时间:2022-11-26 04:21:54
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篇电气工程与自动化论文,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。
一、概述电气工程及其自动化
电气工程及其自动化是指电工程及其自动化(Electrical Engineering简称EE),这是一门综合性较强的科目,涉及机电一体化技术、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等多个学科的交融学习。传统的概念认为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和就是电气工程,实际上它的现实意义早已超出原来定义的范畴了。它现在指的是几乎涵盖了所有的与电子、光子有关的所有工程行为。另外,如今的电气工程自动化极容易受到信息技术的发展、物理科学知识的应用还有技术的发展和变化的影响,所以中国自身的电气工程及其自动化在向国外借鉴和学习的基础上还要结合自身经济发展和国情的需要适时调整,适时改进。
二、论述智能化技术的特点和优势
智能化技术是一种高科技的控制技术,这种先进的科学技术在实现电气工程自动化持续、稳定发展有着重要的作用。智能化技术是指在工作时更高效化、自主化和无人操作化。智能化技术最显著的特点是可以自动化生产、可以灵活地操控,并且符合环保的特色,具备优质的产量,而且信息的合成率比较高。资源的优化性能也很高。电气智能化设备的系统具备非常明显的特点,可以通过自我检查和调控来操控整个生产过程,无需人过多的操心。这样的智能化设备有自检系统,可以通过系统网络来进行自我检测和评估,检测到哪条线路和电网出现问题,可以及时解决。(引用自参考文献[4])另外,它具有灵活性,可以通过自动化电力系统了解到更多的产业信息,也可以通过信息进行大规模的接入,智能系统和现在的电力范围市场交易进行了连接,减轻管理中的超负荷工作,实行最为简单的资源优化,强化系统管理。
电气工程自动化运用智能化技术来提高电气自动化的工作效率的,作为智能化技术在电气工程及其自动化中应用的主要目的,也是其优势所在。它不仅可以促进电气工程发展,还能降低成本,节省人力物力。还有效地解决了传统控制的弊端和系统稳定性的问题,并不断地提升了电气设备运行的智能化程度,也提高了电气工程自动化的效率。经过分析研究后,可了解到智能化技术在电气工程自动化中更主要的优势是它能使电气工程自动化拥有更完善的控制系统,还也简化了电气工程的控制流程,使其在结构上更合理,效率也得到极大的提升。
三、当前智能化技术在电气工程及其自动化中的应用现状和未来发展趋势
经过综合分析和研究表明,当前智能化技术在电气工程及其自动化技术中的表现分别是智能控制、故障诊断、优化设计和无功补偿这四方面。(引用自参考文献[3])智能控制是首要也是关键,因为它实现了电气工程自主化控制,应用在电气系统的信息处理,记录系统故障和计算机系统对电气系统的实时监控等方面。智能化的故障诊断能全面而又精确的诊断电气系统在运行过程中发生的故障。电气工程的优化设计,其设计的环节和过程是非常繁琐和复杂的,需要专业的设计人员利用智能化技术针对电气系统进行设计。虽然设计过程非常地复杂,但它使智能化技术变得更加实用和方便,也更能节省材料和费用。无功补偿,功指的就是电功率,无功补偿的智能技术的运用,可以通过记录电力相关的参数后,再根据这些参数选择无功补偿的设备,通过安装设备实现补偿,以减少电力消耗来实现平衡。其实,智能化技术在电气工程及其自动化中的具体应用还有很多,例如神经网络控制技术、计算机技术、精密传感技术,GPS定位技术等相关的综合应用。随着产品市场竞争的日趋激烈,智能化产品的优势更加突出,在实际操作和应用中得到广泛的使用。
另外,智能化技术在电气工程自动化中的发展主要是系统功能和体系结构。从系统功能看,运用了高性能的PLC技术,直接通过窗口和菜单操作,插补和补偿方式更加多样化。体系结构发展更加集成化、模块化和网络化。(引用自参考文献[2])在未来,智能电网是电力的发展方向,而发展的重点是电力设备制造商要实现发、输、变、配、用电在整个环节的管控一体化和互动化,满足智能电网的需求以提供发电到用电整个价值链中的自动化,这无疑是未来电力市场的核心所在。为将电力设备的智能化引入纵深,国家电力建设中需要将新型的电子式互感器、先进的传感器技术、预防性维修的智能组件和基于通用网络通信平台的变电站自动化系统提高到国际标准。(引用自参考文献[1])在未来发展中实现对电力的自动化监视与控制,能有效保障供电可靠性和供电品质,并且有利于合理安排生产计划,节约电力成本以及检修成本。为满足社会经济发展要求,未来国家会对智能电网加大建设,电力设备的智能化将是整个建设环节中的关键。
四、总结
本文通过对电气工程及其自动化的概述,并针对现在广泛被应用的智能化技术进行深入的分析研究,就其特性和优势方面来展来开探讨。其次,综合智能化技术在电气工程及其自动化中的应用现状和未来趋势进行论述。电力的应用在当今经济飞速发展的社会中不断地被深化和发展,成为了人们生活更加现代化和国民经济发展象征的一个重要标志。从某种意义上讲,它的发达程度代表了一个国家的科技的进步水平。所以,在这样的环境和要求里,如何提高电气工程及其自动化成为关键问题,而与智能化技术相结合是为适应其发展需要的最好的选择。因此,智能化技术的研究及其在电气工程自动化中的应用具有重要的理论意义和现实意义的。
【参考文献】
[ 1 ]张毅、王德宽、刘晓波、文正国、王聪;水电厂智能化技术发展趋势与应用[A];中国水力发电工程学会信息化专业2012年年会优秀论文专集[C];2012年
[ 2 ]沈君奕;电气自动化控制中人工智能的探讨分析[J].科技资讯;2011
关键词:毕业设计;行业需求;新模式
作者简介:高彩霞(1981-),女,江西九江人,河南理工大学电气工程与自动化学院,讲师;陈昊(1979-),男,河南永城人,河南理工大学团委,讲师。(河南 焦作 454003)
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)10-0194-02
毕业设计是学生在修完教学计划规定的全部课程后所必须进行的一种学习、探索、实践和创新相结合的综合性实践教学环节,是对学生综合运用所学知识解决本专业实际问题能力的考核,也是学习深化与升华的重要过程,旨在培养学生综合运用所学专业知识和基本技能(设计、绘图、计算机应用、翻译、查阅文献等)独立分析与解决问题、开展实验研究、技术经济分析、撰写科技论文和技术报告等方面的能力,对学生综合素质与工程能力的培养具有重要和深远的意义。[1]
一、结合科研、行业和就业方向合理选题
学生进行毕业设计的基础性步骤是选题,毕业设计的角度、范围以及方向在一定程度上是由选题来确定的,适合学生个人情况的选题是确保完成高质量毕业设计的前提和条件。为保证毕业设计选题的质量,河南理工大学电气工程与自动化学院采取了以下选题措施:
1.构建毕业设计题目数据库
组织专家从发电厂设计、电机设计、变电站设计、电气设备故障诊断、控制系统设计等方面建立毕业设计题目库,可根据使用情况进行更新。
2.结合科研项目,接触到电气学科最先进的科技前沿
从指导教师的科研项目中选题,根据科研项目的研究内容和学生的特点与能力,围绕项目研究内容设计数个子课题,供广大学生进行自己的毕业设计选题。这种题目对指导教师和学生来说都是一种创新,学生能在很大程度上发挥自己的主观能动性,对学生的分析能力和创新能力的提高也有很大帮助。电气学院的科研项目大多来自省部级以上的科研课题与企业委托课题,如绿色能源方面有光伏、风能发电等课题,智能电网方面有变电站综合自动化、微机保护、智能电器等课题,使学生接触到最先进的技术和学科前沿。
3.加强与实验室建设的结合
河南理工大学电气工程与自动化学院在学生的毕业设计环节寻求到了一种行之有效的方法:学生可通过毕业设计自主开发、组装实验仪器设备,自己动手制作实验仪器,这种做法同时也在一定程度上促进了实验室建设,达到了一举两得的目的。通过广大学生的毕业设计,河南理工大学电气工程与自动化学院已成功研制出了一批实验装置,主要范围涉及到:单片机接口实验箱、电力系统继电保护装置、电力电子实验装置、自动化仪表、稳压电源等。
4.结合行业需求
与煤矿电气自动化、电力行业和电工制造行业的需求密切结合,采用“项目驱动”模式强化质量进行选题,可以在较大范围内实现真题真做,让进行毕业设计的学生亲身体会在企业现场可能面临的机遇与挑战,培养学生的自主创新意识和综合素质,增强电力企业与毕业生之间的了解和沟通,同时可以帮助学校解决在硬件资源方面欠缺的问题。
5.结合就业方向
由于部分学生在第七学期就已经签约了工作单位,确定了工作性质,因此这部分学生在进行毕业设计选题时,教师和学生可共同研究,结合签约企业的情况进行自主命题,选择与学生毕业后所从事岗位结合比较紧密的设计题目,使其尽早熟悉工作性质,减小在校所学的基本理论同现场实际工作的差距,而且鼓励学生到签约单位做毕业设计。学生到签约单位做毕业设计,既锻炼了学生的动手能力和创新思维能力,也可以让学生提前进入未来的工作环境,深受单位的欢迎。这种毕业设计模式可使学生到签约企业以后马上调整自己的角色,不仅在一定程度上增加了自己的岗位竞争力,而且提高了本校的声誉,使毕业生在各用人单位提前发挥优势,为电气专业的毕业生就业打下了坚实的基础,构建了良性的平台。
二、加强毕业设计过程的规范化管理
1.严格审题
河南理工大学电气工程与自动化学院制定了毕业设计的选题规范,在第七学期开始进行毕业设计的选题工作。首先,指导教师要向学生所在系(室)上交《毕业设计选题申报表》,拟出毕业设计题目、所研究的内容和具体要求,经系(室)专家组同意研究后,汇总提交到学院。学院每年组织专家成立“毕业设计指导委员会”,按照“综合性、专业性、创新性、实践性、可行性”原则对各系(室)上报的毕业设计选题进行筛选,对同本专业相关度不强、选题水平低下、涉及内容陈旧的予以删除;对有多名毕业生合作完成同一课题的情况,给每位学生选取相对独立的任务。“毕业设计指导委员会”根据实际情况进行审批,上报给学校教务部门备案。[2]
2.加强毕业设计日常管理
为加强对毕业设计的日常管理,使毕业设计工作严格规范,电气工程与自动化学院严格遵照《河南理工大学本科生毕业论文(设计)管理办法》等文件的相关规定,制定了本院的相关管理办法,在实际工作中逐步形成了如图1所示的“343”质量监控体系,即学校、电气工程与自动化学院、各系(室)之间相互协调的三级管理体制;四期检查制分为毕业设计工作前期、毕业设计阶段性检查、毕业设计中期、毕业设计后期;三方评分制是指毕业设计指导教师、毕业设计评阅教师、毕业设计答辩委员会(包括开题报告答辩、阶段性检查答辩、中期检查答辩、毕业设计答辩)。
“三级管理制”的具体实施步骤:各系(室)负责本系(室)学生毕业设计(论文)的组织管理工作;各学院要按要求成立“毕业设计(论文)工作领导小组”,领导小组成员由各专业骨干教师担任,全过程、全方位进行监控,做好毕业设计(论文)开题、每个学生指导教师的落实、毕业设计(论文)文本规范程度、毕业答辩情况、认真填写评语、严格进行成绩评定等环节的各项工作,严把毕业设计(论文)质量关;学校主要对毕业设计(论文)进行宏观组织管理工作,定期对毕业设计(论文)进行抽查。在系(室)、学院、学校的三级管理体制下,毕业设计(论文)的各个环节环环相扣、层层相连,确保质量过硬。
“四期检查制”的实施步骤:对毕业设计(论文)进行前期检查,主要审查指导教师是否具备资格,选题是否符合规范,是否严格执行一人一题,毕业设计(论文)题目的类型、难度以及工作量是否符合学校规定的要求,设计的技术路线是否合理可行,毕业设计(论文)任务书编排是否符合学校的要求,首次指导的教师是否熟悉学生选题的内容;阶段性检查以文献资料的查阅、资料的收集和总体方案的审查为主;中期检查主要检查毕业设计(论文)的完成质量是否过硬,工作进度是否符合要求,其中学院检查要全方位覆盖所有进行毕业设计(论文)的学生,校级检查在一定范围内进行随机性的抽查;后期检查主要是检查毕业设计(论文)是否有资格答辩,评分过程是否合理,答辩过程是否严格执行学校的规定,毕业设计(论文)质量是否达到要求。通过三次重点检查的实施,基本上覆盖了毕业设计(论文)的重点阶段,有效进行了过程控制。
