王莉麗,艾 欣,宋金鵬
(華北電力大學(xué) 國(guó)家級(jí)電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,北京 102206)
華北電力大學(xué)是教育部直屬高校,是國(guó)家“211工程”、“985工程”、“優(yōu)勢(shì)學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)”重點(diǎn)建設(shè)高校,也是教育部與國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司等7家特大型電力企業(yè)集團(tuán)組成校理事會(huì)共建的全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)。學(xué)校全面構(gòu)建了“以優(yōu)勢(shì)學(xué)科為基礎(chǔ),以新興能源學(xué)科為重點(diǎn),以文理學(xué)科為支撐”的“大電力”學(xué)科體系,形成了“厚基礎(chǔ),重實(shí)踐,強(qiáng)能力”的人才培養(yǎng)特色[1-3]。
華北電力大學(xué)國(guó)家級(jí)電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(以下簡(jiǎn)稱“中心”)于2013年被教育部批準(zhǔn)為“十二五”國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,隸屬于我校電氣與電子工程學(xué)院。中心以原“北京市電氣工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”為主體,整合了新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和電氣工程實(shí)踐中心的部分資源而構(gòu)成。整合之后,中心的專業(yè)性、創(chuàng)新性、研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系更加完整、合理,符合國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心所要求的“優(yōu)質(zhì)資源融合、教學(xué)科研協(xié)同、學(xué)校企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式”的總體要求[4-5]。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的最終目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)資源配置、管理運(yùn)行機(jī)制等方面的創(chuàng)新,取得引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方向的建設(shè)成果,進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)高校人才培養(yǎng)模式的根本變革,達(dá)到提高大學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的目的[6-7]。
華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院有國(guó)家級(jí)、省部級(jí)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室和校外實(shí)習(xí)基地,這些機(jī)構(gòu)既相對(duì)獨(dú)立,又密切關(guān)聯(lián),形成了統(tǒng)一而完整的基礎(chǔ)與專業(yè)、理論與實(shí)踐、教學(xué)與科研、校內(nèi)與校外相結(jié)合的有機(jī)整體。電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的教學(xué)定位是成為“四模塊”(基本實(shí)驗(yàn)?zāi)K、校內(nèi)實(shí)踐模塊、仿真實(shí)踐模塊、校外實(shí)踐模塊)實(shí)踐教學(xué)體系中校內(nèi)實(shí)踐基地的重要組成部分,成為大學(xué)生進(jìn)行電氣工程專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練和創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的重要基地,成為集教學(xué)和科研于一體的實(shí)踐單位。
在中心建設(shè)中,積極進(jìn)行教學(xué)改革研究,始終強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)一體化聯(lián)動(dòng)建設(shè),形成了新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念:
(1)堅(jiān)持理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的指導(dǎo)思想,理論與實(shí)踐各有側(cè)重,互有交叉和融合;
(2)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和多媒體手段,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和效果,與實(shí)際實(shí)驗(yàn)互為補(bǔ)充;
(3)加強(qiáng)各專業(yè)方向、各學(xué)科間的交叉與綜合,體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)體系和內(nèi)容的多層次綜合(課程內(nèi)知識(shí)點(diǎn)之間的綜合、課程之間的綜合、學(xué)科之間的綜合),突出對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)能力的培養(yǎng)。
結(jié)合我校人才培養(yǎng)的總體目標(biāo)和電氣工程學(xué)科的特點(diǎn),中心的建設(shè)目標(biāo)可以概括為:以人才培養(yǎng)為主線、以能力培養(yǎng)為核心,建立有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,建設(shè)技術(shù)與儀器設(shè)備先進(jìn)、資源共享、開放服務(wù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,建設(shè)滿足高水平實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要的高素質(zhì)師資隊(duì)伍和高效運(yùn)行的管理機(jī)制與信息化平臺(tái),全面提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,及時(shí)總結(jié)示范經(jīng)驗(yàn)并輻射到區(qū)域,逐步發(fā)展成覆蓋電氣信息大學(xué)科的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。
