時間:2023-09-04 16:23:21
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇電氣工程基礎筆記,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
0 引言
桂林電子科技大學(以下簡稱“我校”)電氣工程及其自動化專業于1998年開始獨立招收本科生,2007年被評為廣西區優質專業。我校本專業旨在培養適應國家現代化建設以及地方經濟建設發展需要、德智體等方面全面發展,具有電氣工程及其自動化專業學科背景,掌握電氣工程技術領域寬厚基礎、科學思維方法及解決實際問題的能力,能夠從事與電氣工程有關的系統設計、運行控制、信息處理、產品開發以及計算機應用等領域工作的應用型人才。然而在培養和發展的過程中還需要做大量的相關工作,其中關于學生的思想政治教育工作就是不可或缺的。
1 電氣工程及其自動化專業就業前景分析
電氣工程及其自動化專業觸角伸向各行各業,小到一個開關的設計,大到航空航天器的研究。信息產業被人們譽為是“朝陽產業”,發展快,人才需求量大,是當今科技發展的趨勢所在。電氣工程及其自動化作為信息產業重要的一員,同樣有著光輝的前途。
我校2016年電氣工程及其自動化專業畢業生就業情況如下:
(1)國家電網,主要為廣西電網公司。學生參加公司的校園招聘,通過簡歷篩選,參加筆試面試而后確定崗位,提供的崗位主要為電氣工程師。
(2)電氣公司,如金盤電氣與廣東新寶電氣股份有限公司等。通過校園招聘,一面二面進行篩選后,選出公司滿意的人才。主要提供的崗位為電氣工程師、銷售專員、采購/計劃專員、國際市場專員等崗位。
(3)設計院,目前來我校的設計院沒有特別明確針對電氣工程及其自動化專業,但有主要負責電氣設計一職的公司來校招聘,例如,北京恒華偉業科技股份有限公司。
(4)地方機械廠,如桂林某軍械廠與黃埔軍械修理廠三亞分廠。桂林某軍械廠屬于保密單位,原預計在我校招1名學生,后在我校招了2名電氣工程及其自動化專業學生,其中1名為女生。黃埔軍械修理廠招了1名電氣工程及其自動化專業學生。
(5)電子產品終端生產工廠,如富士康、TCL公司、海信科龍、開明電子等公司。主要提供崗位為工藝工程師、設備工程師、產品工程師、銷售等崗位。
(6)航空公司,2016年南方航空廣西分公司來我校招聘,錄取了幾名電氣工程及其自動化的學生。
(7)另外有部分同學參與2016年全國研究生入學考試與公務員考試。
2 電氣工程及其自動化專業學生在校狀態分析
千變萬化的大學校園中,學生或因性格理想的不同成就不一樣的大學生活。就我校電氣工程及其自動化專業學生為例,同學們的普遍在校狀態主要被歸納為以下三個類型。
2.1 主動型
該類型的學生在學習、學科競賽、學生實踐活動等方面都積極主動。一部分學生善于分析,動手能力強,主動與從事科研項目的老師溝通,加入其學生團隊,利用課余時間自主鉆研學習,經常代表學院學校參加省部級與國家級科技競賽,并且取得了較好的成績。如本校電氣工程及其自動化專業畢業班學生在2015年有科技創新比賽經歷的學生人數比為6.8%。另一部分學生善于人際交往,喜歡文體活動,有創新想法,喜歡新事物新媒體,在集體成員中有組織能力,并且主動加入學院學校各個部門開展學生工作豐富自己的第二課堂。如本校電氣工程及其自動化專業畢業班學生中有1名學生為本校學生會主席,有1名學生為本校院學生會主席,有1名學生為本校院學生會團委副書記,還有10名以上的學生有過學校學院二級社團學生干部經驗,有20名以上學生有過年級以上學生干部經驗。
2.2 被動型
該類型學生在學習方面和其他業余活動方面都表現良好,但并不突出。這部分學生也是學生人數居多的一個群體。他們遵守學校紀律,學習成績中等偏上,但缺乏創新與主動精神,不喜主動與老師交流,有特長卻不善于表現自己,對自己的大學生涯有過規劃但往往未能付諸于行動。
2.3 散漫型
該類型學生分為兩類,一類學生遵守學校紀律,但懶惰,導致學習成績不理想,幾乎不能正常畢業。本校電氣工程及其自動化專業畢業班這類型學生比值為1.1%。另一類性格比較有“個性”,學校的規章制度對其不能起到約束作用,沉迷游戲,甚至厭學。本校電氣工程及其自動化專業畢業班這類型學生比值為0.3%。
3 結合思想政治教育如何培養電氣工程及其自動化專業學生
大學本科階段與高中階段的區別在于:高中階段主要在老師的管束下學習,而大學更多要靠自主學習。大學階段,老師不會硬性要求學習時間,可調配的自由時間是大學生區別于高中生的客觀原因,懂得結合自身興趣合理安排時間的人成為主動型學生,反之則成為被動型學生,甚至成為了散漫型學生。對高校的思想政治教育人員來說,如何將思想政治教育與學生所學專業相結合來培養學生就顯得尤其重要。
3.1 合理的給學生進行職業生涯規劃與榜樣教育
結合電氣工程及其自動化專業往屆畢業生案例,制定學生發展培養方案。從廣義的角度來說,學校培養一個學生的最終目的是能為社會做更大的貢獻。狹義上,培養一個學生也是為了不負每一個家庭對孩子的期盼,幫助每一個學生在接受高等教育后找到理想并滿意的工作。國家與企業需要的人才一方面是科技創新型人才,另一方面,是學術研究型人才,故在新生階段做好職業生涯規劃尤為重要。例如,有的學生喜歡鉆研,則可以鼓勵其進行科技創新。將此類型學生推薦給有科研技術的老師,由其進行指導,參加科技創新項目與科技競賽。這些對學生的引導都將成為其日后就業擇業的長板。有的學生興趣廣泛,則可對其進行學生干部工作的培養,鼓勵他/她參與學校的各類型文化比賽。豐富的校園文化活動以及學生干部經歷必將成為其走向心儀工作崗位的敲門磚。對于按部就班學習和生活的學生,則建議其認真讀書,鼓勵其考研繼續深造,在不斷學習的過程中找到真實的自我。
從事思想政治教育工作的輔導員可以將以上三類培養方式的成功例子進行歸納,給新生做榜樣教育。這樣可以讓其盡快找到自我發展方向,縮短迷茫期。
3.2 后進生幫扶
現今很多思想政治教育一線上的輔導員都有著工科背景,大學所學的文化基礎知識也都大同小異。與后進生談話時,可讓學生整理課程中的疑點難點,由有工科背景的輔導員給其進行答疑。通常來說后進生并不會主動與任課老師交流,也沒有掌握正確的學習方法。通過定期給后進生進行思想政治教育并進行專業答疑,不僅端正學生學習態度糾正學習方法提高學習成績,同時也能提高輔導員的導學能力。
3.3 正確引導過渡高中與大學
當下中國的應試教育促使學生早已習慣被“看管”的學習狀態,由于大學的學習任務沒有高中繁重,學習方式也從填鴨式變為自主學習為主,不少學生在高中階段緊繃的弦到了大學就松弛了。然而,如果在大學階段沒有調整好狀態,許多學生容易一蹶不振。學習是需要積累的,大學時代的學習亦然。每天按照學習任務完成課程,上課坐在課堂前排并認真做好筆記,考前根據課堂筆記整理好考試相關知識點,再通過記憶與練習的方法就能取得理想的成績。在不影響學習成績的情況下,可鼓勵其利用課余時間并根據自己的興趣開展第二課堂。
