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【關鍵詞】電氣工程導論;培養目標;教學特色;教學方法
1 課程設置的必要性
隨著電力工業的發展,傳統電力逐漸向智能電網轉變,使電氣工程呈現出電氣技術與信息技術、計算機、智能控制以及新能源技術等多學科相互滲透融合的特點,也因此對電氣工程專業的學生提出了更高的要求[1-3]。電氣工程專業的大學生是推動我國電氣信息技術發展的主力軍,其畢業后在工作崗位對專業所做的貢獻將直接影響我國電氣信息技術發展的水平[4]。因此,合理設置專業課程,有效培養學生的實踐能力,為電氣工程專業輸送高質量人才是高校的重要職責。其中,作為電氣工程專業引導課程的《電氣工程導論》擔負著激發學生興趣、建立良好專業認知的重要作用,具體體現在下面兩個方面:
1.1 為專業教育奠定基礎
由于剛入學的新生接觸的專業知識還不是很多,所以對這個專業以及如何學好這個專業、需要哪些方面的專業技能、當今社會乃至世界這方面的發展情況如何等等,都不是很清晰,不能給自己一個學習和探索的定位[5]。通過《電氣工程導論》這門課程的學習,學生可以對本專業進行初步的認識,構建初步的知識體系框架和培養方案,為后續的專業課程學習奠定良好的基礎。
1.2 教育心理學的體現
由于大學的教學與中學的教學的不同,需要指導學生有意識、有目的地改變學習方法,以適應大學的學習。該課程是為本專業大一新生開設的一門必修課程。通過本課程的學習,使學生認識到本專業的性質、特點、發展以及所學技術的作用和地位,了解與本專業相關行業的工程現狀和發展趨勢,本專業的培養目標、培養規格、基本要求、課程體系結構、教學計劃安排和教學內容,以及本專業各階段的學習要求、重點和學習方法,使學生樹立正確的專業思想和學習觀,促成中學到大學學習的良好過渡,建立良好的專業印象,激發學習興趣,積極引導學生專業入門,使學生在大學時代能充分發揮學習主動性、積極性與創造性[6]。
2 《電氣工程導論》教學體系及其特色
南京工程學院是一所以培養高等工程應用型人才的本科院校,其前身之一為南京電力高等專科學校,在電氣工程教學方面形成了鮮明的特色和良好的積淀。《電氣工程導論》課程的設置正是其培養特色的體現。
2.1 培養目標
本課程是電氣工程與自動化專業本科生的必選專業平臺課程。目的首先是使剛入學的新生對將要學習的專業有全面深入的了解,迅速適應豐富多彩的大學學習生活,提前制定出比較完善的大學學習規劃;其次是對電氣工程學科發展的歷史沿革、電氣工程與自動化專業的學科方向、電氣工程與自動化專業的發展趨勢等進行了全方位的介紹,這樣有利于學生對自己將要從事的專業有全面認識,以激發他們對后續的基礎課程、專業課程的學習興趣。通過本課程的學習,為學習后續專業基礎課程和專業課程打下基礎、拓寬視野,使學生與終身學習和職業流動的現代化潮流相適應。為現代社會培養知識廣博、有創新和實踐能力的高素質人才,并為學生更高層次的專業學習奠定堅實的基礎,為個人今后的多向發展提供全面的準備。
2.2 教學任務以及課程內容設置
學習的具體任務是要求學生掌握:電氣工程學科及其涵蓋的內容,電氣工程學科在我國高等教育中的地位,電氣工程與自動化專業本科培養目標與方案;人類對電磁現象的早期研究;電工技術的發展歷程;電能利用與現有的發電類型,新型發電方式,發電、供電和用電的基本設備;中國電力工業的發展,電力工業的特點,電力工業在國民經濟發展中的地位;電力系統及其組成;高電壓與絕緣技術的產生和發展,高電壓與絕緣技術的基本任務及特點,高電壓與絕緣技術的理論基礎及主要研究內容;電力電子技術,電氣傳動技術;電力通信技術,電力通信的現狀及面臨的機遇與挑戰;自動化及其應用,自動化和控制技術發展簡史等內容。
根據上述教學任務,本校《電氣工程導論》課程的主要內容體系如圖1所示。該課程由課堂教學和實驗教學兩部分組成,其中課堂教學又分為教材學習與專題討論,實驗教學又分為演示實驗和實驗室參觀。這樣的課程內容設置既考慮了專業知識的學習又兼顧了專業興趣的激發和培養。
2.3 教學特色
經過多年的積累,本校《電氣工程導論》的教學形成了自有的特色。
1)課堂教學與實驗教學相結合
課堂教學是以專職教師為主導,以學生為教學主體的一種教學形式,具有廣泛而有效的教學效果[6]。在課堂教學中,倡導教師應用多媒體教學,通過插入大量電氣工程和工程建設圖片、相關視頻或影像資料,使教學能更加生動形象,這樣學生在學習中能更容易接受。實驗教學則是通過演示、體驗和觀摩的方式對課堂知識的理解和鞏固。本課程通過設置合理的演示和體驗教學,以及參觀電力專業實驗室、發輸電系統模型等方式,將書本知識以實物或實驗示例的方式展現給學生,進一步加深理解,帶動學生的學習興趣和熱情。
2)資深教師教學
專業概論所涉及的教學內容雖然不深,但卻要求專職教師除了具備扎實的專業基礎和教學經驗,還必須能夠了解行業動態和最新進展,知悉最新技術和發展趨勢,并能夠使學生全景式地了解電氣工程領域的知識體系和應用前景。此外,面對沒有專業知識基礎的專業新生,如何在教學中高屋建瓴又深入淺出的教授課程內容,是對《電氣工程導論》教師的一大挑戰。因此,我們通常邀請具有多年教學經驗的專業課教師教授該課程。
3)教材教學與專題講座相結合
為了緊隨學科前沿,開拓學生視野,同時豐富教學內容,我們采用教材教學與專題講座相結合的教學方式。其中專題講座主要包括兩部分內容,一方面為科技前沿講座,另一方面為學生自主專題討論。科技前沿講座邀請從事科研的教師對電力行業前沿科技進行介紹,例如新能源發電技術,智能電網技術,直流配電網技術等;學生自主專題討論是由學生自主選題,自主組織的課堂討論,通過這一環節的參與能夠讓學生主動學習,在激發學習積極性和專業興趣的同時,加深學生對知識的理解。
3 關于課程教學的思考
《電氣工程導論》課程教學已形成完備的教學體系和教學方法,尤其是課堂教學與實驗教學相結合,充分調動了學生的興趣和積極性。在參與和協助該課程教學的過程中,筆者產生以下幾方面的思考,在此提出以便與同行探討。
1)從課程內容設置來看,該課程主要以傳統電力系統知識為核心,雖然增加了專題講座內容,但是在傳遞行業新興技術方面仍稍息薄弱。若能在講解完電力系統基礎概念后,采用視頻、圖片等生動素材對新興技術進行更多的介紹,更能激發學生的學習興趣以及專業憧憬。
2)從學生自主專題討論的選題情況來看,學生多以行業就業形勢、就業去向、人才需求和大型電力企業簡介為課題,而在課程內容中,關于這方面的介紹相對較少。若能增加這方面的圖文講解或邀請企業工程師對未來工作狀況進行介紹,對于學生全面認識專業以及合理設定培養定位十分有益。
3)課程教學之初和實施中最好能夠增加學生反饋,了解學生的學習基礎、學習需求以及掌握程度,便于教師更好地設置教學內容和教學方法。
【參考文獻】
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[2]李萍,王旭.基于CDIO的電氣工程專業導論教學方法探索[J].教育界,2014, (11):75,81.
[3]張文忠,魏云冰,崔光照.以專業規范為指導的電氣工程導論課程建設研究[C]// 第四屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會.2007.
[4]吳燕翔,楊琛,劉雨青.電氣工程及其自動化專業培養計劃的初探[J].教育理論與實踐,2007,27:264-267.
