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电气自动化是一门重要的电力学科,与工业生产和人们日常生活息息相关,在改善劳动条件和提高劳动生产率、运行成本、工作效率等方面发挥着重要作用。由于当前电网线路中有大量谐波,从节能和消除谐波方面考虑,电气自动化系统应积极利用有源滤波器、无功补偿、变压器等技术[1],减少电路传输损耗,实现电气自动化系统的节能效果。
2 电气工程的节能设计
2.1 高运行效率
为了提高电气自动化系统的运行效率,应尽量选择节能型的电力设备,通过减少系统损耗、无功补偿、均衡负荷等方法,治理电网线路的不平衡电压,平均分担导线负荷压力,不仅可有效提高系统运行效率,并且获得明显的节能效果。例如,在电气自动系统配电设计时,可合理选取设计参数和调整电路负荷,从而提高电气系统电源设备的综合利用率和运行效率,直接或者间接地降低电能损耗。
2.2 完善配电设计 [本文转自DylW.Net专业提供写作物理教学论文和职称论文的服务,欢迎光临Www. DylW.NEt点击进入DyLw.NeT 第一 论 文网]
配电设计应首先考虑电气自动化系统的适用性,满足供电设备的稳定性、可靠性要求和用电设备的电力负荷容量要求以及电气设备度对控制方法的要求等。在设计配电系统时,除了要满足电气设备和用电设备的运行要求外,还要确保电力系统的可靠、灵活、易控、稳定、高效等。其次,重点考虑电力系统的稳定和安全性,第一要确保电气自动化系统线路具有良好的绝缘性,第二,在设计走线时,应严格控制水平导线的绝缘距离,第三,确保导线的动态稳定、热稳定和负荷能力的裕度,保障电气自动化系统运行中配电设备和用电设备的安全、稳定性,同时应做好电气自动化系统的接地和防雷设计[2]。
3 节能技术在电气自动化中的应用
3.1 加装有源滤波器
电网线路中的大量谐波易导致电气自动化系统中的电气设备出现误操作,为了提高电气自动化系统的安全性,可在电气设计时加装有源滤波器,消除电网的大量谐波,降低电气自动化系统的线路损耗。随着电网线路中各种电气设备数量不断增加,电网线路谐波也不断增加,这时基波电压和谐波阻抗电压易发生重叠,导致电力系统电压发生不同程序畸变,引起电气设备误动作。在电气自动化系统中加装有源滤波器可有效解决这个问题,有源滤波器使用功率宽、动态性能好、反应速度快,并且可有效补偿电网线路的无功功率,通过有源滤波器过滤电网线路的谐波,有效减少电气设备的误操作和误动作,提高电气自动化系统的节能效果。
3.2 加装无功补偿装置
在电气自动化设计中,可适当加装无功补偿装置,减少电路损耗,确保电网的运行效率和运行质量,提高电力系统的安全性和稳定性。通过加强无功补偿装置补偿电网线路的无功功率,应满足以下要求:其一,根据电网无功功率情况,设置无功补偿装置的投切参数物理量,可有效避免无功补偿装置发生投切震荡、无功倒送等情况;其二,安装无功补偿装置时,对电网线路的局部区域进行就地补偿,特别是用电量较大的线路,不仅可保障电网供电质量,而且可有效减少电网线路无功功率的长距离传输,具有显著的节能效果;其三,为了获得更好地武功补偿效果,在选择无功补偿装置的投切方式时,由于无功补偿装置的分担方式、投切开关方式、按编码分配方式、按比例分配方式等难以达到预期的无功补偿效果,因此最好采用具有调节平滑、跟踪准确、适应面广等特点的模糊投切方式[3];其四,在使用无功补偿装置对电网线路进行无功功率补偿时,要根据电气自动化系统的具体运行参数值,如目标功率因数、配电电压值、电流负荷等,来合理确定电容器容量。
3.3 优化变压器选择
为了提高电气自动化系统的节能效果,应优化变压器的选择,一方面,电气自动化系统应尽量选择节能型变压器,降低变压器的有功功率损耗;另一方面,变压器电气设计,通过在三相电源上均匀分解单相设备、单相无功功率补偿装置、三相四线制供电等方式,减少电网线路的不平衡负荷,具有良好的节能效果。
3.4 减少线路传输损耗
由于电网线路上有电阻,在电能传输过程中不可避免会产生有功功率损耗,虽然这部分损耗不可能完全消除,但是可通过一定措施,最大程度的降低线路损耗。第一,增大导线横截面积,在确保电气自动化系统的电气特性基础上,适当增加导线横截面积,降低导线电阻,从而减少线路损耗;第二,合理设计布线路径,电气自动化系统设计在导线布线时,应合理设计布线路径,避免线路过度弯曲,可有效减少导线电阻;第三,减少负荷中心和变压器之间的距离,缩短供电距离,减少电网线路传输电能的功率损耗;第四,为了减少电网线路电能损耗,尽量选择电导率较小的导线材质,提高电网线路的节能性。
4 结语 [本文转自DylW.Net专业提供写作物理教学论文和职称论文的服务,欢迎光临Www. DylW.NEt点击进入DyLw.NeT 第一 论 文网]
在节能减排的社会大环境下,电气自动化节能设计引起人们的广泛关注,结合电气自动化系统的运行要求,积极应用多种节能技术,优化电气自动化系统节能设计,最大限度地发挥节能技术在电气自动化中的作用,减少电网损耗,实现最大化的经济效益和社会效益。
参考文献
摘 要:实践教学是培养学生实践能力、创新能力和综合能力的关键环节,对于增强学生的综合能力以及社会适应力都有重要作用。独立学院作为应用型人才的培养基地,实践教学的作用显得尤为重要。本文总结广州大学松田学院现行实践教学中存在的主要问题,逐步分析问题形成的原因,在此基础上结合电气工程及其自动化专业本身特点,在实验教学、毕业论文等多个方面提出新的改革方式,进而开展多层次、多渠道的实践教学改革,对促进独立学院教学工作具有重要意义。
关键词:电气工程及其自动化 实践教学 实习基地 毕业设计
中图分类号: G64文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)01(a)-0000-00
Exploration of teaching practice of the Independent College of electrical engineering and automation
Liao Ganzhou Ceng Xia Liu Yan
Guangzhou University sontan College Electrical and Automotive Engineering Department Guangdong Guangzhou 511300
Abstract: Practice teaching is the key to train students' practical ability, innovation ability and comprehensive ability, have an important role in enhancing students' comprehensive ability and social resilience. Independent colleges as applied talents training base, the role of practice teaching is particularly important . This article summarizes the main issues of Guangzhou University Sontan College teaching in current practice, and gradually formed the analysis of the problem, on the basis of combined electrical engineering and automation itself paper proposes a new experimental teaching reform in many areas, thesis, etc. way, and then carry out multi-level, multi-channel practice teaching reform has important significance to promoting independent college teaching.
