時間:2023-10-02 09:08:47
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇電力電子技術實訓范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
現狀與呈現問題
隨著時展,我國高校日益認識到培養與提高人才應用能力的重要意義,更應把培養高素質應用型人才視為人才培養的重中之重。另一方面,我國經濟的快速發展急需理論知識豐富,實踐應用能力強的電氣工程類人才。但受高校傳統教學模式的局限,電氣工程類專業課程依舊以學生被動接受的模式為主,這種人才培養方式缺少理論聯系實踐的過程,導致學生動手能力差,無法熟練掌握專業應用技能,以致出現學生就業難、畢業生難以滿足現代社會對人才的需求等現象。
針對課程教學模式、方法的改革
以項目教學法統領電力電子教學 電力電子技術領域產業非常巨大,且電力電子技術已被定義為勞動密集型產業,因此熟練掌握電力電子技術即是增加了學生的就業機會。針對于此,提出以把教學、實踐與工作和科學研究相接軌,以保證多數的學生學到扎實的技術,在電力電子技術教學中引入項目教學法,共分為三部分,分別是教學、實驗和課內外項目實訓。教學和實驗兩部分對所有學生實施,形成有機整體,按學習內容構成后期項目實訓。校內實訓是根據學生的自身特點采取有針對的培養學生某一方面的技能,本學院開設了開關電源的制作、安裝、調試的實訓。校外實訓通過校企合作,聯合提高了學生的實踐能力,創新能力。
課程教學方法和教學模式的改革 在電力電子技術教學過程中,根據不同的教學內容靈活采用不同的教學方法,改變傳統單一的課堂授課模式,有效地應用啟發與探究等新式的教學模式,例如在講授基礎知識過程應用啟發式和探究式的教學模式來解決具有較強實用性的工程實例。
建設實訓平臺培養學生實踐動手能力 提高學生的動手操作能力與實踐應用能力的一個重要的途徑即建立一個綜合的實訓平臺。自2010年以來,在學院的支持下,開設了電力電子技能的實訓項目,實訓內容是設計制作開關電源,通過有計劃、有組織的開關電源實訓平臺,學生能夠將理論與實踐相結合,提高學生的應用實踐技能,學生能夠做到獨立設計、購買所需器件及獨立制作、調試等一系列的工作,這樣學生不僅能夠增強理論知識的學習還能夠進行實踐技能的訓練,提高實踐動手能力,讓學生更加獨立的去思考認識電力電子技術基本軟硬件設備的使用方法、電路設計的基本原理等。
在教學中強調理論聯系實際
在生活中處處可以尋找到電力電子技術的蹤跡,因此在電力電子技術的教學過程中為更好地幫助學生理解認識該技術的實用性,援引了調光臺燈、電動自行車等實例進行教學,并鼓勵學生大膽實踐,通過自己組裝或設計簡單的電力電子設備提高動手實踐能力;有效的推進電力電子技術教學,并對電力電子技術的應用建立起直觀的認識,對學生電力電子技術應用技能的培養起到了大大的推進作用。
產學研結合,提升實踐能力
關鍵詞:電力電子技術;教學模式;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)40-0102-02
一、電氣工程類應用型人才培養目前存在的問題
電氣工程及其自動化學科作為工科的重要支撐學科,其培養的高素質應用型人才應該能夠承擔轉化應用、工業實際生產的任務。隨著我國經濟的快速發展,傳統電工制造業、新興信息產業等行業都需要大批符合企業要求、動手能力強、專業素質好的電氣工程類應用型人才。高校電氣工程及其自動化學科的培養,應使學生達到“厚基礎、寬口徑、重應用”的培養目標,這是應用型本科電氣工程類人才培養的關鍵。而電力電子技術作為電氣工程類學科的一門重要必修課程,對于培養電氣工程類應用型人才綜合應用知識、實踐動手能力有很重要的作用。近年來,電力電子技術在電力系統、新能源發電、家用電器、交通運輸等領域得到廣泛應用,本課程在電氣工程類應用型人才培養中的重要性也日益凸顯。
但是在國內電氣工程類專業課程教學模式一般都是傳遞―接受模式,教學方法單一,缺乏實物演示教學環節,很大程度上挫傷了學生的學習興趣,導致學生學習效果不佳、動手能力差。這對于像電力電子技術此類實踐性很強的課程來說,已經難以滿足應用型人才的培養需要。同時,在教學過程中過分強調理論知識的重要性,導致理論與實踐脫節,不能對所學的知識靈活運用,難以創新,無法用于實際。教學過程中過多的強調專業知識的傳授,缺少科學思維和方法的引導和訓練,眼界的狹小和思維方式的呆板,也使得學生難以創新。這樣的教學模式難以滿足電氣工程類應用型人才熟練綜合應用知識、實踐能力強的要求。
由于在電力電子技術課程教學中也存在上述此類共性問題,因此迫切需要對課程的教學模式進行相應的改革和完善。深化工程實踐教學改革,培養學生的工程素養,增強學生的動手實踐能力、理論與實踐相結合的能力及創新能力。
二、針對課程教學模式、方法的改革
