時間:2023-03-20 16:21:02
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隨著我國社會經濟的不斷發展,電力企業運用新的信息技術,提高電力工程的自動化水平,促進了電氣自動化的迅猛發展。電氣自動化技術就是運用了具有自動檢測功能與自動控制功能的電氣裝置,可以實時對電力系統進行遠程調節、控制、及監控。在信息化技術大力發展的同時,通過信息監測技術能夠實現對電力工程的遠程控制與管理。電氣自動化技術需要自動化的電網配置、配電網技術協同工作。在電氣自動化技術中,要充分利用網絡對電力工程的各項信息進行統計、收集、分析從而加強電電力系統的穩定運行。減輕了以往電力工作人員的工作強度,充分利用電力工程中的自動化設備進行監督,在面臨突發狀況時,能夠及時采取信息處理技術對電力系統進行有效地處理。而配電網技術可以配合電氣自動化技術改善城鄉配電網,加強城鄉電力網絡運行工作,完善電氣自動化技術在城鄉電網中的運用。電氣自動化技術的應用范圍廣泛,從電氣開關到電力工程都有電氣自動化技術的身影。電氣自動化技術的不斷提高也促進了電力工程的不斷發展。
2電氣自動化技術在電力系統中的應用
2.1變電站及配電自動化的應用
變電站自動化技術是采用現代通信技術、先進的計算機技術、電子技術以及信息處理技術,實現對變電站的二次設備的重新組合和優化設計,從而減少了人力資源的浪費,減低了變電站及配電站工作人員的工作強度,提高變電站及配電站人員的安全性及整個系統運行的有效性。不僅如此,變電站自動化技術還可以多層次、全方位地對多種電氣設備的運行狀況進行安全檢測以達到高效控制的目標。在實際的應用中,主要通過新型的設備代替以往的電磁式裝置從而使得現場的監視操作更加智能化、可視化。變電站自動化除了滿足變電站運行操作任務外還作為電網調度自動化不可分割的重要組成部分,是電力生產現代化的一個重要環節。隨著對科學技術的應用以及監控設備的更新,種綜合性的自動化監測系統能夠提高變電站運行的穩定性,降低運行維護的成本,高質量輸電過程,經濟效益提高很多。
2.2在電網調度自動化中的應用
在電力工程中,電網的總調度能夠通過大屏幕顯示器、計算機服務等自動化系統對電網進行遠程監控。根據電力工程中電網的運行情況進行分析,監控電網的實時狀態。通過各個分系統傳送的電力工程中的生產數據、控制發電的數據,對電力工程整個系統進行評估、調配和預測,從而減少了電網在運行過程中出現的電力故障及異常情況,通過電氣自動化技術能夠及時作出判斷,檢測更加及時。從而減少了電力工程中危及人身安全和設備安全的事故。另外,通過電氣自動化技術還能對整個電網進行實時監測和分析,調度從大屏幕上可以清晰的采集信息,找出電氣事故的發生地并提出應對措施,防止事故的擴散,減低影響。
2.3分散測控系統自動化的應用
在電力工程的發電廠分散測控系統中,通過太網、過程控制單元、工程師工作站、高速數據通訊網等對分層對電廠的生產狀況進行測試和控制。經過過程控制單元可以在生產運行的過程中通過接受熱電阻、熱電偶、電氣量等信號,處理運算的結果、參數等,通過這種方式對電網進行監控,從而提高電氣自動化在電力工程中的檢測、保護和控制功能。
2.4計算機自動化的應用
電氣自動化技術在電力工程中的應用主要是引入了計算機操作系統,通過微型計算機讓整個電力系統自動記錄、反饋電氣設施的實際工作情況。同時,對反饋信息進行的誤差判定。加強軟件的查找、分析、測算的應用,從而在電力工程中實現操作技術的使用性,更加便于電力工程的管理。在電氣自動化技術中還要注意對監控方式、現場總線監控進行設計。只有全面加強電氣設備的監控信息及監控方式,才能提高監控系統的效率以及整個系統穩定性、可靠性。
2.5電力自動化技術的發展趨勢
我國的經濟不斷的發展,人們的的經濟水平和生活的質量也在不斷的提高,因此,對供電系統的需要和依賴也是越來越高,但是由于電力系統的的內部之間的原因,造成了各個部門之間不能達到有效的資源共享,也就會使電力系統出現各種各樣的問題。因此,在以后的發展過程中,我們針對這種現象,就應該加強和改善,對電力部門之間的內部資源進行資源整合和統一,然后達到電力資源的統一共享,這樣就會形成一個內部信息可以高效利用的效果。隨著電力自動化的發展,新技術也在不斷的發展,如果電力資源的內部管理恰當,再更好的運用電力自動的技術,在電力工程的發展上面就能提高經濟效益。
3結論
【關鍵詞】電氣工程 自動化 智能化技術
一、概述電氣工程及其自動化
電氣工程及其自動化是指電工程及其自動化(Electrical Engineering簡稱EE),這是一門綜合性較強的科目,涉及機電一體化技術、電力電子技術、計算機技術,電機電器技術信息與網絡控制技術等多個學科的交融學習。傳統的概念認為用于創造產生電氣與電子系統的有關學科的總和就是電氣工程,實際上它的現實意義早已超出原來定義的范疇了。它現在指的是幾乎涵蓋了所有的與電子、光子有關的所有工程行為。另外,如今的電氣工程自動化極容易受到信息技術的發展、物理科學知識的應用還有技術的發展和變化的影響,所以中國自身的電氣工程及其自動化在向國外借鑒和學習的基礎上還要結合自身經濟發展和國情的需要適時調整,適時改進。
二、論述智能化技術的特點和優勢
智能化技術是一種高科技的控制技術,這種先進的科學技術在實現電氣工程自動化持續、穩定發展有著重要的作用。智能化技術是指在工作時更高效化、自主化和無人操作化。智能化技術最顯著的特點是可以自動化生產、可以靈活地操控,并且符合環保的特色,具備優質的產量,而且信息的合成率比較高。資源的優化性能也很高。電氣智能化設備的系統具備非常明顯的特點,可以通過自我檢查和調控來操控整個生產過程,無需人過多的操心。這樣的智能化設備有自檢系統,可以通過系統網絡來進行自我檢測和評估,檢測到哪條線路和電網出現問題,可以及時解決。(引用自參考文獻[4])另外,它具有靈活性,可以通過自動化電力系統了解到更多的產業信息,也可以通過信息進行大規模的接入,智能系統和現在的電力范圍市場交易進行了連接,減輕管理中的超負荷工作,實行最為簡單的資源優化,強化系統管理。
電氣工程自動化運用智能化技術來提高電氣自動化的工作效率的,作為智能化技術在電氣工程及其自動化中應用的主要目的,也是其優勢所在。它不僅可以促進電氣工程發展,還能降低成本,節省人力物力。還有效地解決了傳統控制的弊端和系統穩定性的問題,并不斷地提升了電氣設備運行的智能化程度,也提高了電氣工程自動化的效率。經過分析研究后,可了解到智能化技術在電氣工程自動化中更主要的優勢是它能使電氣工程自動化擁有更完善的控制系統,還也簡化了電氣工程的控制流程,使其在結構上更合理,效率也得到極大的提升。
三、當前智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用現狀和未來發展趨勢
經過綜合分析和研究表明,當前智能化技術在電氣工程及其自動化技術中的表現分別是智能控制、故障診斷、優化設計和無功補償這四方面。(引用自參考文獻[3])智能控制是首要也是關鍵,因為它實現了電氣工程自主化控制,應用在電氣系統的信息處理,記錄系統故障和計算機系統對電氣系統的實時監控等方面。智能化的故障診斷能全面而又精確的診斷電氣系統在運行過程中發生的故障。電氣工程的優化設計,其設計的環節和過程是非常繁瑣和復雜的,需要專業的設計人員利用智能化技術針對電氣系統進行設計。雖然設計過程非常地復雜,但它使智能化技術變得更加實用和方便,也更能節省材料和費用。無功補償,功指的就是電功率,無功補償的智能技術的運用,可以通過記錄電力相關的參數后,再根據這些參數選擇無功補償的設備,通過安裝設備實現補償,以減少電力消耗來實現平衡。其實,智能化技術在電氣工程及其自動化中的具體應用還有很多,例如神經網絡控制技術、計算機技術、精密傳感技術,GPS定位技術等相關的綜合應用。隨著產品市場競爭的日趨激烈,智能化產品的優勢更加突出,在實際操作和應用中得到廣泛的使用。
