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本课程教学以学生为主体,教师为辅导,建立学生为中心的二元主体的互动模式,采用多元化评价体系,强化过程考核。按照项目化教学设计学习情境,通过学习环境与工作环境相结合,按“任务布置、计划、决策、实施、评估、信息反馈”一个完整的过程实施教学,提高学生实践能力,融“教、学、做”为一体,从而强化学生职业能力。
关键词
电气设备;教学方法;课程改革;课程设计
所谓项目化课程,是指以工作任务(项目)为中心,选择、组织课程内容,并以完成工作任务为主要学习方式的课程模式。项目化课程改革,以工作过程为导向的项目化课程教学模式淡化了理论的说教,可以为学生营造较为真实的工作环境,使学生在完成各个工作任务的过程中,加深对理论知识的理解,提高实践操作技能,锻炼综合职业能力,提高综合素质。工程机械电气设备作为一门专业核心课程,也实行了课程改革。
1课程设计理念
1.1课程服务于专业人才培养目标工程机械运用与维护专业的培养目标是培养德、智、体、美全面发展,具有与工程机械运用与维护专业相适应的文化水平与素质和良好的职业道德,掌握本专业必备的理论基础知识、专业知识和基本技能,熟练掌握现代工程机械产品的使用、维修、安装、调试、管理和销售的高素质技能型专门人才。专业的典型就业岗位是工程机械维护、维修、设备管理、销售等,这些岗位都需要具备工程机械发动机、底盘、液压、电气方面的知识与技能,工程机械电气设备作为该专业的核心专业课程,是实现专业人才培养目标的必要保证。课程设计围绕专业人才培养目标,着力于培养学生熟悉工程机械电气系统的结构与工作原理,能对电气系统各部分的工作状态进行检测、检修,并具备一定的故障分析与排除能力。同时逐步培养学生观察分析问题的能力,理论联系实际解决问题的能力。
1.2尊重学生的主体地位在教学过程中,改变以往教学中教师的主角地位,学生是课程的主人,把课堂还给学生,教学以学生为主体,教师为辅导,建立学生为中心的二元主体的互动模式。教学是教师与学生以课程为主渠道的沟通过程,是教师的教与学生的学的互动过程,通过这个沟通与互动,获得教学相长,教学过程是教师和学生平等主体间思想和行为的对话。学习过程中,教师提出电气系统检修、拆装或故障诊断任务,学生自己查找资料、制定计划并实施。教师在此过程中只是答疑、指导、点评。而不是单纯的示范、演示,从而激发学生的积极性和创造性。
1.3强化过程考核方式采用多元化评价体系,强化过程考核,从各个项目的完成质量、平时考勤、劳动态度等多个方面进行考核。促进学生技能及职业素质的提高。
2课程设计思路
本课程设置依据是工程机械运用与维护专业典型工作岗位的工作任务对职业能力和知识的要求,典型工作岗位有工程机械维修技术员、工程机械营销员、工程机械零部件管理员和设备管理员等。本课程按照“工学结合、工学交替”的改革思路,以常用工程机械电器系统为载体,以设备维护能力培养为中心,将现代工程机械电器系统分为电源系、起动系、柳工装载机电气系统检修、柳工挖掘机电气系统检修四个模块,最终是学生具备保养和维修工程机械电器系统的能力。本课程模块结合本系实训条件,按“任务布置、计划、决策、实施、评估、信息反馈”一个完整的过程实施教学。教学过程做到全过程开放,主要课程内容在校内实训基地完成,同时结合校外实训基地完成部分模块,通过学习环境与工作环境相结合,提高学生实践能力,融“教、学、做”为一体,强化学生职业能力。我们设计出的项目情境用以说明本项目所要完成的任务,在能力要求中,明确本项目学生所要达到的实践能力,在知识要求中,引导学生学习本次项目所设计的相关知识。同时给出参考学时,根据学校学期的整体安排,建议有10%的课时浮动量。
3教学效果总结
3.1学生学习主动性、积极性得到了极大提高由于每个学习任务都是以后工作中经常遇到的工作任务,学习情景贴近工作情景,大家学习的主动性提高了;采用了多元化的过程考核方式,每个项目都要考核,每时每刻都有考核,学生一刻都不能懈怠,学习上掉队的少了。还有很多学有余力的学生利用课余时间主动找老师请教问题,跟老师学习额外的知识和技能。
3.2学生动手能力增强了课改以来实训室添置了大量的实训器材,聘请了多名来自生产第一线的实践经验丰富的老师傅、老专家作实训教师,教学过程中又采用了分组教学,每个学生都有充足的动手机会,学生的动手能力提高了。
3.3课堂纪律好了课改之后,学生不再认为学习是混文凭,而是学习谋生的技能,学习态度得到了很大改善,学习认真,积极动手,上课不再开小差,吃零食、玩手机的现象少了,迟到早退的少了。
3.4团队意识增强了每项任务都是小组共同完成,小组之内又有分工,大家需要团结合作,学生的团队意识增强了,先进帮后进,共同进步。本课程设计实施以来,学生对工程机械电气系统的维护、检测、故障诊断等方面的能力得到了极大提高。毕业生供不应求的就业状况以及用人单位对本专业毕业生的高度认可也从另外一个方面验证了课程改革的显著效果。
4结语
总的来说,我们的项目课程改革虽然还处于建设阶段,还存在若干问题,但效果是明显的,改革的方向是正确的。从已走上了工作岗位的学生的反馈信息来看,课程的改革虽还存在一些不足,但已能大大提高他们动手解决问题的实践能力。所以,我们充满信心,也不畏困难,努力地在推进项目课程改革的同时,不断改进、再改进,争取能早日探索出一条适合本专业、本课程,符合行业发展需求、学生学情的教学改革之路。
参考文献
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关键词:电气工程;自动化;人才培养
0 引言
电气工程及其自动化专业自1998年教育部进行专业调整,第一次出现在普通高等学校本科专业目录中。它是建立在电机电器及其控制、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电气技术、工业自动化五个专业基础之上的新增专业,2001年开始招生。从它的构成上看,今天的电气工程及其自动化更偏向于人们常说的“强电”专业。然而,随着物联网技术和无人操作智能化电气控制设备的发展,现在的电气又离不开所谓的电子信息类专业,偏“弱电”的支持。现今的电气专业该走向何方,它的专业课程设置又该做哪些调整,值得我们深思。
1 电气工程专业的内涵
电气工程及其自动化的理论基础是电气科学,电气科学的理论基础又来自普通物理学中的电学和磁学。因而电气工程的发展始终离不开电磁学这一根基。电学是世界现有能源中应用最为广泛的,而人类在任何的历史时期都离不开能源。作为电气工程主要研究对象的电能,还是信息的一种载体。磁学作为基础物理学的分支,在电气工程中仅仅扮演发电原理、电磁干扰的角色,渐渐淡出电气工程的研究领域。