【參考文獻】
專業課教學過程中,大多數存在教學內容多、繁、雜與教學課時數偏少以及學科專業技術發展快與教材更新慢的矛盾,要達到創新型、復合型人才的培養目標,必須首先對所授課程的教學目的和知識點的內涵十分明確。所以,要根據專業特征,結合學科專業發展方向和行業發展最新技術,優化整合教學內容,對現有的教材進行整合。應該以“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”原則來優化教學內容,創新課程教學體系。其教學內容改革理念就是指將原分散在各個章節屬同一類或相關的教學內容進行優化重組,刪除過時的舊內容,增加學科專業當前的最新技術、發展動態、研究熱點等內容;在內容編排上按照“基本原理與方法——應用技能——當前研究動態”的層層誘導遞進式順序來編排,使重組后的課程教學內容與知識結構更加科學合理、先進實用。如增加未來電力系統、新能源的開發與利用、新型電氣設備的發展趨勢等,以培養學生的專業思維和創新靈感。同時,電氣工程學科也要與時俱進,要和信息科學、自動化科學、計算機科學、電子科學、能源科學等其他學科進行交叉和融合,以求自身發展。
二、實施多種教學方法,激發學生的學習熱情
一是可以將課程的整個教學內容劃分為重要內容、一般內容和自學內容三個模塊。重要內容(主要是指基本原理、基本方法和應用技能)在課堂上精心講解,并通過課外作業、專題研究、實驗等其他環節的訓練得到鞏固和提高;一般內容(主要是指新技術、新產品的應用介紹等)則充分利用現代化教育技術進行展示、介紹;自學內容(主要培養學生的專業綜合素質和創新能力,進行個性化教育)則通過設問、質疑、寫讀書筆記、小論文的形式得到訓練。
二是采用“全程案例貫穿式”教學方法引起學生興趣。是指根據課程特點與專業特征精心選擇或設計一個規模大、有代表性、有實用價值的案例,通過案例引導學生進入課程,隨著課程教學的展開,讓學生一步步深入到案例中,學到案例中相關的知識,隨著課程教學的結束,學生在不知不覺中已把案例中的相關問題一一得到了解決。
三是采用技能訓練資格認定和校企互動方式,使學生學習知識與社會需求直接掛鉤,大大地調動學生的學習積極性,增加就業機會;同時,教師、學生深入企業,發現問題,找到研究問題的切入點,讓學生多角度、多方位地思考,培養學生進行科學研究的能力,培養學生運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力,并將研究成果應用于企業,幫助企業解決生產過程中所遇到的難題和關鍵技術問題,產生經濟效益,形成教學、科研、實踐良性循環。
三、加強實踐教學
電氣工程及其自動化專業是一門實踐性很強的學科,學生需進行大量的實踐活動,才能培養其動手、創新等專業綜合能力,必須十分強調實踐能力的培養和訓練。因此,實踐教學體系至關重要,必須高度重視。
一是加強專業實驗教學設施建設,滿足專業實驗教學的需要。根據專業建設的需要,結合學科發展前沿,將實驗室建設成集實驗、實習、新產品開發與設計及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺,實現工程素質訓練、科學研究試驗與專業技術進步的有機結合。
二是針對原來實驗教學的狀況和存在的問題,科學整合實驗教學內容,并不斷探討和改進實驗教學方法。對教學內容要進行“遞進式”的整合,采取引導和啟發的方式培養學生的操作能力和創新思維;同時進行因材施教,加強過程監控,通過學生自查、教師中期檢查、遞交結題報告并進行結題答辯等形式,加強全部實驗過程的管理。這樣,較好地實現了“遞進式”實驗的預期效果,也適應了不同層次人才培養的需要。
三是在實習基地方面,在與已有的擔任實踐教學任務的校外實習基地保持良好聯系的基礎上,積極尋找與電氣工程及其自動化專業實踐教學環節相符合的校外實習基地,保證完成實踐教學任務,使學生的工程實踐能力真正得到培養。
專業課教學過程中,大多數存在教學內容多、繁、雜與教學課時數偏少以及學科專業技術發展快與教材更新慢的矛盾,要達到創新型、復合型人才的培養目標,必須首先對所授課程的教學目的和知識點的內涵十分明確。所以,要根據專業特征,結合學科專業發展方向和行業發展最新技術,優化整合教學內容,對現有的教材進行整合。應該以“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”原則來優化教學內容,創新課程教學體系。其教學內容改革理念就是指將原分散在各個章節屬同一類或相關的教學內容進行優化重組,刪除過時的舊內容,增加學科專業當前的最新技術、發展動態、研究熱點等內容;在內容編排上按照“基本原理與方法——應用技能——當前研究動態”的層層誘導遞進式順序來編排,使重組后的課程教學內容與知識結構更加科學合理、先進實用。如增加未來電力系統、新能源的開發與利用、新型電氣設備的發展趨勢等,以培養學生的專業思維和創新靈感。同時,電氣工程學科也要與時俱進,要和信息科學、自動化科學、計算機科學、電子科學、能源科學等其他學科進行交叉和融合,以求自身發展。
二、實施多種教學方法,激發學生的學習熱情
一是可以將課程的整個教學內容劃分為重要內容、一般內容和自學內容三個模塊。重要內容(主要是指基本原理、基本方法和應用技能)在課堂上精心講解,并通過課外作業、專題研究、實驗等其他環節的訓練得到鞏固和提高;一般內容(主要是指新技術、新產品的應用介紹等)則充分利用現代化教育技術進行展示、介紹;自學內容(主要培養學生的專業綜合素質和創新能力,進行個性化教育)則通過設問、質疑、寫讀書筆記、小論文的形式得到訓練。
二是采用“全程案例貫穿式”教學方法引起學生興趣。是指根據課程特點與專業特征精心選擇或設計一個規模大、有代表性、有實用價值的案例,通過案例引導學生進入課程,隨著課程教學的展開,讓學生一步步深入到案例中,學到案例中相關的知識,隨著課程教學的結束,學生在不知不覺中已把案例中的相關問題一一得到了解決。
三是采用技能訓練資格認定和校企互動方式,使學生學習知識與社會需求直接掛鉤,大大地調動學生的學習積極性,增加就業機會;同時,教師、學生深入企業,發現問題,找到研究問題的切入點,讓學生多角度、多方位地思考,培養學生進行科學研究的能力,培養學生運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力,并將研究成果應用于企業,幫助企業解決生產過程中所遇到的難題和關鍵技術問題,產生經濟效益,形成教學、科研、實踐良性循環。
三、加強實踐教學
電氣工程及其自動化專業是一門實踐性很強的學科,學生需進行大量的實踐活動,才能培養其動手、創新等專業綜合能力,必須十分強調實踐能力的培養和訓練。因此,實踐教學體系至關重要,必須高度重視。