Keywords: Electrical Engineering and Automation, practice teaching, practice base, graduation design
相对于理论教学,实践教学更具直观性、综合性和创新性,具有不可替代的作用。电气工程及其自动化专业主要是面向工程培养出基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有创新能力的电气工程,自动化工程、电子与计算机应用工程等领域的“宽口径、复合型”高级技术人才。广州大学松田学院无论在学生的培养目标或课程设置上,都非常重视学生的实践能力。
1 现行实践教学存在的主要问题
实践教学主要包括各类实验课程、课程设计、专业实习和毕业论文等。目前的实践具有教学难以脱离课堂,与知识经济时代对创新人才的需求不相称等特点,且存在以下主要问题。
1.1 对实验课程重视不够
实验课程是在掌握理论知识和老师帮助的基础上,学生将所学理论知识应用于实践,以提高分析问题和解决问题能力的训练过程。目前,由于实验设备不足、教师在备课时没能将课程的实践教有机地融入课程体系中等原因,在实验环节只能简单的完成验证性实验,难以培养学生创新创造能力;此外,由于实验环节缺乏有效管理机制,甚至存在学生不参加实验课程、伪造实验数据,抄袭实验报告敷衍了事等情况,以致实验课程效果有限。
1.2 专业实习缺乏有效管理
由于本校采用“3+1”教学模式,学生大四在外进行专业实习、完成毕业论文,而缺乏学校的管理、老师的监督。久而久之学生容易产生倦怠心理,而在实习期间缺乏学校的帮助,接触本专业先进技术机会较少。
1.3毕业论文选题过于形式
由于独立学院工科的科研项目较少,在毕业论文选题上,教师只能自拟题目,导致有些选题过于陈旧,难以有突破;学生缺乏实验条件,导致难以完成本专业毕业设计,选题往往只能停留在电子电路设计、计算机程序设计等对实验条件要求较低的选题,不能和专业相结合,严重制约了学生的对毕业论文的积极性。
2 针对独立学院存在的问题进行的探索研究
2.1 实验教学方面
加大实验室投入,在原有实验室的基础上,新建“电力控制实验室”、“综合控制实验室”、“智能仿真实验室”,满足学生的实验课程学习需求,提高学生学习积极性。完善实验室管理制度,在原有制度的基础上,进一步完善各种规章制度,建立实验课程反馈机制,加强实验课程考核制度,提高学生对实验课程的重视程度。
2.2 加强校外实习基地的建设
增加实习基地的数量和质量,有助于学生更好地进行专业实习,使学生将所学理论知识与生产实践有机地结合起来,增强学生感性认识。我系采用集中实习、自主实习结合的方式,学生的和实习基地可以通过双向选择的方式进行合作。加强实习管理,本系建立学生校外实习工作的监督机制,每年有5-6次的实习检查安排,通过实习检查,可以了解到学生的实习状态、单位对学生的反馈意见,以便规范校外实习的相关管理制度、与实习基地建立起更紧密的合作关系。
2.3 强化毕业设计管理
毕业设计选题分为三类:与学生实习单位的相关的选题、指导教师科研题目和学生自拟题目,无论是何种选题,都必须具有一点的代表性,并且严格执行一人一题政策,一旦发现雷同或者抄袭,指导教师应及早制止并督促其独立完成。学生分别进行15分钟左右答辩,根据毕业论文以及答辩情况综合评定成绩。
3 结语
实践教学对于电气工程及其自动化专业有着极其重要的作用,在校内通过实验课加强学生的动手能力,为校外实习提供基础;在校外通过校外实习基地增强学生的实际工作能力,反之可以巩固学生在校所学的知识;最后通过毕业设计(论文)检验学生的学习成果。通过本学期的实验教学改革,学生的总体实验能力明显提高,对于校外实践教学以及毕业论文具有一定的引导作用。
参考文件:
中图分类号: F406 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
智能技术理论是开发、研究如何延伸、模拟人的智能的理论。作为新兴的计算机科学的一个分支,人工智能技术解释了智能的实质,并在此基础上生产出一种与人类智能有相类似反应的智能机器。人工智能的研究主要包括:图像识别、语言识别、机器人、专家系统和自然语言处理等系统。电气工程主要是研究和电气工程有关的自动控制、系统运行、信息处理、电子电气技术、研制开发、信息处理和计算机与电子应用等领域。
二、人工智能控制器的优点
人工智能相对而言具有十分明显的优点,但是,需要针对人工智能控制的不同类型而进行分析探讨。比如,一些人工的智能器,例如模糊神经,遗传算法等总体而言,都是一种类型,属于非线形类型的函数近似器,在实际操作过程中,通过使用这样一种分类,对于总体的了解和加深对总体的认识是十分有利的,同时也有助于促进对一些控制策略的综合开发和利用。相对而言,上面所讲述的一些人工智能的函数类型近似器相对于传统的函数估计器而言,具有其独特的优势,主要表现在,在现实中很多的情况下,想要比较精确的掌握好控制对象的一些动态方程式一件很困难的事情,其过程也很复杂,在这种情况下,当控制器在对一些实际要控制对象的模型时候,会产生很多的不确定因素,这便很大程度的让设计过程中变得更为复杂,比如遇到非线性,参数的变化等,这些都是一些比较难以掌握的数据,而人工智能控制器在进行这些设计时候,一般都不需要这些控制对象的模型,只是依据这些控制对象的下降时间和响应的时间差异,人工智能控制器就能够适当的调整自身的性能。
三、电气自动化智能控制系统在电气工程中的设计理念
1.利用集中监控式设计理念。在电气自动化工程中,使用集中化的监控途径具有比较大的优势,主要表现在,首先是其维护和运行起来比较简单,其次,是受到控制站的要求相对较低,同时,相对而言,在进行系统设计时候,要相对简单一些。利用这种方式时候,很大程度上实现了集中化,将系统各个分项的功能都放到一个处理器上进行运行处理,虽然相对而言要集中了很多,但是也一定程度上加重了处理器的负担,处理器的运行速度也一定程度上会受到影响。通过笔者多年的相关工作经验了解到,当一些电气设备从运行进入到监控状态时候,伴随着监控对象的逐渐增加,我们发现,主机的冗余将会逐渐下降,电缆的数量也随之不断增加,这就一定程度的使得投资的成本也随之增加了。在此过程中,一些长距离的电缆也使得系统的可靠性受到了影响。由于隔离闸刀上面的一些操作闭锁以及一些断路器的联锁一般而言都是采取的是硬接线,同时,很多情况下,隔离闸刀上面的辅助接点有时候难以到位,当这种情况发生时候,电气工程中的很多电气设备都将会无法操作。相比而言,这种二次接线的方式是比较麻烦的,很容易发生一些操作失误,因此,集中式的监控方式在电气工程中应用时相对比较广泛的。
2. 利用远程监控式设计理念在电气工程中的应用
