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中图分类号:G642.3 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)24-0132-03
Study of Major Undergraduate Course System of Electrical En-gineering and Its Automation based on Concept of CDIO//LU Min,
GONG Lijiao, ZHAO Mi, CAI Xinhong
Abstract Based on CDIO model analysis, found the Shihezi Univer-
sity in electrical engineering and its automation major undergraduate curriculum problems through compared with electrical science and
engineering at the Massachusetts institute of technology, according to the CDIO mode and the specific data analysis to build the electri-cal engineering and its automation major undergraduate course system.
Key words CDIO mode; electrical engineering and its automation major; curriculum provision
1 CDIO背景介绍
电气工程及其自动化专业隶属于电气类,目标是培养具有电气工程领域相关的基础理论、专业技术和实践能力,并且能在电气工程领域从事设计、研发、运行等工作的专业技术人员[1-2],具有典型的工科学科特征,即理论与工程实践相结合的学科[3-4]。
CDIO分别指Conceive(构思)、Design(设计)、Im-
plement(实现)、Operate(运作),是由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯工业大学、皇家技术学院和林雪平大学在2000年提出的一种工程教育改革模式,经过十几年的发展和不断完善,目前已有全球97所相关工程类高校加入,代表了新世纪国际工程教育改革的优秀成果(IET: Engi-neering and Technology Skills & Demand in Industry Annual Survey)。CDIO这一理念的核心是强调工程师的工程能力必须在真实的工程实践和解决工程问题的过程中取得,4个步骤代表了一个工业系统或过程的整个生命周期的所有环节[5]。
2 案例研究与比较
本文以提出CDIO理念的工程高校之一的麻省理工学院电子电气类专业本科最新设置为例,分析该校电气专业培养方案的特点,并与石河子大学电气工程及其自动化专业培养方案作对比,提出新的专业课程设置方案。
麻省理工学院电气与计算机科学系核心课程设置 麻省理工学院电气科学与工程专业最新的核心基础课由2门学科入门课、3门基础课(4选3)和3门专业课(4选3)组成,其中2门入门学科为实验课,结构如图1所示。
从图1可以看出,不同于传统授课形式,该专业的课程设置采用实验理论实验的授课方式。以实验课程入门,可以使学生参与理论模型推导、归纳和验证环节,加强基础概念认知,提倡和鼓励学生自主探索,并且通过后续的专业实验课程能够再来验证前期形成的理论,这样就构成整个学习与实践的循环。
麻省理工学院的电气科学与工程专业在长期的工程实践教育中逐渐形成具有鲜明工程培养特色的课程体系。通过分析麻省理工学院电气科学与工程专业课程的设置特点,对比目前正在实施的石河子大学电气工程及其自动化2013级培养方案的专业课程设置,发现目前石河子大学的电气工程及其自动化的专业设置存在“重理论、轻实践,重专业、轻人文,重必修、轻选修”的现象,具体表现为:
1)培养计划中工程实践课程所占比例较小,理论与实践课程教学相互独立,课程衔接性较差,课程内容较少涉及工程实际;
2)培养计划中工程科学和基础科学课程较少,专业技术课程比例过高,导致学生对于基础的科学知识没有了解;
3)轻视人文社科类课程教学,忽视学生个性的培养,课程计划中人文社科类课程所占比例较小,工科学生的人文素养较差;
4)必修课程和选修课程比例分配不平衡,选修课程数量不足,必修课比例过高,学生自主选择的范围有限。
表1中列出具体的数据,并且给出调整的方向和大小。
3 我国电气工程及其自动化专业本科课程体系模型重构
数据分析与结论 通过表1可以看出,与CDIO模式下的培养计划中各类课程在总学分中的比重相比,石河子大学电气工程及其自动化专业本科课程计划的课程结构模块存在偏高或偏低的比例差距。这不仅反映了课程比例设置不合理,更重要的是反映了电气工程专业在教育理念、培养模式等根本性问题上的差距。因此,想要实现电气工程及其自动化专业本科课程体系模型的重构,不仅仅是对课程结构比例的调整,更重要的是对工科教育的指导思想和教育理念的改革。
在课程体系设计方面,目前石河子大学电气工程专业本科课程体系还是采用传统的公共基础课程、专业基础课程和专业课程的模式,这种模式下课程虽然是循序渐进的,但是各个课程之间关联性较差,理论和实践环节的联系不够紧密,导致学生理论和实践脱节,实际工程能力较差。所以,基于CDIO理念重新设计电气工程及其自动化专业本科课程体系,就要改变目前的课程设置模式和授课方式,将整个学科看作一个整体,按照知识接受程度规划课程进度,并将能力训练或项目设计交叉其中,达到理论与实践相互结合,知识、能力和创新培养一体化。
基于CDIO理念的电气工程及其自动化专业本科课程体系模型 分析目前培养计划不足,借鉴CDIO理念,提出电气工程及其自动化专业本科课程体系,如图2所示。
从图2可以看出,该课程体系模型中,从左到右是按课程或项目的时间进度安排,从下到上表示可以同时开展的课程。整个课程体系模型清楚地显示了电气工程及其自动化专业课程结构和课程组织形式,理论与实践知识相互支撑的一体化课程体系。具体来说,体现在以下两个方面。
1)项目培养为主线。课程体系模型中按照系统化理念分为三级项目,其中,―级项目用以提供基础工程的经验和能力;二级项目为学期项目,主要围绕主题内容进行课程群学习,并以课程群为基础,推动课程计划中―级项目的开展;三级项目属于课程群内课程间或课程内的小规模设计实践活动,可以根据课程自身的内容和特点灵活安排,其目的是强化学生对理论知识的认知和理解,提高学生实践和创新能力,促进二级项目的开展。
2)围绕核心课程的课程群。在课程组织方面,为了推动和促进二级项目的实施,将电气工程及其自动化专业的课程按照不同的主题内容进行组织,形成相关核心学科课程群。
4 总结
