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随着现代化的科学技术的发展,教学课程中也开始使用各种新的方式来满足教学工作的需要,而信息技术作为一门新的技术运用到现代教学课程中,使课程的教学方式变得更加得生动立体,不再仅仅只是依靠黑板和图纸的抽象思维,而是通过立体的图像模拟电流的变化过程等形式进行电流的波性分析,从而使电力电子课程更加得生动形象。运用信息技术辅助教学可以弥补传统实验的不足,激发学生的学习兴趣,扩展学生的视野,帮助学生面向社会,把书本知识与生产实践结合起来,进而培养学生参与生产实践的热情。
1 传统课堂教学的不足
课堂教学只能授予学生理论知识,而无法提高学生的工程实验能力和创新能力,这样的教学模式也无法培养出满足市场需求的高素质创新型人才。在传统的课程教育中,教师偏重于知识和技能的教学,注重知识体系的结构和逻辑性,而学生通过教师的讲解获得知识,通过做大量的习题来强化对所学内容的记忆和加深对所学内容的理解;教师偏重于知识的传授和灌输,而对学生学习兴趣、自主学习的培养不够重视;做习题成为应用知识的唯一方式,并且缺乏与实际生活、现代科学技术的联系;重结果轻过程,学生很少能经历科学探究的过程,学生只能被动地跟着教师的思路走,难以发挥其创造性。因此高等教育必须要增加大量的实践实训教学环节,尤其是高级专业的学生实践,实训教学课时基本上要占到总教学课时的40%以上。电力电子技术这门课综合性、应用性和实践性都很强,实践环节尤为重要。但传统的讲授模式存在很大的不足,在讲解晶闸管的换流尤其是三相整流电路时,为了把问题讲得更清楚需要画好几个波形,这样往往要花很长的时间,且学生学习的效果不是很理想。要真正学好这门课,我们有必要给学生提供自己动手实践的软件和硬件环境,来激发学生的主观能动性,使他们利用现有条件,在电力电子技术的实践学习中,提高自己综合分析和解决工程实际问题的能力,提高自己的创新创新能力和就业竞争力,以满足人才市场的需求。
2 信息技术在电力电子课程上应用的优点
通过信息技术与教学课程的有机结合,对教学过程中的信息技术、资源、课程内容等等进行整合,是一种新型的电力电子技术课堂教学模式。从信息技术与课堂教学整合的特点来看,它主要是采用多媒体网络教学方式,将抽象化的电力电子教学内容变得生动直观,利用信息技术对课堂知识进行处理,使学生能够融入到课堂知识的整合中来,大大提高了电力电子技术课堂教学的质量。这种新颖、高效的课堂教学模式能发挥教师在课堂教学中的主导地位,也让学生自主合作,对课堂知识进行探究总结,体现了学生的主体地位。通过对传统的“电力电子技术课堂教学”进行改革,营造了一种更加活跃积极的教学氛围,培养了学生自主学习的主动性和创造性,从而提高了“电力电子技术课堂”的实际教学水平。
2.1 增加教学趣味性,提高学生的学习兴趣
电力电子教学常围绕复杂而又抽象的技术内容展开,枯燥干涩的课堂内容再加上传统的课堂教育方式,使得电力电子技术教学更加得乏味干涩,大大降低了学生的学习兴趣。但采用信息技术教学,可以将抽象的教学内容转换成生动的图片、动画效果进行展示,以更加直观的方式将课程内容展现在学生眼前,降低抽象思维的难度以及学生对知识理解的偏差,这样不仅有助于帮助学生理解并掌握知识点,更能激发学生的学习兴趣。让学生能够自觉主动地融入到课堂教学,同时也降低了教师的教学难度,有利于提高“电力电子技术课堂教学”的教学质量。
2.2 增加学生的参与机会,激发学生的创造能力。
在电力电子教学中,除了课堂讲授的知识原理以外,让学生能够参与到课程实验中来也是一个非常重要的教学环节。但由于课堂时间、教师精力、实验安全等因素的限制,使得电力电子技术实验很难落实到每一位学生身上来,也很难落实学生对相关知识的实际掌握情况。但应用信息技术模拟电力电子技术的相关实验,让学生能够融入到中间来,提高了教学质量。此外,教师还可以利用信息技术设计教学内容,选择教学课题让学生自己分组讨论,进行模拟实验,这样既能考量学生对课堂知识理解掌握的程度,又能保证实验的安全性,让学生大胆设计的同时还能够提高学生的创造力。通过这样安全的实验,能够让学生对实验进行仔细的分析探究,思考实验的合理性以及存在的不合理地方,提高学生自主设计的能力,同时也能够帮助学生有效地掌握课堂知识内容,增强学生的自主创造能力和创新意识。
电力电子技术是以实验为主要手段进行教学的学科,与其他的学科有明显的不同。随着社会的进步与科学技术的发展,信息技术以其独有的先进性进入各个学科的教学中,信息教育技术,尤其是多媒体技术的运用,在整个电力电子技术学科的教学中有很大的作用,利用多种高效便捷的多媒体网络技术,能够将抽象的内容实体化,突破时间以及空间的舒服,进行虚拟场景展示,将原本无法显示的、虚拟的物理过程展现在学生的眼前。同时也能够降低教学实验的危险指数,使得原本难以理解的电力电子技术教学变得简单化,帮助学生进行理解,减轻学生的学习压力,同时也能减轻教师的教学压力,在一定程度上能够促进整个“电力电子技术教学”的发展。对于可见度小,不易观察,实验原理难以理解,又不太好想象的实验,借助多媒体也能帮助理解,而且还可以化想象对直观。例如,电流的波形变动研究,通过信息技术的应用分析,可以通过眼球直观的感受电流的变化,在课堂中使学生对与知识的认识理解更加的深刻。对于我们实验室无法办到的演示实验也可以通过多媒体来完美演示,现代化的信息技术的多媒体教学手段与实验的整合,是解决课堂效率的有效方法。
2.3 增加课时的信息量,提高教学效率
多媒体可以提供声音动画等多种信息,图文并茂,动静结合,能使抽象的概念、复杂的定理、定律、公式以及较复杂的物理过程等形象化。传统的教学模式中最常见的就是板书,教师要花费大量的时间以及精力将模拟图像或者知识体系等内容写出来,这样不仅浪费了大量的时间,还增加了教师的教学负担。但通过信息技术的方式做好课件准备,学生可以通过各种感官同时接受信息,在这样轻松、愉快的教学环境中学习,不再感到单调枯燥,大大增加了课时的信息量,提高了教学效率。在教育教学过程中,引进现代信息技术形成教学内容的信息化,教学过程的数字化,教学手段的现代化,和教学资源的网络化。信息技术与电子技术的整合要坚持信息技术服务电子技术课程的原则,信息技术在电子技术课程中的应用,决不能只是为了简单的应用,而是应该结合在电力电子技术的课程中,为了满足学生的求知欲以及教师的教学任务。
人们常说,依靠视觉能够获取八成以上的信息量,但是如果仅仅依靠视觉,却最多只能拥有两成的信息。这也就是说,要想获取更多、更准确的电力电子技术的相关信息,必须依靠多种感官的结合。在现代电力电子技术教学中,仅仅依靠文字、语言、图片等方式授课,是很难将复杂的知识解释清楚的,也很难让学生真正掌握到这些知识。但随着信息网络技术的高速发展,出现了许多便捷高效的多媒体应用技术。比如PowerPoint、几何画板、Flash动画等的教学技术软件,它们能够将复杂的内容变得更加的简单生动。有些电力电子技术实验出于安全等因素的考虑,在现实中很难真的做出好的实验,这种时候运用信息技术模拟实验的流程及效果,就能够产生很好的学习效果。信息技术在电力电子技术教学中的应用使很多复杂的内容简单化,教师不用花费大量的时间精力进行板书,减轻了教师们的教学压力,还可以根据学生的学习特点改变教学方式,使枯燥复杂的电力电子技术教学变得更加灵活,在减轻教师教学压力的同时还能激发学生的学习兴趣,培养学生的自主创造能力和创新型思维。
3 结语
(塔里木大学机械电气化工程学院,新疆阿拉尔843300)
【摘 要】电力电子技术是应用性、实践性、工程性很强的一门专业基础课,其知识在毕业生工作中占据着十分重要的地位。随着南疆地区越来越严峻的就业形势,为了满足用人单位对应届毕业生的工程实践、创新能力的要求,应该如何进行电力电子技术实践教学成为一个备受关注的问题。针对南疆经济发展的需要,结合塔里木大学的办学特色,在电力电子技术实践教学中,引入新的教学模式,提高了实践教学质量,取得了不错的成绩。
关键词 电力电子技术;实践教学;教学改革
“电力电子技术”是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,相对于电气专业的其他学科来说,是一门比较活跃、实用性强的学科[1]。而实践教学是本科教学过程中的重要环节,是深化理论知识、进行科学训练、培养学生创新精神的重要途径,对学生工程实践能力的提高具有重要意义[2]。另外,随着南疆地区就业形势的日益严峻,用人单位也对应届毕业生提出了更高的要求,他们不再看重学生四年的成绩单,更多地考虑学生实践方面的经验,采用聘来即用的原则,更青睐于那些专业实践能力强的学生。因此,为满足目前人才市场的需求,对电力电子技术实践教学方面进行了探索。
1 传统实践教学存在问题
我校电力电子技术实践教学过程中,发现存在以下几个问题:(1)实验教学内容陈旧,脱离生产,学生提不起学习兴趣。实验课中,教师示范做实验,学生单纯地、机械地试验台上模仿,实验结果与书本基本一致就行,知其然不知其所以然。不关注试验中出现的各种现象,不能独立思考问题,更别提从试验中获得灵感启发了;(2)实验项目单一,且大部分是验证性实验,缺乏综合性实验和设计性实验,从而降低了学生的创作性;(3)课程设计题目,脱离实际生产和科研项目,没有工程应用背景,学生在网上下载几篇,拼拼凑凑就行了,根本不关注课程设计的目的和意义。(4)实践教学考核只看实验报告和课程设计报告,与学生实际工程应用能力没有一点联系。在这种情况下,学生丧失学习兴趣,不知所学理论知识应用到什么地方,不利于人才的培养。
2 更新实践教学模式,完善实践教学体系
