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關鍵詞:電氣工程及其自動化;人才培養模式;課程體系
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)33-0038-02
為解決山東省高等學校面臨的辦學模式單一、同質化傾向明顯、學科專業結構不能夠適應經濟社會發展等問題,山東省在地方高校中遴選了一批基礎型、應用型和高素質技能型人才培養特色名校進行重點建設。山東理工大學(以下簡稱“我?!保┤脒x了首批應用型特色名校立項建設單位,電氣工程及其自動化專業是我校重點建設的專業之一。
根據我校的辦學特色,以及電氣工程及其自動化專業特點,設立的建設目標是立足山東半島制造業和藍黃經濟區建設,面向全國城鄉電網改造升級與智能電網發展,培養具有“基礎厚、能力強、扎根基層、踏實肯干”的應用型人才。學校和學院從深化人才培養模式與課程體系改革,加強師資隊伍建設,完善產學研合作體制機制,改善實驗實訓條件建設,增強社會服務能力,輻射帶動專業群等6個方面對專業進行了建設。
一、專業基礎及特色
我校電氣工程及其自動化專業本專業前身為農業電氣化專業,1977年開始招收本科生,1998年改為電氣工程及其自動化。在30多年的發展歷程中,始終以培養具有“基礎厚、能力強、扎根基層、踏實肯干”的應用型人才為目標,積極服務于電力及其相關企業。本專業2007年被評為山東省特色專業,2009年被確定為國家級特色專業建設點;緊密圍繞智能電網建設以及節能降耗等生產實際,形成了智能配電網自動化、輸電線路暫態分析與保護、現代電氣傳動與節能技術、新能源發電及并網控制技術等特色優勢方向。電氣工程及其自動化專業所在的電氣與電子工程學院現有4個本科專業,另外3個分別是自動化、電子信息工程、電子信息科學與技術。由于4個專業中既有“強電”專業,也有“弱電”專業,因此在發展和建設過程中,可以強弱結合,協調發展。
我國智能電網的迅速發展,加大了電力及其相關企業對電氣工程及其自動化專業人才的需求。隨著山東半島制造業的蓬勃發展和山東“一藍一黃”經濟區建設的推進,城鄉電力需求越來越大,城網、農網智能化改造升級陸續展開,對電力系統運行維護、設計開發、分析研究等人才需求越來越大。同時,相關企業對電氣傳動與節能、新能源開發利用等技術人才的需求日趨旺盛。因此需要緊密結合電力及其相關企業的人才需求,根據行業的動態發展,不斷改革培養模式和課程體系,以實現學生知識、能力、素質協調發展。
二、人才培養模式建設思路及內涵
根據山東省特色名校的建設要求,以及我校的辦學基礎和特色,我校電氣工程及其自動化專業的辦學定位是應用型人才培養。在學校制訂的“知識、能力、素質”三位一體的人才培養體系的大框架下,針對電氣工程及其自動化領域的新發展、新要求,制訂了“一強二弱,三融四化”的人才培養模式。
“一強”指電力系統強電知識和技能。主要學習電機、發電廠電氣部分、高電壓技術、電力系統分析、電力系統繼電保護、電力電子等方面的知識和技能。
“二弱”指電力系統控制與通信兩方面弱電知識和技能。其中在電力系統控制方面,主要學習計算機控制、電力系統微機保護、嵌入式系統、電氣控制與PLC等方面的知識和技能;在電力系統通信方面,主要學習信號與系統、通信網絡、無線通信、光纖通信等方面的知識和技能。
“三融”指企業技術人員融入師資隊伍、學科前沿融入課堂教學、研究成果融入教學全程。其中企業專家融入師資隊伍,指從企業聘請具有豐富工程實踐經驗的工程技術人員和管理人員擔任兼職教師,舉辦講座、指導畢業設計和實習,參與專業建設、課程開發和教研教改活動;學科前沿融入課堂教學,指將行業與產業發展形成的新知識、新成果、新技術引入課堂教學;研究成果融入教學全程,指將本專業在電力系統故障監測與定位、智能配電與用電、電氣傳動與節能、特種電機及其控制、分布式電源及其并網控制等方面的研究成果融入課堂教學和實踐教學全程。
“四化”指課堂教學同步化、實踐項目層次化、課程設計綜合化、畢業設計實戰化。其中,課堂教學同步化,指將數字電子技術、嵌入式系統基礎等基礎課實施“同步互動式”課堂教學改革,課堂教學與實踐教學同步,教師與學生、學生與學生進行教學互動;實踐項目層次化,指實踐主要包括實驗課程、電工電子實訓和生產實習,實驗課程由驗證性加深過渡到綜合性,由實驗室過渡到實訓中心,再由綜合性發展到創新性,由實訓中心過渡到創新實驗室,分階段分層次進行;課程設計綜合化,指專業課程設計內容綜合2門以上課程,3~4名學生設計一個題目,培養學生的創新意識和團隊合作精神,為做好畢業設計打下良好的基礎;畢業設計實戰化,指畢業設計題目緊密聯系科研課題或生產實際,實行一人一題,真題真做。
三、課程體系建設
課程體系建設是實現人才培養目標,實踐培養模式的基礎,在對電力行業及相關企業充分調研的基礎上,結合我校自身特點和專業特色,緊密圍繞智能電網建設、新能源開發與利用、廠礦企業節能降耗的發展需求,在專業課的設置上,構建“一強二弱,三融四化”課程體系,提出以精品課程體系建設為龍頭,構建模塊化培養框架,[1]在公共必修課、學科基礎課和素質教育課的基礎上,專業課由專業公共課、電力系統運行與控制、電力系統繼電保護與自動化、電力電子及其應用4個方向模塊構成,如表1所示。