本文首先探讨CDIO理念下课程结构组织原则,并具体分析石河子大学机械电气工程学院电气工程及其自动化专业本科课程计划与CDIO标准专业课程计划相比存在的差距。通过差距分析,认为石河子大学电气工程及其自动化专业课程体系应该在课程设计、课程计划的顶层设计和课程体系结构要素设计三个方面进行教学改革。在CDIO理念的指导下,本文重新构建电气专业的课程体系模型,以系统化的三级项目为主线,与理论教学紧密结合,并按照核心课程构建课程群,实现知识、能力和创新培养的一体化,理论与实践的融合。
参考文献
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[4]马桂芳,吴春富,谢煌生.电气工程及其自动化专业实践教学体系的研究与建设[J].湖北理工W院学报,2015,
关键词:电气工程;应用型人才;课程体系;实践教学
作者简介:黄文力(1974-),男,河南孟州人,郑州航空工业管理学院机电工程学院,副教授;何琳琳(1972-),女,河南郑州人,郑州航空工业管理学院机电工程学院,副教授。(河南 郑州 450015)
基金项目:本文系河南省教育厅科技攻关计划项目(项目编号:2010B470010)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0005-03
近年来,由于隶属机制由原中国航空工业总公司转变为中央与地方共建、日常管理以河南省为主,同时学生的就业形势也由定向培养转变为双向选择、自主择业,因此为适应新形势发展要求,郑州航空工业管理学院改变过去单一管理类的专业设置,调整设立了“管工结合、文理并重、管理学科优势明显、多学科协调发展”的办学方针,大力发展工科专业。于2001年筹建了电气工程及其自动化专业,其后根据河南省区域经济发展的特点,对电气工程及其自动化专业进一步细分,于2008年新设置了自动化专业,从而引起了对电气专业原有的专业特色、人才定位、课程设置等一系列新的思考。本文主要介绍郑州航空工业管理学院电气工程及其自动化专业发展的特点,讨论相应课程体系的建设,及突出实践教学环节对本专业工程应用型人才的培养。
一、应用型人才培养的定位
1.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是1998年教育部在高等学校专业目录调整时,把原来的“电力系统及其自动化”、“电机电器及其控制”、“高电压与绝缘技术”及“电气技术”四个强电类专业合并而成的专业,是新专业目录中合并调整原有专业最多的新专业之一。[1]新专业的建设遵循“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的原则,改变了过去专业设置过多、过细的做法,强调本科阶段对专业基础知识的掌握,具有强电与弱电、电工技术与电子技术、软件与硬件、元件与系统相结合的特点。由上述的发展可以看出,电气工程及其自动化专业应该是一个以强电为主、强弱电相结合的专业,应该体现以“强电为体、弱电为用”的理念,培养的学生既要懂强电又要懂弱电,既搞硬件也搞软件,既掌握电气技术的专业知识,亦了解计算机与电子技术的应用。[2]
郑州航空工业管理学院电气工程及其自动化专业的培养目标是:培养德智体全面发展的,适应社会主义市场经济需要的,具有良好的文化科学素质及电气工程专业知识和应用能力的,能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研究开发、经济管理以及电子与计算机应用等领域工作的宽口径、创新型、复合型高级工程技术人才。该专业的学生由于受到电工、电子、信息控制及计算机等技术的基础训练,既具有电气工程方面的专业知识,又具有自动化与计算机方面的基础知识,使其在今后的就业中具有较大的优势。
2.电气工程及其自动化专业面临的发展机遇
我国电力工业经过多年的快速发展,现今无论是发电装机总量还是年发电量在世界上均居第二位,仅次于美国,但人均装机量与人均年发电量都远远落后,仍有很大的发展空间。电力工业的“十一五”发展规划提出了特高压的发展战略,并且提出构建智能型坚强电网的概念与目标,为电力工业、电气设备制造业及相关的机械、材料工业提供了无限的发展潜力。[3]
河南省在第十一个五年发展规划中指出:“加强电网建设,增强电力输送能力。加快计算机技术、自动化技术和信息技术的推广应用,提高城网的自动化水平”与“重点发展高压超高压输变电成套设备,电站辅机以及中高端电工专用设备,风能、低温余热发电设备”。现如今,发展循环、低碳经济,建设环境友好型、资源节约型社会成为经济社会可持续发展的战略目标,电力工业必将在其中扮演更重要的角色。
事实表明,高质量的电能供应是中国社会现代化建设的重要保障,也是河南区域经济快速发展的基础条件,需要有大量合格的电气工程师,而这正是电气工程及其自动化专业的根本使命与发展前景。因此,郑州航空工业管理学院电气专业紧密跟踪我国电力工业的发展规划,结合地区经济发展的特点,及时调整专业的办学方向,力争办出专业特色,培养出更多的电气工程技术专门人才。
3.电气工程及其自动化专业的现状
郑州航空工业管理学院是一所按二本招生的普通本科院校,是面向地方经济和航空工业生产第一线,培养输出复合型应用人才的重要基地。电气工程及其自动化专业于2001年筹建,根据电力工业发展现状与区域经济特点,提出了电气工程及其自动化专业的应用型人才培养目标,并且结合郑州航空工业管理学院工科发展的水平及电气工程及其自动化专业的师资力量,编制了偏于电机电器及其控制的课程体系。电气工程及其自动化专业经过数年的建设,并且与21世纪电力工业的迅猛发展相适应,于2008年对原有的电气工程及其自动化专业进行了细分,新设置了自动化专业,并且该专业在师资方面也有了较大的进步,这些都促进了电气工程及其自动化专业强电本色的回归,推动了对相应课程体系及专业定位的思考。
虽然近几年郑州航空工业管理学院电气工程及其自动化专业有了较大的发展,但是专业基础与兄弟院校相比还很薄弱,实验条件与师资力量还很有限,仍然处于快速发展时期,总体仍处于较低水平。因此,目前的电气工程及其自动化专业仍需且必须定位于工程应用型人才的培养,学生毕业以后可以到电厂、电力设计单位、电气制造企业及各工矿企业从事与电气相关的设计、运行、管理等工作。
4.应用型人才的特点与培养
应用型人才的特点是学科基础知识扎实,实践能力与创新意识强,除了具有较好的科学素养外,还具有良好的工程素养,具备解决工程实际问题的能力,毕业以后主要在生产第一线从事运行与管理等工作。应用型人才首先是一种创新人才,具有把理论知识和技术转化为实践生产力的创新能力;其次也是一种复合型人才,因为应用型人才的工作是以解决实际问题为根本,而要解决一个实际问题往往不能仅靠一种专业知识,实践的创新多出现在学科边缘或者各学科的交叉处,因此应用型人才也是一种复合型创新人才。[4]
对应用型人才的培养,不是简单地增减几门课就能做到的,构建科学的课程体系是培养合格应用型人才的基础。如何建立以强电课程为主,渗透电子技术、信息技术与计算机技术的电气工程及其自动化专业的课程体系,是一项系统性的工程,需要透彻理解相关的课程及经受实践的检验。
二、课程体系的建设
在电气专业新课程体系的设置上着重突出“以强电为主,弱电为辅,强弱电、软硬件、电气控制与信息技术相结合”的专业特色,主要依据四个基本原则:一是突出强电特色,并且结合电力发展前景与现有师资力量,设置了电力系统及其自动化与电机电器及其控制两个专业方向的课程模块;二是紧密结合自动化技术在电气工程领域的应用,保持电子与计算机技术相关课程教学四年不断线;三是强化本专业应用型人才培养的特色,保持实践教学环节四年不断线;四是激励学生的个性化发展,结合学生就业需要,注重课程安排的科学性与系统性。
