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1.1 优化课程设计
以培养应用型人才为目标,在课程的设计上,正确分析企业对于电气专业人才的需求情况,并做到充分了解当前电气工程行业的发展情况。将课程设计与社会对人才的需求紧密结合。在对课程的优化中,更加注重对实践的践行。正确分配理论课与实验课所占的比例。适当的缩短理论课所占的课时,占到总课时的40%。将整个实践分为三部分:一是理论课实验的学习,培养学生充分掌握专业的理论知识,将理论知识应用到学校内的实验课上,实验主要包括数电、电路、模电实验、电机拖动基础实验、PLC实验、传感器实验与单片机等实验,做到对常用芯片工具的应用;二是课外的课程设计,主要包括参加电子设计大赛,智能车设计大赛等电子类竞赛,单片机等的课程设计;三是参加一系列的实习,金工实习、认识实习、电子电气实习以及毕业实习。
1.2 强化实验管理
培养学生实际动手能力,改革实验的内容,鼓励学生自己动脑,不限定实验室用的方法,也不限定所使用的器件,真正做到以学生为动手的主体。并让学生意识到实验的重要性,将实验成绩计入学生成绩总评定系统中,并与期末奖学金等荣誉的评定挂钩。从而激发学生对实验的热情,主动性,提高学生动手能力。
1.3 理论联系实际
将课程设计的内容与实际相结合,培养学生对实际问题的思考与解决能力。指导教师在对课程设计内容的选择上,应该选择实用性与综合性较高的设计内容。例如设计生活中常见的万用表,洗衣机模块。电梯、红绿灯设计,与实际相联系。实验教师将课程设计的任务书提前发给学生,但是不要制定设计步骤与所用器件,让学生自由发挥,自由选题。由学生自己查阅相关资料,拟定设计方案,并且鼓励学生之间相互讨论。再与老师讨论方案是否可行。最后由学生独立完成设计、编程与调试工作。最后撰写课程的设计报告。这对提高对专业认知能力有很大帮助,并有助于培养学生自己动脑分析问题,解决问题的能力。
1.4 鼓励学生参加电子类设计大赛
随着企业对应用型人才需求的提高,电子设计大赛的含金量越来越高,这就应该鼓励学生多参加类似的电子设计大赛。培养学生的竞争意识,合作意思。而且无论是对于企业还是高校来说,电子设计大赛的获奖证书都被大家所认可。参加此类的竞赛也可以培养学生的自信心,与来自全国各地的同学一起交流,学到知识的同时也可开拓视野。学校也可以自行组织校内的电子设计创新大赛,培养学生的创新意识,让学生主导。积极开展课外电子创新竞赛活动,让学生们自拟题目、自行设计,到实验室自己动手研制出各种实用性强,构思独特,想法先进的产品。学校实验室给学生提供经费、场地,由学生自行采购需要器件,并由学校负责报销费用。同时配备教师进行指导,允许小组合作。同时鼓励大一新生参与进来,做些简单的工作,为他们以后更快地进入课题做好充分准备。为激励学生更多的参与进来,学校应该设立相应的奖励措施,对于在比赛中表现突出的同学进行表彰。这样不仅可以调动学生的积极性更能够提高学生的实践能力。更好的实现培养实用型人才的目标。
1.5 优化生产实习,毕业设计
学校在联系生产实习工厂地点的之前,一定要选择与学生将来就业密切相关的工厂。生产实习的目的是让学生在了解企业的生产线,了解社会的需求。所以学校在选企业时要选择专业知识雄厚,拥有先进仪器与技术工人的企业,在组织学生进行参观实习的过程中多思考,多动手,多向技术娴熟的工人学习,交流,从而提高学生对社会的认知能力,对自己将来从事的工作有进一步的了解。至于毕业设计,毕业设计是学科建设的非常重要的环节。所谓毕业设计的目的是要学生综合运用所学的基础理论和专业技能,提高分析与解决工程实际问题的能力。做好毕业设计的关键是选毕业设计的题目。毕业设计课题应该是结合实际生产的实际项目,有较强的应用背景。同时课题要符合电气工程专业培养目标,要有一定的广度和深度。指导教师可以让学生自己选择毕业设计的题目,但是得经过老师的审核,确定方案是可行的,而不仅仅是停留在理论阶段。在选题的过程中可以让学生之间相互讨论。在确定了毕业设计的题目之后,学生应该自己独立思考,老师要随时监督学生的涉及进展。
2加大教学经费投入,加强师资队伍建设
学校应对专业教学加大经费的投入,进一步改善电气工程及自动化专业基本条件建设。实验室的面积,仪器设备要达到教育部要求的标准,尽量引进先进的仪器设备,并且合理安排课程,保证每个学生在做实验时都有仪器可用。专业教学经费都要达到相应的标准。加强电气工程专业师资力量是实现高素质人才培养的关键。学校应做到对师资力量的结构做到合理分配,包括年龄和学历 。并且做到及时更新结构的设定。因为目前很多高校都出现中年骨干教师数量少的情况。同时学校的青年教师比重偏大,高级职称的教师数也在少数,教师队伍的比例不合理,人才断层现象比较严重,因此要对教师的选聘、晋升、待遇等方面创新机制。同时学校鼓励从知名企业中聘请技术娴熟的技术人员来校作报告,使学生更好地了解就业前景。学校也应该定期开展学术报告之类的学术交流。同时鼓励教师与学生都参加。
3结语
关键词: 专业概论与职业发展规划课程 教学改革 改革建议
1.我院专业概论和职业发展规划课程存在的问题
在宁夏理工学院,目前学生必修的职业生涯与发展规划课程由以学生处、招生就业处为主的教师队伍任教,而在东北大学,这门课由该专业的专业教师队伍任教。在教学的组织形式和教学的效果对比中,我发现我院在开设这门课程时存在以下不足。
(1)授课教师非专业化,无法满足学生对本专业的了解和对未来职业发展作出合理的规划。虽然教师队伍(主要是辅导员队伍)在职业发展规划方面受过系统的培训,但针对某个确定专业的学生,缺乏必要的专业理论和专业背景,因此讲课内容只能泛泛而谈,说服力和指导效果缺乏专业的针对性。
(2)我院该门课程授课时间的滞后性影响了学生对本专业了解的渴求。我院部分专业的职业发展规划课程没有在第一学期开设,而放在了第二甚至第三、第四学期;另外,授课多以讲座的形式进行。这些做法势必影响学生对本专业的了解,不利于学生对某些专业课、专业基础课甚至是基础课的关注,浪费了这些课程的教师资源,浪费了学生的时间,使学生的学习热情大减,失去了学习的动力和方向,很多学生陷入学什么、为什么学和怎么学的困境,专业教师讲课难、教育难,导致整体学风差,考试作弊情况严重,教师的教学积极性不高,师生互动少,陷入了学生难管,教学秩序不好,教学质量不高的恶性循环。
(3)教材选用不合理,考核形式缺乏针对性,缺乏必要的专业学习方法的指导。专业概论课程开设的另外一个目标是理顺专业理论的逻辑承接的关系,以及引导大一新生开始本科阶段的学习,强调这一阶段学习的自主性和锻炼其自学能力,使其能够适应大学生活中有效利用图书馆的资源、网上资源独立自主查阅资料的要求。但是目前我院的职业发展规划的课程计划明显没有达到上述目标,存在相当大的差距。
2.专业概论和职业发展规划课程改革对教师素质的要求
以电气工程及其自动化专业为例。目前,东北大学电气工程及其自动化专业选择的专业概论和职业发展规划课程的教材是肖登明的《电气工程概论》,该课程计划学时24学时,授课计划分为8个部分:专业背景介绍、课程内容介绍、电机及变压器、电力电子器件、电气测量及电工新技术、电力系统自动化、职业规划的讨论、课程内容考核等。
从所选的教材分析,这本教材可以说是电气工程的入门教材,也可以说是一部集成教材。作为一本教材,它涉及的内容广泛,但不失深度;既具有理论的逻辑递进,又是一本百科全书。在有限的学时内讲好这一本书,开好一门课程,既让学生能够认识专业、了解专业,又让学生能够对理论知识有一定的掌握,确实是一件比较困难的事情。这就对授课教师提出了较高的要求。
(1)专业知识深度足够。电气工程概论这门课程分为六个部分,包括:电机与电器、电力电子技术、电力系统及其自动化技术、电气测量技术、电工新技术等。上面所罗列的每一部分都可以看成是该专业的一个研究领域或者研究方向,有其独特的研究方法和研究背景及成果,在不同的理论部分要向学生介绍该领域的成就、存在的问题和发展趋势,就需要教师有这方面的研究背景和研究经历。
(2)理论知识能够深入浅出。对电气工程概论的六个部分,老师要既能概括地讲清楚知识脉络,又能抓住理论的核心;不仅仅知道现在要介绍的理论的知识体系,还要清楚目前学生已具备的知识理论体系。能够把比较深奥的理论知识作为科普性的常识讲出来,对老师的讲课方法和技巧是一个考验。