相对而言,远程的监控方式在整个电气自动化工程中具有比较大的优势,主要体现在,它可以节省大量电缆的增加数,同时,还能够一定程度上节约很多的安装费用,也能够节约很多的材料成本,这只是其在成本和费用上的优势,其次,相比而言,这种方式还是拥有着组态灵活的强大优势,有着十分高的可靠性,因此,受到了比较广泛的应用,但是,这种方式也存在着其局限性,主要表现在,电气工程中,各种施工的现场总线的通讯速度相对而言是比较缓慢的,加强一些电气工程中通讯量很大,因此,远程的监控方式一般而言都比较广泛的运用于电气工程中一些相对而言较小的系统监控,而一些面对全长的电气自动化系统监控则不太适合使用这种方式。
3.利用现场总线监控式设计理念在电气工程中的应用
现场总线监控可以使系统设计有针对性,对于不同的间隔采用不同的功能,这样就可以根据间隔的情况来设计。采用这种监控方式除了这些优点外还具有远程监控方式的优点,同时还可以在隔离设备、模拟量、端子柜等等方面上也有少量的减少,而且电气智能设备是就地安装的,与监控系统是通过通讯设备连接的,可以节省了电缆的大量运用,还节约了过多的投资和安装维护上的工作量,进而减少了成本。
四、智能化技术在电气工程自动化中的应用探讨
1.电气工程中电网调度的自动化
将电气自动化技术应用在电气工程中有着很重要的作用,主要就是能过实现实时评估电力系统的运行状态,并根据所积累的数据来对电力负荷进行预测,故而在此基础上将发电控制和经济调度实现自动化,但是这样的一个要求只有在省级以上的电网才给予要求。电力系统在运行的过程中要实现实时的进行数据上的采集和处理,并根据数据进行监控,且在数据支持的情况下对电网的运行状态和安全进行掌握,使其能够很好的适应现代电力市场的运营需求。
2. 电气工程中发电厂分散测控系统
电气工程中发电厂分散测控系统在实际的应用过程中一般采用的是分层分布的结构,其组成是由以太网、远行人员工作站、过程控制单元以及高速数据通讯网等等方面。而这里说的远程控制单元就是由只能做输入和输出的模件与可冗余配置上的主控模件一起共同组合而成,且主控模件又是通过冗余智能上的输入与输出和总线上的输入与输出来进行通讯的。其中过程控制单元是可以直接用于生产运行过程中的,并且直接接受热电偶、热电阻、开关量和现场变送器等等设备上的信号,还可以再运算完成以后在对设备的运行状态和参数来进行实时的打印、显示和信号的输出,以此来直接驱动其执行机构,最终实现电气自动化在电气工程中的生产运行过程的联锁保护、控制和检测等方面的功能。
3.电气工程中变电站的自动化
电气工程中的变电站应用的是自动化技术,其主要的目的在于取代人工操作、人工监视和电话通讯,并根据相应的情况来加强对变电站的监控能力,并且还可以实现在变电站上运行的水平和效率都有所提高。这也就是说,变电站中应用自动化技术就是为了全方位的,多层次的来监视变电站各种电气设备的运行状况,完成有效地控制。该自动化的特点有:以全微机化的设备来代替以前使用的电磁装置,并实现计算机屏幕化操作上的监视,在数据传输过程中实现自动化运行的管理和统计记录,是利用计算机电缆来代替电力信号的电缆来实现的。
五、结束语
智能化技术是先进科学技术成果的结合体,对电气工程自动化的控制具有十分重要的意义,在电气工程施工过程中,要加大对智能化技术的应用和推广,如此,可以更好的促进我国电气工程的快速健康发展。
参考文献:
[1]-杨刚,杨仁刚,郭喜庆 嵌入式以太网在变电站自动化系统智能化电气设备上的实现[期刊论文] 《电力系统自动化》 ISTIC EI PKU -2004年3期
[2]陈新岗,张莲,刘伟, 电气工程及其自动化专业人才培养计划的探索 [会议论文] 2007 - 第四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
作者简介:魏立明(1974-),男,吉林省吉林市人,吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院,教授;韩成浩(1972-),男,朝鲜族,吉林延吉人,吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院,教授。(吉林 长春 130118)
基金项目:本文系吉林省教育科学“十二五”规划课题(课题编号:GH12181)、2012年吉林建筑工程学院教学质量与建设工程项目的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)05-0007-02
近年来,信息技术的迅猛发展给普通高等院校电气工程及其自动化专业带来了较多良好的发展机会,因此,如何对电气工程及其自动化专业人才进行培养成为各高校的重要任务之一。如何构建新的培养模式,优化相应的人才培养方案,制订良好的教学体系,培养具有创新能力和工程能力的电气工程及其自动化专业高级应用型人才成为应用型工科院校所面临的任务之一。吉林建筑工程学院是吉林省建筑类普通高等本科院校,属于二本院校,其办学理念是培养“理论基础坚实、实践能力扎实、思想作风朴实”、具有创新精神和创造意识的高级应用型专门人才。吉林建筑工程学院电气工程及其自动化专业的培养目标是使学生能够从事建筑电气领域内的相关设计工作、施工工作、运行与管理工作,并且把他们培养成为应用型高级技术人才。根据吉林省经济发展的需求和建筑行业的特点,加快电气工程及其自动化专业应用型人才的培养成为电气与电子信息工程学院实现飞速发展的有效渠道。为此,电气与电子信息工程学院在优化培养方案、加强教学质量工程建设、构建应用型实践教学体系等方面进行了有益的尝试和探索。
一、优化人才培养方案
地方应用型本科院校的办学定位应首先强调应用性,所以既不能延续普通本科传统的教学模式,也不能削弱相关基础理论的教学,而是应该两个方面同时发展。特别是应该加强学生工程应用能力的训练和培养,把相关课程中的应用环节(例如:实验、课程设计、实习等)充分融入到教学过程之中,以便提高学生的动手能力和应用能力。应用型本科院校在教学环节中应突出实践应用与理论教学的相互渗透,坚持工程实践与科学教育并重的原则,逐步建立合理的符合应用型本科人才培养的课程体系。这样做的目的主要有两个:一是给学生打下较扎实的基本理论基础;二是让学生在大学期间参加相关专业工程的基本训练,使学生具备建筑电气方面的专业技能、提高学生在认知过程中发现问题、分析问题和解决实际工程问题的能力。
因此,吉林建筑工程学院组织电气工程教研室教师进行了广泛调研,主要通过座谈会和实地访问等多种形式。通过调研了解用人单位对学校所培养的人才的需求和要求。同时向沈阳建筑大学、北京建筑工程学院等有关其他院校进行调研,获得其人才培养方案。学院还定期组织召开电气学院校友会,了解往届毕业生在工作中对大学期间所学知识、技能和能力要求的反馈。学院派教研室主任和骨干教师参加电气工程及其自动化专业的指导委员会会议,了解该专业最近动向,广泛听取设计院和施工企业中的专家、企业负责人的意见及建议。在上述调研的基础上,优化原有的电气工程及其自动化专业的培养方案,形成自身的特色。该方案应以夯实基础、开拓专业知识面、重视应用能力为主要原则,切实加强对学生工程能力的培养。