新课程体系的主要特点是适应郑州航空工业管理学院原电气工程及其自动化专业细分为电气工程及其自动化专业与自动化专业的发展需要,突出了电气工程及其自动化专业的强电特色,根据“厚基础、宽口径、重实践、强应用”的应用型人才培养模式而设置。
1.课程体系的改革
郑州航空工业管理学院原电气专业结合了电气工程及其自动化与自动化两个专业的内容,专业的特点为“强弱结合、适当偏弱”;新电气专业的特点转变为“强弱结合、强电为主”,专业课程的口径相对变窄。新电气专业的课程设置不再是电气专业与自动化专业的区分,而是电气专业内电力系统及其自动化与电机电器及其控制两个方向的设立。由此考虑把原来的学科基础课—专业基础课—专业选修课—跨专业选修课—实践环节的课程体系改为更符合新电气专业特点的一级学科基础课—二级学科选修课—跨二级学科选修课—跨专业选修课—实践环节的课程体系,如表1所示。新的课程体系保证了学生的理论教学在满足基本学分的前提下,能够小于2500学时,同时优化了课程内容,扩大了选修课程范围,扩展了学生的知识面,激励了学生的个性化发展。
表1 电气工程及其自动化专业新的课程体系
课程类型 课程名称
一级学科
基础课 自动控制原理(双语)、模拟电子技术、数字电子技术、电路(双语)、电磁场、微机原理与接口技术、复变函数与积分变换、电机学、电力系统分析、电力电子变流技术、信号分析与处理、专业技术讲座
二级学科
限选课 电力系统自动化、电力系统继电保护、电力系统远动及调度自动化、发电厂电气部分
电机设计及优化、电机与拖动基础、电力拖动自动控制系统、电器学
跨二级学科
选修课 高电压技术、发电厂动力部分、供配电技术、电力市场基础、电力系统的MATLAB/SIMULINK仿真与应用;检测技术及仪表、传感器应用技术、楼宇自动化系统、微特电机、交直流调速系统与MATLAB仿真;单片机原理及应用、DSP原理及应用、电气与PLC控制技术;机械制图CAD技术、软件技术基础(双语)、可视化程序、EDA技术(双语)、工业组态技术;科技论文写作
跨专业
选修课 管理学、市场营销学;音乐欣赏、美术鉴赏;机械设计基础、计算机网络(双语)
实践教学
环节 金工实习、专业实习、专业调查、认识实习、军事训练、社会调查、公益劳动、毕业实习、毕业设计;单片机课程设计(选)、PLC课程设计(选)、电力系统继电保护课程设计(选)、发电厂电气部分课程设计(选)、电力拖动课程设计(选);电气专业制作实践、电力系统分析课程设计、电机学课程设计、电力电子课程设计
2.课程内容的优化
新的课程体系在强电专业“宽口径”的前提下,突出“厚基础”的要求,公共基础课与学科基础课的学时比例达到总学时的74%。在实现了同一专业的通识教育课、专业基础课完全打通,专业主干课程也基本相同,而专业方向的不同只体现在专业课程中的非主干课程及实践环节的要求的基础上,[1] 新课程体系既实现了对学生人文社会科学与自然科学知识的培养,又强化了对学生对本专业基础知识的要求,同时还突出了不同的专业方向特色。
新课程体系在课程内容上更加突出强电特色,突出计算机技术与弱电控制技术在本专业领域内的运用。按照电力系统及其自动化与电机电器及其控制两个专业方向,设置了两个特色显著的课程模块作为任选的必修环节。另外,按照“拓宽”与“加深”的原则,开设总数达到19门的二级学科选修课,学生可以选修其中的5~7门。按照提高学生综合素质的要求,设置了跨专业选修课与全校公共选修课,要求学生在人文社科、经济管理等方面修习约6门课程。
3.授课时序的调整
按照先基础后专业、由浅入深、循序渐进的原则,保持计算机教学、英语教学不断线,科学分配各门课程的授课时间与学时。
(1)保持计算机教学不断线。计算机课程按照教学次序包括:“计算机应用基础”、“C++语言”、“机械制图CAD技术”、“软件技术基础”、“微机原理与接口技术”、“工业组态技术”、“电力系统的MATLAB/SIMULINK仿真与应用”、“单片机原理”、“交直流调速系统与MATLAB仿真”、“EDA技术”、“可视化程序”、“计算机网络”、“毕业设计”。
(2)保持英语教学不断线。建议取消“专业英语”课程,增开双语课程教学。用英语(或双语)教学的相关课程包括:“大学英语”、“电路”、“软件技术基础”、“自动控制原理”、“EDA技术”、“计算机网络”、“毕业设计”。
(3)科学分配各学期的课时量。如第一、第二学年学生的学习效果较好,可以适当增加基础课与专业课的课时量;第四学年学生因社会实践、找工作、考研等,学习效果下降,此时可以突出计算机与实践教学环节,利用课程的强实用性平抑学生的浮躁心态,最大限度保证学习效果。
三、加强实践教学环节
实践教学是高等院校培养工程应用型人才的必备环节,是提高人才核心竞争力的决定性要素。各高校电气工程及其自动化专业培养的人才水平的高低,取决于实践教学水平的高低,包括实验条件的完善、实验内容的设计及实验教师的素质。郑州航空工业管理学院电气专业的实践环节主要由课程实验、课程设计、生产实习与毕业设计等组成,组成了一个比较系统、由线到面、由基础到综合,分层次、全方位的内容体系。[5]
1.课程实验与课程设计
课程实验包括电工电路、电子技术、电力系统继电保护、电力系统自动化、电力电子技术、电机与拖动、C++语言、单片机原理、电气PLC原理等。
课程设计是工科专业实践教育的重要一环,是培养大学生独立思考、信息检索、相互合作,初步从事科学研究能力的重要途径。课程设计实践环节主要由核心专业课程与部分实用性强的专业课程如“电机设计”、“电力系统分析”、“单片机原理”、发电厂电气部分等的课程设计构成。
2.实习基地
实习基地由校内与校外两部分组成。校内实习基地主要由校办工厂组成,完成金工实习、电工电子技术、计算机辅助设计等基础性专业训练;校外实习基地主要包括陕西航空电气有限责任公司、成都飞机制造厂、贵州飞机制造厂等,学生在校外实习基地主要接受现代化企业的生产教育,培养工程实践能力。
3.毕业设计
电气工程及其自动化专业毕业设计的课题多来自于工程实践。题目通常由导师自行拟定,或者来自于导师科研项目的某一模块,或者来自于导师熟悉的专业领域,与工程实际结合紧密。针对毕业设计中存在的问题,如题目陈旧、知识面过窄、实验条件较差、学生支差应付、成果可操作性不强等问题,现阶段可积极采取以下措施:一是加强对教师和学生的管理。对教师尤其是青年教师中期抽查考核,组织讨论,询问学生等;对学生加强考勤,不定期考查,组织中期检查与预答辩等。二是鼓励和引导学生在学科知识范围内自由选题,激励他们选择来自于生活实践、能够解决实际问题的课题。三是创造条件允许学生到实习或工作单位做设计,聘请企业中有高级职称的人员参与毕业设计的指导工作。
除了以上基本的专业实践环节之外,还可以积极组织学生参加“挑战杯”、“电子设计”等全国大赛,鼓励学生进行科技创新制作,建设专业的开放型实验室,积极探索有助于提高学生创新能力、工程实践能力的教育教学模式。
四、结束语
