時(shí)間:2024-01-20 16:42:46
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇電氣工程學(xué)科的認(rèn)識(shí)范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
一、電氣工程技術(shù)的發(fā)展史
電氣工程(Electrical Engineering)是現(xiàn)代科技領(lǐng)域核心學(xué)科之一,傳統(tǒng)的電氣工程定義為用于創(chuàng)造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的有關(guān)學(xué)科的總和。
1.電磁學(xué)理論的建立及通訊技術(shù)的發(fā)展
大自然中的雷電使人類對(duì)電有了最早、最樸素的認(rèn)識(shí),天然磁石吸鐵是人類對(duì)磁現(xiàn)象的最早觀察,然而,人類對(duì)電磁現(xiàn)象的研究始于16世紀(jì)的英國(guó),1663年德國(guó)科學(xué)家蓋利克發(fā)明了摩擦起電的儀器,1729年英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)電荷可以通過金屬傳導(dǎo)等等,這是人類對(duì)電的早期實(shí)驗(yàn),之后又出現(xiàn)了一系列具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明。
任何科學(xué)發(fā)明與發(fā)現(xiàn)都是許許多多的科學(xué)家不懈努力的成果,德國(guó)物理學(xué)家歐姆、高斯、赫茲,美國(guó)物理學(xué)家亨利,俄國(guó)物理學(xué)家楞次等等都為電磁理論的形成作出過貢獻(xiàn)。
電磁理論的建立為無(wú)線電通信揭示的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),19世紀(jì)通信技術(shù)取得了突破性成果,先后發(fā)明了有線電報(bào)、有線電話和無(wú)線通信。
2.電工技術(shù)的初期發(fā)展
人類社會(huì)發(fā)展歷程中經(jīng)歷了三次工業(yè)革命,對(duì)人類的進(jìn)步起到了巨大的作用。第一次工業(yè)革命從18世紀(jì)中葉到19世紀(jì)中葉,以瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)為標(biāo)志,以機(jī)械化為特征,中心在英國(guó);第二次工業(yè)革命從19世紀(jì)后半期到20世紀(jì)中葉,以工業(yè)生產(chǎn)電氣化為主要標(biāo)志,其成果是電力、鋼鐵、化工“三大技術(shù)”與汽車、飛機(jī)和無(wú)線電通信“三大文明”,其中心在美國(guó)和德國(guó);第三次工業(yè)革命從20世紀(jì)中葉到21世紀(jì)初,以社會(huì)生產(chǎn)、生活信息化為特點(diǎn),又叫新技術(shù)革命。第二次工業(yè)革命就是從電工技術(shù)初創(chuàng)和應(yīng)用開始的。
3. 新技術(shù)革命對(duì)電氣工程技術(shù)的推動(dòng)
20世紀(jì)中葉開始的第三次技術(shù)革命又稱為新技術(shù)革命,以核能、宇航和電子計(jì)算機(jī)這三大技術(shù)為主要標(biāo)志。這個(gè)時(shí)期的主要理論是信息論、系統(tǒng)論和控制論,這三大理論的創(chuàng)立為通信工程技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的研究提供了全新的科學(xué)方法。
(1)計(jì)算機(jī)的升級(jí)換代對(duì)電氣工程技術(shù)的推動(dòng)。自19世紀(jì)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問世以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,計(jì)算機(jī)給人類社會(huì)帶來了翻天覆地的變化,人類社會(huì)從此走進(jìn)了信息時(shí)代。
(2)電子信息技術(shù)的發(fā)展。電子信息技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電信技術(shù)相結(jié)合而形成的技術(shù)手段。20世紀(jì)通信技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,人類社會(huì)生活也由此發(fā)生了巨大變革,人類從此進(jìn)入信息時(shí)代。
電氣工程技術(shù)發(fā)展史再次印證了這樣兩個(gè)真理:一是任何理論的創(chuàng)立和技術(shù)的進(jìn)步都要靠眾多科學(xué)家甚至一代代人的不懈努力而實(shí)現(xiàn),特別是在學(xué)科相互融合交叉的今天。二是科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展和人類社會(huì)的巨大進(jìn)步,科技是第一生產(chǎn)力,創(chuàng)新是社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)力。
二、電氣學(xué)科的發(fā)展
我國(guó)的電氣工程始于1908年上海南洋公學(xué)的電機(jī)電工學(xué)科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的歷史了。1917年該校的電機(jī)專科設(shè)立了電訊門,即我國(guó)最早的無(wú)線電專業(yè),如今的電子信息及計(jì)算機(jī)專業(yè)群都是由此發(fā)展演化而來的。1932年,清華大學(xué)設(shè)置了電機(jī)系。建國(guó)后,我國(guó)建立了一大批以工科為主的多科性大學(xué),其中大多設(shè)立了電機(jī)工程系。1977年以后,大部分高校的“電機(jī)工程系”陸續(xù)更名為“電氣工程系”,近幾年來,部分高校又把“電氣工程系”發(fā)展成為“電氣工程學(xué)院”。我國(guó)的電氣工程雖然與國(guó)外名稱相同,但內(nèi)涵有很大區(qū)別,我國(guó)大學(xué)一般都是強(qiáng)弱電分開,即電氣類與電信類分設(shè)在不同的學(xué)院。
100多年以來,電氣工程學(xué)科已發(fā)展成為覆蓋多門類交叉學(xué)科、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的完善的學(xué)科,形成了強(qiáng)弱電結(jié)合、軟硬件結(jié)合、機(jī)電結(jié)合的學(xué)科特點(diǎn)。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家電氣工程學(xué)科的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì):
(1)在學(xué)科中融入大量信息技術(shù)知識(shí)。在全球信息化的當(dāng)今,信息技術(shù)以指數(shù)速度進(jìn)步,它曾對(duì)電氣工程學(xué)科的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用,還將為電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供工具與技術(shù)支持,對(duì)電氣學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了決定性作用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的著名大學(xué)(如耶魯大學(xué)、麻省理工學(xué)院等)大都把電氣工程、通信工程、計(jì)算機(jī)工程放在同一學(xué)院,以利于在電氣工程學(xué)科中融入大量的信息技術(shù)知識(shí)。
(2)與其他學(xué)科不斷交叉融合,拓展了研究領(lǐng)域,大量的研究都是在跨學(xué)科領(lǐng)域開展的。
(3)與企業(yè)聯(lián)系密切,科技成果轉(zhuǎn)換能力強(qiáng),引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新。
三、電氣技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
與電氣工程學(xué)科相關(guān)的產(chǎn)業(yè)主要有電力工業(yè)、電氣裝備制造業(yè)以及幾乎所有使用電力的行業(yè),電氣技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也主要集中在這些行業(yè)。
1.可再生能源技術(shù)
1995年全球可再生能源僅占一次能源的18%,預(yù)測(cè)到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世紀(jì),光伏技術(shù)、風(fēng)電技術(shù)、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)等得到了快速發(fā)展。下面著重介紹人類的未來能源――氫能。科學(xué)家們一直致力于研究把氫能作為人類未來的能源,氫能有其他能源無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì):
(1)清潔。其反應(yīng)后的生成物為水和氮化氫,對(duì)環(huán)境沒有污染。
(2)儲(chǔ)量豐富。地球上的海水所含的氫用來發(fā)電就夠人類用數(shù)億年。
(3)熱值高。單位重量的發(fā)熱量叫熱值,氫的熱值是汽油的3倍,煤炭的4倍。現(xiàn)在世界上很多國(guó)家正在斥巨資研究這一能源,但目前還處在實(shí)驗(yàn)室階段,距工業(yè)應(yīng)用還有一段距離。
2.輸電信技術(shù)
超導(dǎo)技術(shù)在電氣工程中的廣泛應(yīng)用已成為發(fā)展趨勢(shì)。
(1)超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)。將電能轉(zhuǎn)換為電磁能,利用超導(dǎo)線圈儲(chǔ)存起來。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)是除電池儲(chǔ)能系統(tǒng)之外的又一儲(chǔ)能系統(tǒng),其使用將提高電網(wǎng)的安全性。
(2)超導(dǎo)故障限流器。利用超導(dǎo)體超導(dǎo)與正常狀態(tài)的轉(zhuǎn)變特性,快速限制電力系統(tǒng)故障短路電流,保障電網(wǎng)安全。
一、高職院校電氣教學(xué)的發(fā)展
電氣工程科學(xué)與電力電工的生產(chǎn)應(yīng)用相輔相成,彼此之間相互指導(dǎo)、相互促進(jìn),共同發(fā)展。電力及電氣工程的生產(chǎn)應(yīng)用以電氣工程技術(shù)為支撐,電氣工程技術(shù)需要能夠應(yīng)付活躍多變的生產(chǎn)應(yīng)用。尤其是依賴于基礎(chǔ)研究和生產(chǎn)技術(shù)的電氣行業(yè)高新技術(shù)項(xiàng)目,對(duì)電氣工程技術(shù)有著更多、更高的儲(chǔ)備要求,以用于指導(dǎo)和應(yīng)用。
電氣工程學(xué)科在新世紀(jì)的發(fā)展更趨向于與各類信息和系統(tǒng)前沿性學(xué)科的融合和貫通,注重于對(duì)大型復(fù)雜系統(tǒng)整體上的研究和加強(qiáng)以及對(duì)微觀現(xiàn)象和規(guī)律的研究與認(rèn)知。此外,還充分運(yùn)用信息科學(xué)技術(shù)對(duì)本學(xué)科進(jìn)行不斷地改造與提升。考慮到電氣工程技術(shù)對(duì)科學(xué)發(fā)展支撐的儲(chǔ)備作用,電氣教學(xué)要不斷研究和發(fā)展該領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)及新方法。在電氣教學(xué)中,既要充分闡述該學(xué)科的基礎(chǔ)理論及傳統(tǒng)技術(shù),更要逐步向?qū)W生滲透新興理論和技術(shù),不斷提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
二、電氣工程人才培養(yǎng)體制
面臨新的發(fā)展態(tài)勢(shì),高職院校在電氣學(xué)科的發(fā)展中不僅需要根據(jù)社會(huì)需求對(duì)學(xué)科結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行整體規(guī)劃,人才培養(yǎng)機(jī)制的健全和完善也不容忽視。結(jié)合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要,高職院校對(duì)人才的培養(yǎng)不能僅限于對(duì)傳統(tǒng)理論知識(shí)與技能的傳授,更要根據(jù)社會(huì)及企業(yè)對(duì)人才的實(shí)際需求對(duì)人才培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行改變和優(yōu)化。作為極具實(shí)用性的專業(yè),學(xué)生除了掌握必要的力學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí),更需要對(duì)自動(dòng)化儀表、運(yùn)動(dòng)控制、電力電子技術(shù)等專業(yè)知識(shí)熟練掌握和操作。此外,還有必要了解一定的超導(dǎo)電工技術(shù)等學(xué)科前沿技術(shù)。
盡管高職院校不斷根據(jù)社會(huì)發(fā)展需求轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)方式,畢業(yè)生的應(yīng)用技能得到進(jìn)一步的提升,但不斷發(fā)展變化的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)形勢(shì)要求人才培養(yǎng)要符合應(yīng)用型、技術(shù)型和研究型,以適應(yīng)不斷變化發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體制和技術(shù)要求。
三、電氣教學(xué)滿足社會(huì)崗位需求的具體措施
1. 電氣教學(xué)要向著培養(yǎng)復(fù)合型人才的模式改進(jìn)
將電氣工程運(yùn)用于當(dāng)前快速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì),極大地促進(jìn)了企業(yè)生產(chǎn)力的提升,進(jìn)而促進(jìn)了電氣工程的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。電氣學(xué)科涉及內(nèi)容廣泛,是一門復(fù)合型專業(yè)。學(xué)生不僅要熟知本專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),更要精通本專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域。這樣,不僅能提高電氣專業(yè)學(xué)生對(duì)社會(huì)崗位的適應(yīng)能力,還能在某一領(lǐng)域掌握自己的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前社會(huì)發(fā)展正需要這種復(fù)合型人才,高職院校在教學(xué)過程中也應(yīng)該緊緊圍繞這一主題。
2. 與校外單位合作,成立實(shí)訓(xùn)基地培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力
學(xué)生在學(xué)習(xí)中結(jié)合實(shí)踐教學(xué)可以有效提升學(xué)生的動(dòng)手能力。學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中可以有效將理論與操作結(jié)合起來,增加感性認(rèn)識(shí),提升自身素質(zhì)和能力。由于電氣專業(yè)學(xué)生多從事一線崗位,對(duì)四肢協(xié)調(diào)能力及動(dòng)手能力有著較高的要求。當(dāng)前多注重于對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的傳授,往往忽視了對(duì)操作實(shí)踐能力的培養(yǎng),這種教學(xué)模式不利于學(xué)生的鍛煉和培養(yǎng)。以當(dāng)前主要教學(xué)課程為例:照明電路實(shí)訓(xùn)、機(jī)電與電機(jī)控制實(shí)訓(xùn)、機(jī)床電路控制實(shí)訓(xùn)、變頻器綜合實(shí)訓(xùn)、電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)、機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)等對(duì)實(shí)務(wù)要求高的課程,單憑課堂教學(xué)很難讓學(xué)生真正掌握消化,必須借助于一定的教學(xué)設(shè)備進(jìn)行。盡管多數(shù)高職院校建有電氣實(shí)驗(yàn)室,但電氣設(shè)備難以跟上不斷變革的科學(xué)技術(shù)。并且,受設(shè)備數(shù)量的限制,學(xué)生實(shí)際演練的機(jī)會(huì)更加缺乏。因此,一個(gè)既能節(jié)省學(xué)校資金,又能讓學(xué)生運(yùn)用更先進(jìn)、更精細(xì)的電氣設(shè)備參與實(shí)戰(zhàn)演練的方式就是與社會(huì)用人單位合作的模式。學(xué)校可以與用人單位協(xié)商配合,在學(xué)生學(xué)習(xí)的一定時(shí)間內(nèi)將學(xué)生送往合作單位進(jìn)行操作演練,以提升學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,培養(yǎng)出更加符合用人單位需要的人才。
1.1為專業(yè)教育奠定基礎(chǔ)
由于剛?cè)雽W(xué)的新生接觸的專業(yè)知識(shí)還不是很多,所以對(duì)這個(gè)專業(yè)以及如何學(xué)好這個(gè)專業(yè)、需要哪些方面的專業(yè)技能、當(dāng)今社會(huì)乃至世界這方面的發(fā)展情況如何等等,都不是很清晰,不能給自己一個(gè)學(xué)習(xí)和探索的定位。通過《電氣工程導(dǎo)論》這門課程的學(xué)習(xí),學(xué)生可以對(duì)本專業(yè)進(jìn)行初步的認(rèn)識(shí),構(gòu)建初步的知識(shí)體系框架和培養(yǎng)方案,為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。
1.2教育心理學(xué)的體現(xiàn)
