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【關鍵詞】電氣工程;自動化;問題;解決措施
在新形勢下電氣工程自動化還存在諸多問題亟需解決,為此應當努力發展電氣工程及其自動化,從根本上提升電氣自動化水平,在符合經濟發展的同時適應社會發展需要。本文以此為切入點進行深入分析,針對電氣工程及其自動化中出現的問題提出解決對策,為提升電氣工程自動化水平奠定基礎。
1電氣工程及其自動化的概述
電氣工程及其自動化顧名思義是指在電力生產到電力消費的各個環節和層次都使用自動層次都使用自動化控制,電氣工程及其自動化涉及電子技術,電機技術信息與網絡操作技術,機電一體化技術等多樣學科,是一門系統性強,涉及面廣的學科,其主要特點是強弱電結合,機電結合,電工技術與電子技術相結合,部分與系統相結合,使學生獲得電氣控制、電力系統自動化、計算機應用技術等領域的知識。而電力企業則運用各種設備進行發電、輸電變電、配電等步驟從而輸送電量至用戶。在一定程度上講,推進電氣工程及其自動化技術的應用為電氣工程及其自動化層面的正常運行提供了基礎條件,進一步促進了我國經濟的正常運轉。
2電氣工程及其自動化存在的問題
2.1電氣工程耗能過大
現今在電氣工程及其自動化這一屬地內最為嚴峻的問題便是如何做到電氣的節能環保。而這個問題與我國的基本國情,于節約資源保護環境的基本國策息息相關,直接聯系著我國的工業資源。在電氣工程日益發展,科技水平日益提高的今天,電氣工程在建筑工程領域中的作用不言而喻,因而對電氣工程的質量和管理的要求也越來越高。另一方面來講,電氣工程及其自動化的發展水平是建筑行業發展的奠基石和助推器,這在充分利用能源,資源利用最大化方面更是尤為重要,這包括電氣工程對整個建筑內部的溫度的調節、照明的控制、清潔打掃的需要以及文娛場所的非正常耗電等。在大量內部建筑電氣使用量日益加大的今天,節約能源問題顯得十分重要,由于建筑電氣的管理體制不健全,存在漏洞以及電氣工程本身存在的一些缺陷可能會對資源造成嚴重浪費。
2.2電氣工程及其自動化在管理和質量上有所欠缺
從國內外對比來看,我國電氣工程及其自動化技術起步較晚,在高素質人才、設備科技水平方面都相對落后,據電氣工程行業的有關調查研究指出:國內很多電氣企業和部門在電氣生產管理上存在較大漏洞,他們過于注重產品的質量檢驗,而忽視了對電氣工程質量的監測。尤其體現在設計部門和施工部門二者缺少應有的溝通,這使得電氣工程在設計和施工階段不能很好地協調從而造成了可避免的浪費;在接下來的職工培訓中也缺少相應的管理,這使得培訓管理難以正常發揮作用;在建筑工程的前半階段,生產部門和企業之間并未積極主動地加入電氣工程的施工當中,只是苛刻地要求施工后期的工程質量,而忽視對施工質量管理的嚴格監管,這樣就造成了電氣工程整體安排的雜亂無章,工程質量達不到既定要求,這使得電氣工程的正常運轉和安全質量受到深遠影響。因此,面對電氣工程中存在的大量缺陷與不足,我們必須采取具有針對性的措施予以解決。
3推進電氣工程及其自動化進程的應對策略
3.1加強電氣工程質量管理
電氣工程及其自動化企業要加強對質量問題的重視,深刻認識質量問題的重要性。一方面,企業要加強對員工隊伍的建設,定期對員工的業務水平進行培訓,提高他們的業務水平,提高他們的職業素養。另一方面,企業相關部門要嚴守產品的質量關,對于施工材料及品質按要求進行嚴格審查,對施工所需的材料不定期進行抽查確保施工材料合乎標準,電氣工程的質量能夠得到保證。此外,在電氣工程整個施工過程中,管理人員要加強對各個施工環節的檢查和監督,整個施工過程必須按照規定進行,在保證施工質量的基礎上提高施工速度與效率,推進電氣工程及其自動化的進程。
3.2構建電氣自動化系統
電氣工程企業要不斷改進和完善電氣工程自動化功能,構建一個統一、科學的自動化系統以提高效率。首先,積極引進國外先進的自動化技術,推進管理水平的科學化、高效化,將國外的先進技術應用到實踐中去。其次,在電器自動化系統的開始、運轉、操作等多個環節應用高效的系統模式進行編程設計,引進國外高水平的創新水準,應用到我國的電氣工程自動化進程中去,使得電氣工程機器自動化進程更加科學高效,能夠滿足不同企業的多重需要。最后,建立一套電氣工程及其自動化的完整網絡系統,在各個企業之間實現操作運轉的自動高效,做到信息和數據的快速傳播與共享,從而促進電氣工程的進一步發展。
3.3提高自動化系統集成程度
由于我國電氣自動化系統集成化起步比較晚,目前系統集成化的程度比較低,還處于獨立化的層次,在進行電氣工程自動化開發過程中,各個電氣工程企業需要使用一致的系統操作平臺,同時要加大對技術人員技術和專業水平的培養力度,更好的發揮職工個人的主觀能動性和創造力,更有利于提高自動化的系統集成程度,實現不同的電氣工程之間的兼容,目前電氣自動化系統也逐步向著集成化的方向進行發展,這也是電氣工程及其自動化技術未來發展的方向,這樣不僅能夠降低電氣工程自動化系統的運行成本和維護成本,而且也有利于降低設計成本,實現自動化系統的低成本高收益。
4結語
電氣工程及其自動化技術在當代經濟發展中的作用愈加重大,電子信息技術也在不斷變化,伴隨著人們對生活質量要求的不斷提升,當代社會的飛速發展,電氣工程及其自動化進程有關的技術人員也面臨著復雜的難題,在電氣工程及其自動化技術的一次次技術變革的征途上,會遇到種種阻礙電氣人員前進步伐的絆腳石,因此,只有更加注重自動化的發展水平,更加注重工程的質量管理,注重科技的不斷創新進步,才能夠促進電氣工程及其自動化技術的發展,使得該技術能夠實現飛速提升,爭取為社會主義現代化建設提供有利保障。隨著科學技術的發展和信息化水平的提升,相應的電氣工程及其自動化也在進步,其直接作用于現代工業發展電氣工程及其自動化正常運行,關乎各行各業的發展,從某種意義上來說,關系到我國國民經濟發展。因此,提升電氣工程及其自動化水平,創建科學、統一的自動化運行系統,利用先進技術服務于電力工程及其自動化系統,將國家所倡導節能減排的理念融入到產品設計的整個過程,進而推動電力行業的穩定健康發展是大勢所趨。
參考文獻:
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1現階段電氣工程及其自動化專業教學的情況