经过实践教学改革和探索,引入产学研教学模式,采用项目教学法[3],把电力电子技术实践教学与生产实际相结合,与老师的科研项目相结合,最大化学生的积极性,最大程度地培养学生的实践动手能力。例如,在做整流电路试验中,我们结合生活中的UPS不间断电源、开关电源、和交流电机的变频调速中的整流部分讲解,并通过实物观测,熟悉整流电路的电路结构、作用,输入输出波形,来激发学生的学习兴趣,让他们知道学有所用。还有,在做无源逆变电路实验时,通过与我系两位老师有关太阳能发电的项目讲解,让学生掌握无源逆变电路结构,输入和输出波形,并熟悉太阳能发电系统参数计算、系统组成和和维护,让他们知道电力电子技术知识就在身边。
同时,完善实践教学体系。在原有的实践教学体系基础上,引入新的模块:一是利用MATLAB软件的计算机仿真实验模块,二是结合大学生创新实验室和大学生电子大赛实训基地进行的设计性、创新性实验;三是依托我校农业工程兵团重点实验室,在老师和动手能力强的同学传带下,与阿拉尔周边的企、事单位进行的技术实践活动。在这几个模块中,因已将计算机仿真软件MATLAB/SIMULINK引入电力电子技术理论课堂教学中,老师只需提供仿真题目,由学生在自己电脑上独立完成仿真实验,教师在课外辅导并检查即可,重点是后两个模块的内容,是学生实践能力得到升华的直接途径。
在大学生创新实验室和电子大赛实验室,收集了很多面向企业的、二手的开关电源、UPS电源、静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)、各种单相、三相变频器等电力电子产品。刚接触电力电子技术课程时,在老师和学长的指导下,学生就可以对着实物钻研理论,在里面拆卸、研究、测试、维修这些产品,进行一些设计性,创新性实验,为参加实践工程夯实理论和实践基础。近几年,依托我院兵团重点实验室,利用电气工程系教师深厚的专业知识,签订了阿拉尔街道风光互补路灯系统的维修与维护,阿拉尔十二团泵房节能改造工程和周边纺织厂的电力电子产品维修和调试、研发家用型太阳能发电系统的组成等项目。采用传、帮、带的方法,让刚接触电力电子技术的电气学生参与到这种别开生面的实践中来。在技术指导教师和学长的带领下,通过这些工程项目,学生熟练掌握了变频调速的工作原理,伟创变频器和变频柜的安装技巧、现场有关参数调试;UPS电源的电路结构和维修技巧;风光互补路灯的维修技巧、如何组成太阳能发电系统等工程实践知识。
采取这种边学习边实践的教学模式和传帮带的教学方法[4],不仅提高了学生的工程应用能力,还提高了学生的团队合作精神。
3 改变实践考核方式,建立科学的评价与激励机制
课程设计考核也不再是只看报告就给分数,而与工程实践紧密联系起来。学生的课程设计不再是天马行空,而是通过所参加实际工程项目写设计报告,写出来的设计报告不再是拼拼凑凑,而是有血有肉,值得一看。考核上,由设计报告、PPT效果、现场提问回答情况这几部分成绩组成,在分数比例上,老师更看重所参加实践项目的实际表现,通过项目学到的知识和动手技巧。
为了激励教师和学生共同投入到这种新的实践教学中来,我校还建立科学的评价和激励机制。对学生,参加一次对外接的工程实践项目,就给一定的报酬,激发了学生钻研理论,更多次的申请参加工程项目。鼓励更多学生参加全国电子设计大赛,对取得名次的同学,除了给一定学分外,还要额外给一定的奖励,不但可以激发他们学习兴趣,提高动手能力,还能提高学校的知名度。老师是学生的领头羊,其重要作用毋庸置疑。为了激发教师把更多精力投入到这种实践教学中来,学校对与企业签订技术实践性工程项目的负责教师、对参加工程的现场指导教师、对指导学生参加电子大赛获得名次的教师等,根据多劳多得原则,给予物质奖励外,还与年终评优和职称晋升挂钩。
4 总结
以上是我们课题组对严峻就业形势下电气专业引进新的电力电子技术实践教学的一些探索。通过近三年的实践摸索,学生的学习兴趣、工程实践能力、创新能力得到了很大提高,已经形成了你追我赶的学习劲头。通过与阿拉尔工业园区企业进行的这些技术服务活动,我校电气学生的实践能力得到了极大肯定,就业率也有了很大提高。当然,实践教学改革是一项长期的任务,还有待于我们进一步研究和探索。
参考文献
[1]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].5版.北京:机械工业出版社,2009.
[2]何新华,陈志武.面向创新型人才培养的专业实验教学体系研究与实践[J].实验技术与管理,2009,26(10):24-26.
[3]唐纬.基于“项目驱动”的单片机类课程实践教学改革[J].实验室研究与探索,2010,29(5):130-116.
【关键词】工程教育 专业认证 培养模式 电气工程
【基金项目】基于黑龙江工程学院教育教学改革工程项目
Studying of the electrical professional training objectives and courses system
under the international mutual recognition of engineering education
WANG Xi-feng1 , CHU Hong-xia1,SONG Qi-chao1,GE Hong-jun,LI Huan-xin2
(1.College of electrical and information engineering, Heilongjiang institute of technology,150050 Harbin
2.Harbin Institute of physical education, Office of General Affairs ,150000 Harbin)
【Abstract】To promote international mutual recognition of engineering education in our university and setup engineering education quality monitoring system, our college went into studying the electrical professional training objectives 、graduation requirements and courses system. It facilitates the implementation of the professional certification of "outstanding engineers training plan", but improves the teaching quality of education. This paper analyses the current situation of the electrical engineering and its automation professional talent training, but summarizes the aspect of the disharmony between professional certification standard. And then it puts forward the revision to talents training target and graduation requirements. In addition, on the basis of talent training target and graduation requirements, it optimizes the curriculum system by establishing the matrix of the relation between talents training target and graduation requirements, as well as graduation requirements and course system. Through the research of the electrical professional training objectives, graduation requirements and course system, this paper expounds the potential impact of the engineering education professional certification about the electrical and its automation engineering education. It thinks that the implementation of professional certification would promote the combination of engineering education and industry, but also the contact and the cooperation in enterprise and itself. Thus these measures will improve the theoretical study and practical application ability.
【Keywords】Engineering education; International mutual recognition; Cultivation mode; Electrical Engineering.