一是加強專業實驗教學設施建設,滿足專業實驗教學的需要。根據專業建設的需要,結合學科發展前沿,將實驗室建設成集實驗、實習、新產品開發與設計及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺,實現工程素質訓練、科學研究試驗與專業技術進步的有機結合。
二是針對原來實驗教學的狀況和存在的問題,科學整合實驗教學內容,并不斷探討和改進實驗教學方法。對教學內容要進行“遞進式”的整合,采取引導和啟發的方式培養學生的操作能力和創新思維;同時進行因材施教,加強過程監控,通過學生自查、教師中期檢查、遞交結題報告并進行結題答辯等形式,加強全部實驗過程的管理。這樣,較好地實現了“遞進式”實驗的預期效果,也適應了不同層次人才培養的需要。
三是在實習基地方面,在與已有的擔任實踐教學任務的校外實習基地保持良好聯系的基礎上,積極尋找與電氣工程及其自動化專業實踐教學環節相符合的校外實習基地,保證完成實踐教學任務,使學生的工程實踐能力真正得到培養。
0 前言
科學技術的發展腳步是不可阻擋的,如今我國綜合國力不斷提升,很大程度上促進了電氣化工程的發展,本研究從電氣化工程的簡介和發展它的好處,說明了發展電氣化工程的意義。
1 電氣化工程的簡單介紹
所謂電氣化工程主要指發電, 輸電, 變電, 配電和用電等的人工系統, 其中發電包括火力發電、水力發電、核能、電力系統及其自動化、電器與電機及其控制技術、高電壓與絕緣技術、電力電子技術等多方面的領域。電氣化工程作為現代文明的主要特質之一,對人類社會發展的影響深遠悠長。電氣化工程奠定了工業機械化、電氣化和自動化的生產基礎。19 世紀六七十年代開始的第二次工業革命是以重工業的變革開始的, 以電力的應用為標志,以產業結構的巨大變化告終的。正因為有了電動機, 才使我們的生產方式和生活方式發生了翻天覆地的變化。在第二次工業革的推動下, 生產力得到迅速發展, 商品經濟最終取代了自然經濟, 進而向全球化的市場經發展;在任何一個國家里,經濟都處于舉足輕重的地位,而科學技術決定生產力也成為不變的定律,作為現代科技領域中核心科技之一的電氣工程及自動化工程當仁不讓的成為了國家發展的重點對象。技術的變化帶來的是生活的變化,例如電子技術的發展推動了網絡媒體的發展,使人們進入了網絡時代,給人們的生活帶來了翻天覆地的變化。21 世紀的電氣工程及自動化工程已不再是定義上的范疇,它幾乎包含了一切有關電子、光子的行業,航天、化工、汽車、制造、用電設備及計算機控制等多方面的領域,涉及面十分的廣泛并與人們的生活息息相關、密不可分。
2 發展電氣化工程的好處
2.1 電氣化工程改善生活質量
很多人都可以感受到, 人們生活方式的改變, 很大一部分是隨著家庭電氣化的發展階段而不斷升級的。那些選擇使用移動電話、筆記本電腦、數字相機、寬帶網等數字化產品的人,一定改變了和過去不一樣的學習方式、工作方式和娛樂方式。它向我們證實了創造一種具有現代文化特質的技術人工物,就是創造了一種現代生活方式。而選擇一種人工物就是選擇一種生活方式。由于電力能源深入到家庭, 普通人通過家用電器大大降低了家庭日常生活的勞動強度,提高了人們的閑暇時間。正是由于家庭生活電氣化終結了具有社會功能的、互質的傳統大家庭,以核心家庭為主的家庭組織形式伴隨著電氣化工程在全世界的擴散而擴散著。這又極大地促進了針對家庭的科技創新,從而創造了經久不衰、規模龐大的家電行業。從電氣化工程的發展脈絡中我們看到,工程對社會的影響廣泛而又深刻, 細致而又全面, 系統而又深遠。
2.2 推動了人類社會的發展
由于電氣化工程促進了工業化進程, 創造了機械化、電氣化和自動化的生產基礎; 加快了城市化發展和農業產業化;改變了人們的生活方式和家庭的組織形式;間接推動了全社會的組織的科層化、科研基礎化、教育全民化、企業股份化、資本社會化, 以及經濟全球化、觀念現代化、服務社會化等現代社會形式的發展, 從而改變了社會結構。人類社會的城市化其實質是由生產力變革引起的人口和其它經濟要素從農村向城市轉變的過程,是產業結構的大規模調整, 即農業剩余勞動力向各非農產業部門轉移。大規模的城市化現象發端于工業革命。電氣化工程突破了城市發展的能量限制, 電氣化工程所帶來的大規模的使用機器的生產活動, 要求勞動要素的相對集中, 再加上工業區域勞動市場價格的吸引作用, 造成了農村人口向某些中心區域的迅速集中。在當代的美國, 有人甚至宣稱空調在使南方走向融合的過程中發揮的作用決不遜色于人權運動。全球化的社會變遷中, 工程的貢獻大于其他任何因素。同時也說明了工程受國體制度、經濟體制、人口、文化習俗、歷史原因、生態資源環境等因素的影響。
2.3 加快節能減排建設
水電是清潔可再生能源,是全球清潔發展機制的重點,是我國可再生能源發展的優先領域。我國農村水電資源豐富,占全國水電項目的90%以上,通過大力開發農村水資源實施水電農村電氣化工程,是實現農業和農村現代化的重要條件,是改善能源結構、保護和改善生態環境、促進節能減排的有效途徑。目前,對新農村水電電氣化工程的節能減排效益中確定代燃料電價、工程可生性研究和確定補貼標準等方面研究較多,對新農村水電電氣化工程節能減排效益的科學計量研究投入很大。從減排廢氣、提高資源利用效率、保護環境和改善生態等方面出發,建立了新農村水電電氣化工程的節能減排效益。
3 電氣自動化的發展前景
電氣自動化是一個非常廣泛的領域,它無處不在,已經滲入到每一人的生活當中。在交通方面有電氣化的電路,像是輕軌、地鐵、磁懸浮列車,甚至可以說大多數列車都是靠電氣化遠程,控制的;在工業、石油、化工、電力生產等各領域都主要由電氣自動化來操作,生產、加工、維護、包裝、傳送等靠半自動化控制;在民用方面,報警器、保暖設施、供電系統、銀行系統、刷卡系統等;在通訊方面手機、網絡等等都離不開電氣自動化,可以非常肯定地說有人的地方就有電氣自動化,它無處不在。人類的生活大部分都是由電氣自動化組成,因此它的前景有著很大的發展空間。當今是網絡的世界,所有的信息成了一個信息庫,電氣工業化應該利用網絡的便捷,吸取全世界的先進技術,促使自身的電氣自動化技術走在世界的前端,從而帶動電氣工程及自動化工程領域的發展。在整個世界的競爭中,電氣自動化不僅僅要吸取他人的長處、先進技術,還要將自己的優勢推廣出去,這樣才能更好的發揮自身優勢,更好的進行技術交流,在競爭中進步,達到雙贏的局面,形成良性的競爭環境,使其健康的發展。網絡也可使電氣自動化相關行業建立一個平臺,任何企業單位都可在網絡上輸入信息并且得到信息真實性的保證,建立一個虛擬的貿易市場,盡可能的減弱距離、區域的影響,增大客戶量,這樣也更加方便協調管理。在科學技術日新月異的當今,電氣工程及自動化工程的發展前景十分樂觀。信息技術迅猛發展,為電氣工程提供了相當有利的環境。隨著中國經濟突的迅猛發展,電氣工程及自動化工程也在不斷拓展其領域,利用其他領域的優勢武裝自己,使其在這個百花齊放的時代占據一角。