中心是隸屬于電氣與電子工程學(xué)院的二級(jí)機(jī)構(gòu),受學(xué)院和教務(wù)處領(lǐng)導(dǎo)。中心下設(shè)電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室等12個(gè)實(shí)驗(yàn)室,實(shí)行主任負(fù)責(zé)制,院、所雙重管理的管理機(jī)制。
中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容涵蓋了電氣相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等多項(xiàng)內(nèi)容,構(gòu)建了“基礎(chǔ)—提高—應(yīng)用—?jiǎng)?chuàng)新—研究”和“仿真—設(shè)計(jì)—綜合—工程”的多層次、模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,豐富和充實(shí)了華北電力大學(xué)“四模塊”實(shí)踐教學(xué)體系的內(nèi)涵,具有鮮明的電力行業(yè)特色和仿真特色,支撐了學(xué)?!按箅娏Α睂W(xué)科體系和專業(yè)布局。中心具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體系和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如圖1所示[8-10]。
圖1 中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體系和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
多年來(lái),華電人在“辦一所負(fù)責(zé)任的大學(xué)”辦學(xué)理念的指引下,共同努力、不斷探索與實(shí)踐,將中心建成為我校乃至全國(guó)高校同類專業(yè)中頗具特色的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基地。中心的特色包括以下幾個(gè)方面。
中心自行研制教學(xué)設(shè)備歷史悠久,已有14項(xiàng)自制教學(xué)設(shè)備應(yīng)用到我校的本科教學(xué)中,其中有2項(xiàng)榮獲河北省教學(xué)成果一等獎(jiǎng),2項(xiàng)榮獲電力部教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的研制方面,中心研制的“WJS-11微機(jī)型線路保護(hù)教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)裝置”使我校成為在國(guó)內(nèi)首個(gè)有能力開設(shè)微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)課的高校。該實(shí)驗(yàn)裝置既強(qiáng)化了本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),又填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)“微機(jī)繼電保護(hù)課程”無(wú)教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的空白。
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件方面,自主研發(fā)了“變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)”、“發(fā)電廠報(bào)價(jià)系統(tǒng)”、“電機(jī)學(xué)教學(xué)課件”等?!白冸娬痉抡媾嘤?xùn)系統(tǒng)”曾是甘肅、內(nèi)蒙古、黑龍江等?。ㄗ灾螀^(qū))電力公司的科技項(xiàng)目,多年來(lái)一直用于本科生的“變電站仿真綜合實(shí)驗(yàn)”和學(xué)生校內(nèi)實(shí)習(xí)訓(xùn)練,它解決了學(xué)生到發(fā)電廠、變電站實(shí)習(xí)時(shí)只能看、不能操作的問(wèn)題;“發(fā)電廠報(bào)價(jià)系統(tǒng)”是電力市場(chǎng)仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)軟件;“電機(jī)學(xué)教學(xué)課件”不僅在本校使用,而且推廣到清華大學(xué)、香港理工大學(xué)等40余所大專院校,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
中心自制的教學(xué)設(shè)備充實(shí)了本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和方法,改善了本科辦學(xué)條件,對(duì)提高電氣相關(guān)專業(yè)的高等教育實(shí)踐教學(xué)水平和教學(xué)改革起到了很大的推動(dòng)作用。
綜合實(shí)踐教學(xué)是素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié),不少教育家認(rèn)為:“沒有綜合化就不會(huì)產(chǎn)生偉大的人物”。美國(guó)的高等教育研究人員也認(rèn)為,綜合性的專業(yè)和課程有利于培養(yǎng)現(xiàn)代人才的思維能力、組織能力和實(shí)際工作能力。目前在高等工程教育中,很多實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍停留在分散而獨(dú)立的驗(yàn)證某個(gè)概念、理論、方法的低水平實(shí)驗(yàn)上。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)訓(xùn)練很難培養(yǎng)出知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代需要的復(fù)合型技術(shù)人才[11]。
縱觀世界各國(guó)目前教學(xué)改革的特點(diǎn),無(wú)一不是“綜合化”。電氣工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也應(yīng)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面向綜合化方向發(fā)展。中心打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,開設(shè)了多門各具特色的綜合實(shí)驗(yàn)課程,其目的就是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)、綜合分析問(wèn)題和綜合工程實(shí)踐的能力,為學(xué)生畢業(yè)后從事專業(yè)領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。這些綜合實(shí)驗(yàn)課程包括“電力系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)”、“繼電保護(hù)與自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)”、“電氣工程綜合實(shí)驗(yàn)”、“電力電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)”、“高電壓綜合實(shí)驗(yàn)”等。
