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【關鍵詞】電氣工程;自動化;實踐教學
【作者簡介】王曉蓉,女,1980年9月出生,漢族,山西人,中級職稱,碩士,主要從事電氣自動化技術專業(yè)教學工作,單位:內蒙古機電職業(yè)技術學院電氣工程系
21世紀是一個信息科技高速發(fā)展的時代,人們對于創(chuàng)新性人才的要求也越來越高,并且用人單位對學生的實踐操作能力和水平的要求日漸提升,然而當前,在我國的高等學校的電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學過程中,由于教師的專業(yè)水平有限,只重視了學生基本知識教授,忽略了學生實驗操作能力的有效提升,嚴重阻礙了學生的長期發(fā)展。因此,積極采取行之有效的措施,不斷提高高校電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學質量,不僅有利于學生綜合素質的全面提升,而且對于高校的長遠發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。
一、教師綜合素質的提升
高校電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學工作作為一項極具專業(yè)性和挑戰(zhàn)性的工作,對于計算機教師的綜合素質和專業(yè)知識與技能有著極高的要求,不僅要求這些工作人員具備高水平的專業(yè)知識和技能,而且還要求他們具有高度的責任意識和科研能力。然而,筆者經過多年的調查研究發(fā)現(xiàn):當前我們國家的高校中普遍存在著電氣工程及其自動化專業(yè)教師教學總體水平較低的情況,嚴重制約了高校的有效發(fā)展。具體來說主要存在著兩方面的問題:一方面是由于我們高校在開展電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學的過程中,由于欠缺科學的工作知識和理念,輕實踐重理論,致使學生無法掌握真正的實踐技能,使得教師無法有效開展各項實踐教學工作,嚴重制約了學生的長遠發(fā)展,另一方面是由于高校電氣工程及其自動化專業(yè)教師自身專業(yè)知識和技能的欠缺,在開展實驗教學的過程中,面對學生的提問以及相關的科研和課題研究工作時就會顯得手足無措,十分茫然。
因此,不斷提升高校電氣工程及其自動化專業(yè)教師的綜合素質,積極采用多樣化的形式和方法,不斷加強對教師的培訓力度,具有積極的作用和意義。具體來說,有以下三點:一是高校教師應當針對自身的短板和問題,在工作之余制定科學有效的復習計劃,增強自身理論知識和專業(yè)技能的提升。二是,高校應當為教師創(chuàng)造豐富的條件,積極開辦電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學培訓班,聘請更為專業(yè)的人才,加強對教師的培訓力度,不斷提升教師的綜合素質。三是,電氣工程及其自動化專業(yè)教師之間也應當采取多樣化的形式,開展比學趕幫超活動,在有效的競爭學習之中,不斷促進自身業(yè)務水平的有效提升,為開展電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學奠定堅實的基礎,這樣不僅有利于高校教師專業(yè)水平和綜合素質的有效提升,而且對于高校的可持續(xù)性發(fā)展具有積極的作用和意義。
二、創(chuàng)新電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學的方式
近些年來,隨著我國教育教學改革工作的不斷深入進行,以及社會對于創(chuàng)新性人才的需求不斷增強,一些高校在發(fā)展的過程中,由于欠缺對電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學工作的重視力度,一些人甚至認為電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學是一個可有可無的工作,嚴重限制了電氣工程及其自動化專業(yè)實踐工作培養(yǎng)人才職能的有效發(fā)揮,對于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)造成了嚴重的阻礙。因此,針對當前電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學工作中存在的問題,教師應當采取行之有效的措施,不斷進行教學方式的創(chuàng)新,為創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)奠定堅實的基礎。
三、結束語
當前,隨著經濟建設的不斷發(fā)展,以及信息化水平的不斷提升,企業(yè)對于人才的實踐水平和能力的要求不斷提升,高校在培養(yǎng)人才方面承擔著十分重要而艱巨的任務,不僅要為電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學工作的順利開展提供完善的基礎設施,還應當為電氣工程及其自動化專業(yè)實踐工作的長遠發(fā)展提供強有力的資金支持,而高校的教師作為電氣工程及其自動化專業(yè)實踐教學工作的重要參與者,應不斷依據社會發(fā)展的需求以及教學任務和目標,豐富和完善自身的理論知識和專業(yè)技能,為培養(yǎng)出適合社會發(fā)展趨勢的綜合性人才不斷努力。
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關鍵詞:電氣工程;應用型人才;課程體系;實踐教學
作者簡介:黃文力(1974-),男,河南孟州人,鄭州航空工業(yè)管理學院機電工程學院,副教授;何琳琳(1972-),女,河南鄭州人,鄭州航空工業(yè)管理學院機電工程學院,副教授。(河南 鄭州 450015)
基金項目:本文系河南省教育廳科技攻關計劃項目(項目編號:2010B470010)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)08-0005-03
近年來,由于隸屬機制由原中國航空工業(yè)總公司轉變?yōu)橹醒肱c地方共建、日常管理以河南省為主,同時學生的就業(yè)形勢也由定向培養(yǎng)轉變?yōu)殡p向選擇、自主擇業(yè),因此為適應新形勢發(fā)展要求,鄭州航空工業(yè)管理學院改變過去單一管理類的專業(yè)設置,調整設立了“管工結合、文理并重、管理學科優(yōu)勢明顯、多學科協(xié)調發(fā)展”的辦學方針,大力發(fā)展工科專業(yè)。于2001年籌建了電氣工程及其自動化專業(yè),其后根據河南省區(qū)域經濟發(fā)展的特點,對電氣工程及其自動化專業(yè)進一步細分,于2008年新設置了自動化專業(yè),從而引起了對電氣專業(yè)原有的專業(yè)特色、人才定位、課程設置等一系列新的思考。本文主要介紹鄭州航空工業(yè)管理學院電氣工程及其自動化專業(yè)發(fā)展的特點,討論相應課程體系的建設,及突出實踐教學環(huán)節(jié)對本專業(yè)工程應用型人才的培養(yǎng)。
一、應用型人才培養(yǎng)的定位
1.電氣工程及其自動化專業(yè)的特點
電氣工程及其自動化專業(yè)是1998年教育部在高等學校專業(yè)目錄調整時,把原來的“電力系統(tǒng)及其自動化”、“電機電器及其控制”、“高電壓與絕緣技術”及“電氣技術”四個強電類專業(yè)合并而成的專業(yè),是新專業(yè)目錄中合并調整原有專業(yè)最多的新專業(yè)之一。[1]新專業(yè)的建設遵循“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的原則,改變了過去專業(yè)設置過多、過細的做法,強調本科階段對專業(yè)基礎知識的掌握,具有強電與弱電、電工技術與電子技術、軟件與硬件、元件與系統(tǒng)相結合的特點。由上述的發(fā)展可以看出,電氣工程及其自動化專業(yè)應該是一個以強電為主、強弱電相結合的專業(yè),應該體現(xiàn)以“強電為體、弱電為用”的理念,培養(yǎng)的學生既要懂強電又要懂弱電,既搞硬件也搞軟件,既掌握電氣技術的專業(yè)知識,亦了解計算機與電子技術的應用。[2]
鄭州航空工業(yè)管理學院電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標是:培養(yǎng)德智體全面發(fā)展的,適應社會主義市場經濟需要的,具有良好的文化科學素質及電氣工程專業(yè)知識和應用能力的,能夠從事與電氣工程有關的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研究開發(fā)、經濟管理以及電子與計算機應用等領域工作的寬口徑、創(chuàng)新型、復合型高級工程技術人才。該專業(yè)的學生由于受到電工、電子、信息控制及計算機等技術的基礎訓練,既具有電氣工程方面的專業(yè)知識,又具有自動化與計算機方面的基礎知識,使其在今后的就業(yè)中具有較大的優(yōu)勢。
2.電氣工程及其自動化專業(yè)面臨的發(fā)展機遇
我國電力工業(yè)經過多年的快速發(fā)展,現(xiàn)今無論是發(fā)電裝機總量還是年發(fā)電量在世界上均居第二位,僅次于美國,但人均裝機量與人均年發(fā)電量都遠遠落后,仍有很大的發(fā)展空間。電力工業(yè)的“十一五”發(fā)展規(guī)劃提出了特高壓的發(fā)展戰(zhàn)略,并且提出構建智能型堅強電網的概念與目標,為電力工業(yè)、電氣設備制造業(yè)及相關的機械、材料工業(yè)提供了無限的發(fā)展?jié)摿Α3]
河南省在第十一個五年發(fā)展規(guī)劃中指出:“加強電網建設,增強電力輸送能力。加快計算機技術、自動化技術和信息技術的推廣應用,提高城網的自動化水平”與“重點發(fā)展高壓超高壓輸變電成套設備,電站輔機以及中高端電工專用設備,風能、低溫余熱發(fā)電設備”。現(xiàn)如今,發(fā)展循環(huán)、低碳經濟,建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會成為經濟社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標,電力工業(yè)必將在其中扮演更重要的角色。
事實表明,高質量的電能供應是中國社會現(xiàn)代化建設的重要保障,也是河南區(qū)域經濟快速發(fā)展的基礎條件,需要有大量合格的電氣工程師,而這正是電氣工程及其自動化專業(yè)的根本使命與發(fā)展前景。因此,鄭州航空工業(yè)管理學院電氣專業(yè)緊密跟蹤我國電力工業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,結合地區(qū)經濟發(fā)展的特點,及時調整專業(yè)的辦學方向,力爭辦出專業(yè)特色,培養(yǎng)出更多的電氣工程技術專門人才。