QS世界大學學科排行榜目前已擴展至30門獨立學科。該學科排名指標包括五個方面:學術領域的同行評價,占40%;用人單位對畢業生的評價,占10%;教師/學生比例,占20%;教師的論文引用率,占20%;外籍教師和外籍學生的比例,占10%。
QS世界大學學科排行榜2014年涵蓋五個大類。藝術與人文類(包括英語與文學、歷史學、語言學、哲學等學科),工程與技術類(包括計算機與信息系統、化學工程、土木工程、電氣與電子工程、機械與航空制造等學科),生命科學與醫學類(包括農業與林業、生物科學、醫學、藥學、心理學等學科),自然科學類(包括地球與海洋科學、環境科學、地理學、材料科學、數學、物理學與天文學等學科),社會科學與管理類(包括會計與金融、傳媒、經濟學、教育學、法學、政治與國際關系、社會學、統計學等學科)。
2014QS世界大學學科排名整體情況
縱觀今年的QS世界大學學科排行榜,美國和英國的高校依舊占據著“半壁江山”,而且30個專業學科的第一名均為美英兩國著名學府。其中,哈佛大學共有12個學科占據榜首,麻省理工學院緊隨其后,在9個學科領域中拔得頭籌。
在2014年QS世界大學排行榜中,中國的高等學府共有北京大學、清華大學、復旦大學、上海交通大學、浙江大學、上海交通大學、北京師范大學、中國農業大學等8所高校躋身26個學科的前50名。其中,清華大學的材料科學專業排名第10,為中國高校在今年QS世界大學學科排行榜中的最高排名。
北京大學共21個學科排名進入全球前50,分別是:政治與國際關系(第21名)、哲學(第30名)、運籌學(第30名)、語言學(第22名)、藥學(第38名)、心理學(第48名)、現代語言學(第22名)、社會學(第49名)、計算機與信息系統(第35名)、傳播學(第45名)、物理學與天文學(第32名)、機械與航空制造(第40名)、化學(第15名)、生物科學(第37名)、會計與金融學(第30名)、數學(第30名)、歷史學(第49名)、電氣與電子工程(第36名)、材料科學(第28名)、環境科學(第34名)、經濟學與計量經濟學(第33名)。
清華大學共16個學科排名進入全球前50,分別是:政治與國際關系(第41名)、哲學(第36名)、運籌學(第35名)、語言學(第47名)、計算機與信息系統(第34名)、法律(第44名)、物理學與天文學(第48名)、機械與航空制造(第15名)、化學(第23名)、會計與金融學(第44名)、數學(第35名)、化學工程(第12名)、電氣與電子工程(第12名)、材料科學(第10名)、土木工程(第20名)、環境科學(第11名)。
上海交通大學共3個學科排名進入全球前50,分別是:材料科學(第31名)、機械與航空制造(第33名)、電氣與電子工程(第34名)。
復旦大學共2個學科排名進入全球前50,分別是:哲學(第17名)、語言學(第46名)。
中國人民大學的哲學(第44名)、中國農業大學的農業和森林(第43名)、北京師范大學的教育學(第43名)、浙江大學的材料科學(第50名)、同濟大學的土木工程(第21名)也都躋身學科排行榜的前50。此外還有華東理工大學、天津大學的化學工程,哈爾濱工業大學的土木工程,西安交通大學的機械與航空制造等表現出了不俗的成績。
另外,還有廈門大學、武漢大學、南京大學、華中科技大學、南京農業大學、中山大學、中國科技大學、中國海洋大學、中國傳媒大學、中國政法大學的個別學科也顯示出了較強的實力。
2014QS世界大學電氣與電子工程學科排名情況
在此次排名中,QS組織對全世界高校的電氣與電子工程學科進行了對比分析,并排出了該學科的世界200強高校名單。從榜單中可以看出,英美高校以絕對優勢占據排行榜榜首,在前10強高校中,美國占到4所(麻省理工學院、斯坦福大學、加州大學伯克利分校、哈佛大學),英國占到3所(劍橋大學、牛津大學、倫敦帝國理工學院),新加坡有2所(新加坡國立大學、新加坡南洋理工大學),瑞士有1所(蘇黎世聯邦理工大學)。
近年來,我國高校電氣與電子工程學科得到了快速發展,并取得了驕人的成績,我國大陸地區有13所高校上榜,分別是清華大學(第12名)、上海交通大學(第34名)、北京大學(第36名)、復旦大學(第51-100名)、浙江大學(第51-100名)、北京理工大學(第101-150名)、中國科技大學(第101-150名)、西安交通大學(第101-150名)、哈爾濱工業大學(第151-200名)、華中科技大學(第151-200名)、南京大學(第151-200名)、東南大學(第151-200名)、天津大學(第151-200名)。
《中國電力教育》:我們注意到在2013年教育部公布的《2013-2017年高等學校教學指導委員會委員名單》中,成立了“電氣類專業教學指導委員會”,而在此之前電氣工程學科是以“電子信息與電氣學科教學指導委員會”下設的分委會存在的。能否請您介紹一下這一調整的背景?
王澤忠:各專業類教學指導委員會,作為教育部聘請并領導的專家組織,有著明確的工作任務,那就是:組織和開展本科教學領域的理論與實踐研究;就高等學校的學科專業建設、教材建設、教學實驗室建設和教學改革等工作向教育部提出咨詢意見和建議;制訂專業規范或教學質量標準;承擔有關本科教學評估以及本科專業設置的咨詢工作;組織教師培訓、學術研討和信息交流等工作;承擔教育部委托的其他任務。
在前兩屆的高等學校教學指導委員會中,電氣工程及其自動化與自動化、電子科學與技術、電子信息科學與工程、光電信息科學與工程和電子電氣基礎課程等6個教學指導分委會設在“電子信息與電氣學科教學指導委員會”下。2012年,為貫徹落實教育規劃綱要提出的要適應國家和區域經濟社會發展需要,建立動態調整機制,不斷優化學科專業結構的要求,教育部對1998年印發的普通高等學校本科專業目錄和1999年印發的專業設置規定進行了修訂,形成了新的《普通高等學校本科專業目錄(2012年)》和《普通高等學校本科專業設置管理規定》。新目錄的學科門類由原來的11個增至12個;專業類由原來的73個增至92個。其中“電氣信息類”做了重新的劃分,劃分成了電氣類、電子信息類、自動化類、計算機類4個一級學科。電氣類下設電氣工程及其自動化專業。除了一級學科劃分的更細,原有的很多相近或相關專業也進行了合并或調整。如新分出的電氣類下的“電氣工程及其自動化”專業由原先的“電氣工程及其自動化、電氣工程與自動化、電氣信息工程、電力工程與管理、電氣技術教育、電機電器智能化”幾個專業合并而來。新目錄分為基本專業(352種)和特設專業(154種),并確定了62種專業為國家控制布點專業。順應新目錄的調整,在2013-2017年的新一屆高等學校教學指導委員會中,設立了“電氣類專業教學指導委員會”,旨在進一步發揮教學指導委員會和專家委員們在人才培養、教育教學改革和教學質量保障體系建設等方面的研究、咨詢、評價和指導作用,促進電氣類教育工作內涵發展,提高人才培養質量。
《中國電力教育》:新成立的電氣類專業教學指導委員會工作重點有哪些呢?
王澤忠:根據教育部的指示,高等學校教學指導委員會的主要任務是“四個著力”,即著力推動教育理念轉變,確立科學的人才培養質量觀;著力研究制定國家標準,推動建立本科人才培養質量標準體系;著力研究改革人才培養模式的重大理論和實際問題,探索人才培養新模式;著力提高教師教學能力,推動建設優秀師資隊伍。那么,新一屆的電氣類專業教學指導委員會也將圍繞這4個方面重點展開工作:
第一,將利用多種形式推動各高校樹立科學的人才培養質量觀。首先,強化以人才培養為中心的理念,把人才培養質量作為衡量辦學水平的最主要標準;其次,強化以適應社會需要為檢驗標準的理論,把社會評價作為衡量人才培養質量的重要指標;第三,強化以學生為本的理念,把一切為了學生健康成長作為教育工作的首要追求;第四,強化以學生評價為先的理念,把學生評價作為衡量教育教學質量的重要依據。
第二,將推動建立具有中國特色、世界水平的本科人才培養質量標準體系。把促進人的全面發展和適應社會需要作為衡量人才培養水平的根本標準;認真聽取相關部門、科研院所、行業企業的意見和建議;分步實施國標、行標、校標,初步形成適應大眾化階段,具有中國特色、世界水平的本科人才培養質量標準體系。
第三,積極探索科學基礎、思想品德、實踐能力和人文素養融合發展的人才培養新模式。加強專業建設研究;完善高校與有關部門、科研院所、行業企業聯合培養人才機制研究;強化實踐教學研究。
第四,推動建設一支師德高尚、業務精湛、結構合理、充滿活力的師資隊伍。加強教師教學能力發展過程中重大理論和實際問題的研究,為高質量建立教師教學發展中心提供理論支撐和實踐指導;配合教育部門組織開展本學科專業任課教師培訓,提高他們的師德水平和教學能力;積極開展教學交流研討活動,促進教師更新教育理念,改進教學方法和手段;建立專業類教學資源共享平臺。
《中國電力教育》:剛才您談到“推動建立具有中國特色、世界水平的本科人才培養質量標準體系”將是新一屆教指委的一項重點工作。據了解,2013年教指委就已著手開始制定新的《電氣類專業教學質量國家標準》,目前這個標準的編制情況如何?能否就標準中的一些核心內容做一介紹?