電氣工程及其自動化專業在學習的過程中涉及的范圍比較廣,因此在對該專業進行教育或是學習的過程中,我們不僅能夠為社會培養更多的專業型人才,同時也能為今后我國的電氣行業的發展起到極大的幫助作用。但是現階段該專業的知識涉及面積比較廣,要求學生掌握豐富的理論知識和實踐能力,因此學生在實際學習的過程中,特別是開展專業基礎課的時候,學生普遍認為理論課的過于枯燥,在加上理論知識比較難,學生難以理解,因此很難達到學以致用。在這個基礎上,學生就會逐漸對電氣工程及其自動化專業的學習喪失興趣,甚至產生恐懼的心理,十分不利于這門學科的學習和發展。在這個基礎下,我們就要適當的減輕學生的實際壓力,并針對以上問題,筆者也在實際授課中研究出以下幾種方式,希望對增強學生的學習興趣可以起到更大的幫助作用[2]。
2趣味教學在專業課教學中的應用
2.1聯系實際,加強理論和實際的聯系
在過去學習的過程中,我們經常把只知道讀書、背課本,掌握的知識和實際生活不相符的人稱作為“書呆子”。聯合國教科文組織曾經在《學無止境》一文中明確的說明:“全球的問題和矛盾千千萬萬,但是最應該使人類頭痛的問題就是應該怎樣更好的開發自身的創造力,充分發揮潛能,全面提升人類對復雜問題解決的能力,以此來減少和消除人類應對全球問題的差距。”這也說明在未來社會的發展過程中,我們不能做一個只知道盲目讀書的書呆子,而是要積極地跟上社會的進步和發展,不斷為社會創造出更多的創新性人才。在對人的創新性和創造力進行開發的過程中,我們要積極地挖掘潛能,將創造性思維能力進行優化和培養,也是現階段對創新性人才培養的一項重點工作[3]。比如:筆者之前在進行教學的過程中,為了更好的使書本上的理論知識和實際生活相聯系,因此特意對這一環節進行了細致的講述。像是開展電力系統正常、不正常狀態的講述時,還特意在網上對相關的資料和圖片進行了下載。比如為了貓為了捉到老鼠躲在配電箱中,導致短路現象的產生;或是刮風后電線倒塌導致單相接地的樹等。在講到繼電保護的配合工作時,我們也可以在開展教學的過程中,適當的應用動畫或是圖片對相繼動作進行解釋和講述。通過這種教學方式的開展,學生的學習興趣將得到明顯的提升和發展,同時課下找老師進行問題探討的學生人數將得到明顯的增加。通過這種教學方式的開展,使筆者感到欣慰的是,在這項教學方式的開展過程中,學生已經初步的認識到了只有將理論知識和實際生活更好的聯系,才能更好的對興趣進行提升,學習的過程中才能更有自信。
2.2注重效果,及時溝通
在教育改革不斷發展和推行的過程中,學生對于課堂教學有了新的問題或是看法,都能夠自由的通過不同的方式進行表達和提出。但是在很多因素的影響下,學生即便是有了意見或是不同的看法,也很少會主動進行發表或是提出,因此我們也將現階段這種現象稱為“學生沉默現象”。這種現象發生的主要原因通常是因為學生還沒有充分地認識到自身在課堂上的主體性,但是想要將這種情況進行有效的解決并不是容易的工作。因而,筆者也在實際教學過程中對趣味教學方法進行了研究和改進,希望有效地對教學質量進行提高[4]。比如:我在對學生進行教學的過程中,也開展了幾次實習工作。在進行專業認識實習之后,有一名學生對某風場進行參觀后,在實習報告中記錄:“工人師傅說,每個風車為1500瓦,因此兩個風車就能對很多地區的供電問題進行解決。那么在今后的風電發展了,就完全能代替電廠,為我們提供有效地電源。”后來我找到這個學生后,和他的交流中發現,雖然在實習的過程中他認真的對筆記進行了記錄,但是有很多錯誤或是不準確的地方,但是由于受到“學生沉默現象”的影響,學生即使認識到問題或是錯誤也不會輕易指出。所以通過這個例子,我們能看出及時和學生進行溝通和交流是一項多么重要的工作。后續課程的開展過程中,筆者也適當的對教學方法進行了調整,加強了和學生的日常交流和溝通,通過這種方式發現對教學的開展還是起到了很大的幫助[5]。
3結語
以上是筆者針對電氣工程及其自動化專業中對趣味教學的研究和分析。由于電氣工程課程在開展的過程中很多的理念都比較抽象,因此在教學的過程中我們也可以適當的利用多媒體或是其他現代化的教學手段開展專業的教學,通過對先進工具的利用,學生在對理論知識進行理解的時候就能更好的將其進行形象化和具體化,對增強學生的注意力和興趣有著十分有效地提升和促進作用。希望通過本文的研究,在今后的教學過程中,更有效的對學生進行相關專業的教育,提升學生的專業技能。
作者:李慶 單位:江蘇安全技術職業學院
參考文獻:
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[3]李一峰,樊海紅,吳衛祖等.電氣工程及其自動化專業實訓創新研究[J].價值工程,2015,34(8):276~277.
關鍵詞:技能標準;應用能力;電力系統;電氣傳動
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)36-0214-02
一、引言
本校電氣工程及其自動化專業自2007年開辦以來,高度重視校企融合,先后與多家企業合作,校企雙方聯合制訂人才培養方案,突出實踐教學,行業、企業標準以課程形式嵌入,注重學生扎實的基礎知識,更強調學生應用能力的培養。充分發揮企業集團辦學、校企融合的獨特優勢,取得了很多可喜的成績,并被評為山東省民辦本科高校優勢特色專業。
本專業注重應用型人才的培養,學院先后與南山電廠、南山輕合金公司、南山電力總公司、南山鋁業、皇明太陽能集團知名企業簽訂協議,形成了穩定的校外實習實訓基地及較強的畢業生就業網絡,畢業生深受用人單位歡迎。通過實習實訓,畢業生即可上崗工作,縮短了上崗適應期,相當一部分學生留在了實習單位工作就業。目前,已建校內實驗實訓室20多個,校外實習實訓基地6個。本專業教學方面,學院圍繞南山集團各公司以及山東半島地方經濟建設、社會發展、支柱產業的需要,不斷進行專業建設方面的研究改進,不斷探索應用型人才培養的有效途徑。
二、專業技能
本專業要求學生具有分析較復雜的電子電路及設計、調試電子電路的能力;具有對電氣系統物理量及其有關信息進行檢測分析處理的能力;具有單片機、PLC等控制器及電器的現場應用能力;掌握工廠企業供電和電氣控制、繼電保護及自動控制技術、電力市場、電力電子技術、電機及其控制、電力系統繼電保護、電力系統分析等方面領域的基本理論和專業基本知識,以及本專業領域1~2個專業方向的專業知識和技能;熟練掌握至少一個專業方向的基本知識與相關理論(專業方向設置為電力系統及自動化方向和電力電子與電氣傳動方向);掌握相關行業崗位技術能力及標準;具有通過工程實踐訓練掌握系統分析、系統設計及系統開發方面的知識。具體要求如表1所示。
三、專業技能考核標準
針對表1中所列學生需要掌握的專業技能,根據行業標準和企業相關崗位需求列出以下專業技能考核標準,各個專業項目、對應的考核內容及技能要求、相應的考核手段與方法,借鑒職業資格認證方式,以現場操作、設計答辯、參賽等方式為主,進行測試考核。具體見表2。
四、結語