3.電氣工程及其自動化專業(yè)的現(xiàn)狀
鄭州航空工業(yè)管理學院是一所按二本招生的普通本科院校,是面向地方經濟和航空工業(yè)生產第一線,培養(yǎng)輸出復合型應用人才的重要基地。電氣工程及其自動化專業(yè)于2001年籌建,根據電力工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與區(qū)域經濟特點,提出了電氣工程及其自動化專業(yè)的應用型人才培養(yǎng)目標,并且結合鄭州航空工業(yè)管理學院工科發(fā)展的水平及電氣工程及其自動化專業(yè)的師資力量,編制了偏于電機電器及其控制的課程體系。電氣工程及其自動化專業(yè)經過數(shù)年的建設,并且與21世紀電力工業(yè)的迅猛發(fā)展相適應,于2008年對原有的電氣工程及其自動化專業(yè)進行了細分,新設置了自動化專業(yè),并且該專業(yè)在師資方面也有了較大的進步,這些都促進了電氣工程及其自動化專業(yè)強電本色的回歸,推動了對相應課程體系及專業(yè)定位的思考。
雖然近幾年鄭州航空工業(yè)管理學院電氣工程及其自動化專業(yè)有了較大的發(fā)展,但是專業(yè)基礎與兄弟院校相比還很薄弱,實驗條件與師資力量還很有限,仍然處于快速發(fā)展時期,總體仍處于較低水平。因此,目前的電氣工程及其自動化專業(yè)仍需且必須定位于工程應用型人才的培養(yǎng),學生畢業(yè)以后可以到電廠、電力設計單位、電氣制造企業(yè)及各工礦企業(yè)從事與電氣相關的設計、運行、管理等工作。
4.應用型人才的特點與培養(yǎng)
應用型人才的特點是學科基礎知識扎實,實踐能力與創(chuàng)新意識強,除了具有較好的科學素養(yǎng)外,還具有良好的工程素養(yǎng),具備解決工程實際問題的能力,畢業(yè)以后主要在生產第一線從事運行與管理等工作。應用型人才首先是一種創(chuàng)新人才,具有把理論知識和技術轉化為實踐生產力的創(chuàng)新能力;其次也是一種復合型人才,因為應用型人才的工作是以解決實際問題為根本,而要解決一個實際問題往往不能僅靠一種專業(yè)知識,實踐的創(chuàng)新多出現(xiàn)在學科邊緣或者各學科的交叉處,因此應用型人才也是一種復合型創(chuàng)新人才。[4]
對應用型人才的培養(yǎng),不是簡單地增減幾門課就能做到的,構建科學的課程體系是培養(yǎng)合格應用型人才的基礎。如何建立以強電課程為主,滲透電子技術、信息技術與計算機技術的電氣工程及其自動化專業(yè)的課程體系,是一項系統(tǒng)性的工程,需要透徹理解相關的課程及經受實踐的檢驗。
二、課程體系的建設
在電氣專業(yè)新課程體系的設置上著重突出“以強電為主,弱電為輔,強弱電、軟硬件、電氣控制與信息技術相結合”的專業(yè)特色,主要依據四個基本原則:一是突出強電特色,并且結合電力發(fā)展前景與現(xiàn)有師資力量,設置了電力系統(tǒng)及其自動化與電機電器及其控制兩個專業(yè)方向的課程模塊;二是緊密結合自動化技術在電氣工程領域的應用,保持電子與計算機技術相關課程教學四年不斷線;三是強化本專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的特色,保持實踐教學環(huán)節(jié)四年不斷線;四是激勵學生的個性化發(fā)展,結合學生就業(yè)需要,注重課程安排的科學性與系統(tǒng)性。
新課程體系的主要特點是適應鄭州航空工業(yè)管理學院原電氣工程及其自動化專業(yè)細分為電氣工程及其自動化專業(yè)與自動化專業(yè)的發(fā)展需要,突出了電氣工程及其自動化專業(yè)的強電特色,根據“厚基礎、寬口徑、重實踐、強應用”的應用型人才培養(yǎng)模式而設置。
1.課程體系的改革
鄭州航空工業(yè)管理學院原電氣專業(yè)結合了電氣工程及其自動化與自動化兩個專業(yè)的內容,專業(yè)的特點為“強弱結合、適當偏弱”;新電氣專業(yè)的特點轉變?yōu)椤皬娙踅Y合、強電為主”,專業(yè)課程的口徑相對變窄。新電氣專業(yè)的課程設置不再是電氣專業(yè)與自動化專業(yè)的區(qū)分,而是電氣專業(yè)內電力系統(tǒng)及其自動化與電機電器及其控制兩個方向的設立。由此考慮把原來的學科基礎課—專業(yè)基礎課—專業(yè)選修課—跨專業(yè)選修課—實踐環(huán)節(jié)的課程體系改為更符合新電氣專業(yè)特點的一級學科基礎課—二級學科選修課—跨二級學科選修課—跨專業(yè)選修課—實踐環(huán)節(jié)的課程體系,如表1所示。新的課程體系保證了學生的理論教學在滿足基本學分的前提下,能夠小于2500學時,同時優(yōu)化了課程內容,擴大了選修課程范圍,擴展了學生的知識面,激勵了學生的個性化發(fā)展。
表1 電氣工程及其自動化專業(yè)新的課程體系
課程類型 課程名稱
一級學科
基礎課 自動控制原理(雙語)、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、電路(雙語)、電磁場、微機原理與接口技術、復變函數(shù)與積分變換、電機學、電力系統(tǒng)分析、電力電子變流技術、信號分析與處理、專業(yè)技術講座
二級學科
限選課 電力系統(tǒng)自動化、電力系統(tǒng)繼電保護、電力系統(tǒng)遠動及調度自動化、發(fā)電廠電氣部分
電機設計及優(yōu)化、電機與拖動基礎、電力拖動自動控制系統(tǒng)、電器學
跨二級學科
選修課 高電壓技術、發(fā)電廠動力部分、供配電技術、電力市場基礎、電力系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真與應用;檢測技術及儀表、傳感器應用技術、樓宇自動化系統(tǒng)、微特電機、交直流調速系統(tǒng)與MATLAB仿真;單片機原理及應用、DSP原理及應用、電氣與PLC控制技術;機械制圖CAD技術、軟件技術基礎(雙語)、可視化程序、EDA技術(雙語)、工業(yè)組態(tài)技術;科技論文寫作
跨專業(yè)
選修課 管理學、市場營銷學;音樂欣賞、美術鑒賞;機械設計基礎、計算機網絡(雙語)
實踐教學
環(huán)節(jié) 金工實習、專業(yè)實習、專業(yè)調查、認識實習、軍事訓練、社會調查、公益勞動、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計;單片機課程設計(選)、PLC課程設計(選)、電力系統(tǒng)繼電保護課程設計(選)、發(fā)電廠電氣部分課程設計(選)、電力拖動課程設計(選);電氣專業(yè)制作實踐、電力系統(tǒng)分析課程設計、電機學課程設計、電力電子課程設計
2.課程內容的優(yōu)化
新的課程體系在強電專業(yè)“寬口徑”的前提下,突出“厚基礎”的要求,公共基礎課與學科基礎課的學時比例達到總學時的74%。在實現(xiàn)了同一專業(yè)的通識教育課、專業(yè)基礎課完全打通,專業(yè)主干課程也基本相同,而專業(yè)方向的不同只體現(xiàn)在專業(yè)課程中的非主干課程及實踐環(huán)節(jié)的要求的基礎上,[1] 新課程體系既實現(xiàn)了對學生人文社會科學與自然科學知識的培養(yǎng),又強化了對學生對本專業(yè)基礎知識的要求,同時還突出了不同的專業(yè)方向特色。
新課程體系在課程內容上更加突出強電特色,突出計算機技術與弱電控制技術在本專業(yè)領域內的運用。按照電力系統(tǒng)及其自動化與電機電器及其控制兩個專業(yè)方向,設置了兩個特色顯著的課程模塊作為任選的必修環(huán)節(jié)。另外,按照“拓寬”與“加深”的原則,開設總數(shù)達到19門的二級學科選修課,學生可以選修其中的5~7門。按照提高學生綜合素質的要求,設置了跨專業(yè)選修課與全校公共選修課,要求學生在人文社科、經濟管理等方面修習約6門課程。
3.授課時序的調整
按照先基礎后專業(yè)、由淺入深、循序漸進的原則,保持計算機教學、英語教學不斷線,科學分配各門課程的授課時間與學時。
(1)保持計算機教學不斷線。計算機課程按照教學次序包括:“計算機應用基礎”、“C++語言”、“機械制圖CAD技術”、“軟件技術基礎”、“微機原理與接口技術”、“工業(yè)組態(tài)技術”、“電力系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真與應用”、“單片機原理”、“交直流調速系統(tǒng)與MATLAB仿真”、“EDA技術”、“可視化程序”、“計算機網絡”、“畢業(yè)設計”。
(2)保持英語教學不斷線。建議取消“專業(yè)英語”課程,增開雙語課程教學。用英語(或雙語)教學的相關課程包括:“大學英語”、“電路”、“軟件技術基礎”、“自動控制原理”、“EDA技術”、“計算機網絡”、“畢業(yè)設計”。
(3)科學分配各學期的課時量。如第一、第二學年學生的學習效果較好,可以適當增加基礎課與專業(yè)課的課時量;第四學年學生因社會實踐、找工作、考研等,學習效果下降,此時可以突出計算機與實踐教學環(huán)節(jié),利用課程的強實用性平抑學生的浮躁心態(tài),最大限度保證學習效果。
三、加強實踐教學環(huán)節(jié)
實踐教學是高等院校培養(yǎng)工程應用型人才的必備環(huán)節(jié),是提高人才核心競爭力的決定性要素。各高校電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)的人才水平的高低,取決于實踐教學水平的高低,包括實驗條件的完善、實驗內容的設計及實驗教師的素質。鄭州航空工業(yè)管理學院電氣專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)主要由課程實驗、課程設計、生產實習與畢業(yè)設計等組成,組成了一個比較系統(tǒng)、由線到面、由基礎到綜合,分層次、全方位的內容體系。[5]
1.課程實驗與課程設計
課程實驗包括電工電路、電子技術、電力系統(tǒng)繼電保護、電力系統(tǒng)自動化、電力電子技術、電機與拖動、C++語言、單片機原理、電氣PLC原理等。
課程設計是工科專業(yè)實踐教育的重要一環(huán),是培養(yǎng)大學生獨立思考、信息檢索、相互合作,初步從事科學研究能力的重要途徑。課程設計實踐環(huán)節(jié)主要由核心專業(yè)課程與部分實用性強的專業(yè)課程如“電機設計”、“電力系統(tǒng)分析”、“單片機原理”、發(fā)電廠電氣部分等的課程設計構成。
2.實習基地
實習基地由校內與校外兩部分組成。校內實習基地主要由校辦工廠組成,完成金工實習、電工電子技術、計算機輔助設計等基礎性專業(yè)訓練;校外實習基地主要包括陜西航空電氣有限責任公司、成都飛機制造廠、貴州飛機制造廠等,學生在校外實習基地主要接受現(xiàn)代化企業(yè)的生產教育,培養(yǎng)工程實踐能力。