电力工业巨大的发展空间与郑州航空工业管理学院办学方针的转变,为电气工程及其自动化专业提供了良好的发展机遇。抓住此发展契机,基于“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的电气专业的教育理念,构建了科学有效的课程体系,为今后培养大量合格的应用型电气技术人才奠定了基础。对该专业课程体系的建设与应用型人才的培养过程仍需经受实践的检验。
参考文献
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[关键词]应用型 专业定位 课程体系 构建
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)11-0121-02
一、引言
广西科技大学于2009年开设了电气工程与自动化本科专业,并于2010年开始招生。为更好地适应专业发展需求,按照科学规范、主动适应、继承发展原则,经国务院学位委员会和教育部批复,2013年学校将电气工程与自动化专业名称调整为电气工程及其自动化。新的电气工程及其自动化专业是学校重点建设的专业之一,通过投入相应的课程和实验、实训条件建设以及师资队伍建设经费,该专业的办学条件有了较好的改善,综合实力有了较大的提升。根据本科人才培养方案的指导思想要求,我校电气工程及其自动化专业主要以培养电气工程及其自动化相关领域的设计、运行、安全、维护和管理的高级应用型工程技术人才为主。针对专业结构调整、专业特色、人才培养定位,我校对电气工程及其自动化专业课程体系的构建进行了改革与探索,以增强课程体系与专业培养方向、专业需求的适应性、应用性和先进性,制订充分体现学校办学特色,考虑区域经济发展、行业应用背景、就业导向等因素的切实可行的人才培养方案,为实现应用型人才培养新目标奠定基础。
二、应用型人才培养的分析与定位
我校为一般本科院校,应属于中国高等学校人才教育培养定位的第二类[1],即培养理论基础较扎实,实践能力和创新意识较强,具有一定的工程应用能力,毕业后主要从事各种技术或管理工作的应用型人才。根据《教育部关于“十二五”期间加强学校基本建设规划的意见》提出的“积极探索高等学校分类管理,进一步明确区域内高等学校的发展定位和服务面向”的要求,在充分体现《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》精神、充分体现广西经济社会发展对高等教育新要求的基础上,结合自身实际,我校于2014年制订了“突出优势,通过分类指导,整合资源,实现错位发展、优势互补,建设有特色高水平应用型大学”的发展目标。
电气工程及其自动化专业是一个宽口径、与相关学科有较强的渗透性和融合性且实践性较强的专业。该专业是由原专业目录中的电力系统及其自动化、电机电器及其控制、高电压与绝缘技术、电气技术四个强电类专业合并而成的专业,内容较为广泛。具有强电与弱电、电工技术与电子技术、硬件与软件、元件与系统相结合的特点[2],是典型的“复合型”专业。我校电气工程及其自动化专业是在自动化专业的基础上新开设的专业。自1993年开办以来,自动化专业先后成为广西壮族自治区本科重点建设专业、自治区优质专业、广西高校优势特色专业、国家级特色专业、学校首批“卓越工程师教育培养计划”试点专业和专业评估(认证)建设试点专业,在师资、办学条件等方面具有明显优势。原电气工程及其自动化专业的课程体系基本是在自动化专业的基础上通过适当修改和增加强电类课程后形成的,具有“强弱结合、适当偏弱”的专业特色。经过近5年的建设和发展,专业师资、办学条件等方面有了明显进步和改善,但专业基础、实验条件和师资力量仍然有限,专业总体上处于较低的水平。为充分体现学校新的发展定位规划目标,紧密结合当前智能电网、电力电子与新能源的发展及社会人才需求的变化,新的电气工程及其自动化专业突出了“强电为主、弱电为辅,电力电子技术及应用与电气控制相结合”的专业特色。通过应用型人才培养,使学生毕业后可到电力设计、电气制造等企事业单位从事与电气工程及其自动化相关领域的设计、运行、安装、维护和管理等工作。
三、专业课程体系的构建
专业课程体系的构建本着加强基础理论、优化课程结构、强调应用能力和加强实践环节的原则[3]设置专业课程及专业方向课程模块,并按照“大平台+小模块”构建专业课程体系。大平台是指通识教育平台、学科基础课平台和集中实践课程平台,小模块则是指专业课程和专业方向课程模块。为了更好地适应专业发展,新课程体系突出了电气工程及其自动化专业的“强电为主、弱电为辅”的专业特色,并按照“厚基础、宽口径,重实践、强应用”的应用型人才培养模式进行设置。结合当前电力工业发展前景及现有师资力量,将原电气工程及其自动化专业的两个专业方向(企事业供配电与自动化、楼宇供配电与智能化)调整为新的专业方向(电力系统及其自动化、电力电子技术及应用),其专业方向课程设置对比见表1,并在此基础上构建电气工程及其自动化专业的新课程体系,见表2。
表1 新旧专业方向课程设置对比
表2 新的电气工程及其自动化专业课程体系
表2中,通识课教育平台旨在提高学生基础理论、基础知识及相关领域知识等方面的综合素质,训练学生的科学思维方法,并培养学生的适应能力和发展潜力。此外,通识教育在创新人才培养中的完善学生知识结构、提高学生综合能力、培养学生健全人格以及促进学生全面发展等方面起着十分重要的作用。[4]学科基础课平台的目的是在充分考虑专业今后拓宽口径需要的基础上,让学生全面获取电气工程学科的基础知识,为后续专业课程学习打下坚实的基础。专业课程模块以培养学生的专业特长为主,适当考虑地方经济、产业特点及社会需求,紧紧围绕专业方向,并突出专业特色。实践教学是工程应用型人才培养必不可少的教学环节,集中实践课平台主要涵盖了专业实习教学和综合训练教学两大模块[5],加上课程实验教学模块,构成了专业的实践教学体系。除基本的实践教学环节以外,鼓励并积极组织学生参加各种层次的创新创业训练计划项目、“挑战杯”大赛、自治区级和国家级电子设计大赛等科技创新活动,使学生在学习专业理论知识的同时,还可进一步了解专业的新知识、新技术和新领域,更好地养成分析问题、解决实际问题的能力,提高实践创新能力和综合应用能力。
四、结束语
科学定位是决定专业人才培养目标的关键所在,构建适宜的课程体系,是实现培养目标和提高人才质量的核心所在。[6]电气工程及其自动化专业具有很强的实践性,对于专业理论的教与学,必须建立在工程实际的基础之上。应用型电气技术人才不仅要具备扎实的理论知识,更重要的是具有较强的动手能力和创新能力。因此,在构建科学合理的课程体系的基础上,还必须建立更有助于提高学生工程实践能力和创新能力的多层次、全方位的专业实践教学体系,这样才能为今后培养出大量合格的高级应用型电气工程技术人才提供更有力的保证。
[ 注 释 ]
[1] 谢妍,毛哲,李素芬,等.应用型创新人才培养要求下电气工程专业方向课程体系研究[J].中国电力教育,2012(3):74-75.
[2] 黄文力,何琳琳.电气工程及其自动化专业应用型人才培养探索[J].中国电力教育,2013(8):5-7.
[3] 刘燕.地方应用型本科专业课程构建的思考――以电气工程及其自动化专业为例[J].中国电力教育,2010(32):103-104.
[4] 孔德懿,魏丹.通识教育视野下的创新人才培养[J].大学教育,2015(3):66-68.