表1 電氣工程及其自動化專業課程體系
序
號 課程類別 課程名稱 備注
1 專
業
課 強電課程 弱電課程 專
業
公
共
課
控制類 通信類
電機學
電力電子技術
電力系統分析
電氣控制與PLC
高電壓技術
電力系統電氣部分設計
電力系統繼電保護 自動控制原理
嵌入式系統基礎
計算機控制技術
電氣檢測技術 信號與系統
現代通信原理
電力系統通信
電力系統安全分析
電力系統控制
學科前沿課(1) 學科前沿課(2) 電力系統運行與控制方向
電力系統微機保護原理與算法
電力系統自動化
學科前沿課(1) 學科前沿課(2) 電力系統繼電保護與自動化方向
電力傳動與控制系統
電力系統柔性輸配電技術
學科前沿課(1) 學科前沿課(2) 電力電子及其應用方向
2 公共必修課 大學英語、計算機應用基礎、C語言、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、思想道德修養與法律基礎、中國近現代史綱要、形勢與政策、軍事理論、體育、文獻檢索
3 學科基礎課 高等數學、復變函數與積分變換、概率論與數理統計、線性代數、大學物理、工程制圖、大學物理實驗、電路、電磁場、模擬電子技術、數字電子技術
4 素質教育課 中國傳統文化、大學生發展與職業規劃、大學生就業指導、學科導論、經濟學概論等
5 實踐環節 入學教育及軍訓、社會實踐、公益勞動、金工實習
電子工藝實訓、電氣工程實訓、生產實習
模擬電子技術課程設計、數字電子技術課程設計、綜合課程設計
畢業實踐與畢業設計、畢業鑒定
提出對“嵌入式系統基礎”“電機學”“電氣控制與PLC”“發電廠電氣部分”“電力系統自動化”“高電壓技術”“電力系統繼電保護”等專業核心課程按照省級精品課程標準進行建設;對實踐性比較強的課程,如“電力系統安全分析與控制”“電力系統柔性輸配電技術”“電力系統繼電保護”“電力信息技術”等,開展校企共建,即按照企業工作流程、崗位技能和綜合素質要求,確定課程結構、選擇課程內容、開發專業教材、共同組織教學;先由學校的專業教師進行課程基礎知識講授,再由企業一線工程師進行實際項目的實戰技巧講解,并形成教學案例。
在培養計劃的制訂過程中,對專業課程教學內容進行了重新審視和更新,不求全和細,重視精和新,并且要求每門課程至少有3名教師可以講授,制訂了所有課程的教學大綱。在制訂過程中充分注意了課程之間的銜接,剔除了后續課程中學生在其他課程中已經學習的內容,減少課程門數和課程內容的重復,實現了課程的重組和整合,提高了課程綜合化程度。[1]
在教師教學過程中,鼓勵教師進行先進教學方式改革。在山東省特色名校工程建設的資助下,學院通過硬件條件的建設,實現了“嵌入式系統基礎”課程的“同步互動式”教學,即講、學、練、考一體化的教學方式,取得了很好的教學效果,下一步將對“電氣控制與PLC”等實踐性強的課程進行“同步互動式”教學改革;另外,學院積極鼓勵教師將科研成果向教學轉化,改革教學內容,組織教學案例,對專業性很強的課程,如“電路系統自動化”“電力系統分析”等進行了“案例式教學”改革,[2,3]拓寬學生的視野;為了加強學生自主學習和創新能力的培養;鼓勵教師進行“框架式”教學改革,打破傳統的“教與學”課堂教學模式,在教學大綱和教師的引導下,讓學生參與到課堂教學中來,并能自主創新的完成教學內容。
四、主要改革成果
第一,在“一強二弱,三融四化”人才培養模式的引領下,制訂了電氣工程及其自動化專業培養方案,對未來人才培養的培養目標、主干學科、課程體系、專業主干課程、主要實踐環節及教學安排進行了規定,并進行了實施。培養方案中增加了實踐性課程的比重,通過增加實驗、實習、實訓等環節的課時和科目,在保證質量的前提下,增強學生實踐動手能力的培養,滿足應用型人才的培養要求。
第二,通過“培養、引進、共享”的師資隊伍建設措施,對人才隊伍進行了建設,每年選派至少2名骨干教師到國內外知名高校訪學,啟動了青年教師素質提升工作,通過到知名高校助課、下企業鍛煉、學歷提升等渠道,對青年教師的教學和科研素質進行提升,同時每年至少聘任兩名行業企業技術骨干擔任兼職教師。
第三,對實驗實訓條件進行了建設,新建高電壓技術實驗室,110KV變電站仿真實驗室,擴建了電力自動化綜合實驗室,使電氣工程及其自動化專業的實驗實訓內容更加貼近行業及相關企業的生產實際。
第四,積極發揮已有精品課程的示范和引領作用,按照精品課程的標準建設了多門核心課程、校企共建課程和雙語課程,形成高質量課程教學資源。
第五,通過電氣工程及其自動化專業建設的帶動作用,促進自動化、電子信息工程、電子信息科學與技術等專業的人才培養模式和課程體系改革,并且對3個專業的師資隊伍建設、核心課程、實驗實訓條件等方面起到了很好輻射帶動作用,帶動了3個專業的發展。
參考文獻:
[1]趙舵,馮曉云.電氣工程及其自動化專業人才培養及課程改革的研究[J].電氣電子教學學報,2008,(S1):88-89.