由于大學(xué)的教學(xué)與中學(xué)的教學(xué)的不同,需要指導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)、有目的地改變學(xué)習(xí)方法,以適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)。該課程是為本專業(yè)大一新生開設(shè)的一門必修課程。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生認(rèn)識(shí)到本專業(yè)的性質(zhì)、特點(diǎn)、發(fā)展以及所學(xué)技術(shù)的作用和地位,了解與本專業(yè)相關(guān)行業(yè)的工程現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)規(guī)格、基本要求、課程體系結(jié)構(gòu)、教學(xué)計(jì)劃安排和教學(xué)內(nèi)容,以及本專業(yè)各階段的學(xué)習(xí)要求、重點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法,使學(xué)生樹立正確的專業(yè)思想和學(xué)習(xí)觀,促成中學(xué)到大學(xué)學(xué)習(xí)的良好過渡,建立良好的專業(yè)印象,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,積極引導(dǎo)學(xué)生專業(yè)入門,使學(xué)生在大學(xué)時(shí)代能充分發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性。
2《電氣工程導(dǎo)論》教學(xué)體系及其特色
南京工程學(xué)院是一所以培養(yǎng)高等工程應(yīng)用型人才的本科院校,其前身之一為南京電力高等專科學(xué)校,在電氣工程教學(xué)方面形成了鮮明的特色和良好的積淀。《電氣工程導(dǎo)論》課程的設(shè)置正是其培養(yǎng)特色的體現(xiàn)。
2.1培養(yǎng)目標(biāo)
本課程是電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)本科生的必選專業(yè)平臺(tái)課程。目的首先是使剛?cè)雽W(xué)的新生對(duì)將要學(xué)習(xí)的專業(yè)有全面深入的了解,迅速適應(yīng)豐富多彩的大學(xué)學(xué)習(xí)生活,提前制定出比較完善的大學(xué)學(xué)習(xí)規(guī)劃;其次是對(duì)電氣工程學(xué)科發(fā)展的歷史沿革、電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科方向、電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行了全方位的介紹,這樣有利于學(xué)生對(duì)自己將要從事的專業(yè)有全面認(rèn)識(shí),以激發(fā)他們對(duì)后續(xù)的基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。通過本課程的學(xué)習(xí),為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程打下基礎(chǔ)、拓寬視野,使學(xué)生與終身學(xué)習(xí)和職業(yè)流動(dòng)的現(xiàn)代化潮流相適應(yīng)。為現(xiàn)代社會(huì)培養(yǎng)知識(shí)廣博、有創(chuàng)新和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才,并為學(xué)生更高層次的專業(yè)學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),為個(gè)人今后的多向發(fā)展提供全面的準(zhǔn)備。
2.2教學(xué)任務(wù)以及課程內(nèi)容設(shè)置
學(xué)習(xí)的具體任務(wù)是要求學(xué)生掌握:電氣工程學(xué)科及其涵蓋的內(nèi)容,電氣工程學(xué)科在我國(guó)高等教育中的地位,電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)本科培養(yǎng)目標(biāo)與方案;人類對(duì)電磁現(xiàn)象的早期研究;電工技術(shù)的發(fā)展歷程;電能利用與現(xiàn)有的發(fā)電類型,新型發(fā)電方式,發(fā)電、供電和用電的基本設(shè)備;中國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展,電力工業(yè)的特點(diǎn),電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位;電力系統(tǒng)及其組成;高電壓與絕緣技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展,高電壓與絕緣技術(shù)的基本任務(wù)及特點(diǎn),高電壓與絕緣技術(shù)的理論基礎(chǔ)及主要研究?jī)?nèi)容;電力電子技術(shù),電氣傳動(dòng)技術(shù);電力通信技術(shù),電力通信的現(xiàn)狀及面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn);自動(dòng)化及其應(yīng)用,自動(dòng)化和控制技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史等內(nèi)容。該課程由課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分組成,其中課堂教學(xué)又分為教材學(xué)習(xí)與專題討論,實(shí)驗(yàn)教學(xué)又分為演示實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室參觀。這樣的課程內(nèi)容設(shè)置既考慮了專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)又兼顧了專業(yè)興趣的激發(fā)和培養(yǎng)。
2.3教學(xué)特色
經(jīng)過多年的積累,本校《電氣工程導(dǎo)論》的教學(xué)形成了自有的特色。
1)課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合
課堂教學(xué)是以專職教師為主導(dǎo),以學(xué)生為教學(xué)主體的一種教學(xué)形式,具有廣泛而有效的教學(xué)效果。在課堂教學(xué)中,倡導(dǎo)教師應(yīng)用多媒體教學(xué),通過插入大量電氣工程和工程建設(shè)圖片、相關(guān)視頻或影像資料,使教學(xué)能更加生動(dòng)形象,這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)中能更容易接受。實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是通過演示、體驗(yàn)和觀摩的方式對(duì)課堂知識(shí)的理解和鞏固。本課程通過設(shè)置合理的演示和體驗(yàn)教學(xué),以及參觀電力專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、發(fā)輸電系統(tǒng)模型等方式,將書本知識(shí)以實(shí)物或?qū)嶒?yàn)示例的方式展現(xiàn)給學(xué)生,進(jìn)一步加深理解,帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。
2)資深教師教學(xué)
專業(yè)概論所涉及的教學(xué)內(nèi)容雖然不深,但卻要求專職教師除了具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn),還必須能夠了解行業(yè)動(dòng)態(tài)和最新進(jìn)展,知悉最新技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì),并能夠使學(xué)生全景式地了解電氣工程領(lǐng)域的知識(shí)體系和應(yīng)用前景。此外,面對(duì)沒有專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)的專業(yè)新生,如何在教學(xué)中高屋建瓴又深入淺出的教授課程內(nèi)容,是對(duì)《電氣工程導(dǎo)論》教師的一大挑戰(zhàn)。因此,我們通常邀請(qǐng)具有多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)課教師教授該課程。
3)教材教學(xué)與專題講座相結(jié)合
為了緊隨學(xué)科前沿,開拓學(xué)生視野,同時(shí)豐富教學(xué)內(nèi)容,我們采用教材教學(xué)與專題講座相結(jié)合的教學(xué)方式。其中專題講座主要包括兩部分內(nèi)容,一方面為科技前沿講座,另一方面為學(xué)生自主專題討論。科技前沿講座邀請(qǐng)從事科研的教師對(duì)電力行業(yè)前沿科技進(jìn)行介紹,例如新能源發(fā)電技術(shù),智能電網(wǎng)技術(shù),直流配電網(wǎng)技術(shù)等;學(xué)生自主專題討論是由學(xué)生自主選題,自主組織的課堂討論,通過這一環(huán)節(jié)的參與能夠讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí),在激發(fā)學(xué)習(xí)積極性和專業(yè)興趣的同時(shí),加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。
3關(guān)于課程教學(xué)的思考
《電氣工程導(dǎo)論》課程教學(xué)已形成完備的教學(xué)體系和教學(xué)方法,尤其是課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣和積極性。在參與和協(xié)助該課程教學(xué)的過程中,筆者產(chǎn)生以下幾方面的思考,在此提出以便與同行探討。
1)從課程內(nèi)容設(shè)置來看,該課程主要以傳統(tǒng)電力系統(tǒng)知識(shí)為核心,雖然增加了專題講座內(nèi)容,但是在傳遞行業(yè)新興技術(shù)方面仍稍息薄弱。若能在講解完電力系統(tǒng)基礎(chǔ)概念后,采用視頻、圖片等生動(dòng)素材對(duì)新興技術(shù)進(jìn)行更多的介紹,更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及專業(yè)憧憬。
中圖分類號(hào):G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2013)08(a)-0134-02
1 電氣工程導(dǎo)論教學(xué)的重要性及內(nèi)容
今后若干年內(nèi)對(duì)電氣工程發(fā)展影響最大的主要因素包括:
(1)信息技術(shù)的決定性影響。信息技術(shù)廣泛地定義為包括計(jì)算機(jī)、世界范圍高速寬帶、電氣工程圖、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通訊系統(tǒng),以及用來傳感、處理、存儲(chǔ)和顯示各種信息等相關(guān)支持技術(shù)的綜合。信息技術(shù)對(duì)電氣工程的發(fā)展具有特別大的支配性影響。信息技術(shù)持續(xù)以指數(shù)速度增長(zhǎng)在很大程度上取決于電氣工程中眾多學(xué)科領(lǐng)域的持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新。反過來,信息技術(shù)的進(jìn)步又為電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供了更新更先進(jìn)的工具基礎(chǔ)。
(2)與物理科學(xué)的相互交叉面拓寬。由于三極管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的發(fā)展,固體電子學(xué)在20世紀(jì)的后50年對(duì)電氣工程的成長(zhǎng)起到了巨大的推動(dòng)作用。電氣工程與物理科學(xué)間的緊密聯(lián)系與交叉仍然是今后電氣工程學(xué)科的關(guān)鍵,并且將拓寬到生物系統(tǒng)、光子學(xué)、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。21世紀(jì)中的某些最重要的新裝置、新系統(tǒng)和新技術(shù)將來自上述領(lǐng)域。
(3)快速變化。技術(shù)的飛速進(jìn)步和分析方法、設(shè)計(jì)方法的日新月異,使得我們必須每隔幾年對(duì)工程問題的過去解決方案重新全面思考或?qū)彶椤?/p>
從以上知道,本課程的內(nèi)容包含了電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微機(jī)原理及應(yīng)用、信號(hào)與系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理、電機(jī)與拖動(dòng)、電力電子技術(shù)、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)、電氣控制技術(shù)與PLC應(yīng)用、微機(jī)控制技術(shù)、供電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)。
2 本課程教學(xué)存在的問題及解決方法
2.1 課程教學(xué)存在的問題
(1)教師素質(zhì)問題。
電氣工程導(dǎo)論的內(nèi)容及其豐富,包含的課程知識(shí)十分復(fù)雜,這對(duì)如何聘用新的教師,如何培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)有很大影響。
延伸到電氣專業(yè)外相關(guān)的很多技術(shù)發(fā)展,要激起學(xué)生對(duì)外來世界更加信息化的好奇,對(duì)未來人類生活的向往,比如智能家居,通過無(wú)線就能控制家用電器等,方便快捷安全,抑或更加人性化和自主化的小型分散發(fā)電,超導(dǎo)技術(shù)等。
目前的大學(xué)教師,對(duì)導(dǎo)論的教學(xué),只是局限于本身的內(nèi)容講解,使用相關(guān)的PPT;以為講完一本書就算完成了的《電氣工程導(dǎo)論》的教學(xué),對(duì)于能不能激起學(xué)生的興趣關(guān)心不夠,達(dá)不到教學(xué)效果;其次,沒有哪一個(gè)人能夠全面掌握《電氣工程導(dǎo)論》包含的所有內(nèi)容。一個(gè)教師講完一本教材不適應(yīng)本課程的教學(xué)。
(2)學(xué)生認(rèn)知問題。
導(dǎo)論,顧名思義是講述有關(guān)專業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用,但是因?yàn)榻佑|的專業(yè)課程還不是很多,所以對(duì)怎么樣去學(xué)好這個(gè)專業(yè)、需要哪些方面的專業(yè)技能、當(dāng)今社會(huì)乃至世界這方面的發(fā)展情況如何等等都不是很清晰,不能給自己一個(gè)學(xué)習(xí)和探索的定位;通過這門課,學(xué)生需要對(duì)本專業(yè)進(jìn)行深刻的認(rèn)識(shí)。
但是,本課程多開設(shè)在大學(xué)一年級(jí)第一學(xué)期,學(xué)生剛從高中畢業(yè)進(jìn)入大學(xué)校門,尚不適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí),此時(shí)開設(shè)內(nèi)容如此豐富的內(nèi)容的課程,許多學(xué)生不能理解開本課程的目的和意義。另外,本課程的內(nèi)容決定本課程考查課,學(xué)生的重視程度達(dá)不到一定高度。
(3)教材問題。
技術(shù)的飛速進(jìn)步和分析方法、設(shè)計(jì)方法的日新月異,使得以出版的《電氣工程導(dǎo)論》教材的壽命極短,也就是說,任何一本《電氣工程導(dǎo)論》教材的使用都會(huì)面臨不能滿足現(xiàn)代教學(xué)問題。
2.2 解決方法
針對(duì)以上問題,通過一下教學(xué)設(shè)計(jì)解決問題。
(1)教師設(shè)計(jì)。
打破傳統(tǒng)的一門課程一個(gè)老師的教學(xué)方法,將本課程分解為:電子、電氣、測(cè)量、控制、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等幾個(gè)方面內(nèi)容;每一部分內(nèi)容安排一個(gè)具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師講解。
教師與學(xué)生一個(gè)是教,一個(gè)是學(xué);不同的資深老師講解不同的知識(shí),會(huì)使學(xué)生認(rèn)為學(xué)校對(duì)他們很重視,使他們的自尊心得到滿足,從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
(2)教法設(shè)計(jì)。
采用案例或者參觀方法,取代以往的以教材為主的講課方式,讓學(xué)生從案例中知道電氣工程專業(yè)的重要性,或者從企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)體會(huì)電氣工程的作用及重要性,以及電氣工程專業(yè)涉及的相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用。
(3)過程設(shè)計(jì)。
打破傳統(tǒng)的每周兩個(gè)課時(shí)的授課過程,改變?yōu)榧袝r(shí)間進(jìn)行案例分析和實(shí)踐活動(dòng)。在案例分析和參觀實(shí)踐過程中,讓學(xué)生多進(jìn)行討論以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)認(rèn)知能力。
(4)學(xué)生設(shè)計(jì)。
學(xué)生是學(xué)習(xí)的主題,在本課程教學(xué)過程中,加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)面的培養(yǎng),貫徹“考研、出國(guó)、技能的人才培養(yǎng)導(dǎo)向,全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力;讓學(xué)生知道電工、電子、信息、控制理論以及計(jì)算機(jī)軟硬件的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性,讓學(xué)生知道較好的工程實(shí)踐的重要性”。
2.3 教學(xué)實(shí)踐
河南工程學(xué)院針對(duì)2011,2012級(jí)學(xué)生進(jìn)行了教學(xué)改革,在兩個(gè)星期之內(nèi)完成了對(duì)當(dāng)屆學(xué)生《電氣工程道路兩年的教學(xué)工作》,教師及教法設(shè)計(jì)具體方案如圖1所示。
將《電氣工程導(dǎo)論》所涉及的內(nèi)容規(guī)劃到不同的教研室,然后,各教研室安排相應(yīng)的具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師進(jìn)行案例教學(xué)并帶領(lǐng)學(xué)生到相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域參觀。每個(gè)案例分析及參觀分配3天時(shí)間,其中一天講述案例,一天參觀學(xué)習(xí),一天討論。