王澤忠:目前《電氣類專業教學質量國家標準》(草稿)的編制工作剛剛完成,《標準》起草過程中參照并吸收了之前的專業規范、學科發展戰略的精華,并在此基礎上進行了更為深入、全面細致地研究與完善。現在這一《標準》正在征求意見階段,我們將廣泛征求專家及社會各方的意見,并認真將各位專家反饋意見進行總結,進一步修改完善。2014年年底在上報教育部并經審定后,最終該標準將成為我國高校電氣類設置本科專業、指導專業建設、評價專業教學質量的依據。本標準適用的專業范圍包括電氣工程及其自動化和3個特設專業:智能電網信息工程、光源與照明、電氣工程與智能控制。
在《標準》中提出電氣類專業的培養目標:能夠從事與電氣工程有關的規劃設計、設備制造、廠網建設、系統調試、信息處理、系統運行、保護控制、狀態監測、維護檢修、環境保護、經濟管理、市場交易等領域工作,具有一定的科學研究、技術開發與組織管理能力的復合型工程科技人才。除數學、自然科學和通識教育外,該專業學生主要學習電工理論、電子技術、信息技術、控制理論、計算機技術等方面較寬廣的技術基礎知識和以電能產生、傳輸和利用為核心的相關專業知識;培養利用所學知識提煉科學和技術概念、解決工程問題和構建復雜工程系統的能力;具有良好的社會道德和職業道德、形成符合邏輯的思維方式和適應社會發展的綜合素養。畢業后,經過實踐鍛煉達到工程師的職業要求。
具體在人才培養方面,要求學生經過4年的本科學習,在業務方面:①具有人文社會科學素養、社會責任感和工程職業道德;②具有從事電氣工程專業所需數學、自然科學以及經濟和管理知識;③掌握電氣工程基礎知識和電氣類專業的基本理論知識,具有系統的工程實踐學習經歷;了解電氣類專業的前沿發展現狀和趨勢;④具備設計和實施工程實驗的能力,并能夠對實驗結果進行分析;⑤掌握基本的創新方法,具有追求創新的態度和意識;具有綜合運用理論和技術手段設計系統和過程的能力,設計過程中能夠綜合考慮經濟、環境、法律、安全、健康、倫理等制約因素;⑥掌握文獻檢索、資料查詢和運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法;⑦了解與電氣類專業相關的職業和行業的生產、設計、研究與開發、環境保護和可持續發展等方面的方針、政策和法津、法規,能正確認識工程對于客觀世界和社會的影響;⑧具有一定的組織管理能力、表達能力和人際交往能力以及在團隊中發揮作用的能力;⑨對終身學習有正確認識,具有不斷學習和適應發展的能力;⑩具有國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力。此外,對學生思想政治、德育方面以及體育方面也提出了相應的要求。
對師資隊伍提出的要求是:第一,數量和結構要求。電氣類專業的專任教師不少于10人,且專業生師比一般應不高于18:1;年齡在55歲以下的教授及40歲以下的副教授分別占教授總數和副教授總數的比例原則上應超過50%,中青年教師為教師隊伍的主體;具有碩士及以上學歷(學位)和講師以上職稱的教師占專任教師的比例不低90%,中青年專任教師中擁有博士學位比例不低于60%;學科帶頭人學術造詣較高、專業分布合理,學科隊伍陣容整齊,學術梯隊的年齡及知識結構合理,有數量適宜的骨干教師,為專業發展所需的學科基礎提供基本保障;有企業或行業專家作為兼職教師。第二,背景和水平要求。專業背景――大部分專任教師在其本科、碩士研究生和博士研究生的學歷中至少有一個階段是電氣類專業學歷,部分教師具有相關專業學習的經歷;工程背景――專任教師應了解電氣工程相關企業生產和技術發展現狀,保證在教學以外有精力參加學術活動、工程實踐,不斷提升個人專業能力。主講教師應具有工程背景,有企業工作經歷或承擔過多項工程項目的教師需占有相當比例。
此外,對實驗室、實踐基地等教學設施、計算機網絡以及圖書資料等信息資源及教學經費等教學條件做出了要求。為保障教學質量,還要求:專業應建立教學過程質量監控機制,建立畢業生跟蹤反饋機制以及有高等教育系統以外有關各方,特別是相關行業和企業參與的社會評價機制,對培養目標是否達成進行定期評價,專業應將各個環節的內部和外部評價結果用于專業的持續改進。
《中國電力教育》:在研究制定標準的過程中,教學指導委員會的專家委員們對目前的人才培養標準有什么建議?
王澤忠:我們對電氣類專業知識體系和核心課程體系提出了一些建議:
首先,在知識體系上,①通識類知識:數學與自然科學類課程至少占總學分的15%;人文社會科學類課程至少占總學分的15%,使學生在從事電氣工程設計時能夠考慮經濟、環境、法律、倫理等各種制約因素。②學科基礎知識應包括工程基礎類課程、專業基礎類課程,至少占總學分的25%,應能體現數學和自然科學在本專業應用能力培養。③專業知識應包括專業課程,至少占總學分的10%,應能體現系統設計和實現能力的培養。學校根據自身定位和專業培養目標設置專業課。在實踐性教學環節上,工程實踐與畢業設計(論文)(至少占總學分的20%)。應設置完善的實踐教學體系,與企業合作,開展實習、實訓,培養學生的動手能力和創新能力。對畢業設計(論文)的指導和考核應有企業或行業專家參與。
其次,專業類核心課程設置上。課程體系由學校根據培養目標與辦學特色自主構建。構建電氣類專業課程體系時,可參考標準附件專業類知識體系的要求。特別是技術基礎知識和專業基礎知識,必須達到對核心內容的基本涵蓋。課程名稱不必與知識領域完全對應,可以將知識領域進一步劃分并進行組合形成課程。課程設置應能支持培養目標的達成,課程體系構建應有企業或行業專家參與。理論課學分占80%,實踐課學分占20%。在設置必修課保證核心內容的前提下,根據學校管理水平逐步加大選修課比例力度。
第三,對人才培養的多樣化建議。電氣類專業是一個寬口徑的專業,隨著國民經濟的發展,許多領域對電氣人才都有需求,各學校服務對象不盡相同,因此建議設置電氣類專業時要在堅持專業核心知識的同時拓展專業課特別是專業方向課內容,使專業畢業生更好適應就業要求。
《中國電力教育》:新一屆的教學指導委員會目前取得了哪些工作進展?下一步有怎樣的工作計劃?
王澤忠:首先,建立起完善的組織架構。為高效推進教指委的各項工作,圓滿完成教育部“四個著力”的任務部署,教學指導委員會成立了發展戰略研究、人才培養研究、評估認證、師資培養與學術活動4個工作小組及秘書組。發展戰略研究工作組主要進行專業發展戰略、教育理念研究;人才培養研究工作組則是對人才培養模式與方案、課程與教材建設、教學模式改革、實踐基地建設等進行研究;評估認證工作組主要職能是負責對專業規范、專業教學質量標準、工程教育認證進行指導;師資培養與學術活動工作組主要負責師資培養、學術年會、學科競賽、創新活動、國際交流等。
第二,制定教學質量國家標準。剛才已經對《教學質量國家標準》的制定情況和一些具體內容進行了介紹。“本科專業類教學質量國家標準”是為保障本科專業類教學質量而制訂的國家標準,是對客觀條件(硬件)的最基本要求。制定標準是教學指導委員會的一項重要工作,同時,指委會還同時為工學專業類教學質量國家標準(2013年版)提供咨詢。
第三,舉辦大學生創新競賽。加強學生創新意識、合作精神、工程實踐能力的培養,是當前高等教育教學改革的重要內容之一。以競賽為載體,推動大學生的課外科技活動,將對深入開展高等學校教學改革,促進學生基礎知識教育與綜合能力培養、理論與實踐的有機結合等方面起到積極地推動作用。2013年8月5日-9日,我們在南京工程學院舉辦了第七屆大學生自動化大賽暨自動化系統創新設計競賽。目前,我們已經啟動“第八屆三菱電機杯全國大學生電氣與自動化大賽”,大賽將于2014年8月1日-4日,在金華職業技術學院舉辦。
第四,舉辦專題教學改革研討會。2013年6月14日在北京召開了全國電氣工程學科研究生教學與教材編寫研討會,會上討論了如何將近年來電力工業發展成果、新技術、新方法、新理論融入教材;確定了第一批待開發的27種電氣工程學科研究生系列教材,并明確了教材編寫牽頭院校。今年的1月2日-4日,在哈爾濱召開了2014年全國高等學校電氣類專業卓越工程師教育交流研討會。會議上對電氣類專業卓越計劃人才培養標準與評價體系;卓越計劃人才培養理念、目標定位及計劃模式、課程體系,人才培養方案的制定和執行,教學改革和創新模式;實踐創新能力培養體制與平臺建設,實踐基地與工程能力培養等問題進行了探討。
第五,建設專業導論精品視頻公開課。通過聯合東南大學、北京交通大學、武漢大學、西安交通大學、哈爾濱理工大學等幾所高校,建成了專業導論精品視頻公開課。
第六,建立教指委網站。希望能夠通過此網絡平臺的搭建,加強學科間委員、教師間的相互交流,提供信息的共享,努力使研究的成果及時分享,及時獲取相關反饋,使研究發揮積極作用。