本技能標準是總結我校長期實踐教學而制定的,與專業培養方案有機結合,探索了電氣工程及其自動化專業人才培養的方法和思路,強化了實踐教學,注重能力培養,提高實踐教學質量,符合學校對該專業應用型人才培養模式的定位。
參考文獻:
【關鍵詞】電氣工程;自動化;優勢;探索;實踐
一、電氣工程自動化的優勢
(一)信息的集成
電氣工程自動化充分利用信息技術來收集大量的信息數據,為企業的目標決策提供重要的依據。信息集成能夠讓管理者對企業的具體情況有清晰的認識,分析和處理不同種類的信息數據。同時電氣工程自動化中采用的信息集成技術還能代替人工操作,提高了工作質量和效率。
(二)高效率
電氣工程自動化中采用人機合一的方式,利用計算機本身的優勢減少工作中的失誤,不僅保證了工作質量,還大大提高了工作效率。在自動化和規范化的工作模式下,生產工作流程也得到完善,很大程度上提高了企業的市場競爭力,為今后的發展創造了有利的條件。
(三)安全性
隨著工業生產的發展,對于安全性的要求更高,工作人員的人身安全是首要考慮的因素,只有安全得到了保障才能順利進行下一步的工作。目前我國工業生產的水平還降低,大部分采取的是人工操作的方式,在生產中很容易出現安全事故,給工作人員的安全造成了嚴重的威脅。電氣自動化技術能夠很好避免生產中的安全問題,危險系數較高的設備可以直接由系統控制,系統還能自動識別工作人員的操作是否規范,一旦生產中出現安全問題,系統會自動發出警報或者是直接停止工作,大大改善了工業生產的環境。
二、建設電氣工程自動化的具體措施
(一)根據實際情況科學規劃
建設電氣工程及自動化技術之前應該分析實際情況來樹立正確的觀念,了解建設的目標、目標用戶以及行業的發展現狀,了解各方面的信息之后才能制定明確的計劃,規劃系統的運作流程以及發展方向。科學規劃能夠將建設的成本控制在合理的范圍,利用有限的資源創造出最大的價值。由于受到企業自身條件以及客戶需求的限制,建設的系統平臺一定要符合相關的規定,滿足不同產品的生產要求。建設統一化的系統平臺不僅能夠對生產工作進行有效的管理,提高工作質量,還能降低建設的成本,為企業下階段的發展奠定基礎。
(二)重視系統接口的規范化建設
系統接口的設計直接決定了整個電氣工程及自動化技術的運作效率,標準化的接口設計能夠高效安全地完成信息傳輸工作。系統接口設計中要充分利用先進技術的優勢,在應用過程中自動實現不同接口之間的連接,既實現了建設的目標,還減少系統開發的成本。標準化接口設計是實現電氣工程及自動化系統與其他系統之間信息傳輸和共享的關鍵,因此開發和建設階段要特別重視。
(三)建立科學完善的網絡結構
電氣工程及自動化系統離不開網絡結構的建設,網絡結構能夠對企業的生產活動、管理活動以及技術等方面進行動態的監控,不同系統之間能夠高效、安全實現信息數據的交換。網絡結構是電氣工程及自動化系統建設過程中不可或缺的一部分。網絡結構不僅能夠對企業的一切活動進行有效的管理,還能大大提高信息傳輸的速度,實現資源的共享。
(四)重視人才的培養
為了適應社會發展的需要,培養電氣工程自動化人才是十分必要。人才是企業發展的基礎和前提,員工的素質直接決定了企業的實力。電氣工程自動化人才不僅要掌握各種電氣專業知識、自然科學知識和管理知識,還要能夠靈活處理計算機問題,工作人員應該在實踐活動中不斷積累知識,提高自身的職業技能,為企業的自動化建設貢獻自己的一份力。
三、電氣自動化技術的實踐應用
(一)電氣自動化在配電系統中的應用
1、就地控制技術
就地控制技術簡單地說就是指根據電壓的實際情況采取相應的措施,一旦電壓系統出現故障系統就會立即斷電修理。就地控制技術不用檢測電壓就可以實現故障的隔離,當電氣系統出現故障,生產工作中很容易出現跳閘的情況,給生產設備造成危害。面對這種情況就地技術會讓故障兩端的負荷分開,使重合器重新開始工作。當負荷開關達到規定的時間就可以將故障與其他部分隔離,電氣系統故障處理之后就可以繼續工作。
2、遠程遙控技術
遠程遙控技術是電氣工程自動化系統中重要的組成部分,在電氣工程中應用的范圍十分廣泛。這種技術主要是借助通信技術的優勢來對線路的開關進行遠程控制。其中包含負荷開關、控制中心以及遠程控制終端三個部分,遠程控制終端能夠很好地收集開關的使用情況,根據生產的實際情況來判斷電氣系統中是否存在故障,控制中心會對故障部分實行詳細的分析和研究,通過分析終端獲得的信息來確定故障的準確位置,對負荷開關進行遠程控制,一旦系統中出現故障就會自動關閉,處理完故障后系統重新開始工作。
(二)自動化技術在電力系統中的應用
1、電網調節
電網的自動化調節是實現電力系統自動化的關鍵步驟,我國的電網可以分為國家、大區、省級、地區以及縣級五個不同的等級。自動化技術在電網調節工作中要發揮很重要的作用,不僅能夠對電力系統的運行狀態給出客觀科學的評估,還能預測調度工作中的電力負荷,針對不同地區的用電情況來發電,調節各地的用電矛盾。
2、分散監控系統
分散監控主要包括工作站、控制單元以及通信網絡等幾個部分,分別負責不同環節的工作,過程控制單元由主控模件和智能模件組成,主要是對發電廠的生產過程進行監督和控制,當系統接受熱電阻、電氣量以及開關量等信息后會自動進行運算。分散監控系統會將設備的運作狀態以及各項參數顯示出來,利用自身的優勢來控制設備的使用,動態控制和管理生產過程,一旦設備在運作中出現問題,分散監控系統會給出提示并立即采取措施予以解決。
3、變電站使用自動化技術
變電站采用自動化技術的主要目的是加強對工作環境的監控,提高工作質量和效率,自動化技術能夠很好解決變電站中存在的問題。變電站工作期間,自動化技術會監控各種電氣設備的使用情況,提高設備的性能。自動化技術可以用微機化的設備代替傳統的電氣設備,提高工作效率和安全系數。自動化技術在監控過程中會將相關的信息顯示在屏幕上,便于工作人員了解電氣設備的運行狀態,一旦發現問題可以及時采取措施解決,減少了經濟損失,保證生產工作的順利進行。
總 結
在經濟發展和社會進步的條件下,我國的工業生產獲得了更大的發展空間,但與此同時也面臨更多的挑戰,工業化建設是促進社會進步的主要手段。電氣工程及自動化系統的建設不僅能夠促進工業的發展,還能改善人們的生活水平,因此加強自動化系統的探索和實踐是必然的發展趨勢。電氣工程及自動化系統在發展的過程中會出現各式各樣的問題,隨著科學技術的不斷進步和完善,電氣自動化技術也會不斷完善,為工業的發展提供重要的保障,實現社會的長遠穩定發展。
參考文獻
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關鍵詞:本科生;專業導師制;電氣工程及其自動化;新建專業