(3)知识面要广博。电气工程概论的六个理论分支各有其不同的研究领域,这就对授课教师的知识面提出了更高的要求:不仅仅是在某个研究领域内有建树,不仅仅是对某门课程的理解有深度,还要对这些研究领域、理论内容之间的联系非常清楚,才能更好地融会贯通,讲好这门课程。
3.对专业概论和职业发展规划课程改革提出的建议
我院现行开始的职业发展规划课程不能完全满足对学生素质培养的基本要求,改革势在必行。
(1)规范课程要素,加强课程建设。我们将课程改革的主要精力用于加强教学各个环节的内涵建设和教学质量的提高上,规范课程要素和训练环节的建设。
所谓的课程教学要素,其基本含义是:一门课程的教学工作必须包括的主要教学环节和教师必须达到的基本要求。课程教学要素包括质和量两个方面,每一教学要素在学时数量安排及成绩评定中,要占有相应的合理的比重。
当前我们要抓住课程教授、课堂讨论、作业、实践环节、考核、教材等六个主要环节作为基本要素,要求教师课堂讲授少、精、宽、新,提倡设立讨论课,逐步开展以课题设课的形式,提高学生自主学习的能力。
(2)教材选用合理化。电气工程概论是电气工程及其自动化专业的入门课程,是一门概述性的理论。东北大学在多年的教学经验基础上选用了一本既可以当通识,又可以当文献的教材;既可以作为引路篇,又可以作为基础篇。这本书对学生更好地理解电气工程及其自动化专业的理论体系有较大的帮助。可以说教材选得合适,会使课程讲授质量得到较大的提高,对我院的教材选取是一个参考。
(3)上课形式多元化。东北大学的电气工程概论课程在课程的计划中安排了一次讨论课,其目的是解答新生对本专业和对今后职业发展存在的疑惑,基本上解决了学生关于专业的各方面的问题,并且是学生关心的首要问题。所以课堂应该引入多变的元素和形式。变化的课堂环境能够充分调动学生的积极性和参与性,提高教学质量。
(4)讲课方式多变化。我们比较习惯“一言堂”的讲课方式,在这种传统的知识传播的过程中,没有注意充分调动学生学习的主动性,在遇到问题时,没有意识到让学生学会自学。我认为,让学生学会自学是锻炼学生的自学能力和文献查阅能力的一个基本训练。我院的老师的课讲得太细,忽略了学生在学习过程中的自主与创新精神,忽略了学生的能动性、创造性和自主性,使得学生变懒了,头脑僵化了。教学方式灵活多变,手段多样,最大限度充分发挥多媒体教学的优势,开展网络学习和网络答疑平台的建设,会使我们的教学水平有所提高,学生的综合竞争力水平也会得到提高。
(5)考核形式多样化。由于电气工程概论是一门引论性质的课程,我院的定义是一门考查课,随堂考试。那么考查课怎么考,是值得商榷的。东北大学灵活的考核形式给了我们很多的启发。这种重视过程学习,重视知识积累的累加性的方式——只要你努力,就会有收获——在一定程度上杜绝了考前的突击复习,让学生在今后的学习过程中端正态度。
4.结语
教学内容建设是教学改革的关键环节,教学改革的成功在很大程度上依赖于教学内容的改革。优化教学内容,建立完整的教学内容体系,提高学生的素质,提高教育教学质量,是我院生存和发展的生命线。只有不断改革,不断探索和实践,我院才能走上可持续发展之路。
参考文献:
[1]吴文辉,王勋.《电气工程基础课程》改革与实践[J].华东交通大学学报,2004.
[2]张建坡,赵书涛,贾秀芳.《电气与电子课程设计改革方案研究》实践与实验教学[J].中国电力教育,2008(4).
【关键词】电气工程;办学条件;专业规范
一、电气工程专业教育概论
电气工程及其自动化专业,主要包含计算机技术、电力电子技术、机电一体化技术和网络控制技术等众多领域,是综合性相对较强的学科,具有机电相结合、元件与系统相结合、强弱电相结合、电工技术与电子技术相结合、软硬件结合等突出特点,使学生掌握系统控制、电工电子、电气自动化装置、电力系统自动化和电气控制技术等多方面的基本技能。
该专业主要培养能掌握电气工程专业知识和工程技术基础知识,具备分析和控制电气工程技术问题的能力的高级工程专业技术人才。电气工程及其自动化专业的宗旨是为社会培养出能在电气工程及其自动化、经济管理和计算机技术应用等领域工作的过硬综合素质高级技术专业人才。本文涉及的电气工程专业一般是包含电气工程和自动化专业的。中国电力工业目前处于高速发展阶段,对于电气工程人才有大量需求,因此我国电气工程领域对培养相应的人才非常重视,并且我国主要的工科大学在教育和科研上对电气工程专业的投入比重相对较大。
二、电气工程专业的学科内涵
中国电气工程专业的研究对象是电能,主要研究电能从产生到利用各个阶段的规律的专业。其理论基础主要是电磁理论。电能从产生到利用的各个环节中需要充分掌握和利用电信息,因此电信息技术的研究是电气工程和自动化专业的不可或缺的内容。
同时,现代通信和计算机载体主要是电信息。所以电信息技术的研究也属于电类专业,其中电气工程是专业母体。电气工程是基础性的学科,因此具有较强的学科派生和交叉能力。如其与生命科学的交叉造就了新的专业―生物医学工程和生物电磁学;电气工程同材料科学的结合造就了纳米电工技术和超导电工技术;电气工程同电子科学的结合造就了电力电子技术,而后者也进一步推动了电气工程的发展,并且逐渐发展成为电气工程的一个分支。电气工程专业的范围主要有电电力系统运行和控制、电气装备制造与应用以及电工基础理论三部分电气工程的基础,是以电磁场理论和电路理论为主的电工理论。他们属于电磁学的发展外延。
电工理论运用于实践产生了新的电子技术和计算机硬件技术等性技术,因此电工理论是主要的理论基础。电气装备制造一般涉及制造电动机、变压器、发电机等电机设备,也涉及用电设备等电气设备和电器制造,同时包括电力控制装置的制造、各种电气控制装置、电子设备的制造等内容。电气装备的应用则主要指上述装置和设备的具体应用。电力系统一般涉及电气自动化和电力网的运行和控制等内容。需要注意的是制造和运行必须相互统一,电气设备的制造同时要兼顾实际运行状况,如电力系统稳定的运行需要依靠良好的设备。
三、电气工程专业的方法论、影响因素、培养目标和要求的介绍
电气工程专业由于理论分析较多,比较注重对数学工具的使用。作为一门工科专业,实验研电气工程需要通过实验研究来完成主要的学习和教学任务,在一定的实验条件和实验研究的支持下,学生在学习电气工程专业知识过程会事半功倍。
电气工程专业紧随现代科技,引入了以计算机技术为基础的仿真模拟技术进行教学研究。同时在进行电气工程的理论分析、试仿真模拟和实验研究时,教学也经常运用到等效与类比等科学方法。
电气工程专业是一门典型的基础性很强的学科专业,在与其他学科的交叉过程中,派生出了很多如电子科学与技术专业、电子信息工程专业、通信工程专业、计算机科学与技术专业专业等学科。这些专业由于是电气工程专业派生而来,被划为电子与信息类专业,电气工程专业与其派生而来的专业统一被称作为为电类专业。电气工程专业作为电子与信息类专业的母体,又被派生而来的专业注入了新的发展活力。
电气工作专业的专业宗旨主要是培养能够在电气工程领域的研究开发、系统运行、装备制造、和相关管理等方面工作的,掌握技术开发、组织管理和科学研究能力的高素质综合型专业技术人才。电气工程的培养具体目标主要是,该专业学生要掌握计算机技术、信息技术和电子技术等专业技术,控制理论和电工理论等基础理论知识,通识性知识和对应的专业知识。
基于电气工程专业特点,学生在下列知识和能力上也有要求:
第一,掌握扎实的数理化等基础学科理论知识,掌握人文学科的管理基础知识,具备一定的外语运用能力;
第二,系统地学习与电气工程相关的工程技术知识,如信息处理、电机学、控制理论、计算机软硬件和网络技术等知识;
第三,得到良好的工程实践训练,掌握对电气工程领域实际问题的分析和解决能力;
第四,熟练运用计算机的能力;
第五,能在电工领域内掌握不低于1个专业方向的专业技术和理论,并清楚学科发展未来趋势;
第六,具备一定的适应工作条件、进行科学研究和信息管理等实际工作能力。
四、电气工程专业知识结构要求和知识体系
第一,熟悉系统的模拟和数字电子技术和相关电路理论;熟悉并会运用电子电路原理,会分析和解决相对复杂的电工电子电路问题;能掌握基础的电磁场理论;掌握控制理论、计算机软硬件、程序设计等相关知识;具备能检测、分析并处理电气系统物理量的能力。
第二,掌握扎实的电力系统、电力电子技术和电机学理论等相关知识;掌握力学和机械学科中最基本的原理和方法。