中心緊跟時(shí)代步伐,將最先進(jìn)的電力科學(xué)技術(shù)融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)之中,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的主要設(shè)備與當(dāng)前工業(yè)界主流技術(shù)保持一致,與電力企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際緊密聯(lián)系。例如微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室采用的設(shè)備“繼電保護(hù)測(cè)試儀PW30A”(四方公司)、“數(shù)字式線路保護(hù)裝置及測(cè)控裝置CSL161”(四方公司)、“電流保護(hù)繼電器組”(北京繼電器有限公司)、“測(cè)控裝置CSI—200E”(四方公司)等,均是電力企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的設(shè)備。中心的低壓開關(guān)設(shè)備是保定華北電力大學(xué)開關(guān)廠制造的生產(chǎn)設(shè)備,型號(hào)為GCK抽出式低壓配電柜和GGD低壓配電柜也是電力企業(yè)在用設(shè)備。實(shí)驗(yàn)中心培養(yǎng)的學(xué)生能夠在學(xué)校用實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)備學(xué)到專業(yè)技能,畢業(yè)后在該領(lǐng)域工作有可能做到零適應(yīng)期,這是現(xiàn)代企業(yè)對(duì)大學(xué)畢業(yè)生的要求之一。
電力系統(tǒng)的科學(xué)研究與其他科技領(lǐng)域一樣,可以概括為理論分析和科學(xué)實(shí)驗(yàn)兩種途徑。科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究可以在實(shí)際電力系統(tǒng)上進(jìn)行,也可以在模擬電力系統(tǒng)上進(jìn)行。在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可以得到最真實(shí)的結(jié)果,但是往往受到很多因素(如時(shí)間、經(jīng)濟(jì)、安全等)的制約。對(duì)于短路、振蕩、失步等一些危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,由于受到系統(tǒng)運(yùn)行條件的限制,不一定能在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行,更不能進(jìn)行多次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)[7]。因此,在模擬電力系統(tǒng)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究十分重要。
仿真教學(xué)采用物理模擬或數(shù)字仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)模型、現(xiàn)場(chǎng)錄像、仿真機(jī)或數(shù)字仿真等手段,為學(xué)生提供一種系統(tǒng)化的與現(xiàn)實(shí)十分接近的實(shí)踐環(huán)境。
對(duì)于物理模擬仿真教學(xué),電力系統(tǒng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室有國(guó)內(nèi)先進(jìn)的用于研究軸系扭振的專用大機(jī)組、容量較大且功能齊全的30kVA機(jī)組、無(wú)窮大系統(tǒng)、500kV輸電線路、有功無(wú)功負(fù)荷等模型。
對(duì)于數(shù)字仿真教學(xué),可進(jìn)行復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流分布、故障分析、穩(wěn)定性分析、繼電保護(hù)整定計(jì)算等實(shí)驗(yàn),已有商品化的電力系統(tǒng)數(shù)字仿真軟件包可供使用。中心投入了大量資金,先后引進(jìn)了加拿大的RTDS、我國(guó)的南瑞Open3000、電科院的PSASP和PSD電力系統(tǒng)軟件工具、德國(guó)的DIgSILENT、加拿大的PSCAD、美國(guó)的EMTP等多種國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)專業(yè)仿真軟件平臺(tái)。中心開設(shè)的多門設(shè)計(jì)類實(shí)踐課程和上機(jī)計(jì)算實(shí)踐課程都是應(yīng)用這些軟件平臺(tái)完成的。
除此之外,專業(yè)仿真軟件平臺(tái)還為學(xué)生進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性項(xiàng)目提供了有利的條件。
中心建設(shè)并不僅僅限于其自身,還注重與新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、高電壓與電磁兼容省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接。中心把本科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)與科研平臺(tái)有機(jī)結(jié)合,形成了一個(gè)大概念的、對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)有持續(xù)效果的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),也是一個(gè)涵蓋本科教學(xué)、科技創(chuàng)新、科學(xué)研究,著眼于未來(lái)的電力人才培養(yǎng)平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上,學(xué)生不但能夠?qū)W習(xí)理論知識(shí)和提高實(shí)踐能力,還能夠了解到當(dāng)前電氣領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和主流發(fā)展方向,形成大電力系統(tǒng)全局意識(shí)。