作者簡介:劉團結(1982-),男,河南駐馬店人,淮南師范學院電氣信息工程學院,助教;楊國詩(1954-),男,上海人,淮南師范學院電氣信息工程學院,教授。(安徽?淮南?232038)
基金項目:本文系淮南師范學院質量工程建設項目(項目編號:HSJY201024)的研究成果。
中圖分類號:G647?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)22-0008-02
為適應社會主義建設需要,培養能夠從事設計制造、研制開發、試驗分析、系統運行、自動控制、電力電子技術以及電子與計算機技術應用的應用型高級工程技術人才,為實現由單一師范教育向多科性、綜合型本科院校的轉型,淮南師范學院在2010年開辦了電氣工程及其自動化專業。由于是新建專業,大部分教師是新聘的老師,沒有足夠的經驗,導致學生的質量存在問題。為此,淮南師范學院電氣信息工程學院在電氣工程及其自動化專業2011級學生中試行導師制。該專業有110名學生,由學院指派兩名專業導師對學生的專業、學習、能力和素質的培養等各方面進行指導。
一、新建工科專業實行專業導師制的意義
目前,很多院校大學生的思想政治教育由輔導員教師承擔,每個輔導員要帶好多班級,工作壓力大,學生的思想素質明顯下降。學生的專業教育由專業課教師通過課堂傳授,下課后學生和老師的交流少之甚少,使得學生的學習積極主動性差,專業課基礎薄弱,對未來的前途沒有很好的規劃。淮南師范學院從2009年實行學分制,這使對專業認識不清的本科生更加迷茫,他們迫切需要教師的指導。針對以上情況,為發揮教師在學生培養中的主導作用和學生的主體作用,提高學生的綜合素質,在電氣工程及其自動化專業推行專業導師制具有更加現實的意義。
1.充分發揮教師教書育人的作用,增進師生友誼
高校教師只負責教學科研、輔導員專門負責學生管理是高校普遍存在的一個現象,造成學生的專業教育和思想教育分離,不利于教師教書育人作用的發揮,更不利于學生的成長。再者,由于電氣工程及其自動化專業是新建專業,學生進校之后沒有師兄師姐的指導,往往對學習和生活感到迷茫。實施專業導師制,導師以自己良好的品德指導學生正確認識自我,認識社會。在師生頻繁的交往過程中,導師的道德修養、人格魅力會給學生以深刻的影響,提高學生的思想道德素質。同時,導師也可以在業務知識上指導學生形成正確的四年規劃。通過在思想和專業課方面對學生的指導,學生感受到老師的關愛和引導,也對自己的任課教師有了更好的認識,從而對于教師威信和良好的師生關系的建立提供了重要的保證,有利于充分發揮教師教書育人作用、提高教學質量和增進師生友誼。
2.有利于使學分制得到進一步完善
學分制是教育模式的一種,學生選課,教師輔導,是以學分積累為核心的高等教育教學管理制度,在提高學生的自主性和獨立性方面有重要作用,但也存在著一些弊端。學生剛進入大學,學分制的管理模式與高中教育的管理模式差異很大,學生往往感到無所適從,覺得選課是一件相當迷茫和復雜的事情。一部分學生貪圖輕松,在選課時專門選一些好拿學分的課程;一部分學生為了就業,選一些熱門專業的課程,忽視全面發展,表現出過分的職業化傾向。為了避免學生盲目選擇,在高校實施專業導師制有利于學生更好地適應學分制的管理。通過導師對學生的專業指導和言傳身教,學生可以認識到學習內容的完整性和系統性,使學生能夠理智選課,促進全面發展。
3.有利于培養學生的實踐動手能力
目前,很多高校存在科學研究和教學與本科生培養分離的現象。一些教師專職從事科研工作,不介入本科生培養;一些教師主要從事教學工作,幾乎不參與科研工作;還有一些教師雖然既從事教學工作又參加科研工作,但科研內容與本科生教學的聯系并不緊密。科研工作在本科生的培養中沒有發揮其應有的作用。實行本科生導師制既可以讓學生參加到教師的科研活動中,又可以在教學中增加科研的內容和實踐環節。這有利于高校科研工作與本科生培養之間加強結合,從而強化本科生動手能力和創新意識的培養。
二、導師制建設的具體措施
1.合理選聘專業導師
電氣信息工程學院在2011級電氣工程及其自動化本科新生中實行專業導師制,共配備2名專業導師,由一名教授和一名具有碩士學歷的青年老師擔任。這樣組成的“導師團隊”兼顧職務職稱的高低搭配,既可以減輕教授導師的指導壓力,也可以提升職務職稱較低的教師專業能力和綜合素質。專業導師是學生直接接觸的對象,因此導師良好的自身素質是實行專業導師制的重要保障。
(1)專業導師應為人師表,言傳身教,熱愛學生,具有良好的溝通能力。這樣能夠在實際工作中耐心地幫助學生,付出實踐和精力開展學生工作,拉近師生之間的心理距離,增進師生友誼。
(2)專業導師應具有豐富的教學經驗,還要熟悉學校的教學管理文件和專業培養目標。這樣能夠在學業上給予學生進行學分制的指導和專業指導。
(3)專業導師應具有較強的科研能力,學會用現代技術手段獲取信息,進而指導學生,保證學生科研能力的提高。新建本科專業導師遴選確定后,由電氣信息工程學院存檔備案。
關鍵詞: 電氣工程及自動化 教學改革 課程體系結構 實踐教學 畢業設計
電氣工程是一門實踐性很強的學科,專業主要特點是強弱電結合、軟件與硬件結合、理論知識學習與應用能力培養相結合。學生除了接受課堂教學外,還需進行大量的實踐活動,通過實踐鍛煉,使學生畢業后具有解決各種電能變換技術與電力傳動控制技術的實際應用能力。對于學生實踐動手能力的提高,可通過強化綜合應用能力的培養和進行高級技能職業資格的培訓與考核來實現,通過課堂教學和實踐環節的鍛煉,使學生將所學理論知識轉換為實際工作能力,在重視課堂理論知識教學的前提下,還應強調對學生實踐能力的培養和鍛煉,因此,要大膽調整課程體系結構,加強實踐環節鍛煉,抓好畢業設計。
一、大膽改革課程體系結構
由于科技進步和自動化程度的不斷提高,強電專業人才的需求量將會有所減少,而對其知識結構的要求也會變化。電氣工程愈來愈多地應用信息技術、計算機技術和自動化技術等,電氣工程的學科結構、研究方向都發生了較大的變化。因此,電氣工程與自動化專業在一定程度上要進一步拓寬專業口徑,新的強電專業的人才必須掌握更多的信息技術、自動化技術和計算機技術。針對電氣自動化技術的不斷發展變化,課堂理論教學內容也應進行適當調整,對專業的課程設置進行調整,刪除一些陳舊落后的技術課程,加入一些最新技術和當前應用比較廣泛的技術作為課堂教學內容。
獨立學院應結合自身特點,按照本三層次“應用型創新人才培養目標”,大膽改革、勇于創新,把電氣工程及自動化專業建設成經濟建設和社會發展需要的特色專業。專業建設應主要包括兩個專業方向:電力電子與電力傳動;電氣自動化。專業特點:強弱電結合、軟件與硬件結合、電氣技術與信息技術結合、理論知識與應用能力結合。培養基礎理論扎實、知識面寬、具有較強的實際動手能力和綜合應用能力、人文精神、科技素養與創新精神相結合的高素質復合應用型人才。