目前各高校在培養全日制專業學位研究生時普遍采用了校企合作、聯合培養的模式,并形成一些有效的具體實施辦法。例如許多高校要求全日制專業學位研究生到企業完成半年到一年的專業實踐,在實踐過程中運用所學知識分析解決有一定難度的實際問題;有的高校采用雙師型師資結構,實現學校、企業雙導師制,利用學校和企業不同的資源和環境將理論知識和實際應用銜接起來。學校和企業如此深度合作在國內還未形成長期積累的經驗和普遍適用的規范,因此具體實踐起來會暴露出一些問題:(1)知識產權問題,成果歸屬存爭議。傳統的學術學位研究生在整個研究生階段依靠學校培養,其所取得成果自然歸于所屬學校,但專業學位研究生有著學校學習和企業實踐兩種不同的培養經歷,甚至導師也是學校、企業雙師制,在研究生階段所取得的科研或技術成果的知識產權歸屬成為一個存在爭議的問題。(2)技術問題,實踐內容難深入。在企業實踐階段,企業導師應當引導專業學位研究生,通過研究解決企業遇到的實際問題來提高能力,達到培養目標。然而,企業的專業技術往往是企業的機密,特別是一些正在攻克的問題更是高度機密,實習學生并不是企業員工,如果對企業機密涉入太深則對企業構成潛在威脅。因此,企業在對實習生培養上必然有所保留,實踐內容難以真正深入。(3)企業管理問題,學生身份難定位。企業作為一個運營機構有其自身完備的管理機制,但其管理制度都針對內部員工,對來此實踐的學生缺乏約束力,又不完全適用,且存在學校與企業多頭管理的問題。學生在企業中的權力和責任不明確,導致身份難以定位。
二、南京工程學院電氣工程全日制專業學位研究生培養探討
南京工程學院電氣工程專業的專業教學有著悠久的歷史,是國家級特色專業建設點,該專業設有電力系統、繼電保護、電網監控、輸配電、供用電、電氣工程自動化六個培養方向,以強電為主線,實現強電與弱電結合、理論與實踐結合、技術與技能結合,將培養電氣工程及其自動化領域的“應用型”高級工程技術人才作為主要目標。學校對電氣工程全日制專業碩士的培養,依托新能源、電力行業,創辦具有電校特色、產學研緊密結合的優勢學科,從理論和實踐教學兩方面,在借鑒其他院校專業型研究生培養模式的同時,針對目前全日制專業學位研究生培養遇到的問題,對于如何根據學校實際情況培養和造就出具有實際應用能力,能在電力領域服務國家特殊需求的高層次專門人才問題進行了思考。
1.構建合理的課程體系學校充分認識專業學位與學術學位在培養目標、能力結構、評價標準上的區別,在課程體系設計上突出工程碩士的培養特點。在體系構架上采用模塊化:按培養方向劃分課程模塊,按模塊培養,有利于畢業生在相應領域方向就業。在課程類型上體現多元化:除常規課堂教學外,增設工程實踐和專題研究類課程,促進理論學習與實際應用相融合,體現實踐—理論—再實踐的螺旋式規律。在工程實踐上注重系列化:采用集中實踐與分段實踐相結合的方式,培養需要經歷基礎實踐、工程實踐、專題研究、畢業論文逐層提高的實踐環節,可以使學生受到工程師的完備訓練。具體課程體系如圖1所示。
2.實行開放辦學,促進校企合作,優化專業學位研究生培養的思路對于電氣工程專業高層次應用型人才培養必須打破學校界限,整合學校、企業、科研院所的教育資源,優化培養環境,實現產學研融合。廣泛開展校企共建,形成體現行業先進水平的優質教學資源環境;學校、企業、政府共建“產學研聯合體”,形成“平臺共建、資源共用、成果共享”的可持續發展機制,促進產學研良性互動;依據產業結構調整學科專業布局,學科專業鏈對接產業鏈;企業參與人才培養全過程,依據產業技術發展,整合理論知識與實踐經驗,融合學科體系與職業資質標準,開發新課程,合編新教材;實行工學結合,交叉培養,實習實訓“雙指導”,畢業設計“雙導師”,培養質量“雙評價”。切實提高人才培養與產業需求的符合度。要使專業學位研究生達到高層次應用型專業人才的水平,在培養方式上需要不斷優化,從實踐反饋中吸取經驗,促進校企合作培養的深化、細化。在此方面有些思路可供參考:(1)權責分清,利益共享,調動各方積極性。校企合作培養中由學校、企業和學生三方構成了一個社會關系,且該關系是在學校和學生雙方關系基礎上建立起來的,在關系開始之前就應當將各自的權力義務劃分清楚,而最為有效的辦法就是事先簽訂三方協議。在以往的校企合作經驗中,聯合培養方面的經驗本來就不多,規范、協議并不完善,且一般都只有校、企兩方,后續實踐中可以考慮通過協議條款來劃分各方權責,保證各方利益,從而調動各方積極性,達到更好的培養效果。(2)開放與約束并舉,實現深度合作、深入培養。企業培養學生的過程中,涉及到核心技術往往會“放不開”,原因在于缺乏約束。對于企業自身的員工,有勞動合同的保護,不用擔心由于人員流動等原因引起技術泄密,而在讀的專業學位研究生并非定向生,其畢業流向等都是未知之數,技術開放對企業是有風險的。解決這一問題需要在企業和學生之間建立信息安全保障機制,增強雙方約束力,從而提高雙方開放程度,企業可以放心利用更多的人才資源,學生可以掌握更深入的專業技術。(3)在企業中建立專門的學生管理辦法。企業對其培養的學生建立日常管理規章制度,與學分掛鉤,對學生行為形成制約力;同時,企業對其培養的學生建立優招優遇機制,以實質優惠吸引這些已提前熟悉工作的學生加入企業團隊。
3.根據電氣工程專業特點,因材施教,因才選企電氣工程是一門內容豐富、方向眾多的大型學科,涉及到電力系統、電機、電工技術等多個二級學科,每個二級學科又有許多專業方向,以電力系統為例,有發電、輸電、配電、電力運行、電力建設、電氣設備等多個方向。在本專業的專業學位研究生招生時,可以不把每個學生的培養方向都劃分到非常細致,而是在培養過程中綜合學生個人素質、個人偏好以及行業發展需求現狀,對方向選擇進行推薦和引導。借助合作企業的資源讓學生認識到各方向的真實內涵與內容,并幫助學生選擇合適的企業開展實習學習,最終達到為社會培養高層次應用型電氣工程專門人才的目標。
三、總結
[關鍵詞]電力工程;課程群;優化方案
電氣工程及其自動化專業作為傳統的工程學科,已有上百年的發展歷史。為適應新時期社會對電氣工程人才的不同需求,國內外高校不斷推動電氣工程教育的發展與改革,教育理念也隨著時代的發展而變化,從原來的“重理論輕實踐”,逐步發展為“厚基礎、寬口徑、重能力”。[1][2]電力工程作為電氣工程及其自動化本科生培養的主干課程,是電氣工程本科生人才培養的重點課程,也是整個電氣工程專業的基礎課程。[3]可見,如何提高電力工程課程的教學水平,這對于提高本科生的教育水平及畢業質量有著重要的意義。電力工程作為一門整合工廠供電及電力系統分析兩門課程的綜合性課程,對構建本科生電力系統知識體系具有舉足輕重的作用。課程內容的豐富性造成了學時緊張、講課內容泛而不精的情況。為解決該問題,可以從宏觀層面出發,將若干電力工程相關課程內容統一整合,從而優化學時,突出重點,推動電力工程課程群建設,使學生對電力系統的整體設備運行、調度、保護及設計有一個完整的了解,最終讓學生構建完整的電力工程知識體系,滿足電力工業對人才發展的需求。這樣,加緊推進電力工程課程群建設與實踐,就成為了電氣工程本科生教育改革的首要任務。
一、課程群建設理念簡介
20世紀90年代,北京理工大學在題為《在課程建設中應當以教學計劃的整體優化為目標》的教育改革項目中,首先提出了課程群建設的總體思路,繼而逐漸發展成為學科教育改革的新興理念,為國內眾多高校教育改革提供了參考。課程群的主要內涵為[4]:整合三門及三門以上學科相關課程,相互傳承,相互滲透,相互補充,從而整合課程授課內容,使課程結構合理,層次清晰,進一步挖掘課程的整體優勢,從而建立起學科優勢。課程群不僅能使學生能夠在較短的學時內掌握重點、有效的知識,構建堅實的知識體系,也能使教師在授課過程中將有限的知識點講透講精。課程群的整體是全面而嚴謹的,這就避免了原來單一課程為求知識全面而進行“蜻蜓點水”般的講課模式。
二、電力工程課程群建設方案
建立電力工程課程群,首先應分析原有課程授課模式的不足,然后參考課程群的內涵,選擇合理的相關課程,建立對應的課程群,這樣才能提出合理的優化整合方案。
(一)原有授課模式的不足
電力工程課程是整合工廠供電及電力系統分析相關課程的一門綜合性課程,主要講授電力系統的基本組成和運行原理,電力系統的元件參數計算、穩定運行分析和故障分析的基本方法,電力系統電氣主接線設計、主要電器設備選擇的原則和方法、繼電保護等內容。由于囊括了工廠供電及電力系統分析兩門課程的內容,其課程內容豐富且繁重。在有限的學時中講授如此多的內容在給教師帶來極大授課壓力的同時,也會讓學生漸漸失去學習熱情,并最終影響其對整個電力系統知識體系的構建。
(二)課程群課程的選擇