近年來,隨著技術的進步發展,本課程教材的內容篇幅都有一定的增加,但是課程的教學課時卻反而有所減少。要使學生在有限的時間內掌握本課程的基礎知識和基本技能,以滿足培養應用型人才的需要,課程教學模式和教學方式方法需要一定的改革。
(一)實用性工程實例教學
電力電子技術的教學內容應該注重工程實際應用,可在闡述相關基礎理論后,通過工程實例的講解,以工程實用背景激發學生的學習興趣,結合工程實踐與探究環節,加深學生對理論知識的深層次理解,使學生將各門專業課知識系統化、結構化,新舊知識融會貫通。與此同時也培養了學生創新能力和自我探究的自主學習能力。
以國家“十一五”規劃教材《電力電子技術》為例,例如在講解緒論時,可以結合學生比較感興趣的電力電子技術在汽車上的應用,具體如汽車各類照明、指示燈、雨刷、電動窗的電力驅動等,結合日常生活中常見電力電子技術應用,如變頻空調、變頻冰箱、護眼臺燈等。對于整流電路,可通過常見的手機充電電源為例討論,拓展到單相半波、橋式整流電路。對于逆變電路,可以用車載逆變器作為工程實例來進行講解。在此教學過程中,利用工程實例提出問題,運用電力電子技術相關基礎理論解決問題,學生學習興趣增加,使抽象理論和工程實際運用相結合,理解更加透徹。
(二)課程教學方法和教學模式的改革
1.在電力電子技術教學實踐中,可以適當根據授課內容的不同,具體結合傳統傳遞―接受式與現代啟發與探究式、翻轉課堂式教學有機結合,同時增加工程實踐與探究環節,加深學生對理論知識的深層次理解。例如在講解基礎理論時,應在學生充分預習的基礎上采用傳統教學方法,同時采用現代啟發和探究式教學模式講解實用性強的工程實例。對于逆變電路等比較復雜的電路,則可以采取翻轉課堂式教學模式,學生討論講解,授課教師發揮指導作用。
2.采用多種教學手段。教學時,對于部分章節可采取板書結合Flas的方式。適當的板書可以使學生加深對內容的理解程度,也可以起到控制課堂節奏的作用。例如講解驅動電路時,僅用PPT難以達到良好效果,學生也不易理解,利用板書逐層遞進地繪制并講解,強調重點以及邏輯推理。利用PPT對知識點進行描述或輔解釋,從而有利于學生接受。
3.引入教學仿真軟件。MATLAB軟件比傳統的高級語言更容易學習和掌握,通過SIMULINK組件和SIMPOWER工具箱,可以很容易地提取元器件,將各種器件連接成完整系統,對電路進行仿真。電力電子電路的分析、設計、調試都能通過MATLAB數字仿真軟件實現,仿真軟件能夠直觀地觀察實驗結果和實驗過程,能夠激發學生的學習興趣。
通過軟件仿真,整個電路的運行過程學生可以清楚地觀察,對各個元件和節點的波形能夠透徹理解,也能很方便地修改器件的仿真參數,觀察電路的不同工作情況,動態顯示分析波形。利用仿真軟件能夠加深學生對電力電子技術基礎知識的理解,調動學生的學習積極性。
(三)建設實訓平臺培養學生實踐動手能力
通過建立一個綜合運用理論教學、仿真實訓以及實驗操作等手段的實訓平臺,提高學生的工程素養,增強學生的實際動手能力、理論與實踐相結合的能力和創新能力。該實訓平臺綜合運用理論教學、仿真實訓、實驗操作等手段全面提升電力電子技術的教學效果,實訓內容主要包括結合實物講解與工程實訓知識、基本軟硬件設備的使用方法、常見元器件的安裝、電路板的焊接等基本技能培訓,給定典型電力電子器件參數,完成原理圖繪制、元件選型、電路設計等創新實踐培訓。通過該實訓平臺的實訓,使學生掌握基本的元器件基礎知識,設備儀器的基本操作技能,而實踐與創新環節培養了學生創新和實踐的動手能力,使其掌握了分析和解決實際問題的方法。
三、充分發揮授課教師的主導作用
教師作為學生專業課學習的指導者和領路人,在授課時應該充分發揮教師的主導作用。首先教師應該注重對學生學習興趣和學習方向的引導,讓學生了解本領域的最新專業動態,讓學生明白本門課程的重要性,認識到本課程和其他專業基礎課程的聯系性和邏輯性,了解學習的重點和要求,以激發學生的學習興趣。其次,電力電子技術授課教師需要掌握相關強弱電領域的專業知識,因此對授課教師的綜合素質與專業知識水平有較高的要求。教師需要關心本領域的最新動態,隨時更新自己的知識,不斷拓展自己的研究領域,提高自己的專業學術水平,通過授課使學生能夠比較全面地了解和掌握本學科的發展。
四、結語
我國已經成為世界制造中心,社會經濟的發展需要大批電氣工程類應用型人才作為人力支撐,培養電氣工程類應用型人才是我國高等教育的重要職責。電力電子技術作為電氣工程類學科的重要基礎性學科,是個強弱電結合的學科,也是理論與實踐結合緊密的學科,通過對課程教學的改革與探索,充分激發學生的學習興趣,提高學生綜合應用學科知識的能力,培養其實踐動手能力,以期更好的培養高素質、動手能力強的應用型本科人才。
參考文獻:
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[4]王兆安,黃俊.電力電子技術[M].北京:機械工業出版社,2002:88-89.