關鍵詞:人才培養目標;應用型實踐
中圖分類號:G71 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 16-0112-01
我院于2007年成功申報工程造價專業,為了實現預期的培養目標,使學生具備土木工程技術及與工程造價管理相關的管理、經濟和法律等基本知識與綜合應用能力,獲得造價工程師基本訓練,能夠在建筑、房地產和工程咨詢等領域從事工程造價全過程管理工作,具備一定的工程管理實踐能力和創新精神的應用型高級專門人才。
我院的工程造價專業的人才培養方案是在我校工程管理專業造價方向基礎上,以及對市場需求調查與研究實踐過程中,不斷地總結、提煉造價專業的培養方案、模式及目標,同時結合實際的教學效果,檢驗既定方案與目標,并在教學過程中不斷調整、完善。
一、人才培養方向的定位、培養目標和規格的明確
應用型本科院校工程造價專業培養具備土木工程技術及與工程造價管理相關的管理、經濟和法律等基本知識與綜合應用能力,獲得造價工程師基本訓練,主要在建筑、房地產和工程咨詢等領域從事工程造價全過程管理工作,具有一定的工程管理實踐能力和創新精神的應用型高級專門人才,在定位培養方向時,必須突出“應用型”特色,要注重教育應用和實踐能力。
工程造價專業的人才培養目標應定位在為工程建設一線培養工程造價專業人才。通過大學四年的學習,學生應該具備建筑施工企業經營與管理的相關知識,具有熟練編制建筑、安裝、裝飾及市政工程等各專業工程招標投標文件以及預、結算文件的能力,成為知識結構相對健全既懂技術又懂經濟的專業人才,可以在畢業后到設計院、建筑業企業、企事業單位的基建部門及房地產開發企業等工程建設從業單位從事工程造價的相關工作。
應用型本科造價專業學生除了應具有各專業學生都具備的高尚的思想道德素質外,在畢業時還應具備技術經濟分析和工程項目經濟評價等項目前期決策的能力、編制各專業工程估算、概算、預算、結算的能力,開展工程招投標、合同談判、合同管理等一切造價工程師應具備能力。
二、結合專業特色進行課程設置
課程體系設置是培養目標得以實現的重要手段。課程設置必須以就業為導向,基礎課程以應用為目的,以夠用為度,專業課程要加強針對性和實踐性,強調理論與實踐相結合。我院工程造價專業是文理科省兼招專業,分別設文理兩套課程體系,對于課程設置中專業基礎課程略有差異,如大學物理、工程力學等要求的深度略低于理科,課程的設置還在不斷探索和完善中;在專業課中,除了土建專業的造價課程外,還開設了建筑設備與環境技術、建筑電氣與智能技術、市政工程與計價、建筑電氣工程計價、裝飾工程與計價、建筑設備工程計價、道橋工程與計價等,緊密與當前社會需求相匹配,使得我們培養的學生適合從事各個專業的造價工作。此外,還開設了工程造價管理方面的課程,如工程合同管理、工程項目成本管理、房地產估價、國際工程估價、建設監理概論、建設法規、工程項目安全管理、工程造價管理等,這些課程的設置是學生們的知識結構更趨于健全,使學生對工程建設從業單位的中各個角色有所了解,能更快的適應行業。另外,在進行工程造價專業的課程設置時,必須突出特色,重視實踐教學環節。
三、教材選用
應用型本科院校的專業設置、教學內容體系、課程設置和教學計劃安排均應突出應用性,滿足社會就業需求需要,突出應用型教學特色。其中,教材是基礎和關鍵。工程造價專業的專業基礎課程如工程制圖、工程力學、土力學與地基基礎、建筑結構等以應用為目的,深度不需要與建筑工程專業一致,以講清概念、強化應用為重點。建筑設備與環境技術、建筑電氣與智能技術、市政工程與計價、建筑電氣工程計價、裝飾工程與計價、道橋工程與計價、建筑設備工程計價等專業課程以最新頒布國家和行業標準、規范為依據,由于教材往往滯后于新規范、新標準,所以造價專業教師的知識更新必須跟上行業步伐,對新規范、新標準同步傳授與學生。2010年工程造價教研室老師參與編寫《建筑工程計價》這門教材,此本教材突出應用性,里面的例題、復習題和參考案例都已實際工程為模板,使學生們掌握對于如何做一個完整的造價文件。
四、加強師資隊伍的建設,自身培養與外聘相結合