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)09-0043-03
自2007年以来,关于高等工程教育专业认证的研究工作得到了国家相关政府部门和非政府组织的高度重视,随着我国高等工程教育改革的进行,我校也积极探索工程教育改革模式。就电气工程及其自动化专业而言,如何针对我校目前实际情况,将先进的工程教育理念应用到“卓越工程师教育培养计划”之中,培养和造就新一代的符合专业认证标准的电气工程人才是专业教育工作者应该关注和积极探索的问题,也是亟待解决的问题。
一.电气专业人才培养现状
目前电气工程及其自动化专业是按照2011级培养计划进行的,该计划已经执行4年,是从2010级的学生开始的,该计划是以应用型人才为培养目标,总学分大幅度减少,必修课程减少,选修课程增加,考试课程减少,考查课程增加,课内实验和集中实验比例增加,集中实践教学环节增加。在学习通识必修课程和专业基础课后,学生可以选择电机及其控制技术方向和电力电子技术及其装置两个专业方向进行学习。理论授课采用讲授和讨论相结合的方式,实践课采用软件仿真和实际操作结合的方式,注重实际技能的培养。课程考核方式,分考试和考查,考试课主要是期末考试(60%)和平时成绩(40%)的综合,其中平时成绩包括知识应用能力(50%)、课堂笔记(20%)、人个修养(30%);考查课考核包括知识掌握(30%)、应用能力(40%)、学习态度(20%)、道德修养(10%)。
经过一个周期(4年)的运行,实践证明,学生的实际动手能力增强了,团队协助精神提高了,相对来说,创新意识较弱。2010级学生的就业率达到到94.84%,从用人单位反馈的意见来看,学生前期上手比较快,比较踏实,动手能力强,团队精神好,但可持续发展能力欠缺。通过上面的分析,现在的教育模式还有许多不符合专业认证的地方:
(1)专业基础课和专业任选课内容过于陈旧,学生学习无的放矢;
(2)实践课较分散,学生的综合能力得难以加强;
(3)各学期课程安排不是很合理,尤其是大一课程较少,大二课程较多,学生难以调整和适应,影响学风建设;
(4)专业方向课程不明确,学生就业选择比较盲目 [1,2]。
二.专业认证下人才培养目标和毕业要求的设定
针对我校电气专业人才培养的现状,积极引进新型的工程教育模式和专业认证思路,结合我校特点,形成自身的特色,制定切实可行且可支撑的培养目标是学生培养的导航。专业应有公开的、符合学校定位的、适应社会经济发展需要的培养目标,而且既要包括学生毕业时的要求,也能反映学生毕业后5年左右在社会与专业领域预期能取得的成就。
1.电气专业人才培养目标和毕业要求的确立依据
(1)遵循我国高等教育发展规律
我国在制定高等院校人才培养目标时,要遵循本国高等教育的发展规律,这些规律浓缩了我国高等教育百余年的历史积淀、特别是近 30年改革发展的宝贵经验。
(2)把握高等院校自身发展特征
每所高等院校既身处当今世界,又隶属自己祖国。 因此,当定位各自的人才培养目标时,应在顺应世界高等教育发展趋势、遵循本国高等教育发展规律的前提下,主要依据学校自身发展的历史传统、专业优势、学科特色等一系列内外 现实条件[3]。
(3)符合应用型本科院校定位
我校是应用型本科院校,在培养规格上,是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的应用型高级专门人才;在培养模式上,以适应社会需要为目标,以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案,以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系,重视学生的技术应用能力的培养。
2.电气专业确立人才培养目标和毕业要求的研究方法
(1)以就业为导向,调研用人单位对毕业生的反馈意见;
(2)以学生为载体,回访就业学生对培养计划的意见;
(3)以行业为背景,调研行业专家对学生培养的建议。
3.专业认证下的人才培养目标和毕业要求
培养目标:本专业培养适应社会经济发展需要,具备在电气工程相关领域的基础理论、专业技术和工程实践能力,面向装备制造业和工程技术企业,能够从事电机及其控制技术和电力电子装置及控制领域的相关工作,具有较强的自主学习能力、团队协作和创新精神的应用型高级专门人才。毕业后经过5年的社会和职业领域实践,能达到以下要求:
(1)能够在电气工程领域的装配制造、系统运行等部门从事工程设计、测试、安装、施工、管理及服务等技术工作;
(2)有较强的工程技术素养和企业文化底蕴,有能力进入研究生阶段的学习;
(3)具有一定的电气工程及相关领域产品的技术开发能力;
(4)能够通过继续教育或其它的终身学习途径拓展自己的知识和能力;
(5)有服务社会的能力和意识,能承担社会责任。
毕业要求:通过大学3-6年学习,应达到以下要求:
(1)具有人文科学素养,能应用数学、物理等自然科学基础知识,解决电气工程领域问题;
(2)具有电路分析、电子技术、信号与系统、电磁场等学科基础知识;
(3)具有电机学、电力电子技术、电力系统分析等专业基础知识和电气工程专业知识;
(4)具有应用现代电气仪器、技能及工具进行分析、设计、绘图、计算等工程实践及应用能力;
(5)具有设计、完成各类电气工程及工业自动化领域实习项目及对实习结果进行分析、解释的能力;
(6)在解决电气工程及工业自动化领域问题中具有相互协作精神和良好的心里素质;
(7)具有创新精神、继续学习和不断更新知识的能力;
(8)具备良好的语言、文字表达沟通能力和较强的人际交往能力;
(9)了解与本专业相关的经济、管理、法律法规和环境保护等基础知识;
(10)了解电气工程领域科学技术的前沿知识,具备收集、分析、判断、选择国内外相关信息的能力,具有国际视野和竞争力。
三.专业认证下课程体系构建的研究
1.构建重点
理论环节,在教学目的和要求方面, 清楚明了本门课程各部分教学内容的教学目的、要求、内容、重点难点、教学方式方法、资料模型教具、要达到的学习效果等。另外,聘请企业教师进行理论课和实践课的讲授,同时对毕业设计也实行企业教师和校内教师共同指导,重点是培养工程素质、实践能力和创新能力。
实践项目,实践项目分为三类: 第一类为单门课程的项目,如电力电子实习、电子技术课程设计等; 第二类为包含一组相关核心课程及能力要求的项目, 如电机工程实训实习;第三类为包含本专业主要核心课程和能力要求的项目, 如工业自动化实训、专业方向课程设计等。三类项目涵括基本实验、综合应用、技能培训、科技创新等所要求的内容。最后进行毕业设计实际工程项目, 利用所学专业知识, 对一个项目完整地展开构思、设计、实现和运作, 系统地完成一个工程实践经历, 培养学生发现问题、定义问题、分析问题、获取知识、解决问题、总结新知识、传播知识、与人沟通和团队合作的能力[4]。
2.课程体系
(1)专业知识结构及相关技能课程关系。电气工程及其自动化专业人才培养以工程能力为核心,以项目为牵引构建核心课程群和实践教学体系,通过课堂教学、实习实训、课程设计、企业实践、毕业设计等各种教学方式和环节,综合实现学生知识、能力和素质的培养。
图1 专业知识结构及相关技能课程关系
(2)优化课程安排。按照学院关于构建教育内容与知识体系整体框架的要求,统筹考虑通识教育、专业教育和综合教育内容,以强化工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力为核心,对课程体系进行整合。确定了18余门专业主干课程和10余门专业核心课程,学分按照通识教育75.5学分,专业教育105.5学分,综合教育10学分比例分配。课程整合如下:
① 借鉴卓越师教育理念对专业教育进行一体化设计,开设了专业导论课,16学时,安排在大一上学期进行,并配专业认识实习。
②将《数字电子技术》与《EDA技术》两门课程有机地融合为一门课程《数字电子与EDA技术》,同时将《数字电子技术实验》和《EDA技术实验》融合为《数字电子与EDA技术实验》。
③将《模拟电子技术课程设计》和《数字电子技术课程设计》有机地整合为《电子技术课程设计》。
④将《电工电子工艺实习》和《PROTEL实习》有机地融合为《电工电子工艺实习》。
⑤专业基础课中增加了电力系统课程,并配以相应工企供配电实习。
⑥在专业任选课中,适当增加多学科交叉综合性课程,并建立模块化的方向性选修课,如建筑电气设计、机器人等课程。
⑦将PLC控制工程实践、电气控制与电器装配工程实践、工业自动化项目设计整合为工业自动化实训。
⑧成立了理论课课程组。电机学与电力拖动技术、电力电子技术、自动控制原理、电气控制与PLC技术。
3.教学方式与方法的改革
(1)注重学生智能的开发,培养学生的观察力、分析综合力和创造力,教师进行了“推动探究式学习、基于问题的学习、基于项目的学习、案例教学法”等多种教学方式的尝试。
(2)在教学手段上注重现代科技设备,不仅使教学内容更加生动、形象、系统,更富有吸引力、直观必和科学性,而且使学生的多种分析器协调活动,智力得到充分开发,还可以使多和睦科学社会主义机地结合起来,教师选择最优的教法进行教、学生选择最优的学法进行学、师生的积极性得到充分调动,从而获得最优的教学效果。
(3)聘用企业工程师做讲座和从事教学工作,以就业为导向的技能教育注重对学生实践动手能力的培养,对教师的实践教学能力提出了较高要求,企业工程师的聘请有利于打造高水平的师资队伍。
(4)鼓励学生到企业做毕业设计和实习,促进学生就业,以期更早适应社会发展[5,6]。
四.培养目标和课程体系矩阵实现