3.畢業(yè)設計
電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計的課題多來自于工程實踐。題目通常由導師自行擬定,或者來自于導師科研項目的某一模塊,或者來自于導師熟悉的專業(yè)領域,與工程實際結合緊密。針對畢業(yè)設計中存在的問題,如題目陳舊、知識面過窄、實驗條件較差、學生支差應付、成果可操作性不強等問題,現(xiàn)階段可積極采取以下措施:一是加強對教師和學生的管理。對教師尤其是青年教師中期抽查考核,組織討論,詢問學生等;對學生加強考勤,不定期考查,組織中期檢查與預答辯等。二是鼓勵和引導學生在學科知識范圍內自由選題,激勵他們選擇來自于生活實踐、能夠解決實際問題的課題。三是創(chuàng)造條件允許學生到實習或工作單位做設計,聘請企業(yè)中有高級職稱的人員參與畢業(yè)設計的指導工作。
除了以上基本的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)之外,還可以積極組織學生參加“挑戰(zhàn)杯”、“電子設計”等全國大賽,鼓勵學生進行科技創(chuàng)新制作,建設專業(yè)的開放型實驗室,積極探索有助于提高學生創(chuàng)新能力、工程實踐能力的教育教學模式。
四、結束語
電力工業(yè)巨大的發(fā)展空間與鄭州航空工業(yè)管理學院辦學方針的轉變,為電氣工程及其自動化專業(yè)提供了良好的發(fā)展機遇。抓住此發(fā)展契機,基于“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的電氣專業(yè)的教育理念,構建了科學有效的課程體系,為今后培養(yǎng)大量合格的應用型電氣技術人才奠定了基礎。對該專業(yè)課程體系的建設與應用型人才的培養(yǎng)過程仍需經受實踐的檢驗。
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關鍵詞:卓越工程師培養(yǎng)計劃;電氣工程及其自動化;選拔流程;培養(yǎng)模式
為貫徹落實2010年6月教育部聯(lián)合有關部委和行業(yè)協(xié)會共同組織實施的“卓越工程師”教育培養(yǎng)計劃,國內許多高校都在積極進行不同專業(yè)領域“卓越工程師”培養(yǎng)模式的研究與探索。
電氣工程及其自動化專業(yè)主要研究電能的生產、傳輸、分配、使用及其與之相關的科學和技術問題,具有理論深奧、概念抽象、學生難以理解的顯著特點。因此,要讓學生掌握相應知識的應用,需要理論聯(lián)系實際才能激發(fā)學習的積極性,增強創(chuàng)新意識,最終成為工程應用型人才。同時,我國目前電力工業(yè)的規(guī)模和裝備水平已置身于國際領先水平,但在大型電力設備制造、運行、維護技術、大型風力、太陽能發(fā)電技術、智能儀表技術、節(jié)能、減排技術等諸多領域急需一批高水平和起領軍作用的高級工程技術人才。因此,這對各高等院校的電氣工程及其自動化專業(yè)今后的發(fā)展方向和專業(yè)體系建設提出了新的挑戰(zhàn)。在新形勢下如何培養(yǎng)具有創(chuàng)新與工程實踐能力的卓越電氣工程師,使之更好地適應電力系統(tǒng)的發(fā)展要求就成為目前亟待解決的問題。
重慶理工大學(以下簡稱“我?!保╇姎夤こ碳捌渥詣踊瘜I(yè)創(chuàng)建于2004年,多年以來招生和就業(yè)形勢良好,畢業(yè)生質量得到國內外專家、機構和社會的廣泛認可。2009年底,我校電氣工程及其自動化專業(yè)獲得學?!白吭焦こ處煛迸囵B(yǎng)計劃試點專業(yè),并開始實施,通過近兩年來的探索和實踐取得了一定成效和經驗。本文就我校電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)模式、學生選拔、實施途徑等內容進行探討和介紹。
一、電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”的培養(yǎng)模式
隨著我國教育部推行工科專業(yè)“卓越工程師”教育培養(yǎng)計劃以來,國內各高等院校都在積極探索不同專業(yè)領域的卓越工程師培養(yǎng)方案。總體來講,大多根據國外目前成熟的工程師培養(yǎng)模式,圍繞“卓越工程師”構成要素,結合我國國情和本校教學目標制訂相應的“卓越工程師”知識、能力和素質教學培養(yǎng)大綱,旨在培養(yǎng)綜合素質高、技術基礎扎實、社會適應能力較強的專業(yè)工程技術人才,以適應我國經濟的發(fā)展對人才的需求。
為了適應我國電力及相關工業(yè)的快速發(fā)展,進一步滿足國家、行業(yè)對電氣工程及其自動化專業(yè)人才的需求,我校電氣工程及其自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)擬采用“2+1+1”的人才培養(yǎng)模式,如圖1所示。
1.兩年基礎能力培養(yǎng)
我校電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”基礎能力培養(yǎng)著眼于為學生終身學習奠定基礎,精選對學生職業(yè)生涯起作用、最核心的基礎理論、基礎知識以及必要的基本技能和方法,包括公共基礎、學科基礎、專業(yè)基礎三大模塊,如圖2所示。在學科基礎和專業(yè)基礎模塊,以核心課程為重點進行課程重組與整合,包括課程橫向整合與縱向整合,加強課程相互銜接與統(tǒng)籌協(xié)調,不僅僅強調專業(yè)知識體系內的知識要素和單元,更強調知識之間的關聯(lián)性、整體性,促進學生創(chuàng)新思維的形成和創(chuàng)新方法、創(chuàng)新工具的掌握,讓學生更早了解工程背景和學科前沿信息,為工程能力培養(yǎng)打好基礎。
2.一年專業(yè)能力培養(yǎng)
我校電氣工程及其自動化專業(yè)分為電力系統(tǒng)自動化和電力電子與電氣傳動兩個專業(yè)方向,“卓越工程師”學生按選擇的專業(yè)方向進行專業(yè)主干課程的學習。在這一階段,理論課程的學習根據課程性質可邀請企業(yè)專家到學校進行教學指導或帶領學生到現(xiàn)場進行專業(yè)知識的學習。任課教師也可以項目形式進行該門專業(yè)課程的學習,以提升專業(yè)教育質量,培養(yǎng)工程師基本素質和熟練的專業(yè)能力,有效解決教學內容的理論性和工程實踐性,實現(xiàn)人才培養(yǎng)與社會需求的良性互動;對于實踐課程的教學則通過課程設計、綜合設計和實驗等進行實施。
3.一年工程能力培養(yǎng)
我校電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”工程實踐能力培養(yǎng)貫穿于大學第三、四學年的學習當中,包括基本工程能力培養(yǎng)和綜合工程能力培養(yǎng)兩方面。其中基本工程能力培養(yǎng)不僅要求學生掌握電氣識圖、畫圖、接線、調試、檢修和維護等基本知識,而且需要深入企業(yè)進行認知實習和社會實踐,使學生初步了解專業(yè)性質、行業(yè)應用、企業(yè)工作環(huán)境、企業(yè)要求等知識;同時,學習企業(yè)先進技術、先進理念和了解先進設備,培養(yǎng)工程實踐能力和管理能力,增強對企業(yè)、社會的了解和對企業(yè)社會的適應能力,熟悉企業(yè)環(huán)境和企業(yè)文化,培養(yǎng)工作經驗、團隊協(xié)作、人際關系和職業(yè)道德等方面知識。此外,在卓越工程師培養(yǎng)過程中實驗教學也有著不可替代的作用,開放式實驗不僅有利于發(fā)展學生個性思維、培養(yǎng)自主創(chuàng)新能力,而且能激發(fā)學生的學習熱情和創(chuàng)新開發(fā)思維。
綜合工程能力培養(yǎng)主要包括電氣綜合設計和畢業(yè)設計,每位學生都指派一名學校導師和企業(yè)導師,即雙導師制,采取項目驅動制實施方案,共同負責學生培養(yǎng)的全過程。學生具體的企業(yè)培養(yǎng)計劃由兩位導師共同制定,共同指導該學生完成課程設計和畢業(yè)設計等。
二、學生參與電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”的選拔途徑
1.選拔原則
卓越工程師培養(yǎng)計劃能否順利實施的前提條件是要選拔一批具有較強發(fā)展?jié)摿?、品學兼優(yōu)、立志從事技術創(chuàng)新和工程實踐的優(yōu)秀學生,[2]以將其培養(yǎng)成為適應社會和經濟發(fā)展需要、具有較強創(chuàng)新能力和實踐能力的卓越工程技術人才。
首先,整個選拔工作應遵循學生自愿的原則,在選拔之前應面向所有學生對“卓越工程師”培養(yǎng)計劃、培養(yǎng)方案和優(yōu)勢等進行宣傳和講解,讓學生了解整個“卓越工程師”培養(yǎng)過程,并根據自己的學習情況、興趣和發(fā)展方向等自愿報名;其次,堅持貫徹“公開、公平、公正”的原則,做到信息公開、流程規(guī)范、溝通及時;最后,按照擇優(yōu)錄取的原則,以學生的綜合素質作為參考指標進行選拔。
2.選拔時間
不同學校具體的選拔時間不同,總體來講有在招生或入校時進行選拔的,也有在大一或大二結束時開始的。為了提供學生更多的專業(yè)了解和選擇空間,擴大知識面,以更好地適應社會需求,我校2010年開始實行電氣信息大類招生政策,即學生在填報大學志愿時不填寫電氣信息類具體專業(yè),入校后同院系的同學在大學一、二年級的教學計劃是一樣的,到大學二年級下學期時再根據個人的興趣、條件選擇所學專業(yè)方向。因此,我校電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”的選拔工作和電氣信息大專業(yè)分流同步進行,在大二下學期所有電氣信息類大專業(yè)學生根據自愿都可以參與報名。為保證培養(yǎng)質量,“卓越工程師”選拔名額為20名學生,進入“卓越工程師”的學生自動轉入電氣工程及其自動化專業(yè)。
3.選拔流程
經過學院領導和專業(yè)老師反復醞釀和討論,為保證培養(yǎng)效果,將具有較好工程潛質的學生選,確定了我校電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”的選拔流程,如圖3所示。