工程造價專業是應用性較強的專業,對專業教師的需求不必全部必須具有博士碩士等高學歷的要求。造價專業注重培養學生的實際動手能力,那么對老師的要求同樣要具有較高的實踐能力。目前普遍存在著高學歷年輕教師的學歷高,但是實踐經驗嚴重不足這種情況,所以學院應在注重教師學歷層次的同時也要注重對教師實踐能力的培養,與一些施工單位和工程造價咨詢單位建立合作關系,把年輕教師送到工程一線去學習和鍛煉,經歷一到兩年的時間,優秀的高學歷教師的實踐能力會等到一個很大的提升,對于今后的教學工作更有針對性,重點能夠明顯突出。我校在2008年、2009年新校區的建設過程中,工程造價的教師都參與其中,對施工技術問題能有了更好的實踐經驗,之后講述工程造價等專業課程有很大的提高。
由于工程造價專業近幾年的市場需求較大,所以在招生規模較大,普遍存在著師生比不足的情況。在充分發揮自己學院專任教師的基礎上,可以聘請校外的知名教師和工程一線的工程師來補充不足的師資。外聘的知名教師可以給學院帶來兄弟院校的研究成果,對學生來講可以接收更多的專業思想,對學生的成長來講非常有好處;對于專業性質較強的實習課程,可以聘請實踐經驗豐富的一線工程師,他們經驗豐富,講課具體,尤其在工地現場的講解,可以解答學生在課本上遇到的很多問題。但是對于工程一線的工程師剛開始講課存在如授課經驗不足,或語速過快,或講課的條理性較差等問題,所以學院也應注重培養一批穩定的一線工程師外聘教師,既節約學校開支,教學質量又可以得到保證。
工程造價專業作為一個新興專業,其人才的培養定位、教學計劃、課程設置、實驗實訓、畢業設計內容及專業特色等問題頗具研究價值。
關鍵詞:智能控制;教學方法;教學改革
作者簡介:李俊紅(1980-),女,山東淄博人,南通大學電氣工程學院,講師;姜平(1962-),男,江蘇南通人,南通大學電氣工程學院,教授。(江蘇 南通 226019)
基金項目:本文系南通大學教學改革研究項目(項目編號:2012B031)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)34-0088-02
“智能控制”課程是自動化學科各專業的一門專業課程,[1-3]是“自動控制原理”、“現代控制理論”等課程的后續課程。智能控制是控制理論發展的高級階段,是自動控制、人工智能、運籌學等多種學科的交叉融合。[4,5]智能控制課程主要闡述控制理論的最新發展,主要內容一般為模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制等。該課程中有些內容抽象,理論性較強,公式較多,學生容易覺得枯燥而不愿深入學習。如何提高學生對這門課程的學習興趣,在有限的課時內讓學生了解新的控制理論和方法,提高他們的創新能力,是這門課程改革的重要內容。在教學過程中,通過改進教學方法、考核方式等做法,促進了學生學習的積極性,收到了良好的效果。
一、教學方法的改革
深化教學方法的改革是教學改革的重點,也是筆者一直探索和深入思考的問題,因此在教學過程中采取了一些措施。
1.在教學過程中注意將科研引入教學
智能控制是很寬泛的一個名稱,它是控制理論發展的高級階段。而控制理論是在不斷發展的,現有的教科書上雖然介紹了基本的智能控制算法,比如模糊控制、神經網絡控制、專家控制等,但最新發展的研究方向和熱點往往涉及不到。因此,在教學過程中將參加國際會議時了解到的控制理論的最新方向介紹給學生,讓學生了解智能控制的前沿。如果學校邀請相關的專家來做相關講座,通知學生盡量前去聆聽。通過這樣的訓練,提高學生對控制學科的興趣,拓寬學生各方面的視野,有助于他們創新思維模式的培養。比如邀請智能控制專家胡教授做智能機器人的講座,學生傾聽了之后反響很大,通過這樣的方式大大拓寬了他們的知識面,讓他們了解到智能控制確確實實是用于實際系統的,而不是停留在純理論階段。
2.在教學過程中倡導啟發式、問題式教學
原有的教學過程一般采用灌輸式,一堂課40分鐘基本是老師在講,學生很少參與,整個課堂死氣沉沉,沒有生機。教師應在講課過程中設置一些小問題,引導學生積極參與進來。比如在講模糊控制器的結構時,首先畫出一維和二維模糊控制器的結構框圖,介紹模糊控制器的輸入和輸出,然后讓學生回顧PID控制算法的形式,回答一維和二維模糊控制器與PID控制器之間的聯系和區別,加深對模糊控制算法的理解。在講水箱液位系統模糊控制規則時,畫出系統的輸出響應曲線,讓學生回答在不同的階段控制規則應該怎樣選取。
通過啟發式教學、問題式教學,改變學生的被動地位,充分調動他們的積極性、主動性和創造性,讓學生以積極的態度參與到課堂學習中去。
二、充分利用MATLAB軟件