第三,能掌握不低于一个专业方向的基本技术和理论知识。第四,能掌握在工程中测试与表示常用物理量的能力,以及掌握设计和调试电气系统的相关知识。
电气工程专业教育内容和知识体系一般包括:
第一,通识教育和基础教育;
第二,专业类基础技术与理论知识(电磁场理论、控制理论、电路理论、、信号分析与处理、计算机网络、电子技术、检测技术等);专业基础知识一般涉及电力系统、电力电子技术和电机学基础理论和知识;
第三,专业方向技术与知识。如电机电器及其控制、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术以及其他专业方向的技术。
第四,实验和实践技能。实验和实践技能主要包括简单的设计与调试电气系统实验技能、设计和调试相对复杂电气系统的初步实验的技能。
关键词:电气工程;自动化技术;应用
中图分类号:F407文献标识码: A
引言
随着经济的不断发展,人们对电力的需求量不断加大,电网的应用规模也随之扩大。电力系统的基本要求就是24h不间断工作,因此必须要保证电力系统能够正常运行,自动化技术的应用便在很大程度上实现了对电力系统的监督与完善。自动化技术利用计算机,对电力系统采取连续操作,已达到电力系统不间断工作的目的,从而提高电力系统的运行质量。
一、电气工程及其自动化概述
1、电气工程及其自动化的发展概述
电气工程及其自动化是电气工程领域的新兴学科,在原有的电气信息领域基础上,跟随现代科技发展的步伐,市场经济建设的需要,其自身也开启了自动化的进程。它本身既是一门较为复杂的交叉学科,又是现代电气工程建设所依赖的技术基础。电气工程及其自动化起步于上个世纪70年代的美国,后伴随着第三次科技革命的浪潮给各国在经济建设领域贡献了极大的价值。由于涉及信息与计算机技术,自动控制技术,电力、电工、电子、电机等基础技术,故而电气工程及其自动化需要进行内部的协调发展,通过不断地技术优化组合和关键技术的突破以实现电气工程及其自动化的不断进步。随着电网改造等一系列国家级重大电气工程项目的建设开工,电气工程及其自动化在我国也取得了长足的发展和进步。
2、电气工程及其自动化的价值概论
电气工程及其自动化已经深入到我国经济发展的每一个细节中去,发挥着提高生产力,促进生产方式的优化革新,对国计民生有着突出的贡献。笔者结合自身工作经验认为电气工程及其自动化在以下四个方面发挥着无可替代的积极作用。第一,在工业制造上,通过一系列的电气工程及其自动化措施实现了远程控制以及自动化高效率的生产;第二,在交通上通过电气工程的改造,实现了轨道交通的提速和安全性保证,为运输行业的蓬勃发展奠定了良好的基础;第三,在民用领域,实现了大型电网升级改造,民用配电、安防系统等一系列民用设施的应用,提高了人民生活质量与水平;第四,在现代信息通讯上,电气工程自动化设计无处不在,为国家安全和人民生活以及经济建设做出有力保障。
二、电气工程及自动化技术的应用
1、在电网调度中的应用
电气工程自动化技术在电力系统方面的应用体现在对于电网调度方面。正是由于电气自动化技术的应用才打破了传统继电器独步天下的电气保护的时代,进而进入了微机继电保护的现代电力系统调度自动化时代。电网调度的自动化、计算机化是电网的发展趋势也是智能电网时代的开端。正是由于电气工程及其自动化技术的应用实现了站内设备的实时监控、并将站内全部资源组成一个局域网,可以随意调用和控制,实现了站与站之间的通信和互联,进而组成一个难以置信的庞大的电力系统调度网,并实现了发电厂、下级调度中心及变电站终端之间的有效的连接。
2、发电系统中自动化技术的应用
传统的发电系统对数据的传输相对有限,导致很多技术人员不能根据变换的参数信息对发电系统进行监控,操作人员也就不能根据数据完成相关操作,这样在电力系统中就会存在隐患问题,一旦电力系统出现问题,技术人员就很难做出及时的措施改进,从而引发一系列的电力系统问题。自动化技术在发电系统中的应用很好地解决了这些问题,通过自动化技术,电力设备在自动化运作过程中水平便可以得到显著提高,发电系统的通信网络上传输的数据信号也就随之增多。在发电系统中有效运行自动化技术可以促使信息呈现多样化,设备的利用上也可以实现最优化配置,这样一来,对于电力设备的操作工作人员来讲,工作难度会明显下降,同时有效降低设备出现故障的几率,即便发电系统出现问题,自动化技术也可以做好预警,采取相应的解决措施,将损失降到最低。
3、配电系统中自动化技术的应用
在电力系统的配电系统中应用自动化技术的目的在于保障电力系统的日常安全防护,人们可以通过数据网络查询信息,制定电力系统的数据网络技术体制。在体制的制定过程中,技术人员需要严格按照国家的法律法规,以网络安全制度作为基础,完善电气系统中数据网络技术体制。由于配电系统中的数据网络服务对象存在一定的固定性,这样便可以满足自动化系统对安全性的需求,确保自动化技术可以在配电系统中得到广泛应用。
4、人工智能技术运用
在电力系统中,要想实现自动化控制,必须对故障进行自动诊断,及时分析问题,对系统操作进行总体规划,这些均需依靠人工完成,而通过人工智能技术,提高了电力系统运转。例如,某电网发生故障,按照传统管理模式,若某电网发生线路故障、停电故障,必须切断相关线路,阻断线路电流,便于人工检查问题,修理故障电路。然而,通过人工智能技术,信息技术可实现消除这些环节,降低周围用户的用电影响。
三、电气工程及自动化技术的发展方向
1、低频向高频发展
随着科技的发展及工业化程度的不断加深。传统单一频率运行的自动化技术已经无法满足现代工业发展需要。电气工程技术也逐渐变得复杂化、多样化,同时满足节能环保要求。因此电器产品已不可能在仅仅的单一频率运转,而是逐渐实现可以随意调节,以满足不同负荷和环境下的要求。因此,我国工业生产从低频向高频生产阶段发展是必然趋势。
2、充分地融合计算机技术
互联网技术的发展,为现代社会带来了巨大变化和飞跃。电气工程技术随着互联网技术的发展也逐渐变的智能化、集成化。可以说电气自动化技术与互联网技术的融合给未来人类社会带来质的飞跃,两者的融合使电气网络的智能化成为可能。如今我们通常把电气工程技术和互联网技术结合的技术称为微机技术。可以说微机技术的发展实现了生产过程数据的实时分析处理,同时大大节省了劳动力、降低工人劳动强度、改变人们的生活方式,实现了工业生产的自动化。
3、开关设备智能化
伴随着微机技术的发展,伴随着开关设备也变得越来越智能化以实现自动控制系统的流畅运行。可以说智能化设备与微机技术共同奠定了未来智能电网的基础。开关设备智能化指的是高低压设备及其辅助装置可以提供接口以方便与计算机网络连接,从而实现自动控制。一次开关元件包括各类电器设备等,其中的智能监控单元包括输出、监测、通信等重要模块。开关设备的智能化是电气工程技术发展的趋势,在未来应用、运行等方面发挥着至关重要的作用。
4、操作人员专业化发展
电气工程技术的发展朝着自动化、智能化方向发展的同时,也对其操作人员提出了更高的要求。操作人员往往在设备运行时才进行相关技术培训,而忽视了设备安装时设备调试等各个环节发现的问题。因此也就失去了最佳掌握该技术的时机。因为自动化生产设备一旦调试完成,出现问题的几率将会大大减小。如果不在调试期间熟悉设备,就很难更好的理解现代化技术。况且现代电气工程技术是一门系统性综合性技术,如果不从设备安装环节、调试环节注重人员培养,就无法理解这些特定安装的意义和作用。只有每个操作人员能轻松的对故障原因作出快速准确的判断处理,才能减少生产过程中不必要的损失。
结束语
电力系统自动化技术是现代变电站的核心系统,通过自动化技术的应用,电力系统的安全可以得到有效保障,同时提高电网供电服务的安全性与可靠性,这样更有利于提高电力系统的供电能力,确保电力系统的安全可靠运行,从而为人们提供更好的供电服务。
参考文献
[1]王孔怀.论电力系统运行中电气自动化的应用[J].广东科技,2012(13).
关键词 电气工程及其自动化 课程体系 教学改革
中图分类号:G642 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2015.09.021
Reform of Curriculum System on Electrical
Engineering and Automation
――Take Jishou University as an Example