“三方评分制”的主要内容:答辩委员会、评阅教师和指导教师对毕业设计(论文)进行评分。指导教师对自己所带学生的毕业设计(论文)负责,认真审阅、指出问题,给出解决方案,学生自己进行修改,指导教师再次审查后严格按照评分标准给定成绩、根据学生情况作出评语,并将相应资料提交到答辩委员会;答辩委员会指定一名或多名评阅教师再次评阅毕业设计(论文),评阅教师要同指导教师相结合,给出公平的评语和评阅成绩;答辩委员会在规定的时间内组织答辩工作,综合学生的开题报告答辩、阶段性检查答辩、中期检查答辩、毕业设计答辩等情况给出符合实际的各阶段的评语和答辩成绩,然后计算出总成绩。这三部分成绩按比例进行评定的方法保证了学生毕业设计(论文)的水平,准确全面地进行了考核。
3.校企联合指导,实行双导师制
对在企业进行毕业设计的学生可采用双指导教师制,即在企业安排一个指导教师,在校内安排一个指导教师。企业的指导教师主要在技术上进行指导,校内的指导教师主要从毕业设计的规程、内容写作与规范到最后回到学校进行答辩等进行指导与管理。实践证明,双导师制效果良好。目前河南理工大学与平顶山煤业集团公司、山西潞安煤业集团、许继集团、焦作电厂、山西晋城煤业集团等建立了长期稳定的合作关系。
三、结论
结合行业需求和就业方向进行的毕业设计,河南理工大学电气工程与自动化学院已开展了两年,并取得了显著的效果。
1.结合科研项目与实验室建设的“项目驱动”式毕业设计模式
这种模式使学生接触到最先进的技术和学科前沿,能充分发挥学生的主观能动性,更能锻炼学生的动手能力和科学创新思维能力。
2.校企联合指导,双导师制毕业设计模式
一方面,学生能够在毕业设计过程中直接参与到工作单位的实际课题,有利于培养学生的动手能力和实践能力,解决了学生眼高手低的问题。另一方面,学生以准员工的身份参加现场的实践,进行课题研究,真正进行了一次岗前大练兵,有利于增强他们的使命感、责任感和事业心,增强现场工作的能力和对实际岗位的适应性。
3.“三四三”质量监控体系
该监控体系实行了过程与目标并重,以及全程、全面、全员的监控,系统科学,使毕业设计的质量从制度上得到了有效保证。
参考文献:
[1]李乾军.关于本科毕业设计的几点探讨[J].中国电力教育,
2010,(3):154-155.
关键词:《电气工程毕业设计》;毕业设计;教学设计;实践教学
交流电流测量《电气工程毕业设计》课程是专业教学的最后一个环节,是整个电气工程及其自动化专业教学的总结,是培养学生综合运用所学知识和技能,进行工程技术和科学研究基本训练的重要教学环节,也是对大学生培养阶段教学质量的综合检验。
一、教学目的与要求
通过毕业设计环节,要突出对学生综合能力的培养和训练。要培养学生查阅和运用文献资料的能力,外语阅读和翻译能力,独立分析与思维能力,书面与口述表达能力,创新能力;结合毕业设计工作内容,有侧重地培养学生熟练进行程序设计和开发计算机应用系统的能力;培养学生树立严谨求实的工作作风。通过毕业设计(论文),要求学生在指导教师的指导下,独立完成一项选定的设计任务或专题研究题目,最终撰写出符合要求的毕业设计(论文)。包括:(1)调查研究,查阅、收集和综合文献资料的能力;(2)进行方案论证,分析比较,制订计划和试验研究方案的能力;(3)工程设计、计算和绘图能力;(4)安装、调整和实验研究的能力;(5)总结提高、撰写毕业设计论文的能力。
二、过程组织与管理
《电气工程毕业设计》课程总学时10周,10学分,安排在第8学期进行,可以校内集中或校外进行,也可以校内、校外相结合。第一阶段:选题。在第7学期末,根据学生人数,教研室安排老师布置毕业设计课题,给出每个课题的《毕业设计申报表》和《毕业设计任务书》,对相关毕业设计课题的任务要求、工作内容和时间安排做好确定,并填写《毕业设计选题登记表》,组织学生进行选题。确定毕业设计课题后,老师引导学生对课题进行分析,学生查阅、收集相关文献资料,分析研究后,撰写《开题报告》和《英文翻译》,为后续的课题设计做好准备。第二阶段:课题设计过程。在第8学期,进入毕业设计课题的具体工作阶段。在这个过程中,学生根据任务书中的工作内容和时间安排,对每个环节进行方案的分析、论证、选择、设计和调试,每周与老师交流两次,并填写《过程管理手册》,对问题和解决方法进行总结。在交流电流测量设计课题中,要求交流电流输入量程5A,经过信号取样电路、调理电路,采样保持电路,A/D转换电路,将采样值送单片机,计算并显示出电流有效值。第三阶段:答辩。由学院答辩小组负责组织毕业设计(论文)答辩工作,指定有经验的教师担任组长。每个学生的答辩分两阶段进行:①自述的学生扼要报告自己毕业设计的内容和成果,约10分钟;②答辩小组成员提问和学生回答问题,10分钟~15分钟。每个学生答辩的总时间一般不超过40分钟,特殊情况可酌情适当延长。通过《电气工程毕业设计》课程,学生应用已学过的专业知识达到设计任务的要求,实现从理论到实践的过程,同时在设计工程中积累经验、培养工程意识和思维方式,加强对学生创新能力、实践能力的培养,为以后工作能力的提高打好基础。
参考文献:
[1]吴萍.高职高专《液压与气动技术》实验教学探讨[J].考试周刊,2015.36.
[2]吴娟娟等.基于发变组微机保护装置的综合训练项目开发[J].考试周刊,2015.66.
关键词:电气;自动化 ;实践体系
实践教学体系,是培养电气工程人员的关键环节,本文对这方面的内容做了粗浅的探讨。
1 实践教学体系建立的目标及基本要求
1.1 目标实践教学体系建立的目标是培养德智体全面发展的,能适应社会主义现代化建设需要,具有电力系统及其自动化、继电保护及自动化、电气技术、计算机应用等方面的基本理论素质、专业基本知识和较高综合素质的复合型高级工程技术人才。毕业生能在电力部门、科研院所、国民经济管理部门、工矿企业等单位从事与电气工程有关的系统运行与维护、自动控制、电力电子技术、信息处理、实验分析以及电子与计算机应用等工作一线的应用型高级技术人才。
1.2 要求根据专业培养的目标,本专业学生必须具有以下能力:
1.2.1 具有较扎实的数学、物理等基础知识,具有良好的人文社会和管理科学基础及外语综合能力。
1.2.2 系统地掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论知识,主要包括电工理论、电子技术、信息处理、控制理论、计算机软硬件基本原理与应用等。
1.2.3 获得较好的工程实践训练,具有较熟练的计算机应用能力。
1.2.4 了解本专业学科前沿的发展趋势。
1.2.5 具有较强的工作适应能力,具备一定的科学研究、科技开发和组织管理的实际工作能力。
2 实验、实践教学的安排
通过对电气工程及其自动化专业培养要求的分析,并考虑学院所在地区大量水电站的修建及工业园区的兴建对电气专业人才的需求情况,对西昌学院电气工程及其自动化专业的实践教学环节几经修改,最后的专业实验、实践教学的课程安排如下:大学一年级除了公共实验课以外,专业实践课有大学物理实验、电路原理实验;大学二年级的实验、实践课程有:电路原理实验、计算机辅助设计上机练习、数字电子技术实验、电机实验;大学三年级的实验、实践课程有:PLC实验、PLC设计、微机原理实验、运动技术设计系统、继电保护课程设计、发电厂实习、单片机控制实验、专业英语读写训练、数值计算方法上机实验、项目管理案列分析、自动检测技术设计;大学四年级的实验、实践课程有:变电站(所)实习、生产实习、计算机仿真技术上机练习、电力市场调查毕业实习、毕业(论文)设计。 3 科学合理性的分析
3.1 形成模块化、系统化的教学体系整个教学体系分为三个模块,为公共实践必修课、专业实践必修课、专业实践选修课。这三个模块之间相互联系,应用于某个学科方向或学科方向的分支形成体系和系统,使实践教学的内容从相对独立到学科融合,使学生从单门课程、系列课程到专业方向的实验,由点到线、由线成面、由面建体,逐步的、分层次的、全方位培养实践能力和创新意识[1]。如学生将专业实践必修课中的数电模电与专业实践必修课中的单片机和自动检测技术这几门课程相互联系起来就能向计算机控制技术发展。
3.2 分层次提高学生的实践能力一年级为公共基础实验训练阶段,如外语视听、计算机上机、体育、社会实践等,还有专业实践如普通物理学实验,大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端,是对学生进行科学实验基本训练的重要基础。二年级为专业基础或专业技术基础实验训练阶段,如模拟电子技术实验,数字电子技术实验,这些实验使学生掌握了基本电路参数测量方法,常用电子仪器使用方法以及中、小规模数字集成电路使用方法。三年级为学科专业主修及专题设计性实践训练阶段,如PLC实验和设计,继电保护课程设计,同时还安排学生到发电厂实习,使学生进一步了解、熟悉专业知识及其在发电厂的应用,培养学生学习专业知识的兴趣,使学生树立专业思想。四年级为专业综合能力,安排学生毕业实习,将前三年学的理论知识和实践相结合,将各门课程相结合最后进行毕业设计。培养了学生的创新精神和创新能力,提高学生的工程设计和综合应用素质。各教学层次均有课程实验教学,实践教学环节从基础到专业、自底向上可形成体系,从单一实验到综合实践环节,分模块、成系统的培养学生的实践能力,使学生从进校开始就接受由易到难、由简到繁、由浅入深的实践训练。
3.3 增加实践教学的比例在教学计划的编制中,落实《西昌学院本科学分制实施办法》中实践教学模块学分不低于三分之一的总体要求,充分体现了应用型人才培养目标,达到培养服务于地方经济和社会发展需要的应用型高级技术人才。
3.4 其他强弱电结合能,强电包括了电机、继电器等,弱电包括了单片机、自动检测技术等,他们的结合能向控制方向发展;电工技术与电子技术结合向电力电子方面发展;软件与硬件结合;元件与系统相结合。专业宽,既具有电气工程方面的专业知识和技能,又有自动化和信息技术方面的基础知识和基本技能,可以使学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练。
3.5 加强实验教学管理电气工程及其自动化专业“递进式”实验教学模式的实施必须有完善的管理体制和管理措施作保证。在具体的实践中,通过和其他高校实验教学管理制度的交流和学习,再根据学院的实际情况,制定了一套行之有效的管理制度,建立反映学生实验能力和创新能力的实验教学评价体系,对具备条件的实验室实行开放,实现了“递进式”实验教学的有序进行。是电气工程及其自动化专业实验教学模式运行体系。
【关键词】电气工程及其自动化;人才培养模式;课程体系;实践教学体系
【Abstract】According to the demand of wuling mountain area power talent, the personnel cultivating mode and course system of electrical engineering and automation were researched. The personnel cultivating mode of “college construction and education together with the enterprise, four modernizations and five stages” was presented, Combined with the personnel cultivating mode, the practical teaching system was built.