MATLAB是美國The MathWorks公司開發的一種語言,[6]在信號處理和通信、圖像和視頻處理、控制系統、測試和測量、計算金融學及計算生物學等眾多應用領域具有廣泛的應用。它將數值分析、信號處理、矩陣計算、圖形功能和系統仿真融合為一體,用戶可以在易學易用的環境中求解問題,避免了傳統的復雜專業編程。MATLAB還有圖形化開發環境SIMULIKINK,應用于系統模擬、動態/嵌入式系統開發等方面。
智能控制是在人工智能和自動控制等多門學科基礎上發展起來的交叉學科,在課程內容上有自己的特點。有些算法,比如模糊控制、神經網絡控制等很多章節,涉及到模糊數學、最優化算法等許多理論知識,相對其他課程來說理論性比較強。因此如何提高學生的學習興趣讓這門課生動起來,是值得探討的問題。MATLAB給這門課程的學習提供了一個很好的載體和工具,智能控制中的典型控制算法,比如模糊控制(Fuzzy Control)、神經網絡控制(Neural Network Control)等在MATLAB中都具有現成的工具箱。模糊邏輯工具箱(Fuzzy Logic Toolbox)提供了基于鼠標操作的圖形用戶界面,用戶可以容易地完成模糊邏輯的設計過程。其包含5個圖形編輯器,而且可以與Simulink無縫協同工作。
在講課過程中,對于某些抽象內容可以隨時使用MATLAB軟件給學生做展示。比如在講模糊隸屬度函數內容時,通過以下命令可以建立一個高斯型隸屬度函數:
>> x=0:0.1:10; y=gaussmf(x,[2 5]);
>>plot(x,y);
>>xlabel(‘gaussmf,p=[2 5]’)
運行一下之后,就可以得到隸屬度函數圖形,如圖1所示:
通過這樣的做法,這樣讓學生很直觀的看到高斯型隸屬度函數的形狀,加深了印象。
除了在課堂上隨時運用之外,在講完模糊控制的基本思想之后,讓學生去圖書館借閱相關的MATLAB書籍,設計一個實際系統的模糊控制器,掌握模糊控制算法的MATLAB設計方法。通過這樣的做法,有助于學生對智能控制課程的理解和掌握,而且對于學生掌握和應用MATLAB也起到很好的效果。學完這門課程之后,他們在后續的課程設計和畢業設計中也能夠得心應手地應用這個工具。
三、改進考核方式
很多課程往往采用的傳統的考核方式,即學完這門課程后,根據講課內容將重點要考查學生的內容以試卷的形式讓學生在規定兩個小時內完成,最終成績以考試成績和平時上課表現決定。這樣的考核方式比較單一,而且試卷上往往反映的是學生對于理論知識掌握的情況,很難綜合考查學生的知識運用能力和創新能力,而學校最終培養的應該是創新型人才,而不是高分低能、按部就班的學生。因此,筆者對這樣的考核方式進行了改革,總結如下:
第一種考核方式是課程設計方式,即充分利用實驗室的浙江中控DCS和齊鑫公司的鍋爐水箱液位實驗系統,實驗對象的工藝流程圖如圖2所示。工藝流程是:水泵將水從儲水箱中抽到高位水箱,經電動調節閥流入水箱,最后再流回儲水箱,構成一個動態循環系統。被控對象是水箱,被控量是水箱液位,液位傳感器采用差壓變送器。由進水電動調節閥作為執行機構調節液位高度,將出水調節閥設置為手操器方式。
設計的要求是讓學生在了解被控對象工藝流程的基礎上,設計一個二維的模糊控制器,將模糊控制方法用于水箱液位系統的實際控制,并與傳統的PID控制方法進行比較。學生在設計過程中要考慮很多因素,比如確定論域、量化因子的選取規則、隸屬度函數的確定、模糊控制規則的選定、精確化計算等許多問題。通過這樣的訓練,可以讓學生深刻理解課堂上所學的知識,并與實際結合起來,將抽象的理論用于實際對象的控制,同時還增強了學生的動手能力。
第二種考核方式是小論文方式,在學完模糊控制(Fuzzy Control)、神經網絡控制(Neural Network Control)等幾種智能控制方法之后,讓學生搜集相關資料,總結智能控制方面的相關進展,以小論文的形式上交。通過這樣的考核方式,可以鍛煉學生查找文獻和資料的能力。
四、小結
本課程組老師在“智能控制”課程教學過程中,注意改革傳統的教學方法和教學理念,將科研引入教學,培養學生對智能控制最新理論的興趣,培養他們的科研意識;講課中改變灌輸式為啟發式、問題式教學,提高課堂效率;通過改進考核方式,提高學生的創新能力。以上這些做法在教學過程中都取得了較好的成效。
參考文獻:
[1]吳建設,于昕,焦李成.“智能控制”教學方法探索與思考[J].計算機教育,2010,(19):93-95.