本專業學科基礎課主要課程有電路原理、模電、數電、電機學、電力電子技術、計算機技術(語言、軟件硬件基礎、單片機等)、信號與系統、控制理論。專業課及專業選修課主要課程有:電力拖動與控制、電力系統分析、電力系統自動化、電力系統繼電保護、電氣檢測技術、高低壓電器等。總學分數為176.5。其中通識教育基礎課和學科基礎課106.5學分,專業選修課13學分,學科選修課12學分、集中實踐教學環節35學分、文化素質和公告選修課10學分。
上述的課程體系適用于研究型重點院校,對我們本三教學應用型院校來講需要作以下修改和調整:
(1)學科基礎課主要課程設置基本類同,刪去理論較深、適用于研究型院校的“工程電磁場”課程。
(2)“電機學”理論較深,課時過多(5學分,含1學分實驗),適用于“電機與電器”專業方向。教材修改為“電機與拖動”,學分降為3.5學分,含0.5學分實驗。
(3)原課程體系的專業選修課適用于“電力系統及其自動化”專業方向,不適用我們擬訂的專業方向,須作較大的修改。擬設置市場經濟熱門的、應用性較強的課程:電器控制技術、PLC原理與應用、單片機技術與應用、傳感器原理與應用、微機測控技術、運動控制系統、電氣工程基礎(學位課)、變頻器原理與應用、開關電源、計算機網絡等。
二、對實踐教學環節進行改革
本三層次應用型人才的培養應從知識結構、應用能力和綜合素質等多方面著手。不僅在理論教學中致力于理論的應用,注重課程體系的系統性、綜合性、先進性及實用性,更重要的是加強實踐環節,突出系統性、工程性、實踐性教育。本專業人才培養定位:為適應我國社會經濟和科技發展對高等教育人才培養的要求,遵照教育要“面向現代化,面向世界,面向未來”的精神,貫徹德智體全面發展,培養基礎理論扎實,知識面寬,重視理論聯系實際,強化實踐動手能力,重視知識、能力、素質協調發展,實施因材施教,重視自學能力、創新能力和“復合型”“應用型”人才的培養。
實踐教學環節改革必須用創新的思路抓好以下五個實踐環節:
(一)實驗環節。
1.大膽淘汰技術陳舊的項目,采用新技術、新器件、新方法、擬定實驗項目。項目的內容要具有應用廣泛、實用性強,能培養學生實驗技能,提高思考問題、分析問題、解決問題能力的特點。
2.改革實驗方法,強化實驗管理,量化實驗評分標準,將實驗成績定量納入期末成績綜合記分。
(二)校內創新創業實踐環節。
1.組織高年級學生積極開展課外科技活動:學校提供實驗場地和實驗設備,學生自擬題目、課外設計,搭制線路,到實驗基地調試。教師給予答疑指導,沒有實驗指導書,只有實驗工具書。學生通過自我探索、充分發揮創新思維,不斷提高獨立工作、分析問題、解決問題的能力和互幫互學的團隊精神。
2.引導學生自我創業:獨立學院可能目前不能培養出院士、科學家,但可以培養出企業家、社會活動家。本三學校很多學生有良好的家庭背景和社會人脈資源,學生的智商、情商也較高,有較強的活動能力。學校提供有關創業方面的課程、鍛煉平臺,來拓展他們的創業素質,挖掘創業潛能,可大大提高學生的競爭力。
(三)生產實習環節。
目前,由于眾所周知的各種原因,學校組織的集中式生產實習均以參觀、授課為主,學生不能親自動手,參加實習,使實習流于形式,既花錢費勁,又收效不大。
改革設想:利用一周時間進行生產實習,參觀3―4個企業。參觀了解產品的生產制造、企業管理、質量保證、加工設備等環節,使學生進一步了解社會、了解企業,更好地與市場接軌。其余二周時間與畢業設計時間合并,這樣可以更有效地利用時間,節省生產實習的經費開支,從而可以進一步提高畢業設計的質量。
(四)校內職業技能實訓環節。
目前是市場經濟時代,企業成為了社會經濟活動的主體,具有選任和用人的決定權。專業技術人員必需接受企業化和社會化的雙重管理,其中職業準入制度是專業技術人員社會化管理的有效方式。職業注冊資格制度是現代化專業人員準入管理的國際通行做法,是人類社會文明步入質量認證時代的一個標志。
為使我們培養的人才能順利進入人才競爭市場,高等學校的畢業證書是畢業生獲得從事相應專業工作的第一張準入證。專業人員職業資格證書(高級維修電工)是畢業生獲得從事相應專業工作的第二張準入證。在此基礎上學生走向社會,經一段時間的工作鍛煉,可向注冊工程師等有關的專業技術人員職業崗位的資格認證努力。
三、抓好畢業設計
畢業設計是學生在大學期間的最后學習階段,運用所學知識和能力獨立進行的一次綜合訓練。畢業設計環節的教學質量與學校對畢業設計的規定和組織、學生素質和態度、教師水平與指導情況以及畢業設計環境等多種因素相關。
畢業設計是培養學生綜合運用所學的基礎理論、專業知識和實踐技能,提高分析、解決工程實際問題的能力和初步科學研究的能力,是實踐教學最主要的環節。
(一)抓好畢業設計選題、審題關。
畢業設計課題應結合生產、科研和實驗室建設的實際任務。有較強的工程背景,能促進教學、科研、生產的有機結合;課題要符合專業培養目標,要有一定的深度和廣度,工作量要飽滿,使學生在規定的畢業設計時間內,經努力能按時完成任務。
(二)產、學、研緊密結合,共同抓好畢業設計。
為充分調動學生積極性,提高學生的就業率,鼓勵學生在即將就業的單位(校外),緊密結合生產實際,由學校、校外單位共同指導,抓好畢業設計。
(三)鼓勵學生創新創業。
對于有創業意向和愿望的學生,鼓勵他們立題,在教師的指導下,在畢業設計期間,利用學校儀器、設備,盡快研制出產品的原理樣機。
畢業設計是學生在大學中的最后的一個重要教學環節。為了提高畢業設計的教學質量和充分發揮畢業設計的作用,要在學校組織實施、教師指導、提高學生本身的學習動力,盡快為學生解決上機機時、提供現場畢業設計機會和解決與畢業設計、找工作的沖突以及在考研等問題上及時作出應有的努力。
四、結論
在電氣工程領域,需要具有堅實理論基礎和創新能力,能較系統地掌握電工技術、電子技術、控制理論和計算機應用技術與寬廣專業知識,并具備一定的科技開發和科學研究能力的高級工程技術人才。在人才培養過程中,我們注重強電與弱電結合、軟件與硬件結合、元件與系統結合、運行與制造結合,使學生畢業后的就業有很強的適應性,既可以從事電力系統及其相關領域的工作,也可以在自動化及信息技術領域從事工程設計、研究開發、系統運行等其他方面的工作。隨著實踐經驗的增加,我們將結合教育管理的客觀規律,根據電氣工程及其自動化專業與學科發展的要求,不斷修改完善教學改革方案,并不斷進行探索和研究。
參考文獻:
[1]華紅艷,楚隨英.“電氣工程及其自動化”專業實踐教學改革探索[J].鄭州航空工業管理學院學報,2005,24,(1):97-98.