【Key words】Electrical engineering and automation; Personnel cultivating mode; Course system; Practical teaching system
区域经济协同发展已成为世界经济发展的主流趋势,随着武陵山片区各区经济建设和社会的发展,城乡电力需求越来越大,同时伴随智能电网的迅速发展以及城网、农网智能化改造升级陆续开展。电力及其相关企业对电力系统运行与维护、电气传动与节能以及新能源开发与利用等方面的技术人员需求日趋旺盛。
吉首大学作为武陵山片区唯一一所综合性大学,为当地培养电气方面人才责无旁贷。我院充分结合我校实际及武陵山片区经济发展的社会背景,构划了“电气工程及其自动化专业”发展之路;对服务于武陵山片区经济建设的电气工程及其自动化专业人才培养模式与课程体系进行研究。结合电力及企业的人才需求,根据行业的动态发展,提出了“校企共建、校企共育、四化五阶段”的人才培养模式;根据我院的专业基础、实际情况,以及新形势、新技术下与其他专业之间的相互衔接,推进“一强二弱,强弱结合”的课程体系建设;为大力加强实践教学,切实提高实践能力,以培养复合型科技人才为目标,构建“五层次”的实践教学体系。
1 人才培养模式建设
立足武陵山片区各区经济建设,面向城乡电网改造升级以及智能电网的发展。培养适应武陵山片区基础扎实、知识面宽、创造能力强、素质高的电气工程人才。结合电力及企业的人才需求,根据电气工程及其自动化领域的新发展、新要求,提出了“校企共建、校企共育、四化五阶段”的人才培养模式。
1.1 发挥地方资源优势,实现校企共建
以《武陵山片区区域发展与扶贫攻坚规划》战略实施为契机,全面贯彻落实湖南教育强省发展战略方针。大力推动电气专业建设与电力行业发展的深度融合。构建“校企一体,教培共融”的办学模式。利用多种平台实现资源共享,校企共建研究所、实验室、实践基地;从专业建设规划、实践教学、人员培训、项目合作等方面开展合作。实现基地共建共享、师资队伍互通互利,教学培训相融相促。培育适应武陵山片区区域发展需要的专业特色。
1.2 利用校企共建资源,实现校企共育
紧跟新型工业化和电力行业人才市场需求变化,适应武陵山片区区域发展战略需要,依托产业建专业,校企合作强专业,形成以武陵山片区区域电力技术类和能源动力类两大专业群为主的专业发展格局。企业专家人员、技术人员融入师资队伍,参与专业建设、开展专题讲座、指导实习及毕业设计;聘请具有丰富工程经验的工程技术人员和管理人员将产业发展的新知识、新成果、新技术引入课堂教学。
1.3 实习“四化五阶段”的全过程培养模式(图1)
通过调研了解武陵山片区对电气专业人才的需求和要求,广泛听取各兄弟院校及专家的的意见及建议,构建了“四化五阶段”的全过程培养模式。“五阶段”培养模式结构框架如图一所示。在“五阶段”培养模式过程中同时实现“四化”,即课堂教学与实践教学同步化、专业知识与实践项目层次化、课程设计及创新能力综合化、毕业设计及顶岗实习实战化。
①武陵山片区人才需求刻析;
②课程体系优化,实现课堂教学与实践教学同步化;将应用性较强的专业课程与实践教学相结合,理论与实际相结合,同时实现教师与学生、学生与学习之间的相互互动;
③专业知识、实践能力培养,实现专业知识与实践项目层次化;主要面向“基础知识、专业知识、实践训练”三个阶段的教学全过程,课程应由验证性加深过渡到综合性,再由综合性发展到创造性;分阶段分层次进行,遵循循序渐进;
④课程设计及创新能力培养,实现课程设计及创新能力综合化;对重要的专业基础课程,应以3~4学生为单位设计一个课题,培养学生的创新意识;
⑤毕业设计及顶岗实习跟踪,实现毕业设计及顶岗实习实战化;毕业设计应紧密联系科研或者实习中的生产实际,实习理论与科研、实际生产紧密结合。
2 课程体系建设
随着电机、通信以及电力电子技术的发展,计算机控制等高新技术的推广,控制与通信技术在电气工程及其自动化专业中起着举足轻重的作用。而我院在控制和信息类专业发展已趋成熟,且经过多年的发展弱电方面已经有许多科研成果作为支撑,为开展电气专业课程体系建设打下了良好的基础。因此,根据我院的专业基础、实际情况以及新形势、新技术下与其他专业之间的相互衔接,创建“一强二弱,强弱结合”的课程体系建设。
“一强”主要是对电气工程及其自动化专业中有关强电知识和技能的学习;“二弱”主要是针对控制和通信专业中有关弱电知识和技能的学习;“强弱结合”主要强调了相关学科的渗透与融合,即强电与弱电相结合、软件与硬件相结合、设备与系统相结合。
3 实践教学体系建设
电气工程及其自动化专业针对复合型科技人才素质和能力要求,将实践教学体系构建成“基本技能、初步设计能力、综合应用能力、工程实践能力、创新能力”的“五层次”实践教学体系。实践教学体系框图如图2所示。
①基本技能层:主要包括公共基础、专业基础、基础实验以及人文素质等方面进行基本技能训练;
②初步设计能力层:具备计算机控制、电力系统微机保护、电气控制与PLC等方面的知识和技能,培养具有一定的课程设计能力;
③综合应用能力层:能熟练掌握与电气专业密切相关的电力系统控制与通信两方面弱电知识和技能,培养具有较强的专业知识综合应用能力;
④工程实践能力层:主要在专业实验、专业实习、毕业沦为设计以及工程项目等工程实践方面进行培训;
⑤创新能力培养层:培养较强的科技创新、产品研发制作能力,主要进行创新能力和团队精神的训练。
4 结束语
我院电气工程及其自动化专业主要围绕武陵山片区各区经济建设和信息时代的发展趋势,服务于武陵山片区能电网的迅速发展、城网与农网智能化改造升级以及相关企业对电力系统运行与维护、电气传动与节能以及新能源开发与利用。推进专业建设改革与创新,提出了“校企共建、校企共育、四化五阶段”的人才培养模式;并结合“一强二弱,强弱结合”的课程体系建设,构建“五层次”的实践教学体系。充分激发学生的主观能动性,促进了良好的学风和教风建设,使培养的学生更加适合社会需求。
【参考文献】
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一、改革方案
1.方案制订
为了使每个学生都能在毕业设计中得到实在的锻炼,目前,毕业设计(论文)基本实行单人单题目制度,学生在毕业设计(论文)过程中独立完成自己的工作。这种主要的模式虽然有利于培养学生独立解决问题的能力,但在协作能力的培养上却有所不足。因此,试点班BG1001电气工程及其自动化(试点班)尝试通过相互协作的团队合作模式,即2个学生相互合作、完成一个较大的综合性题目的模式。指导教师选择上尽量选择具有一定硬件开发能力及具有较高学术造诣的教师,此次试点班指导教师配备了2名教授、5名副教授(高工)、2名讲师。团队合作模式的最主要特征就是个人的设计内容与他人的相互关联,具有下列特点和要求:
(1)题目具有一定的综合性或合作性,能培养学生的综合能力、创新能力和合作精神。为了能够满足2个学生共同完成一个项目课题,选题就比较重要,需要满足2个学生的工作量,又能彼此分工。本次选题要求能够完成实物,并在正式答辩时能够进行实物展示。
(2)题目来源多样化、自由化。指导教师可以根据专业内容或自己的科研课题命题,也可结合学生的想法和思路与学生商议共同命题。例如:基于ARM的四轴飞行器姿态控制研究项目有学生自己提出。本次选题类型有硬件设计、PLC控制、基于单片机的开发、基于ARM的开发、基于DSP的开发、仿真设计等。
(3)团队合作模式可以有三种方式:同一项目分工,可以一个硬件设计、一个软件开发。例如:超低功耗无线车位探测控制系统设计研究、光伏最大功率跟踪电路设计等项目就是采取该模式。同一项目可以不同方案实现。该方案在本次毕业设计中没有团队采用。同一项目,可以一个通过软件仿真实现、另一个完成实物开发。
(4)要求教师对合作的两个学生同时进行指导。除了按照统一的毕业设计(论文)管理规范给予指导外,还要针对相关联和合作的内容,组织相关学生共同分析、探讨题目完成中遇到的问题等。团队合作模式的优点是:每个学生不仅在各自的研究内容中得到科学研究方式方法的培养和训练,且能从相互间的配合和协作,培养学生的团结精神,为今后从事科学研究打下一定的基础。
二、毕设执行情况
对于试点班的毕设执行情况,跟其他班的采取措施一致,同时进行。BG1001学生人数为43人,学生按照签约单位要求,在签约单位实习学生人数为29人。毕业实习单位主要有上海三菱电梯有限公司、上海阿尔斯通交通设备有限公司、上海振华港机重工有限公司中国电子科技集团公司第21研究所等17家单位。因此该班也存在着提前到岗的情况,给毕设工作的开展带来不少的困难。1.开题报告2014年3月7日,电气工程及其自动化专业举行了2014届本科毕业设计(论文)开题答辩,电气系共有149位本科毕业生,系部组织了6个答辩小组。试点班的学生答辩时分配到各个小组,同一课题的学生分到同一组。由于试点班的学生是2个人一个题目,答辩时,可以两个人一起进行答辩。这样方便参加答辩的老师整体上把握学生的研究内容、工作量,及时指出不足。答辩老师肯定了试点班学生按新方式进行毕业设计。认为学生的分工比较明确,题目选取上也有一定的工作量和难度,适合学生开展此课题。开展毕设过程中,能把该专业学过的电路、电子技术、嵌入式开发语言等灵活运用,达到了开展毕设的目的。但同时,但也指出了一些同学的不足。试点班具体情况汇总如下:有的毕业设计(论文)研究目的、内容不明确以及课题范围太广,需要补学的东西较多,论文工作量偏大。例如基于ARM的四轴飞行器姿态控制研究,该课题涉及无线遥控、通讯,四个电机的驱动,飞行姿态的控制,工作量比较大,尤其是飞行姿态的控制涉及到空气动力学的知识,而电气工程及其自动化专业没有学过这方面的课程,因此需要补学得知识就比较多,学生完成该设计的难度也会比较大。有的毕业设计(论文)研究内容稍简单,难度偏低,工作量偏小,应增加其量程及控制功能。例如“基于单片机的电压-电流转换电路系统设计”,该题目主要是完成电压-电流转换,这个主要是运用运放及其反馈知识,相对来说比较简单,但是如果能增加其量程的选择、能够有效的控制切换并进行良好的显示,也能符合毕设的要求。“一种新型非接触式钢轨裂纹检测系统”该题目需增加其巡检功能,检测系统不仅能在固定的位置检测出裂纹,而且在移动中也能正常工作。
2.中期检查为保证毕业设计质量,加强对毕业设计过程环节的监控,切实做好毕业设计工作,2014年4月18日,电气系举行了2014届本科毕业设计(论文)中期检查答辩,要求每一位毕业生进行PPT汇报答辩,并检查了毕业设计任务书、毕业设计课题的进度、毕业设计(论文)教师指导记录本、中期检查报告等。电气系中期答辩的分组跟开题报告答辩时一致,这样参加答辩教师对学生所做的东西比较熟悉,能够对学生现阶段的成果进行点评和指导。经过答辩学生的宣讲、答辩组老师的询问和学生所交材料的检查,发现学生的毕业设计还存在着一些问题。试点班总共不通过人数为7人。其中4人是缺席了中期检查,三人应论文存在问题比较多,进度严重滞后而没有通过答辩。缺席4人次也说明这个班的部分学生对待毕设的态度也不是很积极。存在问题:部分同学对毕业设计不够重视,投入精力较少,在中期检查中发现他们对研究内容尚不清楚,对毕业设计(论文)的要求理解不透彻,课题研究还处于起步阶段,没有真正突出重点。例如:光伏最大功率跟踪电路设计论文,该论文没有实际开展,对文献综述也比较简单,对里面的重点技术MPPT也不是太了解,论文中期报告也没有按照学校要求的格式撰写。部分学生收集、整理、分析信息、资料的能力欠缺,毕业设计内容稍单薄,数据运算、分析、处理能力不够,图纸规范化程度低,设计实验线路和搭建实验装置、实验数据的处理(图表,曲线)、实验结果与讨论能力稍欠缺。
