时间：2023-07-19 17:31:51
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篇电气工程的基本概念，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】电路；信号与系统；教学方法
《电路》和《信号与系统》课程是电气工程及其自动化本科专业的重要专业基础课，所涉及的基本概念和研究方法已逐渐应用于电气技术中的各个领域。《电路》课程研究电路的基础知识，《信号与系统》课程研究信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法，应用现代数学的方法和结论阐述和解决物理问题，将物理意义与数学论证紧密结合。由于该课程理论性较强，公式和理论推导证明较多，在教学上具有一定的难度，并且该课程的教学质量关系到后续课程的教学质量。本文结合笔者对上海电力学院电气工程及其自动化专业本科大学二年级和大学三年级学生的《电路》和《信号与系统》教学过程中的实践和体会，在教学内容、教学方法和实验教学等方面进行了一些探索和研究。
一、教学内容的选择
针对上海电力学院电气工程及其自动化专业本科的学生，选择由我院教师编写的中国电力出版社出版的《电路》和由我院教师编写的清华大学出版社出版的《信号处理原理与应用》作为教材，教材介绍了电路的基本原理和连续时间信号及离散时间信号与系统的分析[1-2]。我院电气工程及其自动化专业大学二年级的《电路》课程包含正弦交流电路频域分析（相量法）、非正弦电流电路分析（傅里叶级数展开分析方法）、电路的复频域分析（拉普拉斯变换的方法）、系统的网络函数、状态方程等内容，这些内容在传统的《信号与系统》课程中也是授课内容。对于这部分内容，《信号与系统》课程重点从“系统”的角度进行讲授。由于电气工程及其自动化专业后续课程中不再开设《数字信号处理》课程，在《信号与系统》课程中加入了离散傅里叶变换、滤波器的原理与设计等相关知识，让学生能够更多了解数字信号处理的相关技术。
二、教学方法和教学手段的改革
为了提高《电路》和《信号与系统》课程的教学质量，培养学生实践能力及创新能力，对教学方法和教学手段进行改革。
（一）将《电路》课程和《信号与系统》课程的内容有机结合
《信号与系统》课程的核心是几种变换域方法的原理和应用[3]，通过建立“电路、信号与系统”的概念，帮助学生理解各种变换方法。对于连续时间信号与系统，“电路”课程从“路”的角度分析电路的电压、电流和功率；《信号与系统》课程从“系统”的角度分析电路，将该电路看作系统，研究该系统的输入与输出的关系。“时域分析”用数学的方法求解电路，阐述信号与系统的物理意义；“频域分析”研究是系统的幅度频率响应和相位频率响应；“复频域分析”通过拉普拉斯变换的方法，将时域变换到复频域，以较简便的数学方法求解电路。
在《电路》课程中，用相量法对正弦交流电路进行分析，其实质就是采用变换域的方法，将时域变换到频域下进行研究，在讲授“电路”课程的时候，强调变换域的思想；在后续章节讲授拉普拉斯变换，继续阐述变换域的方法，并说明两种变换之间的关系。学生在《电路》课程中较早接触到变换域的思想，学习《信号与系统》课程中连续时间与系统的傅立叶变换，离散时间与系统的Z变换和傅里叶变换，教学方法上突出了承上启下、循序渐进的教学理念，学生容易掌握，教学效果良好。
（二）用类比的方法授课
《信号与系统》课程学习过程中，大部分学生对连续时间信号与系统能够较好的理解和掌握，但是学习离散时间信号与系统存在一定的困难。针对课程中的连续时间信号与系统和离散时间信号与系统具有平行相似的特点，采用类比法讲授两类信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法，学生在了解数学基础较好的连续时间信号与系统理论的同时，通过联想举一反三的充分理解数学基础比较薄弱的离散时间信号与系统理论。《电路》课程中介绍一阶电路的时域分析方法，总结出来三要素法，直观清楚。二阶电路的时域分析方法比较复杂，引入了复频域的拉普拉斯变换，分析高阶电路非常有效，学生直观的意识到通过变换域的方法带来很大的方便。对于《信号与系统》课程中的z域变换的方法可以采用类似的方法授课，让学生较好的理解离散系统[4]。
（三）理论与实际相结合
课堂教学内容要与实际生活联系，让学生保持学习的热情和兴趣。《电路》和《信号与系统》课程的理论性比较强，内容相对比较枯燥。要激发学生的学习兴趣，选取一些生动的实例融入到课堂教学中。电力系统中的谐波分析，通过快速傅里叶变换的方法进行分析。学阶电路的放电过程时，从时钟的钟摆入手。推动钟摆开始摆动，它将以某种频率振荡，控制频率的主要是钟摆的长度。在钟摆中，能量在势能和动能之间转换，这两种形态间的能量的转换就是导致振荡的原因。最后由于摩擦的作用，任何物理振荡都会停止。将电容器和电感器连接在一起组成的二阶电路， 电容器储存电场能量，而电感器储存磁场能量，电容器将通过电感器进行充放电，直到金属导线中的电阻耗完能量振荡结束，振荡频率取决于电感器和电容器的大小。理论联系实际的教学有利于增强学生创新意识和实践能力，提高学生的综合素质。
三、加强实验教学
结合我院的实际情况，将Matlab软件引入《电路》和《信号与系统》教学中，坚持结合工程应用需要，培训学生实验能力。Matlab软件具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化，为该课程的实验体系提供了强大的支持。结合科技界、产业界的应用要求，课程组明确将MATLAB运用技术，并作为实验考核的内容。经过这样训练的学生，既能掌握基本理论和主要算法，又能将它作为工程实现，实践能力得到培养。
四、结束语
前文结合我院“信号与系统”课程教学改革的实践，从学生评教和督导听课来看，学生和督导认可教师的授课方式，大部分学生增强了学习热情，考试成绩也有很大的提高。结合教学要求，科学编排教学内容；结合学生能力培养需要，科学设计实验；结合教学效果需要，推动教学互动，促进教学相长。教学改革有助于提高教学质量，增强学生的实践能力及创新能力。
参考文献：
[1]杨欢红，杨尔滨，刘蓉晖.电路[M].北京：中国电力出版社，2007.
[2]靳希，杨尔滨，赵玲.信号处理原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.
[3]许波等.“信号与系统”课程教学改革思考与实践[J] .南京：电气电子教学学报， 2008， 30（1）：8-10.
[4]郭荣艳，刘晓青.“电路”与“信号与系统”课程优化整合与改革实践[J].中国电力教育，2011， 16（16）：80-82.
基金项目：
本文系“上海电力学院2014年度教改项目”（项目编号：20141403）的研究成果。
关键词：电路；教学模式；教学方法
作者简介：崔双喜（1970-），男，甘肃武威人，新疆大学电气工程学院，讲师，新疆大学电气工程学院博士研究生；常翠宁（1963-），女，锡伯族，新疆伊宁人，新疆大学电气工程学院，副教授。（新疆 乌鲁木齐 830047）
基金项目：本文系国家自然科学基金“分层液膜沿非均匀受热斜面流动传热特性分析”（课题编号：51106132）资助的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）15-0071-02
“电路”课程是高等学校电子与电气信息类等专业的必修技术基础课，也是当代电气工程与电子科学技术重要的理论基础之一。它以分析电路中的电磁现象，研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容。[1]“电路”课程理论严密、逻辑性强，有广阔的工程背景。学生通过本课程的学习，对树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，培养科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力都有重要的作用。[2]它所涉及的概念、方法和理论为该类专业的后续许多课程提供理论支持，为“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“信号与系统”、“电机学”、“电力系统分析”、“电机与拖动”、“自动控制原理”等课程的学习打下基础。因此“电路”课程在整个电子与电气信息类等专业的课程体系中起到承前启后的作用。鉴于“电路”课程的重要性，学生切实学好这门课程意义重大。那么如何用有限的学时将大纲要求的内容高质量地传授给学生，已成为电路课程教学改革中至关重要的问题。然而在实际教学过程中，根据对教学效果的调查，发现存在很多问题，比如：课程内容比较抽象，概念难以理解；掌握了分析方法，却不会灵活应用；理论和实际联系不起来等等。根据学生在学习该课程过程中普遍存在的问题，已有许多教育工作者提出了不同的教学方法，[3-6]譬如模块式任务先导教学法、行动导向法、“板书+多媒体”的教学手段、引导式教学方法、课堂教学与讨论相结合等。笔者在多年的电路教学过程和教学方法探索中，提出了教师在教学过程中的四个应该和对应培养学生的四个能力的教学模式（笔者将其称之为“四应”、“四能力”教学模式），在多年的教学中取得了一定的实效。
一、电路基本概念教学应力求通俗、易懂，培养学生全面、准确把握概念实质的能力
基本概念是学好电路的根本，电路理论教学中应注重基本概念的理解及应用。课程中基本概念较多，有些概念难以准确把握，针对这些概念，如何以一种轻松而又简洁的方法讲解，在教学大纲规定的学时内既让学生准确把握概念又能取得较好的实效是教育工作者首先面临的难题之一。在学生的作业中，有时会发现做错题几乎是由于概念不清引起的。首先教师应对概念有准确的理解，对概念本身所表达的本质内涵结合教材应有总体的把握；其次，教师应该具有较高的语言表达能力，这对教师来说是必备的基本功。
例如，电路中电压和电流参考方向的概念是初学电路课程的学生应该了解的，它贯穿整个电路课程。按教材中所述参考方向是事先任意假定的方向，如果只对这一点加以讲解的话，学生在做作业时就不能养成在电路图上标注电压电流方向的习惯，学生也有可能就会迷惑，为什么要假设方向呢？在教学中必须使学生明白在电路的运行过程中，尤其在复杂电路的运行过程中，电路中电压和电流的实际方向是事先无法确定的，要对电路进行列方程求解而不知道电压电流的方向是不行的，为此引入参考方向的概念。有了参考方向以后就可对电路列方程，求解出的电压和电流就有正有负，就成了代数量。电压和电流求解出是正的说明事先假定的参考方向与实际方向一致，否则就不一致，即便求解出的电压或电流是负的，也不要把电路中的参考方向改成相反的方向，因为负号足以说明实际方向和参考方向的关系，已经很明确了。如果把方向改了，原先求出答案的正负就得改，所列写的方程也得改，不仅麻烦也完全没有必要。同时使学生明白在以后的各章节中，电路图中所标注的电压或电流的方向均是指参考方向，这样学生对参考方向的概念就会有全面而准确的把握，在以后的课程学习中就会主动对待求解的电压或电流在电路图中标注（参考）方向。
二、电路定理教学应采用多种手段，培养学生准确理解定理并加以应用的能力
课程内容包括设计和安排，首先从课程内容设计入手研究。