早在1878年,英国的帝国理工学院率先设立电气工程专业,主要侧重于发电、输电、用电的研究。随着工业的发展,国外的电气工程专业几近成熟后,发展速度渐渐放缓。结合信息、电子、通讯时代的到来,逐渐从“强电”转向了“弱电”的领域。国内传统上把电气工程归为“强电”,而把信息、电子和通讯归为“弱电”。在整个国际环境的影响下,立足国内电气行业发展的现状,目前,电气工程还主要侧重于电能的开发、传输和应用上。但是一些院校已经开始着手以“弱电”控制“强电”,电气专业中加大自动化、智能化比重。
2 电气工程专业的相关性
电气工程专业由其内涵可以看到它的学科渊源,主要以能源和信息科学为支撑,再配以电力系统和电气设备。能源中主要是电能,电气工程不仅生产电还要控制电能的运输和使用。随着国家电力和国家电网的分家,电气工程专业在不同的学校又有了发电和输变电不同的方向。这里的信息指的是广义上的信息技术,包含了通信、电子、计算机控制等一系列技术,主要用于对发电、输变电设备的设计、控制和检修。
此外,由于现代化的机械设备几乎都离不开电气控制或者电力驱动,电气工程又和机械、自动控制等专业有着千丝万缕的联系。非电类专业的学生要学习电工电子课程,而电气工程专业的学生也要参加金工实习,实现专业之间的了解。
3 人才培养模式的探讨
应用型本科人才培养目标要求学生不仅有扎实的专业理论和基础知识,宽阔的知识视野,更要有过硬的实践能力、工程能力和创新能力。毕业之后,能够较快地适应并胜任工作,可以灵活地运用基础理论和创新思维,解决工作中的实际问题。这就要求电气工程专业的学生在夯实基础知识之上,还要掌握时下电气领域的新技术和新知识。人才培养应处于动态变化中,保留经典基础理论课程,每年根据社会电气岗位技能需求调查,调整专业课程,特别是高年级的专业选修课程。增大实验实习课程比例,将理论课堂搬到实验室。人才培养重心转移才能带动实践类课程升级,从而锻炼和影响学生的实际动手能力。
面对现在就业市场竞争激烈的实际情况,仅仅具有单一的专业知识已经不能满足社会对应用型人才的要求。因而在本科培养当中,还要有通识课、语言类课程、应用写作类课程的设置,努力培养出“静则能文,动则能武”,德智体全面发展的完整的人。
4 课程体系的建设
课程体系的建立基础是人才培养目标和方案,它应当符合国家高教司对本科人才培养的要求,并结合各自专业发展的方向和特色,结合不同学校对电气专业的定位而设立。电气工程专业在经过整合与调整之后,可以有高电压、发电、输变电、配电等众多方向。在今天进行应用型本科人才培养的大环境下,课程体系的建设被赋予了新的意义。也就是要立足专业,走向应用。这就要求加大实验、实践课程的比例,着重实操课程的教学。以“电力电子技术”这门课为例,大多数院校采用48~56课时的教学量,其中实验部分应至少安排16~32学时。把课程三分之一的时间放在实验室,通过实验验证理论,通过实验提升学生的理解能力和思考能力,更着重培养学生的创新能力。
在专业课设置方面,要加大选修课的选择范围,以供不同方向和就业需求的学生选择。随着电力行业改革的不断推进,发电厂与电力运行单位的分离,使得学生在就业选择时要面临不同方向知识的考核。这也对课程体系提出新的挑战。要求学生全盘掌握显然不切实际,那么如何进行课程分类,在夯实基础的前提下,给学生提出备选预案,不失为一种教育导向。
参考文献
[1] 唐志平,过军,田鸿发,史建平. 电气工程及其自动化专业应用型本科人才培养的探索与实践. [J] 常州工学院学报.第18卷第3期. 2005.6
[2] 张红霞,王雷.高校创品牌特色专业探悉[J].吉林省教育学院学报,2006(10).
关键词:高等教育;国际化课程;材料科学与工程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)46-0199-02
党的十明确提出“国际化”是我国建设“中国特色社会主义”事业所面临的重大战略任务。目前,国际化课程的设置与优化已成为高等教育国际化的一个重要战略,也是衡量高校教学水平的重要指标[1]。近年来,为提升办学水平,优化培养模式,国内各高校纷纷探索国际化课程的建设,取得了丰硕的成果,但也在课程设置、授课组织、学生准备等环节出现一些问题[2]。在总结前期暑期国际化课程建设经验的基础上,2015年9月,南京航空航天大学材料科学与技术学院首次面向材料科学与工程专业本科生开设全英文国际化专业课程《金属科学与工程》,取得了较好的教学效果,获得了一些经验。
一、《金属科学与工程》国际化课程的开设背景及特点
为有效实施高等教育国际化战略,自2013年起,南京航空航天大学每年聘请国外知名大学的外籍教师,集中在7―8月开设暑期国际化课程。2013年暑期,来校教授国际化课程的外籍教师19人,分别来自7个国家,开设19门国际化课程。2014年暑期,来校授课的外教包括来自13个国家和地区的47位教师,开设48门课程。通过暑期国际化课程的建设,学校在制订管理办法、聘请外籍教师、组织学生选课和课程教学、教学质量保障措施等方面形成了一整套实施和管理办法,积累了办学经验。然而,由于暑期天气炎热,课程时间紧,学习强度高,教学效果尚有很大提升空间。为此,2015年9月,南京航空航天大学材料学院聘请澳大利亚昆士兰大学外籍教授为本科三年级的学生单独开设《金属科学与工程》专业国际化课程。汲取暑期国际化课程的教学经验,课程的设置和实施具有以下特点。
1.授课对象选取具有一定专业基础的本科三年级学生,教学内容有针对性地进行了调整和优化。暑期课程的实施中,国际化课程采取了全英文教学和考核,对授课学生未做区分。一些学生的基础过于薄弱,影响了授课效果。此次国际化授课,选择已完成专业基础课《材料科学基础》学习的本科三年级学生作为授课对象。同时,在对《材料科学基础》课程教学效果综合评估的基础上,对教学内容进行了调整和优化。例如,针对学习难度较大的“固态相变原理”和“晶体缺陷运动特点”增加了授课学时;对一些难于理解的机制、机理,制作了三维演示动画。
2.考核形式多样化,保证公平性,体现挑战性。为更好地评估学生的学习效果,采取了“Quiz+Assignment+Final Examination”多样化的考核形式,在保证公平的同时,更注重挖掘学生的学习潜力。授课前,为激发学生的学习兴趣,了该课程的参考书目(Additional Readings)和课后作业(Assignment)。Assignment侧重材料工程专业实践问题的分析,鼓励学生自己阅读思考,提出自己的解决方案,占总成绩的30%。授课过程中,每完成一定章节后,课上随即开展测验(Quiz)。Quiz可提升学生的听课效率,主要注重考查学生对基础知识的掌握情况,形式主要为单项选择题,占总成绩的20%。授课结束2周后,组织课程的闭卷考试(Final Examination)。Final Examination除涵盖课程的重点外,一部分试题难度较高,需要学生结合所学,创造性地予以回答,占总成绩的50%。该考核形式兼具公平性和挑战性,保证了课程的通过率,同时,有利于启迪优秀学生创造性的学习。