关键词:电气工程与自动化;人才培养体系
中图分类号:TU976+.1 文献标识码: A 文章编号:
一、电气工程与自动化专业人才培养目标
根据电气工程与自动化专业的特点,要实现以下人才培养目标:
首先,务实型人才,这类人才通常是设置于企业一线的专业技术岗位工程师,由于在基层一线需要更加实用的技术,因此强调人才的务实性,并具备良好的职业道德与团队合作精神。其次为应用型人才,针对这类人才,培养重点放在知识与技术的应用方面,要求其可以利用知识对技术进行二次开发与创新,培养目标更加侧重于人才综合素质的提升,要求其具备良好的应用能力,树立较强的应用意识。再次,适用型人才,这类人才要求其具备扎实的知识基础,而且要拓宽知识面,与通识型人才相比,他们在就业过程中,融入岗位角色的时间更短,与技能型人才相比,其潜力更大,具有更强的适应性。最后,创新型人才,因为电气工程与自动化专业人才多服务于基层一线,实务性更强,因此要求其不能局限于单纯的应用,还要勇于创新、突破自我,从而实现更进一步的发展。
二、电气工程与自动化专业教学计划的制定
要实现上述人才目标,必须制定一个科学、有效、实用的专业教学计划,具体而言可以遵循以下几个原则:
首先培养提高学生的综合素质,此处所讨论的综合素质包括思想道德、业务能力、心理素质、文化修养甚至身体素质等方面。其中针对业务能力的提升的教学计划,可以从学科基础课程、专业核心课程、专业方向课程以及专业任选等课程的设置来实现。在兼顾到业务能力的同时,也不能忽略学生其它方面的提升,比如人文社科、管理科学以及外语综合能力等。其次,加强实践训练。因为电气工程及自动化专业表现出非常强的实践性,因此要通过大量的实践训练提高学生的实际工作能力。具体而言,实践类型包括课程实验、技能训练、课程设计、工程实践、课外实践以及毕业设计等。最后,要进一步丰富学生的知识结构与能力结构。其中对学生知识结构的要求如下:掌握专业课程的基本理论与知识;对电气自动化的前沿发展动态进行系统的了解;熟练掌握典型电气自动化系统的基本原理、系统组成以及常用工具。针对学生的能力结构要求如下:可以自主进行编程设计,具备相应的计算机应用能力;可以设计开发一些小型控制系统与信息系统;掌握电气自动化专业必要的实践能力与工程技能。
三、电气工程与自动化专业课程体系建设实践
(一)建设精品课程,加强教材建设
在电气工程与自动化专业中,电气工是整个学习过程的重点内容,具体包括电机、发电设备以及输配电系统等。而学生通过自动化专业的学习,可以把“控制”与“自动化”作为后续工作中解决各类问题的手段与工具。所以在设置专业课程时,要根据上述专业教学计划中对学生知识结构、能力结构的要求,构建专业精品课程。参照国家级、省级对精品课程的建设模式及要求,结合学校自身的实际情况,探索全新的教学模式,基于模块化的角度建立系列课程组,保证课程组内各个课程之间互相联系、互相支撑,从而形成一个有机的结构体系,提高系列课程的协调性。具体而言,组建系列课程组的主要内容包括以下几个方面:
(1)电子电路系列课程,包括电路知识、模拟电子技术与数字电子技术、信号与系统、电子设计基础以及电磁场基础等;(2)计算机与微处理器系列课程,主要包括DSP技术、嵌入式系统设计、单片机与微的原理及应用知识、C语言程序设计以及软件技术基础等;(3)电机与电气技术系列课程,主要包括电机学、电气控制技术、PLC、电子电力技术以及电气工程基础等;(4)控制理论与控制技术系列课程,主要包括自动控制原理、运动控制以及信息控制技术等;(5)建筑电气与智能化系列课程,主要包括电气CAD、建筑电气工程设计与安全以及建筑通信网络技术等;(6)电力系统系列课程,主要包括电力系统分析基础、继电保护技术、高压技术基础、电力自动化技术以及仿真技术等。
由上述系列课程组的设置内容可知,通过系列课程的建设可以改善现有电气工程与自动化专业课程的脱节现象,在课程组内,各科知识互相支撑、有机结合,形成一个完整的、高效的结构体系,不仅对教材的选择十分有利,而且有助于编写教学大纲,防止出现课程重复,及时淘汰陈旧知识,因此保证了学生学习专业课程的有效性,提高学生所学知识的实用性。
(二)建立实践课程体系
由于电气工程与自动化专业体现出较强的实践性,因此仅靠上述精品课程体系的建设还不足以实现专业教学目标,必须建立配套的实践课程体系。具体而言,包括以下几个方面:
首先,建立校企合作的长效机制。学生经过几个学期的理论知识学习后,必须经过实习过程,以实现理论知识与实践能力的有机结合。学生通过实习可以更加深入的了解社会,将自己的知识应用于实践操作中,提高其劳动观念与责任心;此外,还可以对自己所掌握的理论知识做进一步的巩固。因此要加强校企合作,为学生选择更加适合的实习基地,建立长效的校企合作机制。在选择实习基地过程中,要注意两个方面,一方面要求企业能够为学生提供实践操作平台,全面提升其实际动手能力以及解决问题的能力;另一方面,还要有助于学生了解行业现状以及技术发展趋势。因此学校要与企业建立全方位的、多角度的长效合作机制,为其提供更多参与生产实践的机会。
其次,组织各类实践比赛。通过各种实践比赛可以促使学生更深入、更系统的了解知识,并提高学生对知识的实践应用能力。并且比赛这种方式还可以激发学生的好胜心,提高其学习主动性。通过比赛这种良性竞争的方式,可以反映出学生对知识的理解程度及应用能力。学校可以为学生提供更完善的条件,鼓励其参加各种级别的比赛,例如全国大学生机器人大赛、全国普通高校信息技术创新与实践活动、飞思卡尔电子设计大赛等等。实践比赛是提高学生创新能力的有效载体,不仅可以培养学生的科研兴趣,而且对其工程意识与协作意识、科学精神与团队精神、组织能力与竞争能力等素质的提升,也起到良好的促进作用。
最后,鼓励学生参与实际的科研项目。老师在学生中进行科学的培养与拔,针对一些具备参加基础专业科研活动能力的学生,可以推荐其参与到校内老师的科研项目中,以丰富其专业知识,提高其专业能力,帮助老师设计一些基础性的实验,操作实验过程,并进行研究数据整理等。
四、结语
总之,在电气工程与自动化专业课程体系建设过程中,要以培养适用型、务实型、应用型及创新型人才为目标,促进学生专业能力与专业素质的提升。相应的广大任课老师也要不断探索、研究,在日常工作中积累更多的实践经验,从而培养出更多的、与时展相适应的、具有创新能力的应用型人才。
参考文献
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助推作用。为了适应市场的需求,电气工程及自动化专业的教学改革也在如火如荼地进行着,让职业院校为社会培养更多的实用
性强的技术人才吧!