關鍵詞: 高職院校《電力電子技術》課程教學改革
“電力電子技術”是電力電子變換和控制技術的簡稱,是一門新興的電子技術、控制技術和電力技術的交叉學科,被國際電工委員會(IEEE)命名為電力電子學(PowerElectronics)或稱為電力電子技術,是電氣工程及自動化、工業自動化和其他相關專業的一門重要的專業基礎課。通過本課程的學習,學生不僅可掌握電力電子線路的基本理論、基本概念和基本分析方法,為后續專業課程的學習打下良好的基礎,而且可應用本課程知識獨立分析、解決實際的工程技術問題。
目前,隨著教學改革的不斷深入和人才培養計劃的調整,專業課程的課時大多被壓縮。而《電力電子技術》課程的教學內容越來越豐富,教學要求也越來越高,無論是使用的教材,還是實驗實踐手段,都不能適應電力電子技術的發展。因此,高職院校對《電力電子技術》課程的教學內容、教學方法、教學手段和實驗實踐等進行全面的改革勢在必行。
一、精心優化教學內容,以適應新形式下的教學要求
教學內容和課程體系的改革是教學改革的重點和難點。隨著電力電子技術的發展,各種新型的電力電子器件的不斷涌現,《電力電子技術》課程的教學內容也在不斷豐富和不斷更新,教師需要向學生傳授的知識量多且面廣,故精心優化教學內容顯得尤為重要。
首先,教師要注意做好本課程與先修課程和后續課程的銜接,了解先修課程的教學情況,保持整個專業課程體系前后銜接,避免內容的重復和疏漏。例如“自關斷器件”一章,電子技術基礎中已講授過小功率晶體管、場效應管的結構、原理、特性和應用。在本門課程中,對功率晶體管、功率場效應管應重點講述其與小功率管的不同之處。對于晶閘管直流電動機系統部分,重點應在整流、有源逆變兩種狀態下,電流連續、斷續時的電動機機械特性,而直流可逆調速系統的內容則簡略講解,詳細的分析需放到后續課程“變頻調速技術”中講解。
其次,針對高職院校的教學是以技能培訓為目標這一宗旨,理論教學應遵循必須夠用的原則,降低理論難度,對繁雜的公式推導一律簡化或省略,力求做到深入淺出,通俗易懂。如在完成課堂教學的過程中,涉及數學分析時,教師首先應削弱純粹的理論推導和證明的教學部分,以減少分析量;又如在電力電子器件方面教師應壓縮和刪減半控型器件及控制電路的教學,強化全控型器件及控制電路的教學,重點介紹以IGBT、電力MOS―FET為代表的全控型器件。
最后,以應用為主線。電力電子技術既是一門技術基礎課程,又是實用性很強的一門課程。在教學中教師要緊密結合實際應用,介紹電力電子裝置,如把調光臺燈、變頻器、開關電源、軟起動器等具體實物帶入課堂,并在課堂上演示給學生看,增強學生的求知欲望。另外,教師要及時將本學科領域的最新科技成果引入教學,保證課程內容的基礎性和先進性。教師可告訴學生三峽工程的直流輸電工程,將直流500kV、3000A的綠色能源輸送到距離一千多千米以外的上海。全國九大城市的變頻調速和直流斬波地鐵、磁懸浮列車,每年產值近200億元的UPS,每年節電近8億度的系列變頻設備都成為電力電子對國民經濟的新貢獻。教師讓學生了解到電力電子技術的發展現狀及其在國民經濟中的重大作用,可大大激發學生的學習熱情,擴大學生的視野,啟發學生的創新思維。
二、改進教學方法和教學手段,培養學生的素質和能力
《電力電子技術》既是一門十分重要的專業基礎課,又是一門與工程實際緊密結合的課程。在學習這一門課時,學生常常提出這樣的問題:學了這門課有什么用?我們不是泛泛地回答:這是專業知識體系要求的,而是在第一節課帶來了許多具體實物,如調光臺燈、變頻器等,并在課堂上演示給學生看,學生對此很感興趣,覺得電力電子技術的應用就在身邊。當看了這些實物演示后,我們問學生:為什么臺燈能調光,為什么電機能調速?實物演示大大增強了學生對這門課的求知欲望。
多年來,《電力電子技術》課程的教學方法是以教師為中心,教師對教材中的每一個章節都講得很細,力求在課堂上使學生完全弄懂,這樣學生總是處于被動接收的地位,極大地妨礙了學生學習的主動性和積極性的發揮,不利于學生的素質和能力的培養;同時,由于課時的相對減少,教師無法在課堂上講得過多過細。因此,教師在教學中要力求突出內容的重點和難點,但又要保證教學內容的系統性和完整性,對內容相似或易于理解的內容,予以簡講或指出其要點,并精選一部分內容留給學生去自學。另外,教師應注意因材施教、循循善誘,與學生多溝通,根據學生的掌握情況及時調整教學;耐心對待學生,運用多種多樣的教學方法,如比喻法、類比法、啟發質疑法、邊講邊練法、實驗演示法,提高學生的學習興趣,多講多練,保證例題講解比重;每章配一次習題課,以學生練習為主,教師評講為輔,反復強化重要的知識;加強綜合訓練,培養學生自主學習、增強分析問題和解決問題的能力。