3.降低授课强度,教学进程与实验课程互为辅助,提升教学效果。由于暑期授课时间紧,国际化课程的授课频率较高,学生反映学习强度高。为保证教学效果,《金属科学与工程》每周三、周五授课,每次授课2学时,给予学生更多课前准备和课后复习时间,课程总学时增加至32学时。为进一步提升教学效果,将《金属科学与工程》与《材料试验》实验课程的教学进程统筹交叉进行。实践证明,这一组织模式极大激发了学生的兴趣,课程出勤率较暑期国际化课程明显提高。
二、《金属科学与工程》国际化课程的建设经验和启示
1.注重学生的“主体性”特点,更好地、切实地尊重和理解学生。《金属科学与工程》教学过程中,外教对学生的尊重和课堂的包容性令人印象深刻。课前除将课件、参考资料和习题等学习资料及时分发给学生外,对于学生的电子邮件,均能够在24小时内及时予以答复。即使是一些不属于课程范畴的问题,也能够中肯回答,并未敷衍。授课中,对于每位应答问题的学生都首先给予感谢,师生互动频繁,气氛和谐融洽。面对学生的课后提问,外教能够不厌其烦,坚持在教室解答完毕。这一系列的举措使得师生间建立了尊重、理解和信任,极大促进了教学过程。研究表明,学生在教学过程中具有主体地位。学生的主体性是否充分发挥是检验教学改革成功与否的关键点之一[3]。现在校的本科生大多为90后,个性突出,渴望被理解和尊重。在国际化课程的建设中,我们应更注重发挥学生的主体性特点,更好地、切实地尊重和理解学生,有利于教学效果的提升。
2.国际化课程的建设应结合“国情、校情、学情”,“借鉴”而非“照搬”国外教学方案。前期暑期国际化课程的教学中,部分外教直接照搬本国教学大纲,教学效果并不理想。《金属科学与工程》国际化课程开课前,我们组织教学经验丰富的教师,结合专业特点和学生的实际情况,对外教提供的教学方案进行了优化和完善。同时,在课程的组织上采取了较为灵活的方式。将该课程类别订为专业选修课,学生可自主选择是否将该课程成绩计入其平均学分绩点。对一些学习困难的学生,允许中途退选。另外,课程的考核方式注重多样化。Quiz侧重考查学生基础知识的掌握情况;Assignment侧重拓宽学生的专业视野;Final Examination难度较大,侧重考查学生灵活应用所学知识解决问题的能力。结果表明,这些措施既消除了部分学生对国际化课程的“恐惧”,减轻了学习压力,又有利于一些优秀的学生脱颖而出,取得了较好的教学效果。《金属科学与工程》国际化课程的建设经验表明,开课前应与外教充分沟通,结合“国情、校情、学情”修订教学大纲,“借鉴”而非“照搬”国外教学方案。
3.尊重认知规律,在开设专业国际化课程前应首先开设专业基础课程和专业英语课程。由于选取了具有一定专业基础的本科三年级学生作为授课对象,《金属科学与工程》国际化课程的教学效果较暑期国际化课程有了明显提高。教学过程中,学生普遍反映专业英语词汇的匮乏是学习的主要障碍。课程成绩的统计分析也表明,一些选修过材料专业英语课程的学生成绩明显优于未修过该课程的学生。因此,应当大力推进专业英语课程的建设,建议在培养方案中将专业基础课程安排在专业国际化课程开设之前,大力推广专业英语课程建设。
4.提供充分的师资配备,关怀外籍教师。前期暑期国际化课程的建设中,一些外教是首次来中国,语言不通,饮食起居难以适应,影响了教学效果。国外大学开设国际化课程时普遍为教授配备助教。此次开设《金属科学与工程》全英文国家化课程,学院特别为《金属科学与工程》国际化课程成立了教学指导小组,并为外教配备了1名助教,2名研究生助手。实践表明,由于采取了“Quiz+Assignment+Final Examination”多样化的考核形式,工作量非常大,这些措施是完全必要的。此外,学校为外籍教师提供了公寓,并配备生活秘书1名,生活的保障也使外籍教师能够潜心教学。
参考文献:
[1]惠悦,曹顺仙.高校国际化课程优化的途径[J].教育艺术,2013,(10):359-360.
发电厂电气部分是电力系统及其自动化专业一门重要的专业课程,通过各种学习方式,熟练掌握发电厂变电站一次系统的原理与设计及运行方面的基本理论和基本计算方法,同时熟悉发电厂变电站二次系统的基本知识,使学生树立工程观点,掌握发电厂电气主系统的设计方法,并在分析、计算和解决实际工程问题的能力等方面得到训练,为从事电力系统中的设计、运行和科研工作,奠定必要的理论基础,同时具备一定的分析和解决实际问题的能力。该课程不仅具有一定的基础理论,而且具有很强的工程实践性质。所述知识技能是学生适应岗位能力的基本要素,也是进一步掌握专业其它课程知识、技能的基础。[2]
1 任务驱动教学法
“任务驱动”教学就是在整个教学过程中,将所要学习的知识隐含在一个或几个具体的任务中,在教师的帮助下,学生紧紧围绕着学习任务,在强烈的问题动机的驱动下,对任务进行分析和讨论,通过对学习资源的积极主动的占有和应用,进行自主探索和互动协作,最后通过任务的完成实现对所学知识的意义建构。任务驱动教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法,它把学生的学习活动与任务相结合,以探索问题来激发和维持学习者的学习兴趣和动机,让学生带着任务去学习,这有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力以及知识的自我建构。[3]
任务驱动教学模式的教学流程如图1所示。
2 教学模式设计
创新改革教学模式,注重任务驱动,推行基于“任务驱动”教学模式。“以系统化专业知识为主线,以开放的教学实验室为基地,以激发学生兴趣、主动求知为动力,以培养创新能力为目的”的教学模式。在发电厂电气部分课程教学中广泛开展“任务驱动”教学模式,改变传统的课堂讲授模式,以创新人才培养模式,强化教学环节,培养应用型人才。
针对电气工程及其自动化专业的特点,在“发电厂电气部分”等课程的教学过程中积极推行任务驱动式教学,可从工程实例方面选择适合的综合项目,通过布置任务提出工程实例项目讲解相关知识分析解决方案讨论总结经验等环节,以项目为导向,以任务驱动、组织教学。通过基于实践基地的模拟设备模拟实操环境,拉近理论与应用的距离,使学生得到综合应用所学专业知识解决实践问题的锻炼,为学生就业后尽快适应工作岗位的要求打下坚实的基础。
3 教学任务设计
在讲授变压器的绝缘老化定律内容时,采用任务驱动教学模式。首先提出面向工程实践的教学任务,假设某变电站的主变压器容量已经不能满足负荷需求,但由于某种原因不能立即扩建,在这种情况下如何尽量保证负荷的供电?