电路的基本定律是电路部分的基础，在电路分析中应用非常广泛。电路课程涉及的定律较多。在教学过程中，教师要指导学生学好基本定理，要对定理的内容和适用条件搞清楚，更重要的是要让学生能够熟练运用这些定理对电路进行分析和计算，并在解题中很好地加以应用。例如戴维宁定理可以浅显的方式让学生有一个直观的了解。对负载RL来说，有源一端口NS相当于它的电源，可以用一个实际电压源模型来等效代替，即电压源与电阻的串联组合代替。如图1（b）所示，也可用一个简单的电路例子来说明有源一端口端口处的伏安关系与等效电源的伏安关系完全相同，对负载来说两个电路是等效的，负载RL两端的电压和其中的电流都将保持不变。这样讲解后，学生对戴维宁定理有了感性认识，又对前面章节的等效变换概念有了更进一步认识。
再比如，讲解叠加定理前，可以用一个形象的比喻和设问引出叠加定理。例如：学生A与B对一测力计进行拳击测力，两人同时对测力计出拳，测力计上显示出力的大小F，若学生A单独出拳进行测力，学生B休息，显示出力的大小为F1，然后学生B单独出拳进行测力，学生A休息，显示出力的大小为F2，如果每位学生每次出拳力气均一样大，此时给学生提出一个问题：两个学生同时出拳时测得的力F与他们分别单独出拳测得的力F1及F2之间是什么关系？这时学生略加思考就可以回答上来（F=F1+F2），之后再以含有多个电源的电路为例引出叠加定理，学生就可对叠加定理有很好的理解。而这些定理的应用需要安排例题进行，一道例题，一题多解，每一种解法都综合运用两种或两种以上的电路定理，以此训练学生的发散思维和综合思维及理解应用定理的能力。
三、电路分析求解方法教学应抓住方法实质，培养学生掌握电路基本分析求解方法的能力
在电路教学过程中重点应强调基础，强化基本概念和基本分析求解方法的掌握。电路的分析求解方法很多，如支路电流法、回路（或网孔）电流法、节点电压法等。电路分析的目的是要对电路列写方程，求出待求的变量，如电压或电流。
【关键词】应用能力 影响 措施
电工图形符号标准虽然已经实施，但在很多教材和工具书中并没有认真执行，许多电力工程书籍中对电气符号的使用依然混乱，虽然国家在进行电力工程图形符号的改革，然而在很多文献和教材中依然出现了旧的电力工程符号的身影子，新的电力工程符号使用标准虽然在很多科技类文件和教课书中已经颁布，但却没有认真对其规范，尤其是很多旧电气图形符号，不仅没有被淘汰，反而出现在很多教材中，造成了新旧标准使用混乱的局面。这些新旧符号同时使用的现象影响了电力工程的教育和施工，为电力工程发展带来了很多麻烦。
一、电气图形符号使用混乱带来的影响
电气工程图形符号作为电气技术领域的语言如果不进行规范统一将会对许多方面都产生不利的影响，
（一）首先它不能适应电气技术的交流和更新，阻碍了国际先进电气工程技术的引进。
（二）不利于计算机设备进行绘图.使先进的电力工程施工工具不能用于施工。
（三）容易在教学过程中对员工造成误解，同时对教学还造成了很大的负担，例如教学书籍和资料上的不统一将会影响教学质量和效果，不利于电气工程人才的培养。
二、电气工程图形符号使用混乱的原因
我国最近几年都在加大规范各个行业的生产秩序制定了统一的标准，尤其在电气工程行业将规范电气工程图形符号使用作为了首要发展目标，但这种规范只是体现在少数电气技术类刊物和图纸中，对于实际的电气生产的约束性还是很小。
（一）很多老的电气工程技工人员，更习惯于应用老式的电气工程符号，在传授电气工程符号知识的同时容易将这些观念灌输给新的员工。
（二）很多电气元件由国外进口，由于我国的电气元件符号和国际尚未统一，在本质上就有很大的出入，使电气工程符号在使用出容易出现错误。
（三）很多电气类书籍在编写的过程中一味的照抄、搬写使书籍内容不规范。
（四）很多工程规范编制的过程缺少专业的审核过程，使这些电气工程图形符号缺少统一标准。
三、完善电气工程图形符号的应用措施
电气图纸的识别是一项综合知识很强的学科，它不仅要求对电力工程十分精通解，还要对建筑结构、建筑管线的分布有所了解。电气工程图形符号是电气工程图纸识别的基础，它的规范统一对电气图纸识别教学体系和学科理论的升级十分有利，并且可以根据电气图纸的基本知识，结合AutoCAD和电气设计及电气系统控制等进行学习。
（一）在专业教育的过程中要进行规范，
明确教学目标的同时将电气工程图形符号的使用能力作为一项基本基础来抓，近些年电气行业的人才需求量很大，尤其在生产一线中很多不同的电气元件在使用上要进行查阅、说明书分析，这对电气工程图形符号的应用提出了很高的要求。在实际工作中电气工程图形符号的重要性和技能掌握程度都与电气工程质量直接挂钩，使操作者熟悉电气图和很多基本知识是十分重要的：
（二）增加电气符号的使用率
在职业技能的传授过程中，要锻炼员工根据对各类电气系统控制的分析能力，要使员工能够自行进行资料查阅、系统元件的选型，在培养员工对电气工程设计的分析能力，使员工可以根据一定的设计意图进行电气工程图的绘制和识别，并且加强员工对电气系统技术文档的编写能力，保证能够正确按照电气图纸进行系统装配和调试。通过加强员工职业素质来提高知识的积累，要充分重视员工的职业能力、情感能力，积极开展针对问题的分析、解决课程，使员工能够认识到自身基础能力的差距，并且对电气工程图形符号中的知识点进行分析。
（三）采用考核方法加强员工电气工程图形符号的认识
为了检验项目工作中员工对电气工程图形符号的认识，促使员工更积极主动地投入到项目任务的自主学习和实践中，必须在“电气工程图形符号识别”中打破单一的知识考核、笔试等传统考核方式，而应突出能力考核、过程考核、职业现场考核和企业介入考核等科学的新型考核方式。因此，我们结合专业能力和职业资格证书中相关的考核要求，在评价标准、评价主体和评价过程等方面进行了大胆的改革。评价标准立足社会需求，做到课程标准与职业资格标准的接轨，实现课程标准与员工职业生涯发展的协调；评价主体不仅有教师还有员工；评价过程不仅落实教师评价环节，注重平时各个教学环节员工的知识能力的测评，每个学习情境完成后都对员工进行考评，考评分为员工自评、员工互评、教师评价，员工几人一组，成绩捆绑，共同提高；考评项目分为出勤率、学习纪律、工作态度、团队合作能力、方案设计能力、任务完成情况等方式，形成新的评价体系。在具体实施上，我们采用“过程考核（30%）+实践考核（30%）+理论考核（40%）”的考核方式。其中，过程考核取决于员工在课程进行过程中的技能和职业素质，包括课堂表现（40%）和实践表现（60%）；实践考核要求员工在规定时间内完成课程功能相近的电气控制电路图的绘制与分析，完成报告说明书，并通过答辩给出评价；理论考核主要考查员工对基本概念和所学理论知识的掌握程度及应用能力，采用闭卷方式。
（四）制定电力工程行业管理措施
加强贯彻新标准的使用制度，使电力工程人员都能深刻理解其中的意义，在使用和编制新的电工类书籍时要对新符合的制定执行一定的约束和管理，使国家新标准得到贯彻和执行。在教育的过程中教育工作者要提高自身的素质，并且执行相应的国家标准，要注重规范中对电气图形使用的标准，使撰写和讲学的过程中使使用形式和内容都更加的科学规范严谨。书籍出版部门要做到精益求精，对书中的每个章节都要进行认真的审核，努力减少电工符号使用混乱的现象。电工培训和教育部门在教学的过程中要将国家电力工程相对的行业规范和使用守则做为教育工作的重要主成部分，在建立相应的教学机制的同时，也要执行相对的管理办法：
1.学习在教材订购的过程中，首先要保证教材内容中不出现电力符号混淆的问题，要使教材中的知识点，适合新的国家电气行业规范。
2.在教学的过程中，要将新的电气符号作为基础知识对员工进行传授，要从制图、识图等多个方面保证教学质量。
3.教育的管理部门要将执行贯彻国家最新的考核标准作为教学标准，并且对教学效果和教学质量进行有效的评价。
四、结束语
规范电气图形符号使用规范不仅可以解决电气符号使用相对混乱的局面，同时对电气工程的制图质量的提高有很大的帮助，面对目前电气工程中出现的电气符号问题，要建立相应的强化标准，且在使用中要在很里规章制度的应用变得更加完善，使电气图形符号的应用能够更加合理。规范电气工程图形符号需要一定的规范制度对其约束，要使相关部门能够提高认识程度，只要做到齐抓共管、提高认识，才能贯彻电气图形符号标准的执行，使电气图形符号的使用更加统一。
参考文献：
[1]山颖，王丽荣.《图样的识读与绘制》学习领域课程的有效实施[J].职业技术.2009（08）
[2]姜萍，简析，沈长胜.电气图常用图形符号及文字符号（上）[J].家电检修技术.2006（05）
［关键词］电力工程；课程群；优化方案
电气工程及其自动化专业作为传统的工程学科，已有上百年的发展历史。为适应新时期社会对电气工程人才的不同需求，国内外高校不断推动电气工程教育的发展与改革，教育理念也随着时代的发展而变化，从原来的“重理论轻实践”，逐步发展为“厚基础、宽口径、重能力”。[1][2]电力工程作为电气工程及其自动化本科生培养的主干课程，是电气工程本科生人才培养的重点课程，也是整个电气工程专业的基础课程。[3]可见，如何提高电力工程课程的教学水平，这对于提高本科生的教育水平及毕业质量有着重要的意义。电力工程作为一门整合工厂供电及电力系统分析两门课程的综合性课程，对构建本科生电力系统知识体系具有举足轻重的作用。课程内容的丰富性造成了学时紧张、讲课内容泛而不精的情况。为解决该问题，可以从宏观层面出发，将若干电力工程相关课程内容统一整合，从而优化学时，突出重点，推动电力工程课程群建设，使学生对电力系统的整体设备运行、调度、保护及设计有一个完整的了解，最终让学生构建完整的电力工程知识体系，满足电力工业对人才发展的需求。这样，加紧推进电力工程课程群建设与实践，就成为了电气工程本科生教育改革的首要任务。
一、课程群建设理念简介
20世纪90年代，北京理工大学在题为《在课程建设中应当以教学计划的整体优化为目标》的教育改革项目中，首先提出了课程群建设的总体思路，继而逐渐发展成为学科教育改革的新兴理念，为国内众多高校教育改革提供了参考。课程群的主要内涵为[4]：整合三门及三门以上学科相关课程，相互传承，相互渗透，相互补充，从而整合课程授课内容，使课程结构合理，层次清晰，进一步挖掘课程的整体优势，从而建立起学科优势。课程群不仅能使学生能够在较短的学时内掌握重点、有效的知识，构建坚实的知识体系，也能使教师在授课过程中将有限的知识点讲透讲精。课程群的整体是全面而严谨的，这就避免了原来单一课程为求知识全面而进行“蜻蜓点水”般的讲课模式。
二、电力工程课程群建设方案
建立电力工程课程群，首先应分析原有课程授课模式的不足，然后参考课程群的内涵，选择合理的相关课程，建立对应的课程群，这样才能提出合理的优化整合方案。
（一）原有授课模式的不足
电力工程课程是整合工厂供电及电力系统分析相关课程的一门综合性课程，主要讲授电力系统的基本组成和运行原理，电力系统的元件参数计算、稳定运行分析和故障分析的基本方法，电力系统电气主接线设计、主要电器设备选择的原则和方法、继电保护等内容。由于囊括了工厂供电及电力系统分析两门课程的内容，其课程内容丰富且繁重。在有限的学时中讲授如此多的内容在给教师带来极大授课压力的同时，也会让学生渐渐失去学习热情，并最终影响其对整个电力系统知识体系的构建。
（二）课程群课程的选择