《電力電子技術》教學內容結構圖、波形圖多,所以充分利用多媒體、網絡資源等現代科技進行教學是最有效可行的方法之一。教師運用現代化教學手段可以增加直觀程度、增大授課信息量,可以形象地表達一些文字語言難以描述清楚的問題,對學生更好地理解教材內容有事半功倍的效果。教師在教學過程中,也要避免過于依賴多媒體設備而忽略教師對教學的組織和教學內容的講授,尤其不能只管播放課件,不顧學生的學習態度,不管學生的學習效果,否則使用多媒體課件不但收不到教學效果,反而會影響學生的學習積極性和對知識的掌握,因此,采用板書或課件,有選擇、分主輔相結合的方式,更能充分發揮現代教學手段的優點,達到預期的教學效果。由于波形分析比較枯燥和繁瑣,學生容易產生抗拒情緒,導致學習效果下降,針對這一難點,教學方法就顯得尤為重要。教師在課程初期分析簡單電路時應盡可能講解詳細一些,以保證學生能掌握自行分析的方法,從而提高在后期復雜電路的波形分析中的教學效果,也可以嘗試采用兩組學生各分析一部分波形再進行綜合評議的多種教學方法。
三、加強實驗實踐環節,注重實踐能力的培養
電力電子技術有很強的實踐性,實驗是培養理論聯系實際、動手能力、嚴謹的科學態度和科學研究方法的重要手段。為了開好實驗課,我系投入大量實驗建設經費,購買了六套浙江天煌公司的“電力電子與自動控制系統”實驗平臺,同時增加了一些新的器件樣品,使學生有更好的硬件條件開展實驗。我們將單元電路的實踐教學穿插在理論課的中間,使學生在“做中學”,從而更好地掌握電力電子技術的理論知識,并在課程結束后安排課程實訓,可將電力電子技術及其他先修課程(電工基礎、電子技術、電機學等)中所學到的理論和實踐知識全面地結合起來,培養和提高學生自我獲取知識的能力。在實驗教學過程中,為了避免學生按照實驗指導書“依葫蘆畫瓢”,教師要讓學生明確實驗教學的目標、任務,以及各階段做什么、怎么做、達到什么標準,而不需要詳盡地介紹到每一個具體細節。學生在實驗實訓中既動手又動腦,既能發現問題,又能在教師啟發指導下分析問題和解決問題,才能從本質上學好這門課程,從而最終實現本課程在高職院校的教學目標。
四、改革考試制度
考題除了深度、廣度和難度符合教學大綱要求外,更要著重對分析問題和解決問題的能力進行考核。近年來我們在《電力電子技術》課程的筆試考試中采用半開卷考試,即學生可以帶一張寫有與考試內容有關的稿紙參加考試,這促使學生在復習中進行自我總結。筆試考試的組織嚴密、規范,試卷規范,評分客觀、公正,并建立了對考試結果進行教學質量分析的制度。課程成績中,筆試成績占60%,我們將平時作業與測驗、實驗、課程設計和答疑情況也記入總成績,占40%,使成績考核更全面、客觀反映學生實際。
五、結語
通過近幾年來的教學探索,我院《電力電子技術》課程的教學改革工作取得了較好的教學效果,得到了廣大學生和督導老師的好評。學生的專業技術和創新能力得到了進一步提高,學生在相關后續課程的學習、課程設計、畢業設計中也表現出較好的能力。同時我們也感到要搞好這項改革工作,既需要學院的投入,又需要教師的艱苦努力和無私奉獻。我們要積極探索教學內容、教學方法和教學手段的改革,以更好地適應時代和社會對技能型專業人才培養的需要。
參考文獻:
[1]浣喜明,姚為正.電力電子技術(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.11.
[2]王兆安,黃俊.電力電子技術(第4版)[M].北京:機械工業出版社,2002.
[3]陳堅.電力電子學――電力電子變換和控制技術[M].北京:高等教育出版社,2002.
關鍵詞:電力電子技術;教學改革;應用型人才培養
作者簡介:侯麗華(1966-),女,滿族,吉林伊通人,長春工程學院教師發展中心主任兼教務處副處長,教授;杜波(1976-),女,吉林長春人,長春工程學院電氣與信息工程學院,副教授。(吉林 長春 130012)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)35-0072-02
“電力電子技術”課程是自動化專業重要的專業基礎課,是一門工程應用性很強的課程。該課程具有教學內容多、課時少、更新快的特點。如何在有限學時內使學生較好地掌握課程知識,提高工程實踐能力和創新能力,增強學習興趣,是教學改革要解決的主要問題。長春工程學院(以下簡稱“我?!保半娏﹄娮蛹夹g”課程組根據學校辦學定位和人才培養目標,在明確了自動化專業面向基礎工業基層一線應用型人才培養目標、基本規格、專業核心能力以及知識體系等方面基礎上,緊密結合工業企業現場實際和電力電子技術發展現狀,以先進的教育思想為指導,以應用能力和工程素質培養為核心,不斷整合教學內容,完善實驗教學條件,開發綜合性和設計性實驗項目,增加實踐環節,改進教學方法與手段,改革考試方式,在教學實踐中取得了較好的效果。
一、優化教學內容,構建以應用能力培養為核心的課程體系
1.課程建設與改革思路
教學內容和教學體系的改革是“電力電子技術”課程改革中最重要的環節,直接關系到教學質量的提高,關系到應用型人才培養的要求。我校按照電力電子器件―電力電子變換電路―電力電子電路的微機控制技術―電力電子技術應用的思路,以電力電子器件為電路服務,電路為電力電子系統服務,系統為電力電子應用服務的理念作為教學內容設置的主導思想,以應用能力和工程素質培養為核心,精選理論內容,強化技術應用,及時而恰當地引入電力電子技術的新知識、新技術、新工藝。
2.調整教學內容