最后的總結(jié)過程,由學(xué)院委派資深教師對(duì)學(xué)生系統(tǒng)講解電氣生產(chǎn)、電氣安全及技術(shù)開發(fā)等內(nèi)容,并讓學(xué)生用一個(gè)下午時(shí)間寫出電氣工程導(dǎo)論學(xué)習(xí)報(bào)告。
2.4 滿意度調(diào)查
河南工程學(xué)院連續(xù)幾年對(duì)《電氣工程導(dǎo)論》學(xué)習(xí)滿意度進(jìn)行調(diào)查,幾年來,調(diào)查結(jié)果見表1。
表1中,2009及2010年沒有進(jìn)行教學(xué)改革,2011及2012進(jìn)行了本課程的教學(xué)改革,從表1可以看出,進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)以后,學(xué)生對(duì)教師及教法滿意度有了極大地提高,對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)內(nèi)容有了極大地理解,產(chǎn)生了極大地學(xué)習(xí)興趣。
3 結(jié)論
《電氣工程導(dǎo)論》是電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的必修課,本課程的教學(xué)效果直接影響了學(xué)生對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣;本課程的教學(xué)改革,使得學(xué)生對(duì)本專業(yè)有了深刻認(rèn)識(shí),達(dá)到了教學(xué)要求。
參考文獻(xiàn)
一、電氣工程技術(shù)的發(fā)展史
電氣工程(Electrical Engineering)是現(xiàn)代科技領(lǐng)域核心學(xué)科之一,傳統(tǒng)的電氣工程定義為用于創(chuàng)造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的有關(guān)學(xué)科的總和。21世紀(jì)的電氣工程概念已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這一范疇,如今電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關(guān)的工程行為。電氣工程的發(fā)展程度直接體現(xiàn)了國(guó)家的科技進(jìn)步水平,因此,電氣工程的教育和科研在發(fā)達(dá)國(guó)家大學(xué)中始終占據(jù)重要地位。
1.電磁學(xué)理論的建立及通訊技術(shù)的發(fā)展
大自然中的雷電使人類對(duì)電有了最早、最樸素的認(rèn)識(shí),天然磁石吸鐵是人類對(duì)磁現(xiàn)象的最早觀察,然而,人類對(duì)電磁現(xiàn)象的研究始于16世紀(jì)的英國(guó),1663年德國(guó)科學(xué)家蓋利克發(fā)明了摩擦起電的儀器,1729年英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)電荷可以通過金屬傳導(dǎo)等等,這是人類對(duì)電的早期實(shí)驗(yàn),之后又出現(xiàn)了一系列具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明。
(1)庫(kù)侖定律。1785年法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鐾ㄟ^扭秤測(cè)量靜電力和磁力總結(jié)出:兩個(gè)電荷之間的作用力與它們間距離的平方成反比,與它們所帶電荷量的乘積成正比,這就是著名的庫(kù)侖定律。這一發(fā)現(xiàn)的歷史意義在于它標(biāo)志著人類對(duì)電磁現(xiàn)象的研究從定性階段進(jìn)入了定量階段。
(2)“伏打電池”。1799年意大利物理學(xué)家伏特經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)把任何潮濕物體放到兩個(gè)不同金屬之間都會(huì)產(chǎn)生電流,一年后伏特發(fā)明了世界上第一個(gè)電池,自此人類對(duì)電的研究由靜電擴(kuò)大到了動(dòng)電,開辟了電學(xué)研究的新領(lǐng)域。
(3)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和安培右手定則。1820年奧斯特偶然發(fā)現(xiàn)通電鉑絲周圍的小磁針發(fā)生輕微晃動(dòng),之后他經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)。其后安培進(jìn)行了更深入的研究,提出了右手定則,發(fā)現(xiàn)了電流方向與磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向之間的關(guān)系。安培還通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)通電導(dǎo)體和兩個(gè)通電線圈之間相互作用的規(guī)律,從而奠定了電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。
(4)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)。英國(guó)科學(xué)家法拉第是第一個(gè)成功完成磁生電實(shí)驗(yàn)的人,并歸納出產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種情況:一是變化著的電流;二是變化著的磁場(chǎng);三是運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定電流;四是運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng);五是在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電線。法拉第把這一現(xiàn)象叫做“電磁感應(yīng)”。電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使生產(chǎn)電成為可能,至今,發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器都是運(yùn)用電磁感應(yīng)原理工作的。
(5)麥克斯韋建立電磁場(chǎng)理論。英國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家麥克斯韋總結(jié)了前人的一系列成果,用數(shù)學(xué)方程式表示電磁場(chǎng),建立了完整的電磁理論體系,揭示了光、電、磁本質(zhì)上的統(tǒng)一,并預(yù)言了電磁波的存在。1873年他出版的電磁場(chǎng)理論經(jīng)典著作《電磁學(xué)通論》是里程碑式的自然科學(xué)理論巨著。
任何科學(xué)發(fā)明與發(fā)現(xiàn)都是許許多多的科學(xué)家不懈努力的成果,德國(guó)物理學(xué)家歐姆、高斯、赫茲,美國(guó)物理學(xué)家亨利,俄國(guó)物理學(xué)家楞次等等都為電磁理論的形成作出過貢獻(xiàn),本文不在一一類舉。
電磁理論的建立為無(wú)線電通信揭示的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),19世紀(jì)通信技術(shù)取得了突破性成果,先后發(fā)明了有線電報(bào)、有線電話和無(wú)線通信。
2.電工技術(shù)的初期發(fā)展
人類社會(huì)發(fā)展歷程中經(jīng)歷了三次工業(yè)革命,對(duì)人類的進(jìn)步起到了巨大的作用。第一次工業(yè)革命從18世紀(jì)中葉到19世紀(jì)中葉,以瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)為標(biāo)志,以機(jī)械化為特征,中心在英國(guó);第二次工業(yè)革命從19世紀(jì)后半期到20世紀(jì)中葉,以工業(yè)生產(chǎn)電氣化為主要標(biāo)志,其成果是電力、鋼鐵、化工“三大技術(shù)”與汽車、飛機(jī)和無(wú)線電通信“三大文明”,其中心在美國(guó)和德國(guó);第三次工業(yè)革命從20世紀(jì)中葉到21世紀(jì)初,以社會(huì)生產(chǎn)、生活信息化為特點(diǎn),又叫新技術(shù)革命。第二次工業(yè)革命就是從電工技術(shù)初創(chuàng)和應(yīng)用開始的。
(1)直流發(fā)電機(jī)的誕生。1831年英國(guó)企業(yè)家研制出了史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)——蒸汽動(dòng)力永磁發(fā)電機(jī);1832年法國(guó)科學(xué)家匹克斯發(fā)明了世界上第一臺(tái)直流發(fā)動(dòng)機(jī);1866年西門子發(fā)明了自激式勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī);1870年格拉姆發(fā)明了實(shí)用自激直流發(fā)電機(jī),結(jié)構(gòu)可靠,電流穩(wěn)定,輸出功率大,被各國(guó)廣泛采用作為照明燈電源。
(2)遠(yuǎn)距離輸電和電力工業(yè)技術(shù)體系的初步建立。1875年法國(guó)巴黎火車站建成世界上最早的一座火力發(fā)電廠。愛迪生不僅發(fā)明了燈泡,他還在1882年建立了美國(guó)第一家直流發(fā)電廠,裝有6臺(tái)直流發(fā)電機(jī),通過電纜輸送照明用電,不過當(dāng)時(shí)的最大輸送距離只有1.6km。之后愛迪生還建立了一座水電站,形成了電力工業(yè)體系的雛形。
(3)交流發(fā)電機(jī)電荷電動(dòng)機(jī)的誕生。1876~1878年俄國(guó)人亞布洛切科夫成功試驗(yàn)了單相交流輸電技術(shù)。1885年,英國(guó)工程師菲爾安基設(shè)計(jì)的第一座交流單相發(fā)電站建成。同年,美國(guó)人威斯汀豪率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成了交流發(fā)電、供電系統(tǒng),并創(chuàng)建了交流配電網(wǎng)。1883年,美籍電氣工程師特斯拉發(fā)明了世界上第一臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī),5年后他又發(fā)明了兩相異步電動(dòng)機(jī)和交流電傳輸系統(tǒng)。1888年,俄國(guó)工程師德布羅夫斯基和德爾伏發(fā)明了三相交流制。1891年,德國(guó)安裝了世界上第一臺(tái)三相交流發(fā)電機(jī),并建成了第一條三相交流輸電線路。自此,三相異步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛應(yīng)用,電能逐步取代了蒸汽成為動(dòng)力源,電力工業(yè)得到了迅速發(fā)展。
3.電工理論的建立
(1)電路理論的建立。關(guān)于電路的早期研究有:1778年伏特提出了電容的概念,給出了導(dǎo)體上儲(chǔ)存電荷的計(jì)算方法Q=CU;1826年歐姆發(fā)表了歐姆定律;1831年法拉第提出了電磁感應(yīng)定律;1832年亨利提出了磁通量計(jì)算公式。
1845年德國(guó)物理學(xué)家基爾霍夫提出了關(guān)于任意電路中電流、電壓關(guān)系的基本定律:電流定律(任意時(shí)刻電路中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的各條支路電流的代數(shù)和為零);電壓定律(任何時(shí)刻電路中任意一個(gè)閉合回路的各元件電壓的代數(shù)和為零)。這兩個(gè)定律發(fā)展了歐姆定律,奠定了電路系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)。
1853年英國(guó)物理學(xué)家湯姆遜推導(dǎo)出了電路震蕩方程,并得出了萊頓瓶發(fā)電過程中電流在反復(fù)震蕩且不斷衰減的結(jié)論,并計(jì)算出震蕩頻率與R、L、C參數(shù)之間的關(guān)系,奠定了動(dòng)態(tài)電路分析的基礎(chǔ)。1855年,湯姆遜還建立了長(zhǎng)距離電纜的等效電路模型。
1893年美籍電氣學(xué)家施泰因梅茨提出了計(jì)算交流電路的方法——“相量法”,其實(shí)用、易懂,至今在分析正弦交流電路時(shí)依然沿用此法。
其間,赫爾姆霍茲提出的等效發(fā)電機(jī)原理、基爾霍夫建立的長(zhǎng)距離架空線路參數(shù)電路模型、亥維賽德找出的求解電路暫態(tài)過程運(yùn)算法、傅立葉用數(shù)學(xué)方法建立的熱傳導(dǎo)定律等等都對(duì)電工理論的豐富和完善起到了重要作用。
(2)電網(wǎng)絡(luò)理論的建立。通信技術(shù)的興起推動(dòng)了電網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展。1924年,福斯特給出了電感和電容二端網(wǎng)絡(luò)的電抗定理,建立了由給定頻率特性設(shè)計(jì)電路的電網(wǎng)絡(luò)理論。
1945年美國(guó)科學(xué)家伯德總結(jié)出了分析線性電路和控制系統(tǒng)的頻域分析方法。1953年梅森創(chuàng)建了采用信號(hào)流圖分析復(fù)雜回饋系統(tǒng)的方法,并被廣泛應(yīng)用。20世界50年代美國(guó)科學(xué)家達(dá)默制成了第一批集成電路,從此電路理論中增加了對(duì)含源器件的電路分析和綜合。20世紀(jì)70年代在L.O.Chua等科學(xué)家的努力下,器件建模理論逐漸日趨完善。20世紀(jì)中期計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使電網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)輔助分析和設(shè)計(jì)成為電路理論研究中的基本手段。
4.新技術(shù)革命對(duì)電氣工程技術(shù)的推動(dòng)
20世紀(jì)中葉開始的第三次技術(shù)革命又稱為新技術(shù)革命,以核能、宇航和電子計(jì)算機(jī)這三大技術(shù)為主要標(biāo)志。這個(gè)時(shí)期的主要理論是信息論、系統(tǒng)論和控制論,這三大理論的創(chuàng)立為通信工程技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的研究提供了全新的科學(xué)方法。
(1)計(jì)算機(jī)的升級(jí)換代對(duì)電氣工程技術(shù)的推動(dòng)。自19世紀(jì)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問世以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,計(jì)算機(jī)給人類社會(huì)帶來了翻天覆地的變化,人類社會(huì)從此走進(jìn)了信息時(shí)代。1952年出世的第一代計(jì)算機(jī)使用的是真空電子管,不僅體積巨大,而且耗電量驚人。1959年~1963年生產(chǎn)的第二代計(jì)算機(jī)用晶體管替代了真空電子管,大大提高了運(yùn)算速度,減少了耗電量,減小了體積,運(yùn)用在了軍事和科研領(lǐng)域。1964年~1970年生產(chǎn)的第三代計(jì)算機(jī)用集成電路替代了晶體管,不僅極大地提高了運(yùn)算速度而且降低了成本,計(jì)算機(jī)開始進(jìn)入到了普及階段。1971年至今生產(chǎn)的第四代計(jì)算機(jī)使用了超大規(guī)模集成電路,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,計(jì)算機(jī)普及到了個(gè)人。計(jì)算機(jī)的升級(jí)換代推動(dòng)了控制技術(shù)的發(fā)展,形成了計(jì)算機(jī)管理生產(chǎn)系統(tǒng),提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
(2)電子信息技術(shù)的發(fā)展。電子信息技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電信技術(shù)相結(jié)合而形成的技術(shù)手段。20世紀(jì)通信技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,人類社會(huì)生活也由此發(fā)生了巨大變革,人類從此進(jìn)入信息時(shí)代。
1920年人們發(fā)現(xiàn)電離層對(duì)無(wú)線電短波有反射作用。1935年人們發(fā)現(xiàn)了雷達(dá)并廣泛應(yīng)用于軍事和民用通信領(lǐng)域。1964年美國(guó)發(fā)射了第一顆地球同步靜止軌道通信衛(wèi)星,突破了大氣層對(duì)無(wú)線電波的屏蔽,實(shí)現(xiàn)了宇宙范圍的無(wú)線電通信。20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立使人們開始通過互聯(lián)網(wǎng)獲取信息。20世紀(jì)80年代以后尋呼機(jī)和移動(dòng)電話逐步得到廣泛使用,現(xiàn)今信息服務(wù)業(yè)已成為世界上發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。
電氣工程技術(shù)發(fā)展史再次印證了這樣兩個(gè)真理:一是任何理論的創(chuàng)立和技術(shù)的進(jìn)步都要靠眾多科學(xué)家甚至一代代人的不懈努力而實(shí)現(xiàn),特別是在學(xué)科相互融合交叉的今天。二是科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展和人類社會(huì)的巨大進(jìn)步,科技是第一生產(chǎn)力,創(chuàng)新是社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)力。
二、電氣學(xué)科的形成與發(fā)展
按我國(guó)高等教育學(xué)科劃分,電氣信息學(xué)科類屬工學(xué)門類(門類編號(hào)08),其下設(shè)五個(gè)一級(jí)學(xué)科:電氣工程(一級(jí)學(xué)科編號(hào)0808)、電子科學(xué)與技術(shù)(0809)、信息與通信工程(0810)、控制科學(xué)與工程(0811)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)(0812)。這五個(gè)學(xué)科有著相同的學(xué)科基礎(chǔ),都是研究電磁現(xiàn)象及其應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科與技術(shù)工程的綜合,電能的突出優(yōu)點(diǎn)在于:它既是易于傳輸?shù)墓I(yè)動(dòng)力,又是非常可靠的信息載體。電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)都是從電類專業(yè)派生出來的弱電學(xué)科,在19世紀(jì)末電工科學(xué)技術(shù)已形成了電力與電信兩大分支。
