電類應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探索

章家?guī)r 李勇 馮旭剛

摘要：本文對(duì)電類應(yīng)用型人才培養(yǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，針對(duì)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的不足提出了改進(jìn)。根據(jù)電類專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，依照實(shí)際條件積極創(chuàng)造各種教學(xué)的有效途徑和手段培養(yǎng)學(xué)生的事件創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，采用流程模擬與系統(tǒng)智能建模技術(shù)，開發(fā)新一代多功能的電類專業(yè)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置和平臺(tái)。針對(duì)具體要求，模型的設(shè)計(jì)由淺入深，由局部設(shè)備到全流程，以便學(xué)生在逐漸掌握了各類設(shè)備的控制方案后，使其滿足新時(shí)代社會(huì)人才培養(yǎng)的需求。

關(guān)鍵詞：電類專業(yè)，應(yīng)用型，人才培養(yǎng)

引言

近年來，我國工業(yè)實(shí)力持續(xù)增強(qiáng)，穩(wěn)居世界制造業(yè)第一大國，對(duì)全球制造業(yè)的影響力不斷提升[1-3]。但是發(fā)展方式粗放、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、缺乏核心競爭能力這些因素，嚴(yán)重阻礙了我國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。要適應(yīng)這個(gè)轉(zhuǎn)變，需要大批高素質(zhì)的工程應(yīng)用型人才，因此，高校人才培養(yǎng)工作面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

高等學(xué)校應(yīng)當(dāng)透徹把握人才培養(yǎng)目標(biāo)的變化，深入改革現(xiàn)有的人才培養(yǎng)體系，才能為整個(gè)社會(huì)和行業(yè)輸送各類大批的綜合素質(zhì)較高的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才[4-6]。這就要求高校人才培養(yǎng)模式必須與市場緊密相結(jié)合，突出分析、設(shè)計(jì)、綜合和解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，制定設(shè)計(jì)型、綜合型、創(chuàng)新型和探索型實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，探索以能力素質(zhì)模型為核心的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)機(jī)制。

1人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)的電類專業(yè)人才培養(yǎng)教學(xué)體系過度偏重于課堂理論教學(xué)，工程實(shí)踐環(huán)節(jié)不僅偏少，而且與工程實(shí)際嚴(yán)重脫節(jié)，直接導(dǎo)致了學(xué)生工程實(shí)踐能力較弱，解決實(shí)際問題能力不強(qiáng)，無法很好地滿足國內(nèi)制造業(yè)對(duì)人才素質(zhì)和能力的要求[7]。這固然與目前普遍缺乏理想的電類工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型和裝置有關(guān)，但根本原因在于：實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程具有過程復(fù)雜、規(guī)模龐大等特點(diǎn)，生產(chǎn)過程常常伴有高溫、高壓等環(huán)節(jié)，因此很難在實(shí)驗(yàn)室里構(gòu)建與工業(yè)裝置相近的實(shí)驗(yàn)對(duì)象[8]。

許多學(xué)校采用以水槽、加熱器為主要被控對(duì)象的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這類實(shí)物仿真裝置具有外形直觀的優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生可以看到變送器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)物，在入門階段對(duì)于認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的組成具有相當(dāng)好的教學(xué)效果。但是，其表現(xiàn)的對(duì)象特性、系統(tǒng)復(fù)雜程度與工業(yè)真實(shí)裝置相差甚遠(yuǎn)，僅僅能夠滿足認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)的要求。具體的不足之處在于：

（1）實(shí)驗(yàn)對(duì)象過于簡單，與真實(shí)生產(chǎn)裝置差別太大。實(shí)驗(yàn)裝置在相當(dāng)小的尺寸范圍內(nèi)采用水作為介質(zhì)來模擬實(shí)際生產(chǎn)工藝，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)過于簡化，時(shí)間常數(shù)過小，動(dòng)態(tài)特性與實(shí)際裝置相比差異很大，非線性環(huán)節(jié)、大滯后、高階等過程工業(yè)常見的被控對(duì)象特性都無法在實(shí)驗(yàn)裝置中得以有效地體現(xiàn)。許多在這類實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行訓(xùn)練的學(xué)生都誤以為過程控制就是流量與液位的控制。