3.全院毕业设计(论文)答辩2014年5月27日、30日、31日,电气学院举行了2014届本科毕业设计(论文)答辩,要求每一位毕业生进行PPT汇报答辩,并检查了毕业设计任务书、毕业设计(论文)等。具体情况汇总如下:本届共有394位本科毕业生,学院组织了18个答辩小组,共有391位同学参加了答辩。其中3位同学(其中一位海外留学生)因为毕业设计(论文)没有完成,故没有参加答辩。经过答辩学生的宣讲、答辩组老师的询问和学生所交材料的检查,答辩组老师认为大多数同学能在规定的时间内完成毕业设计任务陈述、基本上能围绕主题展开,概念基本清楚。试点班学生基本按照预先的要求完成了实物,14个作品进行了展示。在参加首次答辩的391位同学中,最后经过答辩组专家的一致推荐有38位同学(其中试点班学生9名)的毕业设计被评为电气学院优秀毕业设计,试点班学生约占23.7%。经过电气学院学术委员会的选优答辩、讨论研究,最终推荐8位同学(其中试点班学生2名,约占25%)参加学校的公开答辩,最终试点班学生一名获得三等奖,一名获得优秀奖。
三、结论
关键词:创新人才;电气工程;课程改革;教学改革
作者简介:李俊峰(1978-),男,河南南阳人,浙江理工大学机械与自动控制学院,副教授;潘海鹏(1965-),男,河南濮阳人,浙江理工大学机械与自动控制学院,教授。(浙江 杭州 310018)
基金项目:本文系2009年浙江理工大学电气工程及其自动化新专业建设项目(项目编号:xzy200905)、2012年浙江理工大学电气工程系列课程建设项目(项目编号:XLKC1203)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)05-0059-03
随着社会的发展,其对学生的能力、素质要求越来越高,《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》又一次明确要求学校在人才培养上坚持“德育为先,能力为重,全面发展”。[1]目前,我国高等教育长期形成的以传承知识为中心的观念使教师注重传授知识,忽视工程能力,使学生满足于对知识的学习和记忆,注重模仿和重复以应付考试,缺乏解决实际问题的能力和创新能力。社会更看重的是学生的工程应用能力与创新能力,而对学生能力素质的培养需要相适应的培养方案、课程体系。[2-4]
浙江理工大学(以下简称“本校”)电气工程及其自动化专业2009年经教育部批准开始招生,本校的电气专业主要有两个培养方向:电机与电器和电力系统自动化。由于是新专业,这两个方向并没有严格分开,也就是说,这两个方向的课程学生都要学习。与国内清华大学、上海交通大学、西安交通大学、浙江大学及东南大学等高校的电气专业相比,本校的电气专业刚起步,办学经验不足,专业建设更处于较低水平。为了避免电气专业学生在起步阶段与其他名校学生拉开差距,本校汲取其他高校在电气专业办学上的经验和长处,结合该专业的培养目标及培养特色,开展面向工程创新人才培养的“电气工程”系列课程建设,这对电气新专业的建设将起到举足轻重的作用。
一、建立教授为首的系列课程
本校以实际工程为背景,以工程素质和工程创新能力培养为目的,构建电气工程及其自动化专业的知识体系和课程体系。电气工程系列课程主要包括电力电子与电气传动、电力系统自动化、嵌入式系统及自动控制四个系列课程。电力电子与电气传动系列课程包含的课程有“电机及电力拖动基础”、“电力电子技术”、“电机设计”、“运动控制系统”、“MATLAB与系统仿真”及“电气传动大型综合设计”;电力系统自动化系列课程包含的课程有“电力系统分析”、“继电保护技术”、“电力系统自动化”、“高电压工程”、“供变电技术”及“建筑电气与自动化”;嵌入式系统系列课程包含的课程有“单片机原理与应用”、“电源技术”、“ARM嵌入式系统技术及应用”、“现场总线技术”、“DSP技术及应用”及“单片机原理与应用”课程设计;自动控制系列课程包含的课程有“自动控制原理”、“现代控制理论”、“智能控制导论”、“计算机控制技术”、“纺织电气控制”及“控制系统组态设计”。
以本校电力系统自动化系列课程建设为例,探讨一下电力系统自动化系列课程的改革情况以及建设特色、建设成效。
二、系列课程建设改革
1.加强教学队伍的建设
为了建设电力系统自动化系列课程,保证教学质量,提高教学水平,不断深化教学体系和教学内容的改革,本校建立了一个电力系统自动化课程教学团队。该教学团队共有教师9人,其中教授2人(博士生导师1名),副教授5人,讲师2人;具有博士学位6人,在读博士1人;45周岁以上2人,其余均为35周岁以下的青年教师。成员学历与职称层次高,年龄、知识、学缘结构合理,团队意识强,合作出色,另外,还聘请了5名相关专业指导教师。
电力系统自动化系列课程建设组的职责、功能、任务是:制定课程体系;整合课程内容;修订教学大纲;相互随课堂听课;开展教改和教学法研究;规划和编写教材建设;教学与检查实验;培养青年教师。
2.教学内容与课程体系改革
(1)课程体系科学化。以电力系统分析精品课程的建设为龙头,按照整体优化、突出特色的原则,围绕本校纺织电气特色,形成一整套科学的、具有鲜明特色的专业课程体系和建立一套适应性更强的“421”全方位教学新体系,即通过理论教学、CAI技术、实践教学、参与科研等环节,促进教学质量和教师学术水平的提高,最终促进学科建设的发展。而学科建设的发展是否达到预定目标,还要和预定目标进行比较,根据比较结果改进教学方法与手段保证目标的实现。同时,根据各课程之间的内容衔接完善现有教学计划,从时间上顺序相连,从内容上环环相扣,使课程体系科学化。
(2)教学内容现代化。根据本校电气工程及其自动化专业的培养目标和特色,修订面向21世纪、科学合理、严格规范的电气工程系列课程教学大纲和教学方案,更新教学内容,使教学内容现代化;选用面向21世纪课程教材、“十一五”国家级规划教材或国家级优秀教材等,注重教材的先进性与前瞻性;讲课时引入教师科研中运用的新技术、新方法、新设备等,使学生不仅能够掌握基础理论与实际应用,而且能够关注学科前沿。
3.实验(实践)教学的改革与建设
电气工程及其自动化专业是工科专业,培养的是工程人才,必须以工程实践为基础,以实践作为立足的根本。[5]目前,本校电气工程专业开设的实验都是验证性的实验,学生只要按照实验指导书上的实验步骤按部就班地操作就可完成实验。但是,电力安全生产具有一定的特殊性和重要性,对于电气设备的操作、电气设备事故和异常情况分析处理等电力生产运行的主要内容,需要学生动手操作,要求学生有工程实践体验,不能只纸上谈兵。基于以上的认识,本校在以下几个方面进行了改革和建设:
(1)根据电气工程行业特点结合本校的实际情况,通过软、硬件开发改造实践教学平台,使实验过程接近于实际的工作环境,为课程设计、毕业设计和学生科技创新提供一个良好的实践场所。
(2)开发电力系统分析实验平台,精心设计实验教学内容并修订实验指导书,增加创新性、综合性、设计性实验的内容。综合性实验要体现专业课程间的整体性和连贯性,打破单个课程进行实践教学的界限,实现一体化实践教学体系。例如在“微机保护”实践教学中,可以综合“单片机原理”、“电力系统分析”、“电力系统调度自动化”、“电力系统仿真”等多门课程知识。此外,鼓励学生积极参与实验室的建设和设备开发,综合训练学生的自学能力、独立思考能力、实践动手能力及对所学知识的综合应用能力等,提高学生的科技创新能力。
(3)选择教师科研过程中的生产实践问题作为教学案例,使学生将实践教学与工业现场相结合,从而锻炼学生解决生产实际问题的能力,同时可以为生产企业提供技术支持。
(4)编写电气工程大型课程设计任务书,课程设计来自教师的工程设计课题,与实际应用相结合。例如35kV或110kV变电站的设计等,让学生通过大型课程设计,熟练掌握变电所设计主要内容及设计流程,把电气工程系列课程知识串在一起,形成系统化,使学生得到一次综合性应用锻炼,有利于他们对知识的掌握、巩固、以及对知识的综合应用。同时将课程实验、毕业设计、课程设计、科研实训多个环节相结合,充实教学内容和提高教学效果及本科生毕业设计质量。
(5)对学生开放实验室,开展预约实验、兴趣实验,力争实现网上实验。这个开放包括两个方面:一是实验时间开放,实验室安排一个时段完成某一个或某一类实验,由学生自己来预约实验时间和实验内容;二是实验内容开放,即实验指导书只提出实验的基本要求,由学生自己来设计实验的具体内容、步骤和实验线路。
(6)利用MATLAB电力系统仿真工具箱开发潮流计算软件、负荷计算软件、短路电流计算软件、微机保护算法等,搭建电力系统仿真平台,进行电力系统各种短路、变压器励磁涌流、变压器保护、线路保护等各种仿真研究。并将开发的各种软件移植到电力系统自动化实验装置中,检验这些软件和算法的实用性。
4.教学方法与手段的改进
(1)提问式教学与启发式教学相结合。在课堂教学中,应以教师为主导,学生为主体。学生可以自由发表意见,对有见地的学生发言要充分肯定,鼓励创新思维,鼓励个性发展。对理解有失偏颇甚至理解错误的学生,不要挫伤他们的学习积极性,要给以鼓励,给予正确引导。教师要潜心研究、精心备课,做好课堂教学策划,营造一个和谐宽松的课堂氛围,让学生怀着轻松愉快的心情参与学习,调动学生学习专业知识的兴趣和学习的主动性;教师结合课题进行案例分析,把研究性学习的方法贯穿在专业课程的教学中。
(2)互动式教学与讨论式教学相结合。在课堂教学中,教师充分调动起学生“参与”的兴趣,引导学生积极思考并提出问题和解决问题,与学生形成互动。此外,在教学结束时,教师可以给学生提出一些问题,让学生在课外准备,留作下次课进行讨论。学生为了准备这些问题,事先必须对本章节进行学习,查阅相关资料。这种方法促使学生积极地思考,提高学生的自学能力和创新意识。
(3)多媒体教学与传统教学方法相结合。多媒体教学具有信息量大、速度快、图文并茂、声形相应、生动逼真等特点,可以使教学过程更加生动、直观,使学生全方位地接受信息。例如,继电保护的动作过程、控制回路的动作过程、高压电器的工作原理等内容都可以开发和制作成FLASH动画,教师在讲课过程中反复操作,既可以吸引学生又使该内容容易被学生接受。但是,多媒体教学也有不足之处,例如会使学生来不及记笔记,或为记笔记而不注意听课。课堂上全部采用多媒体教学,效果往往也不理想。因此,可以将多媒体教学与传统的理论教学结合起来,一方面通过多媒体让学生了解更多的知识,扩大信息量;另一方面,学生也可向教师直接提问,形成互动以解决学生在学习过程中遇到的问题。
(4)充分利用网络。目前,本校已经开通了无线上网功能,学生可以非常方便地通过手机等在校园和生活区上网,这为加强教师与学生的互动提供了条件。学生有问题时可以利用网络将问题发往邮箱,教师通过回复邮件来解答学生的问题;此外本校建立了4A网络教学平台,“电力系统分析”、“供变电技术”等已经申请了网络课程,学生可以在课程网站直接下载许多学习资源。教师也可以通过“网上答疑”系统与学生在线交流,解答学生的疑问,探讨共同关心的问题,了解学生的学习和其他方面的动态,及时调整教学方法和进度。