[2]李世華.智能控制概論課程的雙語教學改革探討[J].電氣電子教學學報,2009,31(4):8-9.
[3]徐凱,王愛娟.電氣類專業智能控制理論教學改革的探討[J].實驗室研究與探索,2011,30(3):130-133,144.
[4]袁宇浩,張廣明.研究生“智能控制”課程教學探討[J].中國電力教育,2010,(7):52-53.
關鍵詞:電力電子;教學方法;教學改革;考核方式
作者簡介:姚志壘(1981-),男,江蘇溧陽人,鹽城工學院電氣工程學院,副教授。(江蘇 鹽城 224051)
基金項目:本文系鹽城工學院2013年度校級教改研究項目(項目編號:32)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)23-0052-02
“電力電子裝置及技術”是電類專業的一門專業選修課。[1]該課程是在“電力電子技術”課程的基礎上,進一步介紹變流電路的結構、工作原理、功能指標,電力電子實用裝置的構成、基本電量的計算方法和所有裝置需解決的共同技術問題。[2-3]該課程涵蓋知識的內容多、面廣、難度大、實用性強,能培養學生將知識融會貫通,提高學生綜合應用知識解決實際問題的能力。因此,如何從教學內容、教學方法和手段以及考核方式等方面進行改革值得探討。
一、教學內容的改革
1.理論教學內容的改革
該課程的課時數為40學時。由于它是一門應用性課程,因此需要在書本內容的基礎上,緊跟時代前沿,增加一些當今熱門課題的內容,如:電力電子裝置在新能源發電系統和節能環保中的應用等,以便為學生找工作或讀研找課題提供參考。
選用楊蔭福等編寫的《電力電子裝置及系統》作為本課程的教材。[3]由于該教材第1章中半導體電力電子開關器件和第2章高頻開關電源的內容已分別在“電力電子技術”和“開關電源及技術”課程中詳細講述,因此該課程不再贅述。
所選教學內容具體如下:
(1)電力電子裝置及系統概述(2學時):電力電子裝置及系統的概念;電力電子裝置的主要類型;電力電子裝置的應用概況;電力電子裝置的發展前景。
(2)逆變器(4學時):逆變器概論;單相和三相恒頻恒壓正弦波逆變器;感應加熱電源。
(3)不間斷電源UPS(6學時):UPS的功能及原理;UPS的組成和設計(包括蓄電池組、整流器和PFC電路、逆變器、切換電路、濾波電路、旁路控制電源和系統輔助電源、接地裝置、保護和報警系統);UPS輸出電壓控制。
(4)晶閘管變流裝置(6學時):晶閘管交流變換器;交流凈化型穩壓電源;晶閘管諧振型逆變器。
(5)電力系統用電力電子裝置(6學時):電力系統無功補償;電力系統有源濾波裝置;電力系統諧波與無功功率綜合補償;遠距離直流輸電。
(6)電力電子裝置的研制與試驗(14學時):電力電子裝置研制流程;研究對象的方案論證;主電路設計(包括輸出濾波器、輸出變壓器、緩沖電路、直流濾波電路和主開關器件設計);控制系統及輔助電源設計(包括抗沖擊負荷電路、調壓環節、過溫保護、輔助電源和驅動電路的設計);電磁兼容技術和措施;電路仿真;整機調試與電性能試驗;結構設計和例行試驗。
(7)電力電子裝置在當今熱門課題中的應用(2學時):選擇應用于當今熱門課題的某個電力電子裝置作為教學內容,如:直直變換器在光伏發電系統中的應用、并網逆變器在新能源發電系統中的應用等內容。
2.開設實驗教學內容
為了進一步驗證理論分析,提高學生的實踐能力,應開設一定的實驗教學內容。該課程的實驗教學可以充分利用江蘇省電氣與新能源實驗教學示范中心的新能源實驗室和電力系統無功補償實驗室,完成一些高頻電力電子裝置實驗項目,如:電力系統無功補償、電力系統有源濾波、升壓變換器在光伏發電系統中的應用和并網逆變器在風力發電系統中的應用等實驗項目。
二、教學方法和手段的改革
1.興趣教學,激發學生學習積極性
緊貼社會的要求進行學前教育,把社會的需求和學生學習的需求有機統一,從而激發學生的學習積極性。