學生自愿報名是“卓越工程師”培養(yǎng)計劃實施的第一步,凡品德優(yōu)良、身體健康、有志成為卓越電氣工程師的學生均可報名,以全面、綜合選拔具有工程實踐潛力者。根據報名情況學院組織筆試,筆試內容主要涉及數(shù)學、電路原理、數(shù)電/模電等知識。按選拔總分10分計算,筆試成績占3分,大學第一學年和大學第二學年所修課程綜合成績占4分,避免了部分優(yōu)秀學生因為筆試發(fā)揮不好而落敗。隨后學院組織專家和專業(yè)老師進行面試,面試成績占3分。面試內容包括知識面、邏輯思維能力、表達能力、團隊精神以及實踐動手能力等,同時根據學生在學習期間參加各種科技競賽及獲獎情況適當加分,通過面試全面考查每位學生的創(chuàng)新能力、對工程實踐的興趣程度及對工程實踐的理解和認知程度,并在一定程度上讓學生明確自己的發(fā)展方向,為老師制訂個性化的培養(yǎng)模式奠定基礎。最后,根據面試成績和考試成績進行綜合統(tǒng)計和排序,擇優(yōu)錄取前20名,并對錄取結果進行公示。
三、培養(yǎng)電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”的實踐探索
未來的卓越電氣工程師不僅應具有扎實的基礎知識和專業(yè)知識,更應具有較強的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。扎實的理論知識不僅能指導工程實踐,而且是解決實際問題和開發(fā)創(chuàng)新的基礎,同時較強的工程實踐能啟發(fā)和強化學生對理論知識的認識、理解及運用,做到理論與實踐較好地結合。
長期以來,我國高等院校的學生更多的是進行理論知識的學習,嚴重缺乏工程實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。根據我校電氣工程及其自動化專業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)方案,在培養(yǎng)工程實踐環(huán)節(jié)采取“雙導師制”,[3]即每位學生分配一個學校導師和一個企業(yè)導師共同負責學生培養(yǎng)的全過程。通過選拔進入“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的學生在第三學年開學時經過“雙向選擇”進行分組和確定導師,并開展第一期卓越工程師的培養(yǎng)。一名合格的電氣工程師不僅應了解電氣行業(yè)的規(guī)程、規(guī)范,而且應具有識圖和繪圖等工程基本知識。[4]因此第一階段的卓越工程師培訓主要涉及電氣識圖、畫圖、接線、調試、檢修和維護等基本知識的學習,同時走進企業(yè)進行現(xiàn)場系統(tǒng)或設備的學習。在學生對工程實踐有了初步認識之后,擬從導師的科研項目或企業(yè)工程項目以“項目制”方式著手第二期卓越工程師的培養(yǎng),培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、運用電氣工程專業(yè)知識解決實際工程項目的能力,熟悉企業(yè)項目開發(fā)過程和開發(fā)管理知識,加強產品的開發(fā)設計和創(chuàng)新能力。第三期卓越工程師的培養(yǎng)目標集中在對學生的職業(yè)道德、團隊協(xié)作和工程管理等素質的培養(yǎng)。
四、結語
“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施不僅能整合高校和企業(yè)的教育資源,還能激發(fā)學生對學習的積極性和興趣,以掌握與本專業(yè)相關的工程科學基礎知識和一定的企業(yè)工程實踐能力,具備良好的人文科學素養(yǎng)、團隊協(xié)作和交流管理能力等工程素質,增強社會競爭力,從而適應不斷發(fā)展的社會需要。同時,“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”作為國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃,在提高我國工程型人才的培養(yǎng)質量和工程素質、促進我國從工程教育大國走向工程教育強國具有重要意義。
參考文獻:
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1、電氣工程及其自動化涉及電力電子技術,計算機技術,電機電器技術,信息與網絡控制技術,機電一體化技術等諸多領域,是一門綜合性較強的學科,其主要特點是強弱電結合,機電結合,軟硬件結合,電工技術與電子技術相結合,元件與系統(tǒng)相結合,使學生獲得電工電子、系統(tǒng)控制、電氣控制、電力系統(tǒng)自動化、電氣自動化裝置及計算機應用技術等領域的基本技能。
2、該專業(yè)培養(yǎng)具有工程技術基礎知識和相應的電氣工程專業(yè)知識,具有解決電氣工程技術分析與控制問題基本能力的高級工程技術人才。電氣工程及其自動化專業(yè)是為各行各業(yè)培養(yǎng)能夠從事電氣工程及其自動化、計算機技術應用、經濟管理等領域工作的寬口徑、復合型的高級工程技術人才。
(來源:文章屋網 )
【關鍵詞】專業(yè)教育 專業(yè)特色 通識教育 完滿教育
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)13-0001-02
中國經濟與科學技術的發(fā)展勢頭迅猛,使高等學校的規(guī)模、數(shù)量也得到了迅速的發(fā)展,高等學校之間的競爭趨于白熱化,具體的表現(xiàn)為專業(yè)之間的競爭日益激烈。因此只有提高專業(yè)核心競爭力,突出專業(yè)辦學特色,優(yōu)化人才培養(yǎng)模式,才是專業(yè)謀求持續(xù)發(fā)展的根本道路。
電氣工程及其自動化專業(yè)是重慶郵電大學移通學院的校級特色專業(yè)建設項目。因此應緊密結合社會發(fā)展的需要,加強電氣工程及其自動化特色專業(yè)建設的探索與實踐,以優(yōu)化專業(yè)結構,辦出專業(yè)特色,提高人才培養(yǎng)質量。
重慶郵電大學移通學院電氣工程及其自動化專業(yè)于2006年開始招生,至今已連續(xù)招生9屆,共計2000人左右。經過9年來培養(yǎng)人才的探索,各方面都在不斷地完善,雖然在專業(yè)建設、畢業(yè)生就業(yè)等方面取得了一定的效果,但和其他院校相比起步較晚,且社會發(fā)展變化迅速,需要進一步深化培養(yǎng)方案改革。因此從2011年開始每年都在對培養(yǎng)方案進行修訂,以突出專業(yè)辦學特色,強化實踐環(huán)節(jié),優(yōu)化教學體系,以培養(yǎng)適應社會發(fā)展變化的應用型專業(yè)人才。
一 培養(yǎng)方案體系構成及培養(yǎng)目標
為解決傳統(tǒng)培養(yǎng)模式下,單一地灌輸學生專業(yè)知識、學生知識面窄、綜合能力差等問題,學院提出“三位一體”的培養(yǎng)模式,即“專業(yè)教育+通識教育+完滿教育”的有機融合,圍繞中心,努力培養(yǎng)“完整的人”。專業(yè)教育培養(yǎng)學生具有專業(yè)領域的理論知識和技術應用能力;通識教育重在開闊學生視野,提升文化品位,培養(yǎng)學生的科學精神和人文素養(yǎng);完滿教育的目標是努力培養(yǎng)學生具有優(yōu)良品格、氣質和綜合能力,大力提升學生的情商。
表1 各模塊所占學分比重
類別
專業(yè)教育
通識教育
完滿教育
學分所占比重
53%
22%
25%
在2014級培養(yǎng)方案中進行了大幅度的修訂,增加了完滿教育模塊,以及增加了通知教育學分比重,各個模塊所占學分比重見表1。培養(yǎng)方案的體系重新構建,體現(xiàn)了專業(yè)特點和社會需求,培養(yǎng)學生具有電氣工程及其自動化專業(yè)的理論知識和實踐動手能力,并突出專業(yè)特色,重點培養(yǎng)電力系統(tǒng)、智能建筑行業(yè)應用型人才(專業(yè)教育);積極拓寬學生的知識面(通識教育);并重視人才綜合能力的培養(yǎng)和個性
發(fā)展(完滿教育)。努力培養(yǎng)學生具有社會責任感、較強的交流能力、批判思維、勇于質疑、專業(yè)創(chuàng)造、知識面廣,即知識、素質、能力協(xié)調發(fā)展的、具有國際視野和多元化視野的電氣工程及其自動化專業(yè)領域綜合性應用人才。
二 專業(yè)教育模塊課程設置突出專業(yè)特色
電氣工程及其自動化專業(yè)發(fā)展歷史悠久,學科綜合性強,傳統(tǒng)的電氣工程專業(yè)以強電為主,但隨著計算機技術、現(xiàn)代電子技術、信息和控制技術的快速發(fā)展,在電氣行業(yè)工作人員只掌握傳統(tǒng)“強電”的知識已經無法勝任工作,并依托學院信息技術方面的優(yōu)勢,結合電氣工程及其自動化專業(yè)所在自動化系的“電氣―自動化專業(yè)學科群”平臺,電氣工程及其自動化專業(yè)教育模塊需培養(yǎng)學生掌握強電基礎知識的同時,還需掌握信息和控制科學的知識,形成強弱電相結合、軟件與硬件相結合、元件與系統(tǒng)相結合的知識結構。
從國民經濟各個領域到日常生活都離不開電能,涉及電能行業(yè)的電氣工程及其自動化專業(yè),社會需求量大。特別是隨著我國社會經濟的發(fā)展,電力行業(yè)的發(fā)展迅猛,成為國家基礎能源的支柱。近年來,電力行業(yè)重點發(fā)展特高壓電網、智能電網、新能源發(fā)電等,需要高校為其提供大量的技術人才。而近年來,隨著我國城市化進程的建設,我國建筑行業(yè)的發(fā)展十分迅猛,各種計算機、電子信息、控制技術等融入智能建筑項目中,智能建筑已成為建筑行業(yè)發(fā)展的大趨勢,也是建筑業(yè)中新的“經濟增長點”,建筑電氣領域對人才的需求量也十分巨大。因此確立了“電力系統(tǒng)、智能建筑”為電氣工程及其自動化專業(yè)特色,并以此作為培養(yǎng)方案中專業(yè)課程的側重點。
表2 專業(yè)教育模塊主要課程設置及專業(yè)特色
專業(yè)基礎
專業(yè)課
制圖基礎與計算機繪圖、電路基礎、電子電路基礎、數(shù)字電路與邏輯設計、電機與拖動控制、電力電子技術、自動控制原理、MATLAB及其工程應用、現(xiàn)代控制理論及應用、單片機及嵌入式控制技術、供配電技等
“電力系統(tǒng)”特色課程
電力系統(tǒng)分析
電力系統(tǒng)繼電保護及其新技術
高電壓技術
“智能建筑”特色課程
建筑電氣控制與PLC技術
樓宇自動化技術
綜合布線技術
培養(yǎng)方案的課程設置時,考慮學生需掌握本專業(yè)領域必需的基礎知識、技術,如電路基礎、電子技術、控制理論、
電力電子技術、計算機軟硬件基礎及應用等,還需掌握體現(xiàn)專業(yè)特色的知識、技能,課程設置見表2。培養(yǎng)學生畢業(yè)后能在電力、電氣、建筑、制造、軌道交通、安裝工程等行業(yè),從事電力系統(tǒng)與電氣裝備的設計和運行、電氣設計運行與維護、供配電系統(tǒng)、智能建筑設計、電氣工程建設與技術管理工作,也可從事電力電子、電氣傳動、儀表等技術領域的工程設計、運行與維護工作。
為更好地培養(yǎng)具有扎實專業(yè)知識、創(chuàng)新能力的應用型人才,電氣工程及其自動化專業(yè)的所有專業(yè)課和專業(yè)基礎課均采用小班教學,同時在修訂培養(yǎng)方案時增加了實踐課程學分,并且適當減少了驗證性實驗課,增加了鍛煉學生創(chuàng)新能力和動手能力的設計性、綜合性實踐課,如增加建筑電氣控制與PLC技術課程設計、供配電技術課程設計等。