(5)教学与科研互动。本校提倡“双师制”教学模式,将理论讲解和工程实践相结合。以教学带科研,以科研促教学,实现教学科研双赢。
(6)采用案例教学、现场教学。采用现场教学手段不仅使教学内容形象化而且可以加大教学信息量,使学生能以工程为背景,理论联系实际,加探对知识的掌握,做到学以致用。
(7)数字虚拟实验。随着电力系统的发展,现有的纯物理的动模实验室已经难以满足现代电力系统实验教学要求;而且,本校电气工程及其自动化专业是新专业,实验仪器数量不足,实验场地和教学经费有限。数字虚拟实验可以使学生在计算机上仿真电力系统的各种稳态和暂态过程,例如利用LabVIEW中的Prony分析工具对三相短路电流进行分析,得到各个模态的信息。此外,出于安全性的要求,很难将纯物理的实验做到开放性和设计性,数字虚拟实验可以实现实验的开放性和设计性,对于培养学生的实践能力、创新意识和创新能力大有裨益。
5.考试改革
学校应注重对学生平时学习状况与效果的考查,将其按适当比例计入期末总成绩,其中卷面考查占50%,综合性、设计性实验占20%,平时成绩占10%,案例分析占10%,机动奖励分(、参与项目)占10%。逐步实现教、考、评分离,使考试更加科学、规范、公平。考核方式采用多元综合考查法,同时鼓励学生参与教师的项目,发表研究论文。
6.教材建设
教材编写必须整体考虑系统性和学习的渐进性。教材与课程以及与课程体系乃至知识体系密不可分,因此在编写教材时必须要注重教材与课程、课程与课程体系、课程体系与知识体系的衔接。本校相关课程组针对电气工程及其自动化专业培养目标和特色,结合电气工程系列课程建设情况,编写了《电力系统综合实验原理与指导》实验教材一部。内容涵盖“电力系统分析”、“电力系统自动化”、“电力系统继电保护”、“电力系统分析”“供变电技术”、“建筑电气与自动化”等课程的主要实验项目、实验原理和实验方法,增加设计性、综合性及创新性实验内容,并计划出版一本符合本校电气工程及其自动化专业特点与定位的《电力系统综合自动化》教材。
7.教学文件的制订与完善
这一环节由相关部门辅助完成,主要包括:修订教学计划、教学大纲,突出实践性环节;制定实践教学的各项规章制度,对教学过程实施动态监控,建立实践教学的质量评价指标体系,定期由教师和学生填写,对检查的结果进行分析和综合并形成反馈,再根据反馈的信息调整教学计划,以此形成良性循环;将教学大纲、教学计划、教学日历等相关教学文件装订成册,规范管理。
三、结束语
本系列课程的建设通过“优化理论课程、强化实践环节”,形成一系列颇具特色的教学理念、内容、方法和手段。主要课程教学特色如下:进行了理论课程的优化重组,形成了课内研究型授课方法、课外自选研究专题、数字化实验平台、研究型实验等系列研究性教学方法。总结和补充国内外科研重大成果和学科前沿;加强实践教学环节的作用,通过建设可由以前单一的基础性实验模式发展为基础实验、设计型实验及综合开发型实验,并对综合设计型、创新型实验实行开放式教学;综合运用多媒体课件、Flas、数字化实验新技术等多种现代化教学手段。突出网络教学特色,可实现网上课件演示、习题提交解答、制定网上学习活动等,对加强教学效果,激发学生的学习热情,将起到积极的促进作用;建立实验教学网站、构建网络实验教学平台,推进学生自主学习、合作学习、研究性学习的实验教学新模式;将教师的最新的科研成果转化为教学资源,开发先进的电力系统动模数字化实验平台,同时教学研究也可以带动科学研究,促进数字化实验平台的研究。
参考文献:
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关键词:工程教育认证;教学改革;人才培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)08-0096-02
、 一、改革的背景与目的
电气工程制造产业是国民经济四大支柱产业之一,相关行业企业对“电气工程及其自动化专业”的人才需求一直以来保持平稳的增长,同时对相关人才的质量和要求也随之提高。为此,电气工程及其自动化专业以工程教育认证工作为契机,对照认证标准查找自身存在的问题,深度开展以学生为中心的工程教育专业改革工作,其改革目标为:依托学科优势,注重专业建设,围绕工程教育认证试点工作专业的目标和要求,通过改革电气工程专业人才培养模式,突出专业特色,制定有效的政策措施与改革举措,培养学生解决复杂工程问题的能力与素质,为正在进行的“工程教育认证工作”提供有力的支撑,对于提高我国高等工程教育的国际竞争力,提高我国高等工程教育的质量,使中国高等教育走向世界具有十分重要的意义。
二、主要改革内容与举措
1.构建宽覆盖的课程模块体系,满足行业对人才培养的需求。本专业培养方案围绕“一个中心,两个目标、三个能力、四个特色方向”的原则制定,即以学生为中心,满足行业人才需求与学生长远发展的目标,培养具有专业知识综合运用能力、实践动手能力和创新能力的人才,构建“电机及其控制”、“电器及其控制”、“电力系统自动化”和“高电压与绝缘技术”四个特色专业方向。通过调整和完善教学环节设置,构建了多层次的课程体系框架。①前两年开设公共和学科基础课,让学生具有扎实的自然科学、外语和计算机基础,同时获得一定的人文社科、企业管理、市场经济、法律法规及环境知识。②三年级开设一级学科主干课,进行统一的专业基础课学习,注重学生宽广专业基础知识的培养,拓宽培养学生的知识面。③四年级根据特色专业方向分别开设2―3门专业必修课和跨二级学科选修课,培养学生的专业特长,亦给予学生二次拓宽专业知识的机会。④按照专业方向安排实践教学环节,如生产实习、课程设计和毕业设计等,培养学生具有某一特色专业方向上的解决工程技术问题和动手实践的能力。⑤鼓励学生积极参与课外科研训练,如大学生电子设计大赛等,并创建本科生创新实验室,作为科技创新平台,指导学生开展课外科技活动。
2.构建层次多样的实践及创新活动,培养学生的创新意识和能力。①学术科技竞赛平台。充分利用国家级、省级、校级、院级四个层次组织的科技创新竞赛,通过建立指导教师库,完善培训程序,健全激励机制,组建创新团队等有效举措,鼓励学生由浅入深地参与各级各类学术科技竞赛。例如全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品大赛、全国大学生电子设计大赛、辽宁省大学生机器人大赛、沈阳市福田杯机器人大赛、大学生创新创业计划等。②课外创新实践项目平台。构建了有利于学生自主学习,培养创新意识和实践能力的“课内+课外”的实践教学模式,一是完成实验训练和课程设计、毕业设计等课内实践环节;二是培养计划以外的,以突出自主创新和个性培养的各类课外创新实践项目,实现途径主要包括:参加学院定期举办的“院士讲学”、“博导导航”、“行家行话”等大型系列学术讲坛,并撰写与报告相关的研学材料,扩大本专业学生的视野和思路,激活学生的创新意识。同时参与教师科研项目,共同发表学术论文或专利。要求学生自主立项进行科研项目研究,并提交研学作品。
3.建立多方反馈机制,保障人才培养改革效果。
①督导专家、领导干部听课,相互听课。领导干部、教师每学期听课至少两次,督导专家根据“青年教师”、“重点跟踪/帮扶教师”安排听课,听课结果直接与被听课对象交换意见。②在校生座谈。学校每学年8―9周组织一次学生评教,学院每学期第3―4周,以班为单位组织搜集一次学生对所上课程的意见和建议。评价结果通过系主任反馈给教师,督促教师及时改进。③应届和往届毕业生座谈。应届和往届毕业生分别安排在毕业生离校前一周和6―8月校友返校期间进行,座谈会形成记录,并将有关问题反馈给系主任、专业负责人等,并由相应人员落实改进。④用人单位调查。用人单位的调查每4年进行一次,通常结合培养方案的修订进行。由教学副院长牵头,座谈形成记录,重点在培养方案修订工程中落实。⑤第三方调查反馈。委托专业公司进行调查,每年进行一次,形成调查报告。专业收到调查报告后,进行深入分析,并根据结果积极推进工作的改进。
通过参考内部和外部的评价结果,专业教育质量得到不断提升:①根据督导专家所提的意见和建议,加强了教师队伍的建设,特别是通过加强对青年教师的培养,提高了任课教师的水平。②根据毕业生、用人单位反馈的信息进一步确定了毕业生的服务面向,改进了培养目标的描述,使学生能够更清楚地了解未来要在电气行业的哪些专业领域中发挥重要作用,因此在平时比较注意按照课程和实践环节的要求,注重培养解决复杂工程技术问题的能力。③根据毕业生和用人单位的反馈,在工程能力培养和创新能力培养上,改进了教学工作,进一步加强了创新意识与方法、工程实验、工程设计等方面的要求,相应的改革措施收到了良好的效果,这些可以从学生完成的综合型课程设计效果、毕业设计质量和水平的提高等方面可以看出。
三、应用情况与实施效果
以提高人才培养质量为目的,以工程教育认证要求为指针,我校电气工程及其自动化的专业教师不断探索先进的教学规律,推动教育教学改革。针对该专业的改革与建设措施实施近四年来,不仅受益学生达52个班(约1800人)推广后取得了很好的改革成效,专业建设也取得了新的突破。经过多年的改革与建设,本专业已经成为我校招生入学分数最高、就业率最好的专业,其课程设置和培养方式受到国内同类高校和用人单位的广泛好评,在同类高校中起到了很好的示范作用,最近几年有数所国内同类高校前来取经。2015年,本专业被选为“辽宁省本科优势特色专业”,并通过“工程教育专业认证”,课程建设与改革取得了重要成果。该专业的重要专业基础课程“电路分析基础”是电气工程学院的平台课,2014就被评定为“辽宁省资源共享课”,实践教学基地建设取得突破。为了提高学生的工程实践能力,电气工程及其自动化专业依托东北老工业基地和装备制造业基地优势,与泰豪沈阳电机有限公司等10家企业开展了深度合作,建成了一批长期稳定的实习实训基地。先后与“泰豪沈阳电机有限公司”和“沈阳鼓L机集团风电有限公司”合作建成省级大学生工程实践教育中心,改革成果――“学生产品”畅销就业市场。近三年来,毕业生一次性就业率均在95%以上。根据2014年麦可思数据有限公司(MyCOS)提供的调查报告显示,本专业毕业生毕业一年后非失业率达到了92%,工作与专业相关度达到94%,深受用人单位的欢迎。由于基础知识扎实、专业素质优良,我们的毕业生大多已成为国内大中型企业和科研机构的技术骨干或中坚力量,甚至走上了技术领导岗位。2012年本专业获批“辽宁省本科工程人才培养模式改革试点专业”。
注重学生动手能力和创新能力的培养,已经结出了丰硕的成果。在优秀本科毕业论文评比中,我们专业已有3名同学获得辽宁省优秀论文奖。在近年来在全国大学生科技竞赛中获得:国家级二等奖1项;省级特等奖2项,一等奖2项,二等奖3项。获批省级大学生创新创业训练计划项目立项15项;学生授权专利5项,发表学术论文3篇。
参考文献:
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[2]余寿文.工程教育评估与认证及其思考[J].高等工程教育研究,2015,(3):1-6.