另外,智能化技術在電氣工程自動化中的發展主要是系統功能和體系結構。從系統功能看,運用了高性能的PLC技術,直接通過窗口和菜單操作,插補和補償方式更加多樣化。體系結構發展更加集成化、模塊化和網絡化。(引用自參考文獻[2])在未來,智能電網是電力的發展方向,而發展的重點是電力設備制造商要實現發、輸、變、配、用電在整個環節的管控一體化和互動化,滿足智能電網的需求以提供發電到用電整個價值鏈中的自動化,這無疑是未來電力市場的核心所在。為將電力設備的智能化引入縱深,國家電力建設中需要將新型的電子式互感器、先進的傳感器技術、預防性維修的智能組件和基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統提高到國際標準。(引用自參考文獻[1])在未來發展中實現對電力的自動化監視與控制,能有效保障供電可靠性和供電品質,并且有利于合理安排生產計劃,節約電力成本以及檢修成本。為滿足社會經濟發展要求,未來國家會對智能電網加大建設,電力設備的智能化將是整個建設環節中的關鍵。
四、總結
本文通過對電氣工程及其自動化的概述,并針對現在廣泛被應用的智能化技術進行深入的分析研究,就其特性和優勢方面來展來開探討。其次,綜合智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用現狀和未來趨勢進行論述。電力的應用在當今經濟飛速發展的社會中不斷地被深化和發展,成為了人們生活更加現代化和國民經濟發展象征的一個重要標志。從某種意義上講,它的發達程度代表了一個國家的科技的進步水平。所以,在這樣的環境和要求里,如何提高電氣工程及其自動化成為關鍵問題,而與智能化技術相結合是為適應其發展需要的最好的選擇。因此,智能化技術的研究及其在電氣工程自動化中的應用具有重要的理論意義和現實意義的。
【參考文獻】
[ 1 ]張毅、王德寬、劉曉波、文正國、王聰;水電廠智能化技術發展趨勢與應用[A];中國水力發電工程學會信息化專業2012年年會優秀論文專集[C];2012年
[ 2 ]沈君奕;電氣自動化控制中人工智能的探討分析[J].科技資訊;2011
關鍵詞:地方院校;電氣工程及其自動化專業;人才培養
作者簡介:魏立明(1974-),男,吉林省吉林市人,吉林建筑工程學院電氣與電子信息工程學院,教授;韓成浩(1972-),男,朝鮮族,吉林延吉人,吉林建筑工程學院電氣與電子信息工程學院,教授。(吉林 長春 130118)
基金項目:本文系吉林省教育科學“十二五”規劃課題(課題編號:GH12181)、2012年吉林建筑工程學院教學質量與建設工程項目的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)05-0007-02
近年來,信息技術的迅猛發展給普通高等院校電氣工程及其自動化專業帶來了較多良好的發展機會,因此,如何對電氣工程及其自動化專業人才進行培養成為各高校的重要任務之一。如何構建新的培養模式,優化相應的人才培養方案,制訂良好的教學體系,培養具有創新能力和工程能力的電氣工程及其自動化專業高級應用型人才成為應用型工科院校所面臨的任務之一。吉林建筑工程學院是吉林省建筑類普通高等本科院校,屬于二本院校,其辦學理念是培養“理論基礎堅實、實踐能力扎實、思想作風樸實”、具有創新精神和創造意識的高級應用型專門人才。吉林建筑工程學院電氣工程及其自動化專業的培養目標是使學生能夠從事建筑電氣領域內的相關設計工作、施工工作、運行與管理工作,并且把他們培養成為應用型高級技術人才。根據吉林省經濟發展的需求和建筑行業的特點,加快電氣工程及其自動化專業應用型人才的培養成為電氣與電子信息工程學院實現飛速發展的有效渠道。為此,電氣與電子信息工程學院在優化培養方案、加強教學質量工程建設、構建應用型實踐教學體系等方面進行了有益的嘗試和探索。
一、優化人才培養方案
地方應用型本科院校的辦學定位應首先強調應用性,所以既不能延續普通本科傳統的教學模式,也不能削弱相關基礎理論的教學,而是應該兩個方面同時發展。特別是應該加強學生工程應用能力的訓練和培養,把相關課程中的應用環節(例如:實驗、課程設計、實習等)充分融入到教學過程之中,以便提高學生的動手能力和應用能力。應用型本科院校在教學環節中應突出實踐應用與理論教學的相互滲透,堅持工程實踐與科學教育并重的原則,逐步建立合理的符合應用型本科人才培養的課程體系。這樣做的目的主要有兩個:一是給學生打下較扎實的基本理論基礎;二是讓學生在大學期間參加相關專業工程的基本訓練,使學生具備建筑電氣方面的專業技能、提高學生在認知過程中發現問題、分析問題和解決實際工程問題的能力。
因此,吉林建筑工程學院組織電氣工程教研室教師進行了廣泛調研,主要通過座談會和實地訪問等多種形式。通過調研了解用人單位對學校所培養的人才的需求和要求。同時向沈陽建筑大學、北京建筑工程學院等有關其他院校進行調研,獲得其人才培養方案。學院還定期組織召開電氣學院校友會,了解往屆畢業生在工作中對大學期間所學知識、技能和能力要求的反饋。學院派教研室主任和骨干教師參加電氣工程及其自動化專業的指導委員會會議,了解該專業最近動向,廣泛聽取設計院和施工企業中的專家、企業負責人的意見及建議。在上述調研的基礎上,優化原有的電氣工程及其自動化專業的培養方案,形成自身的特色。該方案應以夯實基礎、開拓專業知識面、重視應用能力為主要原則,切實加強對學生工程能力的培養。
電氣與電子信息工程學院對電氣工程及其自動化專業的課程設置進行了優化,主要體現工程實踐教育,刪除課程之間重復的內容,構建了注重建筑特色的電氣工程及其自動化專業人才培養方案。電氣工程及其自動化專業課程體系的整合應依據吉林建筑工程學院的辦學定位,主動汲取建筑設計院、建筑施工企業等相關單位的意見,合理確定專業課程的學時以及實踐教學在整個課程體系中的比例。整合后的電氣工程及其自動化專業的課程體系平臺由“專業基礎課程模塊+專業課程模塊”構成。該平臺體現了課程的應用型人才培養。其中“專業基礎課程模塊”包括注冊電氣工程師資格考試應必備的理論基礎,其中有模擬電子技術、電路原理、電機與拖動、電氣控制技術、數字電子技術等課程。“專業課程模塊”課程的設置應體現建筑行業的特點。我院設置了建筑電氣技術措施、供配電技術、建筑照明、消防與安防系統、建筑電氣施工與概預算等課程。每一模塊含有理論教學、實驗教學和課程設計三個內容。上述課程的設置使電氣工程及其自動化專業符合建筑行業的特點和要求,使得學生在就業時更加明確自己的定位方向。同時課程體系平臺還可以根據就業方向進行相關選修課程的設置,以滿足工程應用性要求,例如設置綜合布線、樓宇智能化技術、嵌入式系統等課程。
二、加強電氣工程及其自動化專業教學質量工程建設
1.課程建設與教材建設
在優化專業課程、強調應用能力的課程建設原則指導下,應用型人才培養所需要的課程建設包括相關課程內容、教學方法改革、教學手段促進等方面的建設。我院電氣工程及其自動化專業的所開課程中電氣控制技術和數字電子技術被評為校級優秀課,單片機原理與應用被評為校級精品課,自動控制原理以及消防與安防系統兩門課程被評為省級優秀課,電路原理被評為省級精品課。在進行課程建設的同時,電氣與電子信息工程學院也非常重視電氣工程及其自動化專業課程的教材建設。教材建設應該體現電氣工程及其自動化專業教學成果,要積極推進紙質教材、電子教案、教學參考書以及教學課件四位一體化的教材建設,選用智能建筑專業指導委員會推薦的高質量教材,同時結合本學院課程撰寫相關建筑電氣教材。
2.教學管理制度的完善
規范有序的教學管理制度是提高學院的教學質量、推動學院教學改革的重要保證措施。為保證電氣工程及其自動化人才培養方案的全面落實,電氣學院充分發揮領導和學院教師的力量,建立起包括畢業設計(論文)規定和實習要求等相關教學管理的規章制度,對教師和教學管理人員的工作進行了具體規定,提出了明確要求,從制度上保證了電氣工程及其自動化專業人才培養的質量。學院成立了由學院領導、教研室主任和實驗室主任組成的二級教學督導組。督導組成員通過平時聽課、 課下與教師、學生交流等形式了解教師教學狀態以及學生的學習狀態,在一定程度上促進了學院教師教學水平的提高,并且為學院進行教學二級化管理提供了相關的依據。