關鍵詞:教學改革;CDIO;工程課程置換
作者簡介:郭明良(1970-),男,遼寧海城人,黑龍江科技大學電氣與控制學院,教授。(黑龍江 哈爾濱 150027)
基金項目:本文系黑龍江省教育科學“十二五”規劃課題(項目編號:GBB1212052)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)02-0158-02
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育及應用型人才培養改革提出的全新教育理念和最新成果,CDIO分別代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate)。[1]CDIO是一種以工程項目設計為導向、工程能力培養為目標的新型工程教育模式,在教學活動中課程設置、理論教學設計、實踐環節、實習及畢業設計等都圍繞“項目設計”這個核心,形成一個有機的整體。實踐證明,CDIO工程教育模式適合電類本科教育教學各個環節,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式進行學習。[2]
黑龍江科技大學(以下簡稱“我校”)是地方特色鮮明的一所高等院校,我校電氣工程及其自動化專業被評為黑龍江省重點專業、國家特色專業,與很多國有礦業、電力企業建力了長期合作關系。為推動東部煤電化基地建設及國家振興東北老工業基地對人才的需求,從2007年起,在已經完成的電氣工程實踐國家級精品課程建設和電氣工程實踐國家級教學團隊建設的支持下,在教學體系中開始引進CDIO教育模式。將原來理論教學+實驗+工程實訓的獨立教學體系進行研究和改革探索,將專業課程劃分成4個核心專業課程群,采用CDIO三級項目模式。整個培養計劃以一級項目為主線,以二級項目為支撐,以三級項目為基礎,并創新性提出三級項目實施理論教學三級項目再實施的第三級項目實施方案,將核心課程群建設與三級項目實施有效結合起來,強調學生作為主體參與整個教學過程,學生要親自完成項目,真正實現“做中學”和“基于項目教育和學習”。將過去的被動學習變為主動學習,增強了學生的學習興趣,教學效果明顯提高。
一、CDIO試驗實踐工程項目體系構建
在培養方案制定的過程中,將CDIO三級項目實踐教學體系緊密融合進電類本科教學的各個階段,CDIO工程項目體系自上而下共分為三級:一級項目處于頂層,貫穿于整個電類本科教學階段,包括具有我校特色的導師制、學生職業生涯規劃、電子大賽、大學生科研立項、認識實習和畢業實習等環節,使學生在四年的學習過程中得到構思(C)、設計(D)、實現(I)、運作(O)的系統訓練。二級項目以電氣工程實踐教學示范中心為依托,將全部專業課程劃分為若干核心課程群,一核心課程群以對學生能力的相關能力要求為基礎,主要培養學生綜合應用相關課程群知識解決實際工程問題的能力,以及學習能力、創新能力。三級項目以單門專業課程為基礎,根據單門專業課程學習的需要設立小規模工程實踐項目,加深和強化學生對課程理論的理解與應用。根據我校電氣工程及其自動化專業培養方案和目標,將專業課程劃分為4個核心課程群,合理選擇和設置CDIO三級項目體系,如圖1所示。
1.一級項目構建
首先在電氣工程及其自動化專業學生中實施導師制,從新生入學開始,為每名學生選配專業教師擔任整個四年學習的導師,導師根據學生的特點、興趣愛好、專業課程的設置、未來就業意向等為學生制定學習規劃,選擇合適的工程項目案例,讓學生有目的地學,主動地學,使學生得到構思(C)、設計(D)、實現(I)、運作(O)的系統訓練。加強導師對學生的學業輔導,同時開設職業生涯規劃課程,并在職業道德、誠信和職業素質上予以指導。
認識實習和畢業設計是一級項目訓練的主要實施方式之一。二者相互銜接,讓學生從解決工程問題的角度學習專業理論課程,激發學生對工程的興趣,逐步掌握工程思維方法。在實施的過程中,加大對畢業設計和認識實習方式的改革,將畢業設計的開始時間前提至大三下學期,與CDIO二級項目體系較好地銜接過渡。
根據電氣工程及其自動化專業的特點,通過組織學生成立電子協會、課外活動小組、電子設計大賽小組,申報校級和省級大學生立項項目、參與導師的科研項目、舉辦小型學術討論,參加省、國家電子大賽、航模大賽、建模大賽等方式,進行工程項目的團隊實現,培養協同工作能力和系統協調能力。
2.二級項目構建
二級項目以電氣工程實踐教學示范中心為依托,將教學培養方案中的課程進行模塊化劃分,形成若干核心課程群,如由單片機原理、PLC、計算機控制技術、傳感器與檢測技術形成的計算機控制核心課程群,由電路、模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術組成的電子基礎課程群,由計算機基礎、C語言程序設計、計算機網絡及應用課程組成的計算機應用基礎核心課程群,由電力系統分析、繼電保護、工廠供電、高電壓技術、發電廠及變電站二次回路等課程組成的電力系統核心課程群等。以相關核心課程群及專業能力要求為基礎,構建二級項目,二級項目既是對核心課程群內各課程能力培養的綜合,也是對整個教學體系的補充,為一級項目的實施提供支撐。
3.三級項目構建
以單門課程為基礎,構建三級項目,并創新采用了實踐—理論—再實踐的項目實施方法,即課程之前先進行三級項目工程實踐實施,讓學生在實踐中找到需要學習和掌握的知識和重點,快速對所有學習的核心課程及應用有基本的理解,對所學課程更加感興趣,帶著問題進行理論學習,避免了學習的盲目性。理論學習結束之后,再次進行更加深入綜合的三級項目實施,即三級項目實施理論教學三級項目再實施的第三級項目實施方案,取得了良好的教學效果。
根據課程教學自身需要設立小規模實踐項目,既可以是課堂上針對某個知識的小組設計討論,也可以是幾個章節的綜合應用,如單片機基礎工程實踐,主要包括單片機流水燈控制、步進電機控制、LED顯示等實踐內容,加深學生對單片機接口、匯編語言編程等的理解和應用。
開設反映電氣工程領域科技前沿的特色選修講座和交叉學科選修課,作為核心課程的有益和可選擇的補充,以開闊學生視野和個性化的培養。
二、CDIO三級項目體系的實施
1.電氣工程實踐基地建設
我校的電氣工程實踐基地是CDIO試驗實踐教學體系改革的平臺(見圖2)。[3,4]根據專業課及核心課程群的設計,建成了電子工藝、電子工程、通信工程、計算機裝配、電氣控制和單片機基礎等12個基礎工程實踐基地。有單片機應用、ARM、DSP、ASIC、傳感器及檢測技術、PLC應用等13個專業工程實踐基地以及3個大學生創新工程實踐基地。
基礎工程實踐基地主要負責三級項目的實施,針對核心課程群的主干課程,根據課程教學大綱,合理安排實踐內容,強化學生對課程內容的理解,并創新采用了實踐—理論—再實踐的單機項目實施方法,即課程之前先進行三級項目工程實踐,讓學生在實踐中找到需要學習和掌握的知識和重點,快速對所有學習的核心課程及應用有基本的理解,帶著問題進行理論學習,理論學習結束之后,進行第二次三級項目,加深理解,取得了良好的教學效果。
專業工程實踐基地主要負責二級項目的實施,根據核心課程群的劃分,選取綜合運用核心課程群內各課程知識的二級項目,如采取指導教師提出任務、學生分組協作完成的方式,調動學生的積極性,也使學生組織能力、團隊精神得到鍛煉和提高。
三個大學生創新工程實踐基地主要為學生電子設計大賽、大學生科研立項、電子協會等學生組織活動及學生畢業設計需要的試驗和調試等提供支持,負責一級項目的實施。
2.電氣工程實踐安排
在大二下學期學生開始接觸專業基礎課程開始,到大四上學期,在制定培養方案時充分考慮CDIO三級項目體系實施的需要,每學期安排5個教學周進行三級項目的實施,共計20個教學周的工程實踐,根據每學期所開設核心課程群中專業課程的進度安排合理選擇工程實踐項目。[5]核心課程群內全部課程理論教學及三級項目完成之后,分階段安排在專業實踐平成二級項目,第8學期結合導師安排的畢業設計題目,選擇相應的實踐基地或大學生實踐創新基地安排10周的綜合工程實踐。
3.構建電氣工程實踐網絡教學體系
依托電氣工程實踐國家精品課的豐富教學資源,構建獨立于傳統理論教學體系的實踐教學體系網絡平臺,為教學提供豐富多彩的多媒體內容、輔助學習工具以及交流通訊工具,圖形、音頻、視頻、軟件、參考資料等。學生可以有效利用網絡平臺自主學習,與理論實踐教學互為補充。
三、“工程課程置換”學生培養模式
根據我校特色及電氣工程及其自動化專業的特點,與很多國有礦業、電力企業建力了長期合作關系。為推動東部煤電化基地建設及國家振興東北老工業基地對人才的需求,積極探索 “工程課程置換”的教育模式。在大四上學期,學生完成全部專業基礎課的學習及部分專業課程的學習,經過一部分一級項目及二級項目的訓練,對所學專業有了一定的了解,根據學生的學習情況、特長,以及未來的就業取向,和企業合作實現工程項目和專業課程的“工程課程置換”,學校和企業共同確定工程課程置換培養目標和方案,學生深入企業參與特定的工程項目,在工程項目訓練的同時,完成對置換專業課程的學習及深入應用,使學生及早熟悉了解企業需要的知識和技能,提高了學生對理論知識的理解。
四、結論
結合電氣工程及其自動化專業的特點和培養目標及黑龍江科技大學的特色,將CDIO項目工程教育理念融入實驗實踐教學體系構建中,建立CDIO三級項目實踐教學體系,并根據專業課程學習的特點和難點,創新在CDIO第三級項目實施的過程中采用實踐—理論—再實踐的實施方式,同時與企業合作實施“工程課程置換”模式,全面實現“做中學”和“基于項目教育和學習”,取得了良好的效果。
參考文獻:
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[3]張彩霞.電氣工程與自動化專業綜合實驗平臺建設的思考與探索[J].中國電力教育,2008,(11):102-103.