教育部在教研中提出要实施研究生教育创新计划,加强研究生创新能力培养。国务委员、国务院学位委员会主任委员陈至立在国务院学位委员会第25次会议上提出:“以增强研究生创新能力为核心,提高研究生教育质量,为建设创新型国家和人力资源强国培养大批优秀创新人才。”在第三届中外大学校长论坛上,原教育部部长周济也提出:“要建立以科学研究为主导的导师负责制,实行与科学研究紧密联系的导师资助制”。在这些思想的指导下,全国各省市的高校、科研院所等纷纷参与研究生的培养模式和教育创新计划。中科院数学所提出了“四所一系”和“寓教于研”的构想,探索研究生培养的新模式。山东大学提出了“一个学生,两个导师,三种经历”的创新研究生培养机制。前浙江大学校长杨卫教授提出了研究生教育应追求“协同式创新”。此外,美、英、德、日等国的培养模式也为我国研究生教育的改革和发展提供了借鉴与参考。美国著名高等教育专家伯顿•克拉克认为:德国的大学是“研究所型大学”,学徒式培养模式;美国的大学是“研究生院型大学”,专业式培养模式;日本的大学是“应用型大学”,协作式培养模式。在理论上,美国宾夕法尼亚大学的罗伊教授建议由大学的教授和企业家来共同培养研究生。加拿大阿尔伯塔大学名誉校长罗德里克•弗雷泽博士就研究生创新能力培养提出:学生都具备内在的创造力,而大学恰恰是发掘这种创造力的地方;要鼓励学生与教授在知识点上进行辨析,在思想上进行交流。教授要把科研中的快乐与学生分享,将学生的思想带到科研中,感受到研究的快乐。最后是在教师与学生之间创造一种环境,为学生提供开放的发挥机会,将潜在的创造力激发出来。
二、电气工程专业学位研究生创新人才培养
结合山东理工大学电气工程专业学位研究生教育的实际,借鉴西方发达国家研究生教育发展的成功经验,以尊重研究生的个性为前提,基于毕业生就业竞争形势的分析,对电气工程专业学位研究生创新人才培养模式进行了初步探索,提出了四种培养创新型人才的措施。
1.深化教学改革,优化培养方式专业硕士的课程体系
应以“职业能力”为导向进行设置,既要考虑研究生教育的一般规律,也要考虑其职业特性。因此,在培养方案和课程设置上,既要遵从研究生教育的一般规律,又要兼顾其专业性,将研究生课程分为学术性理论课程和实践技能培训课程,并合理搭配两者的比例,突出电气工程专业学位教育的特色。课程安排,参考世界著名大学同类专业的培养方案,除体现基础性、应用性、综合性、先进性和专业相关行业的特点外,还增加了部分复合性和交叉性课程。山东理工大学通过加强对电气工程专业学位研究生学位论文工作的指导,探索和规范了电气工程专业学位论文的规格和评价指标体系,明确指出:专业学位论文工作要结合本人的工作实际,解决工作中的实际问题;专业学位研究生的培养要根据专业学位教育的特点,不断探索新方式。目前大学硕士研究生培养模式分为全日制模式和非全日制模式。全日制采取全脱产的教学模式,采用课程学习、实践教学和学位论文相结合的培养方式;非全日制采取在职不脱产的培养方式。山东理工大学特别强调要丰富研究生的实践经历,全日制电气工程专业学位研究生,采取集中实践和分段实践相结合的方式进行,时间不少于半年,实践环节结束时撰写实践总结报告,完成实践总体成绩评定;对于非全日制电气工程专业学位研究生,根据研究生所在单位的特点,结合培养目标和选题意向,开展工程技术和工程管理的研究,提高技术创新能力。
2.加强导师队伍建设,成立导师组发展专业学位
教育的关键是建设一支结构合理、具有较高理论水平和丰富实践经验的师资队伍,形成适应电气工程专业学位教育的“双师型”师资队伍。高水平的导师队伍是培养创新人才的前提,导师对研究生创新能力的培养起着非常重要的作用。导师指导的目的在于开拓思路、挖掘潜能和激发研究生的创新意识。但是一个导师的经历和才能毕竟是有限的,其知识面、思维方式由于受到单一学科的限制,很难培养出综合交叉学科方向的人才。创造性科学研究与创新型人才培养需要一个和谐的人才结构与研究团体,即一个合理的学术梯队。顾海良教授在关于今后20年我国学位与研究生教育发展战略的基本趋势预测中指出:“导师素质的要求将进一步提高,单一导师制和小组导师制相结合,小组导师制可能会急剧增加……导师来源的多样化除了学校的导师外,社会上有能力培养博士、硕士的人士将作为联合导师,进入博士和硕士研究生培养队伍”。因此,为了给研究生营造创新环境,提高研究生的培养质量,山东理工大学专业硕士研究生培养采取双导师制,以校内导师指导为主,校外导师参与实践过程、项目研究及现场实验等多个环节的指导工作。导师组由基础课教师和研究方向相近的专业课教师组成,以集体智慧拓宽研究生的思路,启发研究生的创新思维。“导师组”强调集思广益,充分发挥集体智慧,实现优势互补,为研究生培养创造更广阔的空间。从某种意义上可以说,塑造一支高素质、创新能力强的研究生导师队伍是培养研究生创新能力的重要保证。山东理工大学还专门聘请了淄博供电公司、山东科汇电力自动化有限公司的多名具有工程实践经验的高级工程师、应用研究员作为兼职硕士生导师,参与硕士研究生培养的全过程。
3.加强学术交流,营造有利于创新型人才培养的学术氛围
良好的学术环境是产生高质量学位论文、培养创新型人才的前提。山东理工大学通过在不同专业之间构建一个多学科交叉的学术交流平台的方式,吸引不同院系、不同学科专业的研究生参加学术交流,从而使不同的科学思想观念发生碰撞,不同的学科知识相互渗透,营造了多学科相互交流和融汇的氛围,为研究生参与学术交流创造了更好的机会。山东理工大学在电气工程专业学位研究生培养过程中,教学方式力求多样化,鼓励学生积极参与课堂教学环节,活跃学术气氛,定期举办学术报告会和讨论会。具体通过以下三种形式实现:
(1)学术报告会的形式。邀请国内外专家、教授传道授业,介绍学科领域最新的研究成果,使研究生了解本学科领域的新思想、新信息、新动态。通过不同导师之间、不同研究方向的研究生之间进行学术交流、互相学习及不同专业的学生生源交叉,从而协助导师在新的研究领域拓展,为创新型人才提供一片广阔的天地。不同背景的师生通过参与活动、进行相互交流和借鉴、从不同视角审视自己的科研工作,使视野不断开阔、思维不断拓展;通过参加学术报告会,使研究生能够了解本学科领域的前沿工作,提高其专业水平和沟通表达能力,拓宽其知识面。
(2)研讨会的形式。首先确定研讨会主题,其次研究生个人或分成小组准备,最后集体进行研讨。研讨会定期举行,每次围绕一个主题。在讨论会前,导师根据各专业培养方案,选择某一学科的前沿问题作为研讨会主题,并指定相关的书籍及资料,让学生在课外阅读并查阅与研讨会主题密切相关的国内外最新文献和资料,了解前人的研究成果和最新的研究动态,然后集中组织讨论。所有参与的不同专业的研究生可随时提问、质疑,相互磋商、交流。相应学科的导师则从旁指点,以更深的理论和更前沿的学术视野,启迪研究生做更深入的探索和思考。(3)网上交流平台的形式。利用计算机网络信息平台管理优势,整合教育资源。研究生通过网站及时了解专业知识、学科领域新动态、论文开题、论文答辩、就业指导等信息。在网站上,研究生与导师交流专业知识,有专职的教师对学生进行就业指导、心理压力疏导、论文写作指导等工作。研究生和导师的研究成果、精彩的论述都将作为宝贵的财富保存在网站上,留给下一届研究生下载学习,让知识与创新精神薪火相传。
4.改革教育模式,重视产、学、研相结合的培养模式
专业型研究生所面向的研究领域更加具体化,更具有针对性,其培养核心是强调将科研技术更直接地转化为社会生产力,培养具有创新能力的实用型人才。山东理工大学建立了学校与相关企业产、学、研相结合的培养模式。加强了吸引相关企业一线高级技术人员参与研究生培养的工作,加大了聘请技术骨干担任兼职教授、研究生导师或副导师的力度,形成了校内外导师优势互补,从而不断提高研究生的培养质量。科学研究是研究生各种能力的综合训练,是研究生创新能力培养的关键。研究生在科研方面需要具备的文献查找与分析、方案设计与实施、论文撰写等能力,最好的获得途径之一就是参加科学研究。研究生的科研能力主要通过如下三种途径来提高:
(1)参与导师的研究课题。导师指导研究生需要适当的研究课题和相应的研究经费。研究生需要参与导师负责的科研课题,从事实际的科研工作,从而培养研究能力,完成学位论文并获得学位;同时,研究生的参与也减轻了导师的科研重担,导师划拨部分课题经费资助研究生的学费、生活费等,使其轻松、顺利地完成学业。
(2)与其他兄弟院校协作研究。山东理工大学与数所国家重点高校建立了紧密的合作关系。与西安交通大学有国家重点基金合作;与天津大学有中长期发展规划基金合作;与中国石油大学(华东)有国家基金、国家863重大专项、国家电网重大科技项目合作;与山东大学有国家863重大专项、国家电网重大科技项目合作。重点院校科研课题较多,经费充足,有丰富的科研实践经验和较强的师资力量,也需要大批的研究生协助完成科研课题。因此,通过派遣研究生参与重点院校的科研项目,与重点高校进行项目合作,不仅锻炼了研究生的科研实践能力,也加强了与相关企业的协作研究。淄博作为鲁中工业名城,各类大型工业自动化企业星罗棋布,为研究生进行科研实践提供了广阔的天地。山东理工大学主动与当地相关企业联系,在研究生与企业之间搭建桥梁,目前已经与山东科汇电力自动化有限公司、山东计保电气有限公司、淄博泰光电力器材有限公司等电气公司建立了长期的合作关系。以山东科汇电力自动化有限公司为例,它是国内知名的电力自动化设备研发单位,与山东理工大学建立了长期的合作关系,成为研究生实践的一个重要的实践基地。每年都有研究生到企业参与装置研发,帮助企业在T系列电缆故障探测仪器、XJ系列配电线路故障监测与定位系统、XC系列行波原理超高压输电线路故障测距系统的一系列项目中提供技术支持。产、学、研相结合,研究生在实践中获得了锻炼;企业在合作中得到了帮助,并发现人才、吸引人才,每年都有电气专业优秀毕业生入职科汇公司;学校扩大了业内知名度;各方进行交流互动,形成了良性循环。