按照電氣與電子信息工程學院教學質量評估實施規定,每學期由每一年級的輔導員組織各班學生對每一位專業任課教師的教學情況進行評估,根據學生所反映出的問題制訂相應的整改措施,以促進教學質量的提高。針對畢業設計(論文)的應用環節,學院結合電氣工程及其自動化專業特點,制訂了相應的畢業設計(論文)工作流程和考核辦法。該辦法規范了畢業設計指導過程中存在的問題,保證學生畢業設計(論文)質量的有效性。
3.采取多種教學形式,提高課堂質量
在教學形式上,改革傳統的“以老師講解為主”的教學形式,實行“老師教與學生學互動”以及“學生之間互動”的教學模式,建立起以培養學生實踐應用能力為主的教學方式。具體措施有:將老師的科研項目帶入課堂,拓寬學生的知識面;學習優秀的學生在課后充當其他學生的“老師”;讓學生討論某一教學內容,采用分組討論的形式。每一位老師將自己的科研項目引入課堂,將本專業的前沿知識引入課堂中,引導學生學習相應的知識點,同時講授該課程知識點在科研項目中是如何應用的。優秀學生當“老師”就是拿出一部分較容易的教學內容讓學生自己講,提高學生學習的主動性和積極性。學生分組討論就是在每一堂課中留出部分時間組織學生討論,每一小組發表自己的觀點,使學生在討論中增強對知識點的理解,培養學生分析問題和邏輯思維能力。與此同時,教師應該充分利用計算機網絡資源,搭建學生與教師溝通的新平臺。具體措施包括建立相關專業課程QQ群、構建課程教學資源網站等。
三、構建以工程能力訓練為特色的實踐教學體系
電氣與電子信息工程學院所構建的實踐教學體系主要以工程能力訓練為主要特色。這其中包括編寫實踐教學計劃、實綱和、專業教材時將本專業的的技術實用性及時反映出來。在制訂課程教學計劃時,應該明確規定所有實踐教學環節的目標和任務,并且按照每一個實踐項目分批次規定教學內容、教學要求和考核辦法等。以往的實驗教學中主要以驗證型實驗為主,現在變為以設計型和綜合型實驗為主導。同時在實驗考核要求上改變以往的考核方法,取而代之的是以每位學生實際操作能力、實驗數據的分析能力以及實驗過程中解決實驗疑難問題的能力的綜合考核方式。對于專業基礎課實驗考核(例如:電路原理、模擬電子技術等課程),應該在做實驗的時候一人一組進行考核。考核時應該根據教師所提的要求單獨設計相關實驗方案,在規定時間內獨立完成實驗,獲得正確的實驗結果并且對實驗結果誤差進行分析。實踐證明,上述做法對于提高學生的動手能力和創新能力是非常有效的。
我院擁有吉林省高等學校智能建筑系統集成與節能控制重點實驗室和吉林省科技廳建筑電氣綜合節能重點實驗室,上述兩個實驗室為電氣工程及其自動化專業本科生提供實踐訓練的場所。我院建立了較完善的大學生課外科技活動制度,舉辦了全國大學生智能建筑實踐技能競賽(北方賽區),從2004年至今連續舉辦了九屆校內大學生電子設計競賽。這些活動豐富了學生的課外科技活動,也充分調動了學生學習的積極性。電氣工程及其自動化專業的學生在所參加的各種課外科技活動中取得了優異的成績,例如2010年參加吉林省大學生電子設計競賽獲得一等獎2項、二等獎3項、三等獎5項的好成績,2010年參加全國大學生智能建筑實踐技能大賽獲一等獎。
四、結語
本文詳細闡述了地方院校在電氣工程及其自動化專業應用型人才培養方面的經驗和做法。具體通過優化人才培養方案、加強專業教學質量工程建設、構建培養學生應用能力的實踐教學體系等方面進行相應的改革與嘗試。同時,根據吉林建筑工程學院人才培養目標提出了電氣工程及其自動化專業人才培養中體現建筑行業發展和要求的新思路。
參考文獻:
[1]陳小虎,劉化君,朱曉春,等.電氣信息與電子信息類應用型人才培養體系的創新與實踐[J].中國大學教學,2006,(4):55-56.
[2]華紅艷,楚隨英.電氣工程及其自動化專業實踐教學改革探索[J].鄭州航空工業管理學院學報(社會科學版),2005,24(1):97-98.
關鍵詞 電氣工程及其自動化專業 培養目標 綜合素養
0引言
在社會經濟發展過程中,電氣工程及其自動化技術在各行各業都得到廣泛應用,且其發展水平已成為我國科學技術發展的重要標志。《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020)》將能源資源領域人才定性為經濟社會發展重點領域急需緊缺專門人才,國家對高素質的電氣工程及自動化專業人才的需求越來越迫切,這一領域人才的培養成為國民經濟發展的重中之重。在這樣的大環境下,電氣工程及其自動化專業的學生更應清楚本專業的培養目標,明確學習方向、學習方法和未來的就業前景與發展方向,才能在有限的四年大學中打下堅實的專業基礎,為將來的就業或進一步深造作好準備。
1電氣專業的培養目標
電力部原屬六大本科院校之一的長沙理工大學在《2016級本科生學習指南》中對該專業培養目標的描述如下:本專業培養德、智、體、美全面發展,具有扎實的系統基礎理論知識、較強的專業知識和較全面的綜合文化素質,具有強、弱電知識結構、較強的適應性和創新意識,能夠從事電氣工程相關領域、特別是現代電力系統的系統運行、規劃設計、試驗分析、生產管理等方面工作,也可以在電氣裝備領域和自動化信息領域從事設計、研制開發及管理等方面工作的應用型高級工程技術人才。
一般而言,企業的工程技術人員有應用型、研究型和管理型3種,其中應用型技術人員指能將專業知識和技能應用于所從事的專業社會實踐的專門人才,要求熟練掌握社會生產或社會活動一線的基礎知識和基本技能,主要在工業生產第一線從事工程設計、制造、施工、運行等技術工作,約占工程師總數的75%。長沙理工大學電氣工程及自動化專業的培養目標定位于“應用型高級工程技術人才”,與社會現實需求相一致,而電氣工程及自動化專業本身就是綜合性較強的工科專業,要面向整個電工學科,使學生具有工程技術基礎知識和相應的電氣工程專業知識,受到電工電子、系統控制及計算機技術方面的基本訓練,獲得電氣控制、電力系統自動化、電氣自動化裝置及計算機應用技術等領域的基本技能,具有分析和解決電氣工程技術領域技術問題的能力。
2電氣專業大學生的綜合素養
長沙理工大學對電氣工程及其自動化專業學生的核心知識能力要求為掌握一T外國語,能比較順利地閱讀本專業的外文資料,具有一定程度的聽、說、寫的基礎,并掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法;具有較好的語言、文字表達能力,善于溝通與交流;具有良好的自然和社會科學知識基礎,掌握本專業領域較寬廣的理論和技術基礎及必要的專業知識,并了解專業發展前沿和趨勢;具有較強的計算機應用能力,熟悉本專業常用的應用軟件及其使用方法,學會用先進的計算機技術解決本專業領域相關實際問題的手段及方法;經過必要的工程實踐訓練,掌握電氣工程必要的文獻查閱、工程讀圖與制圖、工程設計與計算以及現場操作、施工、調試、實驗等相關技能。具有一定的分析和解決現場工程實際問題的能力;了解科技創新的基本知識、原理和方法,具有一定的創新意識和創新能力。
事實上,電氣專業在校大學生要通過專業學習綜合提升人文素養和專業素養。
2.1人文素養
首先,一個人要有正確的自我認識和健康的情緒和健全人格,具備較強的人際交往能力,能夠控制自我并理解他人需求和意愿,能夠自信、靈活地處理新的和不斷變化的人際環境和工作環境,具有應對危機與突發事件的初步能力;其次,任何社會的公民都要認識到自己是社會生活的主體,有與生俱來的作為人應該享有的參與社會政治生活和公共生活的各種權利,并以平等寬容之心對待他人,具有法制觀念和責任觀念;再次,作為未來的“工程人”也要掌握一定的哲學、政治經濟學基礎知識,具有良好的人文科學素養和口頭與書面交流溝通能力,掌握資料查詢、文獻檢索及應用現代信息技術獲得相關信息的基本方法,具有一定的技術設計、歸納、整理、分析實驗測試結果、撰寫論文和實踐工作的能力。
