電氣工程綜合實(shí)踐平臺(tái)建立的思考與探索

楊曉靜 尹忠東 吳志明 李廣森

摘要以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo), 本文闡述了如何依托我校資源優(yōu)勢,構(gòu)建電氣工程綜合實(shí)踐平臺(tái)的思路。該平臺(tái)打破原來按專業(yè)課程設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程的模式,形成具有一定獨(dú)立性、系統(tǒng)性、層次分明的實(shí)踐教學(xué)體系。平臺(tái)的建成為學(xué)生全面學(xué)習(xí)與掌握電氣工程領(lǐng)域的專門知識(shí)與技術(shù)提供了一個(gè)高度綜合的工程技術(shù)環(huán)境,對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才具有積極的意義。

關(guān)鍵詞電氣 工程 實(shí)踐教學(xué) 平臺(tái)

中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 平臺(tái)建立的意義

實(shí)踐教學(xué)在對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合工程素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神方面具有其他課程無法替代的作用。特別是對(duì)于電氣工程學(xué)科而言,其大多數(shù)課程都有很強(qiáng)的實(shí)踐性,培養(yǎng)手段和教學(xué)方式具有自身的明顯特點(diǎn),人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要通過大量的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。但從目前狀況來看,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與科學(xué)研究嚴(yán)重脫節(jié)、實(shí)踐教學(xué)沒有與最新技術(shù)知識(shí)和成果有機(jī)結(jié)合起來等諸多問題,造成學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐時(shí)對(duì)所學(xué)知識(shí)難以綜合靈活運(yùn)用,缺乏深入分析和解決相關(guān)問題的能力和素養(yǎng)。因此,對(duì)電氣工程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行深入研究和改革就顯得尤為迫切和必要。正是基于上述考慮,我們搭建了電氣工程綜合實(shí)踐平臺(tái)。

2 平臺(tái)建設(shè)的有利條件

電氣工程綜合實(shí)踐平臺(tái)的搭建依托我校工程實(shí)踐中心。工程實(shí)踐中心把傳統(tǒng)的學(xué)校管院(系)、院(系)管教研室、教研室管實(shí)驗(yàn)室的三級(jí)管理模式改革為校、院兩級(jí)管理,即由學(xué)校和電氣與電子工程學(xué)院共同管理。這不僅有利于加強(qiáng)學(xué)校對(duì)中心的宏觀調(diào)控與指導(dǎo),還有利于充分發(fā)揮學(xué)院的學(xué)科和師資優(yōu)勢,開展教學(xué)與科研活動(dòng),多方的努力促使中心飛速發(fā)展,使得我們打破原有的學(xué)科界限,按照學(xué)科群的研究層次和研究方向?qū)ζ脚_(tái)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、集中建設(shè),實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)管共享,使有限的教學(xué)資源發(fā)揮最大的規(guī)模效益。在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、教務(wù)處、中心的共同配合下,該平臺(tái)開展的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)已經(jīng)確定為大學(xué)生培養(yǎng)方案的必修課程。在綜合實(shí)踐平臺(tái)的搭建和應(yīng)用過程中,我們注重使其面向教學(xué)的同時(shí)也面向科研、面向社會(huì)。一方面,鼓勵(lì)教師把科技創(chuàng)新的新成果不斷融入實(shí)踐教學(xué)中,促進(jìn)科研成果或思路向教學(xué)的轉(zhuǎn)化,推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)向高、新層次發(fā)展;另一方面,要充分利用社會(huì)資源,與科研單位、高新技術(shù)公司、國有大中型企業(yè)建立良好的合作關(guān)系,讓他們積極參與到實(shí)踐教學(xué)中來,使實(shí)踐教學(xué)緊跟工程技術(shù)的發(fā)展。作為綜合實(shí)踐平臺(tái)的一部分,不僅促進(jìn)了教學(xué)條件的改善,拓展了平臺(tái)硬件資源的內(nèi)涵,而且有利于提高實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍的學(xué)術(shù)水平,帶動(dòng)綜合型、創(chuàng)新型實(shí)踐項(xiàng)目的開設(shè)。實(shí)踐證明,這種以教學(xué)為主體,以科研、社會(huì)服務(wù)提升教學(xué)的模式有利于提高實(shí)踐教學(xué)的整體水平并形成自我完善、自我發(fā)展的良性循環(huán),是高等工程教育發(fā)展的必由之路。