學生從高中進入大學后,學習的目標改變了,如果說學生在中小學時是以升學作為他們的目標,那么,進入大學后他們的目標已經轉向了就業。因此,要使學生了解社會對人才知識結構的需求及其變化,使學生意識到該課程作為大四的專業選修課對今后工作以及再深造的重要性,從而使他們一開始就認識到該課程必須學,而且要學得非常好。
第一次上課,在講完電力電子裝置的應用概況后,了解每個學生對電力電子裝置感興趣的應用領域,布置學生通過網絡搜索或圖書館查找其感興趣應用領域的相關資料,并做成PPT,以備上該應用領域課時做報告。此后,每次上課時,先讓對該節課教學內容感興趣的學生用PPT做報告(每個學生報告5分鐘,學生提問2分鐘),講述相應應用領域的研究背景和國內外研究現狀,然后由教師講解具體教學內容。通過該興趣教學的方法,可以激發學生的學習積極性,培養學生做科技報告的能力,為學生畢業設計選題和答辯奠定良好的基礎。
2.提高多媒體教學質量
隨著現代化水平的不斷提高,上課基本都已采用多媒體進行教學。但多媒體課件也不能是黑板板書的簡單復制,最好配以一定的動畫和聲音,以便吸引學生的注意力,調動學生學習的積極性。如:在講解電路工作模態時,采用“動作路徑”的動畫格式,讓學生清楚地看到電流在電路中的流通路徑,更深刻地理解所學知識;學生在下半節課時往往會開小差,注意力不集中,可通過在切換幻燈片時配以一定的聲音,吸引學生的注意力;在講解習題或舉例時,先以某個習題為例進行講解,解題步驟逐步顯示,而不是一下子顯示所有答案,保留了板書的優點,然后總結歸納解題方法,最后再以習題對所述方法進行鞏固。
3.采用仿真輔助教學
用仿真的方法不僅可以初步驗證電路原理和參數設計的正確性,還能仿真試驗極限條件下的特殊情況,從而有效地減少電力電子裝置的設計費用,縮短電力電子裝置的設計周期,優化參數設計,提高裝置的可靠性。常用的電力電子仿真軟件有:Saber、Pspice和Matlab中的Simulink等。以其中的Saber仿真軟件為例對所設計4kW、400Hz的中頻電源進行仿真驗證。學生可以通過仿真進一步加深對理論知識的理解,此外,對較復雜或不易懂的電路可以通過仿真查看電路各點的波形反推電路工作過程,從而掌握電路的工作原理。
三、考核方式的改革
該課程采用小論文的考核方式??己说目偝煽儼ㄆ綍r成績(20%)、平時PPT報告成績(30%)和小論文考核成績(50%)。其中,平時成績包括學生的出勤和平時作業;平時PPT報告成績主要是檢查學生對電力電子裝置感興趣應用領域相關知識的預習情況,考核學生運用Powerpoint軟件制作PPT的能力、口頭表達能力和回答同學提問時的應變能力;小論文考核成績主要包括測試學生書寫小論文的能力(包括中英文摘要、引言、正文、結論和參考文獻)、利用word軟件書寫小論文和排版的能力。小論文要求學生從電源設計領域、電機調速用電力電子裝置、電力系統領域、汽車電子領域、綠色照明領域、新能源開發領域和其他與電力電子裝置相關的領域中選擇1種領域撰寫。此外,要求寫相同領域小論文的學生相互商量各自研究方向,確保每個學生的小論文題目和內容不雷同。通過上述小論文考核,杜絕了學生相互抄襲小論文的現象,學生在選題上發揮了主觀能動性,選題范圍比較寬。學生在查閱資料完成小論文的過程中,了解了國內外電力電子裝置相關領域的國內外研究現狀,初步掌握了電力電子裝置主電路設計、控制系統設計、仿真及結果分析這一流程。
四、結束語
近年來,我們緊跟時代前沿,及時更新“電力電子裝置及技術”課程的教學內容,在實際教學中采用興趣教學、高質量的多媒體教學和仿真輔助教學的教學方法,采用“一人一題”的小論文考核方式,對“電力電子裝置及技術”課程進行了一系列改革,取得了良好的教學效果,得到了學院領導和學生的一致好評。
參考文獻:
[1]陳仲.“電力電子裝置及控制”課程教學設計的研究與探索[J].電氣電子教學學報,2008,(S1).