電力工程課程群建設,須秉承學科相近的原則,對知識點有重復或傳承的課程進行整合優化,從而建立起合理有效的課程群,使教師能輕松地傳播知識,學生能有效地學習知識。為此,結合我校電氣工程教育的特色與傳統,我們挑選出了電力系統繼電保護原理、電氣控制技術及電力系統調度自動化等三門課程,結合電力工程課程來建設電力工程課程群。電力系統繼電保護原理主要講授繼電保護的基本概念、輸電線路的電流保護、接地保護、距離保護、縱聯保護的基本原理,變壓器保護的基本配置及主要保護的基本原理,自動重合閘、發電機保護、母線保護等內容。電氣控制技術則主要討論異步電動機拖動系統和直流電動機調速系統的起動和調速控制技術,以及電氣線路的分析和設計,常用電磁式低壓電器的作用與分類、結構與工作原理,可編程控制器的基本工作原理等。電力系統調度自動化則以電力系統“四遙”為主線,主要講述電力系統調度自動化的有關理論,性能和運行特性,涉及電力系統穩態運行的相關基礎理論。從上述三門課程講授的內容可以看出,其與電力工程的課程內容互有傳承,相互滲透,并有較多的重復。電力工程主要講授電力系統分析的基礎內容,繼電保護則是在其基礎上的升華。因為系統的穩定運行離不開保護裝置的調節與動作,而保護裝置的調節與動作又離不開電氣控制設備的判斷與運行,而這一切設備的自動化管理都離不開“四遙”技術的調度與管理。因此,從內容上可以較為清晰地看出,這四門課程存在明顯的傳承關系,因而在授課過程中存在較多知識重復的問題。建立電力工程課程群,就是以電力系統穩定運行為基點,逐步提升知識的難度與高度,使知識結構緊密,易于學生掌握。為建立結構合理、層次清晰的電力工程課程群,就要對教學內容及課時進行整體優化。
(三)電力工程課程群整體優化方案
可以從三個角度來優化電力工程課程群,分別為課程優化、實驗優化以及考核優化。課程及實驗優化主要以教師為主體,即明確“教什么”,而考核優化則主要以學生為主體,即明確“學什么”。1.課程優化針對四門課程授課內容的特點,可以首先將電力工程課程中的繼電保護一節的內容移到電力系統繼電保護課程專門講授,而電力系統監測與控制的內容并入電力系統調度自動化課程中講授,與開關電器電弧、滅弧相關的原理及相應保護設備,則并入電氣控制技術的高低壓電器一節講授。此外,電力系統繼電保護的微機保護一節與電力系統調度自動化課程內容有較大的重復,特別是硬件部分有許多相同之處,因此可以考慮將其并入電力調度自動化課程中講授。由此,通過重新制訂教學大綱,根據教學內容重新安排學時,可以使每一門課程的學時數得到合理安排。2.實驗優化以往為促進學生理論與實踐相結合的能力,每一門課程都配以相應的實驗。該類實驗的特點是與教材內容結合較為緊密,但主要以驗證性及演示性實驗為主,實驗時間分散,實驗內容缺乏系統化。學生通過實驗只能片面地了解一部分課程內容,且只能了解部分設備的運行情況,缺乏對整個電力系統運行的深入理解。因此,有必要整合實驗內容,將單一分散的實驗課時整合為持續時間較長的整體的課程設計。以上述四門課程為例,可以強調四門課程綜合的課程設計,如要求學生設計某廠礦的變電所,從而考核學生電氣設備選擇、電氣主接線設計、負荷計算等方面的知識。同時,還可以在此基礎上增加繼電保護裝置的要求,并要求學生繪出遙信遙感的結構圖,從而考查學生綜合運用知識的能力,使學生能夠通過課程設計,達到整體了解變電所設計運行的基本方法以及注意點,從而提高學生系統學習能力的目的。此外,還可以安排學生到臨近變電站進行參觀實習,讓學生了解相關電氣設備具體的作用,增強學生的感官認識。相較于以往效率較低的課程實驗,這樣可以極大地提高學生的學習效率,并促進學生知識的整體消化吸收。3.考核優化課程內容的優化必然帶來考核內容的優化。以往由于課程知識點繁雜,學生在期末復習時需要記憶許多與本門課程內容關聯度不高的知識點,而課程的核心知識點卻由于復習時間緊而未能有效地掌握,從而影響了學生的成績。因此,通過課程群內容的整體優化,每一門課程都有相應的重點內容,這使得學生能夠在復習時能緊緊圍繞課程的核心知識點展開,而將關聯度并不高的內容放入課程群的其他課程中進行復習,從而提高每一門課程的學習和復習效率。這樣既能夠提高學生的學習成績,也能使學生掌握合理有效的學習方法。課程優化、實驗優化以及考核優化有效地改善了教師與學生的教學及學習情況,使得教師講授最優化,學生學習最優化,使學生在有效的時間內牢固掌握核心知識成為可能,從而實現了課程群建設的目標與意義。
三、結束語
本文針對建設的電力工程課程群,分析了課程群內不同課程的特點,從課程、實驗、考核三個方面提出了具體的優化方案,為進一步推動電氣工程本科生教育改革提供了參考。當然,相關優化方案還需在后續教學過程中根據實際教學效果不斷地完善改進,這樣才能使教學方法緊跟時展的腳步,使培養的學生能夠符合社會對人才發展的要求。
作者:牟龍華 李松峰 張 鑫 王伊健 單位:同濟大學
[參考文獻]
[1]丁守成,張愛華,黃瑞,等.電工電子實驗系列課程體系建設[J].電氣電子教學學報,2015(6):98-100,104.
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【關鍵字】電氣工程及自動化;應用型人才;實踐教學
電氣工程專業主要特點是強弱電結合、軟件與硬件結合、理論知識學習與實踐應用能力培養相結合。隨著社會經濟和科學技術的發展,對于電氣工程及其自動化專業學生的知識結構而言,培養范圍不僅要有一級學科“電氣工程”的特色,應具備“強弱電”的知識結構,而且也應當具備較廣的人文、社會等方面的知識,有較強的實踐動手能力。因此要加快實驗室建設步伐,逐步實現實驗教學條件現代化,必須積極開拓,建好一批有層次、相對穩定的實習教學基地。
1 電氣工程及其自動化專業課程體系的探討
隨著科技的發展,電氣工程的學科結構、研究領域、技術領域發生了很大變化。電氣工程愈來愈多地應用信息技術、計算機技術、通信技術、電力電子技術和自動化技術,電氣工程及其自動化專業內涵也發展演變為強電和弱電結合、電工技術和電子技術結合、軟件和硬件結合、元件和系統結合。要求培養的學生具有解決電氣工程與自動控制技術問題的基本能力。電氣工程學科的主要任務是提高電力系統和用電設備的技術含量和運行質量,提高運行的合理性和可靠性,提高運行效率。弱電知識需要越來越多,強弱電融合是電氣工程專業教育的必然趨勢。電氣工程及其自動化專業課程體系的構建:
1.1 根據培養目標確定對學生知識結構和能力結構的要求
根據培養目標,學生應該具備的主要知識結構和能力結構為:第一點是要求掌握比較扎實的數學、物理等自然科學的基礎知識,具有較好的人文社會科學基礎和外語綜合能力;第二點是要具有系統地掌握電路理論、電子技術、電力拖動與控制、計算機基礎及應用等專業知識,具有解決和處理企、事業單位中日常電氣控制與運行的技術能力;第三點是應獲得較好工程實踐訓練,具有較熟練的計算機應用能力和較強的工作適應能力,具備一定的科學研究、技術開發、實際工作能力;第四點是掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的市場分析和決策能力,通過鍛煉能夠在企、事業單位從事管理與決策工作。
1.2 如何構建課程體系
按專業培養目標和培養方向,結合用人單位對專業人才素質、知識和技能的要求,要根據學生應具備和達到的知識結構和能力結構構建課程體系,課程的設置和專業教學內容不是毫無聯系的排列,研究課程的內在聯系,形成條塊清晰而又相互融合的專業體系結構是必需的。根據本專業特點,除了公共基礎課程大平臺外,涉及本專業的課程可劃分為四個課程群:電子技術課程群、計算機應用技術課程群、自動控制課程群、電機與電能系統課程群。
電氣工程學科的快速發展與應用離不開電子技術的飛速發展,所以本專業應加強電子技術課程設置并優化其教學內容,特別是應加強集成電路、超大規模集成電路、可編程超大規模集成電路CPLD等內容的學習。由于自動化的發展一直都是借助計算機技術的發展而發展的,所以工業自動化的前途在于計算機技術服務于控制技術的發展,因此從小的控制裝置到大型的控制系統都要應用計算機技術。課程設置包括計算機應用基礎、程序設計、微機原理及應用、單片機原理與接口技術、嵌入式處理器及操作系統、數字信號處理器(DSP)原理及應用、工業計算機網絡等。另外工業工程系統實現的重要原理及技術,對于促進學生專業思想的形成,理解專業構建的體系以及對今后的控制工程應用都是十分重要的。
按照學生學習過程中的認知規律和實踐教學自身的客觀規律,與學習的不同階段相對應,研究建立了四層次結構實踐教學體系。它的層次性體現于從低年級到高年級循序漸進、由淺入深,從認識性實踐,到驗證性、設計性、綜合性及創新實踐。培養具有工程素質、創新能力和較強動手能力,能獨立分析解決實際問題的應用型高級人才,不僅在理論教學中應致力于理論的應用,更重要的是加強實踐環節,建立知識和能力并重、實驗教學與理論教學有機結合,而且相對獨立的實驗教學體系。
2 加強實踐教學管理