2.2專業素養
首先要學好從事電氣工程技術工作所必備的數學基礎知識和物理知識,掌握微積分、常微分方程、線性代數、概率與數理統計、復變函數及積分變換的理論知識;掌握電學、磁學、力學、熱學等理論知識與相應的實驗操作技能。
也要多去涉足其他專業領域。例如機械與電氣工程息息相關,很多電氣產品的研發都離不開機械知識,多學習機械知識有益于以后的工作,達到事半功倍的效果;還要掌握信息技術,充分運用現代網絡技術,至少要掌握一種高級程序設計語言,具有程序設計的基本能力,能運用常用的電氣 CAD 軟件分析和解決一般性工程的實際問題;要多多關注業界資訊,多深入電力生產運輸現場,加深感性認識,隨時更新電氣工程及其自動化專業領域的實時動態,把握時代的脈搏。
3 結論
據麥可思研究院近三年的《中國大學生就業報告》分析數據,電氣工程及其自動化專業本科畢業生的就業排名均位居全國最易就業的前二十個專業之列,就業率均遠超全國大學生專業平均水平。電氣工程及其自動化專業的在校大學生如果能從大一開始就制定好學習和發展計劃,勤奮學習,勇于創新,迎接挑戰,使自己具有扎實的基礎理論,較寬的專業知識面和豐厚的人文素養,就能在未來的工作中有較強的適應性,畢業后就可在工業企業、金融部門、政府機關等不同部門的電力工程、電氣工程、工業自動化、過程控制、計算機應用領域中從事電氣及自動化系統的維護、安裝、調試、運行、管理及營銷、服務等工作,在人才供求市場上受到歡迎。因此,無論是從哪個角度而言,電氣工程及其自動化專業都是一個很有發展前景的工科專業。
關鍵詞:畢業設計;行業需求;新模式
作者簡介:高彩霞(1981-),女,江西九江人,河南理工大學電氣工程與自動化學院,講師;陳昊(1979-),男,河南永城人,河南理工大學團委,講師。(河南 焦作 454003)
中圖分類號:G642.477 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0194-02
畢業設計是學生在修完教學計劃規定的全部課程后所必須進行的一種學習、探索、實踐和創新相結合的綜合性實踐教學環節,是對學生綜合運用所學知識解決本專業實際問題能力的考核,也是學習深化與升華的重要過程,旨在培養學生綜合運用所學專業知識和基本技能(設計、繪圖、計算機應用、翻譯、查閱文獻等)獨立分析與解決問題、開展實驗研究、技術經濟分析、撰寫科技論文和技術報告等方面的能力,對學生綜合素質與工程能力的培養具有重要和深遠的意義。[1]
一、結合科研、行業和就業方向合理選題
學生進行畢業設計的基礎性步驟是選題,畢業設計的角度、范圍以及方向在一定程度上是由選題來確定的,適合學生個人情況的選題是確保完成高質量畢業設計的前提和條件。為保證畢業設計選題的質量,河南理工大學電氣工程與自動化學院采取了以下選題措施:
1.構建畢業設計題目數據庫
組織專家從發電廠設計、電機設計、變電站設計、電氣設備故障診斷、控制系統設計等方面建立畢業設計題目庫,可根據使用情況進行更新。
2.結合科研項目,接觸到電氣學科最先進的科技前沿
從指導教師的科研項目中選題,根據科研項目的研究內容和學生的特點與能力,圍繞項目研究內容設計數個子課題,供廣大學生進行自己的畢業設計選題。這種題目對指導教師和學生來說都是一種創新,學生能在很大程度上發揮自己的主觀能動性,對學生的分析能力和創新能力的提高也有很大幫助。電氣學院的科研項目大多來自省部級以上的科研課題與企業委托課題,如綠色能源方面有光伏、風能發電等課題,智能電網方面有變電站綜合自動化、微機保護、智能電器等課題,使學生接觸到最先進的技術和學科前沿。
3.加強與實驗室建設的結合
河南理工大學電氣工程與自動化學院在學生的畢業設計環節尋求到了一種行之有效的方法:學生可通過畢業設計自主開發、組裝實驗儀器設備,自己動手制作實驗儀器,這種做法同時也在一定程度上促進了實驗室建設,達到了一舉兩得的目的。通過廣大學生的畢業設計,河南理工大學電氣工程與自動化學院已成功研制出了一批實驗裝置,主要范圍涉及到:單片機接口實驗箱、電力系統繼電保護裝置、電力電子實驗裝置、自動化儀表、穩壓電源等。
4.結合行業需求
與煤礦電氣自動化、電力行業和電工制造行業的需求密切結合,采用“項目驅動”模式強化質量進行選題,可以在較大范圍內實現真題真做,讓進行畢業設計的學生親身體會在企業現場可能面臨的機遇與挑戰,培養學生的自主創新意識和綜合素質,增強電力企業與畢業生之間的了解和溝通,同時可以幫助學校解決在硬件資源方面欠缺的問題。
5.結合就業方向
由于部分學生在第七學期就已經簽約了工作單位,確定了工作性質,因此這部分學生在進行畢業設計選題時,教師和學生可共同研究,結合簽約企業的情況進行自主命題,選擇與學生畢業后所從事崗位結合比較緊密的設計題目,使其盡早熟悉工作性質,減小在校所學的基本理論同現場實際工作的差距,而且鼓勵學生到簽約單位做畢業設計。學生到簽約單位做畢業設計,既鍛煉了學生的動手能力和創新思維能力,也可以讓學生提前進入未來的工作環境,深受單位的歡迎。這種畢業設計模式可使學生到簽約企業以后馬上調整自己的角色,不僅在一定程度上增加了自己的崗位競爭力,而且提高了本校的聲譽,使畢業生在各用人單位提前發揮優勢,為電氣專業的畢業生就業打下了堅實的基礎,構建了良性的平臺。
二、加強畢業設計過程的規范化管理
1.嚴格審題
河南理工大學電氣工程與自動化學院制定了畢業設計的選題規范,在第七學期開始進行畢業設計的選題工作。首先,指導教師要向學生所在系(室)上交《畢業設計選題申報表》,擬出畢業設計題目、所研究的內容和具體要求,經系(室)專家組同意研究后,匯總提交到學院。學院每年組織專家成立“畢業設計指導委員會”,按照“綜合性、專業性、創新性、實踐性、可行性”原則對各系(室)上報的畢業設計選題進行篩選,對同本專業相關度不強、選題水平低下、涉及內容陳舊的予以刪除;對有多名畢業生合作完成同一課題的情況,給每位學生選取相對獨立的任務。“畢業設計指導委員會”根據實際情況進行審批,上報給學校教務部門備案。[2]
2.加強畢業設計日常管理
為加強對畢業設計的日常管理,使畢業設計工作嚴格規范,電氣工程與自動化學院嚴格遵照《河南理工大學本科生畢業論文(設計)管理辦法》等文件的相關規定,制定了本院的相關管理辦法,在實際工作中逐步形成了如圖1所示的“343”質量監控體系,即學校、電氣工程與自動化學院、各系(室)之間相互協調的三級管理體制;四期檢查制分為畢業設計工作前期、畢業設計階段性檢查、畢業設計中期、畢業設計后期;三方評分制是指畢業設計指導教師、畢業設計評閱教師、畢業設計答辯委員會(包括開題報告答辯、階段性檢查答辯、中期檢查答辯、畢業設計答辯)。
“三級管理制”的具體實施步驟:各系(室)負責本系(室)學生畢業設計(論文)的組織管理工作;各學院要按要求成立“畢業設計(論文)工作領導小組”,領導小組成員由各專業骨干教師擔任,全過程、全方位進行監控,做好畢業設計(論文)開題、每個學生指導教師的落實、畢業設計(論文)文本規范程度、畢業答辯情況、認真填寫評語、嚴格進行成績評定等環節的各項工作,嚴把畢業設計(論文)質量關;學校主要對畢業設計(論文)進行宏觀組織管理工作,定期對畢業設計(論文)進行抽查。在系(室)、學院、學校的三級管理體制下,畢業設計(論文)的各個環節環環相扣、層層相連,確保質量過硬。
“四期檢查制”的實施步驟:對畢業設計(論文)進行前期檢查,主要審查指導教師是否具備資格,選題是否符合規范,是否嚴格執行一人一題,畢業設計(論文)題目的類型、難度以及工作量是否符合學校規定的要求,設計的技術路線是否合理可行,畢業設計(論文)任務書編排是否符合學校的要求,首次指導的教師是否熟悉學生選題的內容;階段性檢查以文獻資料的查閱、資料的收集和總體方案的審查為主;中期檢查主要檢查畢業設計(論文)的完成質量是否過硬,工作進度是否符合要求,其中學院檢查要全方位覆蓋所有進行畢業設計(論文)的學生,校級檢查在一定范圍內進行隨機性的抽查;后期檢查主要是檢查畢業設計(論文)是否有資格答辯,評分過程是否合理,答辯過程是否嚴格執行學校的規定,畢業設計(論文)質量是否達到要求。通過三次重點檢查的實施,基本上覆蓋了畢業設計(論文)的重點階段,有效進行了過程控制。