在教學設計上理論與實踐相結合,知識傳授與應用能力培養相結合,課內與課外相結合,講授與研討相結合。將電力電子器件、變換電路作為傳統內容,將電力電子技術應用作為實用內容,將最先進的自動控制生產線作為新技術,對典型電力電子及電氣傳動系統分析作為討論內容,將科研課題引入課堂作為啟發內容,通過典型案例分析,將理論與實際結合,培養學生解決實際問題的能力,并通過滲透行業規范、安全操作規程、文明生產等知識培養學生的工程素質。課程的講授以電力電子器件的工作原理、特性、參數、選擇、驅動與保護電路為基礎,以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC變換電路結構、工作原理、波形分析和參數計算及電路設計為核心,以微機控制的脈寬調制技術(PWM)和各種軟開關技術作為新的控制方法和新技術,把電力電子學科的發展方向引入課堂。以電力電子器件的應用電路為教學的重點,解決實際工程問題,使學生能充分認識現代電力電子技術對交、直流電路的控制和變換能力,并掌握各種變換原理和方法,為后續課程“運動控制系統”深入學習及畢業設計打下堅實的基礎。
二、強化實踐教學,提高學生實踐能力和創新能力
1.完善實踐教學條件
“電力電子技術”課程具有很強的工程性和實用性,而實驗是培養學生理論聯系實際、動手能力、嚴謹的態度和科學研究方法的重要手段。因此,以營造真實的、先進的工程環境為目標,緊密結合工程實際應用,投入100多萬元建設和完善了電力電子技術實驗室?,F實驗室擁有實驗設備24臺套,開發了電力電子技術仿真研究平臺,構建了電力電子技術實踐教學體系(包括課內實驗、課外實驗、課程設計、生產實習和畢業設計等),編制相關的教學文件。實驗室向學生全面開放,學生以團隊的形式開展自主性實驗和學科競賽培訓,并為學生提供實際工程技術資料、仿真實訓教學軟件,培養工程實踐應用能力。
2.精心設計實驗內容
課程組精心設計了實驗教學項目和內容,引導學生從問題出發,逐步由基礎實驗走向設計性和綜合性實驗,再過渡到創新性實驗。開設了晶閘管整流、逆變的驗證性實驗,使學生對本課程的應用有初步認識;對直流斬波、交交變換以及PWM控制技術部分的實驗,則由教師給出電路參數要求,由學生自行設計主電路、驅動電路等,完成設計性實驗,培養學生分析問題,解決問題的能力;軟開關技術的實現等具有較高實用價值的實驗項目,密切聯系著當今電力電子技術發展的最前沿技術,并且在國民經濟發展中起著重要作用。通過實驗學生了解了電力電子新技術的發展動態,同時對本課程的應用領域、可以解決的問題有了更直觀感性的認識。實驗項目與科研、工程、社會應用實踐密切聯系,形成良性互動,實現基礎與前沿、經典與現代的有機結合,有利于學生創新能力的培養和自主訓練。
3.增設課程設計與調試環節
開設了1周“電力電子技術”課程設計與調試實踐環節,以完整的電力電子系統為載體,將電力電子器件選擇以及電力電子主電路、驅動電路、保護電路、檢測電路、控制電路等內容有機地結合起來,使學生通過設計、組裝、實驗和調試“四位一體”的訓練,培養學生的實踐能力和創新能力。同時,在教學中使用計算機仿真軟件Matlab/Simulink搭建各種常用電力電子電路,且可方便地調整電路的參數進行仿真,培養學生應用計算機處理復雜電力電子電路的能力,也為日后從事工程設計和科學研究打下良好的基礎。
三、改進教學方法與手段,調動學生學習主動性和積極性
在實際教學實踐中,筆者始終堅持以學生為主體、教師為主導、能力為主線的教育理念,根據課程內容合理采用不同的教學方法組織課堂教學,將“理論+實踐+應用能力”的教學模式貫穿在整個教學活動中,由傳統的教師滿堂灌唱獨角戲變成了教師學生共同參與的互動學習,教與學融為一體。教師有所教,學生有所學,極大地調動了學生的學習積極性,加深了學生的理解,加快了學習步伐。通過啟發教學法、案例教學法、任務驅動教學方法等,增強學生主觀能動性,活躍課堂氣氛,挖掘學生潛力,增強專業素養,逐漸讓學生由“學會”變成“會學”,由被動變主動汲取知識。
為了分析電力電子器件和電路的工作狀態,使學生弄清電路中能量的變換和傳遞,筆者制作了本課程比較完善的多媒體教學課件。利用多媒體技術將實際應用中的電路和電力電子裝置做成影音資料帶到課堂上,結合典型工程實例,并把電力電子前沿的研究狀況、最新的研究成果以圖表、圖片等方式充實到教學課件中,提高學生的感性認識,激發學生學習的興趣,不斷提高教學效果及教學質量。同時,建設了本課程的教學網站,網站資料豐富,包括教學資料和典型工程實例等,學生可以在網上學習,教師可以在網上進行答疑,激發了學生學習的興趣,提高了教學效果。
四、改革考核方式,提高學生對知識的綜合運用能力
1.考試過程全程化
教師根據“電力電子技術”課程性質和不同階段的教學要求,通過課堂提問、討論、平時作業、單元測驗、實際操作、撰寫報告或論文等方式加強形成性考試評價,并安排階段性考試以強化學生平時對課程教學內容的學習和掌握,弱化期末終結性考核。
2.考核內容能力化
考核內容圍繞應用能力和工程素質培養為核心這個目標設置,結合新的“電力電子技術”教學內容體系,加大電力電子器件特性分析、實際電路分析、應用案例分析、實踐技能的比例,側重考查學生對知識的綜合運用、解決問題的能力。
3.考核方式多元化