中心還積極把科研實(shí)驗(yàn)室的成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,為本科人才培養(yǎng)服務(wù)。例如“超導(dǎo)應(yīng)用基礎(chǔ)”課程利用中心和電磁兼容重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為學(xué)生開設(shè)實(shí)驗(yàn);“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程除了在中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)外,還利用新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生進(jìn)行微機(jī)保護(hù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在電氣工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班培養(yǎng)計(jì)劃中,有一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)“電氣工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)”。實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生在導(dǎo)師的帶領(lǐng)下,進(jìn)入科研項(xiàng)目領(lǐng)域,利用中心、省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行為期一個(gè)學(xué)期的科研項(xiàng)目研發(fā)。
中心本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)與科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)聯(lián)合建設(shè)、有機(jī)結(jié)合,共同培養(yǎng)人才,使學(xué)生在本科階段的學(xué)習(xí)更加結(jié)構(gòu)化,目標(biāo)更加明確,在聯(lián)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)更加系統(tǒng)化。
校企合作是華北電力大學(xué)的辦學(xué)特色之一,是大學(xué)主動(dòng)參與國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè),服務(wù)社會(huì)、區(qū)域及行業(yè)發(fā)展的主渠道。在建設(shè)高水平大學(xué)的新時(shí)期,學(xué)校提出了“走校企合作興校之路”的發(fā)展戰(zhàn)略,將校企合作列為高水平大學(xué)建設(shè)三大新的增長(zhǎng)點(diǎn)之一,不斷拓展校企合作的內(nèi)涵與合作的深度、廣度,構(gòu)建了以理事會(huì)成員單位為核心、以戰(zhàn)略合作伙伴為重點(diǎn)、以廣大能源電力企業(yè)為基礎(chǔ)的多層級(jí)校企合作模式,支撐學(xué)校的人才培養(yǎng)、科學(xué)研究以及社會(huì)服務(wù)。
2003年以來(lái),學(xué)校與中國(guó)廣東核電集團(tuán)、中國(guó)電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院等50余家能源電力企事業(yè)單位結(jié)成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,并通過(guò)校理事會(huì)籌集資金2億元,校企合作經(jīng)費(fèi)達(dá)到15億元。以理事會(huì)為核心的校企合作平臺(tái)為學(xué)校“973”等重大科研項(xiàng)目及國(guó)家級(jí)、省部級(jí)科研獎(jiǎng)項(xiàng)的獲取提供了支持,也為學(xué)校創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供了載體。
大學(xué)生校外電網(wǎng)實(shí)踐教學(xué)中心依托華北電網(wǎng)有限公司,根據(jù)校企戰(zhàn)略合作協(xié)議聯(lián)合進(jìn)行人才培養(yǎng),2010年被批準(zhǔn)為北京市大學(xué)生校外實(shí)踐基地,2011年被批準(zhǔn)為國(guó)家級(jí)大學(xué)生校外實(shí)踐基地。華北電力大學(xué)與華北電網(wǎng)有限公司在學(xué)生的實(shí)踐培養(yǎng)與基地建設(shè)方面的合作已有多年歷史,華北電網(wǎng)在下屬的多個(gè)電廠、供變電站建立了實(shí)踐實(shí)習(xí)站。學(xué)生在所屬企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí),畢業(yè)后又回到企業(yè)工作,形成了良好的校企合作關(guān)系。學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中的收獲,一方面促進(jìn)了在校的理論學(xué)習(xí),另一方面在參加工作以后能迅速適應(yīng)崗位工作,很快完成角色的轉(zhuǎn)換[12-13]。
華北電力大學(xué)國(guó)家級(jí)電氣工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心堅(jiān)持本校的辦學(xué)理念和辦學(xué)方針,以傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)、注重創(chuàng)新為核心,注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新精神。在“十二五”后半段時(shí)間的建設(shè)中,將致力于建成集知識(shí)學(xué)習(xí)、技能訓(xùn)練、工程實(shí)踐、能力培養(yǎng)于一體的電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,在全國(guó)相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)起到良好的示范與輻射作用。
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[1]盧麗君.依托行業(yè)開放辦學(xué)激發(fā)大學(xué)生機(jī)活力:訪華北電力大學(xué)校長(zhǎng)劉吉臻教授[J].中國(guó)高等教育,2011,21(2):21-23.
[2]趙博.人才是電力發(fā)展的第一要素:訪全國(guó)政協(xié)委員、華北電力大學(xué)校長(zhǎng)劉吉臻[N].中國(guó)電力報(bào),2013-03-16(001).
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