首先通過對課程的優化,減少驗證性實驗,增加綜合性、設計性實驗和系統性的實習環節。通過開放性實驗和創新學分平臺,開展個性化實踐教學改革,讓學生根據自己就業意向、實習興趣和特長,選擇實驗內容和設計方案,組織實驗和實習教學。在系統的實習過程中要求學生完成從元件的選擇到系統的組裝,從單元電路調試到系統調試,使其具有系統實踐應用能力。
2.1 要抓緊實踐教學的質量
在合理構建實踐教學體系中,努力建設相對完整、與理論教學聯系緊密的實踐教學體系。實踐教學內容的更新,必須注重加強對學生創新思維和綜合能力的培養。要對現有的實驗教學內容進行整合,進一步減少驗證性實驗,增加綜合性、設計性及研究創新型實驗。要充分利用網絡等現代化技術及先進的教學手段,積極使用計算機教學軟件和多媒體教學課件,推廣運用虛擬仿真技術和實踐相結合,并逐步建立以學生為主體、以學生自我學習和訓練為主的實踐教學開放教學體系,并逐步擴大開放教學的比例。不同類型的實踐教學環節(實驗、實習、課程計、生產實習、畢業論文與畢業設計等)在教學計劃中的學分、順序及時間分配等方面要符合培養目標要求,要與相關課程保持協調一致的關系。
2.2 要保證實踐教學基本條件
我們一方面要聘請基地所在單位的專家、專業技術人員和管理干部一起參與實習教學環節的管理和指導;另一方面積極幫助基地所在單位開展員工技術培訓、科技開發和科研等工作,使實習基地同時成為科技開發和人才培訓基地。在互惠互利的基礎上,不斷拓展校外實習基地建設的新道路。以實現加快實驗室建設步伐,逐步實現實驗教學條件現代化的目的。實踐教學各環節的規范化管理是保證實踐教學質量的基本前提。理順管理體制,建立與完善實踐教學評價體系,是提高實踐教學質量的重要措施。
3 電氣工程及自動化專業培養目標及方法
基礎課一定要給較多學時,讓學生牢固掌握,為后續課程的學習和自主學習提供有力的保障。專業課的門數較多,學時較少,主要給學生介紹專業內容和國內外發展動向。在重點、難點講解的基礎上,激發學生的學習興趣,培養學生的自學能力和終生學習思想。電氣工程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。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,重視自學能力、創新能力和“復合型”“應用型”人才的培養。針對電氣自動化技術的不斷發展變化,理論教學內容也應進行適當調整,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。
為使我們培養的人才能順利進入市場參與競爭,高等學校的畢業證書和學位證書是畢業生獲得從事相應專業工作的必備的兩張準入證。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又一準入證。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。
4 結語
世界科學技術迅猛發展和信息時代的到來,對我國高等人才的規格和質量要求也越來越高。另外,我國社會主義現代化進程及經濟發展的需要,使高等人才的培養面臨著新的挑戰。在人才培養過程中,我們應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。
參考文獻:
關鍵詞:電氣工程 工程應用 培養體系 建設研究
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)11(c)-0168-02
1 該文研究的背景
1993年,麻省理工學院前院長莫爾提出“大工程觀”這一概念,此后,世界高等工程教育領域要求“回歸工程”的呼聲越來越大。在美國很多工學院設有稱為“Special program”的工程實踐項目,培養學生工程實踐能力。歐洲工程教育整合了工程中的理論與實踐,提出了融合“專家型”與“通用型”培養目標、滿足多樣性需求的課程體系。比利時魯汶工程聯合大學堅持“基于項目的學習”,并通過項目“工程師的一天”,完成學生對于工程師的認知學習。
國內學者也對工程教育進行了深入研究,趙婷婷在《課程綜合化:中國高等工程教育改革亟待解決的問題》中強調課程體系的綜合化是工程學科綜合化當前亟待解決的問題之一。浙江大學王沛民在《工程教育基礎-工程教育理念和實踐的研究》中,論述了工程教育課程的相關問題。劉吉臻等在《工程教育課程改革的思維轉向:工程化的視角》中指出,課程目標要從學科知識體系轉向為工程技術與實踐能力的培養,必須運用集成化的思維去構建課程體系和內容。王仲民等對傳統課程設置中“理論-實踐,認識-技能,基礎-應用”的單向思維模式提出了質疑,強調工程教育要圍繞工程實踐重新組織課程。2006年6月,教育部戰略研究重大專項課題“面向創新型國家建設的中國工程教育改革”第三次研討會在徐州召開。此次會議紀要提出:要使課程設置從單一的“工程專業課程”轉變為以“大工程觀、大系統觀”為指導的課程架構體系。高等工程要教育培養出能適應社會經濟、科學技術、文化發展需要的工程人才。
2 該文研究的目的和意義
電氣工程及其自動化專業本身就是一個工程性很強的工科專業,課程體系與結構的設置水平,直接決定其工程應用能力的高低,在改革其課程體系過程中,應突出地反映這一特點。以“大工程觀”教育理念為指導,將工程所需的知識、方法、手段等融合到課程體系中,特別是與工程緊密相關的人文、管理、社會責任等,在大工程觀的教育理念下采取項目教學的方式將實際工程問題帶入課程內容,完善其課程體系,讓學生從一個個完整的項目學習過程中,潛移默化地接受工程意識,從而達到增強工程意識與能力的目的。
黨的十七大提出了走中國特色新型工業化道路、建設創新型國家、建設人力資源強國等戰略部署,實現這個目標勢必需要大批工程技術人才。這就需要在構建培養體系時突出工程能力的培養,工程能力是工程師最基本的素質之一, 但其培養卻是我國當前高等學校教育體制中的薄弱環節。我國高等院校發展近年特色不明顯,并偏于強調通才教育的重要性,大部分本科院校的培養目標執著于培養各種高層次的研究型人才,培養的學生側重于基礎理論與研究,本科層次的實踐動手能力沒有得到應有的重視,從而造成了高等教育人才培養體系中工程實踐教育一定程度的缺失。
3 構建面向實踐與應用的電氣專業課程體系
通過分層次總結和分析國內外高等院校電氣工程及其自動化及相關專業培養體系的現狀,對國內研究型大學以及國外著名高校的電氣工程及其自動化及相關專業培養體系進行分解對比,結合實際,初步制定了電氣工程及其自動化專業培養體系框架。在突出特色的同時,希望既能培養電氣工程及其自動化專業學生的工程應用能力,又能強化學生的科技創新能力。
根據該校的師資和學生情況,將專業培養目標設定為培養具備電氣工程領域扎實的基礎理論、專業技術和較強的實踐能力,能夠在電力系統及其自動化、電力電子及電力傳動等電氣工程領域從事系統設計、研發、運行維護等工作的工程應用型技術人才,并分為電力系統及其自動化、電力電子與電力傳動兩個專業方向。電力系統及其自動化方向主要圍繞電力系統的規劃、運行、調度和監測及控制技術,面向電力系統運行的運行控制、調度等領域進行培養。電力電子與電力傳動方向以電氣工程領域內的大功率電力電子器件、電氣傳動控制系統為主要研究對象,培養學生在電能質量控制與新能源技術、現代電力電子器件等方面的技術應用能力。
所有課程分為公共基礎課、學科基礎課、專業課三大部分,為提高學生的人文素養,在公共基礎課中設置了素質選修課,強化人文素質。公共基礎課和學科基礎課與其它電氣類專業大體相同。專業課分為必修,方向選修和任選三部分。為了強化培養學生的工程能力,在課程學時比例設置上加大了實驗、實踐環節所占的比重。針對主干課程和學生工程能力培養的需求,設立了工程訓練、計算機實習、電工電子實習、電子線路課程設計、數字電路課程設計、電力電子技術課程設計、自動控制原理課程設計、運動控制系統課程設計、認識實習、電氣控制及可編程控制器課程設計、生產實習、電氣工程基礎課程設計、電力系統分析課程設計等實踐環節,總學時達到了35周,在整個教學環節中所占比重明顯提高,達到了總學分比例的20.3%。此外,實驗學時在課程總學時的比例也進行了調整,大部分課程都縮減了理論學時,增加了實驗學時。如電機及拖動基礎,實驗由8學時增加為16學時,電氣控制及PLC由8學時實驗增設為34學時,理論教學縮減為32學時。
4 結語
該文以建立工程應用型電氣工程及其自動化專業培養體系為主要研究內容,以提升電氣工程自動化專業本科生的工程素質為研究目標,對電氣工程及其自動化專業課程體系的建設進行了初步探討,對于培養面向新型工業化的電氣工程及其自動化專業高級工程技術人才具有一定的參考意義和實用價值。在實踐過程中還需要根據實際執行狀況不斷進行反饋,逐步對培養體系進行修正,不斷完善培養體系。該文參考了諸多院校網上公布的有關專業的培養方案,在此表示感謝。
參考文獻