為了構建工程教育質量監控體系和工程教育與工程界的聯系機制,實現我國工程教育的國際互認,提升我國高等工程教育的國際競爭力[1],教育部于2006年3月正式啟動了工程教育專業認證試點工作。作為四個試點認證專業之一,電氣工程專業的認證籌備會議于2006年4月5日在北京召開,著手起草相關文件和認證標準等;隨后的會議又進一步修改與完善了相關文件等[2]。
電氣工程專業認證首要的關鍵問題是判斷培養目標、課程設置及教學內容等是否符合專業認證通用標準[3]和補充標準[4]。為此,對照上述標準的要求,我校電氣工程及其自動化專業進行了課程設置方面的相應改革,為順利通過專業認證[5]奠定了基礎。
一、學分規定與畢業要求學分
我校按照理論課程16學時對應1學分、獨立設置的實驗課程30學時對應1學分進行學分設置。根據培養計劃,電氣工程及其自動化專業學生必須修滿168個學分方可畢業,包括理論教學學分和集中實踐環節學分。理論教學占132學分、集中實踐環節占36學分;其中,理論教學中的必修課為98學分,人文及社會科學選修課為6學分,其它選修課為28學分。
為了全面推進素質教育,激勵學生樹立創新意識,培養學生的實踐能力和創新能力,提高學生綜合素質,學校鼓勵學生積極參加第二課堂活動,制定了《長沙理工大學第二課堂學分認定暫行辦法》。第二課堂活動主要包括:各級各類競賽,論文和科技成果,科研活動,各類過級考試和職業技能考核,社會實踐活動,公益勞動等,“大學生素質拓展中心”或“陽光藝術團”組織的各類培訓班,學生會或學生社團聯合會組織的活動,各學院根據自身特點確定的活動或項目。學生參加上述各類活動并至少獲得10學分方可畢業(第二課堂學分不包含在畢業總學分之中)。
二、教學計劃的修訂
我校對于教學計劃修訂有較為完善的制度,一般每隔4年左右就對培養方案進行一次修訂,教學計劃的修改隨同進行。培養方案和教學計劃一經確定,將保持一定的穩定性;其修訂原則上根據國家或社會發展的要求進行。教學計劃批準后,教學組織和實施嚴格按照教學計劃表執行。
根據電力行業的發展需求,近年來,電氣工程及其自動化專業分別于2006年、2008年、2010年和2013年對教學計劃進行了修訂,由專業負責人帶頭、骨干教師參與,廣泛征詢學生和相關行業的企事業單位意見,并經學校組織的校內外專家評審通過后才確定。2013年在遵循學校指導原則的大前提下,結合學院培養目標,尤其是在聽取校外的企業專家對培養方案審核意見的基礎上,為了更好的彰顯專業特色,增強本專業人才培養的工程適應性與工程應用性,同時為了使課程之間的銜接更為合理,針對本專業培養方案細節進行了相應調整。例如,增加了本專業直接與工程應用緊密相關的幾門最重要的專業課和專業平臺課的學時:“發電廠電氣部分”、“繼電保護原理”、“電力系統暫態分析”三門課程的課時由原方案的56學時增加為64學時,“高電壓技術”課程由原方案的40學時上升為48學時;另外,適當加強了與本專業工程應用聯系較為緊密的基礎課與專業基礎課:“線性代數”由32學時調整為40學時,“電路理論A(上)”與“電機學A(上)”皆由48學時增加為56學時,并新增了一門選修課“工程力學”;為了使課程安排與銜接更為合理,將“線性代數”提前到第一學年的秋季學期,以便與課程“電路理論A”更好的銜接,將“發電廠動力部分”提前到第二學年春季學期,使其與“認識實習”更好的配合,將比較重要的專業限選課“電力系統自動控制技術”提前到第三學年春季學期,以加強其教學效果;將限選課“電力電子技術A”提前到第三學年秋季學期,以便與“電力系統自動控制技術”更合理的銜接;另外考慮到原方案中所設置的高電壓專業方向的應用面較窄,往屆學生選擇該專業方向的很少,甚至無法開班,因此,本次方案中取消了高電壓專業方向,但為了適當加強高電壓技術方面的內容,增加了“高電壓技術綜合應用”這門選修課。
三、課程開設體系
根據專業認證通用標準[3]和補充標準[4],在電氣工程及其自動化特色專業課程體系的基礎上,根據本專業培養目標定位,其培養規格、培養途徑和培養質量都以培養目標達成為導向,課程的開設也緊緊契合培養目標和畢業生能力要求。本專業課程體系稱為“6+1”結構:由人文及社會科學類、數學與自然科學類、工程基礎類、專業基礎類、專業類、工程實踐與畢業設計(論文)6個模塊和課外教育活動模塊組成,課程結構比例為:人文及社會科學類課程(含外語)占總學分的21.1%,數學與自然科學類課程占總學分的15.5%,工程基礎類課程、學科專業基礎類課程與專業類課程占總學分的43.2%,工程實踐與畢業設計(論文)占總學分的20.2%;具體課程開設情況見表1,主要課程的先修關系如圖1所示。課外教育活動主要考慮學生綜合素質及個性化能力培養,在課堂之外可獲得的創新學分(我校普教本科生第二課堂活動學分折算表見表2)。
四、課程體系的特點分析
通過對表1、表2和圖1所示課程體系的分析,可以發現以下特點:
(1)通過人文及社會科學類課程,培養學生人文科學素養、社會責任感和職業道德,使之具備一定的經濟和管理知識;并具有國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力;
(2)通過數學與自然科學類課程的學習,培養學生應用數學與自然科學知識解決本專業中工程問題的能力;
(3)通過工程基礎類課程的學習,培養學生掌握文獻檢索、資料查詢及運用現代信息技術獲取相關國內外最新科技文獻的能力;
(4)通過專業基礎類課程的學習,掌握學科基礎知識和專業基本理論知識,培養學生不斷學習和適應發展的能力;
(5)通過專業類課程的學習,了解與本專業相關的職業和行業的生產、設計、研究與開發,能正確認識電力技術對于國民經濟和社會發展的影響;了解本專業的前沿發展現狀和趨勢;