电气与电子信息工程学院对电气工程及其自动化专业的课程设置进行了优化,主要体现工程实践教育,删除课程之间重复的内容,构建了注重建筑特色的电气工程及其自动化专业人才培养方案。电气工程及其自动化专业课程体系的整合应依据吉林建筑工程学院的办学定位,主动汲取建筑设计院、建筑施工企业等相关单位的意见,合理确定专业课程的学时以及实践教学在整个课程体系中的比例。整合后的电气工程及其自动化专业的课程体系平台由“专业基础课程模块+专业课程模块”构成。该平台体现了课程的应用型人才培养。其中“专业基础课程模块”包括注册电气工程师资格考试应必备的理论基础,其中有模拟电子技术、电路原理、电机与拖动、电气控制技术、数字电子技术等课程。“专业课程模块”课程的设置应体现建筑行业的特点。我院设置了建筑电气技术措施、供配电技术、建筑照明、消防与安防系统、建筑电气施工与概预算等课程。每一模块含有理论教学、实验教学和课程设计三个内容。上述课程的设置使电气工程及其自动化专业符合建筑行业的特点和要求,使得学生在就业时更加明确自己的定位方向。同时课程体系平台还可以根据就业方向进行相关选修课程的设置,以满足工程应用性要求,例如设置综合布线、楼宇智能化技术、嵌入式系统等课程。
二、加强电气工程及其自动化专业教学质量工程建设
1.课程建设与教材建设
在优化专业课程、强调应用能力的课程建设原则指导下,应用型人才培养所需要的课程建设包括相关课程内容、教学方法改革、教学手段促进等方面的建设。我院电气工程及其自动化专业的所开课程中电气控制技术和数字电子技术被评为校级优秀课,单片机原理与应用被评为校级精品课,自动控制原理以及消防与安防系统两门课程被评为省级优秀课,电路原理被评为省级精品课。在进行课程建设的同时,电气与电子信息工程学院也非常重视电气工程及其自动化专业课程的教材建设。教材建设应该体现电气工程及其自动化专业教学成果,要积极推进纸质教材、电子教案、教学参考书以及教学课件四位一体化的教材建设,选用智能建筑专业指导委员会推荐的高质量教材,同时结合本学院课程撰写相关建筑电气教材。
2.教学管理制度的完善
规范有序的教学管理制度是提高学院的教学质量、推动学院教学改革的重要保证措施。为保证电气工程及其自动化人才培养方案的全面落实,电气学院充分发挥领导和学院教师的力量,建立起包括毕业设计(论文)规定和实习要求等相关教学管理的规章制度,对教师和教学管理人员的工作进行了具体规定,提出了明确要求,从制度上保证了电气工程及其自动化专业人才培养的质量。学院成立了由学院领导、教研室主任和实验室主任组成的二级教学督导组。督导组成员通过平时听课、 课下与教师、学生交流等形式了解教师教学状态以及学生的学习状态,在一定程度上促进了学院教师教学水平的提高,并且为学院进行教学二级化管理提供了相关的依据。
按照电气与电子信息工程学院教学质量评估实施规定,每学期由每一年级的辅导员组织各班学生对每一位专业任课教师的教学情况进行评估,根据学生所反映出的问题制订相应的整改措施,以促进教学质量的提高。针对毕业设计(论文)的应用环节,学院结合电气工程及其自动化专业特点,制订了相应的毕业设计(论文)工作流程和考核办法。该办法规范了毕业设计指导过程中存在的问题,保证学生毕业设计(论文)质量的有效性。
3.采取多种教学形式,提高课堂质量
在教学形式上,改革传统的“以老师讲解为主”的教学形式,实行“老师教与学生学互动”以及“学生之间互动”的教学模式,建立起以培养学生实践应用能力为主的教学方式。具体措施有:将老师的科研项目带入课堂,拓宽学生的知识面;学习优秀的学生在课后充当其他学生的“老师”;让学生讨论某一教学内容,采用分组讨论的形式。每一位老师将自己的科研项目引入课堂,将本专业的前沿知识引入课堂中,引导学生学习相应的知识点,同时讲授该课程知识点在科研项目中是如何应用的。优秀学生当“老师”就是拿出一部分较容易的教学内容让学生自己讲,提高学生学习的主动性和积极性。学生分组讨论就是在每一堂课中留出部分时间组织学生讨论,每一小组发表自己的观点,使学生在讨论中增强对知识点的理解,培养学生分析问题和逻辑思维能力。与此同时,教师应该充分利用计算机网络资源,搭建学生与教师沟通的新平台。具体措施包括建立相关专业课程QQ群、构建课程教学资源网站等。
三、构建以工程能力训练为特色的实践教学体系
电气与电子信息工程学院所构建的实践教学体系主要以工程能力训练为主要特色。这其中包括编写实践教学计划、实纲和、专业教材时将本专业的的技术实用性及时反映出来。在制订课程教学计划时,应该明确规定所有实践教学环节的目标和任务,并且按照每一个实践项目分批次规定教学内容、教学要求和考核办法等。以往的实验教学中主要以验证型实验为主,现在变为以设计型和综合型实验为主导。同时在实验考核要求上改变以往的考核方法,取而代之的是以每位学生实际操作能力、实验数据的分析能力以及实验过程中解决实验疑难问题的能力的综合考核方式。对于专业基础课实验考核(例如:电路原理、模拟电子技术等课程),应该在做实验的时候一人一组进行考核。考核时应该根据教师所提的要求单独设计相关实验方案,在规定时间内独立完成实验,获得正确的实验结果并且对实验结果误差进行分析。实践证明,上述做法对于提高学生的动手能力和创新能力是非常有效的。
我院拥有吉林省高等学校智能建筑系统集成与节能控制重点实验室和吉林省科技厅建筑电气综合节能重点实验室,上述两个实验室为电气工程及其自动化专业本科生提供实践训练的场所。我院建立了较完善的大学生课外科技活动制度,举办了全国大学生智能建筑实践技能竞赛(北方赛区),从2004年至今连续举办了九届校内大学生电子设计竞赛。这些活动丰富了学生的课外科技活动,也充分调动了学生学习的积极性。电气工程及其自动化专业的学生在所参加的各种课外科技活动中取得了优异的成绩,例如2010年参加吉林省大学生电子设计竞赛获得一等奖2项、二等奖3项、三等奖5项的好成绩,2010年参加全国大学生智能建筑实践技能大赛获一等奖。
四、结语
本文详细阐述了地方院校在电气工程及其自动化专业应用型人才培养方面的经验和做法。具体通过优化人才培养方案、加强专业教学质量工程建设、构建培养学生应用能力的实践教学体系等方面进行相应的改革与尝试。同时,根据吉林建筑工程学院人才培养目标提出了电气工程及其自动化专业人才培养中体现建筑行业发展和要求的新思路。
参考文献:
[1]陈小虎,刘化君,朱晓春,等.电气信息与电子信息类应用型人才培养体系的创新与实践[J].中国大学教学,2006,(4):55-56.