（2）被控環(huán)節(jié)類型簡單、數(shù)量少，只能進(jìn)行比較基礎(chǔ)和數(shù)量有限的過程控制實(shí)驗(yàn)，而復(fù)雜控制、先進(jìn)控制和優(yōu)化控制等方面的內(nèi)容極少。對(duì)目前國家急需的節(jié)能、減排和安全控制等新興領(lǐng)域的應(yīng)用方向，無法展開相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳。由于對(duì)象過于簡單，檢測點(diǎn)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量和種類的限制，導(dǎo)致學(xué)生只能按照實(shí)驗(yàn)的規(guī)定路線進(jìn)行簡單的重復(fù)步驟。從教學(xué)效果上看，學(xué)生往往只記憶步驟，而缺乏思考，達(dá)不到設(shè)計(jì)型、綜合型和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)要求。

（4）安全性和可靠性差。實(shí)驗(yàn)裝置普遍需要220V或380V交流電源，高溫加熱泵等設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)學(xué)生都將構(gòu)成一定的危險(xiǎn)性。傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于頻繁啟停，導(dǎo)致性能急劇惡化和損壞，維護(hù)成本大，系統(tǒng)可靠性不高，管道尺寸過小，安裝過于緊湊，導(dǎo)致流體實(shí)驗(yàn)重復(fù)性差。

2培養(yǎng)模式的探索

基于上述問題對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)提出了設(shè)計(jì)型、綜合型、創(chuàng)新型和探索型四個(gè)更高層次的目標(biāo)。以改革傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式，創(chuàng)建新的實(shí)踐教學(xué)體系。具體內(nèi)容包括：加大整合演示性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的力度，淘汰陳舊的過時(shí)的技術(shù)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，保留經(jīng)典的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加一批內(nèi)容新穎、難度適中的設(shè)計(jì)型、綜合開發(fā)型和應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并相應(yīng)的提高實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)。有助于學(xué)生在實(shí)踐能力培養(yǎng)過程中做到因材施教，使學(xué)生根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)有足夠的時(shí)間來消化和掌握所學(xué)的知識(shí)和技能。

由于實(shí)際工業(yè)過程相對(duì)復(fù)雜，生產(chǎn)過程往往伴有高溫、高壓、強(qiáng)非線性等單元，把實(shí)際生產(chǎn)裝置直接移植到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。采用流程模擬與系統(tǒng)智能建模技術(shù)，開發(fā)新一代多功能的電類專業(yè)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置和平臺(tái)，以有效解決當(dāng)前電類專業(yè)學(xué)生工程技能培養(yǎng)的難題。運(yùn)用高精度工業(yè)仿真引擎及實(shí)驗(yàn)監(jiān)測軟件構(gòu)建工業(yè)級(jí)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)對(duì)象特性與工業(yè)裝置完全一致，多種信號(hào)與通訊方式、數(shù)十個(gè)檢測點(diǎn)與十多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以允許學(xué)生自由地設(shè)計(jì)、探索各種控制算法與方案，真正實(shí)現(xiàn)電類專業(yè)人才培養(yǎng)提出的基本目標(biāo)，同時(shí)也滿足了行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的需求。

將全數(shù)字仿真技術(shù)與半實(shí)物實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)合，開發(fā)出集多種教學(xué)和實(shí)驗(yàn)功能于一身的工業(yè)級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，不僅可以進(jìn)行初級(jí)與中等復(fù)雜程度的電類專業(yè)工程技能實(shí)驗(yàn)、也可以進(jìn)行高級(jí)復(fù)雜的過程與控制實(shí)驗(yàn)，并滿足節(jié)能、安全、環(huán)保等實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的要求，在克服了傳統(tǒng)水槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的不足的同時(shí)，將推動(dòng)工業(yè)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備開發(fā)的技術(shù)進(jìn)步。

3結(jié)論

本文以仿真技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合的教學(xué)手段，運(yùn)用工業(yè)級(jí)高精度定量動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，模擬全工況下真實(shí)工藝流程，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性以及教學(xué)的實(shí)效性，突出重點(diǎn)，啟迪學(xué)生思維，把問題作為導(dǎo)人，引導(dǎo)學(xué)生在思考、討論中掌握知識(shí)，對(duì)工科院校的電類專業(yè)建設(shè)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)具有借鑒意義和推廣價(jià)值。

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