一、教学改革要综合考虑各个学科之间的联系
电气工程及自动化专业主要包括电工学、电气控制、电力系统安装与维护、电机学四个部分,电气工程及自动化专业是一个理论和实践紧密联系的专业。因为电气工程及自动化专业是一门基础性强、知识涉及面广的专业,因此也使得它与其他基础学科进行交叉与融合成为必然。例如,“电气工程”与“应用电子技术”交叉融合产生了“电力电子技术”,“电气工程”与“机械设计与制造”及“计算机控制技术”的交叉融合产生了“机电一体化”学科。现已形成以“机械”为主体、电气控制技术和计算机控制技术为核心的“机械+电气+计算机”的有机融合,“机电一体化”学科的产生实际是电气工程及自动化专业持续发展的必然趋势,也是电气工程及自动化领
域中机械技术与电子技术高度发展的必然结合。
二、教学改革要考虑专业人才的培养必须符合社会的需要
随着社会的进步与科学技术的发展,电气工程及自动化专业
的内涵也随之发生了变化,即由强电和弱电结合、电工技术和电子技术结合、软件和硬件结合,在电气工程、电力电子、信息控制技术、计算机技术等方面对学生进行严格的基本训练,使学生能得心应手地解决电气工程与自动控制技术领域中的任何实际问题。电气工程及自动化学科的主要目的是提高机器运行效率,而提高效
率的关键在于电力系统运行和维护的技术水平,从而达到运行的
科学性和可靠性。社会对工作岗位的需求使得强、弱电结合成为必然趋势,随即电气工程及自动化专业应运而生。在教学中要根据学生现有的基础知识,以及学生应该具备的理论知识和基本技能来
构建合理的课程体系,以达到良好的教学效果。
三、教学改革要注重提高学生素质
教学改革,不仅要改革教学方法和教学手段,更重要的是在教学过程中注重学生素质的不断提高。学生素质的提高重点是教师素质的提高,只有教师的素质提高了才能培养出高素质的学生。所以,教学改革不仅要强化教师的教学能力、指导能力,更重要的是教师整体素质的提高。在教学评价中要把“卷面成绩”“实训操作”“道德评价”“行为规范”等有机结合起来,进行综合性评价,综合评价成绩作为推荐学生就业的依据。学生为了获得更好的就业机会,在平时学习中就格外用心,在提高“技能”的同时更注重“成人”,学生的综合素质得到了提高。
随着社会的快速发展,学生不仅要具备基本的理论专业知识
关键词 电气工程 自动化 问题 措施
一、引言
随着经济的不断发展,我国的很多行业都获取了稳定的发展,电气工程及其自动化与各行业都有着紧密的联系。但是我国对于电气工程及其自动化的发展不够重视,在发展经济的同时忽略了其重要性。本文笔者将对电气工程及其自动化稍作介绍,然后分析在日常生产及运用过程中出现的问题,提出建设性的建议及策略,目的是带动国家的电气自动化的进步,最终使得国家的电气项目朝着更好的方向迈进。
二、电气工程及其自动化的发展概况
电气工程及其自动化是科技创新的新型产物。为了推动科技的发展,许多院校开设了电气工程及其自动化专业及课程,培养了大量的专业性技术人才。电气工程及其自动化具有很强的综合性,将工业生产带入人们的日常生活中。由于自动化控制理论和电力网理论的支撑,电气工程及其自动化研究工作得以顺利开展。电气工程及其自动化的应用逐渐扩大了自身的社会影响范围,在现代电气信息领域中占有绝对的主导地位,其涵盖面非常广。
三、电气工程及其自动化技术发展的现状
(一)存在着节能环保问题
目前电气工程在日常生产及应用过程中,存在损耗能源、资源浪费等环保问题。由于我国的工业企业长期以来的粗放型发展,使得能源大量消耗,电气工程及其自动化技术在工业领域中应用,也由于节能意识不足而使得能源消耗没有得到有效节制。电气工程及其自动化技术是工业生产管理与控制的重要组成部分,涵盖到企业在日常生产及工业设计等各环节,其技术水平的高低直接影响到企业生产产品的质量与管理控制效率。然而,在实际设计及生产的过程中,能源消耗过高,产生的工业污染废弃物无法得到有效的控制,能源浪费导致环境污染等问题。研究在电气工程及其自动化生产的过程中如何解决能源损耗、节能减排,已成为当前电气工程及其自动化技术研究的热门课题。
(二)运行质量目标不明确
电气工程及其自动化技术的运行质量是保证产品质量的关键,对于电气工程使用寿命及使用过程的安全操作性有重要影响。在电气工程实际操作的过程中,管理层要注重安全的重要性,它是管理中的第一重大要务。电气工程及其自动化技术在实际生产及应用过程中,注重实际操作技术人员安全操作的意识,企业的生产质量才能得到保障。但是管理层尚未重视,操作现场质量管控不严,操作人员质量安全意识不足,对工作中风险的意识不够,导致电气工程及其自动化技术应用质量安全降低,严重减弱了其应用效果。
(三)信息传递缺乏安全性
随着人工智能技术、计算机技术及信息技术的不断发展,电气工程及其自动化技术面临着新技术的挑战。目前,电气工程及其自动化技术在计算机发展领域存在着许多问题。信息技术的共享性如果无法得到共享,电气工程及其自动化的功能及其系统之间的连接就会出现兼容性的问题。信息传递不到位,导致各系统之间的信息传递受阻,工业生产将会受到限制。生产效率得不到提升,这在一定程度上限制了电气工程及其自动化技术的发展。在日常生产的过程中,由于企业生产流程不一,管理层及技术层在生产建设的过程中,没有严格地制定标准和目标,管理人员只能根据经验及理论知识的支撑,无法完善技术操作的规范,使得技术人员在操作的时候,根据设计结果和技术成果进行产品的设计及生产,导致设备流程复杂、企业运营成本增加。电气工程及其自动化如今普遍应用于企业中,而企业生产数据传输是非常重要的,不同企业制造的设备在信息交换的过程中,受到不同厂家研发的设备程序及系统的不同影响,导致设备之间的数据传输和通信不兼容或无法传输,从而增加了电气工程及其自动化数据通信的困难。
四、电气工程自动化的解决措施
(一)优化电气工程的节能设计
为强化电气工程及其自动化技术在日常生产过程中的节能减排效果,要将节能减排作为电气工程设计及规划过程中必须的要求,减少能源的损耗,减少工业生产过程中产生的废弃物。在满足实际需要的前提下,并选择绕组阻值比较小的供电系统变压器及通道,可以有效地降低能源消耗和节约能源,实现节能减排的目标。
(二)加强质量管理
要规范电气工程及其自动化的质量管理体系,管理层要加大对电气工程施工的质量管理力度,增强管理人员对电气工程及其自动化系统质量的重要性意识。加强操作人员对技术操作的规范性,进行安全技能的培训,提升电气工程施工人员的职业技能和综合素养,施工人员要不定期地加强理论知识和专业技术的学习。要对产品施工过程及结果进行监督,不仅对产品原材料质量进行严格检查,还要增加技术人员对采购施工材料的严格把控,必要时需要对进入现场的施工材料进行严格抽查,加大对施工材料的质量的把关力度。管理人员要加强对各个施工环节的管理和监督,确保电气工程施工操作的规范性,为电气工程顺利施工打下坚实的基础。
(三)构建合理、统一的电气自动化系统平台
由于企业生产中电气自动化系统平台是根据企业实际需求而建立的,因此可以在了解目标客户的实际情况、确定目标客户的实际需求的基础上,将企业的系统连接目标企业,增强系统的通用性。确立客户的需求及社会的需要,严谨地规划,系统、科学、合理有步骤地设计电气工程及其自动化的方案。实现电气工程及其自动化各系统之间信息传递畅通无阻的对接,电气工程及其自动化的系统传递信息才会更安全,解决各个企业系统之间的兼容性问题,将会减少工程设计、开发及实施的时间,从而提高工业生产的效率。
五、结语
电气工程及其自动化技术水平的不断发展,对现代化企业的发展起着推动作用。其能够提高工业生产的效率,降低运营成本,解决不同系统出现的难题。因此,针对当前电气工程及其自动化技术存在的问题,应当跟随信息技术及计算机技术的不断发展,结合电气工程及其自动化的特点,发展其专业的重要性。增强质量管理意识,强化人才队伍建设,促进电气工程集成化发展等,保证电气工程及其自动化技术的持续、稳定、健康发展。
(作者单位为北方联合电力公司达拉特发电厂运行一部)
参考文献
[1] 卢喜安.电力系统及其自动化施工技术存在的问题及措施[J].企业科技与发展,2015(09).