三、结语
关键词:专业学位研究生;多元协同;实践教学体系
中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1673-9094-(2017)01C-0007-03
南京工程学院是“服务国家特殊需求人才培养项目――学士学位授予单位开展培养硕士专业学位研究生”的试点工作单位之一。南京工程学院电气工程专业自2012年开始开展专业学位研究生的招生与培养工作。4年多来,电气工程专业领域密切联系电力行业企业,开展多元协同,探索出一条培养高质量电气工程专业学位硕士研究生的道路。
一、相关背景
(一)我国研究生发展概况
近年来,随着我国研究生规模的不断扩大,教学科研型岗位主要由博士研究生担任,而大量的一线应用型岗位主要由硕士研究生担任。特别是随着我国经济转型升级,社会对高层次应用型人才的需求越来越多,传统的以学术研究为导向的学术型研究生已不能满足社会经济发展的需求。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》明确提出,要加快发展专业学位研究生教育。目前,全国共设置专业学位39种,招收培养专业学位研究生200多万人。近几年来,硕士专业学位招生人数已接近研究生招生总量的一半。[1]
(二)“服务国家特殊需求人才培养项目”简介
2011年,国务院学位办批复首批“服务国家特殊需求人才培养项目――学士学位授权单位开展培养硕士专业学位研究生”63个试点工作单位,南京工程学院列在其中。之所以在这些单位开展培养专业硕士学位研究生的试点,主要是由于这些院校开展应用型本科教育普遍成果斐然,与行业、地方的产学研合作开展得较好,在学科建设、师资队伍建设、平台建设等方面c同类型高校相比具有优势,具备了开展专业硕士培养的条件。
(三)专业学位硕士研究生的基本特征
专业学位硕士研究生属于研究生培养中的一种类型,符合研究生的一般特征,比如需掌握较深的专业理论知识、基本具备独立从事科学研究的能力等。但不同于学术型硕士研究生以培养基础性、学术型理论研究人才为主,专业学位研究生具有很强的职业导向性,其培养的是工程实践能力强并具有一定创新能力的应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。[2]
二、加强协同创新,优化培养途径
(一)行业和区域优势明显
南京工程学院电力工程学院一直以来面向电力行业办学,为我国电力工业培养了大批人才。学校所在地江宁区为国家级电力自动化产业基地和国家电网公司智能电网科研产业基地,聚集了国电南瑞、国电南自、ABB、西门子等众多国内外知名企业。所以,无论从历史还是区域来看,学校与行业企业的合作都具有得天独厚的优势。
(二)成立江苏省“配电网智能技术与装备”协同创新中心
2012年,学校联合行业企业,与南瑞继保、国电南自、南瑞集团等行业领军企业共建江苏省“配电网智能技术与装备”协同创新中心。电气工程领域以协同创新中心的建设为契机,进一步加强和行业企业的紧密合作,突出以社会需求为导向,创新产学研相结合的人才培养模式,不断优化培养途径。
(三)产学研深度协同
2013年,学校与南瑞继保合作共建“江苏省柔性输变电装备工程技术研究中心”。迄今,学校已与南瑞继保、国电南自、南瑞集团和江苏省电力公司电力科学研究院等企业合作建立了7个研究生工作站和20多个联合培养基地。近3年来,电气工程领域校内导师共获得产学研合作课题100多项,科研经费逾3000万元。
三、加强校企合作,丰富培养载体
(一)校企共建创新学院,构建“层次清晰、对接工程”的实践教学体系
电气工程领域发扬与行业企业合作的优良传统,加强校企合作。与通用电气、西门子、三菱电机等8家世界前500强及11家行业龙头企业合作共建集基础实验、工程实训、项目教学、实践创新于一体的综合性实践教学中心――创新学院。积极构建“层次清晰、对接工程”的3层次专业学位硕士研究生实践教学体系(如下图所示),实现了“培养方向与行业需求对接,培养模式与专业学位对接,培养标准与职业资质对接”,充分体现了“基础―实践―理论―再实践―综合”的螺旋式提升的实践教学规律,有效实现了课内与课外、校内与校外的交替互补、全程贯通的实践培养模式。
电气工程专业学位硕士研究生实践教学体系按照基础训练、综合创新训练、专业实践3个层次逐步展开:
1.基础训练。安排在第一学期,内容为工程认知实践。主要通过工程案例分析、到相关企业进行参观、听取企业专家技术讲座等方式,培养学生多课程、多学科知识的综合运用能力。
2.综合创新训练。安排在第二学期,重在创新学院实施,内容包括工程综合技能训练和创新项目训练两部分。工程综合技能训练集中安排在第二学期的前两周,创新项目训练贯穿一年级整个学年,主要在课外完成,实行项目驱动、目标考核,培养学生针对产业共性技术的专业核心能力。
3.专业实践。从第三学期开始,导师负责安排研究生到校外实践基地(企业研究生工作站、产学研基地、工程中心)或校内实践基地(协同创新中心实验室、校企共建实验室)实践一年(按40周计算),其中校外实践不少于半年。学生参与校内、外导师共同制定的企业项目,强化工程实践能力和创新能力培养。
(二)新建一批高水平研究院和实验室
2015年,学校成立了“智能电网研究院”,围绕智能电网相关技术领域开展协同攻关。电气工程领域争取中央与地方财政支持,建立了“电网实时仿真实验室”“新能源发电实验室”“变电站数模混合仿真实验室”“变配电新技术实验室”“交-直流混合型微电网实验室”等一批高水平实验室和工程训练中心。经过几年的建设,一个多元协同、优势互补、产学研相融合的优质育人平台已经形成,较好地满足了本领域研究生工程实践的要求。
四、加强学科协同,改革培养方法
(一)围绕“大电力”,开展学科协同
以国家大力发展全球能源互联网为契机,面向国家重大战略性新兴产业智能电网及行业相关专业领域,电气工程领域选取电力系统运行与控制、电力电子与新能源发电、智能电网及其信息工程3个方向开展科研及研究生培养工作。围绕“大电力”,以江苏省重点(培育)学科电气工程为主要支撑学科,以控制科学与工程、动力工程及热物理、通信与信息工程等学科为交叉支持学科。电气工程领域选聘校内导师40多名,涵盖了电力工程、能源与动力工程、通信工程和计算机工程等院系。
(二)实行“专家领衔、导师负责、团队培养”
为适应智能电网及新能源产业学科交叉、技术集成的特征,电气工程领域充分利用高校、企业、科研院所等多方平台和人力资源,改变传统师徒传承的指导方式,实行“专家领衔、导师负责、团队培养”,探索资源开放互动和人才柔性使用制度,并围绕研究生培养形成多元紧密融合的新模式。由领衔专家、校内导师、企业导师和协作导师共同组成培养团队来对学生进行指导。领衔专家由知名教授或企业知名专家担任,主要参与学生研究内容、培养方案的组织制定等;校内导师全面负责学生整个培养过程的具体工作;企业导师主要负责学生的企业实践、工程训练和学位论文指导;协作导由相关学科和实验教师担任,主要参与研讨确定重要环节的培养方案以及论文的阶段性指导和评议。此外,根据校外导师所承担的课题研究情况和本人学术水平,聘请部分校外导师或参与本领域培养方案、重要学术活动的组织制定,或担任研究生课程的教学工作。
五、电气工程领域专业硕士培养取得的成效
南京工程学院电气工程专业领域通过与电力行业企业开展多元协同,逐渐探索出一条高质量硕士专业学位研究生培养的道路。近年来,学校在研究生培养方面所取得的成效,主要有:
(一)研究生的工程实践能力显著提升
以电气工程领域首批入学的2012级17名研究生为例,学生直接参与企业研发课题达20多项。其中产品开发且通过型式试验的课题有3项,通过资质单位验收的课题有12项。
(二)研究生的创新能力显著提升
电气工程领域研究生在江苏省机器人大赛中获得一、二等奖共2项,承担江苏省普通高校专业学位研究生科研创新计划项目6项,校级科技创新计划项目30余项。在校研究生在包括权威期刊《电力系统自动化》等在内的刊物上共46篇,其中核心期刊18篇、EI检索6篇。在校生共申请专利36项,其中国家发明专利22项,实用新型专利14项。
(三)研究生的就业竞争力增强
2012届首批17名研究生中,有15人参加国家电网公司2015年招聘考试,成绩均超过各省电力公司录取线并通过面试,被江苏、浙江、安徽、山东和福建等省电力公司录用,1名学生被世界500强企业金佰利(中国)公司录用,1名学生考取东南大学博士研究生。
参考文献:
[1]孙也刚.服务需求,积极发展专业学位研究生教育[J].学位与研究生教育,2014(6).
