社会生产实践课程”四个实践课程模块进行组织。其中基础实践课程模块主要由各专业课程的课程实验组成,目标是培养学生的基本实践能力;专业实践课程模块主要由专业课程的集中性实践环节组成,目标是培养学生的专业实践能力;创新性实践课程模块主要由集中性实践课程中的综合性课程为主,配合各类创新实践项目和学科竞赛等,目标是培养学生的研究创新能力;社会生产实践课程模块主要由社会生产实习、毕业实习及毕业设计等课程组成,目标是培养学生的专业与社会适应能力。
3.课程实施工程化
在安排实践课程的教学内容时,改变以往的实践课程内容主要是验证教材的原理性理论知识。在实践课程的实施时,按照电气工程行业的工程应用来设计教学内容,要求学生完成一个完整的工程化课题,以培养学生在电机及其电力拖动技术、电力电子与电气传动技术、电气控制技术、电力系统自动化技术等方面的工程技能,增强学生在电气领域的知识应用水平和综合创新能力。在学校立项建设的“电气工程及其自动化专业集中性实践课程指导教程”编写过程中,各个专业课程均在此作出了较为明确的规定,不拘泥于某一具体的课题,而是结合当前的工程应用进行开放式选题,在课题选择时注重工程化应用。
二、以“三动”促进实践改革
电气工程及其自动化专业在实践教学的建设与改革过程中逐渐形成了“技能推动、项目驱动、创新带动”的“三动”并举式学生实践能力培养模式。“技能推动”是学生应用能力培养的三大动力之一,是一个“注入”的概念,是培养学生应用能力最直接的手段,通过对学生职业技能的培养推动实践课程改革、优化实践课程结构、夯实学生实践基础。“项目驱动”是通过在集中性实践教学环节具体实施中采用项目化教学,通过一个完整的项目对专业课程进行知识融合,是一个“集聚”的概念,是提升层次、促进知识结构调整的重要载体。“创新带动”是依靠创新项目和学科竞赛激发与带动学生自主学习能力与创新能力的提升,是一个“转化”和“释放”的概念,是学生实践能力培养的最终目标。
1 电气工程及其自动化专业介绍
电气工程及其自动化涉及电力电子技术、计算机技术、电机电器技术信息与网络控制技术、电气工程及其自动化专业技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科,其主要特点是强弱电结合、机电结合、软硬件结合。该专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识,受过电工电子、系统控制及计算机技术方面的基本训练,具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。本专业是电工与电子、电力控制与信息技术交叉渗透的综合型宽口径工科专业。培养具有扎实的数学、物理和电气信息基础知识,在电气工程与信息领域从事电力系统运行与控制、信息处理、试验分析、研制开发等工作的复合型高级工程技术人才。主干课程有电路原理、电子技术、工程电磁场、信号系统与信号处理、自动控制原理、微机原理及接口技术、电工与电机学、电力电子技术、电力系统分析、高电压工程、电力拖动与控制、电机控制。就业方向为适合到国民经济各部门从事与电气工程有关的系统控制、信息处理、电力电子技术应用、电器设备研制等工作,能在科研院所、高等学校从事科研教学工作,也可攻读电气工程、控制工程等相关学科的研究生。
2 电气自动化专业教学中存在的问题
现代社会对电气自动化专业的毕业生能力的要求,这为教学工作提供了思路。与电气自动化专业岗位能力要求相比较,目前高等职业教育中电气自动化专业的教学中主要存在以下几个方面的不足:
2.1 教学中电气自动化专业的教材陈旧,新的控制方法、控制理论不能及时走进课堂。例如:智能表的应用、变频器的综合应用等,这一类教材在市场只有理论方面的教材。
2.2 教学中理论教学多,实验教学少。一是电气自动化专业的实验教学体系不够完备。虽然在教学过程中已开设了一些实验,但只是该门课程的实验,整个专业的实验并没有形成体系,使学生不能系统掌握专业的要求。二是电气自动化专业的实验设备不够先进,缺乏创造性。例如:PLC的实验设备是以程序验证性为主,学生在实验中只是掌握了程序的编制,而PLC在自动控制中怎样具体的应用,学生却一无所知,这有悖于高职的教育教学特点。
2.3 教学中注重知识的传授,缺少综合能力、应用能力的培养。大部分同学只有在学校接受老师传授的机会,很少有到工业企业第一线参加实践的机会,不能接触电气自动化技术的最新应用。
以上三个因素,使电气自动化专业教学中电气自动化专业滞后于电气自动化技术的发展步伐,使电气自动化专业的学生达不到教育标准。
3 高职电气工程及其自动化专业教学改革方案
3.1 高职电气自动化专业课程设置要勇于探索新的领域
高职电气自动化专业的教学是以应用教学为主,它不同于传统的电气自动化理论教学,因此其课程设置要灵活。为了和当前的工业电气自动化相结合,可以从以下方面加以改进。第一,精选教材。高职教师要针对当前工业电气自动化的现状,精选教材,这是教学改革的关键。但是在教学过程中,也不能只局限于教材。教材只是参考,应该结合实践情况作更多的延伸,一些先进的电气自动化设备是先有说明书,然后才被编入教材。第二,探索新的教学方法和手段。教学方法的改革是教学改革的重要内容,课堂教学是课程教学体系中的重要环节,它直接影响到教学质量。对课程的重点内容,教师要深入剖析其内在规律和逻辑关系,联系对口的科研和实践,加强学生创新能力的培养。充分运用现代化教学手段,加大和丰富教学内容,提高教学的趣味性,改善教学效果。同时,通过互联网为学生提供信息量大、速度快的丰富资料。制作的课件内容里包含了大量的网上资料,极大地丰富了授课内容,提高了教学质量。第三,高职电气自动化专业的课程设置要灵活,能够依据当前工业电气自动化的发展作相应的、及时的调整,保证电气自动化的课程设置不落后于当前工业电气自动化的发展。
3.2 改变教学法,实施系统教学
在传统的教学中,学生在学习某一门课的过程中总会有一种疑问,这门课程学了到底有什么作用,从而使得学生在学习的过程中没有目的和方向,而系统教学法为学生解答了这个疑问。系统教学法是基于一个真实的电气工程及其自动化专业系统,从系统的角度去讲解相关的知识点,学生就会直观感受到所学知识的作用和用途,激发学生的学习热情,帮助学生把握知识的整体性、系统性、连贯性、渗透性,强化学科知识的系体化。系统教学方法在课程和课程内容的设置上紧扣培养目标,按岗位需求目标来设置课程,整合课程的内容。如要培养一个生产线安装,调试和维护的电气工程及其自动化专业操作人员,将以类似的生产线作为一个系统,在这样的一个系统中去讲解相关学科的知识。学生在学习的过程中就会知道所学知识的运用,从而激发学生的学习积极性,让学生做到有的放矢。在课程内容安排上,始终以一个系统为起点,所有的知识点的学习都是放在一个系统中进行讲解,即由整个系统到某个局部,最后再回到整个系统的教学方。
3.3 高职电气自动化专业的实习、实训工作要积极和企业联系