电力工程课程群建设，须秉承学科相近的原则，对知识点有重复或传承的课程进行整合优化，从而建立起合理有效的课程群，使教师能轻松地传播知识，学生能有效地学习知识。为此，结合我校电气工程教育的特色与传统，我们挑选出了电力系统继电保护原理、电气控制技术及电力系统调度自动化等三门课程，结合电力工程课程来建设电力工程课程群。电力系统继电保护原理主要讲授继电保护的基本概念、输电线路的电流保护、接地保护、距离保护、纵联保护的基本原理，变压器保护的基本配置及主要保护的基本原理，自动重合闸、发电机保护、母线保护等内容。电气控制技术则主要讨论异步电动机拖动系统和直流电动机调速系统的起动和调速控制技术，以及电气线路的分析和设计，常用电磁式低压电器的作用与分类、结构与工作原理，可编程控制器的基本工作原理等。电力系统调度自动化则以电力系统“四遥”为主线，主要讲述电力系统调度自动化的有关理论，性能和运行特性，涉及电力系统稳态运行的相关基础理论。从上述三门课程讲授的内容可以看出，其与电力工程的课程内容互有传承，相互渗透，并有较多的重复。电力工程主要讲授电力系统分析的基础内容，继电保护则是在其基础上的升华。因为系统的稳定运行离不开保护装置的调节与动作，而保护装置的调节与动作又离不开电气控制设备的判断与运行，而这一切设备的自动化管理都离不开“四遥”技术的调度与管理。因此，从内容上可以较为清晰地看出，这四门课程存在明显的传承关系，因而在授课过程中存在较多知识重复的问题。建立电力工程课程群，就是以电力系统稳定运行为基点，逐步提升知识的难度与高度，使知识结构紧密，易于学生掌握。为建立结构合理、层次清晰的电力工程课程群，就要对教学内容及课时进行整体优化。
（三）电力工程课程群整体优化方案
可以从三个角度来优化电力工程课程群，分别为课程优化、实验优化以及考核优化。课程及实验优化主要以教师为主体，即明确“教什么”，而考核优化则主要以学生为主体，即明确“学什么”。1.课程优化针对四门课程授课内容的特点，可以首先将电力工程课程中的继电保护一节的内容移到电力系统继电保护课程专门讲授，而电力系统监测与控制的内容并入电力系统调度自动化课程中讲授，与开关电器电弧、灭弧相关的原理及相应保护设备，则并入电气控制技术的高低压电器一节讲授。此外，电力系统继电保护的微机保护一节与电力系统调度自动化课程内容有较大的重复，特别是硬件部分有许多相同之处，因此可以考虑将其并入电力调度自动化课程中讲授。由此，通过重新制订教学大纲，根据教学内容重新安排学时，可以使每一门课程的学时数得到合理安排。2.实验优化以往为促进学生理论与实践相结合的能力，每一门课程都配以相应的实验。该类实验的特点是与教材内容结合较为紧密，但主要以验证性及演示性实验为主，实验时间分散，实验内容缺乏系统化。学生通过实验只能片面地了解一部分课程内容，且只能了解部分设备的运行情况，缺乏对整个电力系统运行的深入理解。因此，有必要整合实验内容，将单一分散的实验课时整合为持续时间较长的整体的课程设计。以上述四门课程为例，可以强调四门课程综合的课程设计，如要求学生设计某厂矿的变电所，从而考核学生电气设备选择、电气主接线设计、负荷计算等方面的知识。同时，还可以在此基础上增加继电保护装置的要求，并要求学生绘出遥信遥感的结构图，从而考查学生综合运用知识的能力，使学生能够通过课程设计，达到整体了解变电所设计运行的基本方法以及注意点，从而提高学生系统学习能力的目的。此外，还可以安排学生到临近变电站进行参观实习，让学生了解相关电气设备具体的作用，增强学生的感官认识。相较于以往效率较低的课程实验，这样可以极大地提高学生的学习效率，并促进学生知识的整体消化吸收。3.考核优化课程内容的优化必然带来考核内容的优化。以往由于课程知识点繁杂，学生在期末复习时需要记忆许多与本门课程内容关联度不高的知识点，而课程的核心知识点却由于复习时间紧而未能有效地掌握，从而影响了学生的成绩。因此，通过课程群内容的整体优化，每一门课程都有相应的重点内容，这使得学生能够在复习时能紧紧围绕课程的核心知识点展开，而将关联度并不高的内容放入课程群的其他课程中进行复习，从而提高每一门课程的学习和复习效率。这样既能够提高学生的学习成绩，也能使学生掌握合理有效的学习方法。课程优化、实验优化以及考核优化有效地改善了教师与学生的教学及学习情况，使得教师讲授最优化，学生学习最优化，使学生在有效的时间内牢固掌握核心知识成为可能，从而实现了课程群建设的目标与意义。
三、结束语
本文针对建设的电力工程课程群，分析了课程群内不同课程的特点，从课程、实验、考核三个方面提出了具体的优化方案，为进一步推动电气工程本科生教育改革提供了参考。当然，相关优化方案还需在后续教学过程中根据实际教学效果不断地完善改进，这样才能使教学方法紧跟时展的脚步，使培养的学生能够符合社会对人才发展的要求。
作者:牟龙华 李松峰 张 鑫 王伊健 单位:同济大学
［参考文献］
［1］丁守成，张爱华，黄瑞，等.电工电子实验系列课程体系建设［J］.电气电子教学学报，2015（6）：98-100，104.
［2］张涛，吴谨，熊庆国，等.电子电气类工程教育的探索与实践［J］.大学教育，2013（5）：30-31.
关键词：电路；教学改革；实践
作者简介：王敬时（1985-），女，江苏睢宁人，南通大学电子信息学院，讲师；周晶（1976-），女，江苏南通人，南通大学电子信息学院，讲师。（江苏 南通 226019）
基金项目：本文系南通大学教育研究课题（项目编号：2010B66）、南通大学杏林学院教育教学研究基金（项目编号：2010J222）的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）35-0040-01
“电路”是电类专业的基础课之一，既是一门历史悠久的课程，也是一门非常重要的主干课。由教育部基础课教指委制定的《教学基本要求》中，将“电路”课程分为“电路理论基础”和“电路分析基础”两类。[1]南通大学（以下简称“我校”）开设的是后者，总学时为80学时。在我校，“电路”课程是电子信息学院、电气工程学院、计算机学院和机械学院所有专业大一新生的核心专业基础课，也是第一门专业课。本课程的相关理论和实践技能（线性电阻电路、非线性电阻电路、动态电路和正弦稳态电路的分析方法）是推导后续专业课程（例如“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“信号与系统”、“高频电路”、“单片机技术与微机原理”、“自动控制原理”）中一些基本概念的基础。本课程教学质量的提高对学生培养质量的提高起到基础性的作用。
一、传统“电路”教学模式
在传统的“电路”课程教学中更多的是侧重于基本概念、基本模型和基本分析方法的理论讲授，并且大多是围绕由理想模型构成的经典电路展开的。在授课中涉及的元器件基本都是理想元件（如电阻R、电容C、电感L等），学生缺乏从现实中的实际元件抽象电路分析模型的数学建模观念，也很难在理想化的分析模型基础上构建真实电路。在这种情况下，学生所掌握的往往仅局限在分析理想模型、罗列方程组、求解课后习题，与实际需求完全脱节。近半个世纪以来，电子、电气、计算机、通信等领域发展一路高歌猛进，理论创新和技术革新的脚步从来没有停止过，与之相适应的各类电子元器件和功能电路也随之改变，但是以经典理论体系为教学主体内容的“电路”课程在近二十年中的变化很小。这一现象既不利于激发学生的学习积极性，也不利于培养学生的工程意识。
二、“电路”课程教学改革
由于以上原因，“电路”课程的改革具有相当的必要性和紧迫性。尤其是我校为偏工科类院校，不应该将注意力过多集中在讲授定义、定理，过分追求例题、习题和高分，应该适当地介绍科技前沿知识扩展学生的知识面，更多地引入当代电气工程实例，让学生在实例中了解电路元件、熟悉建模过程，培养学生的工程意识和综合能力。在教学应注重激发学生的学习热情，培养学生对本课程的兴趣，使学生成为教学活动中的主体，转被动接受为主动求知，提高学习效率。
以下结合笔者在“电路”课程教学中的实际经验，分别从教学内容、教学方法及手段和考核方式等方面讨论如何实现上述教学改革理念。
1.教学内容改革
“电路”是电力工程类各专业的第一门专业课程，是后续专业课的基础，因此理论教学不能放松，教学主体框架（电阻电路分析、动态电路的时域分析、正弦激励下动态电路的稳态分析）应保持不变。[2]但是，对知识点的讲授应有所侧重，同时应更关注知识点的衔接；对电子元器件的讲授方法、例子的选取方面除了经典例题讲解外，还需补充一定电路建模的相关内容，尤其是实际工程中的电路模型介绍；在条件允许的情况下应当开设相关的实验课程，例如利用EWB等专业软件进行仿真设计，激发学生的兴趣，提高学生的实践能力。
首先，教学过程中笔者从课程开始就着重帮助学生从宏观上把握“电路”课程的知识体系。本课程内容繁多，但无论是教学课时还是学生精力都是有限的，因此要求学生在学习中有所侧重，而正确的选择标准取决于其对本课程知识体系的深刻理解以及对本专业知识体系的充分了解。“电路”的基本理论、概念和方法都是在上述三大部分构成的主体框架下展开的。电路分析是在结构约束和特性约束两组相互独立的约束条件基础上建立的。电路分析的主要方法包括等效变换法、列方程法、电路定理法、动态电路的三要素法、正弦稳态电路的相量法等。[3]以上知识点及其相互联系都应在教学过程中让学生深刻理解掌握。在后续课程中将重点讲授的部分内容（如运算放大电路及其分析）可以有所精简，这样既可以节省学时和学生精力，又可以使学生对后续课程保持足够的好奇心，同时还有利于保持后续课程知识点的完整性。部分内容（如小信号非线性分析等）应有所加强，以保证后续课程（模拟电路）顺利开展。
其次，对于一些重要的电子元件，例如后续课程（模拟电路和数字电路等）中涉及当代电子电气工程中常用的金属氧化物场效应管（MOSFET），除了教材上的基本知识以外，教师在教学中还可结合基本元件（如受控电流源等）以及与之相关的常见基本电路（如整流电路、模拟信号放大电路、数字门电路等）层层深入分阶段讲授。这样既可以使学生充分认识MOSFET，又可以使上述相应电路的分析学习过程更为生动具体。
最后，在教学过程中适当引入工程实例可以增强课程的趣味性，加深学生对于基本理论、概念、分析方法的理解，提高学生实际工作能力，这既是专业的要求也是社会的需求。在工程模型的讲授中，通过对其工程背景、施工标准、抽象过程的介绍以及对最终设计方案的比较分析，可以帮助学生建立课本中的理论知识与实际工程应用的双向联系，有助于增强学生的工程意识。通过这种方式可以使“电路”课程拥有鲜明的时代特性，与国际名校接轨。[4]
2.教学方法及手段改革
目前，“电路”课程教学多采用多媒体和板书相结合的方式。但是，由于本课程信息量巨大，包含大量枯燥的理论、概念以及抽象繁琐的公式推导，既难以理解又很难吸引学生的注意力，影响了教学效果和学生的学习效率。为了解决这一问题，增强课程的趣味性，教师引入计算机仿真内容，充分利用专业仿真软件（如EWB）中的大量元器件及丰富的仿真功能，并将其制成CAI课件，[5]在教学过程中结合讲授的理论内容进行实时的仿真演示，使得教学更加深刻生动，极大地激发了学生的学习热情。
3.考核方式改革
在考核方式上，除了传统的综合考试成绩外，还将研究性小组设计列入考核内容。小组设计课题以本课程基本理论为基础，结合一定的工程设计要求。在课题设计方面，尽量结合知识性与趣味性。学生自由分组（3～4人一组）、自由选题、独立完成，一周后以口头报告的方式汇报成果。教师综合考查课题的完成情况和学生本人在其中的贡献给出成绩，并计入总评成绩。通过以上两者相结合的方式，既考查了学生对理论知识的掌握情况，又考查了学生的工程意识和灵活运用知识点的能力。
三、结论
本文首先针对当今社会对电气、计算机、电子、通信、自动化等电子电气类专业毕业生的要求，论述了“电路”教学的重要性，同时依据本课程的特点、受众的特殊性指出传统“电路”教学中存在的若干问题和教学改革的指导思想。最后，结合笔者的实际教学经验探讨解决传统教学中存在问题的方法，并通过仔细分析和实践探索提出一些具有可行性的教学改革措施。
参考文献：
[1]教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会.电子电气课程基础课程教学基本要求[M].北京：高等教育出版社，2011.