4 結束語
通過本文的相關介紹,我們可以清楚地知道電氣自動化具有很廣闊的發展前景,能夠從各個方面改善人類的發展進程,社會變遷,生活水平等。讓讀者對于電氣化工程有了更加深層次的認識。發展電氣化工程就是在改變我們自己的生活,促進了城市化進程的加快,促進了人類的不斷向前發展。
【參考文獻】
電力電子技術始于20世紀50年代末、60年代初,主要研究電力領域中使用電力電子器件對電能進行高效的變換和控制,是電力、電子、控制三大學科的交叉學科。目前,“電力電子技術”課程已成為我國高等院校電氣工程與自動化類本科專業最為重要的學科基礎課之一,教學內容涵蓋電力電子器件、四大類電力變換電路、控制技術以及電力電子新技術等多方面知識,理論性和實用性都非常強。為實現良好的教學效果,該課程要求教師能結合各自學校的實際情況合理地設計課程,均衡理論和實驗教學的比例,針對具體不同的授課內容靈活運用多種教學方法和教學手段,注重激發學生的學習興趣,使學生通過學習掌握相關的基本概念、基本分析方法等理論知識并提高他們理論聯系實際和分析解決問題的實踐能力。
浙江工業大學(以下簡稱“我校”)“電力電子技術”課程是全校電氣工程與自動化類本科專業教學鏈中一個承上啟下的重要環節。它的前續課程有“電路原理與實驗”、“模擬電子技術”、“電機學”、“數字電路與數字邏輯”、“電氣工程基礎等”,后續課程有“開關電源設計”、“控制電機及應用”、“現代電氣傳動控制技術”、“DSP原理及應用”、“畢業設計”等。多年來,我校在不斷學習國內外高校教學經驗的同時不斷實踐,豐富自身的教學經驗,積極改革創新,追求高質量和高水平的教學。
本文將主要介紹我校多年來在電力電子技術本科生教學方面所取得的一些實踐經驗以及關于今后如何繼續提高教學質量和水平的一些設想。
一、注重建設教學團隊和培養青年教師
在整個教學過程中,教師不但是知識的教授者、教學活動的組織者,同時還是學生學習效果的評估者。優秀的教師是保證教學高質量和高水平的關鍵,他們為人師表、具有豐富的知識和經驗、富有愛心,能夠激發學生求知的熱情,既教會學生學習方法,又讓學生掌握科學知識。
經過多年的積累,目前我校電力電子技術本科生教學團隊已初具規模,核心成員主要有教授1人、副教授2人、講師2人、實驗員1人。其中具有博士學位2人,碩士學位3人。該團隊每年都會承擔全校3個電氣工程與自動化類本科專業(電氣工程及其自動化專業、自動化專業和電氣工程及其自動化教育專業)約6~8個班的電力電子技術教學工作。為保證全校范圍內該課程教學內容與質量的一致性,各授課教師按統一的教學大綱分專業分班級進行教學,期末所有選課的學生參加全校統一的考試。不同專業、不同班級的學生呈現出來的特點也各不相同。在學內容的前提下,各教師遵循以學生為本的原則采取靈活恰當的教學方法進行針對性授課,確保達到良好的教學效果。
我校電力電子技術本科生教學團隊自組建以來一直定期召開會議討論并解決教學中遇到的問題,交流并總結教學經驗,共同開展教學和科研課題項目,促進各成員教師特別是青年教師在業務上的進步。在培養教學新生力量上,該教學團隊引入青年教師導師制度,由多位(副)教授級的教師擔任指導教師,對經驗尚淺的青年教師進行全程、全方位的培訓,包括寫教案、制作PPT課件、課堂試講、實驗指導、批改作業、學生答疑、擬考試卷、指導畢業設計等。每個階段,指導教師都會對青年教師的表現做出中肯的評價,幫助他們盡快熟悉業務、提高水平。在整個團隊的關心下,青年教師成長很快,在由學院組織的學評教和教學技能比賽中都取得了良好的成績。
二、完善適合學校實際情況的課程設計
“電力電子技術”是一門理論性、實用性都很強的課程,課程內容量多且面廣,合理分配理論教學和實驗教學的比例就顯得非常重要。結合學校的實際情況,我校電力電子技術本科生教學團隊為電氣工程與自動化類相關的3個本科專業制訂了統一的教學大綱。“電力電子技術”課程總共安排了64學時,其中,理論教學48學時、實驗教學16學時,在注重教授學生基本概念和基本分析方法等理論知識的同時也同樣注重培養學生理論聯系實際和分析解決問題的實踐能力。與大多數國內高校接軌,教材主要選用普通高等教育“十一五”國家級規劃教材、普通高等教育電氣工程與自動化類“十一五”規劃教材——機械工業出版社出版的《電力電子技術》最新版本和學校自編的《電力電子技術實驗用書》,實驗裝置采用求是公司生產的MCL型電力電子及電力傳動教學實驗臺。所選教材《電力電子技術》第5版本一共有10個章節,僅48學時的理論課不可能也沒必要面面俱到講授教材中的所有內容。因此,教學團隊進一步對這10章的教學內容劃分了主次,對電力電子器件、電力電子器件應用的共性問題、整流電路、直流-直流變流電路這4個章節做重點教學,對其余的6個章節做次重點教學。16學時的實驗課要求完成5個實驗的教學,內容涉及各主要電力電子器件及其驅動電路、晶閘管可控整流電路、PWM直流斬波電路分析及測試和開關電源分析及測試,進度與理論課的相關內容同步,確保學生能在第一時間把所學的理論知識和實際聯系起來。教學團隊在教學內容和學生學習效果考評兩方面同時做到了對理論與實踐的兼顧,規定學生學習該課程所得總成績由以下三部分組成,即期末理論考試成績占70%、平時實驗成績占10%、課堂表現及課后作業成績占20%。
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三、以學生為本的教學活動實踐
在具體實施電力電子教學的過程中,教師激發學生的學習興趣,創造良好的互動教學氛圍是非常重要的。這就需要教師以學生為本結合具體的授課內容靈活運用多種教學方法和教學手段。
我校“電力電子技術”是“電路原理與實驗”等課程的后續課程,理論性很強。在教授該課程新知識點時,若涉及到相關前續課程重要的舊知識點,教師會采用先溫故后知新的教學方法,通過學生回答問題的方式復習舊知識點,由淺入深幫助學生進入狀態以便教授新知識點。比如,在講述變壓器漏感對整流電路的影響這一節內容的最開始,先溫習理想變壓器的特性和非理想變壓器的等效電路模型,再把簡化后的非理想變壓器等效電路模型代入到已學的整流電路中,然后進入正題——分析電路的工作原理。教師在講授電路工作原理時,會一再強調電力電子器件的開關工作狀態和電力電子電路的分段線性分析方法這兩個貫穿整個課程始終的基本概念和基本方法,并現場指導學生獨立完成一部分電路的分析工作,通過加強學生的參與感來促使他們更積極地把外在的基本知識點轉化為內在的電路分析能力。