三 通識教育與完滿教育
通識教育與完滿教育的人才培養(yǎng)目標為培養(yǎng)具有綜合的領導才能――“完整的人”:(1)具有全球化時代公民的義務和權利意識、道德的基本要求,做到誠實守信,并具有為社會服務的公益意識。(2)較強的寫作、表達能力,并具有在社會交往中的基本禮儀以及談判技巧,以提高學生的有效溝通能力。(3)勇于探索、獨立思考、善于質疑、開拓創(chuàng)新,孜孜不倦地尋找答案、追求真理。(4)具有藝術修養(yǎng),熱愛藝術、享受生活,讓學生了解他們既是藝術、思想、價值等傳統(tǒng)的產品,也是這些傳統(tǒng)的創(chuàng)造者;具有人文藝術的創(chuàng)意理念,形成專業(yè)與創(chuàng)意相結合的能力。(5)團隊精神和有效的協(xié)調能力,使學生具有應變能力,培養(yǎng)學生的組織和領導能力。
通識教育由人文精神與生命關懷版塊、科技進步與科學精神版塊、藝術創(chuàng)作與審美經驗等六個版塊構成,設置的課程有信息技術與社會、從小說到電影等課程。完滿教育搭建了藝術實踐與欣賞、競技體育、精品社團活動、志愿者服務等一體的“完滿教育”平臺,以及開設名家講壇、名師課堂等。
四 結束語
關鍵詞:實訓課程;分層次;模塊化
作者簡介:李自成(1970-),男,四川資陽人,成都理工大學工程技術學院自動化系,副教授。(四川?樂山?614000)
中圖分類號:G642.0?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)20-0086-02
電氣工程及其自動化專業(yè)在電氣信息領域起著十分重要的作用,主要研究電能的產生、傳輸、轉換、控制、儲存和利用,同時有關電能的轉換及使用的控制在該專業(yè)所占的地位也日益重要。[1,2]它和人們的日常生活及工業(yè)生產聯(lián)系越來越緊密,因而發(fā)展迅速,已經成為高新技術產業(yè)的重要組成部分,并成為很多高校的一門重要學科。而成都理工大學工程技術學院在2005年成立了電氣工程及其自動化專業(yè),在專業(yè)發(fā)展過程中注重實踐課程體系的建立。為了適應當今社會關于應用型人才的培養(yǎng)要求,加強學生的動手能力和實踐技能,突出工程能力和工程素質的培養(yǎng),結合電氣工程及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)方案制訂了電氣專業(yè)工程訓練教學計劃,形成了科學的電氣工程實訓課程體系。體系以培養(yǎng)學生在電機及其電力拖動技術、電力電子與電氣傳動技術、電氣控制技術、電力系統(tǒng)自動化技術等方面的工程技能為基本目標,旨在提升學生在電氣領域的知識應用水平和綜合創(chuàng)新能力,構建起理論知識學習與實際技能訓練、單項能力培養(yǎng)與綜合素質提升之間的橋梁。
一、課程目標定位
課程體系反映了應用型本科對知識能力方面的要求。應用型本科同一般普通本科的培養(yǎng)體系是平行的,相比具有鮮明的技術應用性特征。[3]在培養(yǎng)規(guī)格上,應用本科培養(yǎng)的不是學科型、學術型、研究型人才,而是培養(yǎng)適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型人才;在培養(yǎng)模式上,應用本科以適應社會需要為目標,以培養(yǎng)技術應用能力為主線設計學生的知識、能力、素質結構和培養(yǎng)方案,以“應用”為主旨和特征構建課程、教學內容體系,重視學生技術應用能力的培養(yǎng)?;趹眯捅究频男再|,為了加強對學生實踐能力的培養(yǎng),使學生盡快掌握本專業(yè)領域的技能,因此整個體系強調建立一個系統(tǒng)化的實訓過程,通過實訓,學生應該具備以下技能:
掌握電機和電力拖動技術,熟悉變壓器、直流電機、交流電機的結構,通過實訓熟悉電機運行原理和調速原理。
掌握電力電子與電氣傳動技術,熟悉各種電力電子器件的應用,能正確使用變頻器,并能初步進行電機調速電路的設計和調試。
掌握電力系統(tǒng)自動化技術,通過實訓熟悉繼電保護基本原理,利用MATLAB進行潮流計算,并能進行初步的短路分析。
熟練掌握工廠電氣控制、電氣設計軟件等開發(fā)平臺和應用技術,能夠進行系統(tǒng)控制程序設計或者利用軟件進行電路的設計。
掌握電氣系統(tǒng)或者控制程序的調試方法,能通過實際操作較好地判斷出電氣系統(tǒng)或者控制程序的缺陷,并進行改進。
為了節(jié)約成本,加快開發(fā)過程,能夠用仿真軟件對電路進行仿真,熟練使用各種仿真軟件,包括Protel DXP等。
能熟練使用各種檢測工具,具備對低壓電器的認知和感性認識,熟悉每種低壓電氣的正確用法,能進行初步的設計,選擇出滿足要求的電器。
二、課程體系的構成原則
實訓基于各課程各章節(jié)內容或者課程之間聯(lián)系,以實訓項目為主體和載體,以程序或者電路系統(tǒng)設計作為驅動,實現(xiàn)知識、技術、能力和素質的全面提高。以實訓課程體系作為實訓目標的基礎,制訂完善的實訓計劃體系,同時堅持了以下原則:
以就業(yè)實際需求為導向,以能力培養(yǎng)為核心,以學生適應就業(yè)崗位為目標,以崗位技能為重點,兼顧長遠發(fā)展。
注重知識、技術、能力、素質的協(xié)調發(fā)展,使學生通過實訓既鞏固了所學的知識和技術又提高了應用知識、技術的能力,使素質得到升華。
以實踐能力和工程訓練為重點,突出技術應用能力培養(yǎng),強調在應用中創(chuàng)新,通過解決問題綜合運用所學的知識。
課程體系體現(xiàn)了開放性、靈活性,及時反映了新能源技術的發(fā)展以及新技術的應用。
課程體系與人才培養(yǎng)方案的課程體系銜接,分別針對電氣技術、電力系統(tǒng)自動化、電力電子等方向設立實訓課程。
三、分層次模塊化實訓教學體系的設立
電氣工程及其自動化專業(yè)主要是研究電能應用的專業(yè)。近幾十年來,有關電能的轉換、控制在該專業(yè)所占的地位日益重要,專業(yè)名稱中的“及其自動化”反映了科學技術的這種發(fā)展和變化。電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)范圍主要包括電工基礎理論、電氣裝備制造和應用、電力系統(tǒng)運行和控制三個部分。[4,5]因此實訓課程的設立也應該反映這些專業(yè)范圍。首先,電工理論是電氣工程的基礎,主要包括電路理論和電磁場理論。這些理論是物理學中電學和磁學的發(fā)展、延伸。而電子技術、計算機硬件技術等可以看成是由電工理論的不斷發(fā)展而誕生,電工理論是它們的重要基礎。電氣裝備制造主要包括發(fā)電機、電動機、變壓器等電機設備的制造,也包括開關、用電設備等電器與電氣設備的制造,還包括電力電子設備的制造、各種電氣控制裝置、電子控制裝置的制造以及電工材料、電氣絕緣等內容。電氣裝備的應用則是指上述設備和裝置的應用。電力系統(tǒng)主要指電力網的運行和控制、電氣自動化等內容。制造和運行不可能截然分開,電氣設備在制造時必須考慮其運行,如電力系統(tǒng)由各種電氣設備組成,其良好的運行必然要依靠良好的設備。
針對專業(yè)范圍,電氣工程及其自動化專業(yè)工程訓練在學院工程訓練中心進行。訓練內容劃分為工程認知訓練、專業(yè)技能訓練和綜合創(chuàng)新訓練三個層次。由于我院從專業(yè)建立初期就注重實驗室的建設。目前訓練條件優(yōu)良,已建有電氣技術實訓室、電機及拖動實驗室、電力自動化及繼電保護實驗室、電力電子及傳動控制實驗室等專業(yè)實驗室。同時,學院工程訓練中心為進一步提升學生在電氣工程領域的綜合創(chuàng)新能力,建設了數(shù)控加工中心、基于先進控制技術的運動控制實驗室和柔性制造中心,突出真實的工業(yè)應用環(huán)境,突出強化學生在系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)開發(fā)等方面的工程訓練,有利于高水平應用型人才的培養(yǎng)。
我院電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系設立了三個方向:電氣技術方向、電力電子技術方向、電力系統(tǒng)及其自動化。針對不同方向和實訓層次設立不同的課程。如圖1所示。
首先,工程認知訓練是電氣工程及其自動化專業(yè)整個教學過程中一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)包括生產實習等內容,使學生在生產實際或者科研中驗證從課本上學到的理論知識,加深對知識的理解和認識,從而鞏固所學知識并體會知識的應用價值;培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識去觀察、解釋并進一步嘗試解決生產實際或者科研過程中發(fā)生的問題,提高分析問題與解決問題的能力;使學生了解企業(yè)的生產工序、工藝流程、管理制度,從而獲得與本專業(yè)有關的實際生產知識,并擴大專業(yè)知識面;培養(yǎng)學生從事技術專題調查、搜集資料和進行研究的能力,并為即將進行的畢業(yè)設計和論文打下良好的基礎。其后是專業(yè)技能訓練,針對專業(yè)應用領域設置模塊,包括電機、電力電子技術、電力系統(tǒng)自動化、電氣傳動自動控制系統(tǒng)、PLC、電氣CAD等。而學生專業(yè)技能是一個復雜的技能系統(tǒng),諸多技能之間既相互關聯(lián)又相互影響,其訓練途徑及實施辦法亦多種多樣,同時必須具備整體性、科學性和互動性。因此,專業(yè)技能訓練方案的制訂,內容上密切結合學科和緊扣本專業(yè)的培養(yǎng)目標,與專業(yè)培養(yǎng)方案一致,注重能力的提高和知識的應用,注重開放性和拓展學生的思維空間構建與理論教學相輔相成、以能力培養(yǎng)為主線的技能訓練方案,為專業(yè)培養(yǎng)方案的貫徹執(zhí)行服務,以適應教育教學改革發(fā)展的需要,全面提高人才培養(yǎng)質量。最后是綜合創(chuàng)新訓練,為實現(xiàn)個性化培養(yǎng)提供先進的創(chuàng)新設計、制作的環(huán)境與條件。通過綜合創(chuàng)新訓練為學生創(chuàng)造一個能培養(yǎng)興趣、產生好奇心的環(huán)境,使他們在這里自己動手創(chuàng)新制作、激發(fā)創(chuàng)造力。以創(chuàng)新思維和創(chuàng)新制作能力的訓練為核心,充分發(fā)揮學生的自主能力和綜合運用所學知識的能力,培養(yǎng)更多高素質、復合型、應用型人才。綜合創(chuàng)新訓練不但能夠培養(yǎng)學生的綜合素質,增強學生的工程實踐能力,而且還有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新思維,起著其他課程不能替代的作用。