提出任务后,首先引导学生将任务进行分解细化,然后引导学生逐步完成任务。分析如果仍然要求变压器满足增长后的负荷,即过负荷运行时可能带来的影响,按照在电机学课程中学习的旧知识,得到结果――过负荷会使得变压器发热量增加,热量会经过散热途径散失。然后再研究当变压器过热时对变压器的作用,此部分为新知识,老师讲授变压器温度与预期使用寿命之间的关系,得到结论,变压器热点温度维持98℃,可得到预期使用寿命,另外引出变压器的热老化定律――温度每升高6℃,寿命减少一半。接着提出问题,如果一段时间内变压器热点温度超过98℃,另一段时间内变压器热点温度低于98℃,这种情况对于变压器寿命有何影响?经过分析得到等值老化原则,在此种运行情况下,只要热点温度高于98℃时多损失的寿命与热点温度低于98℃时少损失的寿命相平衡,仍然可以得到预期使用寿命。然后讨论变压器的正常过负荷和事故过负荷,正常过负荷遵循等值老化原则,不会多损失变压器的预期使用寿命,而事故过负荷为了保证事故时负荷的供电,牺牲了变压器的预期使用寿命。所以在授课前提出的工程实践问题得到解决,虽然变压器为了满足负荷用电会过负荷,但只要符合等值老化原则,就不会造成寿命的多损失。
Abstract: Based on the working process-orientation teaching idea, reform idea about electrified railway technology specialized english is put forward, and design process of the teaching contents is described in detail.
关键词: 工作过程导向;电气化铁道技术专业英语;改革理念;教学内容;设计
Key words: working process-orientation;electrified railway technology specialized english;reform idea;teaching contents;design
中图分类号:G64 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0223-02
0引言
随着我国轨道交通行业逐渐接轨国际轨道交通先进水平,国内轨道装备制造企业与国际知名大公司的频繁合作,中国铁路已从“引进、消化、吸收”的起步阶段迈向了“输出”阶段。无论是进口轨道交通设备的运用、维护、维修,还是出口轨道交通设备的售后服务,以及进口生产设备的使用,专业英语能力已成为本专业毕业生从事未来岗位工作不可或缺的重要素养。同时,对于轨道交通行业而言,又存在着专业词汇量大、技术文件专业性强、没有可以借助的得力翻译工具等一系列现实问题,足见专业英语课程及专业英语能力之重要。
1课程教学现状分析
根据本人多年的专业英语教学经历及学生的反馈信息来看,在此之前的专业英语教学存在着较大的问题。其中,学生方面的消极因素是诱因,但教学方面也存在这许多不足之处,二者互相作用,导致恶性循环,课程教学效果自然不佳。下面分别就两方面的原因进行具体分析:
下面我将主要针对电气化铁道技术专业的学生情况分析一下学生方面的原因。从该专业的历届学生入学成绩看,大部分学生的英语成绩普遍都在20分~30分左右。为获取大专毕业证,必须通过的全省应用英语等级考试(难度低于全国英语三级考试水平)的一次性通过率不足80%。可见这个专业的学生的英语基础普遍比较弱。另外,他们对英语已经失去了学习兴趣,更确切地说是失去了学习信心。对于他们来说,学习通俗易懂的基础英语都是件难事,更何况枯燥晦涩的专业英语?更重要的是,该专业学生在思想上对专业英语不够重视,他们普遍认为学习专业英语是浪费时间,学了也没什么用!总之,英语基础弱、学习态度不端正是学生中普遍存在的问题。
教学方面的因素:目前专业英语教学所用的教材大多数都是一些长篇累牍的专业文章的罗列,一方面这类文章对于高职院校的学生而言偏难,另一方面,这些文章偏离学生实际需求,既不能激发他们的学习兴趣,又不能满足他们的工作需求,因此,不可避免的造成学生厌学情绪。另外,由于上述的学生的态度,他们在课堂上自然不会配合老师教学, 他们的这种情绪将会一点点吞噬着老师的教学积极性以及教学改革的积极性。
专业英语这样的教学现状是我们任课教师进行课程改革的内动力。
2课程改革的理念
通过以上分析,我认为学生因素是长期形成的,无法在朝夕之间改变,要改变目前的专业英语教学情况,只有先从教学方面入手,对整个课程进行全新的教学设计,希望做到学生喜欢到课堂上来,主动参与老师的教学当中,快乐学习,自由学习!
课程改革首先从课程性质的重新定位入手,把课程从单一的语言学范畴拓展为“专业+语言”交融学习的课程,将英语的教学与专业知识结合起来。为此,本课程的设计理念概括为:“立足于专业,服务于专业”。具体解释为课程培养目标需立足于专业岗位需求,课程内容需立足于专业知识和专业技能;同时,专业英语的学习将促进专业知识的提升,服务于专业岗位的技术发展。
3课程开发流程
基于上述课程设计理念,课程团队以工作过程为导向,进行课程改革。整个课程的改革按如下流程进行:
课程团队按照如图1所示流程,对教学内容、教学文件、教学资料、教学环境、教学组织、教学方法和教学手段进行全面系统的设计,编写完成全套工学结合教学资料,配套设计相应的教学环境,对每个学习情境进行具体的教学组织设计,并对教学组织各环节设计了相应的教学方法和教学手段。整体思考、整体开发、整体组织和整体实施。本文重点介绍教学内容的设计。教学内容的设计是基于岗位调研、典型工作任务分析、课程培养目标的确定等工作基础上进行课程设计的最重要的一个环节。
4课程培养目标的确定
课程团队对轨道交通行业的20多家运用、制造企业进行了充分详实的调研,并对大量的调研数据进行归纳,总结出本专业毕业学生主要就业岗位、就业岗位主要涉及到的专业英语的工作及其典型工作任务,并对其进行详细分析,列举出完成各项任务所需的专业英语能力。详见表1。
我们以就业岗位的能力需求为参考,确定了课程的培养目标,并将其划分为专业英语能力目标、方法能力目标和社会能力目标三个方面。
5教学内容的选取
根据工作过程导向的课程设计理念,我们以真实的工作任务为蓝本,结合学生已具备的专业知识和专业能力,以南车株洲电力机车有限公司与Simens公司合作的HXD1机车为载体,构建了5个学习情境构成课程的教学内容。表2给出了各情境的具体内容及对培养目标的相应情况。
上述5个学习情境是按照专业英语知识逐渐加深、专业英语能力逐渐的顺序进行安排,“专业+英语”的理念贯穿始终,且以“寓教于乐”为课程内容设计的最高原则。学生在本课程的学习实际上就是完成表2所示的各项任务内容,希望学生在完成任务的过程中主动学习所学的专业英语知识,利用所学知识帮助他们自己解决问题,在“做中学,学即用”的良性循环过程中自主学习,不断成长。
6结束语
我校已于2008年就开始对本课程进行不断的改革实践,于2009年立项院级精品课程。上述由这5个任务构成课程教学内容的设计是在大量课程实施后总结不足、不断改进后获得的较合理的、易于实施的方案。课程团队已经针对上述教学内容,完成了具体的教学实施过程的设计及教学资料的准备,这些内容将在后面的文章与大家共享。
Abstract:As a major compulsory course of medical appliance major, medical appliance regulations course is practical. Based on the orientation and task of the course, the article designs the course objectives and then the content system. Based on the typical job analysis, select, integrate and sequence the course content, design the job task for learning, and combine theory with practice.