在傳統的口頭講授過程中,教師會適當地借助“靜動相宜”的PPT課件、具體的實物教具和靈活的板書等來提高“電力電子技術”課程的理論教學效果。此外,教師還會適當地擴充一些教科書以外的電力電子技術內容,如仿真技術等。教師利用仿真軟件PSPICE、MATLAB等在課堂上虛擬地實時演示電路更真實的工作過程,既拓展了學生的視野又能很形象地解說課程中的知識難點,如三相半波可控整流電路中晶閘管的正向耐壓問題。電力電子器件的封裝材料及形式多種多樣,性能也不盡相同。為了讓學生更真實、更立體地認識電力電子器件,教師除了展示器件照片外還會提供一些器件的樣品讓學生親身接觸。關于教材中重要公式的推導,教師會采用PPT課件與板書相結合的方式幫助學生更容易理解和掌握。
“電力電子技術”課程包含很多基本概念,在講述時教師會根據聽課學生的實際英語能力,有意識地就專業術語部分進行中英文雙語教學。這不但能增強學生的專業英語水平,而且還可以提高學生使用中英文關鍵詞檢索科技文獻的能力,為該課程的后續課程特別是“畢業設計”的教學打下良好的基礎。
在“電力電子技術”的理論教學過程中,強調電力電子技術對國計民生的重要性是非常必要的。比如,在舉例說明電力電子技術的實際應用時,教師會盡量多舉些與學生日常生活以及當前社會熱點相關的例子(如手機電池充電器、筆記本電腦電源適配器、未來的“光源之星”LED照明、節能環保的電動汽車等)。先拋磚引玉讓學生有些感性的認識,再通過啟發性的提問鼓勵學生積極地去發現身邊所遇到的科學技術。在增加學生學習興趣的同時,提高學生對該課程的重視程度。
“電力電子技術”是一門理論性和實踐性都很強的課程。為了更好地銜接理論知識和實驗內容,教師在課堂上除了提供電力電子電路的理想波形圖,還會提供一些電力電子電路的實際波形圖,讓學生自己去發現和思考它們之間的異同。用一連串的疑問激發起學生的強烈求知欲,令他們更主動地去預習實驗,更認真地進行實驗,并且更努力地去嘗試著尋找答案。比如,反激式電路在電流斷續工作模式下,由教科書提供的開關管S兩端電壓的理想波形和在實驗中用示波器觀察到的S兩端電壓的實際波形在S關斷的部分是有很大差別的。在理論課堂上,當教師同時給出理論和實驗波形圖加以對照時,學生表現出極大的興趣,躍躍欲試地去尋找實際電路中S兩端電壓在S關斷時刻出現阻尼振蕩現象的原因。此時,教師正好因勢利導,鼓勵他們認真地去完成相關的實驗,通過實驗再結合已學理論知識自主地找出答案。實踐結果表明該教學效果很好。
四、關于今后教學的一些設想
電力電子技術的發展日新月異,關于“電力電子技術”的教學也需要與時俱進,緊跟潮流,與社會接軌。目前,在我校采用全英文教學電力電子技術的條件還不夠成熟。但是,教師可采用循序漸進的方法,從目前以中文為主的雙語授課,到中英文各半的雙語授課,再到以英文為主的雙語授課,最后過渡到全英文授課。目前,最適合我校的辦法是課程的重要章節主要采用中文教學,務必讓學生掌握必要的基本知識;而次重要章節則可主要采用英文教學,這對擴展學生視野很有利。
一、建筑電氣概述
建筑電氣包括強電和弱電兩部分, 強電部分的內容主要包括:變配電系統、電力和照明系統、防雷接地系統等。一般來說,建筑中變配電系統主要包括:高低壓系統、變壓器、備用電源系統等; 電力系統主要包括電力系統配電及控制;照明系統則包括室內外各類照明;防雷接地系統包括防雷電波侵入、防雷電感應、接地、等電位聯結和局部等電位聯結、輔助等電位聯結等等。
二、建筑電氣施工的準備工作
1.圖紙審核
在施工前認真審閱電氣施工圖,設計圖紙是施工的前提和依據,只有詳細核對圖紙,對工程中各系統做到心中有數,才能發現問題和糾正錯誤,做到對工程質量的預控。然后還需要詳細的了解電氣安裝施工進度計劃和施工方法,對電氣施工圖以及相關專業施工圖紙進行仔細核對。
2.檢查設備
在施工前,電氣施工人員除了要了解電氣設備的構成和功能,還要充分考慮到線路的走向以及用戶所需的設備等因素,做到合理劃分,避免在施工主體完工后造成一些線路浪費或者另需重新布線,進而給工程帶來更多困難,所以要嚴格檢查各專業配套設計。電氣材料的質量好壞直接影響著整個建筑電氣工程的質量。在安裝施工前還必須加工制作和備齊電氣安裝施工階段中的預埋件、預埋管道以及零配件等基本設備。
3.線路敷設工藝
首先,各個導線的敷設,必須按照標準的設計規范,加強料配管操作的準確性,不符合標準的管材不得進行施工。第二,明配管只有一個90°彎的條件下,彎曲半徑>管外徑的4倍;2~3個90°彎的前提下,彎曲半徑>管外徑的6倍;大于4倍的條件下,埋入地下和混凝土內管子彎曲半徑>管外徑的10倍。第三,鍍鋅管和薄壁鋼管內徑40mm的厚壁管對接可選擇焊接方式,直徑
4.建筑物防雷工藝
目前,建筑電氣技術設備性能各不相同,最重要在于落實全方位的雷電防護措施,充分增強建筑內部電氣設備運行的安全性,有效排除雷電干擾因素。在電氣安裝施工過程中,必須嚴格根據相關的電氣設計安裝圖紙與技術文件,如安裝防雷接地技術過程中,如發現施工圖紙中出現問題,必須經過上級批準后,再進行變更設計方案。同時,進行選擇高效的材料,合理選擇鏈接電點,以減少電磁反應對弱電設施產生的影響。另外,合理選擇建筑物內部線纜的布設方式,以增強建筑物防雷功能,在最大程度上降低建筑物的損失量。
三、電氣安裝的施工技術
針對目前我國電氣安裝施工存在的問題不但要了解應對的措施,重點還要掌握施工的技術方法,才能從根源上解決問題。電氣施工的主要技術方法有:
1.鋼管暗配一般要求
敷設于多塵和潮濕場所的電線管路、管口管子連接外均應做密封處理;進入落地式配電箱的電線保護管,排列應整齊,管口應高出配電箱基礎面50~80mm。 埋入地下的電線管路不宜穿過設備基礎,當必須穿過時,應采取保護措施。管與盒在焊接連接時,應一管一孔順直插入與管相吻合的敲落孔內,伸進長度最好為3~5mm,應在管與盒的外壁相接觸處焊接,焊接的累計長度不宜小于管外周長的1/3。
2.PVC電線管暗配要求
PVC電線管耐腐蝕,但易變形老化,且機械強度不如鋼管好,它常適用于室內有酸、堿等腐蝕介質的場所,不得在高溫和易受機械損傷的場所敷設。線管暗敷時,以最近的線路進行敷設,且盡量減少彎頭的數量,以便管內穿線時減少阻力;電線保護管的彎曲處不應有褶皺、凹陷和裂縫,而且彎曲程度不應大于管外徑的10%。線管的彎曲半徑也應符合規定,當線管暗配時彎曲半徑不應小于管外徑的6倍;當線管埋設于地下或混凝土內時,它的彎曲半徑不應小于管外徑的10倍。暗敷于砌體內的PVC電線管,補槽時填充水泥砂漿的強度等級不小于M10作抹面保護,其厚度不小于15mm;所有進盒的電線管,必須采用鎖扣連接,也應做到一管一孔,沒有線管進入的盒面上的敲落孔應保證完好無損。
3.線槽、橋架安裝