[2]潘懋元.应用型人才培养的理论与实践[M].厦门:厦门大学出版社,2011.
学科建设 引领发展
电气学科作为学校设立最早、综合实力最强的优势骨干学科之一,包含新能源电网、高电压与绝缘技术、电磁与超导电工、电机运行控制与节能技术、电力市场、输配电系统、柔性电力技术、电力系统、电子信息技术等学科方向,所依托建设的电气与电子工程学院诞生于1958年,是我国开设电力系统及其自动化专业最早的学院之一。1961年哈尔滨工业大学的发电厂电力网及其电力系统、高电压技术专业并入该学科,奠定了电气学科发展的坚实基础。电气学科创造了学校发展史上若干个第一:1978年获我国第一批硕士学位授予权,1986年电力系统及其控制学科获博士学位授予权,1998年电气工程一级学科获博士学位授予权,2001年建立电气工程学科博士后流动站,同年电力系统及其控制学科被评为国家重点学科。
华北电力大学高度重视电气学科的建设与发展,促进强电学科与弱电学科的交叉融合,2006年,电气工程学院和电子与信息工程学院合并组建电气与电子工程学院,通过与信息与通信工程、电子科学与技术学科的交叉融合,为电气学科的发展注入了新的活力。近年来,电气学科瞄准国家能源电力需求,围绕大电网安全运行及新能源电力领域,创造了一个个新成就:2006年电力系统保护与安全防御团队被批准为教育部创新团队;2007年“大电网保护与安全防御”列入高等学校学科创新引智计划;2008年电气工程一级学科被批准为北京市重点学科;2011年,入选教育部“985优势学科创新平台”重点建设学科,同时获批学校首个国家重点实验室──新能源电力系统国家重点实验室。
人才培养 英才辈出
历经五十余年的建设与发展,电气学科云集了一批大师级的学术领军人物:我国电气学科的创始人杨以涵教授、张金堂教授、戴克健教授、王文端教授等;我国微机保护的创始人、中国工程院首批院士杨奇逊教授;中青年教师的杰出代表,国家级教学名师、国家杰出青年科学基金获得者崔翔教授;新世纪“百千万人才工程”国家级人选李成榕教授;电能质量知名专家肖湘宁教授;超导专家、中科院“百人计划”入选者王银顺教授等。
电气学科拥有《电机学》、《工程电磁场》、《电力系统继电保护原理》3门国家级精品课程,以及《电路理论》、《电力系统分析》、《高电压技术》等一批省部级精品课程,通过精品课程建设,构筑了国家、省部和学校三级精品课程群,确保学生受到优秀的课堂教育。拥有电工电子实验教学中心、电气工程实验教学中心等一批国家级综合性工程训练中心、省部级教学实验示范中心,满足学生接受工程实训的需要。
2008年,电气工程及其自动化专业被教育部评为高等学校国家级特色专业,通过了全国工程教育专业认证委员会的专业认证,成为国内首批获得此项认证的本科专业,2010年电气工程及其自动化专业入选教育部第一批“卓越工程师教育培养计划”;2010年智能电网信息工程被批准为高等学校国家级特色专业;拥有“电磁场教学团队”、“电力系统继电保护教学团队”、“电机学教学团队”等省部级优秀教学团队;拥有2项国家级教学成果奖、十余项省部级教学成果奖。“十一五”以来出版学术专著和教材30余部。
电气学科培养了大批优秀人才,各类毕业生达5万余人,活跃在电力生产、运行调度及科研领域,其中杰出代表有:中国工程院院士沈国荣,中国国电集团公司副总经理张成杰,国家电力监管委员会副主席史玉波,国家电网公司副总经理舒印彪,武警部队水电指挥部主任岳曦少将,山西省委常委、常务副省长李小鹏,中国十大杰出青年、神舟六号载人飞船副总设计师张庆君等。
科学研究 成果丰硕
秉承“科研兴校”的理念,电气学科精心构筑科研平台。2011年10月,新能源电力系统国家重点实验室建设启动。同时,该学科还拥有电力节能教育部工程研究中心、高电压与电磁兼容北京市重点实验室、电磁场分析测试与电磁兼容省部级重点实验室等六大科研平台。通过不断凝练研究方向,注重基础理论和应用技术研究,努力承担国家重大科研课题,取得了一系列重要成果,在多个研究领域达到国际先进或国内领先水平。如1984年研制成功我国第一台微机保护装置,20世纪90年代研制成功我国第一套变电站综合自动化系统,2010年获评国家电网公司特高压建设突出贡献单位。
电气学院连续三年科研合同总额超过亿元大关,2011年科研合同总额1.5亿多元,占学校科研总经费的近三分之一,发表核心期刊以上论文926篇,其中三大检索收录760篇。近三年已转化或应用的专利38项,获得省部级科技进步奖30项,其中一等奖3项、二等奖10项、三等奖17项;承担国家重大科技专项2项、“973计划”9项、“863计划”14项、国家自然科学基金重大及重点项目5项、国家科技支撑计划20项。
服务社会 成效卓著
电气学科始终坚持面向能源电力发展重大需求,形成了产学研相结合、自主创新、注重科技成果转化、积极为电力企业服务的发展特色。
继电保护研究团队开发的国内第一套拥有完全自主知识产权的微机继电保护装置、分层分布式变电站自动化系统分别获国家科技进步奖,并成功实现了产学研的有机结合。于1994年成立北京四方继保自动化股份有限公司,公司的产品已成为电力系统继电保护与控制领域的主流产品,已有多达数十万套的数字式继电保护和智能二次设备、万余套变电站自动化系统及发电厂自动化系统成功运行。2010年四方公司成功上市,在国际上树立了中国高科技企业的新形象。
电磁兼容研究团队紧密围绕我国特高压交流、直流示范工程的设计和建设过程中遇到的关键电磁问题开展创新性研究,为多项电力系统电磁兼容标准的制定做出了贡献,研究了特高压直流换流阀的关键电磁问题,为我国±800kV直流输电工程,以及国内首个特高压1000kV交流试验示范工程,做出了重要贡献。学科6人次荣获国家电网特高压交流、直流试验示范工程特殊贡献专家。
一、“电力电子技术”课程实践教学体系
从培养具有创新能力的应用型人才目标出发,根据“电力电子技术”课程的特点,建立起如图1所示的“电力电子技术”课程实践教学体系。实践教学体系以培养学生的创新能力和实践能力为核心,涵盖课程实验、课程设计、学生科研、教师科研四个方面。在培养体系中,课程实验是基础阶段,课程设计是提高阶段,学生科研和教师科研是升华阶段。下面对体系的四个组成部分予以分别介绍。
1“.电力电子技术”课程实验
课程实验是整个体系的基础阶段,是培养学生创新能力和实践能力的最起码的条件。课程实验包括验证性实验、设计性实验和研究性实验,主要是锻炼学生应用所学的电力电子理论知识验证电力电子主电路、触发电路与控制电路的工作原理、综合应用电力电子技术设计、电力电子电路等方面的能力,使学生具备初步的电力电子技术实验能力。为了更好地锻炼学生的创新能力和实践能力,我们采取的措施一是在实验项目中增加设计性实验项目的比例,使其达到50%,二是大胆尝试研究性实验教学方法。研究性实验教学根据“电力电子技术”课程教学大纲要求,根据课程实验课时要求,让学生完成规定的研究性实验项目。研究性实验项目跟一般的验证性实验项目相比有着本质的区别,着重锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,达到培养学生创新能力和实践能力的目的。研究性实验项目可以单独完成,也可以和其他学生组成小组共同完成。完成后必须撰写实验研究报告并答辩。
2“.电力电子技术”课程设计
课程设计是实践教学体系的提高阶段,主要是锻炼学生在课程实验的基础上综合应用所学的电力电子技术设计某种实际的电力电子应用电路(电力电子装置)或驱动电路、控制电路。设计内容包括电路拓扑结构的选择、功率开关器件的选型与参数计算、控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计等,为将来从事电力电子装置的研究和开发奠定基础。根据需要,我们给学生课程设计的题目也基本上归纳为主电路(含整流电路、斩波电路、交流电力控制与交变频电路、逆变电路)设计及器件选型与参数计算、PWM控制电路设计、驱动电路设计和保护电路设计,同时要求学生能熟练应用PSIM和MATLAB等仿真软件对所设计的电力电子主电路、控制电路和保护电路进行仿真分析。通过课程设计让学生具备“方案论证—理论分析—仿真分析—参数计算—器件选型—实验验证”的电力电子装置设计能力。
3“.电力电子技术”学生科研
学生科研就是积极鼓励学生申报电力电子技术类科研课题,带着问题去学习、去探索,锻炼学生的文献查阅能力、应用电力电子技术解决实际问题的能力等,从理论和实践两个方面全面提升学生的实践能力和创新能力。学生科研的主要途径就是申报各级各类大学生科研项目,如湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目、邵阳学院学生科研项目等。我们鼓励并资助大学生开展研究性学习和创新性实验计划项目,从项目的实施与管理、资助条件与项目申报、项目结题与奖励等几个方面对大学生申报项目进行管理。到目前为止,电气工程及其自动化专业学生已获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项、获得校级大学生科研立项项目2项。这些项目均以电力电子装置的设计与实验为研究内容。通过这些项目的研究,学生发表学术论文8篇、获得软件著作权3项。
4“.电力电子技术”教师科研
除了学生自己申报各级大学生研究性学习和创新性实验计划项目外,同时积极引导学生参与教师与电力电子技术相关的科研课题,进一步培养学生的创新意识和创新能力。在锻炼创新能力和实践动手能力的过程当中,要结合学生具体的研究课题进行专题培训。主要是让学生通过阅读相关专著、文献等掌握所研究课题的发展情况及最新进展。目前,学生已经参与到湖南省自然科学基金项目“基于VSI-SPWM结构的综合电能质量调节器关键技术研究”、湖南省教育厅优秀青年项目“基于并联补偿的配电网电能质量控制技术研究”等多项电力电子研究课题当中,学生的毕业设计课题、申报的科研项目也大都与教师的科研课题相关。
二、“电力电子技术”课程实践教学体系的成效
根据以上内容构建的“电力电子技术”课程实践教学体系在电气工程系实践三年多来,成绩显著,学生在电力电子技术方面的实践能力和创新能力得到明显提高。到目前为止,学生获得的与电力电子技术相关的成果为:获得湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目4项,获得校级大学生科研立项项目2项,获得校级优秀毕业设计(论文)3篇,学生参与开发70kvar微机型低压动态静止无功补偿装置和50kvar新型静止无功补偿装置各一套,发表电力电子学术论文8篇,获得国家实用新型专利1项,获得软件著作权3项,实现了我校电气工程系电气工程及其自动化专业毕业生被许继电气、中山南瑞录用从事电力电子技术研发工作零的突破。在今后的工作中,我们将进一步完善“电力电子技术”课程实践教学体系,进而推广所取得的成果。