“三方評分制”的主要內容:答辯委員會、評閱教師和指導教師對畢業設計(論文)進行評分。指導教師對自己所帶學生的畢業設計(論文)負責,認真審閱、指出問題,給出解決方案,學生自己進行修改,指導教師再次審查后嚴格按照評分標準給定成績、根據學生情況作出評語,并將相應資料提交到答辯委員會;答辯委員會指定一名或多名評閱教師再次評閱畢業設計(論文),評閱教師要同指導教師相結合,給出公平的評語和評閱成績;答辯委員會在規定的時間內組織答辯工作,綜合學生的開題報告答辯、階段性檢查答辯、中期檢查答辯、畢業設計答辯等情況給出符合實際的各階段的評語和答辯成績,然后計算出總成績。這三部分成績按比例進行評定的方法保證了學生畢業設計(論文)的水平,準確全面地進行了考核。
3.校企聯合指導,實行雙導師制
對在企業進行畢業設計的學生可采用雙指導教師制,即在企業安排一個指導教師,在校內安排一個指導教師。企業的指導教師主要在技術上進行指導,校內的指導教師主要從畢業設計的規程、內容寫作與規范到最后回到學校進行答辯等進行指導與管理。實踐證明,雙導師制效果良好。目前河南理工大學與平頂山煤業集團公司、山西潞安煤業集團、許繼集團、焦作電廠、山西晉城煤業集團等建立了長期穩定的合作關系。
三、結論
結合行業需求和就業方向進行的畢業設計,河南理工大學電氣工程與自動化學院已開展了兩年,并取得了顯著的效果。
1.結合科研項目與實驗室建設的“項目驅動”式畢業設計模式
這種模式使學生接觸到最先進的技術和學科前沿,能充分發揮學生的主觀能動性,更能鍛煉學生的動手能力和科學創新思維能力。
2.校企聯合指導,雙導師制畢業設計模式
一方面,學生能夠在畢業設計過程中直接參與到工作單位的實際課題,有利于培養學生的動手能力和實踐能力,解決了學生眼高手低的問題。另一方面,學生以準員工的身份參加現場的實踐,進行課題研究,真正進行了一次崗前大練兵,有利于增強他們的使命感、責任感和事業心,增強現場工作的能力和對實際崗位的適應性。
3.“三四三”質量監控體系
該監控體系實行了過程與目標并重,以及全程、全面、全員的監控,系統科學,使畢業設計的質量從制度上得到了有效保證。
參考文獻:
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關鍵詞:電氣工程及其自動化;創新人才培養模式;特色
作者簡介:袁鐵江(1976-),男,四川成都人,新疆大學電氣工程學院博士研究生;晁勤(1959-),女,湖南邵陽人,新疆大學電氣工程學院,教授。(新疆烏魯木齊830047)
基金項目:本文系新疆大學“21世紀教育教學改革工程”二期項目(XJU2008JGZ15)、新疆大學《電力系統繼電保護》校級精品課程的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)06-0060-02
電氣工程及自動化專業的培養目標是培養能夠從事與電氣工程有關的系統運行、通訊、綜合自動化、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域工作的寬口徑“復合型”高級工程技術人才和管理人才[1]。要培養創新人才,首先要解決的重點和難點問題是實踐教學[2],其目的是:通過實踐教學各環節的實施培養學生的動手能力,促使學生綜合應用專業知識,優化學生的知識智能結構,為培養優秀的、適應市場需求的應用創新型人才創造條件。以新疆大學為例,介紹電氣工程及自動化專業教學改革思路、成果、經驗,為今后進一步進行更有成效的教學模式改革提供借鑒和幫助。
一、創新人才培養模式改革思路
根據教育部關于實施大學生創新性實驗計劃的精神,圍繞電氣工程及其自動化專業人才培養目標,根據電力行業的發展方向和現狀,結合人才市場需求,與電力行業的企、事業單位多次交流,總結了往屆畢業生走向工作崗位后所遇到的問題、工作中暴露出的知識弱點,結合學生在學習專業知識時所遇到的困難,認真研究分析了電氣工程及其自動化專業實踐教學各環節中存在的不足之處,以實踐教學為試點,突出學生職業素質、實踐能力和創新精神培養,積極探索實踐教學模式創新,主要從以下幾個方面進行了嘗試。
(1)將電氣行業先進設備應用到實踐教學中,完善實踐教學內容,提高實踐教學的現代化程度。
(2)精心設計實踐教學內容,打破課程界限,優化學生的專業知識結構[3]。由于某些課程的實踐教學環節與電力系統行業結合不緊密,學生不能很好地了解各課程內容在電力系統的具體應用。通過改革創新,加強各專業課程間的聯系,實踐教學體現專業培養方案的整體性。以繼電保護實踐教學為例,通過改革創新研究,微機保護實驗室在完成繼電保護實踐教學內容的同時,將電力系統分析、電力工程、單片機原理、軟件編程、電力通信、電力自動化、電力系統故障計算、電力系統仿真等多個課程的知識應用在繼電保護的實踐教學活動的各個環節,使學生對這些專業課在專業中的作用及課程間的聯系有整體的認識。
(3)將實踐教學與工業現場所需相結合,既豐富實踐教學內容,也鍛煉學生解決生產第一線實際問題的能力,充分體現高等教育為當地的經濟建設和生產實踐服務的宗旨[4]。如在微機保護實踐教學環節中,在教師指導下,學生以新疆實際電網結構為研究對象,對繼電保護問題進行分析計算。
(4)鼓勵學生參與教學實驗設備的開發和實踐教學改革,學生要順利完成指定任務,不但要擁有本專業各種知識,還要自學很多其它知識,因此吸收學生參與實踐教學改革,有助于提高學生的自學和創新能力[5],既鍛煉學生的實踐動手能力又激發學生的求知興趣,促使學生綜合應用所學知識,優化學生知識智能結構。同時,參與設備開發的學生分別負責不同內容,而整體功能的實現需要團結協作;實踐教學過程的實施,同樣要求通盤考慮,整體設計。因此通過實踐教學內容及教學模式的改革有助于培養學生的團隊精神。
實踐教學改革的成果可用于相同設備及類似設備的二次開發,具有一定推廣價值;提高了實驗設備的功能和現代化程度,拓寬實驗設備的應用范圍,開發后的實驗裝置不僅能用于教學任務,還可用于科學研究。可避免設備過早淘汰,具有一定的經濟效益。
(5)通過教學改革創新,加強師資隊伍建設,豐富教師各自講授課程的教學內容,體現各個專業課程間的整體性和連貫性,提高師資隊伍的教學科研能力,形成一支年齡結構合理,知識體系優良的教學團隊。在實踐教學模式改革中,項目組成員要充分發揮自身優勢,團結協作完成任務,相互學習,取長補短,拓寬各自知識面。
二、創新人才培養模式實現方法和具體措施
1.電氣工程及其自動化畢業學生需求分析調研及就業措施
通過對新疆各電力相關的企事業單位的走訪調研,對本專業領域技術發展現狀及人才需求等情況進行了分析,全疆電力系統預計近幾年中每年都有700余人專業技術就業崗位需求,加之大型電力設備制造業和油田等各大型企業自備電廠以及廠礦企業電氣部分,預計每年需要電氣技術人員1000余人。但是內地學生來疆就業人數少,且部分不能長期在疆工作,目前新疆大學的招生量并未達到飽和程度,有很廣闊的就業前景。因此,新疆大學電氣工程學院陸續與新疆電力公司等相關單位簽署了多項定向培養的協議書,已有部分學生履行了協議并在新疆喀什、伊犁等地就業。
2.專業知識結構和課程設置、培養方案調研及地方特色人才培養模式改革
有關課程設置和培養計劃制定,我們向新疆電力公司和金鳳科技等多家行業單位發函征求了意見,同時參加了全國電氣專業教改年會,收集了大量兄弟院校電氣專業教改資料,經過電氣全體教師仔細討論和研究,確定了專業發展定位,制定了包含電力和風電兩個方向的全新的專業培養方案,學院又專門組織專家和負責人進行了論證討論,提出很多修改意見,形成了兩套分別針對民漢學生的具有地方特色的培養方案[7]。