PENG Hua
(College of Information Science and Engineering, JiShou University, Jishou, Hu'nan 416000)
Abstract Nowadays, the talent of EEA (Electrical Engineering and Automation) is urgent needed in society. Taking Jishou University as an example, this paper accords to the training target of the professional talent and the existing foundation, and uses the principle of "Thick foundation, Wide caliber, Strong practice, Emphasize innovation" to implement the reform of teaching on curriculum system, and aims to train the professional talent to meet the social needs.
Key words Electrical Engineering and Automation; curriculum system; reform in education
0 引言
电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科,其应用范围可以涵盖到几乎所有的社会生活领域。该专业是为各行各业培养能够从事电气工程及其自动化、计算机技术应用、经济管理等领域工作的宽口径、复合型的高级工程技术人才。①21世纪以来,随着社会的不断发展,对电气工程及其自动化专业的人才需求量也随之变大,对技术水平的要求也相应地提高,如何培养出适应于社会需求的电气工程及其自动化专业应用型人才已经成为一个亟需解决的重要课题。
吉首大学地处湘鄂渝黔四省边区交界处,其办学目标主要是面向少数民族地区经济文化建设提供智力支持和人才培养。学校的电气工程及其自动化专业于2013正式对外招生,该专业目前正处于起步发展的阶段。其培养目标旨在为武陵山片区培养能够在电力行业、机械制造、企业自动化生产等相关企事业单位从事电气产品与电气装置研发、设计、系统运行维护和管理、电子与计算机技术应用等工作的高级工程技术人才。然而,学校的电气工程及其自动化专业作为一个新开设的专业,其基础弱,底子薄。为有效实现我校该专业人才培养目标,促进该专业毕业生的高质量就业,满足新时期对该专业应用型人才的社会需求,深化该专业的教学改革已势在必行,而课程体系建设则是其中一个非常重要的环节。
1 原有的课程体系
原有的课程体系按照公共基础课―学科基础课―专业主干课―专业方向课―实践教学的体系设置,如表1所示。随着社会的不断发展,对电气工程及其自动化专业人才的需求也在不断发生着变化,原来的课程体系明显不能适应新形势的要求,存在着以下的不足之处:
1.1 课程设置不够完善
由于电气工程及其自动化专业在我校刚刚开设,原有的课程体系设置还不够完善,主要体现在以下三个方面。一是公共基础课开设门数过多,学生学习的负担较重,容易在与专业相关课程的学习上分散精力。二是专业方向设置较少,仅有“电机及其控制”和“电力系统及其自动化”两个方向,每个方向上所设置的模块课程数也偏少。三是实践教学课程偏少,且很多重要的方向课程(限选课和任选课)未设置实践教学活动。
1.2 学时分配不够合理
原有的课程体系要求总学时为2900左右,其中公共基础课892学时,占总学时的30.7%。这些公共基础课主要在本科一、二年级阶段开设,学时数过多,多半为政治类、英语类、体育类课程,而真正与专业相关的公共基础课仅有124学时,仅占公共基础课总学时数的13.9%。这种设置对该专业低年级学生来说,存在一些负面影响:在有强烈学习专业知识愿望的时候,却很少开设与专业相关的公共基础课,且学时偏少;容易分散学生对专业学习的热情;容易养成一些不好的学习习惯。
另外,专业方向课的学时设置也不太合理,如:电力系统继电保护原理42学时(含实践8学时)、发电厂电气主系统34学时、变电站综合自动化42学时(含实践6学时)、电力系统自动控制与远动技术36学时;这些课程的学时数总体偏少且均以理论讲授为主,实践学时较少。
1.3 课程安排不够规范
在原有的课程体系中,课程的安排不够规范、系统。首先,一些重要的课程是缺失的,如:微机原理与接口技术、信号分析与处理、供配电技术等。其次,一些课程的归属类型是混乱的,如:将电器学作为专业主干课而不是作为专业方向课。再次,从属于某专业方向的若干课程离散地分布于原有的课程体系中,如:本可构成楼宇自动化方向的课程――单片机原理与嵌入式系统、DSP原理与应用、无线传感器网络、变压器技术、计算机网络、传感器技术分布于专业主干课和专业方向课(任选课)之中,未归属于一个知识体系之中,专业特色不明显。
2 课程体系建设改革
为把电气工程及其自动化专业的课程体系打造成一个合理、完备、高效、创新的有机整体,本着“厚基础,宽口径,强实践,重创新”的原则实施该专业课程体系改革。所谓“厚基础”是指要求人才具有深厚扎实的专业基础理论知识与方法,以便为进一步的专业学习提供保障。“宽口径”是指拓宽专业方向口径,通过在专业中设置多个不同的方向课程模块,实现人才的多元化发展及就业。“强实践”是指强化人才的实践能力培养,使之具备较强的、符合社会需求的工程实践能力。“重创新”是指注重人才的创新能力培养,以适应未来不断变化的新形势。
按照上述原则对课程体系改革后,新的课程体系具有“强弱结合,信息技术与电气控制相结合”的特点。新的课程体系如表2所示。
2.1 课程设置的优化
新的课程体系打通了原有课程体系中不同专业课程类型间的壁垒,理顺了课程重要性与课程开设顺序间的关系,同时完善了专业方向设置,强化了实践教学的比重,优化了整个课程设置过程,确保了专业知识体系的完整性和系统性。
总的来说,新的课程体系去除了一些冗余的公共基础课程,增加了缺失的专业课程,调整了一些专业课程的所属类别,同时在完善已有的两个专业方向的基础上开启了一个新的专业方向,并加强了课程设计的设置。如:归属于政治类课程的“思想道德修养与法律基础”与“中国近代史纲要”在新的课程体系中被去除;在学科基础课中增加了“微机原理与接口技术”等,在专业主干课中增加了“信号分析与处理”;将“自动控制原理”课程由专业主干课改为学科基础课。对已有的两个专业方向,在保持原有课程的基础上,加入了同方向的专业课程,以保证其知识结构的系统性,如:在“电力系统及其自动化”方向中新增了“电力系统故障分析”与“供配电技术”课程;同时通过融合原有课程体系中本属于“楼宇自动化”方向的若干课程,形成了一个新的专业方向。在课程设计中,新增了“电机学”、“微机原理与接口技术”、“PLC”等学科基础课或专业主干课的课程设计,并为每个专业方向分别新增了一门课程设计,如:为“电力系统及其自动化”方向新增了“电力系统继电保护”课程设计。
2.2 学时设置的调整
在保证总学时量不变的前提下,在新的课程体系中通过在课程间进行学时的调整。通过减少公共基础课的部分学时,②增加到学科基础课中,以便学生有更多的时间从事专业基础学习,从而更好地打牢其专业基础。在新的课程体系中,公共基础课和学科基础课的学时占总学时的72%,较好地在“宽口径”的前提下突出了“厚基础”的原则。
对于政治类课程,如:把“思想和中国特色社会主义理论体系概论”的教学学时由90减为64,把“高级语言程序设计”的教学学时由64增为72。对于“大学英语”课程(公共基础课),原有的课程体系中开设了大一、大二年级的四个学期,每学期教学学时为64;在新的课程体系中,该课程开设学期不变,每学期教学学时减为56,同时,新增的专业基础课程“专业英语”教学学时设为32学时。对于“大学体育”课程(公共基础课),原有的课程体系中开设了大一、大二年级的四个学期,每学期教学学时为32;在新的课程体系中,该课程开设学期不变,每学期教学学时减为24。