专业必须通过评价证明所培养的学生是否达到培养目标要求,尤其是提供支撑的材料。各类课程中所设置的课程能够支撑目标中的各项要求,课程的内容及其考核方式可有效地支撑各项毕业要求的达成。培养目标与毕业要求和各类课程与培养目标的对应关系矩阵见表1和表2。
表1培养目标与毕业要求的关系矩阵
培养目标
表1和表2所示的关系矩阵涉及到学科教学体系转换、教学计划的修订、教学资源的调配,是一项需要不断尝试、磨合、调整、完善的工程。在此过程中,必须采取相关的配套措施,如调整、优化专业结构、布局;采用现代化的教学方法和手段;创新课程教材和教学模式;创建合理教学梯队;实行弹性学制、学分制、导师制等教学管理机制;加大实验室建设和投人力度等多方面举措,才能真正使课程体系实现转变,符合人才培养目标定位。
五.结论
实现专业的培养目标,不是仅仅靠一门或几门课程所能奏效的,而是靠全部开设课程的协调和补充。课程体系是人才培养计划的主要构成部分,是实现人才培养目标、塑造人才培养规格、体现人才培养特色的主要教育教学“载体”。所以说,卓越工程师培养教育和专业认证所确立人才的培养目标,要依靠课程体系优化得以实现,培养目标变化与课程体系改革是连锁反映,两者最终目的是一致的,即培养的人才符合社会需要。
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说教学资料
本课程选用教材为高职高专公共基础课“十一五”规划教材,由汪红主编,电子工业出版社出版。该教材特点:体现“淡化理论、够用为度、培养技能、重在应用”原则,采用模块式编写方式及“先数字、后模拟”的学习顺序。但该书还是按照学科体系编排,难以体现“工学结合、项目引导、任务驱动、教学做一体化”的原则。因此,课程组教师自编学才及课件,有序整合课程内容。充分发挥多媒体课件信息量大、形象生动的优势,提高教学效率。另外,向学生推荐《电子技术基础》等其它版本教材、《数字电子技术习题与解析》、《模拟电子技术习题与解答》等参考资料,以加深学习深度,拓宽学习广度,供学有余力、有志继续深造的学生学习参考。此外,引导学生查阅中国知网、中国电子技术论坛等网上资源,拓宽学生收集整理资料的渠道及能力,扩宽学生知识面。
说教学内容
根据课程特点、学生的认知规律和,将工作任务按从易到难、从简单到复杂原则,确定教学内容和教学顺序,教学内容组织所遵循的教育理念是教学目标紧贴岗位职业能力要求,坚持重在应用,突出学生主体,践行“教学做”合一的教学原则。通过对课程内容的整合序化,构建了五个项目,每个项目包含若干个任务的教学内容。体现了“项目导向、任务驱动”的教学模式。教学重点是基本概念、基本理论、基本计算、分析方法及电路分析设计、组装调试。教学难点是理论知识的实际应用、电路的分析设计、组装调试。解决教学难点的办法即以项目导向,任务驱动,淡化理论,借助多媒体,实验实训设备,力求教学做一体,实现学生在做中学、学中做,理论与实践融会贯通。整合后的《电子技术》教学内容见表1。
说教学方法
教学方法的采用基于对学情的分析和课程特点的分析。高职学生学习基础大多不扎实,学习自主性不强,但相对来说思维活跃,喜欢动手。《电子技术》课程知识点多、散、碎,课程集知识与技能为一体,理论性和实践性都很强。根据学生特点和课程特点,从实际出发,优化组合各种教法,引导学生积极思考、乐于实践,“学、做”合一,既重视学生的专业能力提高,又重视方法能力和综合素质的培养。采用主要教学方法有讲授法、演示法、练习法、讨论法、任务驱动法。以上教法学法不是单一运用,而是根据具体教学环节灵活地综合运用。如项目一常用电子仪器仪表的使用,教师先通过边讲解边操作万用表,然后要求学生测量实验台的电压、某标准电阻的电阻值,激励学生大胆动手、自己操作、亲身体验,同时回答教师的设问,形成师生互动交流的活跃课堂气氛。这样既能观察学生对新知识的接受程度,查缺补漏,又能培养学生的能力。
说教学组织
以5个项目为导向,每个项目采用任务驱动的教学模式实施教学。教学过程按照布置任务、计划实施、讲解演示、任务实施、总结提高、考核评价六步进行,充分体现了实践性和开放性。具体的教学组织以二极管整流电路的组装与调试为例,见表2。
教学评价
采取过程评价与终结评价相结合,学生自评、互评和教师评价相结合的方式。在课程考核中,过程性评价占60%,终结性评价占40%。过程性评价考核各项目的完成情况,根据项目的难易程度,分别占不同的比例。各项目考核评分表见表3。终结性评价考核电子技术综合知识和技能。
教学效果
关键词:项目驱动;教学法;创新能力
基金项目:项目驱动法在高职高专模拟电子技术课程中的研究与应用(校级教改项目)
1 引言
以教师为主体、以课堂教学为重点的讲授教学法在职业教育中难以适应以就业为导向,以能力为本位的高职教育需求,尤其在实践性较强工科课程中。模拟电子技术是机电类专业一门重要专业基础课程,在教学过程中,开发项目驱动教学模式,改变以学生为主体,以教师为主导,激发学生的学习主动性,培养团队合作精神以及动手能力是专业教学改革的方向。
在模拟电子技术课程中开发适合高职学生的任务项目,使学生在动手操作相关实训项目的过程中,了解基本原理等理论知识,做到真正的“教学做一体化”。
2 项目驱动教学法的实践意义
本课程的教学目标是使学生掌握电子电路、放大电路的基本原理和组成,掌握静态工作点的调试方法,掌握负反馈放大电路、振荡电路、功率放大电路以及集成运放电路的原理和性能。了解国内外模拟集成电路技术发展方向;具有比较熟练的模拟电路的安装、接线、调试、维护与维修的能力。传统的教学模式是先在教室里讲授大量的理论知识后,再到实验室做实验来验证相关理论。项目驱动教学法是基于具体项目工作过程的典型工作任务的教学模式,在动态的工作过程中,典型工作任务是中心,动手能力是焦点,理论知识是背景。项目驱动教学模式,以解决实际工程问题的项目为学习的切入点,在项目的认识与解决的过程中,让学生通过团队合作带着具体的目标去学习,让学生在“做中学”。
在这种模式中,教学关注的重点是学生达到的程度,教师的任务是根据学生已有的经验、知识、水平和兴趣来选取适合他们的项目,使学生置身于探索知识的情景之中,即在真实条件中应用知识解决问题。这种模式从根本上将传统课堂中教师单向讲授转变为“学生为主体,教师为主导”的教学模式。这样的教学方法容易激发学生的学习兴趣与求知欲,由“兴趣”引导着学生在完成项目的过程中自主的去探求知识获取知识、运用知识。有利于学生实践技能的培养。
3 项目驱动教学模式的实施
我们整合了模拟电子技术这门课程,提出了基于教师和学生共同完成的项目驱动教学法。项目组组长组织学生交流对工作任务的认识,讨论工作任务,查阅、分析相关知识,将任务分配给小组成员,初步制订实施计划并提交授课教师审定。各小组成员按照实施方案完成任务。项目组长模拟承担生产车间班组长的职责,负责组织和管理本组的项目实施,授课教师扮演车间主任的职责,负责各项目组的技术指导。
3.1精心设计项目
按模拟电子技术技能学习领域认知规律安排学习顺序,采用工学结合的教学做一体化思路,把模拟电子技术的课程教学共设计成三个项目:一,直流稳压电源的制作、参数测试与故障排除;二,音频放大器的制作、参数测试与故障排除;三,信号发生器的制作、参数测试与故障排除。以三个项目为载体,把电子器件功能与使用介绍、模拟电子线路的构成及工作原理、基本放大电路静态、动态参数的估算及模拟电子电路的性能指标测试、检测工具和常用电子仪器的使用、手工焊接技术掌握等融入各项目的任务实施过程中,三个项目的制作任务完成,可以刚好组成从信号源、稳压电源到音频放大输出的配套设备。
3.2 具体项目的实施内容
教师设计好项目后,每组学生根据项目的要求,根据教师的安排,独立收集分析和整理项目的相关信息,然后独立确定工作计划,并且一步步地执行。项目一包含半导体基本知识的认知和二极管器件的熟悉与检测,整流、滤波、稳压电路的分析与计算,常用电子仪器的熟悉与使用,手工焊接操作与工艺的熟练,简单模拟电子电路图识图、分析,电子电路的组装制作工艺与测试、故障排除方法与步骤等内容;项目二包含了晶体三极管和场效应管的认知,基本放大电路的认识、分析与计算,音频放大器电路的分析及制作工艺、制作电路测试与故障排除方法等内容;项目三包含反馈电路与正弦振荡电路的认知,集成运算放大电路的认知,信号发生器电路的分析、组装与调试工艺等内容。三个项目中的知识与技能拓展部分总结概括性地简述模拟电子电路图的识读、模拟电子电路设计与制作的基本要求与方法,补充介绍了电子设备设计与制作的几个实例,丰富和完善了原来使用的教材内容的不足。
3.3项目工作任务检查与考评
采取自检、团队互检方式,由每个项目任务按照项目检查要点对作品进行检查、测试和检验,根据项目计划阶段拟定的检查项目逐一检查记录,发现问题及时纠正。
各项目组上交项目实施报告,PPT汇报总结,其他项目小组和授课教师分别指出项目实施过程中存在的问题及改进措施。并按设定的考核评价表,由授课教师评价、项目小组成员自评、项目小组间互评,按照一定比例计入学生学业成绩。
4 “项目驱动”教学法的实施效果
在模拟电子技术课程中实施项目驱动教学模式,可最大程度地发挥学生的主观能动性,激发学生的学习热情。学生在项目实践过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的思维。通过教学做一体化教学,不但可以训练学生在工作中与其他同学协调、合作的能力,还充分发掘学生的创造潜能,并促使其在提高动手能力和推销自己等方面努力实践,使专业能力和社会能力都得到显著提高。
参考文献
[1] 夏志华.项目驱动式教学法在电力电子技术课程中的应用[J].保定职业技术学院,2010,(2).