整個課程體系對應于工程素質訓練、金工實習、電機及拖動技術實訓、控制理論和控制系統(tǒng)實訓、PLC與變頻器應用技術實訓、單片機技術工程訓練、CAD實訓、電力系統(tǒng)自動化實訓、電力電子與電氣傳動實訓、自控系統(tǒng)綜合實習、調速系統(tǒng)綜合設計、供配電系統(tǒng)綜合設計等實訓。同時為了突出應用型本科的特點,增加了“Protel DXP實用教程”和“電氣工程CAD”與實訓環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密的課程。實訓課內容如表1所示。
通過該課程體系使學生能夠初步了解機電工程的基本研究領域,具備電氣基本操作技能,掌握電機及拖動系統(tǒng)的類型、組成和控制方法,掌握控制理論及自動控制系統(tǒng)的組成,具備對一般機電控制系統(tǒng)的安裝、分析和維護技能,掌握常用電力電子器件的特性,并能根據要求設計出實用電路,掌握可編程控制器和變頻器的使用方法,具有一定的電氣控制系統(tǒng)開發(fā)能力,在本專業(yè)領域內具備一定的科學研究、科技開發(fā)和組織管理能力,具有較強的工作適應能力。
四、結論
電氣工程及其自動化專業(yè)自2005年在成都理工大學成立以來,針對本學校學生的入學基礎和就業(yè)的實際情況對實踐方面的教學課程體系不斷調整,增加了“Protel DXP實用教程”和“電氣工程CAD”與實訓環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密的課程,增加了綜合創(chuàng)新訓練課程,已經形成了完整、科學的實訓體系。從目前的實際運行情況來看,通過實訓,學生的就業(yè)率得到提高,同時學生到企業(yè)后熟悉崗位的時間縮短,得到了用人單位的好評。
參考文獻:
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關鍵詞:電力市場;電力營銷;電氣工程及其自動化專業(yè);課程體系
作者簡介:游文霞(1978-),女,湖北嘉魚人,三峽大學電氣與新能源學院,副教授;劉會家(1969-),男,湖北大冶人,三峽大學電氣與新能源學院,副教授。(湖北 宜昌 443002)
基金項目:本文系“電力市場與電力營銷課程體系的研究與實踐”(項目編號:J2010045)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)23-0036-03
三峽大學電氣工程及其自動化專業(yè)起源于1988年開辦的電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè),和其他高校不一樣,該專業(yè)主要為電力行業(yè)培養(yǎng)高級專門技術人才。隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展,“智能電網、特高壓、新能源”特征逐步呈現(xiàn),技術與管理也已開始走出國門,加之始自2003年高等教育“質量工程”的提出,對電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。
現(xiàn)有的電氣工程及其自動化專業(yè)的本科畢業(yè)生由于缺乏經濟學與管理學的基礎,無法立即適應電力系統(tǒng)市場化運作管理的需要,與此同時,一般經濟管理專業(yè)的畢業(yè)生由于不了解電力系統(tǒng)的物理概念、運行與控制規(guī)律而無法從事以系統(tǒng)潮流計算和優(yōu)化為基礎的電力市場交易方面的工作,電力行業(yè)迫切需要同時掌握電氣工程、經濟學、管理學知識的復合型人才。因此,有必要在三峽大學原有的電力系統(tǒng)及其自動化國家特色本科專業(yè)培養(yǎng)計劃的基礎上加強電力市場營銷與管理方向的專業(yè)課程建設,培養(yǎng)既熟悉電力工程專業(yè)技術知識又掌握電力行業(yè)管理和電力市場機制的新型人才,以滿足電力工業(yè)和電力企業(yè)改革的需要。
電力市場與電力營銷方向是對三峽大學電氣工程及其自動化專業(yè)優(yōu)勢學科的繼承和發(fā)展,課程設置應該建立在現(xiàn)有的電氣工程及其自動化專業(yè)課程基礎上,主要增設電力經濟分析與管理等領域的專業(yè)基礎課程與專業(yè)課程,強調電力系統(tǒng)專業(yè)知識與經濟管理基礎知識、電力經濟專門知識的相互結合,注重理論聯(lián)系實際,傳統(tǒng)融合創(chuàng)新。
本文從人才培養(yǎng)目標、理論課程體系構建、實踐教學內容設置、專業(yè)教材建設和師資隊伍建設等方面出發(fā)探討了三峽大學該專業(yè)方向的建設。
一、人才培養(yǎng)目標
電力市場專業(yè)方向培養(yǎng)的是現(xiàn)代電力工程應用型人才,學生應該既能夠勝任電氣工程及其自動化專業(yè)的技術工作,又具有從事電力企業(yè)、電力項目經濟分析和營銷管理等工作的能力,學生在具有比較系統(tǒng)的電氣工程及其自動化專業(yè)所必需的基礎學科理論、較寬厚的電氣工程領域專業(yè)技術知識的基礎上側重于必備的電力企業(yè)經濟運行理論基礎和經濟管理理念的培養(yǎng)。
畢業(yè)生應具備以下幾方面的知識、能力和素質:掌握較扎實的數(shù)學、物理等自然科學的基礎知識,具有較好的人文社會科學、經濟學與管理科學基礎和外語綜合能力;系統(tǒng)地掌握本專業(yè)領域必需的較寬泛的技術基礎理論知識;獲得較好的工程實踐訓練,具有較熟練的計算機應用能力;具有電力市場與電力營銷方向的專業(yè)知識與技能,了解本專業(yè)學科前沿的發(fā)展動態(tài);具有較強的工作適應能力,具備一定的科學研究、科技開發(fā)和組織管理的實際工作能力。培養(yǎng)的學生可在電網企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、電力設計院、電力建設企業(yè)、電力技術研發(fā)企業(yè)、電力技術經濟咨詢機構以及政府部門、金融機構和其他各類企事業(yè)單位從事電力規(guī)劃、電力企業(yè)戰(zhàn)略、電力體制改革與電力市場、電力政策研究、電力需求與營銷、電價、電力項目投資與項目可行性研究、電力工程項目概預算和電力工程管理與教育等方面的工作。
二、課程體系結構
電力市場與電力營銷專業(yè)的本科畢業(yè)生應該在掌握電氣工程及其自動化專業(yè)所必需的基礎學科理論與電氣工程領域專業(yè)知識的基礎上,全面、系統(tǒng)地掌握與經濟有關的基礎理論知識、經濟技術指標體系及發(fā)電、供電、基建計劃的編制方法和管理程序,熟悉電力現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃,掌握電力市場、電力企業(yè)、電力工程項目管理等知識。學生具有扎實的電力理論基礎,能夠應用系統(tǒng)的思想、經濟管理的理論與方法和計算機應用技術解決電力技術與經濟實際問題。
在設置電力營銷與管理專業(yè)方向課程時,充分考慮了電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課程以及專業(yè)課程模塊、電力市場營銷與管理方向的課程模塊的特點,并注意它們之間的融匯與貫通。課程構建主要分為理論部分和實踐部分兩大塊,如圖1所示。
其中,理論部分是實踐教學的基礎,而理論部分和實踐部分都是圍繞三峽大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)現(xiàn)有的人才培養(yǎng)計劃展開,是對其的有效補充。
1.理論課程體系
在電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)原有的專業(yè)基礎課程與專業(yè)課程的基礎上,主要增設了以下專業(yè)方向模塊主干課程:電力系統(tǒng)經濟學基礎[1]、電力市場[2]、電力市場營銷[3]、電力企業(yè)管理。[4]如圖2所示。
下面分別給出了這四門理論課程的教學目的與教學任務。
(1)電力系統(tǒng)經濟學基礎。主要側重于讓學生了解各種能源轉換成電力并在其傳輸、分配和利用過程中與之相關聯(lián)的各種經濟關系及其與國民經濟有關部門之間發(fā)生的經濟聯(lián)系。掌握電力經濟學以及與之相關的具體技術、系統(tǒng)研究中廣泛應用的計算方法和經濟學知識。
(2)電力市場。系統(tǒng)地介紹電力市場相關的基本概念和基本理論,使學生了解電力工業(yè)和電力市場的整體框架及其市場結構,掌握電力市場運營所需要理解的電力市場的各個細分市場、功能運行及其方式,從而為了解電力工業(yè)的管理體制和基本的市場運行規(guī)律打下基礎。
(3)電力市場營銷。該課程立足全面、系統(tǒng)地闡述電力市場營銷的理論基礎與理論體系,主要介紹現(xiàn)代電力營銷理論、策略、方法和技巧,讓學生樹立電力市場觀念、競爭觀念和效益觀念,了解電力市場營銷研究、開發(fā)、策劃和管理及國際電力市場營銷與網絡營銷等相關內容。
(4)電力企業(yè)管理。讓學生了解電力企業(yè)的一般概況和管理的產生與發(fā)展;了解電力企業(yè)的性質、電力企業(yè)管理組織與管理制度、電力企業(yè)管理人員的作用及素質和電力企業(yè)管理的方法、藝術以及電力企業(yè)文化,為進入社會參加實際的經濟活動及電力企業(yè)管理工作提供必要的知識儲備,培養(yǎng)學生企業(yè)管理的素質和能力。
考慮到電力系統(tǒng)本身是一個包括使用各種能源的發(fā)電站、各電壓等級的輸電線和各種電壓用戶的復合體,同時還涉及到系統(tǒng)經濟、安全地運行以及日益受到關注的電力開發(fā)利用對環(huán)境的影響等問題,是包括經濟、技術和社會為一體的龐大系統(tǒng),需要應用現(xiàn)代信息技術、系統(tǒng)工程的方法解決好有關的技術與經濟問題。因此,為加強學生經濟優(yōu)化的思想和系統(tǒng)管理的理念,并且能夠運用這些理論與方法分析、解決電力系統(tǒng)運行與管理中的經濟問題,進一步推薦系統(tǒng)工程、決策支持系統(tǒng)、電力企業(yè)生產運營管理、電力工程概預算、管理信息系統(tǒng)等選修課程。
2.實踐教學課程
現(xiàn)代電力工程應用型人才應具有工程意識、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。工程實踐能力和創(chuàng)新能力是普遍受到關注的問題。在實踐課程的設置方面注重學生工程意識的培養(yǎng),并將這種工程意識的培養(yǎng)體現(xiàn)在專業(yè)實踐課程的教學內容與教學模式之中。