[2]于歆杰，陆文娟，王树民.专业基础课教学内容的选材与创新——清华大学电路原理课程案例研究[J].电气电子教学学报，2006，28（3）：1-5.
[3]邱关源，罗先觉.电路[M].第5版.北京：高等教育出版社，2006.
关键词：课程整合;电路原理;信号与系统
1“电路原理”与“信号与系统”课程介绍
“电路原理”课程是高等学校本科电子与电气信息类专业重要的基础课，该课程以分析电路中的电路原理，研究电路的基本规律及电路的分析方法为主要内容，为之后的专业基础课和专业课提供电路理论基础知识及电路分析方法支撑的重任。对电气工程及其自动化专业，电路课程尤为重要。学习本课程要求学生具备相关的数学和物理知识基础。电路课程理论严密、逻辑性强，有广阔的工程背景。电路理论是当前电子科学技术的重要理论基础之一。学生通过对本课程的学习，有助于树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，对科学思维能力、分析计算能力、实验研究能力和科学归纳能力的培养也具有重要的作用。学生通过“电路原理”课程的学习，应该掌握电路的基本理论知识、电路的基本分析方法和初步的实验技能，为进一步学习电路理论打下初步的基础，为学习后续专业课程准备必要的电路知识。
“信号与系统”课程已经从电子信息工程类专业的专业基础课程扩展成电子信息、自动控制、电子技术、电气工程、计算机技术、生物医学工程等众多电类专业的专业基础课程，甚至在很多非电专业中也设置了这门课程，而其内容也从单一的电系统分析扩展到许多非电系统分析。虽然各个专业开设这门课程时的侧重点会有所不同，应用背景也有差异，但是，本课程依然保留了以分析系统对信号的响应为主线的教学体系，以适应当代信息科学与技术发展的需要。《信号与系统》的教学内容分为两大部分：连续信号与系统分析和离散时间系统分析。涉及了信号与系统的概念、信号分析、连续时间系统和离散时间系统的时域和频域分析、系统的状态变量描述、傅里叶变换、拉普拉斯变换、z变换等等。该课程对于理论和实践两个体系都有很高的要求。
2两门课程内容优化整合
两门课程内容的优化整合是教学改革的重点和核心，两门课程不是简单的整合在一起就成，而且两门课程之间相关联的内容有大量重复，“电路原理”课程中包含了“信号与系统”课程中连续信号与系统分析的相关内容，如电路与系统的复频域分析、系统函数、系统稳定性、系统频率特性、系统零输入响应和零状态响应、自由响应和强迫响应、傅里叶级数和傅里叶变换、频谱、系统复频域分析、状态变量法等。因此，如何优化教学内容，避免重复教学是课程内容优化的一个核心。在总体优化上应突出两门课程的重点，既要保证各门课程的相对独立性，又要避免教学内容的简单重复，力求构造相对完整的课程体系，不再单独强调各个学科课程之间的内容体系，使两者相互交融、相辅相成。在内容的选择上，将电路与系统的复频域分析，系统的网络函数等内容放在电路中讲述，在“信号与系统”中重点讲述傅里叶变换，并以傅里叶变换为核心研究线性系统和信号处理和通信理论的相关问题，着重信号分析和信号通过线性系统的响应大力压缩拉普拉斯变换相关内容，加强离散分析和Z变换等相关知识。使既要保证各门课程的相对独立性，又要避免教学内容的简单、重复、力求构造相对完整的课程体系。
3新课程特点
将“电路原理”、“信号与系统”课程内容进行整合优化为“电路、信号与系统”，两门门课程的整合不是简单地拼凑成一门课程，而是按照专业培养目标融合成有机联系的课程体系。
3.1内容更加精练、学时减少
对“电路原理”课中某些经典内容，如网孔法、电压法、电流法等电路分析方法，只介绍基本概念和方法，不再追求复杂电路的计算，复杂电路分析可以借助于电路分析软件实现。对“信号与系统”中微分方程和差分方程的各种经典解法，只了解基本概念、物理意义，不需要掌握复杂的求解过程，主要掌握如何用信号与系统的基本理论，分析和解决工程中的实际问题。这使得学生对两课程学习效率提到，也提高了教学质量。
3.2为避免内容膨胀、课时增加，在“电路原理”课程中压缩某些经典内容
3.3在“电路原理”课程中，始终如一地建立信号与系统的概念
把电路看成为一个系统，特别强调系统的自由响应和强迫响应、零输入响应和零状态响应的物理概念。
3.4可以强调三大变换（傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换）的数学概念、物理概念和工程概念，傅里叶变换、拉普拉斯变换在“电路原理”课中介绍，在“信号与系统”中在拉普拉斯变换的基础上引入Z变换，并且实际运用。
3.5特别强调信号频谱的概念
“电路原理”非正弦电路分析一章中，加强了频率特性和频域分析的概念，为学习离散时间信号分析奠定坚实的基础。
4教学方式改革
在对课程内容整合和优化的同时，需要对教学方法和教学手段进行改革，总体上调动学生学习的主动性和积极性，要改变传统的满堂灌、填鸭式的传统教学方法，实行启发式、讨论式、发现式教学，传统教学与现代教学相结合，使学生不会感觉学习疲惫。
4.1转变传统的教学思想
改变传统教学方式，不该想以前一样重分数而不重能力，得注重学生的动手能力与所学知识的综合应用能力和创新能力的培养。在具体教学过程中，重视基本内容的深刻理解和基本概念的建立，熟练掌握公式的使用和解题技巧，强化所学知识的综合应用与创新能力的培养;使学生有更多的发现问题、思考问题的空间。例如，在求解电路时，常常涉及到电容上电压的突变和电感上电流突变的问题，即O+和O-不一样的情况，在介绍这些内容时引入δ（t）函数，利用函数可以解决此类问题，而且比较容易地将函数的物理意义介绍清楚。又如离散信号与系统分析中，数字滤波器的滤波过程和滤波性能是一个难点，在讲授中反复比较模拟滤波器和数字滤波器的特点及共同点，使学生对数字滤波器有一个清晰的概念。例如，在求解电路时，常常涉及到电容上电压的突变和电感上电流突变的问题，即O+和O-不一样的情况，在介绍这些内容时引入δ（t）函数，利用函数可以解决此类问题，而且比较容易地将函数的物理意义介绍清楚。
4.2加强计算机辅助教学
我们在电路课程中，可以增加机辅教学内容效果很好。在掌握基本内容、基本概念的前提下，在电路原理课程中引入计算机辅助手段，不仅可以形象展示电路性能、减少复杂电路计算量，同时可以激发学生学习兴趣，并初步掌握电路分析设计的实用方法，为学生进入专业学习后接触实际应用打下良好基础。
目前，在电路教学中使用的计算机辅助分析软件主要是MATALB，课堂教学中，在多媒体教学软件中加入利用软件计算进行演示的内容。同时安排专门的教学环节进行使用功能的介绍，并有专门的上机练习和考试时间。
在本教学体系中，电路原理方面的机辅教学可分成两个方面;先对电路原理见血内容进行演示，之后在开设MATLAB课程。在“信号与系统”课程中，由于课程内容以离散信号分析与处理为主，故进行计算机分析与处理实际上已属于实验教学的范围，是“信号与系统”课程一个必不可少的教学环节。考虑到学生已学过计算机语言，且多数学生自备电脑，故在本课程教学过程中，我们编制了MATALB程序，结合教学进度布置作业由学生自行上机实验。通过上机实验使学生更好地理解信号分析与处理的基本原理，更好地巩固所学知识。
随着用人单位对本科生知识结构和水平要求的不断提高、本科专业结构调整以及新兴学科的不断增加和知识总量的不断增长，基础教育的地位和作用更需要加强，因此，对电子类等专业的“电路原理”“信号与系统”两门专业基础课程进行了整合和优化，在教学方法和教学手段等方面提出了相应的改革方案，使其更加系统化、规范化，教学效果会明显提高，随着科学技术的发展和电子类专业人才培养目标的改变，需要对课程体系进行不断调整和优化，以适应社会对人才的需求。
参考文献：
[1]李培芳，李育玲，童梅.“电路原理”与“信号与系统”课程的整合与优化[M].电气电子教学学报，2003-11-25.
[2]李萍，刘国忠.“电路原理”、“信号与系统”和“自动控制原理”课程的整合与优化[M].光学技术，2007-11-15.
[3]许波，陈晓平，姬伟，毛彦欣.“信号与系统”课程教学改革思考与实践[M].电气电子教学学报，2008-02-15.