对于学科基础课来说,将公共基础课所节省的学时空间有效地进行了利用。如:将“自动控制原理”课程的教学学时由54增为64(其中理论学时40,实验学时24),将“复变函数”课程的教学学时由34增为48,将“电机学”课程的理论学时减少4个,同时增加其实验学时4个等。
经过对学时设置进行了有针对性的调整,整个课程体系更加合理,也更加突出了专业的办学特色,也有利于学生更好地掌握专业核心知识。
3 结语
以社会需求为导向,本文以吉首大学为例,探讨了电气工程及其自动化专业在课程体系上的教学改革。相比原有的课程体系而言,新的课程体系可以使得整个专业知识结构更加系统、合理和完善,也体现了 “厚基础,宽口径,强实践,重创新”的专业特色,符合我校该专业的人才培养目标,为更好地培养电气工程及其自动化应用型人才打下了良好的基础。
注释
关键词:电气自动化发展现状前景展望
Abstract: with the development of science and technology, the progress of the society, electrical automation system in real life are getting more and more widely used. Understand the system function, understand the current use, analysis of electrical automation system of the future trend, to further make it become social development, science and technology progress and the improvement of people's living standard has certain significance.
Keywords: electrical automation development present situation prospect
中图分类号: TU855文献标识码:A 文章编号:
一 电气工程及其自动化发展历史的阐述
电气工程是研究电磁现象、规律及其应用的科学技术,是以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术。包括电力系统及其自动化、电器与电机及其控制技术、高电压与绝缘技术、电工新技术、电力电子技术等多个领域。
电气工程的定义本已经十分宽泛,但是随着科学技术的飞速发展,21世纪的电气工程概念已经远远超出上述定义的范畴,斯坦福大学(Stanford University)的一位教授曾指出:“今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。”目前电气工程技术在航天、化工、汽车、制造、用电设备及计算机控制等领域的应用是很普遍的。
由此可见,它已成为是现代科技领域中的核心学科之一,更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科。当年正是电力电子技术的巨大进步才推动了以计算机网络为基础的信息时代的到来,并改变人类的生活工作模式。 可以说,电气工程学科是一个国家最重要的命门学科,电力技术水平在很大程度上决定了这个国家的工业发展与经济发展。
二、电气自动化的发展现状
1 平台开放式发展。
(1)IEC61131 国际标准使得编程接口标准化。
现阶段,世界上众多PLC厂商生产的近四百种PLC 产品,在编程语言和表达方式上迥异。 为了使 IEC61131 标准 适用于不同的 PLC 产品,又能为 PLC 制造厂商所接受和支持,IEC61131-3 规定了二大类编 程语言即文本化编程语言和图形化编程语言。
前者包括指令清单语言(IL)和结构化文本语言 (ST);后者则有梯形图语言(LD)和功能块图语言(FBD)。在标准的文本中没有把顺序功能图 (SFC)单独列入编程语言,而是将它在公用元素中予以规范。不论在文本化语言中,或者在图 形化语言中,都可以运用 SFC 的概念、句法和语法。结构化的编程方式使得程序更易管理, 也提高了代码的使用效率,缩短了程序编程的周期。
(2)Windows 正成为事实上的工控标准平台。
微软的技术如 Windows NT、Windows CE 和 Internet Explore 已经正在成为工业控制 的标准平台、语言和规范。PC 和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在工业自动 化领域,基于 PC 的人机界面已经成为主流,基于 PC 的控制系统以其灵活性和易于集成的特 点正在被更多的用户所采纳。
2 现场总线和分布式控制系统的应用。
随着 DCS 在企业实践中的应用,其缺点日益突出。主要表现在:(1)DCS 是一种数字-模拟混合系统,DCS 现场仪表仍为传统模拟仪表,可靠性差, 安装维护成本高;(2)互换性差,各大厂商之间没有统一的协议标准,使用与维修困难;(3)价格昂贵。信息技术的飞速发展推动了自动化系统结构的变革,逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的信息系统,于是,现场总线技术应运而生。现场总线控制系统在设计更具目的性, 它是工厂底层设备之间的通信网络,为底层设备信息及生产过程信息集成提供了通信平台。对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的不同情况进行设计。工厂底层应用 现场总线技术实现从管理层到自动化底层的数据存取,现场总线的介质访问控制方式可满足 工业控制网络的要求。和 DCS 相比,除了具有节省安装费用、节约材料、可靠性高、组态灵 活等优点外,还可以节省大量控制电缆,节约投资和安装维护工作量,从而降低成本。
3IT技术与电气自动化。
PC、客户机/服务器体系结构、以网和 Internet 技术引发了电 气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融合,电子商务的普及将加速着这一过程。信息技术对工业世界的渗透来自于两个独立的方向:一是从管理层纵向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取;另一方面信息技术横向扩展到自动化的设备、机器和系统中。信息技术已渗透到产品所有的层面,不仅包括传感器和执行器,而且包括控制器和仪表。Internet/Intranet 技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品,如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。信息技术革命的原动力是微电子和微处理器的发展,随着微电子和微处理器技术应用的增加,原本定义明确的设备界线,如PLC、控制设备和控制系统变的模糊了。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。
三、电气自动化的发展策略
1.采用统一的系统开发平台。
统一的系统开发平台应当可以支持一个逢动化项目周期中 的设计、实施和测试、调试和开机、运行及维护等各个阶段和环节,这样可以大大降低从设 计到完成的时间和费用。 统一的系统开发平台还应满足用户另一个重要需求即开发平立于最终的运行平台。根据项目的特点和最终用户的需求决定将统一的运行代码不载到硬件 PLC、基于 WindowsNT 的软件 PLC、嵌入式 NT 系统还是基于WindowsCE 的控制系统中。在这方面,基于 PC 的自动化产品满足了以上需求。
2.通用的网络结构。
一个成功的自动化系统离不开通用的网络结构。任何企业的网络结 构对于设备控制、监督系统、企业管理系统之间的数据通讯畅通无阻必须予以保证。数据添 加和整理工作结束后,要对中心管理机和其他通讯管理机进行网络通讯配置,以便系统能够 协调工作,传送正确数据。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品产生 直接的影响。
3.标准化的程序接口。