我國(guó)電氣工程一級(jí)學(xué)科下設(shè)五個(gè)二級(jí)學(xué)科:電機(jī)與電器(二級(jí)學(xué)科編號(hào)080801)、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化(080802)、高電壓與絕緣技術(shù)(080803)、電力電子與電力傳動(dòng)(080804)、電工理論與新技術(shù)(080805),電氣工程包含的專業(yè)基礎(chǔ)理論有電路原理、模擬電子、數(shù)字電子、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、電磁理論、MATLAB仿真等。專業(yè)理論有電力系統(tǒng)及其暫態(tài)分析、電力電子、電機(jī)學(xué)、高電壓與絕緣、電力拖動(dòng)、輸配電、工廠企業(yè)供電、電力市場(chǎng)等。
19世紀(jì)末歐美大學(xué)先后設(shè)立了電氣工程(Electrical Engineering)專業(yè),100多年來,其名稱雖然沒變,但內(nèi)涵已隨著科技的飛速發(fā)展有了非常大的變化。過去歐美的電氣工程專業(yè)是以電力工程為主,現(xiàn)在電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)已成為該專業(yè)的核心,美國(guó)一些著名高校甚至已不開設(shè)電力工程研究方向。有些大學(xué)把計(jì)算機(jī)技術(shù)從電氣工程系分離了出去,單獨(dú)成立了計(jì)算機(jī)科學(xué)系。
我國(guó)的電氣工程始于1908年上海南洋公學(xué)的電機(jī)電工學(xué)科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的歷史了。1917年該校的電機(jī)專科設(shè)立了電訊門,即我國(guó)最早的無(wú)線電專業(yè),如今的電子信息及計(jì)算機(jī)專業(yè)群都是由此發(fā)展演化而來的。1932年,清華大學(xué)設(shè)置了電機(jī)系。建國(guó)后,我國(guó)建立了一大批以工科為主的多科性大學(xué),其中大多設(shè)立了電機(jī)工程系。1977年以后,大部分高校的“電機(jī)工程系”陸續(xù)更名為“電氣工程系”,近幾年來,部分高校又把“電氣工程系”發(fā)展成為“電氣工程學(xué)院”。我國(guó)的電氣工程雖然與國(guó)外名稱相同,但內(nèi)涵有很大區(qū)別,我國(guó)大學(xué)一般都是強(qiáng)弱電分開,即電氣類與電信類分設(shè)在不同的學(xué)院。
100多年以來,電氣工程學(xué)科已發(fā)展成為覆蓋多門類交叉學(xué)科、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的完善的學(xué)科,形成了強(qiáng)弱電結(jié)合、軟硬件結(jié)合、機(jī)電結(jié)合的學(xué)科特點(diǎn)。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家電氣工程學(xué)科的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì):
(1)在學(xué)科中融入大量信息技術(shù)知識(shí)。在全球信息化的當(dāng)今,信息技術(shù)以指數(shù)速度進(jìn)步,它曾對(duì)電氣工程學(xué)科的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用,還將為電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供工具與技術(shù)支持,對(duì)電氣學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了決定性作用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的著名大學(xué)(如耶魯大學(xué)、麻省理工學(xué)院等)大都把電氣工程、通信工程、計(jì)算機(jī)工程放在同一學(xué)院,以利于在電氣工程學(xué)科中融入大量的信息技術(shù)知識(shí)。
(2)與其他學(xué)科不斷交叉融合,拓展了研究領(lǐng)域,大量的研究都是在跨學(xué)科領(lǐng)域開展的。
(3)與企業(yè)聯(lián)系密切,科技成果轉(zhuǎn)換能力強(qiáng),引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新。
三、電氣技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
與電氣工程學(xué)科相關(guān)的產(chǎn)業(yè)主要有電力工業(yè)、電氣裝備制造業(yè)以及幾乎所有使用電力的行業(yè),電氣技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也主要集中在這些行業(yè)。
1.可再生能源技術(shù)
1995年全球可再生能源僅占一次能源的18%,預(yù)測(cè)到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世紀(jì),光伏技術(shù)、風(fēng)電技術(shù)、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)等得到了快速發(fā)展。下面著重介紹人類的未來能源——?dú)淠堋?茖W(xué)家們一直致力于研究把氫能作為人類未來的能源,氫能有其他能源無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì):
(1)清潔。其反應(yīng)后的生成物為水和氮化氫,對(duì)環(huán)境沒有污染。
(2)儲(chǔ)量豐富。地球上的海水所含的氫用來發(fā)電就夠人類用數(shù)億年。
(3)熱值高。單位重量的發(fā)熱量叫熱值,氫的熱值是汽油的3倍,煤炭的4倍。現(xiàn)在世界上很多國(guó)家正在斥巨資研究這一能源,但目前還處在實(shí)驗(yàn)室階段,距工業(yè)應(yīng)用還有一段距離。
2.輸電信技術(shù)
超導(dǎo)技術(shù)在電氣工程中的廣泛應(yīng)用已成為發(fā)展趨勢(shì)。
(1)超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)。將電能轉(zhuǎn)換為電磁能,利用超導(dǎo)線圈儲(chǔ)存起來。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)是除電池儲(chǔ)能系統(tǒng)之外的又一儲(chǔ)能系統(tǒng),其使用將提高電網(wǎng)的安全性。
(2)超導(dǎo)故障限流器。利用超導(dǎo)體超導(dǎo)與正常狀態(tài)的轉(zhuǎn)變特性,快速限制電力系統(tǒng)故障短路電流,保障電網(wǎng)安全。
(3)超導(dǎo)大容量電纜。可大大降低輸電過程中的電耗,提高能源效率。
作者簡(jiǎn)介:韓楊(1982-),男,四川成都人,電子科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院,講師。(四川 成都 611731)
基金項(xiàng)目:本文系電子科技大學(xué)中央高校基本科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2672011ZYGX2011J093)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)10-0057-02
“電氣工程概論”課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程圍繞電氣工程領(lǐng)域的幾個(gè)主要分支——電機(jī)電器及其控制、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動(dòng)、電工新技術(shù)等方面進(jìn)行全面系統(tǒng)的介紹。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)電氣學(xué)科的發(fā)展歷史和應(yīng)用現(xiàn)狀有全景式的了解,對(duì)進(jìn)一步深入電氣工程學(xué)科類專業(yè)學(xué)習(xí)起到導(dǎo)航作用,并逐步培養(yǎng)對(duì)電氣科學(xué)與工程的崇尚與追求的專業(yè)精神以及創(chuàng)新意識(shí)。[1,2]
實(shí)踐表明,學(xué)生總是習(xí)慣于知識(shí)的“定量”化灌輸模式,而對(duì)于這樣一門以“定性”介紹為主、沒有公式講解和詳細(xì)專業(yè)理論分析的課程,最初還有些不適應(yīng)。如何激發(fā)學(xué)生對(duì)電氣專業(yè)的興趣,引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)搜索和圖書館資料查詢等手段,去主動(dòng)了解和掌握一些專業(yè)知識(shí)背景,是課堂教學(xué)中需要著重思考和實(shí)踐的課題。[3-5]筆者經(jīng)過兩三年的電氣工程概論教學(xué)后,在重點(diǎn)講述電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力電子與電力傳動(dòng)等的基礎(chǔ)上,把互動(dòng)式教學(xué)方法成功應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中。課堂教學(xué)表明,這對(duì)于提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力方面是非常有效的。
一、 采用互動(dòng)式教學(xué)方法,探索改革教學(xué)模式
“電氣工程概論”課程涵蓋內(nèi)容多,采用傳統(tǒng)滿堂灌式教學(xué)方法,效果不佳。筆者通過教學(xué)實(shí)踐,摸索出一套有效的方法,教學(xué)安排按照如下順序:教師理論講解—多媒體PPT展示—視頻演示—給學(xué)生布置課后調(diào)研題目—學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分組研討、制作PPT—學(xué)生課堂專題演講—同學(xué)問答互動(dòng)、教師總結(jié)—教師提出整改意見—學(xué)生課后再次收集資料、完成研究報(bào)告。這種互動(dòng)式方法培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)課程的興趣,使他們?cè)赑PT演講、書面表達(dá)、創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面都起到積極作用。
二、調(diào)整更新教學(xué)內(nèi)容,提升課堂教學(xué)質(zhì)量
1.課程緒論
(1)主要內(nèi)容:電氣工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位;電氣科學(xué)與工程的發(fā)展簡(jiǎn)史、前景、理論基礎(chǔ)和常用計(jì)算機(jī)程序,譬如EMTP、MATLAB、BPA、EMTDC、PSPICE等。應(yīng)達(dá)要求:了解電氣科學(xué)與工程的產(chǎn)生過程;了解電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的二級(jí)學(xué)科分布;了解電氣工程學(xué)科的發(fā)展前景和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的主要應(yīng)用和作用。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):圍繞使學(xué)生對(duì)本課程的專業(yè)背景、主要應(yīng)用前景有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)和激發(fā)其對(duì)本專業(yè)的熱愛這一目標(biāo)來展開。在講授過程中,補(bǔ)充智能電網(wǎng)、新能源的開發(fā)利用技術(shù)等當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn),擴(kuò)展學(xué)生的專業(yè)視野。
2.電機(jī)電器及其控制技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電機(jī)的作用及其發(fā)展簡(jiǎn)史;電機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、選用與運(yùn)行控制;電機(jī)學(xué)的研究?jī)?nèi)容概要;電器的發(fā)展歷史和分類。應(yīng)達(dá)要求:了解電機(jī)的基本作用、發(fā)展簡(jiǎn)史、電器的發(fā)展歷史;理解電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用領(lǐng)域;掌握電機(jī)的可逆原理;理解電機(jī)學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容、高壓電器與低壓電器的基本結(jié)構(gòu)與作用;掌握電機(jī)分類方法和不同類別的電機(jī)特點(diǎn)。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹電機(jī)與電器學(xué)科的概況、發(fā)展簡(jiǎn)史,使學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)等后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課程以及電機(jī)的微機(jī)控制技術(shù)等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)建立初步的感性認(rèn)識(shí)。通過FLASH制作的同步電機(jī)勵(lì)磁過程和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)模擬動(dòng)畫來加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)理論知識(shí)的理解。對(duì)于電器部分,通過圖片的形式向?qū)W生展示各種電器,增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí);對(duì)于高壓電器部分,由于裝置體積龐大,采用視頻錄相講解的方法,拉近學(xué)生對(duì)高壓電器的感性距離。
3.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電力系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史;電力系統(tǒng)簡(jiǎn)介;發(fā)電廠、電網(wǎng)概述;電力市場(chǎng)簡(jiǎn)介;電力新技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)。應(yīng)達(dá)要求:了解電力系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史和我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展概況、交直流輸電技術(shù)的發(fā)展過程、各種類型的能源發(fā)電原理及其特點(diǎn);了解電力市場(chǎng)的概念、電力新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì);理解電力系統(tǒng)的功能與作用、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和運(yùn)行過程。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):主要講授電力系統(tǒng)的概況、基本概念,內(nèi)容涉及發(fā)、輸、供、配、用幾大部分,按發(fā)電部分、電網(wǎng)運(yùn)行與調(diào)度、電力應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)順序介紹。教學(xué)過程中首先從系統(tǒng)的角度對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行介紹,使學(xué)生建立對(duì)電力系統(tǒng)整體功能及結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí),在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)各個(gè)組成部分分別闡述。在講述電力系統(tǒng)發(fā)展前沿技術(shù)的時(shí)候,本著自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展主線,將智能電網(wǎng)的概念引入課堂。
4.電力電子技術(shù)與電力傳動(dòng)
(1)主要內(nèi)容:電力電子技術(shù)的作用與發(fā)展簡(jiǎn)史;電力電子技術(shù)的特點(diǎn)和研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域;電力電子技術(shù)的地位、發(fā)展方向和電力傳動(dòng)概況。應(yīng)達(dá)要求:了解電力電子技術(shù)的作用、發(fā)展歷史;了解電力電子技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì);了解電力傳動(dòng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域;理解電力電子技術(shù)的概念與特點(diǎn)和直流電機(jī)、交流電機(jī)傳動(dòng)的基本原理。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹電力電子技術(shù)的作用、歷史、主要特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)。電力電子技術(shù)是我院電氣專業(yè)一門重要的專業(yè)課程。對(duì)半導(dǎo)體變流技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行講授,讓學(xué)生明確電力電子技術(shù)的本質(zhì)和重要意義;將實(shí)驗(yàn)室電力電子器件作為道具,在課堂上實(shí)物演示,讓學(xué)生建立感性認(rèn)識(shí)。在講述電力傳動(dòng)部分時(shí),結(jié)合工程實(shí)踐進(jìn)行案例教學(xué),使學(xué)生明確電力傳動(dòng)在工業(yè)中的應(yīng)用概況;結(jié)合科研課題,將典型案例通過PPT向?qū)W生展示。