作者简介:袁铁江(1976-),男,四川成都人,新疆大学电气工程学院博士研究生;晁勤(1959-),女,湖南邵阳人,新疆大学电气工程学院,教授。(新疆乌鲁木齐830047)
基金项目:本文系新疆大学“21世纪教育教学改革工程”二期项目(XJU2008JGZ15)、新疆大学《电力系统继电保护》校级精品课程的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)06-0060-02
电气工程及自动化专业的培养目标是培养能够从事与电气工程有关的系统运行、通讯、综合自动化、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的宽口径“复合型”高级工程技术人才和管理人才[1]。要培养创新人才,首先要解决的重点和难点问题是实践教学[2],其目的是:通过实践教学各环节的实施培养学生的动手能力,促使学生综合应用专业知识,优化学生的知识智能结构,为培养优秀的、适应市场需求的应用创新型人才创造条件。以新疆大学为例,介绍电气工程及自动化专业教学改革思路、成果、经验,为今后进一步进行更有成效的教学模式改革提供借鉴和帮助。
一、创新人才培养模式改革思路
根据教育部关于实施大学生创新性实验计划的精神,围绕电气工程及其自动化专业人才培养目标,根据电力行业的发展方向和现状,结合人才市场需求,与电力行业的企、事业单位多次交流,总结了往届毕业生走向工作岗位后所遇到的问题、工作中暴露出的知识弱点,结合学生在学习专业知识时所遇到的困难,认真研究分析了电气工程及其自动化专业实践教学各环节中存在的不足之处,以实践教学为试点,突出学生职业素质、实践能力和创新精神培养,积极探索实践教学模式创新,主要从以下几个方面进行了尝试。
(1)将电气行业先进设备应用到实践教学中,完善实践教学内容,提高实践教学的现代化程度。
(2)精心设计实践教学内容,打破课程界限,优化学生的专业知识结构[3]。由于某些课程的实践教学环节与电力系统行业结合不紧密,学生不能很好地了解各课程内容在电力系统的具体应用。通过改革创新,加强各专业课程间的联系,实践教学体现专业培养方案的整体性。以继电保护实践教学为例,通过改革创新研究,微机保护实验室在完成继电保护实践教学内容的同时,将电力系统分析、电力工程、单片机原理、软件编程、电力通信、电力自动化、电力系统故障计算、电力系统仿真等多个课程的知识应用在继电保护的实践教学活动的各个环节,使学生对这些专业课在专业中的作用及课程间的联系有整体的认识。
(3)将实践教学与工业现场所需相结合,既丰富实践教学内容,也锻炼学生解决生产第一线实际问题的能力,充分体现高等教育为当地的经济建设和生产实践服务的宗旨[4]。如在微机保护实践教学环节中,在教师指导下,学生以新疆实际电网结构为研究对象,对继电保护问题进行分析计算。
(4)鼓励学生参与教学实验设备的开发和实践教学改革,学生要顺利完成指定任务,不但要拥有本专业各种知识,还要自学很多其它知识,因此吸收学生参与实践教学改革,有助于提高学生的自学和创新能力[5],既锻炼学生的实践动手能力又激发学生的求知兴趣,促使学生综合应用所学知识,优化学生知识智能结构。同时,参与设备开发的学生分别负责不同内容,而整体功能的实现需要团结协作;实践教学过程的实施,同样要求通盘考虑,整体设计。因此通过实践教学内容及教学模式的改革有助于培养学生的团队精神。
实践教学改革的成果可用于相同设备及类似设备的二次开发,具有一定推广价值;提高了实验设备的功能和现代化程度,拓宽实验设备的应用范围,开发后的实验装置不仅能用于教学任务,还可用于科学研究。可避免设备过早淘汰,具有一定的经济效益。
(5)通过教学改革创新,加强师资队伍建设,丰富教师各自讲授课程的教学内容,体现各个专业课程间的整体性和连贯性,提高师资队伍的教学科研能力,形成一支年龄结构合理,知识体系优良的教学团队。在实践教学模式改革中,项目组成员要充分发挥自身优势,团结协作完成任务,相互学习,取长补短,拓宽各自知识面。
二、创新人才培养模式实现方法和具体措施
1.电气工程及其自动化毕业学生需求分析调研及就业措施
通过对新疆各电力相关的企事业单位的走访调研,对本专业领域技术发展现状及人才需求等情况进行了分析,全疆电力系统预计近几年中每年都有700余人专业技术就业岗位需求,加之大型电力设备制造业和油田等各大型企业自备电厂以及厂矿企业电气部分,预计每年需要电气技术人员1000余人。但是内地学生来疆就业人数少,且部分不能长期在疆工作,目前新疆大学的招生量并未达到饱和程度,有很广阔的就业前景。因此,新疆大学电气工程学院陆续与新疆电力公司等相关单位签署了多项定向培养的协议书,已有部分学生履行了协议并在新疆喀什、伊犁等地就业。
2.专业知识结构和课程设置、培养方案调研及地方特色人才培养模式改革
有关课程设置和培养计划制定,我们向新疆电力公司和金凤科技等多家行业单位发函征求了意见,同时参加了全国电气专业教改年会,收集了大量兄弟院校电气专业教改资料,经过电气全体教师仔细讨论和研究,确定了专业发展定位,制定了包含电力和风电两个方向的全新的专业培养方案,学院又专门组织专家和负责人进行了论证讨论,提出很多修改意见,形成了两套分别针对民汉学生的具有地方特色的培养方案[7]。
3.大学生创新实践、毕业生毕业设计结合现场实际取得良好效果
在各届学生中进行了大学生创新实践活动,获得多项国家大学生实验创新项目和校级科研实训项目。从新疆多个涉电企业外聘导师,联合进行了认识实习、毕业设计和毕业实习,并取得了较好的效果,社会用人单位对各届毕业生思想品德、敬业精神、工作态度、专业知识、工作能力、创新能力等综合评价良好。
4.专业主干课程与专业实验室相结合实践创新
主干课程建设中,在兼顾专业技术知识结构基础上制定了电力系统继电保护、电力系统分析和电力系统自动化等电气专业主干课程7门[3]。并在广泛调研的基础上建成了与主干课程对应的10个专业实验室,如:微机继电保护实验室、电力系统运行与控制实验室、电力系统数字仿真实验室、变电站自动化实验室等。实验室建设与运用的效果与特色非常明显,可进行上述电气专业7门主干课程全部理论验证性实验和设计型实验及创新型实验,也可进行本科毕业设计及研究生硕士论文撰写中的创新部分验证,还可进行教师科研项目研发。大部分实验设备与电力现场一致,缩短理论教学与行业实际差别,还可进行与现场完全一致的电力系统数字物理联合动态模拟试验,也可进行二次设计开发。实验软件采用动画实景三维实现,安全、逼真、可靠、经济、实用。目前这些设备使用率高,实验组数多,实验效率和效果好,可提高学生分析问题的能力。
5.精品课程、课件、题库、教材、教学大纲、网络课堂建设
“电力系统继电保护”获得校级精品课程,“电力系统分析”获自治区级精品课程。编制电气专业教学大纲1套,完成“电力系统继电保护”和“电力系统分析”题库2套,开发“电气特色专业”和“电气紧缺专业”网页2套,开发“电力系统继电保护”、“电力系统分析”、“高电压技术”课程教学网页3套,课件多套。电气专业所有课程选用优秀教材,还由教师主编并出版教材多部。如重庆大学出版社出版国家“十一五”规划教材《自动控制原理》、《发电机组基础》;机械出版社出版《风电场运行与维护》、《风电并网技术》,大连理工大学出版社出版《单片机原理及应用》。
6.外聘现场专家和工程技术人员进行现场教学
与新疆电力公司多个变电站和发电厂以及风电场、八钢自备发电厂、石河子天富热电厂等签订了实习协议,特聘陕西电力公司和新疆电力公司调度中心、新疆红雁池电厂、新疆水电设计院、新疆送变电公司、吐鲁番电业局等电力行业高级工程技术人员进行电气设计指导和现场教学,收到良好效果。
三、主要改革创新成果、实践效果和特色
(1)根据电气工程行业特点和实际情况,改造和更新实践教学平台,通过软、硬件购置和开发,把实验室仿真成工业控制现场,使实验过程接近实际工作环境,缩短学校教育与行业实际的距离,为毕业设计和创新制作提供一个良好的实践场所,节省设备投资。
(2)根据电气工程就业岗位群对实践能力要求,改革了实践教学模式,精心设计教学内容,体现各个专业课程间的整体性和连贯性,在实践教学中综合电力系统分析、电力系统继电保护、高电压技术、电力工程、单片机原理、软件编程、电力通信、电力自动化、电力系统故障计算、电力系统仿真等多门课程知识,打破从单个课程进行实践教学的界限,实现一体化实践教学体系,并增加了风电方向课程,提高了就业率。
(3)选择来自工业现场的具有代表性的生产实践问题作为教学案例,实现实践教学与工业现场相结合,锻炼学生解决生产第一线实际问题的能力,同时为生产企业提供技术支持。
(4)对学生的自学能力、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方面进行综合训练,提高学生的科技创新能力。参与开发的学生发表了多篇学术论文,多人考取了研究生,其余多就业于大型企业。调查结果显示,考取研究生的学生在研究生的学习过程中,在科研方面显示出了明显的优势,在研究生学习阶段比同届学生提前发表学术论文,早出科研成果,显示出较好的科研能力;走向工作岗位的毕业生能很快胜任工作,得到了用人单位的好评。可见,通过实践教学激发了学生求知欲,拓宽学生知识面,优化学生知识结构,提高了学生的就业率。
(5)课程实验、毕业设计、短学期教学、科研实训多个环节相结合,充实短学期的教学内容,提高短学期的教学效果及本科生毕业设计质量。
(6)形成一支年龄结构合理,知识体系优良的教学团队。教师发表了多篇教研论文及科研论文,多人获得了本科生毕业设计优秀指导教师,在开发的实践平台上完成了各自科研项目部分内容。获得自治区级电气工程及其自动化专业教学团队,多人获自治区级教学名师。