根據不同階段的教學要求,考核采取口試、筆試(開卷、閉卷)、開發設計相結合的形式,變單一形式的考核為多種形式的考核。
五、組織課外科技創新活動,探索課內與課外培養的有效機制
按照課內培養與課外培養相結合的原則,把培養學生實踐創新能力固化在教學任務中,成立了課外科技活動小組,注意引導和鼓勵學生積極參加各種科技競賽活動。依托電力電子實驗室的硬件設施,積極組織學生參加全國大學生電子設計大賽和“挑戰杯”競賽,以培養和提高學生的自學能力、實踐能力和創新意識。在運行中,加強課外實踐活動的組織和管理,制訂《大學生課外科技創新實踐活動運行管理辦法》和《實驗室開放運行管理辦法》,對大學生第二課堂教育的條件保障、激勵政策、管理辦法、評價辦法等做了明確規定,形成了有效的大學生科技創新實踐活動保障體系。
六、加強青年教師培養,提高課程組教師整體水平
師資隊伍建設是課程建設的關鍵,課程組教師的理論教學水平、工程實踐能力、科研水平直接關乎“電力電子技術”課程建設水平。按照校內培養與校外培養相結合、教學培養和科研培養相結合的原則,通過建立青年教師“導師制”、定期開展教學研討和教學觀摩、實行青年教師實驗室坐班制、深入工業企業生產實際、選派教師參加新技術培訓等措施,不斷提高青年教師教學水平、學術水平和實踐能力。
七、結語
電力電子技術隨著社會科學技術的發展而不斷地更新,其應用范圍越來越廣泛,不僅用于一般工業,也廣泛用于交通運輸、電力、通信、計算機、新能源系統等。“電力電子技術”課程教學應緊跟時代變化的步伐,不斷更新和充實教學內容,改進教學方法與手段,完善實踐教學條件建設,創新實驗內容,將電力電子技術理論知識與實踐緊密聯系,培養學生的工程意識,提高實踐能力和創新能力。
參考文獻:
電力電子技術廣泛應用于各個行業。如工業生產中的交流調速、直流調速、感應加熱、焊接、電解、電鍍等;交通運輸業的電力機車、輕軌、地鐵、電動汽車等;電力行業的高壓直流輸電、無功補償、電力濾波等;電子裝置用的開關電源、UPS電源等;風光發電系統的最大功率跟蹤、并網離網逆變器等;航空航天、核反應、家用電器等諸多領域都有電力電子技術的身影。顯而易見,學好“電力電子技術”這門課程,對電氣專業學生后續課程的學習和畢業后的工作是多么重要。
隨著現代科學技術的飛速發展,知識更新越來越快,要求學生的知識面越來越寬,工程實踐能力越來越強,所學的課程門數不斷增加,必然導致各門課程的學時數不斷壓縮。如前所述,電力電子技術已經應用到各個領域,不斷涌現出各種新型電力電子產品及電力電子裝置,電力電子技術課程所包含的內容越來越多,所含的知識越來越豐富,原有的教學方式已不能滿足二本院校電氣工程及其自動化專業應用型本科人才培養目標的要求。“電力電子技術”課程教學改革的目的就是:怎樣在有限的教學時間內,最大程度地提高學生的理論知識水平,拓寬學生的知識面,增強學生分析問題、解決問題的能力,培養學生的科技創新意識,將理論知識與工程實踐相結合,培養出符合現代社會需求的人才。
“電力電子技術”課程教學改革具體內容
根據筆者所在遼寧工業大學電氣工程學院電氣專業的招生與就業、師資力量、學生素質、實驗設施及目前的實際教學情況,對“電力電子技術”課程教學的各個環節進行了適當的修改和調整,更加注重對學生電力電子技術理論知識的掌握和工程實踐能力的培養。
修改人才培養方案
人才培養方案制定得是否合理,關系到本專業的生存和發展。隨著現代科學技術的迅猛發展,電類的各專業的界線越來越模糊,各學科相互交叉、相互滲透,電氣專業傳統的“發電、輸電、用電”知識結構已經不能滿足當今人才培養要求。因此,對人才培養方案和教學計劃要進行適當的修改和調整。由于電氣工程及其自動化專業是一個強電和弱電相結合的寬口徑專業,而電力電子技術是諸多學科相互交集的學科,是由基礎課到專業課過渡的橋梁和紐帶,是強電和弱電的有機結合。因此,在修改和調整人才培養方案和教學計劃時,要體現出電氣專業的“以強電為主、弱電為輔、強弱協調”的主導思想,加大教學力度,要意識到“電力電子技術”課程在電氣工程及其自動化專業教學中重要性和必要性,以拓寬學生的知識面,提高學生的工程實踐能力和創新能力以及擴大學生畢業后的就業面。
教材內容的合理取舍
任課教師要選擇一本合適的電力電子技術課程教材作為主教材,再參考其他的輔助教材,取長補短,主講教師應具有寬闊的知識面及豐富的電力電子工程實踐經驗,注重應用型人才培養目標。教材的內容既有豐富的理論知識,還要注重工程實際的應用,要體現電力電子技術發展的新技術,也要體現出“電力電子技術”課程是基礎課到專業課平穩過渡的橋梁,使教材內容更符合二本院校電氣工程及其自動化專業的人才培養的要求。
主教材中除重點講授交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類基本變流電路及它們的組合之外,還要聯系當今電力電子技術的發展趨勢及應用情況,注重電力電子技術在電力系統及其他工程領域中的應用,注重主電路設計、驅動電路設計、保護電路設計、參數計算及元器件選擇,還應該適當介紹SVC、SVG、高壓直流輸電、開關電源、UPS電源、感應加熱電源、光伏逆變器等裝置的工作原理和實際應用情況,以適應電氣工程及其自動化專業寬口徑就業要求。