5.高電壓與絕緣技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:高電壓與絕緣技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史及主要內(nèi)容;高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。應(yīng)達(dá)要求:了解高電壓與絕緣技術(shù)的作用;了解高電壓的產(chǎn)生原理和試驗(yàn)設(shè)備;了解高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用;理解基本的高電壓及絕緣試驗(yàn)操作。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):介紹高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域及其試驗(yàn)技術(shù)。本章具有很強(qiáng)的專業(yè)背景,因此在教學(xué)時(shí),采用了PPT講授和視頻演示相結(jié)合的教學(xué)手段,突出高電壓技術(shù)的產(chǎn)生背景、發(fā)展歷程、試驗(yàn)條件和環(huán)境等,達(dá)到讓學(xué)生建立一個(gè)感性認(rèn)識(shí)的目的。
6.電工新技術(shù)
(1)主要內(nèi)容:電工新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、超導(dǎo)電工技術(shù)、聚變電工技術(shù)、磁流體技術(shù)、可再生能源技術(shù)、磁懸浮列車技術(shù)、燃料電池技術(shù)、飛輪儲(chǔ)能技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)。應(yīng)達(dá)要求:了解電工新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、超導(dǎo)電工技術(shù)、磁聚變電工技術(shù)的基本原理及應(yīng)用,磁流體發(fā)電和推進(jìn)技術(shù)、磁懸浮列車技術(shù)、燃料電池技術(shù)及應(yīng)用,飛輪儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用和微機(jī)電系統(tǒng)的基本概念。
(2)教學(xué)設(shè)計(jì):主要以PPT講授為主。對(duì)超導(dǎo)電工、聚變電工、可再生能源發(fā)電、燃料電池技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)等前沿技術(shù)進(jìn)行專題概述。
三、改革教學(xué)方法,創(chuàng)新互動(dòng)式教學(xué)模式
1.注重課堂引導(dǎo),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
在教學(xué)過程中,借助網(wǎng)絡(luò)資源,向?qū)W生介紹電氣行業(yè)的應(yīng)用情況和相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品和市場(chǎng)情況,譬如給學(xué)生介紹聯(lián)合證卷行業(yè)深度分析“電力電子,我們可以看得更遠(yuǎn)”,重點(diǎn)介紹電力電子變頻器、整流設(shè)備、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備SVG、開關(guān)電源、直流輸電裝備等技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用,介紹相關(guān)企業(yè)和上市公司產(chǎn)品和市場(chǎng)概況,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.加強(qiáng)課堂互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性
為了加強(qiáng)課堂互動(dòng),采用了PPT講解和視頻教學(xué)相結(jié)合的方法,進(jìn)行多個(gè)專題介紹。譬如:核裂變之歷史回顧、中廣核集團(tuán)介紹、日本核事故回顧、歐洲核聚變裝置、中國(guó)托克馬克聚變裝置、日本新干線與中國(guó)高速鐵路、國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)公司宣傳片;汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)安裝視頻和三峽發(fā)電廠簡(jiǎn)介。學(xué)生觀看完視頻后,進(jìn)行提問:裂變和聚變的區(qū)別是什么?日本核泄漏事故的原因是什么?避免核事故的方法有哪些?日本新干線和中國(guó)高鐵的技術(shù)要點(diǎn)有哪些?汽輪機(jī)和水輪機(jī)的原理是什么等等。鼓勵(lì)學(xué)生回答問題,凡是舉手回答問題的學(xué)生,在平時(shí)成績(jī)上加2分,調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。隨后,教師進(jìn)行總結(jié)評(píng)論。
3.推行專題報(bào)告,活躍課堂氣氛
采用學(xué)生專題演講方法,激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣和收集整理資料的能力。學(xué)生3人一組,分工協(xié)作完成資料收集、PPT制作和課后研究報(bào)告撰寫。學(xué)生報(bào)告題目有:智能電網(wǎng)概述、電氣化鐵路接觸網(wǎng)介紹、電能存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展概況、地?zé)岚l(fā)電的現(xiàn)狀與技術(shù)要點(diǎn)、PLC的原理與應(yīng)用、國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)、柔性太陽(yáng)能電池、國(guó)內(nèi)外高壓直流輸電工程簡(jiǎn)介、電力系統(tǒng)柔性輸配電技術(shù)、城市軌道交通供電系統(tǒng)和電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)等等。學(xué)生報(bào)告后,其他學(xué)生提3~5個(gè)問題,報(bào)告者首先作答,教師隨后總結(jié),并對(duì)相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行詳細(xì)講解。對(duì)提問的同學(xué),在平時(shí)成績(jī)上加2分。這樣課堂氣氛非常活躍,學(xué)生爭(zhēng)先恐后舉手發(fā)言。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過和學(xué)生的溝通發(fā)現(xiàn),學(xué)生非常喜愛這種互動(dòng)式教學(xué)方法,感覺課堂不再枯燥,而是充滿活力,在知識(shí)獲取和創(chuàng)新、演講能力和書面表達(dá)方面都得到全面的鍛煉,收獲頗豐。學(xué)生的積極性被充分調(diào)動(dòng)起來了,課堂氣氛活躍,學(xué)生學(xué)習(xí)中找到了快樂,對(duì)電氣工程專業(yè)提升了興趣。教學(xué)實(shí)踐表明,互動(dòng)式教學(xué)方法在電氣工程概論課程的應(yīng)用是成功的。
參考文獻(xiàn):
[1]劉晉,牛印鎖,文俊.國(guó)內(nèi)外“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)研究[J].中國(guó)電力教育,2012,(6):64-65.
[2]楊鴻波,高晶敏,侯霞,等.“電路分析”課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育,2011,(2):99-100.
作者簡(jiǎn)介:王健(1970-),男,江蘇淮安人,南京工程學(xué)院電力學(xué)院,講師;楊志超(1960-),男,江蘇常州人,南京工程學(xué)院電力學(xué)院,副教授。(江蘇南京211167)
基金項(xiàng)目:本文系南京工程學(xué)院校級(jí)科研基金項(xiàng)目(KXJ08040)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2012)06-0056-02
2010年10月,教育部聯(lián)合有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)會(huì)共同在有關(guān)高校中組織實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”。經(jīng)教育部組織論證、審核和批準(zhǔn),南京工程學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我校”)有幸成為第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施高校,電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)同時(shí)獲批教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”首批試點(diǎn)專業(yè)。本文在深刻理解領(lǐng)會(huì)卓越工程師培養(yǎng)要求和目標(biāo)的基礎(chǔ)上,依托我校現(xiàn)有的教學(xué)及研發(fā)能力,將變電站巡視仿真系統(tǒng)充分靈活地應(yīng)用到電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的相關(guān)理論及實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)方案中,將多個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)能力大綱精細(xì)地結(jié)合起來,以期為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)方案的順利實(shí)施提供一些有益的探索[1]。
一、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師的培養(yǎng)要求
1.專業(yè)介紹
我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)創(chuàng)辦于1946年。在依托電力行業(yè)、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì),堅(jiān)持“學(xué)以致用”的辦學(xué)理念,走“校企合作”、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合之路,培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才的思想指導(dǎo)下,本專業(yè)已發(fā)展成為學(xué)校規(guī)模最大專業(yè)、學(xué)校首批品牌專業(yè)、江蘇省特色專業(yè),電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)科為學(xué)校重點(diǎn)學(xué)科、江蘇省重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科,在省內(nèi)同類高校中享有較高的聲譽(yù)。
2.培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)及目標(biāo)
本專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)電路、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析、電氣設(shè)備、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、高電壓技術(shù)、輸電線路設(shè)計(jì)等電力行業(yè)必備知識(shí),并受到現(xiàn)場(chǎng)電氣工程師技能訓(xùn)練和綜合素質(zhì)訓(xùn)練。除通用知識(shí)、能力和素質(zhì)要求外,還應(yīng)具備項(xiàng)目構(gòu)建、工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)施等與專業(yè)方向密切相關(guān)的工程能力。培養(yǎng)堅(jiān)持以強(qiáng)電為主線,實(shí)踐強(qiáng)弱電結(jié)合、理論實(shí)踐結(jié)合、技術(shù)技能結(jié)合,要求學(xué)生具備較扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和較寬的知識(shí)面,具有較強(qiáng)的獲取和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力、工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)等,能從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制、工程設(shè)計(jì)與施工、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)、信息處理與管理等工作。
3.培養(yǎng)方案
培養(yǎng)方案由校內(nèi)培養(yǎng)方案和企業(yè)培養(yǎng)方案兩部分組成。校內(nèi)培養(yǎng)方案以課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、集中實(shí)習(xí)、技能競(jìng)賽、職業(yè)資質(zhì)培訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等各種教學(xué)環(huán)節(jié)來綜合實(shí)現(xiàn)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的要求,構(gòu)建理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)綜合培養(yǎng)體系,實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐教學(xué)交叉進(jìn)行、密切融合、環(huán)環(huán)相扣的課程體系。企業(yè)培養(yǎng)方案安排總時(shí)間為一學(xué)年,分為企業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、企業(yè)輪崗實(shí)習(xí)和在企業(yè)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)三部分。通過在企業(yè)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn),樹立良好的工程意識(shí),培養(yǎng)良好的人際交往能力和團(tuán)隊(duì)合作精神,培養(yǎng)學(xué)生在發(fā)電、輸配電、工程施工、設(shè)備制造等相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)一線從事工程技術(shù)工作的能力。
二、變電站巡視仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)
變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分,具有工程量大、設(shè)備型式多、運(yùn)行操作復(fù)雜的特點(diǎn),同時(shí)也是與電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)中理論知識(shí)點(diǎn)、實(shí)踐技能水平契合度最高的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。通過一種基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的變電站巡視仿真平臺(tái)構(gòu)建方法,可以對(duì)變電站及其主要設(shè)備進(jìn)行三維數(shù)字化快速搭建和巡視仿真。該仿真平臺(tái)能應(yīng)用于各種變電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)行操作及相關(guān)培訓(xùn)教學(xué),具有物理模型精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)渲染高效、編輯工具豐富、仿真效果逼真的特點(diǎn),有利于優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、縮短施工工期和增強(qiáng)教培效果,有較高的應(yīng)用與推廣價(jià)值。為積極配合我校卓越工程師培養(yǎng)方案的落實(shí)和開展,還對(duì)變電站巡視仿真系統(tǒng)的部分界面及功能進(jìn)行了優(yōu)化和提高,以使其具有更強(qiáng)的教學(xué)效果和適用范圍。
1.系統(tǒng)構(gòu)架
變電站巡視仿真系統(tǒng)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ),以平臺(tái)化開發(fā)為手段,將虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真技術(shù)相結(jié)合,應(yīng)用于變電站的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工安裝、運(yùn)行巡視的實(shí)際工作和技能培訓(xùn)中。變電站巡視仿真系統(tǒng)主要包含三部分:一是三維素材庫(kù),分類裝載地表自然實(shí)物、電工建筑物、電氣設(shè)備、工器具、工作人員等三維模型;二是虛擬樣機(jī)工具,實(shí)現(xiàn)模型的修正、替換,實(shí)現(xiàn)算法關(guān)聯(lián)、空間組合和裝配、腳本編輯和優(yōu)化等;三是三維圖形引擎,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模超精細(xì)虛擬場(chǎng)景的高效實(shí)時(shí)渲染。系統(tǒng)總體構(gòu)架如圖1所示[3]。
2.主要功能
(1)素材庫(kù)管理。三維模型是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真中最基本的元素,因其種類繁多、數(shù)量龐大而對(duì)素材庫(kù)管理提出了較高的設(shè)計(jì)要求。素材庫(kù)使用配置文件對(duì)素材進(jìn)行分類,并提供三維可視化的素材供選擇。此外,還提供對(duì)素材庫(kù)進(jìn)行添加、刪除和修改等管理界面。
(2)三維場(chǎng)景搭建。三維場(chǎng)景搭建是在三維模型素材庫(kù)的基礎(chǔ)上對(duì)變電站三維空間中的復(fù)雜對(duì)象進(jìn)行組裝和布置。利用平臺(tái)化的設(shè)計(jì)方法,在虛擬的地形地貌環(huán)境下,通過六個(gè)自由度的變換,解決變電站中各個(gè)電氣設(shè)備之間的裝配和搭建,進(jìn)而可生成所需的完整虛擬場(chǎng)景。