[关键词] 智能医疗仪器； 电气性能； 指标
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 21. 043
[中图分类号] R197.39 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）21- 0076- 01
1 前 言
医疗仪器经过多年的发展，已经从过去的数字式仪表、模拟式仪表逐步发展到现在的智能仪器。智能仪器实际的核心部件就是微处理器，具有决策、分析、推理、优化控制、显示处理、信息采集、数据传输等多种功能。智能医疗仪器通常对于电气性能指标要求较高，本文就提高智能医疗仪器电气性能指标的方法进行探讨。
2 智能医疗仪器的基本结构
智能医疗仪器的核心就是微处理芯片CPU，CPU利用I/O接口与其他专用键盘、GP-IB、伺服、采样、控制等单元相联，同时还利用总线结构与其他大规模集成器件（CT-IB、CTC 、I/O 、RAM 、ROM等）相联。控制系统内的信号传递是由CPU经总线完成，速度极快，可以在较短的时间内完成一个完整的程序。智能医疗仪器主要有大型γ照相机、B超机、MR机、CT机、DSA机、X线机等。
（1） 智能医疗仪器应该放置在通风、干燥的环境中使用 ，在仪器的周围不应该摆放与之无关的物品，尤其是不能摆放盛有液体的玻璃瓶子等，以便避免智能医疗仪器内部电路板由于受潮而出现电容短路、绝缘材料失效等问题。一旦智能医疗仪器上有液体淋洒时，应该在第一时间内及时关机，将故障范围控制在一定程度，而后再进行检修和擦拭。
（2） 智能医疗仪器的电源线长度要合适，过长则很容易出现打结的现象，过短则很容易造成抻拽 ，造成导线破损。
（3） 电气工程师在维修智能医疗仪器电路板时，务必要将自身携带的静电都消除，避免 CMOS 等电路击穿；与此同时，在焊接的过程中要尽量不采用助焊剂（如焊油等），避免在电路连接点之间出现污物，进而造成短路或者电阻值下降。
3 各电气性能指标之间的关系
智能医疗仪器有很多的电气性能指标，且每个指标都有着较为严格的检验方法和检验线路，这些电气性能指标有的相互矛盾，有的相辅相承。例如，将智能医疗仪器的共模抑制比提高，往往使仪器的内部噪声降低。又如为了大幅度提高智能医疗仪器的共模抑制比，可以在输入信号电路中采用整机金属外壳屏蔽、双层导联线屏蔽、单层导联线屏蔽。但是这样一来，又会进一步增大机箱与电路间的漏电流和分布电容。笔者曾对一台心电多域诊断仪的患者漏电流进行测量， 不加屏蔽盒时，输入信号电路为7.5μA，加屏蔽盒后，上升到10.9μA。这就要求电气工程师要通过反复试验来决定取舍，因地制宜， 最终确定最佳方案。
4 如何提高智能医疗仪器电气性能指标
（1） 输入阻抗。根据AAMI标准，每一导联在10Hz时输入阻抗不得小于2.5MΩ。在实际安装中，印刷电路板接线柱以及线间的绝缘电阻应足够高，否则将难以达到高输入阻抗。另外，应选用高输入阻抗和低失调电压的运放作缓冲器，否则失调电压随温度的变化会影响后级工作点的漂移。
（2） 共模抑制比。共模抑制比是智能医疗仪器较为重要的电气性能指标之一，它的大小直接由信号本身的频率来进行决定，表示共模信号通过放大之后的衰减与抑制情况。在信号传输中，抑制共模信号对于噪声信号的降低极为重要。智能医疗仪器的共模抑制比直接决定了其对补偿或者噪声的衰减。例如智能心电仪器常常采用数字滤波（软件法）或者电子陷波器（硬件法）来提高共模抑制比，专门抑制50Hz干扰。
（3） 频率响应。频率响应是当向智能医疗仪器输入一个频率变化、振幅不变的信号时，测量系统相对反馈出来的响应。通常频率响应是与扩音器、电子放大器等联系在一起，可以用系统响应的相位（弧度）和幅度（分贝）来表示频率响应的主要特性。
一旦测量到频率响应，假若系统是线性时不变系统，它的特性就可以被数字滤波器以任意的精度近似。
主要参考文献
[1] 王伟明，马伯志，等. 用于植入式医疗仪器的无线通信系统研究[J]. 中国生物医学工程学报，2009（3）.
[2] 葛筱森，杨自佑. 医用电气设备的新要求——电磁兼容性要求和试验标准（YY0505-2005）解析[J]. 安全与电磁兼容，2006（1）.
[3] 葛筱森. 医用电气设备的电磁兼容——第一讲 医用电气设备电磁兼容的基本概念（上）[J]. 中国医疗器械杂志，2006（1）.
关键词：船舶电子电气工程；专业教学；探索
U665-4；G642.4
船舶电子电气工程专业是国家教委于2010年正式批准设立的本科专业，是面向国际海事组织（IMO）国际海员教育与培训的专业，其培养要求是学生能系统掌握船舶电子与电气工程方面的基本理论和基本知识，接受船舶电气控制系统、船舶电力系统、船舶机舱自动控制系统、舱船舶通信与导航系统等方面的基础理论和基本训练，具备对船舶电子电气设备进行管理、维护和修理、船舶电气系统设计的能力。通过专业学习，要求学生基础理论扎实、熟悉大型设备的控制、动手实践性强、知识面广、维护管理能力强。从几年下来的教学经验看，专业基础课是引领学生学习专业知识的开始，应尤其得以重视，其教学要求需要保持和提高学生的学习兴趣；专业必修课需要教师具备丰富的实践和教学经验，要求能够针对实际设备结合理论讲解；专业选修课需要教师能够结合最先进的技术讲解，吸引学生对先进技术进行探索。教学过程中，应首先提高学生的专业兴趣，然后积极地引导学生进一步从事故障分析和开发设计工作。
一、 目前船舶电子电气工程专业学习状态
根据培养计划，专业基础课程有船舶电路基础、船舶电子技术基础、通信电子线路、船舶电机与拖动基础、微机原理及接口技术、自动控制理论、轮机概论；专业必修课有GMDSS系统与设备、船舶电子电气专业英语、电力电子技术与变频调速、电航仪器、PLC及其工业控制网络、船舶电站、电力拖动及其控制系统、船舶电气管理与工艺、船舶机舱自动控制系统、船舶管理（电子员）；选修课有传感器与测控技术、单片机及其船舶控制中的应用、船舶综合电力系统及动力定位控制系统、电喷柴油机控制系统、远程监控原理及应用、工业控制与嵌入式系统等。
根据学生学习的调研情况，一年级基础课全校统一安排和考核，学生感觉与其他专业差距不大，只要管理严格，如辅导引导得当，学习还是可以的。但是二年级开始专业基础课时，由各专业教研室的教师开始授课，要求出现明显降低，考核标准下降严重。专业基础课的第一门课为电路基础，课时安排不少，但是讲解内容深入程度不够。这些对后续课程的学习带来非常不好的影响。三年级开始的专业必修课中，部分老师所掌握的内容不够专业，不能列举实例，有效吸引学生的兴趣；有些老师专业知识丰富，但是主要精力不是放在本课程的教学上。四年级主要时主要是选修课，大部分同学都是以选够学分为主，根本就无所谓自己的兴趣，因为前面的学习没有找到自己的兴趣，然后考查又非常轻松，所以上课率都很低。总的来看，二年级开始后专业学习的学风和考风是一年不如一年，学生感觉没有学到知识。更严重的是学习态度和学习习惯严重退步，学习过程完全是功利和比差的过程，进入的是恶性循环。
专业学习的试验课和实训课与期待的效果相差也较大，实验室老师不够负责任。二年级的实验课多数是在电子电工中心，代课老师基本不指导学生的实验，实验室老师以完成任务为主，双方老师交流不够，常造成实验过程短，实验时间不够，代课教师也不仔细核对实验是否完成。三年级的专业实验很多是观摩性质的实验，能动手操作的实验设备套数又不够，学生感觉没有充分动手操作，所作实验事前学习和理解不够，四年级的评估实训老师和学生都没有认真对待，所学内容讲解不充分，供学生自己动手时间是很多，但是学生已经没有兴趣去体会了。
学生关心的是就业，非常功利，极少从自己的兴趣爱好出发考虑就业。虽然选择的是水上专业，但是又怕苦，不想上船工作。少有远大理想的，少有对自己要求严格的。除考研外，还有不少考公务员，多数不愿意从基本的技术学起，对自己专业的前景也是不甚看好。结合前面教学情况，学生的学习热情和动力，学习氛围，考核标准都影响着教学效果，急需落实相应的措施予以改进。
二、 以学生为本，积极引导学习兴趣
1. 教师安排
专业基础课安排有经验的教师，尽量不安排年轻教师，注意在专业课一开始时就要能够带好学生，养成良好的学习习惯，吸引学生的专业兴趣，保持好一年级的良好学风。在专业课讲解过程中尽量多地穿插老教师来客串讲解，尤其是一些实用应用案例分析。从而在整个教学过程中，学生能够始终体味专业的魅力，避免同学对专业的厌学情绪产生。
2. 课程教学安排
课程是根据教学培养计划确定的，在具体每个学期制定排课计划时，注意先后次序，避免教学矛盾。课程中间的实验尽量安排在合理的时间段。教学过程尽量控制人数，最好一个自然班一个老师，确保上课过程互动充分，交流方便，并同时尽量做到教师与学生深入了解，并采取有针对性的个体教学安排。目的都是为了改善教学效果。
3. 教W方法
在理论教学开始时，第一堂课要想办法吸引学生的注意力，充分展现课程的实际应用效果和体验，要一开始就要让学生产生兴趣，其中重要的兴趣点就是侧重体验效果，可以使用众多的实例予以说明。在以后的教学过程中，首先要大力提倡“互动式”教学，以学生为主体，充分调动学生的主观能动性，让学生参与到教学过程中，使学生感觉到知识点好像是自己发现的。为了达到该效果，在下课前说清楚下节课内容，要求学生查阅相关实例资料，轮流布置几个同学制作PPT；然后在下节课时，先由同学演示PPT并讲解，然后就要求的内容进行带有启发性的互动，掌握一个设备或系统或方法的应用情况、实际价值、核心技术及其发展状态；之后可有一起讨论的时间，并对表现好的同学予以奖励，这样既有利于提高学生的积极性，又可培养学生的自学能力。布置的任务可由简入深，逐渐深入，等到学生学到一定程度，可以布置一些有难度的要求，从而至少达到教学大纲的要求。教学过程中，不必将每个教学内容都讲到，重点内容讲清楚，基本概念理解透彻即可，其它的教学内容可以由同学自己自学。
4. 教学手段
要充分利用现有的多媒体教学手段，同时不要全部依赖PPT，合适的板书能起到良好的补充效果。多媒体的内容一定要生动、形象，甚至配有动画，不能文字过多，避免使学生产生枯燥的感觉。教学过程中，应要求学生做好笔记，养成良好的记录学习笔记的习惯，并定期检查笔记效果，目的是确保上课时的注意力集中。为此，PPT和板书的速度要合理，内容要简洁全面，结论清晰明了。
由于工科特点，专业课中牵涉到许多设备，加上航海特点，重要设备体形较大，价值较高，数量又较少，所以理论课中可以安排适当的现场教学，充分利用实际设备让学生一下子就明白设备的组成、功能等基本概念，现场教学后，还需要进行适当的互动以加深印象。
5. 仿真平台建立
针对专业课程，应充分利用仿真软件构建各种电气、自动化、通导等系统或设备的模型，如三速锚机控制系统，交流变频调速系统，冷却水温度自动调节系统等，可以事前设计好，参数调整好，在课堂上直接进行仿真演示，同时可以将重要参数列出，并对比不同参数值引起的不同效果，加深参数对系统或设备的重要性。建立的模型尽量以实际系统为例，尽量少采用理论复杂的数学模型，在使学生理解系统原理后，再逐渐深入讨论相关故障情况和设计要点。
6. 题库建立