3 平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)

電氣工程綜合實(shí)踐平臺(tái),適應(yīng)了電氣工程學(xué)科寬口徑并與多學(xué)科滲透與融合的特點(diǎn),擁有電力系統(tǒng)、電機(jī)電器、電力電子、信息控制、開關(guān)設(shè)備、認(rèn)知拆裝、創(chuàng)新實(shí)踐七個(gè)訓(xùn)練方向。電力系統(tǒng)方向擁有一個(gè)高度自動(dòng)化的多機(jī)復(fù)雜電力系統(tǒng)模型,由3臺(tái)相當(dāng)于電廠的電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)和1臺(tái)相當(dāng)于調(diào)度中心電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控試驗(yàn)臺(tái)構(gòu)成。該模型能夠反映現(xiàn)代電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用的全過程;充分體現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)高度自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化的特點(diǎn);實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的檢測、控制、監(jiān)視、保護(hù)、調(diào)度的自動(dòng)化。開關(guān)設(shè)備方向分高壓、低壓、戶外三個(gè)部分,主要教學(xué)設(shè)備采用與現(xiàn)場完全一致的GGD型低壓開關(guān)柜、GCK型抽出式開關(guān)柜、XGN型高壓開關(guān)柜,可以開展機(jī)電拖動(dòng)與控制系列綜合試驗(yàn)、低壓成套開關(guān)設(shè)備系列綜合試驗(yàn)、高壓成套裝置的制作、試驗(yàn)、操作和運(yùn)行。電力電子訓(xùn)練方向擁有通用換流器平臺(tái)一套、兩套可控串補(bǔ)裝置及支持第三方編程的開放性監(jiān)控平臺(tái),可以滿足各類工程人員電力電子領(lǐng)域相關(guān)內(nèi)容的訓(xùn)練需求。電機(jī)電器方向現(xiàn)有成套電機(jī)與電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置18套,內(nèi)容涵蓋電力系統(tǒng)發(fā)電、變電以及用電過程,使學(xué)生通過實(shí)際操作變壓器、電機(jī)等各種電力系統(tǒng)重要組成設(shè)備,感受其工作原理與特性。信息控制方向主要有PCB制作系統(tǒng)、SMT表面貼裝實(shí)習(xí)系統(tǒng)、機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置、單片機(jī)綜合仿真實(shí)驗(yàn)儀、SOPC實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)等設(shè)備,可以開展涉及匯編語言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、DSP技術(shù)及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)、焊接技術(shù)訓(xùn)練、SMT實(shí)習(xí)、印制板制作等相關(guān)內(nèi)容的實(shí)踐教學(xué)。拆裝認(rèn)識(shí)方向擁有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)模型、現(xiàn)役10千伏隔離開關(guān)、3.5萬伏濾波裝置、各類電機(jī)和變壓器的教學(xué)模型、電阻器及各種低壓電氣配電元件包括開關(guān)、斷路器、繼電器等,主要用于各種電力生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)與工作原理的認(rèn)知,達(dá)到普及工程基礎(chǔ)知識(shí)、啟發(fā)工程意識(shí)的目的。創(chuàng)新實(shí)踐方向主要開展高低壓開關(guān)、電機(jī)電器、電力系統(tǒng)、電力電子、信息控制各方向交叉融合的創(chuàng)新訓(xùn)練,旨在讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下針對(duì)選定課題進(jìn)行嘗試性的研究,這種研究的目的不僅在于得出研究的成果,更重要在于研究活動(dòng)本身所給予學(xué)生的從事科學(xué)研究的訓(xùn)練和獨(dú)立工作能力的培養(yǎng)。