金屬線槽和橋架安裝時,應拉線安裝支吊架,保證支吊架在同一直線上。各功能用房內的水平槽架安裝應加防震措施;橋架上支架的固定點間距應不大于2米,固定橋的支架必須牢固、美觀;橋架的連接有外連接和內連接兩種,螺栓采用方徑螺栓,且螺母放在橋架的外側;不同電壓、不同用途的電纜不宜敷設在同一橋架內,如受條件限制確需安裝在同一橋架內時,應采取隔板隔開;電纜橋架必須有可靠的接地;垂直敷設的電纜其垂直度允許偏差在5mm以內。
4.管內穿線安裝要求
鋼管在穿線前,應首先檢查各個管口的護口是否整齊,如有遺漏或破損,均應補齊或更換。當管路較長或轉彎較多時,要在穿線的同時往管內吹入適當的滑石粉。穿線時,同一交流回路的導線,必須穿入同一管內,不同回路、不同電壓以及交流與直流的導線,不得穿入同一管內。
5.照明器具安裝及接線
照明器具安裝,應在土建裝飾完成后進行,單股導線可直接與器具連接,多股導線應搪錫并壓接線鼻子后與器具連接,插座相序為左零右火上接地,開關應為火進控出再接燈,大型燈具有安全保證措施,特殊場所燈具應有減震措施,各種箱盤及大型燈具有可靠接地。照明器具的型號、規格必須符合設計要求,安裝標高符合設計和施工規范的要求。成排照明燈具安裝時,其中心線允許偏差不大于5mm,導線進入燈具處絕緣良好且留有余量,接觸嚴密。成排開關面板時,高度應一致,高低差不大于2mm,同一樓層開關、插座高度應一致,允許偏差不大于5mm。
6.防雷接地
按一般要求所有電氣設備正常不帶電,而事故情況下可能帶電的金屬外殼,均應做良好的接地或接零,變壓器中性點、外殼、開關及操作機構的金屬底座、電纜、電纜頭金屬外皮、電纜保護管及所有金屬支架,都必須可靠接地,其接地電阻不得大于1歐姆。防雷接地應由專人負責,結構主筋綁扎時應焊接跨接線,均壓環與主筋引下線也應焊接跨接線;建筑物門窗如需接地時,在焊接引下線時,預留接地端子,并與門窗相連接;專用接地采用銅線時,則需用銅套管壓接,與接地體用端子連接。
四、總結
建筑電氣施工涉及多種現代化技術手段,它主要是為了改善和創造出人們居住或生活與工作所需的空間環境,是一門綜合性較強的技術科學。電氣技術人員及施工人員必須不斷地更新知識、掌握發展動態以充實己,深入了解和掌握建筑電氣各種系統和產品的技術性能、熟知規范、了解設計意圖,只有這樣才能跟上時代的發展,與時俱進。
參考文獻:
近幾年金城學院發展迅速,建立了很多新的實驗室,配備了相應的軟硬件設施,同時學院的生源水平也有了很大提高,用人單位招聘時的要求也在不斷提高,這些變化促使學院提出新的培養目標,即“高素質應用型人才”,對于電氣工程及其自動化專業而言就是培育掌握電氣工程及其自動化領域的理論知識;具有創新精神和實踐應用能力的電氣工程及其自動化領域的高級工程技術人才。“電力電子技術”作為重要的專業課,原先的授課方式已無法滿足要求,必須做出相應調整。
二、“電力電子技術”課程的特點
“電力電子技術”課程的主要內容為電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流-直流變流電路、PWM控制技術、電力電子器件應用的共性問題。課程主要特點為:
1.理論性強、概念多:“電力電子技術”課程要求學生先修電路、模擬電子技術、數字電子技術等課程,同時涉及“電子學”、“電力學”、“控制理論”,屬于交叉學科,所以相關概念較多,內容復雜。
2.實踐性強:“電力電子技術”是一門實用性課程,學習的目的是解決工程應用中的實際問題。對學生的項目設計開發能力、制作與測試研究能力都有較高要求。
三、仿真軟件在課程教學中的應用
1.仿真軟件介紹
Saber軟件是美國Synopsys公司推出的一款系統仿真軟件,可用于電子、電力電子、機電一體化、機械、光電、光學、控制等不同類型系統構成的混合系統仿真,為復雜的混合信號設計與驗證提供了一個功能強大的混合信號仿真器,兼容模擬、數字、控制量的混合仿真,可以解決從系統開發到詳細設計驗證等一系列問題[2]。該軟件可以對電源的各個組成部分及整體運行狀態進行模擬,并對結果進行分析。Saber軟件仿真真實性強,網絡學習實例較多,適用于“電力電子技術”課程的教學及學生電源開發設計驗證。
Matlab軟件是美國MathWorks公司出品的一款仿真軟件。其中的Simulink提供了可視化開發環境,可以在基本模塊庫及電氣模塊庫中選擇合適的模塊搭建電源系統進行電源整體或部分的運行狀態仿真。
Labview軟件由美國國家儀器(NI)公司研制開發,使用的是圖形化編輯語言G編寫程序,產生的程序是框圖的形式。Labview開發環境集成了工程師和科學家快速構建各種應用所需的所有工具,旨在幫助工程師和科學家解決問題、提高生產力和不斷創新,是開發測量或控制系統的理想選擇[3]。
三種仿真軟件易于獲得,可互相通信,網絡學習實例較多,方便學生自學,對于后期電源實物研制或電源研究是不可或缺的部分。
2.結合仿真軟件的實例教學
“電力電子技術”初始的授課方式就是基本理論的講解,這樣的教學方式使得內容較分散,學生沒有電源整體概念。在授課內容和方式上結合仿真軟件,采取整體-分布-整體的講解方式。
首先,以具體的應用實例(比如一個筆記本電腦用的電源適配器)說明一個完整的電源內部的組成,讓學生有整體概念;其次,對每一部分的內容進行基本工作原理和特性的講解,再回到整體,介紹如何進行整體電源的設計。在講解過程中結合三種仿真軟件,每講解完一個部分,就用仿真軟件搭建相應的模型,在仿真環境下演示此部分的特性或運行原理。最后,演示完整電源的仿真運行及結果。
PLC應用技術在我校是電氣自動化技術、機電一體化、機車車輛等專業的一門專業課,在電氣自動化技術與機電一體化專業課
程體系中處于核心地位,是一門理論性、邏輯性、抽象性和實踐性都非常強的主干專業課,主要培養學生掌握可編程控制器原理,學會使用PLC設計、改造電氣控制系統,初步具備維護與管理自動化設備的基本能力,并對今后從事現代自動化控制技術的應用與
開發打下良好的基礎。在以往的教學經驗中,學生普遍反映PLC應用技術學習困難,教師如何讓課程教學深入淺出,達到良好的教學效果,創造性改善教學方式是一個值得探討的課題。
一、教學現狀
PLC應用技術教學中采用國家級規劃教材廖常初主編的
PLC編程及應用,以西門子公司的S7-200為例,主要講授PLC硬件與工作原理、PLC指令系統、PLC編程方法、PLC通信及PLC編程軟件使用等內容。與本課程配套的實驗室設施采用濟南星科生產的智能電氣實訓平臺(PLC模擬板、PLC變頻器),可以完成課程要求的所有實驗項目。
在以往的傳統教學中,理論教學在課堂進行,當一個單元理論授課結束后,在PLC實訓室進行實踐教學,采取的模式是先理論后實踐。對于基礎理論本來不扎實的高職大專生,要求他們一開始就去理解抽象的PLC硬件結構原理知識,掌握枯燥的指令理論知識,這是非常困難的事情。這樣很多學生在初學期間,就對課程望而生畏,失去了興趣,不少學生畢業后從事相關工作難以直接上手,教學效果不佳。
二、創新教學模式