针对具体课程，建立相应的习题库，供学生课后复习。题库可以是电子版，也可以是纸质版，或通过照片的形式传递给学生也可以。定期布置习题，但是不一定要全部教师自己批改，可以选择性地批改，以动态掌握学生的学习情况，并实时进行调整教学进度和教学内容。学生也可以通过习题了解自己的学习情况，并可合理安排学习时间。
7. 教考分离
对重要课程实施教考分离，考试题目基本上80%来自题库，20%来自教学过程中的重要内容，但应满足大纲的要求。考试题目由教研室或院教学部门安排，可以采用多份形式随机抽题，避免发生考场作弊。将来如果课程建设完善后，题库和重要内容都可由计算机出题组卷，并可在计算机上直接考试并由计算机批改，并立即得到成绩。严肃考查纪律，从重从严处罚违纪学生，确保基本道德观得到尊重。如何让学生感觉成绩更加合理和公平，让学生体会学习所花的时间与成绩的关联，从而起到正确衡量的标准是教师们应该认真思考的。
8. 考核制度合理化
每个教师的教学风格不一样，教学效果不同，学生学习到的知识也是不同的。但是考试体现不出这些不同，甚至同一门课同一个老师不同的班级考试的分数都不一定代表不同班级的学习情况。建议每门课考试分数按正态分布规律重新评定A、B、C、D、E五个等级，辅导员根据该等级来考虑绩点，相对公平合理地建立考核体系，同时对最后几名学生应予以严厉措施。真正建立起鼓励优秀同学，惩罚落后学生的体系与制度。
三、 加强实训评估，提高实际动手能力
1. 实验带教教师的投入
实验是重要的学习环节，不仅能将课堂理论知识得以应用，更能同学自己体会自己所学，通过自己动手，增加感性认识，提高动手能力，从而提高学习的兴趣。需要带教教师经验丰富，理论功底扎实，动手能力强，态度认真，工作热情，实验准备充分，演示、讲解完整仔细，实验环境优良。并能从使用实验的方法，得到一些理论推导的结论。
2. 实验设备的改善
实验设备有购置的经典的实验装置，也有先进的国际大公司的有关控制装置，还有自制的自动控制系统实验装置等。学生可以先从容易的控制着手，通过熟悉控制对象，掌握控制规律，进而进行线路的搭建、软件的编程和调试，实现要求的控制，从而加深了学生对相应专业课程的理解和实际应用的了解。
3. 课堂教学与实验的结合
课堂讲解牵涉到具体的实例时，可穿插实验室实际系统的介绍与分析，便于在验证性的实验中加深对课堂理论分析的理解，在设计和综合性实验中，体会课堂的讲解内容。另外，通过已做实验的课堂再分析，加强学生的实验思考，与同学一同体会在实验过程中运用知识解决问题的乐趣，这可大大提高学生的学习主动性和积极性，并形成良好的学习氛围。
4.综合训练
实验设备除验证、设计、综合应用外，还向学生开放，提供给学生做进一步的实验。老师指定一个目标，学生自己设计图纸，自己制作并调试，这可培养学生的学习能力和创新意识，拓宽学生的设计思路。
经过实验环节的改革，很多同学在学习本课程后，积极参加大学生课外科创活动、全国大学生电子大赛和各种智能小车的控制竞赛等，并取得良好的成绩。在建设和使用这些实验设备的过程中，由于采用的都是先进的控制设备和控制技术，教师队伍的科研能力得到了提高，相应的教学水平得到丰富与补充，起到了很好的课程建设的效果。
四、 坚守道德标准，做一名阳光教师
教师对学生的教育影响，重在身教，因此，教师必须言行一致。信守承诺、言而有信是一种品格，承诺一旦做出就必须兑现，一定要体现出“一诺千金”的重要性。教师在互动教学过程中，应诚心诚意地走近每一个学生，去关心、了解学生，并尊重他们，懂得维护他们的自尊。教师不断让学生相信他们一定会成为一个自信而有用的人，学生也会逐渐建立起自己的自信与行为规范。教师在课堂上一定注意传递正能量，要以批判的眼光分析一些社会上的不良现象，教好学生不容易，但是错误的引导极易导致错误的学习方向。教师应该毫无保留地奉献自己的精力、热情、才能和知识，使学生更好地受到教育，在知识上、精神上和品德上取得最好的结果。另外，教师要学会管理好自己的情绪，不能因为生活中的烦心事而影响教学情绪，要以豁达开朗、积极乐观的健康心态对待教学工作，对待学生。只要教师的言行、底蕴、心灵都像阳光一样纯洁、公正、热情，学生才会感受到温暖。
五、 结束语
船舶电子电气工程专业是是面向国际海事组织（IMO）国际海员教育与培训的专业，不仅要将学生培养成为技术优良的工程师，而且还要培养成具备故障分析、系统设计以及实际动手能力的管理人员。为此，不仅需要教师不断提高教学业务能力，加强实训评估，而且也需要教师做到重在付出，提高学生的学习兴趣的同时，热情传递正能量。
参考文献：
本课程讲述的内容为综合布线工程技术应用，包括对综合布线各个子系统原理掌握、办公室布线、办公楼布线、小区布线以及综合布线系统设计、测试与验收等内容，使学生掌握综合布线系统的各项施工技术及原理，培养学生分析问题、解决问题及工程施工的能力和工艺。教学环节的设计以工作过程为向导、以综合布线项目为载体，紧紧围绕完成工作任务(学习情境)的需要来选择课程内容，变知识学科本位为职业能力本位，变书本知识的传授为动手能力的培养，以“工作过程”为主线，创设学习情景，培养学生的实践动手能力。通过完成以项目为载体的工作任务，通过各种教学环节，使学生熟悉掌握综合布线工程的基本概念和规范，掌握常用传输介质和工具的使用，培养具备相应职业素质、能够熟练完成综合布线工程的高技能专业人员。通过本课的学习，使学生在楼宇综合布线系统施工中具有“会设计、会施工、会监理、会验收”的能力。同时培养学生勤劳诚信、团队协作、工程配合和沟通交流等职业素养。依据行业标准和职业资格考试的相关内容制定课程标准，科学设计课程目标、课程任务、课程内容、学习情境、教学模式、评价方法、教学建议等内容。各项目内容既前后呼应、相互联系，又自成体系、相对独立;既可供读者全面、系统地学习，又便于读者有针对性地查阅与选学。遵循从单一项目到综合项目的原则，以工作项目为单位安排教学内容和实训任务。
一、课程设计的思路
第一，按照资讯、计划、决策、实施、检查、评价“六步法”进行课程项目的设计。第二，参照综合布线实际施工进行课程设计，使项目内容最大限度地贴近工程实际。第三，基于工作过程设计课程，打散章节理论，整合成工程项目为六个学习项目。第四，在教学工程中以工作角色进行考核，以真正楼控公司员工标准要求学生，体现职业性。第五，学习情境既要有典型性又要具有扩展性，每个情境都有基本部分、扩展部分和学生自由发挥的创新部分。
二、课程内容框架体系
采用项目式课程模式选择不同载体设计从简单到复杂的学习项目，项目构成及内容分配见下列图表。
三、教学方法设计
第一，在教学内容的组织和安排上，摒弃了传统的以理论教学为中心、以课堂讲授为中心、以教师为中心的方式，而是遵循以职业能力培养为中心、以实际操作为中心、以学生为中心的原则来对课程进行安排。重视培养、锻炼学生主动学习，利用多媒体资源进行信息查找，通过案例或工程实例进行分析的能力。第二，参考企业中培养布线工程师的过程，从简单系统到复杂系统参考企业中培养工程师的过程，分出能力等级。案例教学法:案例教学法是通过学习情景的建立，引导学生对情景内的教学任务及知识进行讨论的一种教学方法。本课程中的案例教学法就以消防工程实例进行教学，具有很强的实用性，对学生有较大的吸引力与启示作用。现场教学法:现场教学法是在生产安装现场直接进行教学的教学方法，让学生在实习现场或工厂车间。在本课程中学生通过指导教师的带领到合作企业施工工地现场，按教学要求进行参观学习，这种教学方法可以提高学生的现场意识，增强学生处理实际施工的能力。
四、课程考核评价方法
此环节注重学生动手能力和实践过程的表现，比如分析问题、解决问题能力等综合比较。
五、课程建设未来打算
[关键词] 认识实习 教学质量 改革
一、认识实习的重要性、必要性
认识实习是加强理论知识教育,增强学生感性认识,培养学生实践知识、实践能力和创新能力的重要环节。我院电气工程学院专业学生在学专业基础课和专业课之前,设有一周的认识实习。其目的:(1)通过认识实习拓展学生的专业理论知识,为后续专业课的学习及生产实习、毕业设计打下基础;(2)通过认识实习帮助学生熟悉和了解电子、电器元器件,对产品加工过程和工艺、电气设备有一个初步的认识和了解。在实践中培养和提高学生分析问题、解决问题的能力及工程实践能力。
二、存在的主要问题
传统的电气工程专业认识实习是单纯的现场参观实习,即指导教师带领学生参观4～5个不同类型的电气自动化加工产品企业。其主要存在以下3个问题:
(1)一些厂家的产品加工时设备噪音大,指导人员向学生作现场讲解时,除指导教师附近的几个学生外,其他学生根本听不到教师的讲解内容,
(2)电气自动化加工产品设备种类繁多,只参观几个不同类型的厂家,学生只能看到厂家所使用的设备,不可能了解其它常用的电气自动化设备。
(3)学生还没有上专业基础课和专业课,缺乏这方面的基础知识,对现场工程技术人员介绍讲解生产工艺、设备一知半解,像刘姥姥走进大观园一样,走马看花。这样的实习只能在表面上了解企业的生产情况、工艺流程和设备的性能,收效甚微。
三、探索与实践
1.加强实习动员环节
为保证教学内容真正落到实处,充分发挥同学们的主观能动性,下厂实习之前,应先对学生进行动员教育,明确认识实习的目的,强调认识实习的重要性,让同学们真正理解认识实习的意义,激发其学习兴趣,并注意在整个教学过程中保持兴趣。
2.收集实习的相关资料和信息资料
实习前,指导教师要求学生先去借阅与实习相关的专业书籍和材料,查阅实习厂家的网页。这样有针对性地做好专业知识方面的准备,培养学生的自主学习的能力,并能事先了解到实习厂家的生产产品、工艺流程、电气设备等方面的介绍。同时要求学生在网上查阅与该产品加工工艺的有关信息,使他们全面地了解该产品工艺国内外的发展状况以及同类产品更为先进的生产方法。这样有利于学生了解该厂产品和工艺的先进化程度,利用现有的知识为所实习的工厂提出可行的合理化建议,提高他们理论联系实际的能力。
3.指导教师与厂方工程师讲授与实习有关的专业知识
指导老师从理论上讲解各个实习厂家的产品加工工艺原理,简单流程等,使学生由浅入深,渐渐地理解基本专业概论,了解电气工程专业知识。
为使学生更好地了解实际生产现场,加深了解,在进入现场前,我们邀请实习单位的工程师给同学们介绍实习厂的概况,发展历程,现在生产经营状况和市场动态。详细讲解各车间的电气设备,工作原理,产品加工工艺流程及本专业领域最先进的新技术、新工艺、新材料、新设备、研究热点以及现展前景,以激励学生们的求知欲,增强对其所学专业的使命感和责任感,增强学习专业知识的动力。
4.采用电化教学提高实习的“质”和“量”