[2] 齐祥明等.《模拟电子技术》“任务驱动”教学模式改革.科技创新导报.2010.NO.16.
关键词:工程教育;专业认证;课程体系
作者简介:黄云志(1976-),女,安徽淮南人,合肥工业大学电气与自动化工程学院,教授。(安徽 合肥 230009)
基金项目:本文系安徽省重点教学研究项目(项目编号:2012jyxm024)的研究成果。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)02-0093-02
近十年来,我国高等教育快速发展,但在数量快速发展的同时,也面临着很多问题,突出表现为工程教育缺乏行业的引导和支持,人才培养定位不明,培养模式单一,专业教师普遍缺乏工程经历,产学脱节使工科毕业生工程实践能力不足,不能适应产业发展的要求等。为促进我国工程教育的改革,加强工程实践教育,提升工程教育质量;建立与注册工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系;促进我国工程教育参与国际竞争,教育部在2006年启动了工程教育专业认证试点工作,并依“国际实质等效性”原则制定了认证标准。截止到2012年,已经完成国内部分高校的机械工程及其自动化、电气工程及其自动化、化学工程与工艺、计算机科学与技术等7类专业的认证工作。
在工程教育的学历互认方面,目前国际上有三个协议,即《华盛顿协议》、《悉尼协议》和《都柏林协议》。《华盛顿协议》是世界知名度最高的工程教育国际认证协议,是1989年由美国、加拿大、英国、爱尔兰、澳大利亚和新西兰等国的民间工程专业团体代表上述6国签订的国际性协议。该协议承认签约国所认证的工程专业(主要针对四年制本科高等工程教育)培养方案具有实质等效性,认为经任何成员国认证的专业的毕业生均达到了从事工程师职业的学术要求和基本质量标准。
2013年6月19日,在韩国首尔召开的国际工程联盟大会经过正式表决结果,同意接纳中国为《华盛顿协议》的预备成员。为顺应国际教育与科技的发展趋势,培养高素质工程技术人才已成为当前高等工程教育发展中的重点目标。工程教育专业认证制度融入了国际先进的高等教育理念,是提高工程人才培养质量的重要保证,也是我国高等教育参与国际竞争的重要基础,将成为引领我国工程教育发展的航标。
一、工程教育专业认证标准
工程教育专业认证的核心是其认证标准,认证标准依国际实质等效性的准则建立,既是专业认证思想和理念的体现,又是专业认证制度实施的根本。适用于普通高等学校工程教育本科专业认证的《全国工程教育专业认证标准(试行)》包括通用标准与专业补充标准两个部分。通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求,专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的具体要求。通用标准包括学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件等7项一级指标。[3]
专业认证是以学生为中心,评价全体学生的表现;以培养目标为导向,培养目标是围绕着学生工程能力的培养,内容设计是对学生进入工程专业领域的的预期,师资队伍和支持条件必须有利于学生达成目标;强调持续改进,持续改进的基础是对常规教学活动进行的常态性评估与评价,效果通过学生的表现来体现。
二、电气专业课程体系建设
我国的电力行业正处在高速发展之中。改善能源结构,开发利用可再生能源,建设智能电网等都需要大量工程技术人才,目前高等学校制约工程技术人才培养的因素主要是工程教育与企业需求脱节、缺乏自主性的工程实训平台、实践教学没有落到实处等。合肥工业大学电气工程及其自动化专业以工程教育专业认证的标准为导向,根据社会需求和行业引领,定位专业培养目标;并在此基础上认真梳理了毕业要求和课程的对应关系,建立符合认证标准的课程体系;通过持续改进的途径保障教学质量。
1.毕业要求
专业认证的通用标准中明确规定了专业毕业生知识、能力与素质的10条毕业要求。专业的培养规格一定要覆盖通用标准的基本要求,培养规格确定后,建立毕业要求与专业教学过程的对应关系。通过公共基础课、学科基础课以及专业课程体系的设置、课程的讲授,以及实验实习、课程设计、工程实训等实践教学环节的安排,毕业设计(论文)综合训练、各种形式的人文素质及科技讲座、学生社会实践活动等环节保障学生的知识、能力和素质目标的实现。具体实施中:第一,遵循“精减学时、整合资源、突出实践、构建平台、完善标准、交叉教学”的总原则制订培养方案。第二,本着“厚基础、宽口径、强能力、高素质、重实践”的原则,加强通识教育,构建人文社科基础、自然科学基础、工程技术基础和基本技能等有机结合的公共基础教育平台;按学科大类构建专业基础课程平台和实践教学平台,拓宽专业面向,形成宽口径专业培养计划。第三,“以学生为主体”,因材施教,注重个性发展原则,进一步压缩课内学时,设置个性化学分,为学生自主学习留下充足空间,引导学生形成研究性、批判性、创新性学习思维。强化学生学习能力、实践能力和创新能力的培养,使其达到知识、能力、素质协调发展,个性得到充分发展。
2.课程体系建设
为支持培养目标的达成,专业教学充分依托和利用科研优势与特色,以工程应用创新能力培养为主线,提出“优化基础理论,注重工程思维,强化实践能力,培养创新精神”课程体系建设原则,依据专业认证标准对专业知识点的要求,按照工程基础知识、技术知识、能力模块三部分构建特色鲜明的课程体系。
对于专业基础课程“自动控制原理”、“电力电子技术”、“工程电磁场”、“电机学”、“电力拖动基础”等课程,以优化夯实为导向,整合和完善课程之间内容上的衔接和知识点上的更迭,实现整体的优化。对于专业课程,拓展两个方向:电力系统及其自动化、电机与电力电子。在电力系统方向“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“电力系统调度自动化”等课程;电机与电力电子方向“现代电源技术”、“电机设计基础”、“特种电机”等课程中注重培养学生工程思维能力,对抽象出来的数学描述从工程实际需求引入,强调符合工程实际的参数选择等。对于专业课程设计和综合实践课程,要求在实验装置上调试而非单独的计算机上机仿真。同时结合科研优势与特色,将太阳能发电技术、风力发电技术、柔性输电技术、现代电源技术等新能源利用方面的课程纳入到教学计划中,将前沿技术引入课堂教学内容,加强学生专业综合素质的培养,培养学生的创新精神。
通过三个层次的实践教学体系,保障实践教学落到实处。实践内容包含基础认识、综合应用和研究创新等三个层次。具体内容为认识实习、专业社会实践、课程设计、综合实验、实习实训、毕业设计和课外科技活动等环节,给出各环节与培养目标的对应关系,列出能力矩阵。
基础层次涵盖物理综合实验、电路理论、电子技术等基础课程实验、基础课程设计和基础综合实验,以及工程训练、电子实习、EDA与数字系统课程设计、认识实习等实践教学环节,侧重于基本实验方法、操作技能和初步工程概念培养,使学生认识专业,掌握基本技能。综合应用层次通过专业课程和综合实验/设计、专业课程设计等实践教学环节,着力培养学生的专业技能和初步工程实践能力,使学生了解专业知识,掌握解决工程问题的方法。研究创新层次通过毕业实习、毕业设计,创新计划项目、创新创业大赛等系列创新实践活动,主要加强学生工程实践能力、创新能力和创业意识的培养,使学生真正学以致用。
内容丰富的实践教学体系注重将教学实验室、校内实习基地、大学生科技创新基地和校外实习基地进行统筹规划与建设,同时结合专业教师反映学科发展方向的科研成果,自行研制实验设备,加强实验条件建设。
针对优化的理论和实践体系,采用了“以学生为中心,以工程问题为引导”的课程教学,并结合认证标准,重新编写了课程教学大纲和实践大纲,强调课程与培养目标的关系、知识点的掌握具体通过哪些教学目标的实施,课程过程规范等内容。
3.持续改进
专业认证通用标准要求:专业应建立教学过程质量监控机制。各主教学环节有明确的质量要求,通过课程教学和评价方法促进达成培养目标;定期进行课程体系设置和教学质量的评价。结合学院本科教学管理的实践经验与质量保障体系的理论研究,面向“基础学习、专业学习、实践训练”三个阶段的教学全过程,本专业建立“以质量监控为基础,以过程评价为核心,约束与激励结合,反馈与改进互补”的校院两级教学质量保障体系,以教学督导组为主体,全体师生参加,保证人才培养模式的实施。
在教学管理中,过程评价体系的建立尤为重要。过程评价体系包括评价对象、评级内容和评价主体三个基本要素。评价对象是全体教师,评价内容是理论教学和实践教学过程,实践教学包含综合实验、课程设计、毕业实习和毕业设计。评价主体是学院的教学委员会、教学督导委员会及全体学生。评价体系是通过各种制度化的学院教学管理文件来表现,按照评价内容建立相应的评价制度和量化评分标准。理论课程教学包括:讲稿及课件、督导及听课、学生评教、试题评价、试卷分析等。课程设计教学包括:培训过程的督导、教学计划及实施方案、指导过程评价、答辩过程、报告及成绩评定评价等。毕业设计教学主要包括毕业设计选题及任务书评价、开题报告、中期进度检查评价、论文情况、答辩情况、指导答疑过程及毕业论文文档等评价。实习实训类课程主要包括培训过程的督导、教学计划及实施方案评价、报告及成绩评定评价。
面向理论教学全过程,建立了重过程、重平时的课程成绩评价方法。面向实践教学全过程,解决了传统工程教育实践教学环节评价难的问题,切实促进学生理论学习与实践学习相结合,提高学生的实践创新能力。