成功的自动化系统的另一个重要因素在于标准化的程序接口。基 于 Microsoft 的标准和技术,如 Windows2000、OPC、ActiveX 和 WindowsCE,减少了工程 时间和费用,方便了自动化系统和办公系统的数据交换与共享。 在与企业的 MES 系统、ERP 系统连接时,基于PC平台的自动化解决方案意义非同寻常。使用 WindowsNT/Windows2000 作为操作系统,使用 TCP/IP 作为办公环境的通讯标准,PC 可以在自动控制和管理平台之间建 立一种最好的接口。标准化的程序接口还保证了不同厂家的软硬件产品的交换,不需担心它们之间的通讯问题。
四 结语
电气自动化系统的发展趋势应该是分散、开放并具备信息化特征的。真正做到电气自动化系统的不断提升,未来的发展趋势中,我国还需要保证稳定的健康发展,认识不足并不断的通过高新科技的学习,巩固基础能力,发挥创新精神,才能开创出和谐的发展局面,为电气自动化的发展提供更多的贡献。
参考文献
[1] 谭涛.现场总线及其所组成的控制系统[J].能源研究与管理.2010(2)
在校期间,我严格要求自己,努力在各方面提高、完善自己,学习、工作踏实认真,吃苦耐劳,富有合作精神,学习上,认真系统地掌握了工业电气自动化及仪表自动化的相关课程,取得了良好的成绩。在班里担任班长,在学生会纪检部工作,在校期间多次获三好学生,二等奖学金2次,三等奖学金3次,一次国家励志奖学金,优秀班干部2次,优秀学生会干事1次。
当今是一个机遇与挑战并存,知识与能力齐驱的时代,只有不断地完善自我,才能成为激烈竞争中的弄潮儿,而几年的大学生活正提供了这一契机,让我受益菲浅,在良好的环境中进行学习与磨练,塑造一个全新的自我。最重要的是培养了我吃苦耐劳的精神,脚踏实地的作风,较强的社会工作能力。为了使自己能够全方位的发展,更好的适应这个日新月异的社会。几年的学习中,我广泛涉猎了《物理》,《机械制图》,《计算机应用基础》,《C语言》,《电工基础》,《模拟电子技术基础》,《数字电子技术基础》,《工厂电气设备控制》,《电力及电机拖动》,《单片机原理与应用》,《传感器技术》,《工厂供电技术》,《电力电子变流技术》,《可编程逻辑控制器》,《Photoshop图像处理技术》,《数控机床应用技术》,《可编程控制器应用技术》,《组态王》等方面的知识,先后参加学院组织的《工程概预算》,《电子商务概论》,《电气故障查找》,《设备改造技术》,《市场经济》等各类选修课。并把理论知识应用于实际操作中取得了国家技能鉴定的特种特种作业操作证,高级电工证。
学院师生中一直流传着这样一句话“今天你以中华为荣,明天中华以你为荣”,从入学以来,我一直把它铭记在心,立志要在大学里全面发展自己,从适应社会发展的角度提高个人素质。将来真正能在本职工作上做出成绩,为母校争光。
在即将走上社会岗位的时候,我毛遂自荐,企盼着以满腔的真诚和热情加入贵公司,领略您公司文化之魅力,一倾文思韬略,才赋禀质为您效力。
关键词:不确定性;潮流分析;概率性;可能性
引言
对于电力系统的调度和规划来说,潮流评估是一个强大且重要的工具和手段。确定性潮流分析需要系统提供各方面条件的精确数值才能保证分析结果的准确性,比如需求、发电量、网络情况等。然而,随着新能源时代的到来,世界上的电力系统中出现越来越多的不确定性情r,特别是分布式能源比如新能源的并网,将导致许多难以预测的副作用。所谓分布式发电,即将电力能源互相连接到分布式网络中。虽然分布式发电在技术、社会经济和环境保护等方面带来了许多无与伦比的优势,但是我们深知任何事物都有其两面性,这项技术也拥有消极的一面。分布式发电,特别是飞速发展的新能源,在对系统性能的不确定性方面的理论研究尚未成熟,需要一代又一代的中国优秀电气工程师投入大量精力研究。
1 不确定性潮流分析研究方法概论
在这样一种不确定的情况下,确定性潮流计算无法准确深刻地揭示电力系统运行的状态。因此,在如今的潮流计算研究中,基于不确定性观点下的潮流分析与计算受到广泛研究者的关注。当今的研究中,概率潮流分析通常认为是系统调度与规划的理想助力。概率潮流分析方法致力于模拟母线电压和线电流随不确定性系统中的参数改变而变化的状态分析,帮助电力系统工程师分析系统未来的状态变化趋势,这样在发生系统发生重大变化时可以提前作出相关的决策。如果这些系统中具有不确定性的状态量拥有充足的历史数据,现行的研究中主要采用基于概率论观点下的数学工具和模型来处理这类不确定性。然而,在电力系统实际运行中,很多不确定性的系统变量的历史数据往往不完整,或者变量的取值是通过经验推测的等。这些情况的存在将严重影响基于概率论建立的系统概率潮流分析模型的精确度。在电力系统实际运行中,对不确定变量的状态分析更加困难,一些不确定变量是概率性的,一些是可能性的,并且这两类不确定变量时常出现交叉耦合的情况。因此在这种情况下,同时考虑概率性和可能性的不确定性变量的影响是现行的研究方向,这也就是我们所谓的不确定性潮流分析问题。
至今为止,许多杰出的研究者和工程师提出了大量针对实际工程系统中不确定性现象分析方法,并且很多已经在研究中广泛应用。从上世纪70年代开始,电气工程师就已经提出了基于概率论的系统不确定性潮流分析方法。由于当时新能源研究和分布式发电技术还没有像现在这样普及,影响因素种类较为单一,因此在当时这种概率潮流方法取得了非常显著的效果。各种研究成果在时间的检验下演变,如今蒙特卡洛模拟作为一种基于概率论的概率潮流分析方法,在研究中广泛使用,被认为是先进系统潮流分析中普遍通用的概率模拟方法。这里对普遍通用的含义进行粗略的说明,电气工程师在大量的理论推演和实践中证明,蒙特卡洛模拟的结果在各种规模不同的电力系统中均表现得显著而准确,因为被当作模拟结果的参考值。蒙特卡洛方法的实际应用案例很多,当前在新能源发电并网与分布式发电的研究中基本上作为一种技术标中采用,并且各种蒙特卡洛相关方法还在开发中。
2 不确定性潮流分析中的挑战
历史的车轮滚动向前,基于概率论的潮流分析方法的研究还在继续发展。如今新能源与分布式方面的研究日新月异,历史的车轮残酷地碾过,电气工程师们面临着不断出现的技术难题。我们前面提到,当关于不确定变量的历史数据或其概率分布函数已知时,这种概率潮流方法才能取得较为显著的结果。这是由于概率潮流的理论基础中有一个假设,电网中所有类型不确定性变量都可以用基于概率论的方式表示出来,这种基于概率论的表示具体是就概率分布函数而言。通常在现在的电网中,由于层出不穷的因素的影响,比如历史数据不精确或稀缺、数据的保密性等等,在信息不足的情况下无法得出这些不确定性变量的概率分布函数。在这种情况中,概率理论的基石被打破,因此电气工程科研工作者必须转向其他研究不确定性现象的理论中寻求一线生机;哪怕天寒地冻,路遥马亡,也要在理论上找到突破口,为电力系统的现代化发展扫清一切障碍。最终这些伟大的电气工程师们研究发现,可能性理论正好可以填补这部分理论空白。基于这种想法,有研究者尝试过使用模糊建模的技术分析潮流中的不确确定性,全新的探索也一直在继续。
系统工程师们都知道,工程系统中均具有多种不同类型的不确定性状态变量,这是工程界通行的法则。实际的工程系统中,一些不确定性变量是概率性的(基于概率性理论描述),一些是可能性的(基于可能性理论描述),这些变量在系统中相互纠缠耦合,纯粹的概率性的和纯粹的可能性的不确定性变量是不存在的,因此单独应用某一个理论分析这些不确定性的结果令人十分懊恼。
工程实践中,一种结合两种理论的方法应运而生,而且工程的实用性知道我们必须把两种理论结合起来分析。这种基于概率和不确定理论的方法飞速发展,引起学者的广泛关注。现在研究中,一个主要的研究贡献是使用证据理论作为“胶水理论”,将概率理论与可能性理论“粘结”结合后应用到电力系统潮流分析,同时基于能源时代的大背景,综合考虑各种负载、风能和太阳能等新能源发电、汽轮机分布式发电、电动交通工具等因素。实际建模中,将各种负载、风能和太阳能等新能源发电中的不确定性变量当作概率性的,汽轮机分布式发电、电动交通工具等看成可能性的不确定性变量。
3 结束语
在这篇论文中,我们从历史唯物主义的角度讨论了潮流分析的发展和研究情况,并且就研究中出现的困难和挑战出发,介绍了一代代优秀的电气工程研究者的解决方案。以史为镜,这是一代代优秀电力系统研究者的思想精华之所在。我们站在巨人的肩膀上,把握住未来电力系统不确定性潮流分析的发展和研究方向。为此,立志科研,在电力系统未来半百时光的发展中,愿成为其健壮发展的坚实后盾!