(3)配電裝置巡視。完整的變電站虛擬場(chǎng)景搭建完成后,用戶可以用第一人稱視角方式,按照科學(xué)的巡視路線,在配電裝置的各個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行巡視工作。巡視時(shí)的安全工器具均可以按需取用,巡視運(yùn)動(dòng)方式可以包含走、跑、跳、蹲,甚至是“飛”,從而將變電站巡視過程全方位地展示出來。
(4)電氣設(shè)備操作。倒閘操作是變電站中的重要工作內(nèi)容之一。通過貼圖、關(guān)鍵幀、骨骼動(dòng)畫等動(dòng)畫控制技術(shù),不僅能夠降低對(duì)系統(tǒng)計(jì)算能力的要求,還可以讓配電裝置中電氣設(shè)備的可動(dòng)部件按合理的方式運(yùn)動(dòng)起來,如:斷路器變位、隔離開關(guān)拉合等,從而使變電站巡視仿真系統(tǒng)更具可操作性。
(5)缺陷設(shè)置與仿真。變電站配電裝置中的缺陷具有多樣性、不確定性等特點(diǎn),仿真系統(tǒng)通過模型位移、模型替換、材質(zhì)噴涂、紫外渲染效果、添加粒子特效等多種方法,可實(shí)現(xiàn)變電站中各種設(shè)備典型缺陷的快速設(shè)置,如:閃絡(luò)放電、破損斷裂、異常聲響、冒煙著火等。結(jié)合特效編輯功能,缺陷仿真效果更加真實(shí)。
(6)特效編輯。為了增強(qiáng)擬真效果,營(yíng)造變電站運(yùn)行時(shí)所需的各類氣象條件和事故場(chǎng)景,仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)了特效編輯功能。通過光照陰影工具,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)光照的逼真模擬。通過粒子特效工具,可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)雨、水面、火焰、放電、煙霧等效果的仿真。
三、變電站巡視仿真系統(tǒng)在培養(yǎng)方案中的具體應(yīng)用
教育部卓越工程師培養(yǎng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求指出:試點(diǎn)學(xué)校制定本校參與專業(yè)的“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),應(yīng)將培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化為知識(shí)能力大綱,依據(jù)知識(shí)能力大綱對(duì)課程進(jìn)行整合,并將知識(shí)能力大綱落實(shí)到具體的課程和教學(xué)環(huán)節(jié)。
為此,根據(jù)我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和校內(nèi)培養(yǎng)方案,以及學(xué)生畢業(yè)后主要從事電力行業(yè)及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的工作方向,充分運(yùn)用變電站巡視仿真系統(tǒng)方面的研發(fā)及教學(xué)資源,細(xì)化出可以實(shí)現(xiàn)一一對(duì)應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié),從而為卓越工程師培養(yǎng)提供具體可行的有益思路。
1.電氣工程基礎(chǔ)實(shí)習(xí)
電力認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是對(duì)電氣工程的初步認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。通過實(shí)習(xí)建立起對(duì)電力生產(chǎn)過程、電氣設(shè)備等的感性認(rèn)識(shí),為學(xué)好后續(xù)的專業(yè)課打下良好的基礎(chǔ)。
2.發(fā)電廠電氣部分課堂教學(xué)
發(fā)電廠電氣部分是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的重要專業(yè)課程之一。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握以下內(nèi)容:導(dǎo)體的發(fā)熱、電動(dòng)力及開關(guān)電器的滅弧原理;電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理;電氣主接線的形式、特點(diǎn)、適用和設(shè)計(jì);導(dǎo)體及電器的選擇校驗(yàn);二次系統(tǒng)典型接線及原理[4]。
3.電氣部分課程設(shè)計(jì)
電氣部分課程設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)發(fā)電廠電氣部分課程的知識(shí)強(qiáng)化過程。通過課程設(shè)計(jì),提高學(xué)生認(rèn)識(shí)、分析和解決工程問題的能力。其典型選題為:110kV變電所的初步電氣部分設(shè)計(jì)。
4.變電運(yùn)行實(shí)習(xí)
變電仿真運(yùn)行實(shí)習(xí)是一門實(shí)踐教學(xué)必修課程。本實(shí)習(xí)是借助變電站數(shù)字仿真系統(tǒng),使學(xué)生了解220kV/500kV變電站值班的安全規(guī)范、運(yùn)行操作規(guī)程、電氣倒閘操作步驟以及一些常見缺陷、異常及事故的處理原則和方法。
5.畢業(yè)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)由學(xué)生與企業(yè)雙向選擇,由企業(yè)指導(dǎo)教師和校內(nèi)指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)完成。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求選題必須來源于實(shí)習(xí)企業(yè)的技術(shù)分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試、應(yīng)用等。鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)他們?cè)谄髽I(yè)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的工程實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)、研究或者開發(fā)。
具體各教學(xué)環(huán)節(jié)與知識(shí)點(diǎn)和技能的具體組合對(duì)應(yīng)關(guān)系,如表1所示。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過對(duì)變電站巡視仿真系統(tǒng)在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)方案中的應(yīng)用研究,不僅豐富了變電站巡視仿真系統(tǒng)的構(gòu)架和功能,而且還極大地豐富了本專業(yè)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容,進(jìn)而對(duì)卓越工程師培養(yǎng)方案的進(jìn)一步細(xì)化產(chǎn)生示范性的影響。
按照教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的指導(dǎo)思想、培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求,編寫科學(xué)合理的卓越工程師培養(yǎng)方案,集中適應(yīng)應(yīng)用型本科教學(xué)的師資隊(duì)伍,充分運(yùn)用裝備一流的工程實(shí)驗(yàn)中心、校內(nèi)專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、校企共建實(shí)習(xí)基地以及校外實(shí)習(xí)基地,采取不斷消化、吸收與改良的手段,一定能培養(yǎng)出符合我國(guó)國(guó)情和專業(yè)辦學(xué)特色的企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電氣工程師。
參考文獻(xiàn):
[1]林健.“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”專業(yè)培養(yǎng)方案研究[J].清華大學(xué)教育研究,2011,(2):47-55.
這門課程還是有一定深度的,不過粗略了解還是可以的但是想吃透就需要一定的專業(yè)素養(yǎng)了,大概校方也明白這個(gè)道理,不想為難我們這些懷著美好大學(xué)夢(mèng)砍殺幾十萬(wàn)同胞打破幾十萬(wàn)同胞的大學(xué)夢(mèng)而踏過高考這條獨(dú)木橋的天真爛漫的祖國(guó)花朵,于是做出了一個(gè)非常人性化的決定----專業(yè)導(dǎo)論只作考查不設(shè)考試。
該書作為我們專業(yè)的入門教材,讓我們對(duì)以后要學(xué)習(xí)的專業(yè)概貌有一個(gè)比較系統(tǒng)清楚的了解,其章節(jié)安排十分合理,也方便老師按部就班地講述,學(xué)生聽起來也舒服,畢竟在從多科必考課中難得有一門課可以解解壓,如果要挑選一門課來代表我國(guó)幾十萬(wàn)現(xiàn)在還在題海中徘徊的高三學(xué)子們心中的大學(xué)課堂生活,那么《專業(yè)導(dǎo)論》當(dāng)仁不讓。偷偷說一句吧,我們這些理科人都有一些學(xué)科性通病,看待問題一般是用線性思維,更杯具的是絕對(duì)沒有特殊情況,說話一字千金,不加任何修飾,不用任何例子,不管你聽還是不聽,只說地球人不懂的話,而且這種病的病情會(huì)隨著對(duì)這些科目研究得越深而加劇;現(xiàn)在有資格站在講臺(tái)上上演一群人的獨(dú)角戲的老師絕對(duì)有非常深入的研究,所以對(duì)于我們這個(gè)專業(yè)的發(fā)源發(fā)展及展望會(huì)沒有獨(dú)到的見解嗎??想到這里不得不佩服校方的精心安排,為了貫切國(guó)家科教興國(guó)的戰(zhàn)略,落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育發(fā)展規(guī)劃》而生產(chǎn)一大批人才,可謂用心良苦。
說回我們學(xué)生吧,人總會(huì)在被所愛的深深傷害過后對(duì)之有更加理性的認(rèn)識(shí)。我不知道是不是每個(gè)人都對(duì)大學(xué)有先入為主的認(rèn)識(shí)--認(rèn)為大學(xué)是十二年學(xué)生生活的天堂,是應(yīng)該放松一下的時(shí)候了;但是至少我從自出娘胎以來6000多個(gè)日夜里見到的認(rèn)識(shí)的地球人口中聽到的都是這種不約而同的回答,也就是說上“專導(dǎo)”這門課的大學(xué)才是國(guó)人心中的大學(xué),其它的都是不務(wù)正業(yè);這讓少部分想學(xué)好課學(xué)一些技能的學(xué)生頭上的鴨梨超大,但是正如在20世紀(jì)初期,果實(shí)被盜,連魯迅先生也開始徘徊的黑暗時(shí)期仍然有蘇曼殊這樣的星星發(fā)出微弱的光芒,那些少部分覺醒者通過學(xué)習(xí)不多不少也學(xué)到一點(diǎn)知識(shí)也有一點(diǎn)的學(xué)習(xí)心得。
我們電氣工程是工科中兩大最基礎(chǔ)學(xué)科之一,而且是工科中歷史最悠久的,沒有之一。21世紀(jì)后,雖然歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于電氣類人才的需求量已達(dá)到飽和,但是在我們這個(gè)最大的發(fā)展中國(guó)家中,電氣專業(yè)依然保持著旺盛的生命力(注意這不代表我國(guó)落后于西方,官方的解釋是兩者所處的歷史發(fā)展階段不同),也就是說電氣類人才的需求旺盛,很有市場(chǎng),所以畢業(yè)后我們的就業(yè)前景相對(duì)來說還是比較樂觀的。
有一位中科院院士曾說過:“現(xiàn)代社會(huì)中電相當(dāng)于人的血液。”故在大學(xué)設(shè)置此專業(yè)其重要程度不言而喻。
電氣工程分三個(gè)重要領(lǐng)域,分別是電工理論,電工制造和電力系統(tǒng)。
電工理論是電機(jī)制造和電力系統(tǒng)的理論基礎(chǔ),電工制造業(yè)為電能的生產(chǎn)和消費(fèi)提供物質(zhì)裝備,記得老師在課上還有提及隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電氣工程學(xué)科與其他學(xué)科交叉與融合會(huì)日益密切,這是不是暗示了我們的就業(yè)擇業(yè)范圍更大了,總之對(duì)于我們這些以有無(wú)有用為唯一判斷標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)實(shí)主義大學(xué)生來說無(wú)疑不是一個(gè)天大的喜事。
中圖分類號(hào)TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2014)116-0037-02
1 電氣工程的定義
傳統(tǒng)的電氣工程定義是用于創(chuàng)造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的有關(guān)學(xué)科的總和,而隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,科技的迅猛發(fā)展,電氣工程已經(jīng)不單單只在傳統(tǒng)定義的范疇之內(nèi)。21世紀(jì)的電氣工程涵蓋了絕大部分和電子、光子相關(guān)的工程行為,涵蓋面大幅度增加,電氣工程的從業(yè)者也應(yīng)該順應(yīng)時(shí)展,創(chuàng)造出滿足科技進(jìn)步的先進(jìn)科研環(huán)境。
2 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)習(xí)中的要求
學(xué)生應(yīng)該具有計(jì)算機(jī)的基本理論和操作能力,能夠獨(dú)立解決電氣工程及其自動(dòng)化的技術(shù)層面問題。熟練的掌握操作機(jī)電一體化等電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)。
3 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)習(xí)中應(yīng)該具備的專業(yè)素質(zhì)
掌握基礎(chǔ)的數(shù)理知識(shí),具備一定的英語(yǔ)能力。熟練掌握和電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)的電學(xué)與力學(xué)知識(shí)。熟練操作計(jì)算機(jī),善于發(fā)現(xiàn)問題,大膽創(chuàng)新,并且能夠獨(dú)立解決問題,進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)開發(fā),具備科研能力。
4 電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科分支
4.1 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化
此專業(yè)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)中的重點(diǎn)專業(yè),主要做高壓電器設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和維護(hù)。培養(yǎng)國(guó)家高級(jí)工程技術(shù)人才,是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科。在電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)后,優(yōu)秀的學(xué)生可以在電業(yè)局、發(fā)電廠等大型工廠工作,也可以從事電力設(shè)備制造行業(yè),還可以進(jìn)入各大高校從事理論工作。
4.2 高電壓與絕緣技術(shù)方向
高電壓與絕緣技術(shù)方向是國(guó)家級(jí)特色專業(yè),就業(yè)前景良好。優(yōu)秀的畢業(yè)生可以在工廠做設(shè)備維護(hù),或者做相關(guān)電力產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)。
4.3 電氣技術(shù)方向
電氣技術(shù)是多種電子技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)代電氣技術(shù),此專業(yè)旨在大規(guī)模的培養(yǎng)高級(jí)電氣工程技術(shù)人才,進(jìn)行信息處理等工作。學(xué)生畢業(yè)以后可以進(jìn)行電參量和磁參信息獲取與處理技術(shù)等科學(xué)研究工作,也可以進(jìn)入科研機(jī)構(gòu)專心于理論研究。
4.4 應(yīng)用電子技術(shù)方向
在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)中,應(yīng)用電子技術(shù)方向是極具特色的一個(gè)專業(yè)。此專業(yè)電力電子和信息電子相結(jié)合,電氣和電子同時(shí)具備。是培養(yǎng)復(fù)合型人才的專業(yè)。優(yōu)秀的應(yīng)用電子技術(shù)畢業(yè)生可在電子、通訊、交通等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行工作,發(fā)展空間十分廣闊。
5 影響電氣工程的因素
5.1 信息技術(shù)
百度百科上,信息技術(shù)被定義為是主要包括傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。
是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱。它主要是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)和通信技術(shù)來設(shè)計(jì)、開發(fā)、安裝和實(shí)施信息系統(tǒng)及應(yīng)用軟件。也常被稱為信息和通信技術(shù),主要包括傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。電氣工程對(duì)于信息技術(shù)的發(fā)展有著不可估量的巨大影響,信息技術(shù)的發(fā)展離不開電氣工程的不斷進(jìn)步,而信息技術(shù)發(fā)展得越迅速,電氣工程也就有了越先進(jìn)的技術(shù)依托,信息技術(shù)與電氣工程相依相存,互相影響,推進(jìn)了科研工作向前發(fā)展的腳步。
5.2 物理科學(xué)