关键词:医疗器械法规;工作任务分析;课程内容设计
Key words: medical appliance regulations, job analysis, course content design
中图分类号:G424 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0127-02
随着科技的发展和创新,以及国家支持力度的不断加大,我国医疗器械行业得到了突飞猛进的发展。我国目前已经成为世界第三大医疗器械市场,并且在以每年14%以上的速度持续快速增长[1]。因而,社会对医疗器械应用型人才的需求逐年扩大。医疗器械法规是一门新兴的交叉学科,是法学、管理学、经济学等理论应用于医疗器械产业的应用性边缘学科,是医疗器械从业者从事医疗器械研制、生产、经营和管理等工作的指南和行为规范。由于医疗器械法规课程发展历史较短,目前尚无相关的课程改革研究,本文根据近几年的教学实践,对医疗器械法规课程的定位、课程目标、课程内容设计等进行了分析和探讨。
1医疗器械法规课程定位与任务
医疗器械法规是医疗器械相关专业的专业必修课程,属于医疗器械相关专业毕业生从事医疗器械行业实际工作必须具备的核心专业知识。医疗器械法规课程内容主要涉及各类医疗器械研制、生产、经营、使用和监督管理各个环节,从保证医疗器械质量的安全有效入手,总结医疗器械监督管理的规律,促进医疗器械管理的规范化、标准化和科学化发展。通过课程学习,让学生逐步认识到医疗器械法规课程的重要性和实用性,使学生熟悉该课程在医疗器械产业中的作用和地位,明确自己的使命、职责、工作性质及其行为准则,具备承担医疗器械生产、经营、使用等岗位工作所必需的职业道德素养和职业能力。
2医疗器械法规课程目标设计
课程目标设计是依据课程定位与任务,确定课程应实现的教学目标。课程目标是对学生课程学习预期结果的综合概括,是教学活动的出发点和最终归宿。高职课程应根据岗位职业能力需求设计课程目标,将课程目标分为知识目标、能力目标和素质目标。医疗器械法规课程的知识目标为掌握现行医疗器械监督管理体系和重要医疗器械法规规章的基本内容;能力目标为具备医疗器械研制、生产、经营、使用等环节的管理和监督的能力,能够灵活运用理论知识分析解决实际问题;素质目标为激发学生对学科的兴趣,培养学生的团队协作精神,形成善于分析思考的思维习惯,敢于创新创业,并树立良好的职业道德。课程目标为课程内容的组织选择、课程活动的实施和教学效果的评价提供依据。
3基于典型工作任务分析的医疗器械法规课程内容设计
3.1 医疗器械法规课程内容设计的必要性
我国医疗器械监督管理的历史较短,第一部医疗器械行政法规《医疗器械监督管理条例》于2000年颁布并实施,才真正为医疗器械的监督管理奠定了法律地位。因而,医疗器械法规课程在我国还是一门刚刚起步的新兴学科,它以《医疗器械监督管理条例》为主干,涉及《医疗器械注册管理办法》、《医疗器械生产企业监督管理办法》、《医疗器械经营企业许可证管理办法》、《医疗器械说明书、标签和包装标识管理规定》、《医疗器械临床试验规定》、《医疗器械生产企业质量体系考核办法》、《医疗器械新产品审批规定》、《一次性使用无菌医疗器械监督管理办法》、《医疗器械标准管理办法(试行)》、《医疗器械广告审查办法》等一系列管理办法。课程内容庞杂,但至目前,除医疗器械法规汇编外,没有系统的相关教材出版。法规汇编条文性内容孤立、枯燥乏味,缺乏系统性,难以引起学生的兴趣,无法保证教学质量。因此,必须对课程内容进行合理设计以满足人才培养的目标。
3.2 医疗器械法规课程内容设计思路
课程内容设计的主要任务是对于不同性质的课程,按课程目标进行课程内容体系的设计。高等职业教育是以职业能力为本位的教育[2]。在设计高职课程内容体系时,按照课程目标涉及到的相关学科知识进行整合、重组,以保证学生具备职业道德素养和职业能力。医疗器械法规课程内容应能体现职业岗位(群)的任职要求。采用基于典型工作任务分析的项目系统化课程内容设计,培养学生的职业能力。典型工作任务分析是将一个医疗器械行业分成研制、生产、经营、使用和监督管理若干个岗位群,再将每一个岗位划分为若干个任务,从而确定对应于各个岗位的职业素养要求和对应于各任务的专项能力要求。项目是在典型工作任务分析基础上,选择与企业实际生产、经营活动有直接的关系,具有一定的应用价值的活动作为学习性工作任务。项目系统化教学是师生通过共同实施若干个相互联系的“项目”工作而进行的教学活动。基于典型工作任务分析的项目系统化课程内容设计遵循学生职业能力培养的基本规律,以真实典型的工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,科学设计学习性工作任务,理论与实践相结合,教、学、做一体化。
3.3 医疗器械法规课程内容组织与选择
《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高〔2006〕16号)指出“根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容。建立突出职业能力培养的课程标准,规范课程教学的基本要求,提高课程教学质量。”按照文件的要求,医疗器械法规课程根据行业、企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的职业能力要求、职业素养要求,采用基于典型工作任务分析的项目系统化课程内容设计,组织与选择教学内容,充分体现工学结合和本课程的特色。《医疗器械法规》课程内容组织与选择见表1。
参考文献:
[1]高洪成,王琳.论我国高技术医疗器械产业发展中政策法规的阙如[J].中国市场,2008,(12):45.