电化教学是教学现代化的一项重要内容和手段,是运用现代化教育媒体与传统教育媒体恰当结合传递教育信息,以其生动、直观、逼真、新颖等特点,深受学生们的好评。更以其教学效果好、单位时间内传播的知识量和信息量大而深受师生的欢迎。指导教师选择了一些与实习厂家产品和生产工艺相近的几部教学片给学生示教,把产品加工的工艺流程等近距离的展示在学生面前,使学生系统完整地全方位地了解企业的生产现场、生产流程、车间布局及物流管理等。并在较短的时间内轻松地了解到许多企业的生产现场。充分弥补了因受时间、距离、财力、实习单位等各种因素的影响。如《电子产品加工工艺》教学片,它从常用电子元器件的认识和判别、安装元器件,手工焊接工艺,波峰焊机上的全自动焊接、清洗过程,贴片机高效优质的贴片方式及电脑主板和彩电的全自动生产装配线等,展示了电子产品生产的全过程和高科技发展。再如,《变电所》这部教学片,介绍了变电所的几种典型主接线方式,变电所的布置和结构,变电所和线路的继电保护配置及基本原理。变电所的主要自动装置的作用,识别各种不同的电气设备――电流互感器,电压互感器,隔离开关,断路器,避雷器等。这种教学过程犹如把学生带进了工厂、车间,缩短了学校与工厂的距离,激发起了学习对象的求知欲和兴趣,加速和改善了理解,提高了信息接受者的注意力,活跃了课堂气氛,大大提高了信息接受的效率。并在有效的教学时间内容纳了更大的信息量,为下一步实习场所的学习奠定了基础。
5.做好现场互动式教学
现场认识实习的核心内容,是实习目标能否达到的关键,所以要采取有效措施来保证这一环节的教学质量。
进入实习现场后,我们请车间工厂技术人员对照加工设备给学生们讲解生产设备的工作原理,工艺流程特点,生产操作控制的主要指标及主要质量控制手段。观察产品加工生产的全过程。工程技术人员讲解完后,学生可以自由提问讨论。这种方式是学生学习中获得信息、加深认识、拓展知识的一个重要渠道。通过提问和讨论,可以调动学生的学习主动性,使学生面对不同的见解时培养自己分析问题的能力,在与他人的交流中启发思维。这样的实践教学方式有利于促使学生积极思考、互相学习。这种提问和讨论方式比课堂教学教学的讨论更加灵活,可以在参观的过程中随时发生,更有针对性和直观性,容易被学生所接受。另外,随着实习单位和场景的不断变化,讨论的内容也不断发生变化。凡是与专业相关的都在讨论的范畴之中。通过话题的不断转换与发展,可以训练学生的发散性思维能力,从科技、生产、社会等不同层次认识电气工程和电气设备。
6.实结
实结报告是学生将所学理论知识和实践相结合,进一步提高认识水平的过程,也是汇报学习成果的过程。因此做好实结报告是必不可少的。一份高质量的实结,不仅内容结构合理,逻辑性强,而且具有较强的系统性、科学性、严密性。同时学生的体会和建议能针对所实习单位在生产管理、技术进步方面提出相对的改进和完善措施,从而延伸出对单位和企业进一步的认识,达到提高学生的专业素质和综合素质的目的。实习结束后,要求同学们进行认真总结,按照统一规范的格式深入做好总结报告,报告的内容为实习的目的和意义、原理、工艺流程、注意事项,体会及建议等五个方面。学生通过认真全面地独立完成的实习报告,对获得的专业基本概念与现场的实际认识相互验证。
四、效果和意义
认识实习安排时间虽然只有短短的一周,但在我们的教学实践中,有效地拓展了学生接触专业理论知识的途径、丰富完善了实习教学模式,取得了较好的实习效果。
1.学生的专业工程素质和工程能力得到了进一步培养和提高
在认识实习以前,学生通过课堂教学环节和实验教学环节,已经受到了专业基础理论和实验技能的初步培养。但对实际工业生产的认识几乎为空白。通过认识实习,学生将已掌握的专业基础和实验技能与生产实际相互进行比较,验证和思考其理论联系实际的能力和实践能力必然会产生质的飞跃。
2.为学生进入专业课学习打下了坚实的基础
通过认识实习中基础知识的准备和实践知识的获得,学生在学习专业课时对课堂知识的理解和消化能力明显提高,有利于实现“从实践到理论,从而加深对理论知识的理解”这一升华过程。
3.激励了学生专业学习的积极性
在选择实习单位和开展实习时,我们依据本专业毕业生主要就业去向和本专业开设主干专业课而进行的,较为客观地体现了本专业在国民经济和社会生活中的作用和地位。同时,为学生展现他们以后的工作业绩,工作性质及发展前景,是一次很好的实施专业教育的机会,学生切身感受到了与本专业相关的现代化企业的工业生产、科技发展,极大地激励了他们的专业学习积极性。
4.培养学生综合能力,促进素质教育
专业认识实习不仅是对学生理论联系实际,获得实践知识和能力的一个教学环节,更是对学生进行综合素质教育的一次很好的机会。在实习过程中,除了要求学生认真完成规定的实习内容外,我们还注意对学生的组织纪律性、团结协作精神、吃苦耐劳精神、独立思考能力、文字表达能力以及口头表达能力等综合素质进行培养和锻炼,体现了素质教育的精神。
五、结语
专业认识实习是培养学生专业知识水平和综合素质的重要环节,是促进理论与实践相结合的重要途径,认识实习质量的好坏,也直接影响着专业培养目标的实现和学校培养的专业工程技术人才的质量。所以,有必要认真搞好认识实习这一实践教学环节,对于培养学生理论联系实际的优良学风和创新能力,增强实践知识和实践能力,全面提高学生的综合素质和实习教学质量,增强人才竞争能力有重要的实际意义。经过近两年对认识实习教学环节的摸索和实践,逐渐完善了教学内容,形成了较为科学的教学方法,学生通过认识实习对基础理论知识产生了质的飞跃,进一步了解电气工程学科的现状、发展,激发了专业课程学习的兴趣,提高了工程实践能力,达到了认识实习教学的目的和要求,
参考文献:
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[2]林日亿,董善波.热能与动力工程专业认识实习的探索与实践[J].内蒙古石油化工,2007,(7):35-37.
关键词：Labview；电力系统分析；仿真
作者简介：徐相波（1977-），男，江苏常州人，冀北电力职业技术学院电气工程系，讲师；徐超（1978-），女，黑龙江嫩江人，冀北电力职业技术学院电气工程系，讲师。（河北?保定?071051）
中图分类号：G712?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0079-02
“电力系统分析”在电气专业中属于一门较为传统的课程，教学方式多以教材为主，较为偏重理论的分析和例题计算。而在实际情况中，电力系统是一个十分复杂、庞大的系统，而随着近年来超高压和特高压输电技术的推广，新的科技发展给其带来了较大的变化。仅靠传统的教学方式是不够的，静态的PPT演示和计算辅助程序起到的作用有限，也有采用PowerWorld来做动态潮流演示的，但需要学生有较好的基础和较强的理解能力。[1-4]
从高职教育的特点来看，学生的普遍素质不高，对于系统的整体运行没有基本的概念，甚至对电压电流波形都不甚清楚。因此面对这样的教学对象，通常的数学推导计算辅助手段不能起到较好的作用。当前有许多具有图形显示功能的软件，但是具有编写简单，且能显示各种图形以及波形功能的软件并不多，其中Labview是比较突出的。本文采用此软件来编写电力系统分析教学辅助仿真程序。通过数字、电气量波形和向量图的显示，学生们可以更清楚地感受到有功功率传输和无功功率补偿的意义，而不是只能通过复杂的公式来体会电力系统的各种现象。
Labview软件除了具有强大的波形显示能力外，在配置上数字信号转换卡后，还可以直接测量外部电气信号来辅助教学，对电力系统教学也能起到较好的帮助。除此之外，如果使用CGI、Active X和Java等方式，还可以使学生在远端与服务器端的Labview程序进行通讯，因此使用Labview来进行电力系统教学仿真有较大的提升空间。本文通过其编写电力系统分析课程的仿真课件，主要从复数功率和输电线路等值模型两个项目来体现其教学辅助功能，而后续还会加上故障分析、潮流分析、标幺值转换等内容。[5]
一、程序主框架
图1是主程序的界面，主要分为两个部分：左边是提供学习的互动式部分，右边则提出相关问题供学生们思考并检验其学习成果。使用程序者只需要按下相关按钮就可以进入相对应的子程序，使用十分简单。图2是主程序对应的后面板，通过一个循环结构，可以从主界面切换到复功率的子界面，其中使用的是Labview软件中的事件结构，可以有效地在主界面和子界面之间进行切换。通过主界面上按钮和子界面上的按钮来实现程序的转换功能。
二、复功率
复数功率计算子程序的显示面板可以同时执行两个复数功率计算，分别显示在面板的上下两个部分。面板的左边是电压电流大小（RMS值）及角度的输入，中间的波形图则对应电压电流波形，右边是复数功率计算的过程，先将电压变成相量方式表示，电流则变为电压相量的共轭值，这两个参数相乘就可以得到复数功率，接着就可以显示复数功率的两个分量P和Q。上下两个复数功率的相加和相减也显示在界面上，这样可以使学生了解实部和虚部的基本概念。图3是该界面的一个运行实例，分别输入两组相量，一组为电压10，角度30，电流5，角度60；一组为电压20，角度60，电流5，角度30。从图中可以看出复功率的不同表示和简单计算。图4为复数功率计算程序的后面板，图中左边为电压电流输入点，其值可以直接输出到相量输出表示点中（因为需要取共轭，电流相量角度要取负号）。该程序框图没有采用子程序来计算，显得较为凌乱。而图5采用子程序来处理，就显得比较简洁。子程序越多，简化效果越好。
三、输电线路等值模型
输电线路等值电路的界面中，使用时需要输入线路参数比如每公里电阻、电感、电容大小以及线路长度，另外还需要提供负载状态如负荷侧电压、功率因数、视在功率等。该程序可以计算出线路首端电压、电流、有功功率、无功功率、线路损失、电压损失率。如果是中、长线路，还可以计算出输电线路的[ABCD]参数。
图6是等值线路的后面板程序，短、中和长线路三种模型的计算分别放在面板的上、中、下位置。首先，由前面板输入的RLC参数根据阻抗子程序计算出每公里的Z和Y，再根据不同长度线路模型的计算方法求出对应的[ABCD]。其中短线路中B=Z，其他A、C、D都为0。一般情况下在计算短输电线路的时候也不使用[ABCD]参数。但是可以使用同一个子程序来计算三个不同的模型。计算得到的参数和负荷的数据作为电压损失子程序的输入，就可以得到首端电压、电流、有功功率、无功功率、线损和电压损失等结果。
图7是阻抗子程序的面板，主要功能是将L和C乘以2πf，输出时每公里的阻抗和容抗。图8是电压损失率子程序的面板，输入的负载参数首先由一个负载子程序来计算出负载有功功率、负荷电流和电压，输出为一个包括负荷端电压和电流的矩阵，该矩阵和参数[ABCD]相乘就可以得到首端电压和电流，由此再可得到首端有功功率和无功功率，而线损只需要用首端功率减去末端功率就可以得到。当矩阵元素为复数时，需要使用复数矩阵计算公式。而电压损失可由公式（1）计算得出，其中A为参数[ABCD]的A。
（1）
四、总结语
本文介绍了通过Labview实现的电力系统教学辅助仿真软件，其包括复数功率和输电线路等值电路等“电力系统分析”课程中的若干主要内容。该辅助软件可使学生通过输入不同的计算参数，得到感观的输出结果，用数值、波形或者相量来显示。软件使用简单，学生可更清楚地将理论和实际系统相结合，抛开繁复的公式，对电力系统有一个更为简单清晰的了解。从实际教学效果来看，该软件适合作为辅助教学工具来提高“电力系统分析”课程的理论教学效果，未来除了加入更多内容外，还可以向远程辅助教学发展。
参考文献：
[1]陈红坤,韩华玲,向铁元.关于《电力系统分析》课程教学的改革策略[C].第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集(上册),2009.