圖3給出了電力市場與電力營銷專業(yè)方向模塊實踐課程體系結構。課程設計包括:發(fā)電廠經濟運行課程設計、電力營銷課程設計。課程設計的主要任務是增強學生對該方向各門專業(yè)基本知識的理解與應用實踐能力,培養(yǎng)學生的專業(yè)實踐技能。綜合實驗包括:電力經濟綜合實驗、電力市場仿真實驗、[5]電力市場信息化案例分析實驗。通過綜合實驗的訓練讓學生了解專業(yè)的知識體系及其每個知識點的工程背景、解決了什么樣的工程問題及其解決問題的思想方法等,培養(yǎng)學生綜合運用所有專業(yè)知識的實踐能力和創(chuàng)新能力。
三、教材與師資隊伍建設
1.專業(yè)教材建設
教材是體現(xiàn)教學內容和教學方法的知識載體,是教師進行教學的基本工具。教材的質量直接體現(xiàn)著高等教育和科學研究的發(fā)展水平,也直接影響本科教學的質量。為適應新時期本科教育教學改革和培養(yǎng)具有國際競爭能力的素質人才的需要,該專業(yè)方向模塊課程的教材采用選購國內外先進教材與自行編寫特色教材的組合方式。
根據課程體系結構,通過對比相關教材,目前每門理論課程的教材指定一本國內外的先進教材作為講課教材。[1-5]另外,根據相關理論的研究熱點與研究進展,提供5~7本相關教材作為參考教材。理論課程教材與參考教材的選擇要求體現(xiàn)現(xiàn)有專業(yè)課程與增設課程之間的相互關系以及課程知識點的內在聯(lián)系。教材內容要求具有一定的深度與廣度,力求反映本專業(yè)的前沿發(fā)展。
與此同時,該專業(yè)方向的人才培養(yǎng)主要面向我國電力工業(yè)。實踐教學的目標是培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新能力的應用型電氣工程專門人才。實踐教材應該體現(xiàn)“設計型、綜合型、培訓型”的鮮明行業(yè)特色,所以,實踐教材采用自編教材,編寫過程中教材要求突出專業(yè)學科特點,注重訓練學生的動手能力。目前,這項工作正在積極進行之中。
2.師資隊伍建設
專業(yè)建設的關鍵是師資隊伍建設。一支結構合理的高水平教師隊伍是專業(yè)建設的主要目標之一,是專業(yè)建設持續(xù)健康發(fā)展的根本保證。師資隊伍建設的任務主要在于教師隊伍結構優(yōu)化和教學科研水平的提高。
電力市場與電力營銷專業(yè)方向經過這幾年的發(fā)展形成了教學經驗豐富、思想活躍、積極參與教學改革、對教學工作高度負責、對學生嚴格要求、愛崗敬業(yè)、團結拼搏、充滿活力的高素質教師團隊?,F(xiàn)有教授2名,副教授2名,講師3名。為了進一步了解行業(yè)特點,掌握行業(yè)需求,教師們積極與電力行業(yè)各企業(yè)、研究院所進行交流溝通,到電力部門進行掛職鍛煉,深入供電局客戶服務中心,建立了宜昌電力勘測設計研究院“產學研”基地。教學團隊還承擔了諸如電力系統(tǒng)負荷預測、區(qū)域電力系統(tǒng)無功補償規(guī)劃等多項相關的科學研究與教學研究項目,并將研究成果應用到區(qū)域客戶直供電進行試點。同時,在課堂教學與實踐教學過程中緊密結合科研課題講授相關理論知識,使得教師的課堂教學質量與科學研究能力相長,極大地提高了教師的綜合素質。
當前,還需要進一步優(yōu)化教師隊伍的年齡結構、學歷結構和學緣結構,穩(wěn)定骨干教師隊伍,造就拔尖人才,培養(yǎng)若干名在國內外有重大影響的學術帶頭人,形成和聚集一批在國際、國內有一定知名度的學術創(chuàng)新團隊,建成一支整體水平較高、充滿活力的適應學校事業(yè)發(fā)展需要的師資隊伍。
四、總結
電力市場與電力營銷方向的設置是三峽大學電氣工程及其自動化專業(yè)適應電力行業(yè)需求開設的新方向。已有該專業(yè)方向的學生畢業(yè)后分配到國家電網公司、南方電網公司各地級市的客戶服務中心、市場部等相關部門,單位對其工作表現(xiàn)反映良好。
本文在分析了三峽大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案知識體系結構的基礎上,提出了在該專業(yè)增設電力市場與電力營銷專業(yè)方向教育的必要性和重要性,探討了該專業(yè)人才培養(yǎng)目標、理論課程體系結構、實踐教學內容設置以及專業(yè)教材建設和師資隊伍建設等問題。
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關鍵詞:實踐教學;電氣化工程;自動化;教育教學
此文章是在祝昆老師的指導下完成的電氣化及其自動化人才的培養(yǎng)要面向市場的需求,不僅要在理論教學中加強實踐教學的環(huán)節(jié),在充分考慮科學技術發(fā)展的基礎上突出此專業(yè)的系統(tǒng)性、工程性和實踐性。有效的實驗課程可以很好的了解學生對于專業(yè)知識的掌握情況和運用程度,為檢驗學生的學習能力和技能高低奠定了考核基礎。筆者根據我校專業(yè)的實際情況和特色,將教學環(huán)節(jié)分為以下四個板塊:
一、基本實驗教學板塊
基本實驗板塊主要是讓學生深入了解專業(yè)的基礎知識和掌握實驗的基本技能。這一板塊中是將實驗過程中的深化學生對理論知識的理解力,提高學生分析問題和解決問題的能力。要多給學生提供實驗的機會,實驗室可以采取全天開放的形式,想要做什么樣的實驗都由學生自己去決定,這樣就不用占用課堂的時間對提高實驗的效率也有很好幫助。教師要根據學生的專業(yè)知識掌握情況及時調整實驗內容,可以將實驗分為演示實驗、必做實驗、選作實驗和綜合性實驗,課程的實驗部分可以根據實驗的類型采用不同講解方法。演示性實驗主要教師講解過程中由學生來動手,對必做實驗和選作實驗則要采用師生互動的方式,學生在做實驗的時候教師只需要在一旁輔導就行。但是對于綜合實驗就需要學生自己構思然后再動手去做,最后得出的結論由教師組織進行討論。這種有學生設計實驗方案再自行分析實驗結果的方式可以很好的培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。教師在檢查和補充實驗中的不足時也能有效的幫助學生分析和檢查所得結果的正確性,引導學生發(fā)現(xiàn)試驗中具有代表性的想象??傊?,不管怎么改變實驗類型都必須要以培養(yǎng)學生動手能力充分體現(xiàn)其主觀能動性。
二、綜合性設計板塊
綜合性設計板塊主要是利用校內的電工電子實習基地來完成學習任務的,它也是培養(yǎng)學生電工電子實踐能力和基本設計技能的重要教學環(huán)節(jié)。課程設計的基本思路應該要以整合為基礎把封閉式變?yōu)殚_放式的綜合性課程,讓學生可以得到把所學各門專業(yè)進行綜合應用的實踐機會,對于選題教師也要特別慎重的考慮。因為綜合性設計板塊的特點具有綜合性、多樣性、實踐性和開放性,所以在教學過程中學生可以積極的參與其中,在學生中得到了廣發(fā)好評的同時也取得了很好的教學效果。這種比較自由化的教學方式對學生知識的掌握和鞏固有著積極的影響,運用這種手段不但能讓學生對理論理解透徹,還能讓學生在畢業(yè)后可以盡快適應電子行業(yè)的實際工作。
三、物理、數(shù)字仿真教學板塊
物理、數(shù)字仿真教學板塊主要是以動態(tài)模擬仿真實驗室和輸變電運行仿真中心進行的一種模擬真實工作情況的一種虛擬環(huán)境,它可以為學生提供真實的電力系統(tǒng)生產環(huán)節(jié)對學生進行綜合性仿真實踐訓練。因為電子系統(tǒng)是一個大型的動態(tài)系統(tǒng),電力的生產、輸送和使用幾乎是同時進行的,所以現(xiàn)場生產運行中安全性極其重要,想要在實踐系統(tǒng)中做實驗是不可能的。而物理動態(tài)模擬實驗室和數(shù)字化仿真就為學生提供了可以實踐的機會,動態(tài)模擬實驗室只是大型電力系統(tǒng)的一個縮影,通過它可以讓學生對電力系統(tǒng)的特性進行實踐,在實踐中可以加深學生對知識的理解有助于學習效率的提高。通過物理、數(shù)字仿真教學不僅可以讓學生可以動手實踐,還可以讓學生更直觀的了解電力系統(tǒng)運行的情況,對熟悉電能的生產和輸送整個過程起到了重要的輔助作用,進一步加深了學生對理論知識的理解從而完善了課堂教學機構。學生在掌握專業(yè)知識的同時也得到了很好的技能鍛煉,為以后遇到這種問題提供了處理的經驗。
四、綜合實踐訓練板塊
綜合實踐訓練板塊是讓學生可以在工程實踐中得到很好鍛煉,是學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,通過自己的力量進行初步的工程實踐鍛煉從而提高學生的綜合素質。通過實踐訓練可以全面深化電氣工程及其自動化專業(yè)的理論知識,對培養(yǎng)學生全面分析問題、獨立解決問題的能力起著關鍵作用。實踐可以使學生掌握一定的工作方法和步驟,也能端正學生的態(tài)度使其認真踏實的進行工作。高度的責任心和獨立完成工作的能力都是走向社會不可缺少的共作素養(yǎng)。當然還要學會和周圍的同事團結協(xié)作共同完成企業(yè)的目標和任務。
作者簡介:張莉莉(1982-),女,漢,河南省洛陽人,講師,碩士,畢業(yè)于江蘇大學,主要研究方向為電氣自動化、現(xiàn)代控制等。
電氣工程及其自動化是與電能生產和應用相關的技術,也是工程教育體系中的一個學科[1]。隨著社會經濟的發(fā)展,電力需求越來越大,電力后備人才的培養(yǎng)迫在眉睫。目前,我國許多大學都開設有該專業(yè),是我國高校招收學生最多的專業(yè)之一。洛陽師范學院也開設了該專業(yè),專業(yè)包含電力系統(tǒng)及其自動化、過程控制及其自動化、電力電子與拖動三個方向。 該專業(yè)安排的課程都是從事電力系統(tǒng)相關工作的基礎知識,有理論性強、且與實際工程聯(lián)系密切的特點,它要求學生有較高的動手能力。但由于傳統(tǒng)教學方式存在不足,所以至今教學效果不夠理想[2]。該文在已有教學改革和實踐的基礎上,引入CDIO工程教育理念,并將教學與工程實踐相結合,確定課程教學方案,最終得出一套基于CDIO的電氣工程及其自動化專業(yè)(電力系統(tǒng)及其自動化方向)的教學方法,進而培養(yǎng)出工程能力較強的學生。
1 洛陽師范學院電氣工程及其自動化專業(yè)發(fā)展和現(xiàn)狀
我校是師范院校,電氣工程及其自動化專業(yè)開設較晚,與重點工科大學相比,在學校軟硬件方面都存在一定的差距。我校原為師范院校,開設該專業(yè)后在課程體系及教學方面還沿用了師范教學的一套理論,難免出現(xiàn)各種問題。
在課程體系和教學內容中,出現(xiàn)了一些問題:一是注重理論教學,忽略了實踐教學,學生實踐能力較差;二是各門課程老師交流較少,各課程教師只是專注于自己教學課程,與相關課程老師交流過少,導致學習內容上的連貫性不是很好;三是校企合作還有待提高;四是教學設備和設施不完善,校內實驗實訓基地和校外實踐教學基地尚未建設好;五是電氣工程及其自動化是長線專業(yè),具有很大的社會需求,尤其服務洛陽地方經濟和相關行業(yè)的能力仍待提高。
2 改革思路及方向
2.1 基于CDIO的理論教學改革