(6)通過工程實踐與畢業設計(論文)等工程實踐環節,提高學生綜合運用理論和技術手段解決實際問題的能力和追求創新的態度和意識;培養學生的組織管理能力、表達能力和人際交往能力以及在團隊中發揮作用的能力。
顯然,上述課程體系滿足了《工程教育專業認證通用標準》[3]中培養學生“十大”能力的要求,同時通過專業基礎、專業課的學習,滿足《電子信息與電氣工程類專業認證補充標準》[4]中知識要求、能力要求、工程要求和特別要求條款。通過選修課的設置,學生可根據自身實際及職業規劃的需要有選擇性的學習。
隨著功率變換技術的不斷完善,電力電子技術在電氣工程中的應用更加廣泛,形成了現代電氣工程及其自動化的專業技術基礎。電力電子技術在電能的生產、儲存等各個環節中都有著非常廣泛的應用。本文通過對靜止無功補償裝置、有源電力濾波等幾個方面的應用進行了闡述,分析了電力電子技術的作用。電力電子技術在電氣工程中并將獲得長遠的發展。
【關鍵詞】電力電子技術 電氣工程
電力電子技術是利用電子器件及技術實現電能變化與控制的技術,涉及到電力、電子與控制三個領域,實現了利用弱電子控制強電力,在工業、農業、交通、能源、國防等眾多領域中得到了廣泛的應用。電力電子技術在電氣工程中的應用也比較廣泛,例如電動機、發電機中的應用提高了電能生產與利用、轉換方面的效率,有著節約能源與提高生產率的顯著作用;電力系統中的應用增強了系統的穩定性與安全性,使電力系統實現了靈活可控,提高了運行的穩定性與安全性。因此,要在學習電力電子技術的前提之下,了解電力電子技術在電氣工程及其自動化中的應用,提高對電力電子技術的認識與利用。
1 電力電子技術的發展
電力電子技術包括兩個方面,一方面是器件制造技術,另一方面是電力電子電路的應用電路,即變流技術。電力電子器件經歷了三代的發展,第一代電力電子器件是半控型,第二代是全控型,第三代是復合型。通過不斷的發展實現了包含驅動、控制、保護電路、功率器件為一體的功率集成電力,雖然當前功率較小,但是代表了電力電子技術未來重要的發展方向。
2 靜止無功補償裝置
隨著工業生產過程的不斷發展,電網中的功率要求的變化也更加頻繁,尤其是一些沖擊性的負荷不斷增加,給電網的穩定造成了不良的影響。靜止型動態無功補償裝置能夠通過對沖擊性負荷的無功補償來提高電力系統的穩定性,提高電能的質量。
無功率補償能夠提高電力系統及負載的功率因數,減少系統中功率的損耗,能夠對電壓進行穩定,從而提高供電方面的質量。靜止無功補償裝置包括:晶匣管控制電抗器(TCR)、晶匣管投切電容器(TSC)、靜止同步補償器、可控串聯補償裝置(TCSC)等。
晶匣管控制電抗器(TCR)中包括兩個反并聯的晶匣管、一個電抗器,這些器件之間是串聯的關系,通過晶匣管觸發延遲角的改變就能夠控制電抗器電流的大小,從而實現對電抗器的基波無功功率的連續調節。晶匣管控制電抗器中的三相交流調壓電流通常采用的是支路控制三角形的方式進行聯結。
晶匣管投切電容器(TSC)是屬于單相結構的,其中的小電感的作用是對電容器投入電網是可能出現的沖擊電流進行抑制。晶匣管投切電容器的優點為無機磨損、響應快速、平滑投切、綜合補償效果高等。
靜止同步補償器指的是利用電力半導體橋式變流器實現動態無功補償的裝置,該裝置調節的速度較快、運行的范圍較廣。靜止同步補償器中的多重化、PWM技術等能夠使補償電流中的諧波的含量降低。靜止同步補償器的原理為通過并聯的形式將自換相橋式電流聯結在電網上,通過對輸出電壓的調節實現對無功電流的吸收或者發出,從而實現動態無功補償。
可控串聯補償裝置(TCSC)中電控器是有晶匣管來控制的,主要的聯結方式就是實現電容器與電控器之間的并聯。通過晶匣管的導通角的調節來實現電抗器電流的改變,實現補償裝置基頻等效電抗的變化。可控串聯補償裝置不僅能夠實現參數的補償,還能夠通過阻尼控制環境的加入來實現系統阻尼狀況的改善,從而實現對低頻振蕩的有效抑制,使系統的靜態穩定性與暫態穩定性提高。
3 有源電力濾波器
有源電力濾波器的原理是對補償對象進行檢測,從而得到諧波電流的等分量,通過補償裝置來產生一個與諧波電流分量相等但是極性相反的補償電流分量,通過對諧波電流的抵消來實現進入電網的電流是包含基波電流而沒有諧波電流。有源電力濾波器諧波電流抵消的理論基礎就是瞬時無功功率理論。有源電力濾波器的動態響應速度非常快,而且補償功能多樣化,在補償的過程中補償的特性不會受到電網阻抗的影響,因此是諧波電流抑制的一個重要的發展方向。
有源電力濾波器中包含兩部分,一部分是指令電流運算電路,另一部分是補償電流發生電路。指令電流運算電路的作用是對補償電流進行檢測,從而得到其中諧波與無功電流的等分量,補償電流發生電路使根據前者的檢測結果產生實際的補償電流。
4 高壓直流輸電技術
高壓直流輸電主要的功能就是將發電廠輸出的交流點經過換流器的作用之后轉變為直流電,然后在將得到的直流電通過輸電線路輸送到受電端,達到受電端之后再將直流電逆變為交流電,之后再輸送給用戶使用。
高壓直流輸電能夠傳輸的功率較大,而且傳輸過程中所需線路的造價也較低,較為容易控制,因此在當前是高電壓大容量、長距離輸電、異步聯網等輸電過程中的重要手段。直流輸電架空線路的成本非常小,而且損耗也較小,利用直流輸電方法能夠確保輸電的穩定性,還能夠將額定頻率不同的電網進行互相聯網。直流輸電工程按照直流聯絡線可分為單級聯絡線、雙極聯絡線、同極聯絡線和背靠背直流輸電系統。
5 總結
電力電子當前最大的應用領域就是電力系統與機電能量轉換裝備。對電氣工程及其自動化領域中的電力電子技術的應用情況進行深入的了解,才能夠更好地掌握電力電子技術,明確電力電子技術對電氣工程專業發展的促進作用。
參考文獻
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作者簡介
樊清山(1992-),女,青海省西寧市人。2015年畢業于沈陽工程學院,電氣工程及其自動化專業。