3.大學生創新實踐、畢業生畢業設計結合現場實際取得良好效果
在各屆學生中進行了大學生創新實踐活動,獲得多項國家大學生實驗創新項目和校級科研實訓項目。從新疆多個涉電企業外聘導師,聯合進行了認識實習、畢業設計和畢業實習,并取得了較好的效果,社會用人單位對各屆畢業生思想品德、敬業精神、工作態度、專業知識、工作能力、創新能力等綜合評價良好。
4.專業主干課程與專業實驗室相結合實踐創新
主干課程建設中,在兼顧專業技術知識結構基礎上制定了電力系統繼電保護、電力系統分析和電力系統自動化等電氣專業主干課程7門[3]。并在廣泛調研的基礎上建成了與主干課程對應的10個專業實驗室,如:微機繼電保護實驗室、電力系統運行與控制實驗室、電力系統數字仿真實驗室、變電站自動化實驗室等。實驗室建設與運用的效果與特色非常明顯,可進行上述電氣專業7門主干課程全部理論驗證性實驗和設計型實驗及創新型實驗,也可進行本科畢業設計及研究生碩士論文撰寫中的創新部分驗證,還可進行教師科研項目研發。大部分實驗設備與電力現場一致,縮短理論教學與行業實際差別,還可進行與現場完全一致的電力系統數字物理聯合動態模擬試驗,也可進行二次設計開發。實驗軟件采用動畫實景三維實現,安全、逼真、可靠、經濟、實用。目前這些設備使用率高,實驗組數多,實驗效率和效果好,可提高學生分析問題的能力。
5.精品課程、課件、題庫、教材、教學大綱、網絡課堂建設
“電力系統繼電保護”獲得校級精品課程,“電力系統分析”獲自治區級精品課程。編制電氣專業教學大綱1套,完成“電力系統繼電保護”和“電力系統分析”題庫2套,開發“電氣特色專業”和“電氣緊缺專業”網頁2套,開發“電力系統繼電保護”、“電力系統分析”、“高電壓技術”課程教學網頁3套,課件多套。電氣專業所有課程選用優秀教材,還由教師主編并出版教材多部。如重慶大學出版社出版國家“十一五”規劃教材《自動控制原理》、《發電機組基礎》;機械出版社出版《風電場運行與維護》、《風電并網技術》,大連理工大學出版社出版《單片機原理及應用》。
6.外聘現場專家和工程技術人員進行現場教學
與新疆電力公司多個變電站和發電廠以及風電場、八鋼自備發電廠、石河子天富熱電廠等簽訂了實習協議,特聘陜西電力公司和新疆電力公司調度中心、新疆紅雁池電廠、新疆水電設計院、新疆送變電公司、吐魯番電業局等電力行業高級工程技術人員進行電氣設計指導和現場教學,收到良好效果。
三、主要改革創新成果、實踐效果和特色
(1)根據電氣工程行業特點和實際情況,改造和更新實踐教學平臺,通過軟、硬件購置和開發,把實驗室仿真成工業控制現場,使實驗過程接近實際工作環境,縮短學校教育與行業實際的距離,為畢業設計和創新制作提供一個良好的實踐場所,節省設備投資。
(2)根據電氣工程就業崗位群對實踐能力要求,改革了實踐教學模式,精心設計教學內容,體現各個專業課程間的整體性和連貫性,在實踐教學中綜合電力系統分析、電力系統繼電保護、高電壓技術、電力工程、單片機原理、軟件編程、電力通信、電力自動化、電力系統故障計算、電力系統仿真等多門課程知識,打破從單個課程進行實踐教學的界限,實現一體化實踐教學體系,并增加了風電方向課程,提高了就業率。
(3)選擇來自工業現場的具有代表性的生產實踐問題作為教學案例,實現實踐教學與工業現場相結合,鍛煉學生解決生產第一線實際問題的能力,同時為生產企業提供技術支持。
(4)對學生的自學能力、獨立思考能力、實踐動手能力及對所學知識的綜合應用能力等方面進行綜合訓練,提高學生的科技創新能力。參與開發的學生發表了多篇學術論文,多人考取了研究生,其余多就業于大型企業。調查結果顯示,考取研究生的學生在研究生的學習過程中,在科研方面顯示出了明顯的優勢,在研究生學習階段比同屆學生提前發表學術論文,早出科研成果,顯示出較好的科研能力;走向工作崗位的畢業生能很快勝任工作,得到了用人單位的好評。可見,通過實踐教學激發了學生求知欲,拓寬學生知識面,優化學生知識結構,提高了學生的就業率。
(5)課程實驗、畢業設計、短學期教學、科研實訓多個環節相結合,充實短學期的教學內容,提高短學期的教學效果及本科生畢業設計質量。
(6)形成一支年齡結構合理,知識體系優良的教學團隊。教師發表了多篇教研論文及科研論文,多人獲得了本科生畢業設計優秀指導教師,在開發的實踐平臺上完成了各自科研項目部分內容。獲得自治區級電氣工程及其自動化專業教學團隊,多人獲自治區級教學名師。
四、成果水平和實際推廣應用價值
通過對實踐教學內容和教學模式的改革,使得教學內容更加完善,教學方式多樣化,既可以進行常規和理論實驗驗證,又可以設計和創新,而且由于多項實驗采用計算機可視化界面,使實驗過程更形象更容易理解。促進了理論教學,從而提高教學質量,培養學生的實踐動手和科技創新能力,縮短學校與市場差距,全方位提高電氣工程及其自動化專業畢業生水平,具有實際推廣應用價值。
五、進一步實施方案和完善措施
采取多種措施嚴格執行培養方案、課堂教學、課件使用、實驗室及設備管理,加強對理論教學、實踐實習的執行,進行有效的過程監控。
建立、健全規章制度及完善有效的教學體系文檔資料,積累教學經驗,進行質量反饋,切實提高教學質量。
完善實驗指導書的編制,提高實用性。
完善課件質量,使其更加直觀、形象、逼真,具有動態效果。
充實網絡教學資源,使學生更易于獨立實現預習復習和鞏固提高專業知識的技能。
參考文獻:
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關鍵詞:汽車電子;電力電子;教學改革
作者簡介:吳曉剛(1981-),男,黑龍江哈爾濱人,哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院,副教授;周美蘭(1962-),女,黑龍江哈爾濱人,哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院,教授。(黑龍江 哈爾濱 150080)
基金項目:本文系黑龍江省高等教育教學改革項目(項目編號:JG2201201107)、哈爾濱理工大學高等教育研究重點項目(項目編號:A201200004)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)28-0098-02
隨著汽車產業的發展,電子技術在汽車上的應用已成為汽車設計研究部門考慮汽車結構革新的重要原因。在國外,平均每輛汽車上的電子裝置在整車成本中占20%~25%,一些豪華轎車上裝有40多個微處理器,有的汽車電子產品甚至占整車成本的50%以上。許多汽車制造商都認為,增加汽車電子裝備的數量,促進汽車電子化是奪取未來汽車市場的有效手段。[1]
在對汽車電子技術的教學研究中,文獻[2]提出優化“汽車電子與控制”配置課程的內容、改革結構體系、改革教學方法和手段、加強實驗建設和課程設計環節等改革思路。文獻[3]分析了“汽車電子控制技術”課程在理論教學和實踐教學方面的問題,提出了靈活多樣的理論教學改革方案和采用項目教學法等加強實踐環節教學的建議。文獻[4]介紹了汽車電子控制技術課程精品實驗項目的設計思想、主要環節及具體實踐。文獻[5]將虛擬儀器LabVIEW軟件應用于汽車電子技術綜合性和設計性虛擬實驗中,并進行了實驗教學的實踐。文獻[6]開發了汽車電子控制系統實驗教學所需要的嵌入式系統,完成了實驗箱硬件及教學實驗所需的支撐軟件,并在此基礎上開展了教學實踐。文獻[7]介紹了在電子信息工程專業開設汽車電子系列特色課程的研究。
在汽車電子中,涉及到電力電子技術的內容通常稱為汽車電力電子技術,并且成為了電力電子技術的重要分支。哈爾濱理工大學(以下簡稱“我校”)電氣工程及其自動化專業下的電力電子方向,在汽車電子研究上已有了十幾年的基礎。在依托汽車電子驅動控制與系統集成教育部工程研究中心和黑龍江汽車電子技術研究中心科研基地的基礎上,形成了以新能源汽車動力系統控制和汽車電子驅動控制為特色的研究方向,并培養了大量的碩士研究生和博士。因此,為了在本科教學中體現我校電氣工程及其自動化專業的辦學特色,結合在汽車電子方向上的研究成果,在2010年制定的電氣工程及其自動化專業電力電子方向本科生培養方案中,特別增設了“汽車電子技術”專業方向選修課。本文以“汽車電子技術”課程作為研究和實踐對象,通過課程結構優化設置和考核方式改革,結合現場教學和研究性教學的教學方法,實現具有特色的專業選修課教學。