傳統教學模式實際上還是填鴨式教學方式,注重的是知識傳授,忽視了學生的興趣培養和知識接受,忽視了學生中的個體差異,傳統的教學模式很難培養學生的創新思維能力。創新教學模式,實際上就是強化學生的主體地位,教師重在引導,引導學生學習興趣和解決問題能力,提高教學效果。
1.改革教學講義,引入現實案例,提高學生學習興趣
重組教材內容,將課程內容劃分為三大模塊:PLC基礎知識、基
本控制指令應用、高級指令應用。將枯燥的理論知識,融入三大模塊案例中,由易到難,可以激發學生探究課程內容的興趣。例如,在PLC基礎知識中,以點動控制電機電路改造任務為例,引入介紹西門子S7-200CPU外形及結構和STEP7-Micro/WIN32編程軟件,再激發學生進一步探究PLC技術應用案例的興趣。
2.理論與實踐一體化教學,以學生為主體,提高學生的動手能力
我校PLC實訓平臺有30個,配有教師機和投影儀,場地設計能滿足理論課與實踐課一體化教學。理論與實踐一體化教學,便于教師進行實物演示和學生觀察實物、現場完成課堂任務。在實際教學中,有針對性地給學生分組,二人一組,將學習基礎好、動手能力強的學生與相對較差的學生進行組合,既能保證教學任務順利進
行,又能讓基礎好的學生帶動基礎差的學生進步,達到互幫互相的效果。
每次教學,先布置當次課程任務,教師與學生互動,對課程任務進行分析討論,引入任務中需要的PLC相關知識。學生根據教師引入內容,在教材中查找PLC相關基礎知識,分組討論,擬訂方案,上機編程、調試,完成課程任務。教師要求學生在課程任務的過程中,撰寫出學習筆記和調試筆記。教師在巡視過程中,及時給學生答疑,同時能督促學生按時完成任務。學生在實踐操作的同時,就加深了理論知識的認識;在理論知識學習的過程中,有了明確的目標。整個課程的教學任務設計由易到難,由基礎到高級,布置的任務既有課堂的又有課外的,學生解決問題的能力可以得到有效
的提高。
3.改革考核方式,平時考核與綜合考核相結合,提高學生學習動力
傳統的考核方式,基本上是立足于期末考試試卷,結合平時的考勤來完成。教學模式的創新,必然帶動考核方式的改進。改革傳統的考核方式,重點增加實踐能力的考核。改革后考試模式,期末紙質考試試卷成績,只作為PLC理論成績,權重50%;平時課堂任務完成情況,作為實踐成績,權重50%。這種考核方式能夠實現對學生的全面考核,促使學生在理論學習的同時加強自身動手能力的自覺培養。
創新教學模式,誠然是對教師的一種考驗,教師不但要精心設計理實一體化的教學講義,而且要有扎實的理論知識、實踐能力和課堂組織能力,要適時地引導、指導學生,幫助學生克服學習中的障礙,激發學生學習的求知欲望,調動學生積極思考。
通過以上的創新教學模式改革,真正改變了傳統教學模式中學生被動接受知識的局面,學生成為教學中的主體,教師成了導
師。在創新教學實踐中,學生的興趣明顯提高,學生能主動學習理論知識,主動發現問題,主動提出問題,主動解決問題,在任務過程中將傳統的實訓報告變成了學習筆記和調試筆記。通過改革,培養了學生的動手能力、分析問題和解決問題能力,使得教學質量得到了顯著提高。
參考文獻:
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作者簡介:謝妍(1973-),女,湖北荊門人,武漢輕工大學電氣與電子工程學院,副教授。(湖北 武漢 430023)
基金項目:本文系湖北省品牌專業(電氣工程及其自動化專業)建設項目、湖北省精品課程(電氣控制技術課程)建設項目的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)08-0071-02
高等學校的課程教學研究與改革是提高教學質量、培養適應社會應用需求和創新性人才的重要環節。激烈的國際競爭和科技迅猛發展提出的挑戰,主要反映在了科技和人才的競爭上,高等學校必須把教學研究放在重要位置,大力做好課程教學改革,努力使教學質量能充分適應當前社會快速發展的需求。
“電路”課程是電氣信息類專業的一門專業基礎課,它主要研究電路的基本定理和分析方法。它所涉及的概念、理論和分析方法不僅是學好后續電子技術、電氣控制技術等專業課程的重要基礎,同時也是電工實習、電子實訓等實踐環節有效開展的理論基礎。能否扎實地掌握好電路的基本理論和分析方法,并具有較強的實踐應用技能,對以后的學習以及畢業后從事相關領域的工作將產生直接影響。
隨著計算機技術、控制技術和電氣信息技術的快速發展與應用,“電路”課程的教學內容越來越豐富,教學要求越來越高。為適應時代對人才培養的要求,保持教學內容的新穎性,強化對學生基本技能和綜合素質的培養,加快課程改革步伐和提高授課質量具有重要意義。而隨著高校課程體制體系的不斷改革與調整,很多高校的“電路”課程學時被縮減,如何在有限的學時內向學生全面有效地傳授電路理論的基本概念、基本定律和基本分析方法,是每一個從事“電路”課程教學工作的教師都在認真思考并不斷探索的問題。
一、“電路”課程的特點
“電路”課程作為電氣信息類專業的專業必修基礎課,其在專業課程體系中具有相當重要的地位和作用,認真理解該課程的特點是開展課程教學改革的基礎和前提。該課程體現出來的特點主要包括以下幾個方面:
1.名詞、概念較多
“電路”作為電氣信息類的專業基礎課,課程涉及的專業基礎名詞術語、概念相當多,如第一章開篇就介紹的激勵、響應、電源、負載、參考方向等,還有后面正弦交流電路如振幅、角頻率、初相、相位、相位差、有效值、復阻抗、阻抗、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、諧振等等。
2.理論內容、重要知識點較多
從電路分析的對象上來說,“電路”課程的理論內容包括直流電路、正弦交流電路、動態電路、三相電路、變壓器、二端口網絡等六部分內容。在這六部分內容中,每一部分又包含許多細節內容。而從電路分析的方法和定理角度上來說,又包括了基本的基爾霍夫電流定律(KCL)、基爾霍夫電壓定律(KVL),還有適用于不同條件下的支路電流法、回路電路法(網孔電流法)、結點電壓法、戴維南定理、諾頓定理、疊加定理、最大功率傳輸定理等等。這些方法和定理是“電路”課程要掌握的重要內容,而在整個“電路”課程學時壓縮的情況下,如何有效開展這些內容的教學成為進行“電路”課程教學改革必須思考的問題之一。
3.電路中的某些公式定理的推導計算需要較好的數學基礎
“電路”課程的學習不僅要培養學生分析電路問題的能力,也要培養學生的電路求解計算能力。這就要求要有一定的數學基礎才能理解并掌握“電路”課程學習中的一些分析計算問題。這些涉及到的數學知識包括復數及復變函數運算、微分方程、積分、傅里葉變換、頻率特性等等。這些都為電路教學增加了一定的難度。
4.與工程實際聯系緊密