[2]李芳,胡斌,皮薇薇.基于工作过程的“电力系统分析”课程开发与研究[J].中国电力教育,2010,(33):118-119.
[3]吴振升,黄梅,徐丽杰.高级电力系统分析课程教学方式的研究[J].中国电力教育,2004,(21):92-94.
关键词：自动控制原理；教学改革；教学体系；教学方法
作者简介：张正江（1982-），男，江西乐平人，温州大学物理与电子信息工程学院，讲师；郑崇伟（1951-），男，浙江温州人，温州大学物理与电子信息工程学院，教授。（浙江 温州 325035）
基金项目：本文系2012年温州大学教改项目（项目编号：12jg51B）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0053-02
一、教学现状及改革思路
“自动控制原理”是理论与工程实践相结合的一门课程，是高等学校电气信息类专业的专业基础课程，是本科生后续课程及研究生课程的基础。该课程的主要任务是通过对控制理论知识的学习，培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。 [1，2]
“自动控制原理”课程的特点是内容丰富且理论性强，涉及知识面广且信息量大，很多概念较抽象，习题类型较多且难度较大。该课程具有一定理论深度和学习难度，大部分学生感到难学，教师也感觉比较难教。[3，4]如果沿用传统的课堂填鸭式讲授与验证性实验相结合的教学方法，则难以提高教学效果。传统的教学方法有效地传授了理论知识，而忽视了培养学生的创新意识和创造才能 。[5-7]在大力提倡素质教育、强化创新意识和提高创新能力的教育形式下，迫切需要建立包括理论授课、计算机辅助教学、实践与科研教学在内的课程教学新体系，并充分调动教师和学生的积极性。如在学习方法上，设计以小组为单位的学习新模式，促进互助型主动学习。这有利于培养学生的合作精神，提高学生的自主学习和自制能力，激发学生的创造性。[8]
近年来，控制理论在非线性控制、鲁棒控制、智能控制、复杂系统的控制及控制与优化一体化等方向上取得了重要进展。[9]如果沿用以前的内容一成不变地讲授，则不能保持课程内容的先进性。这就要求对控制学科的发展有较好的把握，在讲课过程中应选取一些与课程相关的最新理论与新技术介绍给学生，保持本课程内容的先进性。
温州大学（以下简称“我校”）是浙江省一所地方性院校，位于中国民营经济发展的先发地区与改革开放的前沿阵地——温州市，学校的本科生是地方经济与社会发展的生力军。我校生源主要来自于浙江省各地区，大部分学生毕业后一般都选在浙江省内尤其在温州市经济较发达的地区工作。电气信息类专业的毕业生相对集中在电力电子、电子装备与系统集成、家电、智能建筑等行业工作。这些行业急需大量基础理论知识扎实、动手实践能力强、敢于创新、脚踏实地的高素质应用型人才。[10]
“自动控制原理”课程是我校物理与电子信息工程学院电气工程及其自动化专业的专业基础课，也是电子信息工程、电子信息科学与技术专业的专业选修课。因此，根据地方院校人才培养目标、学生生源和本学院这门课程的实际情况，对该课程的教学改革做出了积极的探索和有益的实践。从教学内容的精心设计、启发互动式与MATLAB辅助式教学、开放式实验的建立与科研课题的研究等方面阐述了该课程教学的特色，充分调动教师和学生两方面的积极性，从而实现学院“以学生发展为本，培养自主分析和创新能力，强化实践能力，提高学生的综合素质”的教学理念。
二、教学内容的精心设计
精心设计教学内容是所有课程教学的关键，提高教学质量的核心。对自动控制中的基本概念、基本原理和基本方法应详细深入讲解，结合学生所熟悉的具体实例或工程案例进行小组讨论、师生研讨，在学生对基本概念、基本特点有了深入理解之后，再适当地引入复杂的综合应用实例，用来扩充学生的知识面，提高学生的知识综合与融会贯通能力。把当前实际应用较少的内容设定为教学大纲中的了解内容，少讲或者让学生去自学，锻炼学生的自学能力。[11]
为了让学生能够在限定学时内熟练地掌握控制的理论并能够对较复杂的控制系统进行综合分析与设计，需要加强综合实践与应用能力的培养。在课程的讲解过程中应结合实际的工程实例，对控制系统的理论及分析与设计方法进行综合讲解。在控制系统的工程应用实例中理解控制系统的结构特征、工作原理及分析与设计方法等。
例如针对电气工程及自动化专业的学生，我们以光伏并网发电系统（图1）与调速控制系统（图2）作为工程实例，通过这些复杂系统的模块划分，采用不同的方法建立系统的多种数学模型。通过不同方法的建模，有助于学生将不同数学模型的建立过程、相互间的联系与优缺点等多方面内容融会贯通。对所建的模型采用不同的分析方法来分析系统的稳定性，进一步地设计不同的控制策略来改善系统的性能。让学生能系统理解和掌握控制系统的分析与设计方法。通过这些典型的工业应用示例，让学生系统地理解本课程的主线：从控制系统建模方法到控制系统分析方法，再到控制系统的综合设计，拓宽学生的视野，激发了学习兴趣。
三、启发互动式教学与MATLAB辅助式教学
启发与互动式教学首先通过学生自己动脑、动口、动手来获取知识，激发学生积极、主动学习，促进学生积极思维，发挥学生的潜力，提高学生的综合分析与应用能力；其次通过课堂上师生的互动，使学生能在教师的引导下，围绕重点与难点内容相互交流意见，共同探索解决问题的方法。例如在讲解控制系统的基本概念和特点后，让学生列举日常生活中控制技术的应用实例。针对列举的实例，讨论如何用方框图来直观地描述其基本工作原理，如何针对具体的实例采用不同的建模方法建立其数学模型。这样能够有效地激发学生积极、主动学习，促进学生积极思维，发挥学生的潜力，提高学生的综合分析与应用能力。
每章小结后，教师可以抽出时间设计综合性问题，让学生在课堂上分小组进行讨论，有利于培养学生的合作精神，提高学生的自主和自制能力，激发学生的创造性。例如，在讲解完频率法分析时，设计有源网络电路系统，如图3所示。要求学生画出系统的方框图并求解系统的开环与闭环传递函数，计算系统的不同输入信号的稳态误差，并采用频率法分析系统的稳定性。通过综合习题的讨论不仅能让学生掌握和应用本章的知识要点来解决实际问题，还可以培养学生对已学知识的融会贯通能力。同时，调动了学生团队合作意识和学习的积极性，提高了学生的知识归纳、总结和表达的能力，可取得比较好的教学效果。
根据本课程的特点，为满足新形势下的教学要求，在课程的教学中应引入计算机辅助的教学工具，如MATLAB软件中的Simulink模块，通过仿真软件的动态演示使得原本抽象与难学的一些理论与概念变得更加通俗易懂。通过对控制系统的分析对设计中具体运动过程图形的观察与分析，使学生更深刻地认识和掌握复杂难学的控制理论与方法。通过课堂上的实际演示，使学生能够更好地掌握如何采用计算机辅助工具进行控制系统的分析与设计，同时可以节省根轨迹、奈氏曲线、Bode图等曲线手工绘图的大量时间。
在教学过程中，充分地利用现有较好的仿真软件平台，即MATLAB软件中的Simulink模块，针对具体控制系统（如图4所示惯性加时滞环节的控制系统），引入P控制器、PI控制器及PID控制器，通过改变各控制器的参数，观察控制系统的仿真结果，比较采用不同的典型控制器对系统性能的影响，使学生能够直观地认识到这几种典型控制器对控制系统暂态和稳态性能的影响，从而有利于理解、学习及设计改善系统性能的控制方法。
四、开放式实验的建立与科研课题的研究
本课程具有很强的理论性与实践性。在学生掌握基础理论知识较好的情况下，为了进一步提高学生的基础理论与实际应用相结合的能力，同时培养学生的自主创新能力，结合学院实验室具体条件，本课程拟采用开放式实验或科研课题模式来进行实践与科研教学。实验室对学生全面开放，教师通过申请开放式实验项目及其他项目的形式，指导学生开展开放式实验与课题研究。
根据教师的科学研究课题，让感兴趣的学生加入课题组并指导他们进行研究。通过申请面向学生科研的我校实验室开放式项目、学生科研项目及浙江省新苗人才计划项目，让感兴趣的学生参与到科学研究课题中，体会学以致用，从而培养学生综合能力和素质，锻炼学生独立思考和自主创新的能力。
在上述科研项目中，提炼出几个综合性、设计性的开放式实验。在本校现有的实验平台上，让学生组成小组团队的形式，开展综合性、设计性的开放式实验，同时进行研究性学习。让学生在确定整体实验目标的同时，通过独立思考与团队协作，自主制订综合性实验的步骤与计划，最后，实施计划并以项目验收的形式进行总结和陈述，从而培养出具有扎实的基础理论知识、动手实践能力与创新能力强的高素质应用型人才。
五、总结
综上所述，本课程教学通过课程组内部成员的讨论及调查研究，精选“自动控制原理”课程的教学内容，划定重点内容和了解内容。针对不同的授课对象，建立相应的工程实例库，结合具体的工程背景进行讲授。掌握控制理论的发展过程和目前的发展现状。
根据本课程的知识体系，设计综合性较强的讨论题库，通过启发与互动式教学培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。建立以MATLAB为平台的仿真实例库，通过仿真演示使得本课程中的抽象理论与概念能通俗易懂地表示出来，进一步加深学生对理论知识的认识。
组织基础知识综合应用能力强、对自动控制感兴趣的学生申报面向学生的校实验室开放式项目、学生科研项目及浙江省新苗人才计划项目，并指导学生进行研究性学习。在科研项目中，提炼并建立综合性、设计性的开放式实验及实验题库，从而锻炼学生独立思考和自主创新的能力。
上面谈了一些本课程组在“自动控制原理”课程教学中的认识和经验，仅供同行参考。实际上，教学中教师可根据具体的教学对象选择合适的教学方法。
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