一、“汽車電子技術”課程結構
“汽車電子技術”課程開設在大學四年級上學期,為專業選修課程,2學分,共32學時。其中理論教學22學時,實踐教學10學時。根據電氣工程及其自動化專業的基礎課程和平臺課程設置,結合汽車電子技術的主要特點,“汽車電子技術”課程的理論教學可分為6個模塊,如圖1所示。
在“汽車電子技術”課的理論教學環節中,第一部分,先介紹汽車電子的基本概念,回顧汽車電子技術的發展歷史,通過實例分析介紹汽車電子對汽車安全與節能的影響,結合電氣工程及其自動化專業的相關知識,講述汽車電子與電力電子的關系。
第二部分,介紹汽車電子技術中常用的器件。包括光電、霍爾、電阻等各類傳感器,常用于汽車電子控制系統中的單片機選型及選用依據,汽車電子控制系統中所用的交直流電機、電磁閥等執行器件的工作原理和控制方法。
第三部分,在以上介紹的基礎上,著重介紹汽車變速器電控、ABS系統、動力轉向電控等汽車電子控制系統的設計方法,主要內容包括電控系統開發遵循的標準、硬件電路設計和軟件編程方法,特別強調目前汽車電子控制系統中所用的V流程開發模式。
第四部分,結合新能源汽車的熱點問題,充分發揮電氣工程及其自動化專業知識在電動汽車方面的運用。本門課與目前車輛工程專業所開設的“汽車電子技術”不同之處在于,省去了傳統以發動機作為主導的汽車動力系統控制部分,強化了電驅動系統的匹配與設計部分。該部分內容除了包含對于汽車動力系統設計方法和匹配規律的介紹外,還增加了對于電動汽車動力系統控制的一般方法介紹。
第五部分,介紹汽車電器系統,包括汽車儀表系統、燈光照明系統、電動門鎖系統、電動車窗、電動后視鏡、電動天窗、電動座椅、車載空調系統、車載音響系統、車載電視娛樂系統、車載無線通訊系統、電子導航與全球定位系統、智能交通系統和車載網絡系統等方面的內容。
第六部分是課程的最后部分,介紹汽車電子控制系統中可靠性的評價標準和一般的故障診斷方法。
以上六部分構成了我校電氣工程及其自動化專業“汽車電子技術”理論教學的主要內容。
在“汽車電子技術”課程的實踐教學過程中,主要有實驗和課程設計兩種方式。實驗課作為學生在校內實現理論聯系實際的一種比較有效的手段,學生通過實驗能夠加深對課程理論知識的理解,并能夠培養一定的實踐能力。我校在電氣工程及其自動化專業“汽車電子技術”實驗課的設置上,主要分為5個部分,如圖2所示。
課程設計是提高學生分析問題和解決問題能力的重要手段,它不但可以使學生加深對理論和實驗課程的理解,而且能夠使學生將所學的課程內容與相關課程綜合起來,提高了知識的應用能力。[8]“汽車電子技術”是一門實踐性很強的課程,課程設計主要結合我校電氣工程及其自動化專業平臺課的知識,以電動汽車控制系統作為設計目標,讓學生結合電力電子技術的相關知識進行設計。
二、“汽車電子技術”課程教學方法的改革
對于“汽車電子技術”課程來說,涉及到的汽車電子控制系統單靠語言描述是很難講清楚的,而通過傳統的板書教學方式,也很難清晰勾勒出汽車電子控制系統的原理和工作過程。因此本門課在授課方式上采用多媒體教學的方式,通過多媒體課件制作出的動畫及示意圖等來展示汽車電子控制系統的結構、組成及工作原理,使教學的內容直觀清晰,易于理解。
在“汽車電子技術”課程的教學過程中,除了正常的多媒體課堂教學外,還采用了現場教學結合研究性教學的授課方法。現場教學即依托我校汽車電子驅動控制與系統集成教育部工程中心的實驗平臺,使學生到工程中心參觀現場演示,并試用工程中心開發的汽車電子產品實驗樣機。這些教學手段可以使學生對汽車電子的功能及開發有更直觀的認識。除此之外,教學內容中以汽車電子產品的項目開發作為主導。例如在“汽車電子控制系統的設計”這部分內容講授時,可自始至終以工程中心開發的汽車變速器控制單元作為對象,從汽車電子產品開發的前期調研、方案論證,到中間環節的樣機開發、功能驗證,再到最后環節的樣機標定、測試等進行全方位的介紹。通過這樣的講授,學生對汽車電子的感性知識加深,在理論學習中的目的就會變得明確,清楚地認識到需要掌握的主要內容。
三、“汽車電子技術”課程考核方式
為了有效地組織教學,突出“汽車電子技術”課程的實踐性,改革了這門課程的考核方式。我校其他專業課程的考核方式大部分是以平時成績占30%,期末卷面成績占70%的比例進行綜合評定。而由于“汽車電子技術”課程面向電氣工程及其自動化專業電力電子方向的本科生,選課人數基本維持在40~60人范圍內,這樣的人數規模便于授課教師進行小范圍內的專業指導,因此在考核方式上提出了平時成績、作業成績、實驗成績、課程設計與專業論文撰寫相結合評定的方式。與其他課程不同之處還在于,其他課程安排的課程設計都是最終給定一個獨立的成績,而作為專業選修課,本門課程的課程設計成績只是最終成績的其中一部分。
目前該門課程的考核采用平時成績占10%,作業成績占10%,實驗成績占10%,課程設計占30%,專業小論文占40%的比例權重進行成績的評定。這樣做的好處是,不但能夠充分發揮本門課理論與實踐緊密結合的特點,并且可以充分激發學生的學習興趣,培養學生的團隊合作精神。
專業小論文作為考核的主要部分,在撰寫過程中,授課老師首先利用2學時的時間對學生進行科技論文撰寫的培訓,而后引導學生充分利用學校圖書館的資源,根據各自分配到的科技論文主題進行文獻的檢索;學生分成了3至4名成員一組,選擇關于汽車電子的主題項目,可建議主題為電動汽車整車控制器的設計、汽車防抱死ABS系統設計、汽車自動變速器控制系統設計等,學生也可以自己提出新的主題。給定主題一段時間以后,學生提交科技論文,并以學術會議的形式在課堂上進行交流,老師和其他同學可以自由根據報告者的內容提問,并提出意見和建議。該部分成績可以當場給出,這樣做的好處是激發學生的積極性,所給定的成績能夠實現主觀與客觀兼顧的效果,令所有同學信服。
四、結論
根據“汽車電子技術”理論與實際緊密結合的特點,結合所開設課程在電氣工程及其自動化專業的實際情況,提出了教學中課程內容優化配置,現場教學結合研究性教學的授課方法;考核上提出了平時、作業、實驗、課程設計與科技論文撰寫相結合的方式。通過這些教學改革,提高學生學習的積極性和主動性,真正能夠在有限的學時內獲得最實用的知識,增強學生的實踐能力。
參考文獻:
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關鍵詞:《電氣工程畢業設計》;畢業設計;教學設計;實踐教學
交流電流測量《電氣工程畢業設計》課程是專業教學的最后一個環節,是整個電氣工程及其自動化專業教學的總結,是培養學生綜合運用所學知識和技能,進行工程技術和科學研究基本訓練的重要教學環節,也是對大學生培養階段教學質量的綜合檢驗。
一、教學目的與要求
通過畢業設計環節,要突出對學生綜合能力的培養和訓練。要培養學生查閱和運用文獻資料的能力,外語閱讀和翻譯能力,獨立分析與思維能力,書面與口述表達能力,創新能力;結合畢業設計工作內容,有側重地培養學生熟練進行程序設計和開發計算機應用系統的能力;培養學生樹立嚴謹求實的工作作風。通過畢業設計(論文),要求學生在指導教師的指導下,獨立完成一項選定的設計任務或專題研究題目,最終撰寫出符合要求的畢業設計(論文)。包括:(1)調查研究,查閱、收集和綜合文獻資料的能力;(2)進行方案論證,分析比較,制訂計劃和試驗研究方案的能力;(3)工程設計、計算和繪圖能力;(4)安裝、調整和實驗研究的能力;(5)總結提高、撰寫畢業設計論文的能力。
二、過程組織與管理