“電路”課程并不是單一的理論研究性課程,它有明顯的工程實際應用背景。因此,不同于數學、物理、英語等基礎課程,其理論與現實的工程實際聯系緊密。如關于并聯電容提高功率因數的計算,是與實際工程一致的。這使得“電路”課程的教學可以加更靈活、生動,可以基于工程實際開展教學,這也是開展“電路”課程教學的一個重要方向。
二、課堂教學的改革與實踐
課堂教學是課程理論教學的主要方式。改進課堂教學的方式方法,是有效開展“電路”課程教學改革的重要內容之一。
1.將多媒體引進課堂教學,與傳統的板書教學結合起來應用
作者簡介:孫改平(1984-),女,湖北襄陽人,上海電力學院電氣工程學院,講師。(上海 200090)
基金項目:本文系上海電力學院2012年度本科教學教改項目(項目編號:A-2801-12-034)、上海電力學院成人教育學院教改項目(項目編號:A-5001-12-102)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)13-0062-01
“電機學”作為電氣工程專業的主干專業基礎課程,在專業課的學習中起著承前啟后的連接作用,對后繼專業課程如電力系統分析等的學習中起到舉足輕重的基礎作用。其在本專業的學習中被視為是一門既難教更難學的課程。該課程之所以難學,是由多種原因共同構成:首先,該課程具有典型理論課的特點,如概念多、性質多,將電、磁、力等基本知識結合,要求學生把之前所學的所有基礎課程相關內容揉合在一起并加以應用,在短時間內突擊式教學容易使學生出現混亂、無法理解等問題;其次,該門課程又具有一定專業課程的特點,表現出一定的工程特性,例如需要學生對變壓器電機的結構外觀以及基本的工作狀態有一定理解,然而大多數學生并沒有這些實踐經驗,因此在電機的初步學習過程中會顯得相當吃力。因此,大多數學生會從一開始的認真聽但聽不太懂發展為后期的不聽(反正聽不懂),從而出現厭學情緒。
通過認真思索學習這門課程的難點,結合多年電機學的教學經驗,并吸取國內外當前先進教學改革思想的優點,本文對該課程的一些教學方法、學習思路進行了一些探討,并提出一些想法以供交流。
一、多媒體教學方法的改進
1.多種教學方式的特點分析
在當前的課堂教學當中,比較常用的方法是板書以及口頭教學。教師通過黑板傳達重點教學內容,通過具體的語言講解分析重點內容。在傳統的教學中對教師的個人要求較高,需要教師清晰流暢的語言,并且能夠生動、有一定的趣味,能夠吸引學生的注意力。黑板板書必須具有層次性,緊湊的條理結構便于學生理順思路,同時做相應筆記。但是板書的缺點也很明顯,對教師而言需消耗相當大的體力,同時需要重復性勞動,而且有時板書易受到很多外部因素的影響。
將傳統的板書通過多媒體教學體現大大提高了教學效率,可以將教學內容以更加準確、清晰、永久保存的形式用電子軟件體現出來。它的主要表現形式就是文字加上圖形,可以利用突出彩色的文字強調重點,同時大量的圖形可以更加生動地體現研究對象并激發學生的想象,在一定程度上可以加深學生的理解能力。
然而僅僅依靠這種靜態的多媒體表現形式在電機學這門課程的教學過程中并不能達到最好的教學效果。如果僅僅將電機學中一些原理性的公式、結論用多媒體體現出來并不夠,需要加深對各個參數變量之間轉化過程的理解以及對電機本體運行過程的宏觀認識。比如,電和磁的轉換過程、電機的電樞繞組的電樞反應、磁勢的運行方式等必須通過一定的動態過程反映出來。如果對上述內容僅僅通過簡單的圖片、文字公式說明略顯單薄,如果輔助以大量的視頻動畫表達其過渡過程則會達到更好的教學效果。
通過對電機學中的若干重難點以動畫形式表現,同時配以語音講解,可以更直觀形象地表現出研究對象的物理性質、重要機理等相關結論。通過采用這種具有更強交互性的視頻播放工具可以更好地反映教學的重點內容,同時也能更大程度上提高學生的興趣,調動大家的積極性,從而能夠在一定程度上有助于解決電機難學的難題。
2.電樞反應動畫視頻案例
以交流電機繞組電樞反應為例,其重難點是學生無法理解時間和空間上的不同變量之間的關系,大多數學生通常只是簡單地強行記憶以應付考試,并沒有真正理解。因此通過借助若干動畫演示輔助說明可啟發學生的空間思維,加強理解。
圖1顯示了通過動畫視頻顯示出的有關電樞反應的部分效果圖,將電樞反應中的時空向量與實際電機模型中的定轉子繞組的位置對應,通過直觀的圖片理解在此角度的電機的運動位置以及其所對應產生的各個向量之間的關系。同時在對應的動畫視頻中,可讓學生觀察當電樞繞組中的電樞電流發生改變時對應向量圖的動態變化過程,以加深學生的宏觀理解。
二、通過開放性試驗輔助理論教學
當前所采用的傳統電機學實驗教學主要是以驗證性實驗為主,即將實驗內容、操作過程、記錄數據詳細地講解給學生。所謂的填鴨式教學,這類實驗單調,且不具備獨立操作特性,常常會讓學生養成依賴特性,認為按照老師所講的步驟完成實驗即可,根本不會再思考。這樣的實驗教學方法無助于學生對理論的理解及提高創新能力。
可考慮在驗證實驗的基礎上增加一些具有設計性的綜合實驗,同時及時地結合時展更新實驗內容,更加注重實驗的工程型和后繼課程之間的銜接關聯特性,有利于培養學生的思考能力和創新能力。
例如在學習了交流異步電動機的傳統調速方法之后,可以讓學生思考結合當前電機發展趨勢所能夠實現的其他調速方法,并且通過查詢相關資料、設計實驗、調試完成等一系列過程考查學生對電動機的調速理解程度。通過這樣的實訓方法既可以鞏固和加強學生的基礎理論知識,同時還可以提高學生的動手能力,甚至在實訓的過程中有可能利用到其他交叉學科的輔助知識,提高了其整體實力。
在開放性實驗的研究過程中,考慮到用實物電機做實驗的一些缺點,比如費時、費力且具有一定的危險系數,可采用當前流行的各種仿真軟件學習相應的綜合實驗。比如通過使用MATLAB軟件就可以模擬各種電機的動態運行過程。例如可以讓學生用MATLAB的Simulink工具箱設計一個簡單的他勵直流電動機的起動過程仿真。通過該軟件的使用,學生可以很直觀地觀察起動電流的變化過程,同時也可以觀察其他感興趣的變量的變化過程。相比實物實驗而言,利用仿真軟件具有更靈活、更安全的優勢。
三、總結
通過對電機學在教學過程中的問題研究提出了改善“電機學”教學質量的一些建議和想法。通過充實完善多媒體教學方法,對于若干重難點以動畫視頻的形式展現,加深學生記憶,提高學生興趣,增強師生之間的交流;為了配合教學的需求,在開發的電機學相關實驗中可適當考慮增加一些綜合性的設計實驗,真正提高學生的動手思考能力,加深對理論課程的理解。再利用當前流行的仿真軟件完成更多的設計實驗,更便捷、安全、開放地完善電機學的教學方法。
教學實踐表明,綜合利用以上多種方式可在一定程度上提高電機學課程的教學質量,促進師生之間的交流,同時更有利于電氣工程這門學科培養具有創新能力、動手能力的電力相關人才。
參考文獻:
[1]周建華.電機學教學多媒體應用探討[J].電氣電子教學學報,