課堂教學方式改革
教學過程中應以學生為主,教師為輔,避免一人堂和填鴨式教學方法,針對教學內容和學生的具體情況組織安排教學內容。
由于“電力電子技術”課程的教學內容繁多,課堂教學中需要繪制大量的電路圖和波形圖,以及諸多公式推導及各種參數計算等。由于課程學時少而教學內容又多,僅僅依靠傳統的黑板加粉筆的教學方式顯然是達不到教學效果的,所以多媒體技術逐漸走進了“電力電子技術”的課堂教學,大大地提高了課堂教學效果。這里需要強調的是,多媒體教學的引進并非完全取消黑板加粉筆的課堂教學方式,二者應該相互協調、相輔相成,各有各的長處。對于復雜的電路及波形的繪制和分析,可以充分利用多媒體的音容并茂的特點,使學生更容易理解和掌握電路的基本原理和工作過程,如以flas的方式顯示電力電子器件的開通和關斷過程、過電流和過電壓的產生過程、電路的輸入輸出電壓和電流波形等,使學生感到生動而有趣,使學生的課堂學習不再枯燥無味;而對于簡單電路的分析以及例題習題的講解,還是黑板加粉筆的方式顯得更簡單便捷,更具親和力,加強了教師與學生間的互動和情感交流。
總之,課堂教學十分重要,教師要根據自身的特點、教學內容、學生的素質,充分利用現代化教學手段及互聯網資源,在有限的課堂教學時間內,最大程度地使學生理解和吸收所學的知識。
改革實驗教學環節
為了提高學生的工程實踐能力,對原有的電力電子實驗室設備進行了更新和改造,引進近幾年內較為先進的電力電子實驗設備,對原有的驗內容和實驗計劃進行了修改和調整,盡量減少簡單的驗證性實驗,增大設計性和綜合性實驗的比例,根據專業的特點和理論教學情況組織實驗教學。
我院現有的電力電子綜合實驗室可開出多種實驗,囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大電力變換所需的實驗,如整流及有源逆變實驗、交流調壓及交流調功實驗、直流斬波實驗、無源逆變變實驗等。為了培養學生的科技創新意識,還增設了開放性實驗和創新性實驗,加強了教師與學生間的知識交流,也使電力電子課程的實驗教學延伸到課外,對教學時間的不足起了一定程度的彌補作用;同時,在我院的大學生電子挑戰杯大賽中,部分學生的競賽題目與電力電子技術有關,提高了學生的電力電子技能。另外,我院每個學期舉行教師實踐技能大賽,有相當一部分競賽題目與電力電子技術有關,大大提高了教師的電力電子技術實踐能力和實驗教學水平。
將Matlab仿真軟件引進課堂教學和實驗教學
Matlab仿真軟件是各院校普遍開出的課程,將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程相結合,在課堂上,利用Matlab仿真軟豐富友好的圖形界面,使學生更直觀地掌握所學的知識,也避免了教師畫電路圖、波形圖的繁瑣及時間的浪費;將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程實驗相結合,是原有的實驗操作的有益補充,同時又具備原有實驗裝置不具備的優點,如解決設備費用高、實驗所花時間長、危險性大的缺點。而利用仿真教學工具代替實際元件在計算機上進行仿真,既不擔心元器件損壞,也沒有任何危險,學生完全可以在無人指導的情況下,在任何地點的計算機上自行完成電力電子電路的仿真實驗,在此基礎上再進行適當的真實性實驗,這樣不僅激發了學生的學習興趣,更重要的是提高了學生發現問題、解決問題和實際動手的能力,會收到事半功倍的實訓效果。
課程設計環節的改革
“電力電子技術”課程教學改革后,在課程教學的后期,增加了課程設計環節,由主講教師布置該課程的設計任務,為避免雷同,每人一題,主要以電力電子技術的四大電力變換為核心,結合工程實際,根據給出的技術參數和技術指標,要求學生綜合運用所學的相關知識,設計出總體方案、主電路圖、驅動電路、保護電路等,并進行相關參數計算及元器件選擇。較簡單的題目,要求制作電路板和元器件焊接,并使用實驗室的儀器和工具進行調試;較復雜的題目要求用實驗室的實驗設備驗證或進行matlab仿真,最終以論文的形式完成課程設計,并進行課程設計答辯。課程設計環節的增加,拓寬了學生的知識面,提高了學生獨立分析問題、解決問題的能力,是理論與實踐相結合的有益補充,同時為后期的畢業設計、就業及將來打下基礎。
畢業設計環節的改革
為了提高電氣專業學生的電力電子技術理論知識和工程實踐能力,近幾年來,在電氣工程及其自動化專業畢業實習過程中,除了到發電廠、變電所參觀實習外,有相當一部分學生到電力電子裝置的廠家實習;有時也請電力電子產品的專家學者做專題報告。在畢業設計選題方面,除了發電廠、變電所、繼電保護、電氣照明等傳統設計題目外,許多教師在本科畢業設計中也增加了許多有關電力電子技術方面的設計課目,如感應加熱電源、大功率開關電源、UPS電源、光伏逆變并網系統、SVC、SVG、高壓直流輸電等方面的題目。有些設計題目還獲得了省級或校級優秀學士學位論文。
關鍵詞:電力子技術應用;項目化教學
1項目化教學是目前課程教學改革的主要趨勢