从专业基础课课程设计及课内外实训项目入手,例如电子技术基础的课程设计,采取精细化管理,按照多教师、小分组、一人一题,小组答辩的方式,督促学生改变过去课程设计相互抄袭、蒙混过关的现象;在综合实验环节发挥科研的优势,将科研中的问题抽取出来,作为设计性的实验。如“自动控制原理”中磁悬浮系统和倒立摆系统的设计;“现代电源技术”中开关电源负载实验;“继电保护与调度自动化综合实验”中负荷预测和状态估计等;积极组织学生参加全国大学生电子设计大赛、挑战杯大学生课外科技作品大赛、全国嵌入式设计应用大赛、数学建模大赛、美新杯物联网大赛、中国大学生DSP设计大赛等。
本专业对各门课程的课程目标达成状况建立了持续的评价机制,对从各种途径获得的评价信息,通过分析、归纳、总结形成反馈信息,用于教学计划修订和教学过程各环节的持续改进,切实提高本科教学质量。
三、小结
关键词:教学内容;改革手段;
一、教学内容改革
1.1 根据不同专业的要求设置教学大纲电子技术基础作为专业基础课涉及电气、电子信息类等相关专业。但不同专业对电子技术基础的教学要求不同,另外该课程在不同专业的人才培养规划中地位也不同,必需根据不同专业对该课程分层次教学。内容及要求在调查研究的基础上,结合各个专业的实际情况进行分类。通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术等专业在后继课程中重点强调信号的传递、滤波、通信;电子科学与技术、集成电路设计与集成系统等专业强调半导体器件的内部工作原理和结构构造、光刻工艺;自动化、机械电子工程等专业强调过程控制、信号转换、嵌入式开发;计算机科学与技术等专业则强调半导体器件的存储、信号的同步、复位等……基于上述情况,按照不同的专业要求和专业基础,对该课程的教学大纲进行整合修订。修订后的教学大纲按专业分层次提出要求,使教学内容与专业基础相适应;重视基本概念、基本分析方法、基本技能;强调新技术与新知识的应用,反映电子信息技术的新进展。
1.2 理论教学内容注重工程能力培养工科学院的学生,必须具备良好的工程设计、解决工程实际问题的能力。学生的工程素质养成至关重要。为达到这样的目标,我们对理论课的结构、内容进行了调整。
1.2.1 电路的设计内容可分解为两部分。
一部分是电路元器件的选择,安排在半导体器件之中讲解;另一部分是电路模型的设计,分别溶入相应的电路分析内容中讲解,有利于与电路计算、分析、设计紧密结合,便于学生的理解及运用。
1.2.2 在课程内容上删减了纯理论推导的内容,增加了实用的工程实例电路,不仅使学生的理论与工程实践紧密结合,而且极大地调动了学生学习的积极性,开发其创造性。
1.2.3 将与电子技术相关的各门课程知识进行归纳与总结,将其渗透到理论课程教学中,并有针对性地进行应用技能的强化训练。如将传感器内部电路与控制电路显示电路等有机的结合起来,突出了分析与设计能力的培养,有效地克服了相关内容之间联系差、应用脱节的弊病,收到了较好的效果。
1.3 实践教学内容注重动手能力、创新能力提高
1.3.1以电子技术实验为核心,将与之相关的电工学、嵌入式系统、单片机、传感器等课程的实验内容引进电子技术实验课内,进行合理地调整与组合,将独立分散的,互不相干的实验,有机结合成综合性、设计性、实用性较强的实验项目。使实验更具有目的性、关联性。
1.3.2 将综合实验内容划分为三个层次。基本综合型、提高综合型、基本设计型,根据学生的不同知识层次及实验目的,开设相应的实验项目和内容。基本综合型、提高综合型、基本设计型的实验题目由教师指定,综合设计型和创新型实验可由教师指定,也可由学生自拟,给学生更大的自主性和灵活性,能够给学生足够的空间充分发挥学生的想象力。
1.3.3 为突出工程应用能力和实际技能的训练,增加了实用的工程实例电路的实验项目,不仅使学生的理论与工程实践紧密结合,而且极大地调动了学生学习的积极性,开发其创造性。突出了“以应用为目的,密切联系工程实际,重在工程素质培养”的教学改革要求,使课程的内容更具有针对性、实用性。
1.3.4 根据实验内容安排实验学时,避免了有的学生“吃不饱”,有的学生“吃不下”。
二、教学方法与教学手段改革
2.1 采用启发式教学法
启发式教学法,即从最基本的单元电路入手,分析电路组成及工作原理、总结电路特点、指出电路存在的问题、引导学生如何解决所存在的问题、怎样改进电路,然后提出改进后的电路;对于改进后的电路,进一步分析其电路特点,再启发学生思考由于电路结构的改进而给性能带来的变化,这样通过分析问题、解决问题、归纳提高的思路来讲解相关内容。比如讲解触发器的电路结构时,先基本触发器,然后钟控同步触发器、主从 RS 触发器、主从 JK 触发器、最后边沿触发器的顺序进行,在分析前者存在问题的基础上启发学生引出后一种电路形式。采用这种启发式教学方法,不仅可使学生熟悉相关电路的形成过程,而且学生通过教学过程,体会分析问题解决问题的真正含义。
2.2 改进传统教学方法和手段,适当利用多媒体辅助教学。
传统的电子技术基础教学手段是教师讲述、板书、推导、挂图等,然而这种教学模式使学生缺乏感性的认识,学生不能从直观感知信息中获得知识,可适当使用多媒体辅助教学。把枯燥抽象的内容以声音、图像、视频、动画等形式生动形象地表现出来,有助于促进和加深学生对抽象内容的理解和记忆,使之简单、清晰、明朗化。
2.3加强双语教学
由于现在互联网飞速发展,地球已经真正变成“村子”。交流的便利给中国带来了快速发展的机遇,我们也需要大量的具有国际竞争能力的人才。具有国际竞争力的人才应该具有很好的和世界沟通能力。这就需要我们在培养学生的过程中,既要注重知识的体系,也要注重语言的的“国际化”。授课过程中,我们应采用中英文并用的形式,中文当然是主体,但是关键性术语应该给出具体的英文单词。并给出相应的英文参考文献,鼓励学生阅读原版英文教材,了解具体器件中外的不同应用和差距。
三、总结
3.1适当引入电子技术学史、联系时代前沿。
电子技术学史是研究电子线路发展历史的科学,电子线路的发展史,就是一部创新史,电子线路的新发现,新产品,都蕴涵着科技工作者的创新活动。在教学过程中有序地介绍一些电子线路学史可以激发起学生了解和学习电子线路的欲望。在研究电子学史过程中,同学会发现电子线路理论的建立无法和生产、科学实验相脱离。从而使学生了解实验的重要作用。在教学过程中按照电子技术的理论体系进行讲授的同时,对一些电路规律,可以从历史的角度讲述电路定律的建立过程,同时介绍与之相关的科学家在建立该理论时研究问题的思维路线、解决方法,注意把学生带进科学家的复杂思维和艰苦创造的“情景”中去,从而使学生了解科学家对显而易见的事实提出的质疑常常是发现问题的前提,善于观察、勤于思考是创新的基础。随着科学技术的发展,电路的发展也由离散的单个器件变成集成化。与之对应的电子技术的更新换代也在同时进行。因此,除了教材内容,教师还应根据各专业领域的新发展、新课题,结合教材内容,不断地将实践中正在使用和即将推广使用但还没来得及进入教材的新知识和新技术充实到课堂教学中来。这些前沿知识和技术与学生周围的生产和生活实际息息相关,这样的课堂具有现代气息,既开阔了学生的视野,又激发了学生的求知欲和研究兴趣。
3.2明确教学目的,改革考试、考核方式。
鉴于电子技术基础的教学目的,新时期电子技术的发展特点。考试方法也应做适当调整,综合运用多样化的考核办法,建立合理考评机制。对理论课可以将出勤情况、作业完成情况、专题研讨、阶段考核等量化成分值作为本课程的平时成绩。采用课堂表现、平时成绩、小论文、期末闭卷考试相结合的评分方式。任课教师不自己出期末试卷,而由教研室依据教学大纲在试题库中抽题,实现教考分离。从根本上保证试卷中试题的覆盖面、试题的质量;提高了试卷的保密性,避免了人为因素。
关键词:自动化专业 实践能力 创新精神 培养机制
THE CULTIVATION MECHANISM WITH PRACTICE ABILITY AND INNOVATION SPIRIT OF AUTOMATION MAJOR
Zhang Tao
(North China Institute of Science & Technology, Sanhe, Hebei, 065201)
Abstract: The application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university has been improved and matured by construction for several years. The paper summarizes and analyses the constructer, contents, styles and effects of application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university. The paper especially expounds the cultivation effects, organization relation and mechanism characteristic of the application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university. The practice teaching system has useful significance for others.