四、成果水平和实际推广应用价值
通过对实践教学内容和教学模式的改革,使得教学内容更加完善,教学方式多样化,既可以进行常规和理论实验验证,又可以设计和创新,而且由于多项实验采用计算机可视化界面,使实验过程更形象更容易理解。促进了理论教学,从而提高教学质量,培养学生的实践动手和科技创新能力,缩短学校与市场差距,全方位提高电气工程及其自动化专业毕业生水平,具有实际推广应用价值。
五、进一步实施方案和完善措施
采取多种措施严格执行培养方案、课堂教学、课件使用、实验室及设备管理,加强对理论教学、实践实习的执行,进行有效的过程监控。
建立、健全规章制度及完善有效的教学体系文档资料,积累教学经验,进行质量反馈,切实提高教学质量。
完善实验指导书的编制,提高实用性。
完善课件质量,使其更加直观、形象、逼真,具有动态效果。
充实网络教学资源,使学生更易于独立实现预习复习和巩固提高专业知识的技能。
参考文献:
[1]陆秀令,张松华.电气工程及自动化专业实践教学改革探索与实践[J].中国现代教育装备,2010,(17).
[2]于恒,张幼琴,王惠丽.浅谈理论教学与实践教学的关系[J].实验室科学,2006,(4).
[3]高燕,刘文洲,徐政.电气工程及其自动化专业课程建设的探索与实践[J].长春工程学院学报(社会科学版),2007,(1):10-12.
[4]张成华,廖志凌.提高毕业设计实践教学环节质量的方法[J].农机化研究,2005,(6):273-274.
主管单位:上海电气(集体)总公司
主办单位:上海电气自动化设计研究所有限公司;上海市自动化学会
出版周期:双月刊
出版地址:上海市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1000-3886
国内刊号:31-1376/TM
邮发代号:4-346
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1979
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中科双效期刊
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。
中国分类号:H319
1加强实践教学的必要性
1.1我校电气工程专业教学概况
电气工程及其自动化专业是我校电力主打专业,该专业的培养目标是具有较强的综合素质和创新精神,能够从事电气工程及其自动化领域相关的工程设计、生产制造、系统运行、系统分析、技术开发等方面的复合型工程技术人才。我校学生具有文化课底子薄,学习积极性不高,理论知识教学的教学效果很差,我们必须想方设法提高学生的实际动手能力即实践能力,从而满足工程技术人才培养目标的要求,所以在我校电气工程及其自动化专业的培养体系中,实践教学占有相当重要的地位。如何适应社会发展的需要,深化实践教学改革,培养出更多合格的电气工程技术人才,是我校一直在思考和研究的问题。
1.2电气工程及其自动化专业的特点
电气工程及其自动化专业很多课程都具有很强的实践性,其培养手段和教学方式具有自身的明显特点,人才培养目标的实现需要通过大量的实践教学环节。从目前状况来看,各高校的实践教学还普遍存在着观念上不够重视、缺乏科学的教学体系、内容滞后于工程技术的发展等诸多问题,造成学生在动手实践时对所学知识难以灵活运用,缺乏深入分析和解决相关问题的能力和素养。因此,对电气工程及其自动化专业的实践教学进行深入研究和改革就显得尤为迫切和必要。
2加强电气工程专业实践教学的实施方案
2.1教学方法、教学手段多样化
确立学生在实践过程中的主体地位,强化教师引导者、辅助者的角色,鼓励学生开展自主式、合作式、研究式的学习,在实践过程中独立思考、独立设计、独立操作;要建立行之有效的开放教学模式与管理机制,使有限的资源向学生全面开放;制定科学的考核与成绩评定办法方法。以“突出能力、鼓励创新”为原则,采用笔试、实际操作、实践报告相结合的形式进行考核,要求学生既懂设计和操作,又懂原理和思想,做到能讲能写。这样的考核结果较真实地反应了学生的能力,使考核成为激励学生进取心和创新发挥的手段,充分体现学校定位和人才培养目标,反映学校办学特色,坚持知识、能力、素质协调发展和综合提高。固化学院已经取得的教育教学研究成果,借鉴、学习外校教学改革的成功经验,体现学校定位和人才培养目标,反映学校办学特色.坚持知识、能力、素质协调发展和综合提高,使学生得到全面发展.坚持整体优化,科学地处理好各教学环节之间的关系;突出人才培养特色,满足行业发展需求,构建适应未来社会发展以及终身教育需求的知识结构、能力结构及综合素质培养。
2.2建立以实践能力为培养重心
构建以实践能力培养为重心并与注册执业资格教育有效衔接的课程体系。我国正处于高新技术发展与产业结构调整转型的重要时期,生产过程需要大量高级工程技术人才和高级生产管理型人才。在此情况下,提升应用型人才的培养层次,是当前和未来社会的必然要求。为了在激烈的市场竞争中取胜,各层次高校应根据自己的优劣势进行分析,围绕应用型人才的素质、能力及知识需要,进行课程设置与教学安排,打破学科深化型的“深桶式”课程体系,培养最具优势的应用型人才,以形成自己的办学特色,满足社会对不同应用型人才的需求。
2.3突出实践能力和创新能力的培养
突出实践能力和创新能力培养,以研究促进教学,优化实践教学环节,引导学生追踪学科领域最新进展,培养学生创新意识和创新精神,提高学生创新能力。一是培养学生应用能力、创新能力为原则科学设置。主要设置实践教学课程、课程论文、毕业论文。强调:校内外结合,建设多样化实习基地。种类有电工电子实习基地、金工实习基地、计算机信息技术实践基地等实训基地;校企合作、结合专业的社会实践基地等实习基地;二是优化实践教学环节,推进实践教学改革,建立科学系统的实验教学体系;三是重视师资队伍建设。要加强对中心教师尤其是青年教师的培养,创造有利于青年教师成长的学术环境和科研氛围,采用合理的实践教学考评办法,形成完整的监督、制约与激励机制,鼓励教师积极投入和改革创新,最终建立一支教育理念先进、教学科研能力强、核心骨干相对稳定、结构合理实践教学团队。
3结束语
总之,电气工程专业人才培养要与社会需求相适应。人才培养工作是高校永远不变的任务,是高校保持旺盛生命力的源泉。必须明确其培养目标。培养目标是指学校在国家总的教育目标指导下,根据自身的办学条件、学生生源和社会需要,对所要培养的人才质量和规格的总的规定。培养目标具体反映教育思想,直接引领教育实践,同时也是整个教育工作的归宿。培养目标设计的好与坏,在一定意义上决定着人才培养工作的成与败。因此,鉴于高校是集统一性和多样性为一体的组织,高校的培养目标也应具有集中性与个体性双重属性。高校培养目标的共性是同一的,即培养德、智、体等方面全面发展的社会主义事业建设者和接班人,而培养目标的个性则受高校定位和社会发展的影响。一方面,培养目标必须符合国家对高等教育人才培养质量的共同要求;另一方面,培养目标还必须符合高校自身发展条件和社会发展的需求.本着培养具有良好思想道德品质,富有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才;课程体系建设尚需我们不断研究、不断实践,对课程合理配置,在这方面还有许多工作需要我们去做,争取在课程体系的进一步优化、加强利用社会资源使实践教学紧跟工程技术的发展。
参考文献
[1]陈小虎,刘化君,朱晓春等.电气信息与电子信息类应用型人才培养体系的创新与实践[J].中国大学教学,2006(4):1-3
一、引言
电气自动化专业英语是为了培养和提高该专业学生对英语专业文献的阅读、写作、听说和翻译能力而开设的课程,对于学生在专业方向上的发展,如研究生入学复试、工作面试、阅读和翻译实际工作中遇到的英文专业文献等,具有重要的作用。然而,在实际教学中,电气自动化专业英语却没有得到应有的重视,多数大学的自动化专业教学大纲对此多列为考查课的形式,学时也较少。以河南科技大学为例,该课程以必选考查课的形式,分成三个阶段进行,分别在第5、6、7学期开课,每阶段为16学时,共48学时。这种课程设置方式,无形地使学生降低了对该课程的重视程度。另外,由于各个大学都非常重视英语四、六级考试通过率,加大了对公共英语的教学投入,使学生的公共英语水平有了较大的提高,对专业英语则在主观上认为难度不大而不够重视。
因此,对电气自动化专业英语的教学方法进行研究和探讨是很有必要的。刘怡阐述了专业英语和基础英语在学习阶段、学习重心和教材甄选上的差异,结合电子技术类专业英语的新词层出不穷和缩写词汇多的特点,提出了增强学生对专业英语重要性的认识、提高教学的趣味性和教材多样化的建议。[1]李文娟等在明确专业英语定位的基础上,就电气工程及其自动化专业英语的教学内容、教学方式和教师培养进行了探讨,给出了所涵盖的专业知识范围,采用了回顾、自述、教学和总结的四步课堂教学方式及平时、笔试、口试综合的考核方式,指出了专业英语教师培养的建议。[2]李俊梅针对专业英语教学中存在的问题,提出了重构专业英语教学模式的具体解决办法。[3] 上述文献在不同侧面反映了当前专业英语教学的现状,所提出的解决方案对于专业英语教学具有一定的借鉴意义。