【关键词】电气自动化;电气工程;应用;浅析
1、前言
电气自动化是当前涉及行业最广的一门工科专业。由于其自动化的优势使其在当今社会各个方面均有所触及,其涉及的行业和跨度之广从小开关到大飞机转变中可以说明。该工科专业本身课程非常广,能够让毕业学员具有多种在社会上生存的技术,如信息处理、计算机软硬件处理技术、电气工程造作技术、实验和监控技术、电力电子技术等多领域技术。本文分析重点即电气自动化与电气工程结合是否能够呈现出显著效果。
2、电气工程中的电气自动化构思分析
2.1远程监控技术运用
远程监控系统主要是通过一个电脑终端对所有其他地方的设备进行控制的技术,通过设置远程监控系统能够使电气工程大量减少电缆成本支出、材料购买以及人工安装费用等方面支出,使电气工程实现少投入高产出的高效益生产模式[1]。同时,电气工程中使用远程监控系统能够脱离空间的限制,灵活的运行。但是,远程监控在通讯量大且信号较差的地方会影响其监控功能。因此针对有些电气工程规模和通讯量都比较大等特点,远程监控技术则无法在这些电气工程中使用,只能够在通讯量相对比较小且信号好的小规模的电气电厂中使用。
2.2集中式监控技术应用
集中式监控技术在电气工程中得到广泛使用的原因在于该系统具有设计比较容易、操作比较简单且日常维护方便都比较容易等特点。在电气工程中能够更加容易的满足工程的需要,不需要投入太多其他设备,大幅度减少成本支出。集中式就是在一个系统中对全部项目运行进行处理。由于之间的单独散乱的监控需要用到多个处理器,需要的电缆数量也比较多,这就造成成本投资的增加,加上多种电缆搅合在一起,会造成系统引入安全性和可靠性低现象。同时,电气工程中的断路器以及隔离刀闸均在使用硬接线,而这种硬接线由于其质地比较硬在连接时其紧密度比较弱,因此,常出现连接点连接失灵的问题,直接影响整个电气工程的所有设备在一段时间内无法运行,短时间的暂停运行直接造成整体的极大损失。因此,通过选择集中式监控技术,实行统一监控,不但使电气工程处于一种有序运行的模式,还减少工程的投入。
2.3现场总线监控技术应用
现场总线监控技术是当前电气工程使用最为广泛且有效性最高的一项技术。它的主要工作原理是根据电气工程实际的不同间隔采取相对应的措施,其监控具有较好的针对性。现场总线监控技术能够适量的减少隔离设备以及端子柜等的使用,能够减少电气工程的大量设备成本投入[2]。加上这种技术拥有远程监控技术的特点,所有电气工程设备均是采取现场安装,选择最直接最省电缆的方式,并且是以通讯方式来连接监控设备完成全部监控过程,这种模式能够大量节约成本资金,增加电气工程的效益。同时,由于设备之间主要是通过通讯网络信号设备相互连接,其独立性和灵活性相对比较强,一个设备出现故障不会波及全部设备,提整个电气工程的安全性和可靠性。
3、自动化技术实际运用
3.1变电站
传统的变电站使用人工操作,从监视到最后信息回馈均是由人工完成,设备均使用电磁装设置,其数据的记录、整理以及管理均是人工造作,且对变电站的监视没有全局性的直观监视,需要通过人工一个个方面监视之后将其整合之后才能实现全局监视。为了跟上现代化的自动化步伐,通过利用电气自动化在电气工程中使用能够使变电站实现自动操作,取代人工操作,降低操作人员的工作量,同时能够减少一部分的人员投入,实现电气工程的整体效益的显著提高。通过实现变电站的自动化功能,除了实现自动运行代替人工操作外,还能够将传统的电磁装置全部利用微机将其取代,并且能够利用计算机的视频、图画显示功能,将变现站的监视的所有情况通过计算机屏幕直观的显示出来,仍工作人员在较短时间内就能够掌握全局,并通过计算机已记录并整理好的数据分析变电站可能存在的问题或者有力的发展动向等,及时采取相应的回应措施,从而提高其运行效率。变电站是电气工程中非常重要的一部分,因此利用电气自动化技术对其进行技术的更新和创造有力与整个电气工程的运行。
3.2电网调度
电气工程的电网调度实现自动化的条件为:电网调度中心需要有一个能够连接所有设备的计算机,该计算机具有连接全部设备的网络,电网调度的服务器以及显示器能够具备大屏幕显示模式以及具有高效率的工作站[3]。电网调度自动化即是指通过利用现代的计算机网络自动监控模式取代传统的人工监视以及调度,利用区域电力系统中的网络将需要调度的发电厂和调度中心、变电站、工作站连接这两个终端的电缆全部实现连接并能够自动完成调度功能。调度中心是电气工程中的关键环节,是一切设备运行和控制中心,因此其设备是否满足现实的需要对整个工程有重要的影响作用,通过利用电气自动化将其变成一个脱离传统并利用现代先进技术自动有效操作的设备,从而实现数据自动收集、自动整合分析并自动调度的电网系统,从而使电气工程更加适应市场的需要。
3.3发电厂的分散测控系统
分散测控系统主要工作原理是通过分层分布的形式进行测控,利用远行工作站、数据高速通讯系统、以太网以及一些对过程进行监督和控制的项目单元来实现分散测控的目的。过程监督和控制单元相对与其他方面而言能够直接投入到显示的生产过程中进行控制,能够对生产过程的各种信号包括变电器信号、热电阻等设备的信号都能够实时接受,并在接受之后对其所有设备运行的情况数据进行打印显示,让操作人员对打印数据分析即可得到所有设备的运行情况,方便、简洁且高效。
总之,电气工程使用电气自动化对其设备进行技术的改造从而实现其运行的高效便捷主要是利用电气自动化的高效信息化、计算机网络危险分散化以及网络开放化的特点实现电气工程在数据采集、监视监控、分析调度方面满足市场对电力的需要以及网络普及对其冲击的改造需求,让电气工程在运行中实现高效的运行、适应社会发展的需要。
参考文献
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【关键词】电气工程导论;培养目标;教学特色;教学方法
1 课程设置的必要性
随着电力工业的发展,传统电力逐渐向智能电网转变,使电气工程呈现出电气技术与信息技术、计算机、智能控制以及新能源技术等多学科相互渗透融合的特点,也因此对电气工程专业的学生提出了更高的要求[1-3]。电气工程专业的大学生是推动我国电气信息技术发展的主力军,其毕业后在工作岗位对专业所做的贡献将直接影响我国电气信息技术发展的水平[4]。因此,合理设置专业课程,有效培养学生的实践能力,为电气工程专业输送高质量人才是高校的重要职责。其中,作为电气工程专业引导课程的《电气工程导论》担负着激发学生兴趣、建立良好专业认知的重要作用,具体体现在下面两个方面:
1.1 为专业教育奠定基础
由于刚入学的新生接触的专业知识还不是很多,所以对这个专业以及如何学好这个专业、需要哪些方面的专业技能、当今社会乃至世界这方面的发展情况如何等等,都不是很清晰,不能给自己一个学习和探索的定位[5]。通过《电气工程导论》这门课程的学习,学生可以对本专业进行初步的认识,构建初步的知识体系框架和培养方案,为后续的专业课程学习奠定良好的基础。
1.2 教育心理学的体现
由于大学的教学与中学的教学的不同,需要指导学生有意识、有目的地改变学习方法,以适应大学的学习。该课程是为本专业大一新生开设的一门必修课程。通过本课程的学习,使学生认识到本专业的性质、特点、发展以及所学技术的作用和地位,了解与本专业相关行业的工程现状和发展趋势,本专业的培养目标、培养规格、基本要求、课程体系结构、教学计划安排和教学内容,以及本专业各阶段的学习要求、重点和学习方法,使学生树立正确的专业思想和学习观,促成中学到大学学习的良好过渡,建立良好的专业印象,激发学习兴趣,积极引导学生专业入门,使学生在大学时代能充分发挥学习主动性、积极性与创造性[6]。
2 《电气工程导论》教学体系及其特色
南京工程学院是一所以培养高等工程应用型人才的本科院校,其前身之一为南京电力高等专科学校,在电气工程教学方面形成了鲜明的特色和良好的积淀。《电气工程导论》课程的设置正是其培养特色的体现。
2.1 培养目标
本课程是电气工程与自动化专业本科生的必选专业平台课程。目的首先是使刚入学的新生对将要学习的专业有全面深入的了解,迅速适应丰富多彩的大学学习生活,提前制定出比较完善的大学学习规划;其次是对电气工程学科发展的历史沿革、电气工程与自动化专业的学科方向、电气工程与自动化专业的发展趋势等进行了全方位的介绍,这样有利于学生对自己将要从事的专业有全面认识,以激发他们对后续的基础课程、专业课程的学习兴趣。通过本课程的学习,为学习后续专业基础课程和专业课程打下基础、拓宽视野,使学生与终身学习和职业流动的现代化潮流相适应。为现代社会培养知识广博、有创新和实践能力的高素质人才,并为学生更高层次的专业学习奠定坚实的基础,为个人今后的多向发展提供全面的准备。
2.2 教学任务以及课程内容设置
学习的具体任务是要求学生掌握:电气工程学科及其涵盖的内容,电气工程学科在我国高等教育中的地位,电气工程与自动化专业本科培养目标与方案;人类对电磁现象的早期研究;电工技术的发展历程;电能利用与现有的发电类型,新型发电方式,发电、供电和用电的基本设备;中国电力工业的发展,电力工业的特点,电力工业在国民经济发展中的地位;电力系统及其组成;高电压与绝缘技术的产生和发展,高电压与绝缘技术的基本任务及特点,高电压与绝缘技术的理论基础及主要研究内容;电力电子技术,电气传动技术;电力通信技术,电力通信的现状及面临的机遇与挑战;自动化及其应用,自动化和控制技术发展简史等内容。
根据上述教学任务,本校《电气工程导论》课程的主要内容体系如图1所示。该课程由课堂教学和实验教学两部分组成,其中课堂教学又分为教材学习与专题讨论,实验教学又分为演示实验和实验室参观。这样的课程内容设置既考虑了专业知识的学习又兼顾了专业兴趣的激发和培养。
2.3 教学特色
经过多年的积累,本校《电气工程导论》的教学形成了自有的特色。
1)课堂教学与实验教学相结合
课堂教学是以专职教师为主导,以学生为教学主体的一种教学形式,具有广泛而有效的教学效果[6]。在课堂教学中,倡导教师应用多媒体教学,通过插入大量电气工程和工程建设图片、相关视频或影像资料,使教学能更加生动形象,这样学生在学习中能更容易接受。实验教学则是通过演示、体验和观摩的方式对课堂知识的理解和巩固。本课程通过设置合理的演示和体验教学,以及参观电力专业实验室、发输电系统模型等方式,将书本知识以实物或实验示例的方式展现给学生,进一步加深理解,带动学生的学习兴趣和热情。
2)资深教师教学
专业概论所涉及的教学内容虽然不深,但却要求专职教师除了具备扎实的专业基础和教学经验,还必须能够了解行业动态和最新进展,知悉最新技术和发展趋势,并能够使学生全景式地了解电气工程领域的知识体系和应用前景。此外,面对没有专业知识基础的专业新生,如何在教学中高屋建瓴又深入浅出的教授课程内容,是对《电气工程导论》教师的一大挑战。因此,我们通常邀请具有多年教学经验的专业课教师教授该课程。
3)教材教学与专题讲座相结合
为了紧随学科前沿,开拓学生视野,同时丰富教学内容,我们采用教材教学与专题讲座相结合的教学方式。其中专题讲座主要包括两部分内容,一方面为科技前沿讲座,另一方面为学生自主专题讨论。科技前沿讲座邀请从事科研的教师对电力行业前沿科技进行介绍,例如新能源发电技术,智能电网技术,直流配电网技术等;学生自主专题讨论是由学生自主选题,自主组织的课堂讨论,通过这一环节的参与能够让学生主动学习,在激发学习积极性和专业兴趣的同时,加深学生对知识的理解。
3 关于课程教学的思考
《电气工程导论》课程教学已形成完备的教学体系和教学方法,尤其是课堂教学与实验教学相结合,充分调动了学生的兴趣和积极性。在参与和协助该课程教学的过程中,笔者产生以下几方面的思考,在此提出以便与同行探讨。
1)从课程内容设置来看,该课程主要以传统电力系统知识为核心,虽然增加了专题讲座内容,但是在传递行业新兴技术方面仍稍息薄弱。若能在讲解完电力系统基础概念后,采用视频、图片等生动素材对新兴技术进行更多的介绍,更能激发学生的学习兴趣以及专业憧憬。
2)从学生自主专题讨论的选题情况来看,学生多以行业就业形势、就业去向、人才需求和大型电力企业简介为课题,而在课程内容中,关于这方面的介绍相对较少。若能增加这方面的图文讲解或邀请企业工程师对未来工作状况进行介绍,对于学生全面认识专业以及合理设定培养定位十分有益。
3)课程教学之初和实施中最好能够增加学生反馈,了解学生的学习基础、学习需求以及掌握程度,便于教师更好地设置教学内容和教学方法。
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【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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