参考文献
[1]武历忠,徐诚.电力系统潮流计算[J].云南电力技术,2016(04).
[2]丁明,李生虎,黄凯.基于蒙特卡罗模拟的概率潮流计算[J].电网技术,2001(11).
[3]Alarcon-Rodriguez A, Ault G, Galloway S. Multi-objective planning of distributed energy resources: a review of the state-of-the-art. Renew Sustain Energy Rev 2010,14:1353-66.
【关键词】皇家墨尔本理工 电子工程 教学模式 启示
1 引言
2002年4月至2005年1月,笔者获资助赴澳大利亚皇家墨尔本理工大学(Royal Melbourne Institute of Technology University,简称RMIT)电气与计算机工程学院攻读电子工程硕士研究生学位,切身感受了异国的教育模式及皇家墨尔本理工大学电子工程专业的教学模式,受益颇多。本文就澳大利亚的教育模式和皇家墨尔本理工大学电子工程本科教学模式作一介绍,希望能给我国大学电子工程专业提供一些借鉴和学习之处。
2 澳大利亚的教育模式
澳大利亚是实行多元文化的国家,面向市场,形成了机制灵活、协调互补的教育模式。其特点是高等教育、职业教育、成人教育、普通教育之间的协调互补;公立学校与私立学校之间相互融通。澳大利亚实行10年义务教育制度。学生中学毕业以后,经中学会考升入大学,大学根据中学会考的分数挑选学生,没有单独的、统一的大学入学考试和研究生入学考试。澳大利亚的教育具有完善的制度和世界一流的水平,政府积极参与管理和提高教育水准。
澳大利亚属于英联邦国家,其高等教育体制与英国有许多相似之处。目前,澳大利亚共有大学42所,其中36所是纳入国家育体系的公办大学。四所是联邦政府办的特种高等专业学校,两所为私立大学。澳大利亚各大学的课程非常注重整体规划,大学提供的课程有:专科文凭、学士学位、双学士学位、硕士证书、硕士文凭、硕士学位、博士学位等。一般专科学制两年;本科学制三年,但专攻某些专业领域有四年制学位,例如法律、工程学专业等;硕士研究生分为课程类研究生和研究类研究生,课程类硕士研究生学制一年半至两年,研究类硕士研究生和博士研究生学制三年。学生可选择全日制、在职或提前完成学业等学习模式。
澳大利亚的学期设置与一般国家不同。澳大利亚大学虽然也是一学年分为两个学期(Semester),春季学期和秋季学期。由于澳大利亚地处南半球,所以春季和秋季和国内相反。但这个学期的概念在当地人的心中非常模糊或者说几乎没有,他们主要是说Term (学期)。然而此学期非彼学期(Semester),一个大学期(Semester)由两个小学期(Term)组成。换句话说,澳大利亚大学学期设置为一个大学期包括两个小学期,一个学年共有四个小学期。大学上课方式,包括课堂教学、实验教学、分组讨论或个别指导,学生更多时间是在实验室和图书馆自修,此外在每个学期也有其它的学术活动。
澳大利亚大学没有上、下课打铃制度,任课教师和学生都根据课表安排到相应的教室上课。时间由任课教师掌握,不像国内有严格的上课时间。澳大利亚上班时间通常是上午9点,所以上午上课时间段是9点到下午1点;下午1点到2点为午饭时间,不安排任何课程;此后下午2点到6点为上课时间段,部分课程也有安排在晚上6点到9点上。
澳大利亚大学教师职称与我国的称呼有些不同,基本沿用英国的职称体系,教师系列从高到低称作教授、副教授(从上世纪九十年代初期,大部分大学把Reader改成了副教授,但有个别学校仍然保留)、高级讲师(Senior Lecturer)、讲师(Lecturer)和副讲师(Associate Lecturer)。与教师系列并行还有一套专职从事研究人员的职务,分别叫做Professorial Fellow, Principal Fellow, Senior Fellow, Fellow 和Associate Fellow。
3 皇家墨尔本理工大学基本概况
RMIT大学最早建于1887年,是澳大利亚的一所著名的城市化,多元文化的大学,教学质量享有盛誉。RMIT大学在墨尔本市有三个主校区,分别是:City、 Bundoora and Brunswick 校区,并在境外越南建有校区。RMIT 大学已在十几个国家开设远程教学课程。
RMIT大学包括25所学院,本科和研究生课程覆盖各个领域。RMIT大学是世界名校之一,在近年世界权威机构评选中,获世界大学排名86位,进入世界大学百强之列。在校生有专科生、本科生和研究生6万多人,其中有8000多名留学生。RMIT大学与澳洲业界密切联系,教育主要侧重学生就业,提倡教学与实践相结合。RMIT大学许多课程设置都有助于学生将课堂所学知识与实际工作相结合;科研大多也围绕解决现实面临问题,以客户需要为准则。毕业前,大多数学生都能获得实际工作经验,或参加过与相关工业密切联系的课题研究。学生毕业后就业率排名澳大利亚各大学前列。
4 电气与计算机工程学院的基本概况
电气与计算机工程学院SEEC(School of Electrical and Computer Engineering)共有四个系和两个研究中心。 四个系分别为:电气与电子工程系、电力能源与控制工程系、通讯工程系和计算机与网络工程系。两个研究中心是微电子与材料技术研究中心(MMTC)和澳大利亚高频生物效应研究中心(ACRBR)。目前学院有教学科研究人员103人,技术和工作人员30人。在校各类学生2000多人。
学院的学士学位(Bachelor of Engineering)有如下专业:生物医学工程、通讯工程、计算机系统工程、电气工程、电子工程、网络工程和软件工程。课程类硕士研究生(Master of Engineering by Coursework)有如下专业:电子工程、微电子工程、网络工程、信息技术和通讯工程。研究类硕士和博士研究生(Master and PhD of Engineering by Research)有如下专业:生物医学、电子和通讯工程,电力能源和控制工程,软件系统和网络工程。研究类研究生120人,其中2/3为博士研究生。
5 电子工程专业本科教学模式
5.1 课程及学时安排
RMIT大学电气与计算机工程学院规定:学生完成四年全日制的课程,至少要修满384学分,即每学年要修满96学分,才有资格获得工学学士学位。所有的课程都安排在春季和秋季学期,学校也开设暑假课程,允许学生在暑假选学一门课程,课程由学校指定,这点与平时的自由选课不同。每门课都由lecture和tutorials 两部分组成。视课程的不同,一般lecture每周两到三次,每次1小时,主要讲授课程的基本内容。lecture是全系同一年级学生一起上大课;tutorials每周一次小组讨论(group meeting),每次1小时,主要组织学生进行课程相关问题讨论和演讲(presentation),一般study group 10人左右。每门课程在一个大学期内完成。