本文对教学内容和课堂教学方法进行探讨,强调教学内容与开课学期的主干课内容同步,针对不同的教学内容,提出了具体的教学方法。例如,针对词汇短语,提出了普遍联系法、反义词法和同义词法;针对句子,主要讨论句子成分划分和句型结构;针对段落,主要强调动词和名词的变化、段落主题句、段落的组织结构和语句之间的起承转合;针对篇章,主要讲述文章的层次结构、英文摘要写作、剖析和解读;同时,重视师生交互,关注学生对讲课内容和学习方法的掌握程度。主要手段有:课堂提问、公布电子邮箱、约定答疑和作业。还强调了多媒体教学、课外读物选择、考核方法、任课教师的选择在专业英语教学中的重要性。
二、课堂教学方法
1.教学内容与主干课程同步
强调教学内容与开课学期的主干课内容同步的目的,是在学习专业英语基本内容的同时,培养学生阅读英文教材的能力,提高主干课程学习兴趣,开拓学生获取专业知识的来源,相互印证专业主干课程的教学内容,起到查漏补缺的作用,还促使学生有能力登录国外重点大学的相关课程网站(如MIT的courseware网站),下载和阅读专业课程学习资料,进一步提高专业主干课程的教学质量和学生的专业素质。
2.词汇短语学习
专业英语的词汇短语是构成句子和文章的基本要素,探讨词汇的教学方法有助于提高学生的专业英语水平。专业英语词汇一般比较生僻,往往是一个词的第三个意思,甚至更靠后,这与公共英语学习中所记忆的词义有很大的不同。例如:step一词,人们往往知道其意思是“脚步、台阶”等,但是在自动化专业英语中,它常用来表示阶跃信号,用在step response短语中,则表示为“阶跃响应”。在这种情况下,教师应鼓励学生与所学专业主干课程相联系,找到其中的中文表达,以帮助理解英文资料的内容。另外,还可在专业主干课程中找到其它的短语,如“斜坡响应”和“脉冲响应”,此时,教师应给出相应的英文表达,即“ramp response”和“pulse response”,这种称为“普遍联系法”的方法对于扩充专业英语词汇量非常有效。还可以借鉴一些公共英语词汇书籍的方法,通过查找同义词和反义词来扩充词汇量。
3.句子成分划分和句型
专业英语的句子结构不是很复杂,偶尔会遇到一些长句和难句,可采用公共英语中的句子成分划分的方法来剖析句子的结构,明晰各个部分之间的修饰关系,进而用符合中文习惯的行文方式,将其翻译出来,努力做到信、达、雅。对于一些常见句型,则通过模仿造句的方式加以练习,提高句型的实际应用能力。
4.段落主题句和动词、名词变化
英文段落往往有一个主题句,段落根据主题句层层深入地展开论述,将一个个句子组合成一个段落。应通过对段落主题句和段落组织结构的剖析,使学生模仿和掌握段落展开的方法。在英语文章中,强调动词和名词的变化,使文章富于变化,不再呆板,例如,在关于电机Y-Δ起动的章节中,给出了wye configuration、wye connection和delta arrangement三种变化。再如,在英文论文的摘要中,动词也富于变化,经常会看到present、discuss、scribe、propose等动词。 转贴于
5.篇章
篇章阶段的课程材料是选择专业相关的、地道的英文学术论文。在整个文章的结构方面,主要理清作者架构文章的思路脉络,学习如何行之有效地组织整篇文章,进而写出符合英文论文格式的英文摘要。在写摘要时,强调动词和名词的变化。将论文的目的、主要研究过程、所用方法和由此得到的主要结果及推出结论表达清楚,在可能的情况下,还应提及论文结果和结论的适用范围和条件。阅读文章实际上是与作者的交流。有时,需要站在作者的角度去看问题、去构思文章和遣词造句,以此思路去阅读专业学术论文,能够获得很大程度的提高。
6.加强师生之间的沟通
加强师生之间的交互、交流和沟通,有助于教师更好地设计课堂内容,有助于教师了解学生对所讲内容的掌握程度和薄弱环节,有助于教师发现课程讲授中的问题,也有助于增强师生间的了解。常用的方式是上课随堂提问、课后答疑、公共电子邮箱和布置作业。通过这些手段,可以了解学生的英语水平和学习态度,进而给教师的课堂教学设计提供第一手资料。
7.课件设计和师资配备
专业英语学时少、任务重,仅依靠任课教师板书讲解,很难按计划完成教学任务,因此不得不对教学内容做出取舍。另外,一些专业的设计图和原理图是教师手工难以绘制的。这些问题均可借助多媒体课件加以解决。任课教师可根据教学内容制作相应的、多样的课件,形式可以是Gif和Flash动画,也可以是各种格式的图片,将这些素材放到PowerPoint文档中就制作成了课件,也可将其以讲义的形式打印出来,便于学生复习,也有利于他们课前预习、课堂中集中精力听讲,节约笔记时间。
关于师资力量配备,可结合各阶段课程的具体教学内容和教师的专业背景、研究方向,选派合适的教师任教各个阶段的课程,避免了一个教师和一种风格的弊端。在专业英语的讲授过程中,可酌情添加各任课教师负责的科研项目等内容,有助于开拓学生的眼界,加深对课堂内容的理解,进一步调动学习积极性和主动性。
专业英语在各个专业学生的培养过程中起着重要的作用。教师通过各种方法和手段调动学生的学习热情、积极性和主动性,利用各种可以利用的资源,拓宽学生的专业知识面,发展他们应用专业英语知识解决实际问题的能力,能够读懂专业文献,写出高质量的英文摘要,听懂专业学术报告,讲出自己的学术思想,以及翻译出符合信、达、雅要求的专业文献资料,做到学以致用。
参考文献:
中图分类号:G712文献标识码:B文章编号:1006-5962(2013)02-0027-02
高职机电一体化专业课程设置的培养目标是:面向工业企业生产现场,电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司,培养适应社会需要,全面发展,适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才,主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等,本专业有五个主干学科:电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程,都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。
1自动化生产线的课程设置
机电一体化专业人才培养能力有:识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制,后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到:机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程;能力目标有:对已安装的机械手机械部件进行测量;对机械手的气路进行基本调试;根据故障现象判断故障部位;检查分析、找到故障点并分析解决故障;遵守安全操作规程;素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。
此核心课程以项目驱动教学开展课程教学,提升学生的职业能力,以具体自动化生产线为载体,融合认知、安装、调试和检测等内容,实现教、学、做、评一体化教学,突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体,采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程,涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域,设置六个学习情境:零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试,分成20个任务。
项目一:供料站的安装,有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务;项目二:加工站的安装,设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务;项目三:装配站的安装,设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务;项目四 :分拣站的安装,设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务;项目五:输送站的安装,设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务;项目六:整体运行调试,有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。
2自动化生产线的教学方法与评价设计
2.1教学方法。
(1)讲授法:讲解项目任务,传授项目任务相关的知识点,针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。
(2)现场教学法:在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践,提高职业氛围,在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。
(3)任务驱动法:将教学过程融入项目任务中,让学生自主讨论分析实施,学生在工作过程中得到知识。
(4)小组讨论法:学生每六~八人为一个小组,小组讨论分析,讨论解决,分工协作完成项目任务。
六步教学实施:明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标,注意观察和记录小组对现象分析情况,解答学生提出的问题,对跟主题分析偏离太远的小组予以引导,让学生自行摸索,在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正,最后老师组织小组进行故障排除工作汇报,互评,并对每组进行考核评价,再引导学生自行总结。