Key words: Automation Major; Practice Ability; Innovation Spirit; Cultivation Mechanism.
0 引言
华北科技学院是国家安全生产监督管理总局惟一直属的普通高等学校,始建于1984年,其前身是北京煤炭管理干部学院分院,1993年经原国家教委批准改建为华北矿业高等专科学校,2002年初经教育部批准升格为本科院校。学院面向全国招收普通全日制本、专科学生。学校设置有37个本科专业,涉及工学、理学、文学、法学、经济学、管理学、教育学等七大门类学科,已经形成以全日制本科教育为主,专科教育、成人学历教育、安全培训、函授教育并存的多学科、多层次、多形式的办学体系。
我校的自动化(专科)专业成立于1999年,2003年升格为自动化(本科)专业,面向全国招生。目前,自动化(本科)专业包括本科、专接本科、第二学位本科等多种本科办学形式,共有4个年级、20个班级,645名学生。
经过几年的发展,自动化专业的综合实力逐渐增强,教学质量和办学水平逐年提高。2007年,自动化专业被华北科技学院批准成为首批校级重点与特色专业建设点。2009年,自动化专业被教育部批准成为国家级特色专业建设点(编号:TS1Z214)。
本文就自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制的建立、运行、完善等方面进行了阐述,并对具有我校特色的自动化专业实践能力与创新精神培养机制的培养效果进行了总结与分析。
1 自动化专业人才培养计划
1.1 自动化专业简介
自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法,自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础,以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具,面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。它具有“控(制)管(理)结合,强(电)弱(电)并重,软(件)硬(件)兼施”鲜明的特点,是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。学生在毕业后能够从事自动控制、自动化、信号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。
1.培养目标
本专业培养的学生要具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用和网络技术等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识,能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作的高级工程技术人才。
2.培养要求
本专业学生主要学习电工技术、电子技术、控制理论、信息处理、系统工程、自动检测与仪表、计算机技术与应用和网络技术等方面的基本理论和基本知识,受到较好的工程实践基本训练;具有系统分析、设计、开发与研究的基本能力。
1.2 自动化专业的课程设置
自动化专业的课程设置应该能够体现自动化专业的培养目标和培养要求,使学生掌握本专业领域必需的、较宽的技术基础理论知识,并受到较好的工程实践基本训练,在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力,具有较强的工作适应能力。
1.自动化专业的主干课程
自动化专业的主干课程包括电路、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子、电机拖动、直流控制系统、交流控制系统、自动控制原理、过程控制、微机原理、计算机控制系统等课程。自动化专业的学生必须深入理解和掌握这些课程的理论及其实践。
2.自动化专业的课程设置
自动化专业的课程设置包括通识基础教育课程、专业基础教育课程和专业方向教育课程三个方面的课程,每一方面的课程又包括理论教学课程和实践教学课程两大部分。自动化专业课程体系的设置如图1所示。
2 自动化专业人才培养过程中的教学改革
2.1 教学内容改革
为适应21世纪对人才的基本要求,在认真研究和借鉴以前运行的人才培养计划的经验和做法,并结合我校的办学定位和实际情况,我们对自动化专业的教学内容进行了多次研讨论证,主要包括教学课程设置的合理性、开课时间、理论学时与实践学时的分配、实验项目的设置、实践项目等内容。
教学内容改革的具体做法是:
一是根据实际条件的变化,适当增加实验课程的学时,适当调整实验课程的内容。例如《信号与系统分析》课程,因实验条件的改善,将原教学计划理论教学32学时、实验教学0学时,调整为理论教学28学时、实验教学4学时。
二是根据专业发展现状和发展趋势,适当增加专业选修课程的学时,适当调整专业选修课程的内容。例如《自动化仿真技术》、《自动化组态技术》两门专业选修课程,就是考虑到自动化专业技术的发展现状,突出自动控制系统仿真和组态方面的教学而增设的。
2.2 教学方法改革
正确灵活的教学方法将有助于深化提高教学效果,起到事半功倍的作用。教学方法改革的主要内容包括:
一是积极推进课堂讨论教学法,让学生在课外网络上查找资料,然后在课堂教学过程中引导学生对学习内容进行研讨、推理,适时让学生在课堂上进行发言讨论,最后总结得到合理的结论和推理。通过讨论,调动学生学习的积极性,教会学生怎样掌握新知识、探索新知识、获取新知识,并会运用新知识解决新问题,从而培养学生独立的探索精神和独立的创新意识与创新能力,提高综合素质。
二是创造和谐的师生关系,为促进提高教学效果奠定基础。师生关系是对立统一的,教师处于矛盾的主要方面,在运动变化中起着主导作用。因此,构建良好的师生关系关键在于教师,但同样也离不开学生的密切配合和积极响应。关于如何建立良好和谐的师生关系,请参考作者的相关论文《大学和谐师生关系的构建策略研究》(华中师范大学学报(人文社会科学版),2007)。
2.3 教学手段改革
在课堂教学过程中,讲授教学内容时可以采用黑板板书与多媒体相结合的教学手段。应该尽可能地利用多媒体教学这一现代化教学手段,因为多媒体教学可以对抽象的微观结构采用形象生动的动画,生动地展示教学内容,帮助学生理解抽象的概念,扩大教学内容的有效信息量,从而提高教学效果。
在大学教学过程中,采用多媒体教学也存在其有利的一面和不利的一面。对此,作者进行了研究,请参考作者的相关论文《大学中采用多媒体技术对教学的影响》(华北科技学院学报,Vol.4,2007)。同时,该论文获华北科技学院“深化教学改革,提高教学质量”研讨会优秀论文二等奖,并在大会上进行了宣读交流,论文的获奖证书如图2所示。
3 我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制
3.1 培养学生实践能力的途径--实践教学体系
为提高学生的实践动手能力以不断适应社会经济发展的要求,我校自动化专业特别重视实践教学方面的投入和改革。目前,在我校自动化专业已经形成多层次开展、多学科综合、并具有安全特色的实践教学体系。
我校自动化专业的实践教学体系的内容丰富、层次合理,主要包括:
(1)实验类:各类课程的附属实验课程。
(2)设计类:各类课程的课程设计。
(3)训练类:各类技能训练。
(4)实习类:认识实习、生产实习。
(5)综合类:毕业实习、毕业设计。
3.2 培养学生工程素质的途径――工程训练平台
为实现高等工程本科教育的培养目标,达到目标所要求的学生应具备的工程素质,我们认为,一是要求具备良好的师资队伍,二是要对学生进行工程素质训练。
师资队伍建设应从以下几个方面着手进行:进一步提高师资队伍成员的职称和学历,加强“双师型”教师的培养;按照“学有所长,利用所长”的原则,使师资队伍成员不断进行专业方向凝练;推出“自动化专业学术论坛”,加强学术交流合作,浓厚团队学术研究氛围。
对学生进行工程素质训练应采取循序渐进的训练策略。首先,立足于河北省高校实验教学示范中心-华北科技学院电工电子实验中心的丰富实验资源,引导学生以严谨务实、认真仔细的态度对待每一个实验环节,在实验当中体验科学研究的全过程。其次,利用实验、实习、科研、毕业设计(论文)、工程实训等各个环节对学生进行工程素质训练,不断提高学生的工程素质和能力。图3为学生正在进行电动机PLC控制系统训练的过程照片。
3.3 培养学生创新精神的途径――科技创新机制
培养学生创新精神是一项长期性、系统性的工程,我们认为,培养学生创新精神一是要有相应的机制保证,二是要有具体的实施措施,这两方面缺一不可。
培养学生科技创新的机制建设包括:分别成立学生科技创新领导小组、学生科技创新指导教师团队、学生科技创新活动小组;学校提供科技创新所必需的活动场地、设备器材、经费支持等。
培养学生科技创新的具体措施包括:一是进行实验室开放,鼓励学生到开放的实验室进行各种教学实验和研究实验;二是设立创新实验室,鼓励和引导学生在创新实验室开展各种科技创新活动,图4为我校设置的学生科技创新实践室。
3.4 自动化专业学生的实践能力与创新精神培养效果
经过自动化专业相关部门和教师的共同努力,自动化专业学生的培养情况良好,在招生、就业、考研、科技创新活动等各方面取得了一系列重要的成绩。
自2003年开始招收自动化专业本科学生以来,自动化专业的办学规模在稳步发展。近几年,每年的自动化专业招生计划均为210人,入学报到在190人以上,编为6个班级。