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關鍵詞:專業課程;可視化教學法;控制信號回路;元件實物
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)42-0169-02
供變電技術是電氣工程學科的重要核心專業課程之一,屬于電氣工程師職業資格證書供配電專業考試的重要內容,其中燈光監視的斷路器控制信號回路這一章,是該課程的重點和難點,由于控制元件的觸點多、繼電器連接關系復雜,很多學生在課程考試中暴露出很難掌握該章節的關鍵內容。因此,如何指導本科電氣工程學生學好該門課程,牢固掌握專業知識,具有非常重要的意義。
通過可視化的圖形流程教學法,運用教師先預演講授、學生理解后敘述的教學手段,讓學生更直觀、更加深刻地理解供變電技術的原理,對學生掌握好專業知識,為工程應用奠定更好的基礎。
一、認識繼電器
繼電器,通常用于自動化控制電路中,是用小電流回路去控制大電流回路動作的一種“自動開關”。作為以弱控強的典型控制元件,在輸入激勵量的變化達到某一個規定的值時,電氣輸出電路中使被控制量發生變化,在電路中起安全保護和電路切換的作用。在教材中繼電器電路圖的圖形符號也包括兩個部分:一部分用長方框表示線圈,另一部分用一對接點符號表示觸點組合。
電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、可動銜鐵和觸點簧片等部分組成,由于教材只能通過平面剖圖給出繼電器的內部結構,并在此平面圖的基礎上討論繼電器的電磁動作及其恢復的原理,這并不能很好地展示繼電器本身的立體空間構造,使部分空間感不強的學生不能真正理解和明白繼電器觸點的控制動作全過程,但繼電器觸點的控制動作全過程分析,是供變電技術課程中斷路器控制信號回路的基礎,該部分不完全掌握,就可能會導致對斷路器分閘過程和合閘過程的理解混亂。因此,為了增加對繼電器原件內部空間結構的認識和理解繼電器的觸點標記,有必要將若干實際的繼電器帶入課堂,以華東交通大學的軌道交通供變電技術小班教學為例,小班共32位同學,教師課前帶入4個繼電器,將同學按照座位順序分為4個小組,每組分配一個繼電器傳閱,按每2人給出3分鐘的認知時間,共計12分鐘內,教師在課堂上通過繼電器的平面剖圖在屏幕上指明各個部分的名稱,學生對應實物觀察,重點是要求指明線圈、觸點及觸點標記。
由于控制信號回路中的繼電器多、電路復雜,涉及電路原理、電磁場等先修課程,工程實踐性強,導致教學難度大。在正式參加工作之前,作為本科學生很難獲得機會在現場獲得長期的實踐學習。所以,在平面圖和實物可視化的條件下,按照學生的分組,讓不同組的學生互相提問和互相回答,老師先引導學生們認識繼電器的作用,之后,通過提問的方式,指導繼電器原理的講解。
二、理解斷路器動作前位置狀態
斷路器的初始位置狀態決定斷路器輔助觸點狀態,斷路器的輔助觸點的分合,對斷路器的動作過程至關重要。初始狀態需要確定的內容包括:斷路器輔助觸點狀態、LW2系列控制開關的操作手柄、信號燈、觸點盒和控制面板,包括觸點盒的節數是多少?怎么安裝在開關轉軸上的?每一節觸點盒里面有多少個定觸點和多少副動觸片?
教師課前帶入1個控制開關,供同學傳閱和課間討論,由老師在課堂試驗一下KK手柄從跳閘后正轉90度到預備合閘位置,然后再正轉45度到合閘位置,之后松開,讓學生觀察開關手柄自動反轉45度,回到合閘后位置。
學生進行可視化觀察完成后,依次讓學生試驗一下相反的過程,即:KK手柄從合閘后反轉90度到預備分閘位置,然后再反轉45度到分閘位置,之后松開,讓學生感受開關手柄自動反轉45度,回到分閘后位置。
在學生操作過程中,讓同組同學記錄下開關手柄在不同位置時對應的觸點接通表,為手動分閘和手動合閘過程做好準備。
三、講解手動合閘過程原理
1.利用回路可視化的模擬演示教學,由老師先講授斷路器控制信號回路的合閘過程,并告知學生認真聽講,講解完成后將隨機抽取同學講述斷路器控制信號回路的分閘過程,有利于讓同學注意集中精力。
2.在展開圖中標出各元件的新符號對應的舊符號,如圖1中用括號標識的元件符號名稱,如圖1中的電源正極+WFL(對應舊符號為KM),并從初始條件時的狀態開始,首先確定斷路器各個輔助觸點的狀態,按照先一次、后二次,先交流部分、后直流部分,先線圈、后觸點,先上后下、先左后右的原則進行分析。
3.再根據圖1的可視化展開圖,由手柄位置分析出觸點閉合情況,由閉合觸點依次確定哪一個回路接通?亮平光還是亮閃光?哪個繼電器動作?
4.按照接通回路中電流流過元件的先后次序,由電源正極至電源負極,給出電路的通路,如圖1斷路器預備合閘回路的可視化分析中的回路路徑從(+WFL)至(-WC)為:
(+WFL)-SA(9-10)-HGn-1R-QF1-KMC-2FU-(-WC)。
四、分組討論敘述分閘過程
在教師講授完成斷路器的合閘動作過程后,按照讓各組同學們先主動敘述后挑選敘述的原則,由4組中每組選一位同學為組代表,分別敘述各個階段的原理:由第1位同學敘述斷路器分閘過程的全部初始狀態,第2位同學敘述斷路器預備分閘的過程,第3位同學敘述分閘的過程,第4位同學敘述分閘后的過程,每組敘述完成后允許同組人員適當補充,作為老師記錄敘述同學和主動補充同學的平時成績的一個重要依據。
利用可視化的“教”到“學”的全過程可視流程教學方法,在華東交通大學軌道交通供變電技術課程教學中進行了實踐,使學生能充分發揮主觀能動性,提高專業課程的理論學習水平和動手實踐能力、分析思考能力,突破供變電技術專業課程的學習難點,更好地為學生學習專業課程服務。
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Visual Teaching Method for Control Signal Circuit Chapter in The Course of Power Supply Transformer
QU Zhi-jian
(School of Electrical and Electronic Engineering,East China Jiaotong University,Nanchang,Jiangxi 330013,China)
關鍵詞:電氣工程;產學研合作;應用型人才
作者簡介:葉愛芹(1971-),女,安徽天長人,安徽科技學院機電與車輛工程學院,副教授。(安徽 鳳陽 233100)
基金項目:本文系安徽科技學院質量工程研究項目(項目編號:X201048、X201043)、安徽科技學院重點課程建設項目(項目編號:ZDKC0912)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)30-0099-02
近年來,我國高等教育發展迅速,教育規模已居世界第一。但我國高等教育目前是大而不強,多而不精。而工科專業普遍缺乏實踐性和創新性,培養的人才不能完全符合用人單位的需要。鑒于此,國家教育部分別在2008年和2010年遴選了部分高校作為應用型人才培養基地,要求培養實踐性和創新性強的工程技術人才,以適應社會與經濟發展需要。安徽科技學院(以下簡稱“我校”)有幸被遴選為應用型示范本科高校,按照學校的辦學指導思想,針對安徽省經濟快速發展的實際,立足安徽,面向全國,服務于地方經濟與社會發展需要,培養在電氣工程、機電一體化等領域的企業、科研院所、施工單位等從事科技開發、設計制造、運行管理和經營銷售等方面工作的應用型人才。
一、改革課程設置和教學內容,構建應用型人才培養體系
培養方式采用“3+1”校企聯合培養,3年校內學習和累計1年的企業學習。其中理論課程及部分實驗的學習主要在校內完成,企業學習則以各種實習實訓、專業課程設計和畢業設計等為主要形式。課程設置堅持知識不斷線的原則,如外語學習與應用不斷線、工程設計意識訓練不斷線、計算機應用不斷線等。具體做法如下:
1.企業參與教學計劃的制訂與課程大綱的修訂
電氣工程及其自動化專業是一級學科,包括電力系統及其自動化、電力電子與電力傳動、電機與電器、絕緣與高電壓技術、電工理論與技術等學科方向。為此,提出了“平臺 +小模塊”的專業基礎知識扎實、具備專業可持續發展潛力和特定崗位群技能熟練的專業應用型本科人才培養模式。通過大量的企業調研,了解市場需求,制訂符合應用型人才培養的教學計劃。通過與企業合作,例如遴選企業冠名班的形式,有針對性地與企業聯合培養符合企業需要的人才。為了進一步擴大與行業企業合作的力度,與企業共同開展教學質量評價工作。從專業設置的論證、人才培養目標的定位、人才培養模式的實施、人才培養方案和課程標準、教學大綱的制訂、課堂教學的實施、效果的檢驗及畢業生5年內的跟蹤調查等多方面開展合作,行業企業在學校教學質量評價中占不低于30%的權重。另外,將用人企業的調查結果整理分析后,反饋至專業建設委員會。專業建設委員會將對反饋的內容進行相應的改革和調整,如修訂人才培養方案、進行課程改革等,最終達到提高教學質量和教學水平的目的。