电子工程专业的大学一、二年级的课程都是必修课,而大学三、四年级的课程大部分都是选修课。学生在大四要完成一项工程设计,类似我国大四学生的毕业设计,同时还要参加毕业实习(Vacation internship)。以下给出RMIT大学电气与计算机工程学院电子工程专业从大学一年级至四年级的课程设置,每门课程均为12学分。
大学一年级的必修课有:工程计算概述、工程数学、工程数学A、电路理论、电力与计算机工程、工程设计1、物理1(前未学物理)和高等物理 1(前已学物理)。
大学二年级的必修课有:工程计算系统、电力系统、传输线路与光纤、通讯工程、电子学、嵌入式系统概论、工程设计 2和ECE 数学。
大学三年级的必修课有:电子线路、电子工程、数字信号处理、工程设计3A、工程设计3B、电子材料。选修课有:医学工程与仪器、多媒体和电医学信号处理、机械电子与控制、计算机系统工程、工业自动化、电力能源系统、射频技术与光子工程、通讯工程 、生物电磁学、生物计算和医学信息概论、嵌入式系统工程、能源工程、微电系统、有效能源系统、网络工程以及文件夹内选修课程。
大学四年级的必修课有:工程设计4A、工程设计4B、假期实习;完成以下课程中三门:音频工程、传感器与器件、电路与系统仿真、数字信号处理、微波电路。选修课有:光纤通讯系统、移动天线与卫星通讯、光纤通讯、卫星通讯系统工程、移动和个人通讯系统工程、数字处理系统、数据与国际互联网传输、国际互联网通讯工程、电路与系统仿真、音频工程、传感器与器件、医学工程与仪器装置、数字信号处理、多媒体和电医学信号处理、高级控制系统、微处理系统1、微处理系统2、高级数字设计、高级计算机结构、计算机机器人与控制、实时系统工程、图像处理、智能系统、实时估算与控制、微波电路、雷达系统、高级网络工程、网络设计与转换、网络工程、网络基础结构、网络管理与安全、网络计划与性能以及文件夹内选修课程。
注:文件夹内选修课程包括RMIT大学网上所列选修课和以上所列专业选修课。
5.2 学生管理模式
在澳大利亚大学,学生不安排住校;学生入学没有班的概念,学校也不配备专门的辅导员和班主任,但不同年级不同专业配备专门课程协调人(Coordinator) , Coordinator的职责是帮助学生制定学习计划,解决学习中的问题。学生入学后,会得到学校网络免费邮箱,学校所有的教学安排都是通过免费邮箱与学生联系,同时,学生也通过邮箱与学校、学院以及任课老师联系,并查询信息。
5.3 教学模式
(1)理论课教学。 每门理论课都有一位主讲教师(lecturer)负责lecture,另外配备1~2名本专业博士研究生作为辅导教师与lecturer 一起负责课程教学;各门课程没有固定的教材,教师只指定参考书,授课以多媒体教学为主,课后安排一定的作业(assignments)、演讲(presentation)和小组讨论(group meeting),所有课程的教学大纲、多媒体教学课件及作业要求都可在校园网上下载。
(2)实验课教学。实验课和理论课分开进行,有大班实验也有小班实验,做实验需在网上注册和预约。实验课由任课教师和博士研究生负责,一、二年级每学期实验课较多,这些实验课是电气电子工程专业的核心基础课,每周约6~8次;实验课教师不讲授实验内容,主要靠学生自己预习,有问题在实验课请教指导教师;有些实验会有些比理论超前的内容让学生提前接触,这就要求学生通过自己查找资料完成,由此锻炼学生的自学能力、独立思考能力和创新能力。部分实验室是开放的,如学生不能在规定的实验课时间内完成实验内容,自己可再找时间完成。实验课的成绩除完成实验报告外,还有实验陈述(presentation),学生向指导教师当面陈述自己的实验结果和结论。有时,实验还有些小组项目,即几个学生组成一个小组完成一个较大的实验项目(project)。
(3)毕业设计。学生在四年级要完成工程设计(engineering design),类似我国大四学生的毕业设计,以及利用假期进行的毕业实习(vacation internship )。学生在三年级结束前选择毕业设计课题,进入四年级一边学习课程,一边利用业余时间进行课题研究。
(4)成绩评定。学生在校各门课程成绩评定通常是按照平时成绩和期末考试成绩确定的。
平时成绩包括:上课出勤率、课后作业(assignment)、课程项目陈述(project presentation)以及实验报告等,通常平时成绩占总成绩的30%~40%,其中assignment 和实验报告应在老师要求截止日期内递交,否则按日罚分,只有平时成绩达到及格分以上,才有资格参加期末考试,并且期末考试达到及格分以上,这门课程才能通过。学生最后的成绩分为HD(High Distinction)、DI(Distinction)、CR(Credit)、PA(Pass)和NN(Fail)分别相当于我国的平分标准:优(80~100分)、良(70~79分)、中(60~69分)、及格(50~59分)和不及格(0~49分)。
6 几点启示
通过以上对RMIT大学电子工程本科教学模式的介绍,并与我国高校该类专业课程设置比较,可得以下启示:
(1)宽专业口径教育。电子工程课程内容的特点是强调基础、知识面宽和综合性强,并且知识更新快。反映了澳大利亚高等工程教育的宽口径教育。电气工程已不作为专设的院或系出现,而与弱电并行,从一定意义上说,它反映了当今科学技术发展以弱电为主的潮流。
(2)选修课比例高。在大三后,该专业限选课和任选课学分占总学分的25%~33%,而我国高校选修课学分占总学分的12%~20%,其原因是我国高校的公共课程,如思政、外语、体育等课程所占比例较大,而这些课程是国外大学所没有的。
(3)非技术类课程少。从上表的课程设置可以看到,非技术类课程几乎没有,而我国高校非技术类课程,如思政、外语、体育、管理等课程学分约占总学分22%~25%,相比之下,在同样的四年学习生崖中,我国高校学生学到的技术类知识就少得多。
(4)工业实践分散进行。工业实践在我国高校中即为生产实习。澳大利亚高校的工业实践是分散进行的。学生自谋职业,寻找顾主,时间4~5个月不等。这样有两大好处:一是学生学会如何联系单位,如何推荐自己,这是迈向社会的第一步;二是丰富自己的工作经历,为毕业后就业创造条件。
(5)注重平时学习,培养自学能力。澳大利亚大学从课程设置及教学方法和手段上更注重学生自学能力的培养。学生注重平时努力学习,对各门课程学习一如既往。澳大利亚高校攻读硕士学位不需要经过入学资格考试,注重学生平时成绩,学生大学毕业达到一定成绩,就可获得读硕士的资格。不会出现我国学生在考研复习约一年的时间放松其它课程学习的弊端,这是非常值得借鉴的地方。
7 结语
通过在RMIT 大学的几年学习,深感有许多值得我国大学同类专业借鉴和学习的地方。RMIT大学电子工程本科教育也在不断改革,由于两国的起点和国情有所不同,因此我们应当有选择、有分析地加以借鉴,以促进我国电子工程本科教育的不断发展。
参考文献
[1] rmit.edu.au.