2.2评价设计。
课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式,利于理论联系实际,有利于学生的学习创新和思考,更督促他们到实际中去发现和改进,去寻找合适自己的项目和课题。
课程考核为:校内项目,企业,综合实训三大类。当堂课的考核有:教师考核、小组互评、小组自评;教师考核内容为五项:任务分析情况,实施方案制定,任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。
和很多专业课一样,多种教学方法和全面的评价方案,有效保证了教学效果。
3相关课教学
3.1电机与电气控制的教学。
本课程以发电机为主题,以工作任务为导向,以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程,用实物进行直观性教学,使学生感性认识强,理性认识够。
典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制(或三相异步电动机Y-降压启动)、机械手控制等。
课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号;了解个元器件的工作原理和使用方法;把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求:两台电动机都存在重载启动的可能,任何一级传送带停止工作时,其他传送带都必须停止工作,控制线路有必要的保护环节,有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。
3.2PLC教学。
PLC是可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)的简称,早期是一种开关逻辑控制装置,随着计算机技术和通信技术的发展,其控制核心采用微处理器,功能有了极大扩展,除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外,还有过程控制,数据处理,通信联网与显示打印,PLC接口采用光电隔离,实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离,减小了电磁干扰。
PLC有5种编程语言:
(1)顺序功能图(SFC)。
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序,包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态,这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。
(2)梯形图(LD)。
梯形图沿袭了继电器控制电路的形式,是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的,形象、直观、实用,电气技术人员容易接受,要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号,是目前用得最多的一种PLC编程语言。
(3)功能块图(FBD)。
功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言,与数字电路中的逻辑图一样,极易表现条件与结果之间的逻辑功能。
(4)指令表(IL)。
采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表,使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读,其中的逻辑关系很难一眼看出,所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器,必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC,在用户程序存储器中,指令按步序号顺序排列。
(5)结构文本(ST)是文字语言。
编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容,中间加以不同的应用实例:顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理,使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计,LED数码管显示设计,还经常根据继电器电路图设计梯形图。
增加的学习情境还常有如下任务:洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制;寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。
3.3单片机。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面,在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域也都有广泛应用。
数据大都在单片机内部传送,运行速度快,抗干扰能力强,可靠性高,微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句,以实例应用为线索:单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。
教学采用ISP-4单片机实验开发板,可以完成大量的单片机学习、开发实验,对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机,有程序下载功能,可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。
3.4变频器技术及应用。
变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术;掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围;掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术;了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统,掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等,是强电应用和现代技术推广的有力体现。
3.5传感器与自动检测技术。
传感器技术代替人的感观,在各种环境下应用,检测技术是一套有效的反应体系,包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能,并能正确选用,了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成,对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案,能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。
教学过程进行小论文制作,让学生提高计算机应用水平,使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。
4毕业论文指导分析
毕业论文专业联系实际,通常小型自动化系统以单片机为主,大型自动化生产线以PLC为主,系统运行动力离不开电机,观察离不开传感器,调速可用变频器,综合所学,学生的论文涉及广泛,有效教学可对应从如下方面侧重指导。
4.1立意选题。
根据实际和研究方向做好侧重和体现,如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性,“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。
4.2材料整合。
在任务要求明确的基础上,首先确定相关技术指标,对应查找并列出论文结构,一份毕业论文至少含有三到五门课的内容,对应于研究方向进行相应编排和取舍。
4.3技术处理。
所搜集图片的背景往往有水印,要去掉,图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五,注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。
多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生,系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生,专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。
参考文献
[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》,中国铁道出版社,2010年7月
[2]马玉春.《电机与电气控制》,北京交通大学出版社,2011年1月