2.“教、學、做”一體化課程改革
在教學計劃與課程大綱修訂過程中,對一些實踐性強的課程進行了一些改革與探索。打破課程之間的條塊分割與各自為政的局面,進行內容整合。以一門課程為主,多門課程協同,在授課過程中采用“教、學、做”一體化模式。以工程實例入手,理論聯系實踐,圍繞工程問題的提出,要求學生查閱相關資料,給出工程解決方案和具體方案的設計、實施、維護等過程,在學習課程知識的同時培養了工程意識。以“面向工程、項目驅動、能力培養、全面發展”的教育理念,進行教學實踐體系的教學改革,提升學生的動手能力與創新能力。
3.整合教學資源,重點突出實踐環節
在整個教學計劃中,主要劃分三階段:專業通識階段、工學結合專業選修階段、綜合能力提升階段。第一階段的主要任務是打牢基礎知識,對專業知識要能舉一反三、觸類旁通。主要在專業基礎實驗室、學校工程訓練中心和校外電氣相關企業完成基本的技能鍛煉和通識教育,培養專業興趣。這個階段需要兩年實踐。第二階段的主要任務是把知識變成力量,通過實踐提高能力,使學生成為能說會做的復合型人才,這個階段需要一年。全部實踐在專業實驗室和學校工程訓練中心完成,邊理論邊實踐。第三階段主要完成理論—實踐—理論這樣的循環,要求學生以團隊形式完成產品的開發到生產的全過程,最后以產品作為畢業考核的依據,學生可以送到對口的企業完成。
二、加強師資隊伍建設,強化教學團隊建設
目前,高校教師大部分是從學校畢業后直接到高校任教,沒有企業經驗。主要是從理論到理論的過程。在從教過程中,大部分教師選擇進修的方式也仍然是到更高層次的高校以及科研院所深造,這不符合目前應用型人才培養的需求。發展應用型本科教育歸根到底靠人才,靠一支思想品德優良、專業理論和實踐水平精湛的“雙師型”師資隊伍。加大師資隊伍建設力度已成為應用型本科教育發展的當務之急。一方面,要積極從其他高校和廠礦企業引進高層次高水平的學科帶頭人;另一方面,也要加強現有師資隊伍的培養,采用企業培訓、培養和自主學習的方式,通過各種途徑轉變現有師資隊伍的教育思想和教育觀念,提升專任教師的教學水平、動手實踐能力和創新能力,培養一支真正“雙師型”教師隊伍。具體做法如下:
第一,專業課教師帶隊組織學生到相關企事業單位參加培訓或生產實習。第二,積極鼓勵教師開展科研活動。以學校實驗儀器設備和企業的科研平臺為基礎開展縱向和橫向的科研工作,將科研與生產實踐相結合。第三,多方面多層次培養學科帶頭人、專業負責人和中青年骨干教師。對校內學科帶頭人、專業負責人和中青年骨干教師通過到國內外高校進修、技術交流以及到合作企業掛職鍛煉等途徑提升專業理論水平和實踐技能,使其迅速成長。將學科帶頭人、專業負責人和中青年骨干教師培養成既能把握學科或專業建設與改革發展方向,保持學科或專業建設的領先水平,又能把握行業和職業發展方向,既有高水平理論研究能力,又有較強實踐能力的省內外同類院校知名專家。第四,建立企業實踐鍛煉制度。每年輪流選派專任教師脫產到企業進行為期半年的實踐鍛煉,鼓勵部分專任教師半脫產到企業承擔技術業務或實踐鍛煉。第五,與企業緊密合作,充分利用企業技術人員實踐動手能力強的特點,建立健全“校企互動”的“雙師型”結構師資隊伍培養模式和兼職教師動態管理體制,從生產一線聘請既有實踐經驗又能勝任教學任務的工程技術人員為兼職教師。一方面專任教師可以帶著問題到企業進行實踐研究,另一方面,企業技術人員可以承擔本專業主要實踐技能課程的教學任務,還可以參與專業建設、課程建設,尤其是“教、學、做”一體化課程的開發,使本專業的師資隊伍成為真正“雙師型”結構教學團隊。
三、產學研合作,加強應用型人才培養實踐基地建設
產學研合作教育是應用型本科人才培養的必由之路,通過產學研合作開拓了教師的視野,有利于教師將新技術傳授給學生,同時也利于學生提高能力,增加就業渠道。校企合作也是我校的辦學優勢所在,學院每年承擔行業眾多企業的科研、培訓和技術服務工作。通過這些活動加快了教師“雙師型”素質的提高,也得到了企業在資金和人力資源方面的支持,為“下得去、留得住、用得上”專業技能型人才培養創造了良好的條件。
1.與企業共建產學研實驗室
聯合企業、政府共建科技創新平臺。與奇瑞汽車股份有限公司、合肥美菱股份有限公司、安徽省荊塗電力工程有限公司、德力玻璃等企業集團合作,雙方共建技術研究中心或實驗室。現階段,我校電氣工程及其自動化專業實驗室的實驗條件尚不完備,建立產學研一體化的專業實驗室顯得尤為重要。首先,學校用較少的投入建立了滿足教學需要的電類課程基礎與專業實驗室,此類實驗室可以滿足電氣工程及其自動化、電子信息工程、機電技術教育、機械電子工程等8個相關專業使用,使其達到滿負荷運轉,提高了資源利用率。其次,在產學研一體化的實驗室,將企業引進學校,教師和學生可以帶著項目在真實的生產技術實踐環境中參與教學、科研和生產活動。在此過程中,有助于學生對抽象的理論知識的理解,使其工程技術的實踐能力、解決實際問題的能力明顯增強,為以后的工作打下堅實的基礎。同時教與學的效果明顯加強,而這正是應用型人才培養的重要目標之一。在實驗室建設中,構建結合工程實際的實訓實驗室和企業車間,如電力系統實驗室、電氣實訓室、電子生產車間等。通過企業出設備、學校出場地的形式建立了3個校企聯合實驗室,校企共建共用。學生的理論教學與實踐教學不再被分割,讓抽象的理論及時與實踐相結合,學生理解更透徹。同時,制訂相關制度,對實驗室徹底、完全開放,形成了與企業相近的研發環境,使學生不僅具備扎實的專業理論知識,也有較強的實踐動手與創新能力。
2.建立校外實習基地,產學研合作培養高級應用型人才
人才培養是產學研合作的重要目標。依靠政府為橋梁,積極尋找有條件的企業共建立本科生實習基地。在互贏合作的基礎上,建設相對穩定的“教學—科研—生產實踐”相結合的本科生實習基地,培養學生的實踐能力和創新能力,實現人才培養與企業一線人才需求的對接,同時也為企業提供智力支持,促進高校畢業生的就業。學院與奇瑞汽車聯合創辦了“奇瑞班”,與德力玻璃集團聯合創辦了“德力班”,部分學生在半年甚至一年時間中可以在合作企業進行實踐學習,特殊情況下可以選派老師將課程搬到企業授課,真正實現了應用型人才培養與企業一線人才應用的對接。同時,學校在畢業設計工作中不斷加強產學研緊密合作。一方面,教師可以篩選部分企業的科研課題,這部分選題結合工程實際,可以讓學生作為畢業設計去做;另一方面,結合畢業生產實習,安排部分學生到企業,由企業提出、選出符合專業培養要求的畢業設計題目,學校、企業共同選派導師,以“雙導師制”形式指導學生的畢業設計。畢業答辯可以選在企業進行。這樣,學生通過參與企業課題的研究不僅了解了生產過程需要解決的問題、難題,而且拓展了學生的專業知識面,了解了本專業的學科前沿新動態,鍛煉了學生認識問題、解決問題的能力,創新意識也得以加強。另一方面,企業在為學生提供實習和設計的同時,企業本身的研發水平也得以提高,市場競爭力得以加強。所以產學研相結合是學校與企業雙贏的舉措。
四、國際合作與交流
在以學生為本、因材施教的理念下,我校借鑒并積極吸收發達國家先進的人才培養模式,選送骨干教師到國外友好學校學習發達國家先進的教學理念和教學模式,以雙方互換師資交流為契機,學校設置國際交流與合作中心,并取得“中外合作辦學、教師海外研修、學生海外游學”三大突破,開創了國際合作交流的新局面。先后與美國、德國、韓國、澳大利亞、新西蘭、加拿大、俄羅斯、菲律賓和臺灣地區等多所高校建立合作關系,并與美國、韓國、新西蘭等國家和地區的8所大學正式簽訂合作辦學協議。將部分專業課程、實習實訓和畢業設計環節安排在國外進行。同時,學校積極拓展應用型人才培養的國際視野,尤其是通過外出研修,青年教師的視野得到拓展,理念得到更新,水平得到提高,已經成為學校教學內容和教學方法改革的中堅力量。外教管理與服務水平不斷提升,為學校的師資隊伍建設注入新的活力,促進了學校教學內容、育人模式、教學手段和評價制度等一系列改革,也成為省內高校教學改革的一大亮點。
五、結語
本文介紹了安徽科技學院電氣工程及其自動化專業應用型人才培養模式的初步探索情況,包括基本思路和實施方案等。在計劃實施過程中將會遇到不少困難和多種制約,一方面,政策驅動需轉變,教師投入積極性需調動。目前高校教師所面臨的職稱評審機制幾乎一樣,對教師所取得學位、科研和發表的論文要求比較高,這讓大部分教師無法全身心投入實踐教學,尤其是職稱低的教師。另一方面,資源受限,場地、經費投入、師資力量不足,特別是工程實踐型教師嚴重缺乏。由此可見,改革的任務仍然是十分艱巨的,需要學校和學院共同努力,迎接挑戰,解決應用型人才培養過程中面臨的各種問題。
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