固體電子學(xué)是曾經(jīng)并不發(fā)達(dá)的電氣工程能夠發(fā)展起來的重要推動(dòng)者,而在如今科技手段先進(jìn)的21世紀(jì),電氣工程仍舊和物理科學(xué)有著密不可分的關(guān)系。不僅如此,電氣工程還在其他領(lǐng)域進(jìn)行了創(chuàng)新型的探索,未來將嘗試進(jìn)入到生物系統(tǒng)領(lǐng)域。
5.3 變化
社會(huì)發(fā)展日新月異,科技發(fā)展的速度也逐漸加快,技術(shù)的不斷完善和設(shè)計(jì)的飛速發(fā)展讓我們必須學(xué)會(huì)迅速的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,并且具有豐富的創(chuàng)新意識(shí)。
6 自動(dòng)化
百度百科上講,自動(dòng)化是指機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過程(生產(chǎn)、管理過程)在沒有人或較少人的直接參與下,按照人的要求,經(jīng)過自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、操縱控制,實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)的過程。自動(dòng)化科學(xué)涉及了很多學(xué)科,包括力學(xué)、化學(xué)和社會(huì)科學(xué)等。多種學(xué)科的摻雜使得自動(dòng)化的應(yīng)用及其廣泛,不僅應(yīng)用在控制飛機(jī)、汽車等交通工具上。更能夠在制造生產(chǎn)工具的時(shí)候用自動(dòng)化的機(jī)器取代人手進(jìn)行工廠作業(yè)。隨著時(shí)代的進(jìn)步,自動(dòng)控制理論出現(xiàn)了許多問題,很多涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科的問題解決起來非常艱難,在21世紀(jì),自動(dòng)化逐漸被劃分到了計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)的研究范疇里。
自動(dòng)化技術(shù)能夠按照輸入的指令進(jìn)行自動(dòng)作業(yè),節(jié)省了資源,提高了工作效率。在國(guó)際上,自動(dòng)化程度的強(qiáng)弱已經(jīng)成為評(píng)判一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。
7 就業(yè)方向
電氣工程可涉及強(qiáng)電和弱電兩方面,強(qiáng)電大多數(shù)是大型的電廠,以及制造大型機(jī)器的工廠。相較于強(qiáng)電,弱電覆蓋面廣,幾乎涵蓋了市面上所有的家用電器,所以比強(qiáng)電的就業(yè)面相對(duì)寬一些。但是無(wú)論強(qiáng)電還是弱電行業(yè),都需要扎實(shí)的專業(yè)能力,這就要求學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)中的努力。
1)認(rèn)真學(xué)習(xí)課本知識(shí),不能只注重實(shí)踐而輕視理論,一定要打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ),在縝密的理論基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)舉一反三,才能更好的進(jìn)行實(shí)踐;
2)除了本學(xué)科的知識(shí)外,也要多去涉足其他專業(yè)領(lǐng)域。比如電子工程和弱電的很多專業(yè)相接近,就可以在本專業(yè)的學(xué)習(xí)結(jié)束之后學(xué)習(xí)一些電子方面的技術(shù)技巧,擴(kuò)展知識(shí)面,多角度全方位的提高自己的能力。除了電子工程,機(jī)械也是和電氣工程息息相關(guān)的一門學(xué)科,在實(shí)際應(yīng)用中很多產(chǎn)品的研發(fā)都離不開機(jī)械知識(shí),多學(xué)習(xí)機(jī)械方面的知識(shí)有益于以后工作的發(fā)展,促進(jìn)科研成果的取得,達(dá)到事半功倍的效果;
3)不能拘泥于理論知識(shí)的束縛,而是應(yīng)該自己動(dòng)手去進(jìn)行實(shí)踐。學(xué)生可以幾個(gè)人組成一個(gè)小組,組成小型的實(shí)驗(yàn)室,每隔一段時(shí)間組織到一起去二手電子市場(chǎng)選購(gòu)一些經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電子物品,通過對(duì)電子物品的拆卸和組裝來進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。這種團(tuán)體實(shí)驗(yàn)室的研究方式不僅節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本,更能夠加強(qiáng)同學(xué)間不同思想的溝通,全面的提高了學(xué)習(xí)效率和專業(yè)素養(yǎng);
4)多多關(guān)注業(yè)界資訊,隨時(shí)更新電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài),把握時(shí)代的脈搏。
8 結(jié)論
電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生只有在對(duì)專業(yè)內(nèi)容有了一定的理解,才能更加明確未來的發(fā)展道路,端正態(tài)度,認(rèn)真的學(xué)習(xí)與專業(yè)相關(guān)的理論知識(shí),從而更好地在實(shí)踐工作中取得成果。在電氣工程及其自動(dòng)化的學(xué)習(xí)中,應(yīng)該追根溯源,打好扎實(shí)的基礎(chǔ),理論和實(shí)踐相結(jié)合,清醒的認(rèn)識(shí)專業(yè)以及專業(yè)的發(fā)展前景,制定好發(fā)展計(jì)劃,勇于創(chuàng)新,迎接挑戰(zhàn),成為一名合格的科研工作者。
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介:黃文力(1974-),男,河南孟州人,鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,副教授;何琳琳(1972-),女,河南鄭州人,鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,副教授。(河南 鄭州 450015)
基金項(xiàng)目:本文系河南省教育廳科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):2010B470010)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)08-0005-03
近年來,由于隸屬機(jī)制由原中國(guó)航空工業(yè)總公司轉(zhuǎn)變?yōu)橹醒肱c地方共建、日常管理以河南省為主,同時(shí)學(xué)生的就業(yè)形勢(shì)也由定向培養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向選擇、自主擇業(yè),因此為適應(yīng)新形勢(shì)發(fā)展要求,鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院改變過去單一管理類的專業(yè)設(shè)置,調(diào)整設(shè)立了“管工結(jié)合、文理并重、管理學(xué)科優(yōu)勢(shì)明顯、多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展”的辦學(xué)方針,大力發(fā)展工科專業(yè)。于2001年籌建了電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè),其后根據(jù)河南省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn),對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)進(jìn)一步細(xì)分,于2008年新設(shè)置了自動(dòng)化專業(yè),從而引起了對(duì)電氣專業(yè)原有的專業(yè)特色、人才定位、課程設(shè)置等一系列新的思考。本文主要介紹鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)發(fā)展的特點(diǎn),討論相應(yīng)課程體系的建設(shè),及突出實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)本專業(yè)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
一、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的定位
1.電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)
電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是1998年教育部在高等學(xué)校專業(yè)目錄調(diào)整時(shí),把原來的“電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化”、“電機(jī)電器及其控制”、“高電壓與絕緣技術(shù)”及“電氣技術(shù)”四個(gè)強(qiáng)電類專業(yè)合并而成的專業(yè),是新專業(yè)目錄中合并調(diào)整原有專業(yè)最多的新專業(yè)之一。[1]新專業(yè)的建設(shè)遵循“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的原則,改變了過去專業(yè)設(shè)置過多、過細(xì)的做法,強(qiáng)調(diào)本科階段對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,具有強(qiáng)電與弱電、電工技術(shù)與電子技術(shù)、軟件與硬件、元件與系統(tǒng)相結(jié)合的特點(diǎn)。由上述的發(fā)展可以看出,電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)該是一個(gè)以強(qiáng)電為主、強(qiáng)弱電相結(jié)合的專業(yè),應(yīng)該體現(xiàn)以“強(qiáng)電為體、弱電為用”的理念,培養(yǎng)的學(xué)生既要懂強(qiáng)電又要懂弱電,既搞硬件也搞軟件,既掌握電氣技術(shù)的專業(yè)知識(shí),亦了解計(jì)算機(jī)與電子技術(shù)的應(yīng)用。[2]
鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是:培養(yǎng)德智體全面發(fā)展的,適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需要的,具有良好的文化科學(xué)素質(zhì)及電氣工程專業(yè)知識(shí)和應(yīng)用能力的,能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗(yàn)分析、研究開發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理以及電子與計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域工作的寬口徑、創(chuàng)新型、復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。該專業(yè)的學(xué)生由于受到電工、電子、信息控制及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的基礎(chǔ)訓(xùn)練,既具有電氣工程方面的專業(yè)知識(shí),又具有自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)方面的基礎(chǔ)知識(shí),使其在今后的就業(yè)中具有較大的優(yōu)勢(shì)。
2.電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)面臨的發(fā)展機(jī)遇
我國(guó)電力工業(yè)經(jīng)過多年的快速發(fā)展,現(xiàn)今無(wú)論是發(fā)電裝機(jī)總量還是年發(fā)電量在世界上均居第二位,僅次于美國(guó),但人均裝機(jī)量與人均年發(fā)電量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后,仍有很大的發(fā)展空間。電力工業(yè)的“十一五”發(fā)展規(guī)劃提出了特高壓的發(fā)展戰(zhàn)略,并且提出構(gòu)建智能型堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的概念與目標(biāo),為電力工業(yè)、電氣設(shè)備制造業(yè)及相關(guān)的機(jī)械、材料工業(yè)提供了無(wú)限的發(fā)展?jié)摿Α3]
河南省在第十一個(gè)五年發(fā)展規(guī)劃中指出:“加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè),增強(qiáng)電力輸送能力。加快計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)的推廣應(yīng)用,提高城網(wǎng)的自動(dòng)化水平”與“重點(diǎn)發(fā)展高壓超高壓輸變電成套設(shè)備,電站輔機(jī)以及中高端電工專用設(shè)備,風(fēng)能、低溫余熱發(fā)電設(shè)備”。現(xiàn)如今,發(fā)展循環(huán)、低碳經(jīng)濟(jì),建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo),電力工業(yè)必將在其中扮演更重要的角色。
事實(shí)表明,高質(zhì)量的電能供應(yīng)是中國(guó)社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)的重要保障,也是河南區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的基礎(chǔ)條件,需要有大量合格的電氣工程師,而這正是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的根本使命與發(fā)展前景。因此,鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電氣專業(yè)緊密跟蹤我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn),及時(shí)調(diào)整專業(yè)的辦學(xué)方向,力爭(zhēng)辦出專業(yè)特色,培養(yǎng)出更多的電氣工程技術(shù)專門人才。
3.電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的現(xiàn)狀
鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院是一所按二本招生的普通本科院校,是面向地方經(jīng)濟(jì)和航空工業(yè)生產(chǎn)第一線,培養(yǎng)輸出復(fù)合型應(yīng)用人才的重要基地。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)于2001年籌建,根據(jù)電力工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與區(qū)域經(jīng)濟(jì)特點(diǎn),提出了電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo),并且結(jié)合鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院工科發(fā)展的水平及電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的師資力量,編制了偏于電機(jī)電器及其控制的課程體系。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)經(jīng)過數(shù)年的建設(shè),并且與21世紀(jì)電力工業(yè)的迅猛發(fā)展相適應(yīng),于2008年對(duì)原有的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)進(jìn)行了細(xì)分,新設(shè)置了自動(dòng)化專業(yè),并且該專業(yè)在師資方面也有了較大的進(jìn)步,這些都促進(jìn)了電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)強(qiáng)電本色的回歸,推動(dòng)了對(duì)相應(yīng)課程體系及專業(yè)定位的思考。
雖然近幾年鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)有了較大的發(fā)展,但是專業(yè)基礎(chǔ)與兄弟院校相比還很薄弱,實(shí)驗(yàn)條件與師資力量還很有限,仍然處于快速發(fā)展時(shí)期,總體仍處于較低水平。因此,目前的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)仍需且必須定位于工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng),學(xué)生畢業(yè)以后可以到電廠、電力設(shè)計(jì)單位、電氣制造企業(yè)及各工礦企業(yè)從事與電氣相關(guān)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理等工作。
4.應(yīng)用型人才的特點(diǎn)與培養(yǎng)
應(yīng)用型人才的特點(diǎn)是學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí),實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng),除了具有較好的科學(xué)素養(yǎng)外,還具有良好的工程素養(yǎng),具備解決工程實(shí)際問題的能力,畢業(yè)以后主要在生產(chǎn)第一線從事運(yùn)行與管理等工作。應(yīng)用型人才首先是一種創(chuàng)新人才,具有把理論知識(shí)和技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐生產(chǎn)力的創(chuàng)新能力;其次也是一種復(fù)合型人才,因?yàn)閼?yīng)用型人才的工作是以解決實(shí)際問題為根本,而要解決一個(gè)實(shí)際問題往往不能僅靠一種專業(yè)知識(shí),實(shí)踐的創(chuàng)新多出現(xiàn)在學(xué)科邊緣或者各學(xué)科的交叉處,因此應(yīng)用型人才也是一種復(fù)合型創(chuàng)新人才。[4]