CDIO由構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運作(Operate)四個英文單詞的首字母組成。它涵蓋了從產品研發(fā)到產品運行的整個周期,引導學生主動學習工程,并注重實踐以及課程之間的聯(lián)系,集中體現(xiàn)了“做中學”和“基于項目的教育和學習”的理念,因此理論教學時應注重實踐中的應用內容的講授。
2.1.1電力系統(tǒng)及其自動化方向專業(yè)課程設置
電力系統(tǒng)是由多個環(huán)節(jié)組成的電能生產與消費系統(tǒng),包括發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等。為保證系統(tǒng)的良好運作,還在各個環(huán)節(jié)和不同層次之間設立了相應的信息與控制系統(tǒng),用來測量、調節(jié)、控制、保護、通信和調度電能生產的全過程,以保證用戶獲得安全、經濟、優(yōu)質的電能。電氣工程及其自動化(電力系統(tǒng)及其自動化方向)主要任務就是理解、掌握并能設計電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)。因此該專業(yè)主要開設的專業(yè)主干課程有:電力電子技術、高電壓技術、發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、計算機仿真、電力系統(tǒng)規(guī)劃等課程等。
2.1.2理論教學改革
學生通過學習專業(yè)主干課程對電力系統(tǒng)有一個全面深入的了解,為今后從事相關的工作打下堅實的理論基礎。為了達到好的教學效果,以上各門與實際聯(lián)系緊密的課程講授時應以CDIO的教學方式進行教學,使學生主動學習,牢牢掌握電力系統(tǒng)的相關知識。
以《電力系統(tǒng)繼電保護》課程為例[3],對課程基于CDIO的教學,講解內容應分步實現(xiàn)。首先,要讓學生透徹理解繼電保護的內涵,引導學生通過對大型事故案例的分析來主動地發(fā)現(xiàn)問題并構思(conceive)。因為繼電保護作用重大,能保護一次系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,學生們只有在分析系統(tǒng)正常運行和故障運行的電氣量特性差別的基礎上,才能設定保護方案,所以學生必須牢牢掌握。其次,掌握繼電保護方法是思考和解決保護問題的基礎,學生只有在此基礎上,才能對一次系統(tǒng)故障進行分析,找出相對的辦法來切除故障,并完成設計(design)和實現(xiàn)(implement)過程;再次,典型完備的保護方案應從企業(yè)那里借鑒,因為企業(yè)在這方面配置十分成熟,啟發(fā)學生在配置保護時形成完整的概念,完成運作(operate)過程。上述這種教學內容設計,彌補了原來的繼電保護課程偏重于基本原理的介紹、不注重應用的缺陷。
2.2 基于 CDIO 工程教育模式的實踐性教學環(huán)節(jié)的改革與實踐
目前我國工程教育不僅重視科學基礎,還重視對學生個人能力、團隊合作能力以及系統(tǒng)適應和調控能力的培養(yǎng)。要真要做到這些,要改革工程人才培養(yǎng)模式。參照CDIO理念進行改革是一種有效可行的思路。這種理念以項目設計為導向、以能力培養(yǎng)為目標,可通過項目設計將整個課程體系系統(tǒng)地、有機地結合起來。該研究為學生設置了1級、2級、3級三個級別的項目。1級項目涵蓋該專業(yè)核心課程,體現(xiàn)專業(yè)主要能力要求,貫穿于整個本科教學階段,對學生進行構思、設計、實現(xiàn)、運作的整體訓練;2級項目則僅涉及一組相關核心課程的學習,重點突出對某項能力的要求;3級項目則針對單門課程,專為增加學生對該門課程的理解而設。各級項目設立的必要性、所涉及的能力要求等,均根據課程需要而定。通過以上設計,整個培養(yǎng)計劃形成有機整體。
2.2.1基于 CDIO 模式的課程設計的設置(3級項目)
該校電氣工程及其自動化專業(yè)有多達二十幾門的專業(yè)課課程設計,為了達到實際效果,電力系統(tǒng)及其自動化方向的學生重點對電力電子技術、高電壓技術、發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、電力系統(tǒng)調度自動化、電力系統(tǒng)自動裝置原理、Matlab控制系統(tǒng)與仿真、單片機原理及應用等課程進行課程設計環(huán)節(jié)。通過增加實踐環(huán)節(jié),增設每一門課的課程設計,可以很好的提高學生的動手能力,改善學生對知識的理解水平,為使學生形成完整的知識體系以及應用能力打下良好的基礎。
3級項目設計旨在鼓勵學生主動學習和綜合學習。項目通過開展學術研討活動,推動學生學習系統(tǒng)建模、模型分析、仿真開發(fā)等技能。教師在課程設計項目中要引導學生通過技術研討、方案選擇等形式啟發(fā)創(chuàng)新思維。在這種新型模式的課程設計下,學生對研究對象進行系統(tǒng)模型分析計算,可培養(yǎng)其用數(shù)學邏輯方法精確描述電力系統(tǒng)的能力。項目內容設計時要考慮學生個體能力的差異,為不同水平的學生提供不同復雜程度的選擇。按照各自的要求完成設計任務,也可以達到鞏固知識和鍛煉能力的目的。比如電力電子技術課程設計設置:⑴單結晶體管觸發(fā)電路的設計;⑵正弦波同步移相觸發(fā)電路的設計;⑶單相半波可控整流電路的設計;⑷單相橋式半控整流電路的設計;⑸單相橋式全控整流電路的設計;⑹三相半波可控整流電路的設計;⑺三相橋式半控整流電路的設計;⑻三相橋式全控整流電路的設計;⑼單相正弦波脈寬調制SPWM逆變電路的設計;⑽半橋型開關穩(wěn)壓電源的設計;⑾單相交流調壓電路的設計。以上設計難易程度有所差別,適合不同水平的學生,使不同層次學生都能得到鍛煉。
2.2.2基于 CDIO 工程教育理念的“課程群“綜合設計或實驗設置(2級項目)
2級項目則引導一組相關核心課程的學習,重點突出對某項能力要求。我校把電氣工程及其自動化專業(yè)的所有課程建立了四個課程群,其中專業(yè)課程群有四個:電子電路課程群、自動控制類課程群、電力系統(tǒng)及自動化課程群、嵌入式系統(tǒng)課程群。這里重點討論電力系統(tǒng)及其自動化方向的課程群。
電力系統(tǒng)及自動化課程群主要涉及電能的產生、變換、輸送、分配、控制的理論,電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設計、安裝調試、運行規(guī)律,以及相應的設備、測量、保護、調節(jié)、控制系統(tǒng)的理論和技術。本課程群建設的目的就是將電力電子、電力系統(tǒng)分析等相關的理論課程和繼電保護、發(fā)電廠電氣部分、高電壓等技術課程同實際電氣設備和電力系統(tǒng)有機地結合起來, 通過上述訓練,學生能掌握電力系統(tǒng)的設計方法,并鍛煉了分析、計算和解決實際工程問題的能力。因此,該課程群的設置對培養(yǎng)從事與電氣工程有關的系統(tǒng)運行、自動控制、技術開發(fā)、信息處理、設計施工等領域工作的應用型工程技術人才具有重要意義。
課程群綜合設計或實驗項目的設置有個原則,那就是必須注重專業(yè)核心課程之間知識點的相互聯(lián)系,強調設計或實驗構思、設計、實現(xiàn)、運作都要基于項目進行。讓課程群綜合設計給學生更多參與實踐的機會。如該院進行不同電壓等級變電站設計與保護的課程群綜合設計時,將具有很強內在聯(lián)系的電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、發(fā)電廠電氣部分、計算機仿真等課程融合成一個課程群設計。以發(fā)電廠電氣主接線方案為平臺,依托短路計算和潮流計算來實現(xiàn)電力系統(tǒng)中設備選擇與運行,通過分析故障特征并進行整定計算來設定保護、最后通過計算機動態(tài)過程仿真分析等環(huán)節(jié)[4]。在這一個課程群設計下,學生工程實踐能力得到提高,而且在學習理論課之前,就能對立電力系統(tǒng)整體知識點有宏觀把握。綜合性設計通過利用開放性實驗室實踐,可以獲得遠遠超過課內實驗學時的實踐操作訓練時間。通過自主性、綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗內容的設置,可以進一步提高學生的學習效率和質量。
2.2.3基于 CDIO 模式的“產、學、研”相結合的畢業(yè)設計過程改革(1級項目)
CDIO 工程教育思想要求學生主動學習工程技術,并將課程和實踐有機聯(lián)系起來。這符合當前高等教育改革和發(fā)展趨勢:即將教學過程與相關行業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系起來。該院1級項目必須完整的貫穿于整個本科教學階段,使學生完整的得到構思、設計、實現(xiàn)、運作等方面的系統(tǒng)訓練。該校電氣工程及其自動化專業(yè)的1級項目分初級階段和高級階段。初級階段在一到三年級完成,任務是:了解CDIO理念,通過解剖產品實例來了解其組成部分及設計原理,使學生增加感性認識,并了解本專業(yè)核心課程與實際產品之間的對應關系,讓他們可以未來工程師的角色定位去看待所學知識;學生經歷項目構思與設計的實踐過程后,對專業(yè)的興趣會大大提高,創(chuàng)新思維也能得到鍛煉。畢業(yè)設計是1級項目的高級階段,任務是:學生在完成課程學習與項目訓練后,利用所學知識,完成一個產品項目的構思、設計、實現(xiàn)、運作等的訓練。設置1級項旨在讓學生從解決實際問題出發(fā)學習專業(yè)知識,激發(fā)學生對工程問題的興趣,引導其探索并掌握解決問題的方法。
該院鼓勵學生的畢業(yè)設計與工礦企業(yè)相結合,具體參與到某個產品或者是某個電力建設過程中去,通過畢業(yè)設計著重培養(yǎng)學生綜合分析和解決問題、組織管理、社交、獨立工作等各種能力,以及嚴謹、扎實的工作作風和強烈的事業(yè)心、責任感。只有具備這些能力和素養(yǎng),學生將來走上工作崗位后,才能順利完成所承擔的建設任務。
電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計的任務是,通過學習和訓練,使學生了解電氣工程設計基本原理和方法,掌握一般電氣工程設計的基本技能;根據情況合理選擇實施方案;熟練進行電氣工程各方面的計算,并設計出合乎規(guī)范的電氣工程施工圖紙。評估學生畢業(yè)設計時,要將實施過程和成果相結合進行,要重視過程和社會需求者的評價,對于結果則可以看得輕些,做到以社會需求為導向進行評價。學生畢業(yè)設計成績評估由畢業(yè)設計撰寫(40%)、畢業(yè)設計項目實施過程(40%)、社會需求評價(10%)和平時表現(xiàn)(10%)四部分組成。以項目實施與理論掌握情況考核為主,兼顧社會需求與平時成績,這樣才可以較為全面地評估學生的能力。