《電氣工程畢業設計》課程總學時10周,10學分,安排在第8學期進行,可以校內集中或校外進行,也可以校內、校外相結合。第一階段:選題。在第7學期末,根據學生人數,教研室安排老師布置畢業設計課題,給出每個課題的《畢業設計申報表》和《畢業設計任務書》,對相關畢業設計課題的任務要求、工作內容和時間安排做好確定,并填寫《畢業設計選題登記表》,組織學生進行選題。確定畢業設計課題后,老師引導學生對課題進行分析,學生查閱、收集相關文獻資料,分析研究后,撰寫《開題報告》和《英文翻譯》,為后續的課題設計做好準備。第二階段:課題設計過程。在第8學期,進入畢業設計課題的具體工作階段。在這個過程中,學生根據任務書中的工作內容和時間安排,對每個環節進行方案的分析、論證、選擇、設計和調試,每周與老師交流兩次,并填寫《過程管理手冊》,對問題和解決方法進行總結。在交流電流測量設計課題中,要求交流電流輸入量程5A,經過信號取樣電路、調理電路,采樣保持電路,A/D轉換電路,將采樣值送單片機,計算并顯示出電流有效值。第三階段:答辯。由學院答辯小組負責組織畢業設計(論文)答辯工作,指定有經驗的教師擔任組長。每個學生的答辯分兩階段進行:①自述的學生扼要報告自己畢業設計的內容和成果,約10分鐘;②答辯小組成員提問和學生回答問題,10分鐘~15分鐘。每個學生答辯的總時間一般不超過40分鐘,特殊情況可酌情適當延長。通過《電氣工程畢業設計》課程,學生應用已學過的專業知識達到設計任務的要求,實現從理論到實踐的過程,同時在設計工程中積累經驗、培養工程意識和思維方式,加強對學生創新能力、實踐能力的培養,為以后工作能力的提高打好基礎。
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【關鍵詞】電氣工程 自動化 智能化技術
一、概述電氣工程及其自動化
電氣工程及其自動化是指電工程及其自動化(Electrical Engineering簡稱EE),這是一門綜合性較強的科目,涉及機電一體化技術、電力電子技術、計算機技術,電機電器技術信息與網絡控制技術等多個學科的交融學習。傳統的概念認為用于創造產生電氣與電子系統的有關學科的總和就是電氣工程,實際上它的現實意義早已超出原來定義的范疇了。它現在指的是幾乎涵蓋了所有的與電子、光子有關的所有工程行為。另外,如今的電氣工程自動化極容易受到信息技術的發展、物理科學知識的應用還有技術的發展和變化的影響,所以中國自身的電氣工程及其自動化在向國外借鑒和學習的基礎上還要結合自身經濟發展和國情的需要適時調整,適時改進。
二、理論基礎分析
對于智能技術來說,其理論基礎主要包括了控制學、語言學、生物學及信息學等方面,具有比較強的綜合性。智能技術就是使機器具有一定的人工智能,能夠獨立開展一些危險和難度比較高的工作。為了確保其運用的可行性,要利用計算機技術開展可操作性的相關實驗,并對其實效性和有效性進行研究。
對于電氣工程來說,為了實現自動化控制繼續的健康發展,要對智能技術進行研究,比如,電子電氣技術和信息手機以及處理等,在電氣工程中得以應用其實用性和適應性比較強。智能技術是計算技術的一個高端分支,在電氣工程中的應用越來越多,并獲得了良好的效果。在電氣工程中應用這種技術,能夠提升工作效率,還能減少投入成本,降低工作壓力,對人力資源進行科學配置。
三、論述智能化技術的特點和優勢
智能化技術是一種高科技的控制技術,這種先進的科學技術在實現電氣工程自動化持續、穩定發展有著重要的作用。智能化技術是指在工作時更高效化、自主化和無人操作化。智能化技術最顯著的特點是可以自動化生產、可以靈活地操控,并且符合環保的特色,具備優質的產量,而且信息的合成率比較高。資源的優化性能也很高。電氣智能化設備的系統具備非常明顯的特點,可以通過自我檢查和調控來操控整個生產過程,無需人過多的操心。這樣的智能化設備有自檢系統,可以通過系統網絡來進行自我檢測和評估,檢測到哪條線路和電網出現問題,可以及時解決。(引用自參考文獻[4])另外,它具有靈活性,可以通過自動化電力系統了解到更多的產業信息,也可以通過信息進行大規模的接入,智能系統和現在的電力范圍市場交易進行了連接,減輕管理中的超負荷工作,實行最為簡單的資源優化,強化系統管理。
電氣工程自動化運用智能化技術來提高電氣自動化的工作效率的,作為智能化技術在電氣工程及其自動化中應用的主要目的,也是其優勢所在。它不僅可以促進電氣工程發展,還能降低成本,節省人力物力。還有效地解決了傳統控制的弊端和系統穩定性的問題,并不斷地提升了電氣設備運行的智能化程度,也提高了電氣工程自動化的效率。經過分析研究后,可了解到智能化技術在電氣工程自動化中更主要的優勢是它能使電氣工程自動化擁有更完善的控制系統,還也簡化了電氣工程的控制流程,使其在結構上更合理,效率也得到極大的提升。
四、當前智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用現狀和未來發展趨勢
經過綜合分析和研究表明,當前智能化技術在電氣工程及其自動化技術中的表現分別是智能控制、故障診斷、優化設計和無功補償這四方面。(引用自參考文獻[3])智能控制是首要也是關鍵,因為它實現了電氣工程自主化控制,應用在電氣系統的信息處理,記錄系統故障和計算機系統對電氣系統的實時監控等方面。智能化的故障診斷能全面而又精確的診斷電氣系統在運行過程中發生的故障。電氣工程的優化設計,其設計的環節和過程是非常繁瑣和復雜的,需要專業的設計人員利用智能化技術針對電氣系統進行設計。雖然設計過程非常地復雜,但它使智能化技術變得更加實用和方便,也更能節省材料和費用。無功補償,功指的就是電功率,無功補償的智能技術的運用,可以通過記錄電力相關的參數后,再根據這些參數選擇無功補償的設備,通過安裝設備實現補償,以減少電力消耗來實現平衡。其實,智能化技術在電氣工程及其自動化中的具體應用還有很多,例如神經網絡控制技術、計算機技術、精密傳感技術,GPS定位技術等相關的綜合應用。隨著產品市場競爭的日趨激烈,智能化產品的優勢更加突出,在實際操作和應用中得到廣泛的使用。
另外,智能化技術在電氣工程自動化中的發展主要是系統功能和體系結構。從系統功能看,運用了高性能的PLC技術,直接通過窗口和菜單操作,插補和補償方式更加多樣化。體系結構發展更加集成化、模塊化和網絡化。(引用自參考文獻[2])在未來,智能電網是電力的發展方向,而發展的重點是電力設備制造商要實現發、輸、變、配、用電在整個環節的管控一體化和互動化,滿足智能電網的需求以提供發電到用電整個價值鏈中的自動化,這無疑是未來電力市場的核心所在。為將電力設備的智能化引入縱深,國家電力建設中需要將新型的電子式互感器、先進的傳感器技術、預防性維修的智能組件和基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統提高到國際標準。(引用自參考文獻[1])在未來發展中實現對電力的自動化監視與控制,能有效保障供電可靠性和供電品質,并且有利于合理安排生產計劃,節約電力成本以及檢修成本。為滿足社會經濟發展要求,未來國家會對智能電網加大建設,電力設備的智能化將是整個建設環節中的關鍵。
五、總結
本文通過對電氣工程及其自動化的概述,并針對現在廣泛被應用的智能化技術進行深入的分析研究,就其特性和優勢方面來展來開探討。其次,綜合智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用現狀和未來趨勢進行論述。電力的應用在當今經濟飛速發展的社會中不斷地被深化和發展,成為了人們生活更加現代化和國民經濟發展象征的一個重要標志。從某種意義上講,它的發達程度代表了一個國家的科技的進步水平。所以,在這樣的環境和要求里,如何提高電氣工程及其自動化成為關鍵問題,而與智能化技術相結合是為適應其發展需要的最好的選擇。因此,智能化技術的研究及其在電氣工程自動化中的應用具有重要的理論意義和現實意義的。
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