對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng),不是簡(jiǎn)單地增減幾門課就能做到的,構(gòu)建科學(xué)的課程體系是培養(yǎng)合格應(yīng)用型人才的基礎(chǔ)。如何建立以強(qiáng)電課程為主,滲透電子技術(shù)、信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的課程體系,是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程,需要透徹理解相關(guān)的課程及經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。
二、課程體系的建設(shè)
在電氣專業(yè)新課程體系的設(shè)置上著重突出“以強(qiáng)電為主,弱電為輔,強(qiáng)弱電、軟硬件、電氣控制與信息技術(shù)相結(jié)合”的專業(yè)特色,主要依據(jù)四個(gè)基本原則:一是突出強(qiáng)電特色,并且結(jié)合電力發(fā)展前景與現(xiàn)有師資力量,設(shè)置了電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化與電機(jī)電器及其控制兩個(gè)專業(yè)方向的課程模塊;二是緊密結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用,保持電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)課程教學(xué)四年不斷線;三是強(qiáng)化本專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特色,保持實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)四年不斷線;四是激勵(lì)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展,結(jié)合學(xué)生就業(yè)需要,注重課程安排的科學(xué)性與系統(tǒng)性。
新課程體系的主要特點(diǎn)是適應(yīng)鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院原電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)細(xì)分為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)與自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展需要,突出了電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的強(qiáng)電特色,根據(jù)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、強(qiáng)應(yīng)用”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式而設(shè)置。
1.課程體系的改革
鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院原電氣專業(yè)結(jié)合了電氣工程及其自動(dòng)化與自動(dòng)化兩個(gè)專業(yè)的內(nèi)容,專業(yè)的特點(diǎn)為“強(qiáng)弱結(jié)合、適當(dāng)偏弱”;新電氣專業(yè)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)椤皬?qiáng)弱結(jié)合、強(qiáng)電為主”,專業(yè)課程的口徑相對(duì)變窄。新電氣專業(yè)的課程設(shè)置不再是電氣專業(yè)與自動(dòng)化專業(yè)的區(qū)分,而是電氣專業(yè)內(nèi)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化與電機(jī)電器及其控制兩個(gè)方向的設(shè)立。由此考慮把原來的學(xué)科基礎(chǔ)課—專業(yè)基礎(chǔ)課—專業(yè)選修課—跨專業(yè)選修課—實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程體系改為更符合新電氣專業(yè)特點(diǎn)的一級(jí)學(xué)科基礎(chǔ)課—二級(jí)學(xué)科選修課—跨二級(jí)學(xué)科選修課—跨專業(yè)選修課—實(shí)踐環(huán)節(jié)的課程體系,如表1所示。新的課程體系保證了學(xué)生的理論教學(xué)在滿足基本學(xué)分的前提下,能夠小于2500學(xué)時(shí),同時(shí)優(yōu)化了課程內(nèi)容,擴(kuò)大了選修課程范圍,擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)面,激勵(lì)了學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。
表1 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)新的課程體系
課程類型 課程名稱
一級(jí)學(xué)科
基礎(chǔ)課 自動(dòng)控制原理(雙語(yǔ))、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路(雙語(yǔ))、電磁場(chǎng)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析、電力電子變流技術(shù)、信號(hào)分析與處理、專業(yè)技術(shù)講座
二級(jí)學(xué)科
限選課 電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)及調(diào)度自動(dòng)化、發(fā)電廠電氣部分
電機(jī)設(shè)計(jì)及優(yōu)化、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)、電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)、電器學(xué)
跨二級(jí)學(xué)科
選修課 高電壓技術(shù)、發(fā)電廠動(dòng)力部分、供配電技術(shù)、電力市場(chǎng)基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真與應(yīng)用;檢測(cè)技術(shù)及儀表、傳感器應(yīng)用技術(shù)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、微特電機(jī)、交直流調(diào)速系統(tǒng)與MATLAB仿真;單片機(jī)原理及應(yīng)用、DSP原理及應(yīng)用、電氣與PLC控制技術(shù);機(jī)械制圖CAD技術(shù)、軟件技術(shù)基礎(chǔ)(雙語(yǔ))、可視化程序、EDA技術(shù)(雙語(yǔ))、工業(yè)組態(tài)技術(shù);科技論文寫作
跨專業(yè)
選修課 管理學(xué)、市場(chǎng)營(yíng)銷學(xué);音樂欣賞、美術(shù)鑒賞;機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(雙語(yǔ))
實(shí)踐教學(xué)
環(huán)節(jié) 金工實(shí)習(xí)、專業(yè)實(shí)習(xí)、專業(yè)調(diào)查、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、軍事訓(xùn)練、社會(huì)調(diào)查、公益勞動(dòng)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì);單片機(jī)課程設(shè)計(jì)(選)、PLC課程設(shè)計(jì)(選)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)(選)、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)(選)、電力拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)(選);電氣專業(yè)制作實(shí)踐、電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)、電機(jī)學(xué)課程設(shè)計(jì)、電力電子課程設(shè)計(jì)
2.課程內(nèi)容的優(yōu)化
新的課程體系在強(qiáng)電專業(yè)“寬口徑”的前提下,突出“厚基礎(chǔ)”的要求,公共基礎(chǔ)課與學(xué)科基礎(chǔ)課的學(xué)時(shí)比例達(dá)到總學(xué)時(shí)的74%。在實(shí)現(xiàn)了同一專業(yè)的通識(shí)教育課、專業(yè)基礎(chǔ)課完全打通,專業(yè)主干課程也基本相同,而專業(yè)方向的不同只體現(xiàn)在專業(yè)課程中的非主干課程及實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求的基礎(chǔ)上,[1] 新課程體系既實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生人文社會(huì)科學(xué)與自然科學(xué)知識(shí)的培養(yǎng),又強(qiáng)化了對(duì)學(xué)生對(duì)本專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的要求,同時(shí)還突出了不同的專業(yè)方向特色。
新課程體系在課程內(nèi)容上更加突出強(qiáng)電特色,突出計(jì)算機(jī)技術(shù)與弱電控制技術(shù)在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的運(yùn)用。按照電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化與電機(jī)電器及其控制兩個(gè)專業(yè)方向,設(shè)置了兩個(gè)特色顯著的課程模塊作為任選的必修環(huán)節(jié)。另外,按照“拓寬”與“加深”的原則,開設(shè)總數(shù)達(dá)到19門的二級(jí)學(xué)科選修課,學(xué)生可以選修其中的5~7門。按照提高學(xué)生綜合素質(zhì)的要求,設(shè)置了跨專業(yè)選修課與全校公共選修課,要求學(xué)生在人文社科、經(jīng)濟(jì)管理等方面修習(xí)約6門課程。
3.授課時(shí)序的調(diào)整
按照先基礎(chǔ)后專業(yè)、由淺入深、循序漸進(jìn)的原則,保持計(jì)算機(jī)教學(xué)、英語(yǔ)教學(xué)不斷線,科學(xué)分配各門課程的授課時(shí)間與學(xué)時(shí)。
(1)保持計(jì)算機(jī)教學(xué)不斷線。計(jì)算機(jī)課程按照教學(xué)次序包括:“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”、“C++語(yǔ)言”、“機(jī)械制圖CAD技術(shù)”、“軟件技術(shù)基礎(chǔ)”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“工業(yè)組態(tài)技術(shù)”、“電力系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真與應(yīng)用”、“單片機(jī)原理”、“交直流調(diào)速系統(tǒng)與MATLAB仿真”、“EDA技術(shù)”、“可視化程序”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”。
(2)保持英語(yǔ)教學(xué)不斷線。建議取消“專業(yè)英語(yǔ)”課程,增開雙語(yǔ)課程教學(xué)。用英語(yǔ)(或雙語(yǔ))教學(xué)的相關(guān)課程包括:“大學(xué)英語(yǔ)”、“電路”、“軟件技術(shù)基礎(chǔ)”、“自動(dòng)控制原理”、“EDA技術(shù)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”、“畢業(yè)設(shè)計(jì)”。
(3)科學(xué)分配各學(xué)期的課時(shí)量。如第一、第二學(xué)年學(xué)生的學(xué)習(xí)效果較好,可以適當(dāng)增加基礎(chǔ)課與專業(yè)課的課時(shí)量;第四學(xué)年學(xué)生因社會(huì)實(shí)踐、找工作、考研等,學(xué)習(xí)效果下降,此時(shí)可以突出計(jì)算機(jī)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),利用課程的強(qiáng)實(shí)用性平抑學(xué)生的浮躁心態(tài),最大限度保證學(xué)習(xí)效果。
三、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
實(shí)踐教學(xué)是高等院校培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的必備環(huán)節(jié),是提高人才核心競(jìng)爭(zhēng)力的決定性要素。各高校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)的人才水平的高低,取決于實(shí)踐教學(xué)水平的高低,包括實(shí)驗(yàn)條件的完善、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)教師的素質(zhì)。鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院電氣專業(yè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要由課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)等組成,組成了一個(gè)比較系統(tǒng)、由線到面、由基礎(chǔ)到綜合,分層次、全方位的內(nèi)容體系。[5]
1.課程實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)
課程實(shí)驗(yàn)包括電工電路、電子技術(shù)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力電子技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)、C++語(yǔ)言、單片機(jī)原理、電氣PLC原理等。
課程設(shè)計(jì)是工科專業(yè)實(shí)踐教育的重要一環(huán),是培養(yǎng)大學(xué)生獨(dú)立思考、信息檢索、相互合作,初步從事科學(xué)研究能力的重要途徑。課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)主要由核心專業(yè)課程與部分實(shí)用性強(qiáng)的專業(yè)課程如“電機(jī)設(shè)計(jì)”、“電力系統(tǒng)分析”、“單片機(jī)原理”、發(fā)電廠電氣部分等的課程設(shè)計(jì)構(gòu)成。
2.實(shí)習(xí)基地
實(shí)習(xí)基地由校內(nèi)與校外兩部分組成。校內(nèi)實(shí)習(xí)基地主要由校辦工廠組成,完成金工實(shí)習(xí)、電工電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)性專業(yè)訓(xùn)練;校外實(shí)習(xí)基地主要包括陜西航空電氣有限責(zé)任公司、成都飛機(jī)制造廠、貴州飛機(jī)制造廠等,學(xué)生在校外實(shí)習(xí)基地主要接受現(xiàn)代化企業(yè)的生產(chǎn)教育,培養(yǎng)工程實(shí)踐能力。
3.畢業(yè)設(shè)計(jì)
電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題多來自于工程實(shí)踐。題目通常由導(dǎo)師自行擬定,或者來自于導(dǎo)師科研項(xiàng)目的某一模塊,或者來自于導(dǎo)師熟悉的專業(yè)領(lǐng)域,與工程實(shí)際結(jié)合緊密。針對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題,如題目陳舊、知識(shí)面過窄、實(shí)驗(yàn)條件較差、學(xué)生支差應(yīng)付、成果可操作性不強(qiáng)等問題,現(xiàn)階段可積極采取以下措施:一是加強(qiáng)對(duì)教師和學(xué)生的管理。對(duì)教師尤其是青年教師中期抽查考核,組織討論,詢問學(xué)生等;對(duì)學(xué)生加強(qiáng)考勤,不定期考查,組織中期檢查與預(yù)答辯等。二是鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)科知識(shí)范圍內(nèi)自由選題,激勵(lì)他們選擇來自于生活實(shí)踐、能夠解決實(shí)際問題的課題。三是創(chuàng)造條件允許學(xué)生到實(shí)習(xí)或工作單位做設(shè)計(jì),聘請(qǐng)企業(yè)中有高級(jí)職稱的人員參與畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)工作。
除了以上基本的專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)之外,還可以積極組織學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”、“電子設(shè)計(jì)”等全國(guó)大賽,鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新制作,建設(shè)專業(yè)的開放型實(shí)驗(yàn)室,積極探索有助于提高學(xué)生創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力的教育教學(xué)模式。
四、結(jié)束語(yǔ)
電力工業(yè)巨大的發(fā)展空間與鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院辦學(xué)方針的轉(zhuǎn)變,為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。抓住此發(fā)展契機(jī),基于“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的電氣專業(yè)的教育理念,構(gòu)建了科學(xué)有效的課程體系,為今后培養(yǎng)大量合格的應(yīng)用型電氣技術(shù)人才奠定了基礎(chǔ)。對(duì)該專業(yè)課程體系的建設(shè)與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)過程仍需經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
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