4 平臺(tái)的建設(shè)思路與教學(xué)體系

平臺(tái)結(jié)合當(dāng)前社會(huì)需要,針對(duì)學(xué)生專業(yè)分化特點(diǎn),在一級(jí)學(xué)科層面上構(gòu)建“多層次、模塊化”的教學(xué)內(nèi)容體系,將學(xué)生從原有專業(yè)知識(shí)面過窄的二級(jí)學(xué)科領(lǐng)域引導(dǎo)到一個(gè)更高的層次,針對(duì)發(fā)、輸、配、用電系統(tǒng)及相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行高度綜合的工程技術(shù)訓(xùn)練,使其把握電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)各門基礎(chǔ)與專業(yè)課程之間的本質(zhì)聯(lián)系和內(nèi)在銜接。平臺(tái)所開展的實(shí)踐教學(xué)由若干訓(xùn)練模塊構(gòu)成,訓(xùn)練模塊主要分為工業(yè)認(rèn)知、原理培訓(xùn)、拆裝實(shí)習(xí)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與搭建、綜合創(chuàng)新、仿真訓(xùn)練、運(yùn)行與測試、成果總結(jié)與提升幾大類。通過把不同層次的技術(shù)和方法融合到相應(yīng)模塊中,并根據(jù)學(xué)科專業(yè)的不同要求進(jìn)行靈活構(gòu)架,教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)為基礎(chǔ)型、綜合型、創(chuàng)新型三個(gè)層次:基礎(chǔ)訓(xùn)練層次主要對(duì)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知性工程訓(xùn)練和電氣工程技術(shù)基礎(chǔ)訓(xùn)練,目的在于培養(yǎng)興趣、傳授工程知識(shí)、啟發(fā)工程意識(shí)、鍛煉動(dòng)手能力,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電氣工程學(xué)科及現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)方式的感受與認(rèn)識(shí)。比如:讓學(xué)生親手繞制一臺(tái)三相異步電機(jī),完成從繞線、下線,到接線、裝配、通電運(yùn)行的全過程。綜合訓(xùn)練層次的教學(xué)內(nèi)容具有跨學(xué)科、綜合性的特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)知識(shí)的融會(huì)貫通和綜合運(yùn)用。通過經(jīng)歷“系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件制作、軟件編寫、調(diào)試測量、撰寫報(bào)告”等一系列環(huán)節(jié),讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何綜合應(yīng)用電氣工程相關(guān)的知識(shí)和操作技能分析、解決問題。創(chuàng)新訓(xùn)練層次讓學(xué)生接觸到比前兩個(gè)層次更有深入性和廣泛性的教學(xué)內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、追求真理、尊重科學(xué)、大膽創(chuàng)新,從而使實(shí)踐能力、科學(xué)精神及創(chuàng)新意識(shí)得到全面提高。上述三個(gè)層次形成了從低到高、從接受知識(shí)到培養(yǎng)能力的實(shí)踐教學(xué)體系,該體系既能保證基礎(chǔ)訓(xùn)練和基本技能的培養(yǎng),又可滿足較高層次的能力培養(yǎng)要求。整個(gè)教學(xué)計(jì)劃由淺到深、由易到難、由元件到系統(tǒng),循序漸進(jìn)地融入到教學(xué)過程中,使學(xué)生由點(diǎn)到線、由線成面、由面建體,逐步地、分層次地、全方位地培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí),使學(xué)生成為能夠從事電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域相關(guān)的工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、系統(tǒng)運(yùn)行、系統(tǒng)分析、技術(shù)開發(fā)、教育科研、經(jīng)濟(jì)管理等方面工作的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。

5 平臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)狀

電氣工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)貫徹多學(xué)科集成思想,為學(xué)生營造寬闊、真切的大工程背景,拓寬學(xué)生視野,以培養(yǎng) “基礎(chǔ)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高”的具有綜合工程素質(zhì)和創(chuàng)造性的高級(jí)工程技術(shù)人才為主要目標(biāo),面向全校本科生開展工程基礎(chǔ)、綜合實(shí)踐和創(chuàng)新的素質(zhì)教育,在強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力的同時(shí),更加重視工程意識(shí)和工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)踐證明,平臺(tái)的建成為學(xué)生全面學(xué)習(xí)與掌握電氣工程領(lǐng)域的專門知識(shí)與技術(shù)提供了一個(gè)高度綜合的工程技術(shù)環(huán)境,對(duì)繼承和發(fā)展我校電氣工程學(xué)科多年形成的優(yōu)勢與特色、培養(yǎng)應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才無疑都具有積極的意義。

參考文獻(xiàn)

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