关键词:案例群;建筑电气;工程设计能力;教学改革
作者简介:刘建峰(1978-),男,江苏江阴人,南京工业大学自动化与电气工程学院,讲师,国家注册电气工程师;张九根(1963-),男,江苏姜堰人,南京工业大学自动化与电气工程学院,副教授,国家注册电气工程师。(江苏 南京 211816)
基金项目:本文系2011年南京工业大学教学改革与研究重点项目的研究成果。
中图分类号:G642.41 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)30-0104-02
一、工程设计能力培养内涵
21世纪对人才的素质和创造能力提出了越来越高的要求。对于工科教学而言,工程设计教育改革已成为国际高等工程教育改革的热点和主攻方向。[1]工程设计能力含义较广,一般而言包括学习能力、技术能力、实践创新能力以及与人交流能力等多个方面,工程设计能力是一种综合能力的体现。具体而言,工程设计能力应包括四个方面。
第一,有较完整、系统的专业知识。对本专业的核心内容及其他专业的相关知识有全面而深入的了解。
第二,对专业规范有系统了解。对本专业主要规范的主要内容、适用范围有全面了解,特别对强制性条文要深入理解。一般不必逐条背诵所有条文,只要做到设计时知道该查哪条规范即可。
第三,有较强的读图能力。能理解专业图纸所表达的内容,特别对图纸中施工具体做法,应结合施工图集加深了解。
第四,有较强的绘图能力。能熟练应用相关设计软件;能根据要求进行相关计算,并绘制成符合规范的图纸。
加强工程设计能力的关键在于给学生创造联系实际、亲自动手的机会,以提高学生综合应用知识能力,引入案例教学法是一条有效的途径。[2]
二、案例群教学法的建设
1.建立基于案例群的工程设计能力培养思路
建筑电气与智能化专业是一门实践性很强的专业。基于社会对电气工程师的要求,在制定培养计划、设计课程体系时,贯彻“提高学生工程设计能力”的理念,确定建筑电气工程设计能力培养的基本要求,进而制定出主要专业课程设计能力培养目标与手段。在工程设计能力培养的各环节上,应用大量案例分析,对学生进行科学研究基本技能和工程技术的综合性训练,达到学以致用的目的。[3]
2.构建建筑电气工程设计案例群
考虑到社会对学生实践能力越来越重视,在制定教学计划时,各高校一般都会开设相应的实践课程,同时,一些课程也会引入案例,加强教学效果。[4,5]但研究发现,现有课程案例大都没有覆盖工程设计能力培养的全过程,且各案例之间因没有内在的联系显得很单薄、孤立,不利于学生建立全面、系统的工程设计理念。学生易陷入“工程设计系统性不强、考虑问题不够全面、与其他专业缺少配合”的误区。
鉴于以上情况,我们构筑了贯穿建筑电气与智能化专业教学全过程的案例群。本案例群是指大量有内在联系、适合多门课程共同使用的案例集合。案例群构成要求:
(1)案例群包含数量足够的案例,案例内容涵盖建筑电气与智能化专业的各核心专业课程。
(2)案例的类型,包括设计方案、初步设计平面图、施工平面图、系统图、设计计算书等多种类型。
(3)案例种类,包括专业案例与综合性案例两种。专业案例是选择一个完整工程设计中的某一部分或几部分,结合相关专业知识使用,如照明系统设计案例、消防系统设计案例等;综合性案例是一个完整的工程设计,包括相关图纸及计算书等,在讲授综合设计时使用。如表1所示。
3.案例选取与处理
在选取具体案例时遵循“真实、实时、适用、配合”的原则。
(1)真实。相关专业案例均来源于工程实践。本专业的专业任课教师均有着长期从事建筑电气设计的丰富经验,并拥有国家注册电气工程师两名。所选案例,均从教师所做实际工程设计中精心挑选;除按保密要求作出相应处理外,尽量保持设计的原汁原味。对于原设计中的一些错误,也尽量保留,但必须在讲解过程中明确指出并纠正。
(2)实时。电气工程相关规范近年来更新速度很快,如《低压配电设计规范》、《供配电系统设计规范》、《建筑物防雷设计规范》等,近年来都作了修订;同时电气工程相关领域的各种新产品、新技术也应用迅速。针对以上情况,在案例使用过程中,必须不断修订并补充完整,以满足最新的规范要求。
(3)适用。案例群中的案例数量较多,在选取时,注意满足相关课程需要。选择典型工程设计中最具代表性的部分或全部子系统作为案例;尽量涵盖各种建筑类型,使学生掌握同一知识点在不同环境下应用的差异。
(4)配合。工程设计具有极强的系统性。因此,在选择案例时,应多注意各个专业间需要配合的部分,并重点讲解。要使学生领会:大到跨海大桥那样的超级工程,小到一栋房子,都需要很多专业的工程人员密切配合才能完成。要使学生认识到,在实际工作中,不管哪个专业的设计人员,都需要有很强的系统意识与团队合作精神。例如,一栋建筑物的设计需要建筑、结构、电气、给排水、暖通空调等专业相互配合;同时,在电气工程设计内部,不同系统间也需要配合,如消防系统中,消防设备供电设计、消防联动控制设计、应急照明设计等,都需要统筹考虑。[6]
典型建筑的案例分类如表2所示。
三、案例群教学法的应用
1.应用原则
在具体教学过程组织中,贯穿案例分析这一主线,在案例群中精心挑选,提高学生的识图能力与工程设计能力。特别是在专业核心课程中,使案例群的使用贯穿教学纵向、横向全过程:各主要专业课程都要用案例群,每门课主要知识点都要体现在案例群中。
2.应用方法
(1)案例讲解。在讲课过程中,结合授课内容从案例群中选择相关专业案例讲解。讲解应遵循不同阶段对案例讲解的角度与深度不同原则:
1)讲授专业知识时,重点加强对专业知识的理解、应用场合与相关规范条文的讲解。
2)讲授知识应用时,重点介绍专业知识整合、具体应用方法及相关专业间配合等问题。
(2)组织案例讨论。对典型案例组织学生讨论。让学生分析案例的优缺点,讨论重点是规范的理解、强制性规范的执行、与其他专业间的配合等。对于原设计中的错误,也一并呈现给学生,要求学生找出错误,分析错误所违反的相关条文并纠正。在学生纠正的基础上,给出实际工程中图纸审查单位对此问题的审查结论及原设计者的回复,以便学生比较。
(3)案例群维护。专业课程教师定期讨论案例群中的相关案例,通过交流不断熟悉相关案例,并提出意见与建议,对案例群不断进行修正与完善。
四、教学效果
案例群教学法的引入,对提高建筑电气工程专业课程的教学效果起到了积极作用,对学生工程设计能力的培养与提高产生了明显效果。
1.学生加深对专业知识的理解、了解行业发展最新进展
通过案例群的使用,使学生大大加深了对专业知识的理解,加深了对本专业相关规范最新规定的了解,加深了对行业最新技术、最新产品应用的了解。
通过大量实践发现,学生在分析案例中的设计错误并纠正的过程中,对相关专业知识与规范条文的理解,比一般案例应用与讲解要深刻得多。
2.加强了学生系统认识能力与团队合作精神
通过大量有联系、有配合的案例使用,学生增强了系统认识能力,也极大培养了学生的团队合作精神。
3.提高了学生的读图能力、绘图技巧与综合设计能力
通过大量案例分析,学生大大提高了读图能力,初步具备了图纸审核能力,了解并学会了大量的绘图技巧,了解了众多专业问题的处理方法与施工做法,提高了综合设计能力。
参考文献:
[1]张九根,刘建峰,等.新形势下电气专业人才培养计划制定思路[J].高等建筑教育,2009,(18):7-8.
[2]郝一川,苏小林.案例教学法在工科专业课教学中的实践[J].中国电力教育,2010,(24):75-77.
[3]刘建峰,张九根,等.土建类跨专业团队毕业设计实践探索[J].高等建筑教育,2009,(18):83-84.
[4]翁国庆,张有兵.“电气控制及PLC 技术”课程实践教学的改革与优化[J].中国电力教育,2010,(6):143-145.
[5]张勇,鹿晓力,路立平.工程案例在电类专业实践教学体系中的应用[J].中国电力教育,2010,(7):155-157.