關鍵詞:后現代主義;科技異化;法律規制
中圖分類號:D922.17;G301 文獻標識碼:A 文章編號:1673-8500(2013)08-0056-01
龐德說:“法是社會控制的最終有效工具?!?隨著后現代主義科技“潘多拉魔盒”的打開,在催生一股新型社會發展力量的同時,也釋放出了一個個異化的惡魔,吞噬著人類生存和發展的終極目標。后現代主義將科技理性和人文精神相分離, 導致科技異化風靡而來,使作為科技本體的人“淪落”為客體的工具和異己力量,嚴重阻礙著人類的生存發展;因此,需要法律從根本上把人類社會從科技異化的道德和法律泥沼中拯救出來,重新駕馭科技這匹脫韁的烈馬,實現科技的創新與進步和人性的回歸。
一、后現代視閾下的科技異化旨趣
科技是人在改造自然的實踐中所獲得的經驗概括和總結,由科學與技術相互交匯、紐結而成,是人類的智慧結晶。 它既能對人類的生存發展產生積極的推動作用,也可能對人類的現實生活產生負面的消極影響--科技異化。
科技異化,是指科技作為人的創造物和人的本質力量的體現,本應秉承認識世界和改造世界的本質理念,以滿足人的需要為目的,然而卻從服務人、造福人的工具變成控制人、奴役人的異己力量,成為其創造者的對立者。
當今科技異化,嚴重扭曲了人們極端的個人主義、拜金主義價值取向,直接導致人們行為規范的缺失,使人陷入了道德和法律的泥沼難以自拔:科技犯罪屢見不鮮、生態破壞日益嚴重、戰爭對人性的蠶食不斷加劇、人類安全危險頻頻,異化現象頗為嚴重。
科技的理性發展,使其成為人類改造自然和社會的強有力工具,然而過分膨脹,卻使“為人”的科技嬗變為“反人”的力量,遠遠背離了人類科技活動的意圖和目的,導致科技人本主體的“淪喪”和人文精神的背離,嚴重威脅人類的生存環境和安全。
二、科技異化法律規制的理學分析
科技和法律同為一種文化和社會現象,二者聯系緊密,影響甚大。科技發展能夠提高人們法律意識、豐富法律內容、挑戰傳統法律觀念和思維、完善立法技術、提高法律效率和水平、推動法律發展和完善;法律能夠促進和保障科技進步、防止和制止科技發展的負面影響、組織管理科技活動,推動科技創新發展與應用。
法的價值是法的本質屬性和法律活動的歸宿和目的,法具有應然性的價值,主體需求是其存在的前提, 它具有正義價值和秩序價值??萍籍惢且环N扭曲了的科學和技術發展形式,必須通過法律規范科技主體的行為和科技成果的應用,回歸科技的發展本意,維護科技社會的發展秩序。
法具有實然性的規范作用和社會作用??萍籍惢苯訉е氯祟愋袨榈氖Х叮?/p>
法律首先以其引導作用和教育作用來規范科技行為、以評價作用和預測作用來應用和推廣科技成果、以強制作用來懲罰違法犯罪,規制科技主體的失范行為,遏制科技異化;其次,法律通過社會作用調整科技發展中的各種利益關系,有效避免科技發展中的異化,實現人與社會的和諧共處。
三、科技異化的法律規制路徑
科技是社會生活的重要領域之一,具有以人為本的價值和精神; 法是國家用以調整、管理、控制社會生活的重要工具,具有規制科技異化的功能??萍籍惢砻?,科技這把“雙刃劍”在推動社會發展的同時,也給人類帶來了災難性的危害,因此需要法律對其進行有效規制。
第一,培養科技法律意識,重構科技法律秩序。堅持以科學發展觀以為科技發展指導,樹立正確的科技研發、使用價值觀,培養科技法律意識;貫徹科技法律化理念,明確科技導向,夯實科技異化規制的法律基礎,重構科技法律秩序,建立健全系統的科技研發、應用、推廣、發展制度,促進形成良好的科技利益機制體系,使人們在享有科技利益的同時,又能有效避免科技的“反人”異化。
第二,規范科技行為,回歸科技人本精神。“有害于人”是科技發展的法律底線,法律必須有效規范科技行為和科研成果的使用,明確科技主體的權利和義務,避免科研活動“誤入歧途”,預防科技行為失范,防止科技成果分泛濫使用,實現人與自然的和諧發展;重塑理性的科技價值,使科技研發和應用回歸以人為本的目的。
第三,建立預防科技異化預警機制。預警機制是科技異化的“避雷針”,通過預警機制,可以及時有效的了解科技發展狀況,并適時做出相關預防處理,提高科技安全性,將科技異化消滅于萌芽之中,降低異化程度,避免異化危害。
第四,加強科技法律監管,明確科技監管職責。構建科技監管體制,使科技活動在有效的監管中有法可依,明確監管職責,防止對科技活動做出違背科技發展規律、破壞科技研發和使用秩序的行為,設置科技,遏制科技異化,促進科技的良性發展。
此外,捋順科技發展與法律規制的關系,完善科技異化規制制度,構建科技異化規制機制,協調各方利益和關系,健全政府科技決策和調控機制,提高改進科研水平和管理能力,增強科技創新發展潛力。
科技的迅猛發展和科技理性的驟然膨脹致使科技異化風靡泛濫,嚴重阻礙了人類的生存發展與社會進步;法律是遏制科技異化的根本手段,有助于重塑科技理性價值,回歸人本精神,促進人與自然、社會的和諧發展。
參考文獻:
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