自动化专业学生的就业情况良好,一次就业率较高。特别地,自动化专业作为华北科技学院煤炭主体专业,着力突出煤矿安全自动化这一行业特色,自动化专业毕业生积极响应号召,投身于煤炭相关企业、为突出我校的安全生产特色方面做出了重要贡献。
自动化专业学生积极进行科技创新活动,取得多项科技创新成果。仅在2011年,获得全国大学生电子设计大赛全国二等奖2项;飞思卡尔杯智能车竞赛全国一等奖1项,全国二等奖2项;全国挑战杯大赛河北省二等奖1项。图5为学生制作的科技创新作品(激光识别智能车),该作品获得2011年全国大学生电子设计大赛全国二等奖。
自动化专业学生的考研情况良好,考研录取率一直位居前列,表1为近几年自动化专业学生考取研究生情况汇总表。
4 总结与建议
作者认为,只有坚持循序渐进的培养策略,才能保证学生培养质量的不断提高。学生能力培养的层次关系应为:实践能力的基本标准,工程素质是最低要求,创新精神是最高追求,三者的层次关系如图6所示。
经过几年的发展,我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制已经逐步完善、成熟,其特点可以归纳为以下几点:
(1)在完成教育部规定培养目标的前提下,进行教学内容改革、教学方法改革和教学手段改革,不断提高和强化教学效果。
(2)构建自动化专业的实践教学体系,丰富实践教学内容,合理布局实践教学层次,加强实践基础能力培养。
(3)构建自动化专业的工程训练平台,通过PLC工程实训项目和单片机工程实训项目等途径,使学生掌握自动控制系统的研究、设计、制作、检验等步骤的全部过程。
(4)构建自动化专业的科技创新机制,鼓励和引导学生在开放实验室、创新实验室开展各种科技创新活动,取得科技创新成果。
同时,我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制还应进一步进行改革、充实、提高、完善,以不断满足人才培养的需求和社会经济发展的需要。
例如,训练类实践教学课程是提高自动化专业学生动手能力的重要手段和途径,对培养学生的理论联系实践的能力和实际动手能力有明显的帮助作用。因此,训练类实践教学课程的下一步改革思路是:教师提出更有难度的训练题目,学生可以采用多种方法实现训练题目的目标,进一步提高学生利用自动控制理论来解决实际问题的能力,最大程度地发挥训练类实践教学课程促进教学的良好作用。
参考文献
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作者简介
关键词:电气工程及其自动化;独立学院;专业建设
中图分类号:G650 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)08-0037-02
随着广东省电力工业的快速发展,对电气工程及其自动化专业的人才需求增加,因此专业的建设与发展具有很好的前景。作为一所独立院校,我院以服务地方经济社会发展为出发点,为广东经济社会发展培养自动化专业的高素质应用型人才。同时,我们需要看到自我国高校实行扩招以来,大学生数量大幅度增加,毕业生数也随之增加,因此未来本专业大学毕业生就业形势也不容乐观。在这种形式下,如何正确定位本专业的培养目标和培养规格,把本专业建设成为具有自己鲜明特色的专业就需要我们思考与探索。本文在广东技术师范学院天河学院的基础上,主要针对独立院校的电气工程及其自动化专业的人才培养模式进行探讨。
一、专业建设定位
电气工程及其自动化专业是通用性强的“宽口径大专业”,是由原电工类的电机电器及其控制、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电气技术等专业合并而成[1]。各高校根据社会经济发展对本专业人才的需求,依据各自的实际情况、办学条件,确定了彼此不同的、体现各校办学特色的专业方向、人才培养的方案和模式[2]。独立学院不同于重点高校与职业技术学院,他以培养介于研究型人才和具有某一职业技能人才之间的应用型人才。他们既要有一定的理论做基础,又要有一定的实际动手能力。因此我院电气工程及其自动化专业以培养基础扎实、知识面宽,具备自动控制理论、控制系统、信息处理、PLC和单片机控制技术、供配电及其自动化等方面的基本理论和专业知识,能在工业过程控制和电气系统等领域从事系统分析、系统运行与维护、开发与设计、管理与决策等工作的应用型工程技术人才
二、课程体系建设
电气工程及其自动化专业具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广等鲜明的特点,作为电类本科专业来说培养的人才应是宽口径、高素质的工程应用型人才[3]。为此在专业的理论教学体系构建中,按照“大平台+小模块”构建知识体系。大平台指公共基础课平台、专业基础课平台和专业必修课平台,小模块指按市场需求而灵活设置的专业方向课程群。
①公共基础课平台由公共基础、相关知识、专业拓展等系列课程构成,意在培养学生的基本素质,为学生后续学习打基础,全面提高学生综合素质和多角度的科学思维方法。②专业基础主要由数学、电路、数电、自动控制理论、电气控制技术等专业基础课程构成,教授学生专业相关基本知识,同时考虑将来专业口径的拓宽,为后续专业学习打下扎实的基础。③专业必修课平台主要由电力系统分析、继电保护原理、发电厂电气部分、工厂供配电、电力系统调度自动化、电力电子技术等专业课、限选课、任选课等组成。使学生掌握专业系统知识,着重培养学生分析和解决实际问题的能力。④结合我院现有资源及市场需求情况分析,专业方向课程群设置了两个专业方向,一是电力系统及其自动化专业方向,主要课程有电力设备运行与维护、电力系统程序设计、电力系统规划设计、变电站设计与运行等,注重培养电力系统、电气装备领域的系统设计、系统运行、研制开发、试验分析、工程建设与管理的高级工程应用型人才。二是电气控制方向,主要课程有单片机原理及应用、PLC原理及应用、DSP原理及应用、计算机控制技术等,培养掌握电机及电气控制、自控原理及系统、微机控制、掌握现代控制技术等理论知识,以及具有全面的电气自动化应用实务能力的应用型人才。
三、实践环节建设
应用型人才培养模式主要是以能力为中心,以培养技术应用型专门人才为目标[4]。我院的实践教学体系以工程实践为主,通过理论联系际,培养学生独立分析问题、解决实际问题的能力。在实践教学中针对应用型人才培养的要求,遵循技能与能力训练培养的教学规律,按照系统性、层次性和循序渐进的教学原则,将实践教学体系划为以下三种层次:
①基本技能层:包含各基础课程实验、专业基础课程实验,进行基本技能训练,培养学生的实践能力。②专业技能与工程实践层:包含专业课程实验、工程实训、课程设计、进行专业相关的技能和工程实践能力的训练。③综合应用能力与创新能力培养层:包含毕业设计、专业实训,认识实习、毕业实习、科技创新等进行综合应用能力和创新能力培养。
这种层次渐进的实践教学体系形成了由单一到综合,按照先基础、后综合、再创新的思路,循序渐进地安排实验教学计划。目前我院电气工程及其自动化专业建立了基础实验室、专业实验室、实训基地等校内外实习实践教学基地,专业实践的教学条件已有较好的基础,给学生提供了更先进的实践硬件条件和环境。
四、突出特色
①完善校内实训中心,发展校外实训基地。要培养高素质的高级工程应用型人才,除了完善的理论教学外,还必须有较好的实验和实习环境,以提高学生的实践能力[1]。通过资源整合、学校投入,已经完成电工电子等基础实验室、电力系统综合自动化等专业实验室的建设。这些实验室的设备在质量和数量上都能够满足实践教学的需要,并具有开放性、功能先进性,允许学生在此从事科技实验、技术革新等创造性活动。学生可以根据自身特长和兴趣到实训中心进行操作和技能训练,应用型人才的培养是建立在大量实践的基础上的,在学校外的职业环境中进行实习是形成优秀职业能力的重要环节[3]。我校鼓励学生走向社会,培养适应社会的能力。根据课程设置和培养方案,每年都会有学生到校外进行认识实习、毕业实习,让学生较早地接触工程实践环境,培养学生运用所学理论知识分析解决实际工程问题的理念,提高学生的工程意识和工程能力,为学生走上工作岗位打下良好的基础。同时,我们积极建立自己的校外实习基地,已经与广东民建实业有限公司等十多个企业进行产学合作,走“产学研”的人才培养模式。②积极开辟第二课堂,开展课外学术科技活动。学生参加学科竞赛和科技文化活动有利于学生运用理论知识和实践能力解决实际问题。我院有计划地引导、鼓励、组织学生参加各种课外科技文化活动,成立了专门的专业兴趣小组、专业特色作品设计大赛等课外科技活动委员会,积极引导学生参与其中;鼓励学生参加各种校外学科比赛,以扩大视野、启发科学思维,他们可以参加数学建模比赛、智能汽车大赛、电子设计大赛等。在理论与实际相结合的各种学术活动中,增长学生的见识,让学生充分施展自己的才华和兴趣,提高实践能力和综合素质。开展课外学术科技活动以来,先后有9人次在全国大学生电子设计比赛中获奖。
五、总结
作为一所独立院校,我们始终以应用型人才培养为目标,服务于地方经济。我们将根据学科发展的要求,结合独立学院的办学特色,不断地探索研究,相信通过我们的不懈努力,一定能将我院的电气工程及其自动化专业办成独具特色的专业,培养出更多具有创新能力、受社会欢迎的高素质应用型人才,为地方经济建设作出更大的贡献。
参考文献:
[1]王晰.独立学院应用型人才培养模式研究[J].大连理工大学,2010.
[2]李明伟,李建月.我院电气工程及其自动化专业建设的思考与探索[J].洛阳理工学院学报(自然科学版),2009,(12).
[3]谢卫才,黄绍平,李靖,彭晓.应用型电气工程及其自动化本科专业教学模式探索[J].电气电子教学学报,2008,(8).