关键词: 实践教学 实验 课程设计 技能培训 生产实习
、引言
高等教育目的是高等教育与社会发生作用的联接点,是社会对高等教育制约作用的集中表现。高等教育的目的是培养德、智、体全面发展的专门人才。教育与生产劳动相结合是培养全面发展人才的基本途径和方法。但长期以来,各高校重理论课、轻实验课,重课堂教学环节、轻实践教学环节的现象普遍存在。随着我国高等教育的发展,对各类专业技术人员的短缺,以及就业压力的增大,更加要求工程专业学生在实践能力上的培养,使之适应社会对他们的要求。
二、实践教学对电气工程专业人才的重要性
随着社会科学技术的不断发展,电气技术已经渗透到各行各业,而且在不断地变化、发展着。 电气产品越来越多、越来越丰富,且更新换代的速度很快。 特别是在我国经济发达的地区,电气专业的人才需求量很大。人才市场对电气专业本科毕业生的要求,除了必须掌握基本的专业知识,以胜任电气产品的开发与研制等技术工作外,还必须掌握电气专业技能,以胜任生产管理维护及制造工作。我院电气工程专业的培养目标是培养能够从事与电气工程有关的系统设计运行、自动控制、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理及计算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。所以,有针对性地加强实践教学, 适应新形势的发展是非常必要的。
我院电气工程实验中心于2003年4月成立,目前已建有九个实验室,使用面积800㎡,拥有各种实验仪器设备700多台,价值达300万元,实验条件已有较大的改善,不仅为本院电气工程及其自动化专业开设专业基础课实验和专业课实验,还为石河子大学八个学院十几个工科专业开设电类课程的实验,年均实验学生数1715人,年均实验人时数27391人时。
三、电气工程专业实践教学主要环节
实践教学是高等教育的重要组成部分,根据我院实验中心及电气工程专业的特点和社会对人才的需要,应有针对性的开展实验、课程设计、技能实训、生产实习等实践环节。其目的是使学生加深对专业理论的理解、提高学生实践操作能力、获得择业创业所必需的职业技术和技能技巧、培养学生的工程实践能力和职业素质,培养学生自我发展和可持续发展的基本能力。
1、课程实验环节
实验教学是培养电专业学生实践能力和创造能力的主要教学环节,培养学生灵活运用所学知识能力、培养学生创新能力,培养学生的综合能力。通过实验,学生在掌握理论知识的同时,并对理论进行实验验证,进而激发学生的学习兴趣,培养学生的严谨的科学作。我院电气工程专业设立的课程实验主要包括,专业基础理论课《电路》、《模拟电子》、《数字电子》、《电力电子技术》;专业课《电力系统继电保护》、《检测技术》、《自动控制》等课程。
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2、课程设计环节
课程设计是学生进行课程及相关课程学习的一条有效途径。通过课程设计,可以有效的培养学生综合运用设计及相关课程知识,结合生产实践分析和解决工程实际问题,使所学的理论知识得以融会贯通、协调应用。通过课程设计,使学生学习和掌握设计的程序和方法,树立正确的工程设计思想,培养独立的、全面的、科学的工程设计能力。在课程设计的实践中学会查找、翻阅、使用标淮、规范、手册、图册和相关技术资料等,熟悉和掌握设计的基本技能。同时对学生进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养,为今后工作打下良好的基础。
3、技能实训环节
大学生的社会技能是其成功进行社会生活的基本能力,这其中就包括劳动的能力和技术。通过技能培训是学生能够学会基本的工具使用方法,熟悉一些基本的操作规范和操作技能。现在的许多高等院校都采取一定的措施,使毕业学生掌握一定的生产技能,为就业打下好的基础。沈阳农业大学农业电气化及其自动化专业自从几年前就鼓励毕业学生的参加技能培训,并取得相应的技术工人等级证书,这很值得我们借鉴。
4、生产实习环节
生产实习环节是学生与将来工作岗位最接近的学习环节。通过次环节学生可以掌握有关产品的工艺流程、加工制造方法、生产运作与管理、设施规划、作业研究、质量管理等专业知识。熟悉企业组织结构、产品结构、平面布置、业务流程、生产设施、生产管理方法、质量控制方法等内容。了解企业先进制造技术、先进物流技术、先进管理方法、质量管理方法和企业信息化等应用现状。
我院电气工程专业在生产实习环节,通过几年的探索和学习,形成了一套较完善的生产实习体系。与天富热电股份公司联合办学,将天富热电股份公司作为学生的生产实习基地。充分利用天富丰富的培训资源,通过实习现场听报告、参观、学习,了解我国电力系统的发展方向以及电能资源综合利用的方针、政策和发展趋势;了解电力企业的自动化、信息化现状;增强对电力系统感性认识;丰富生产知识;熟悉电力系统的组成与总体规划布置;熟悉电厂设备自动化、信息化的作用;了解自动化、信息化系统的设计过程、生产运行方式及其运行管理;促进理论与实践的结合。对将要从事的工作有比较全面深入的了解和亲身感受,提高分析和解决实际问题的能力为毕业设计和今后的工作打下基础。
四、小结
加强学生实践创新能力的培养是高校教育工作者共同关心与探讨的问题。本文结合电气工程专业进行了分析,认为在理论上是可行的。理论教学与实践教学可以相互结合、互为补充,形成合力。还有好多的环节随着改革的不断进行,需要进一步的改进和提升,因而,加强电气工程专业实践教学是一项系统工程,需要不断的完善和发展。
参考文献:
关键词:变电站;巡视仿真;卓越工程师;培养方案
作者简介:王健(1970-),男,江苏淮安人,南京工程学院电力学院,讲师;杨志超(1960-),男,江苏常州人,南京工程学院电力学院,副教授。(江苏南京211167)
基金项目:本文系南京工程学院校级科研基金项目(KXJ08040)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)06-0056-02
2010年10月,教育部联合有关部门和行业协会共同在有关高校中组织实施“卓越工程师教育培养计划”。经教育部组织论证、审核和批准,南京工程学院(以下简称“我校”)有幸成为第一批“卓越工程师教育培养计划”实施高校,电气工程及其自动化专业同时获批教育部“卓越工程师教育培养计划”首批试点专业。本文在深刻理解领会卓越工程师培养要求和目标的基础上,依托我校现有的教学及研发能力,将变电站巡视仿真系统充分灵活地应用到电气工程及其自动化专业的相关理论及实践环节培养方案中,将多个教学环节、教学内容和知识能力大纲精细地结合起来,以期为电气工程及其自动化专业卓越工程师培养方案的顺利实施提供一些有益的探索[1]。
一、电气工程及其自动化专业卓越工程师的培养要求
1.专业介绍
我校电气工程及其自动化专业创办于1946年。在依托电力行业、服务地方经济,坚持“学以致用”的办学理念,走“校企合作”、产学研相结合之路,培养应用型高级专业技术人才的思想指导下,本专业已发展成为学校规模最大专业、学校首批品牌专业、江苏省特色专业,电力系统及其自动化学科为学校重点学科、江苏省重点建设学科,在省内同类高校中享有较高的声誉。
2.培养标准及目标
本专业学生主要学习电路、电机学、电力系统分析、电气设备、电力系统继电保护、高电压技术、输电线路设计等电力行业必备知识,并受到现场电气工程师技能训练和综合素质训练。除通用知识、能力和素质要求外,还应具备项目构建、工程设计、工程实施等与专业方向密切相关的工程能力。培养坚持以强电为主线,实践强弱电结合、理论实践结合、技术技能结合,要求学生具备较扎实的理论基础和较宽的知识面,具有较强的获取和综合运用知识的能力、工程实践能力与创新意识等,能从事电力系统运行与控制、工程设计与施工、现场调试与实验、信息处理与管理等工作。
3.培养方案
培养方案由校内培养方案和企业培养方案两部分组成。校内培养方案以课堂教学、实验、课程设计、集中实习、技能竞赛、职业资质培训、毕业设计等各种教学环节来综合实现卓越工程师培养计划的要求,构建理论教学和实践教学综合培养体系,实现理论与实践教学交叉进行、密切融合、环环相扣的课程体系。企业培养方案安排总时间为一学年,分为企业认识实习、企业轮岗实习和在企业完成毕业设计三部分。通过在企业的实践实训,树立良好的工程意识,培养良好的人际交往能力和团队合作精神,培养学生在发电、输配电、工程施工、设备制造等相关企业生产一线从事工程技术工作的能力。
二、变电站巡视仿真系统的设计开发
变电站是电力系统的重要组成部分,具有工程量大、设备型式多、运行操作复杂的特点,同时也是与电气工程及其自动化专业教学中理论知识点、实践技能水平契合度最高的现场环境。通过一种基于虚拟样机技术的变电站巡视仿真平台构建方法,可以对变电站及其主要设备进行三维数字化快速搭建和巡视仿真。该仿真平台能应用于各种变电站的规划设计、施工建设、运行操作及相关培训教学,具有物理模型精准、实时渲染高效、编辑工具丰富、仿真效果逼真的特点,有利于优化设计方案、缩短施工工期和增强教培效果,有较高的应用与推广价值。为积极配合我校卓越工程师培养方案的落实和开展,还对变电站巡视仿真系统的部分界面及功能进行了优化和提高,以使其具有更强的教学效果和适用范围。
1.系统构架
变电站巡视仿真系统以虚拟现实技术为基础,以平台化开发为手段,将虚拟现实与系统仿真技术相结合,应用于变电站的规划设计、施工安装、运行巡视的实际工作和技能培训中。变电站巡视仿真系统主要包含三部分:一是三维素材库,分类装载地表自然实物、电工建筑物、电气设备、工器具、工作人员等三维模型;二是虚拟样机工具,实现模型的修正、替换,实现算法关联、空间组合和装配、脚本编辑和优化等;三是三维图形引擎,实现大规模超精细虚拟场景的高效实时渲染。系统总体构架如图1所示[3]。
2.主要功能
(1)素材库管理。三维模型是虚拟现实技术仿真中最基本的元素,因其种类繁多、数量庞大而对素材库管理提出了较高的设计要求。素材库使用配置文件对素材进行分类,并提供三维可视化的素材供选择。此外,还提供对素材库进行添加、删除和修改等管理界面。
(2)三维场景搭建。三维场景搭建是在三维模型素材库的基础上对变电站三维空间中的复杂对象进行组装和布置。利用平台化的设计方法,在虚拟的地形地貌环境下,通过六个自由度的变换,解决变电站中各个电气设备之间的装配和搭建,进而可生成所需的完整虚拟场景。
(3)配电装置巡视。完整的变电站虚拟场景搭建完成后,用户可以用第一人称视角方式,按照科学的巡视路线,在配电装置的各个设备之间进行巡视工作。巡视时的安全工器具均可以按需取用,巡视运动方式可以包含走、跑、跳、蹲,甚至是“飞”,从而将变电站巡视过程全方位地展示出来。
(4)电气设备操作。倒闸操作是变电站中的重要工作内容之一。通过贴图、关键帧、骨骼动画等动画控制技术,不仅能够降低对系统计算能力的要求,还可以让配电装置中电气设备的可动部件按合理的方式运动起来,如:断路器变位、隔离开关拉合等,从而使变电站巡视仿真系统更具可操作性。
(5)缺陷设置与仿真。变电站配电装置中的缺陷具有多样性、不确定性等特点,仿真系统通过模型位移、模型替换、材质喷涂、紫外渲染效果、添加粒子特效等多种方法,可实现变电站中各种设备典型缺陷的快速设置,如:闪络放电、破损断裂、异常声响、冒烟着火等。结合特效编辑功能,缺陷仿真效果更加真实。
(6)特效编辑。为了增强拟真效果,营造变电站运行时所需的各类气象条件和事故场景,仿真系统设计了特效编辑功能。通过光照阴影工具,可以实现对现实光照的逼真模拟。通过粒子特效工具,可以实现风雨、水面、火焰、放电、烟雾等效果的仿真。
三、变电站巡视仿真系统在培养方案中的具体应用
教育部卓越工程师培养的有关标准和要求指出:试点学校制定本校参与专业的“卓越工程师培养计划”培养标准时,应将培养标准细化为知识能力大纲,依据知识能力大纲对课程进行整合,并将知识能力大纲落实到具体的课程和教学环节。
为此,根据我校电气工程及其自动化专业的人才培养目标和校内培养方案,以及学生毕业后主要从事电力行业及相关技术领域的工作方向,充分运用变电站巡视仿真系统方面的研发及教学资源,细化出可以实现一一对应的教学环节,从而为卓越工程师培养提供具体可行的有益思路。
1.电气工程基础实习
电力认识实习是对电气工程的初步认识实习。通过实习建立起对电力生产过程、电气设备等的感性认识,为学好后续的专业课打下良好的基础。
2.发电厂电气部分课堂教学
发电厂电气部分是电气工程及其自动化专业的重要专业课程之一。通过本课程的学习,使学生掌握以下内容:导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理;电气设备的结构和工作原理;电气主接线的形式、特点、适用和设计;导体及电器的选择校验;二次系统典型接线及原理[4]。
3.电气部分课程设计
电气部分课程设计是对所学发电厂电气部分课程的知识强化过程。通过课程设计,提高学生认识、分析和解决工程问题的能力。其典型选题为:110kV变电所的初步电气部分设计。
4.变电运行实习
变电仿真运行实习是一门实践教学必修课程。本实习是借助变电站数字仿真系统,使学生了解220kV/500kV变电站值班的安全规范、运行操作规程、电气倒闸操作步骤以及一些常见缺陷、异常及事故的处理原则和方法。
5.毕业设计
毕业设计由学生与企业双向选择,由企业指导教师和校内指导教师共同指导完成。毕业设计要求选题必须来源于实习企业的技术分析、设计、调试、应用等。鼓励学生根据他们在企业实践中发现的工程实际问题进行设计、研究或者开发。
具体各教学环节与知识点和技能的具体组合对应关系,如表1所示。
四、结束语
通过对变电站巡视仿真系统在电气工程及其自动化专业卓越工程师培养方案中的应用研究,不仅丰富了变电站巡视仿真系统的构架和功能,而且还极大地丰富了本专业理论教学和实践教学的结构和内容,进而对卓越工程师培养方案的进一步细化产生示范性的影响。
按照教育部“卓越工程师培养计划”的指导思想、培养目标和培养要求,编写科学合理的卓越工程师培养方案,集中适应应用型本科教学的师资队伍,充分运用装备一流的工程实验中心、校内专业基础和专业实验室、校企共建实习基地以及校外实习基地,采取不断消化、吸收与改良的手段,一定能培养出符合我国国情和专业办学特色的企业现场电气工程师。
参考文献:
[1]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究,2011,(2):47-55.
[2]董海瑞,齐晓慧,陈欣.基于工程师培养的课程教学改革[J].中国电力教育,2011,(6):107-109.