長期以來,無論是本科學校還是??茖W校,電類專業在《電力電子應用技術》課程教學過程中,通常都采用的教學方式是實踐和理論分開教授。此種方式導致很少有學生能夠把理論和實踐結合起來,提升自己的實踐動手能力和解實際決問題的能力。在教育改革提出以就業為導向,以職業能力培養為目標的教育目標后,從自動化專業學生就業崗位調研出發,將《電力電子應用技術》課程教學改為項目化教學。實際上項目化教學改革就是將專業基礎課程和專業課程的傳統教學內容轉變為各課程對應的技能訓練項目,根據技能訓練項目的要求具體開展教學,以及考核學生的技能訓練效果,從而使得人才培養能力目標能夠實現,所以項目化教學成為當前大學教學改革的主要方向。我校電類專業的《電力電子應用技術》教學的主要模式也有傳統的理論和實踐分開講授模式改為項目化教學。項目化教學也成為很多專業課程教學模式改革的主要趨勢。
2《電力電子技術應用》項目化教學的優勢
課程改革是保證高校教育人才培養目標的實現,提高教學質量,達到職業技能資格要求的一種有效途徑。項目化教學是以實際工程項目為依托,項目內容是理論結合實踐的集中體現?!峨娏﹄娮討眉夹g》課程項目化教學的優勢主要體現在以下幾個方面。
2.1注重培養學生學習的自主性
《電力電子應用技術》課程采用項目化教學后,每個項目中用動畫體現內容的豐富性和趣味性,同時靈活多變的動畫設計簡化了理論內容,提高了學生的理解力,從而提高學生的學習興趣,增加其自主學習的意識,養成自主學習的習慣。采用靈活的教學方式,增加師生互動性,增加角色的帶入性次數等等多種方式促進學生學習的自主性。
2.2注重培養學生專業知識和實踐技能
專業實踐技能是在專業基礎知識熟練掌握的基礎上,通過強化專業技能訓練,提升實際操作能力而獲得的實踐技能。而項目化教學的項目本身就是一個產品或設備控制系統的完成過程,是集專業知識與實際技能于一體的綜合性教學內容。項目化教學從項目的信息整理、方案設計實施到最后的項目測試評價等,每一個環節的要求都是學生自主、教師輔助完成,所以完全可以通過具體項目的教學過程,達到培養學生專業知識牢固性與實踐技能的熟練性目標。
2.3注重培養學生項目知識與職業資格證的緊密結合性
項目化教學改革的前提就是就業為導向,以職業能力培養為目標,所以項目化教學課程內容必然有與之對應的職業資格證必修內容。因此項目化教學可以提高職業職格證的通過率。我校項目化教學實施以來取得的成績,電工證比例增加,高級、中級比較增加,興趣小組的比賽成績提高,學生的動手能力增加提高了就業率,企業的畢業生滿意度提高,專升本升學率提高,自主創業成功率提高等等方面,都說明了《電力電子技術應用》課程采用項目化教學既適應了教學改革的潮流,又達到了項目化教學的目的要求,實現了以職業能力培養為目的的素質化教學目標。
3《電力電子技術應用》項目化教學的不足
3.1教學內容的簡單項目式分化,與工程實際脫節
《電力電子技術應用》課改后雖然采用了項目化教學方式,但內容并沒有按照項目化教學的需求實行,而是簡單的內容分化或內容實驗化。這一做法導致兩種結果,一是與現實工程實際項目脫節,并沒有把企業實際工程項目作為項目化教學內容,當然這些與實踐實訓基地不足的、與企業聯系欠缺等方面都有關系;二是簡單的內容分僅僅把原理論內容簡單的分到各個項目下,沒有嚴格的項目教學設計、論證、規劃,以及各項目之間的內在聯系,導致項目化教學的目標不能完全實現。例如:把原單相半波可控整流電路作為一個項目,項目下提出項目要求、項目內容、電路原理、具體步驟、項目所需工具、仿真工具及結果。這些僅僅是把原單相半波可控整流電路的內容進行了項目分解,并沒有實際的工程項目支撐,所以此類項目化教學不可能實現項目化教學改革的目的,這是項目化教學效果不理想的原因之一。
3.2師資能力不足
項目化教學要求教師不但具有豐富的專業理論知識,也需要扎實的實踐操作技能,也就是需要做過實際工程項目的雙師型教師。這樣才能有效的指導學生完成項目的一體化過程,包括項目方案設計、前期準備、實施、效果鑒定等。目前,我系雙師型師資欠缺,依靠實驗老師和理論老師的協同作業,難以很好的完成每個整體項目的教學目的。這也是造成項目化教學效果不夠理想的原因之一。
3.3教學安排與教學實施的矛盾
近年來,在冶金行業電力拖動自動化技術應用型人才的培養愈來愈受到高等院校的廣泛重視。但大多高校電力拖動自動化技術應用型人才培養采用教材與實驗相結合或相同高校相近專業的培養模式,有的甚至是全盤照搬過去十幾年前的培養模式。由于電力拖動自動化技術人才培養目標不同,以及師資、實驗設備、生源質量等條件的不同,在教學過程中產生了許多問題,主要表現在以下幾個方面。
第一,知名高校為研究型大學,其自動化拖動專業培養的是具有扎實理論基礎和研究型拖動控制設計、智能化系統設計人才,且大部分學生畢業后的目標是考研究生或出國留學。我校信息工程學院自動化專業培養的是面向生產企業的本科應用型人才,大部分學生畢業后面臨的是從事自動化控制。因此,采用依托重點高校的培養模式,其結果可能是理論上不去,實踐動手又下不來,應用能力不強,最后必然是就業困難。
第二,一般高校自動化專業培養的通常是通用型自動化設計、電氣工程人才,其培養目標強調的是寬口徑、復合型人才,其課程體系寬,基礎課多,專業課少。我校主要是根據冶金、石油企業和市場需求,確立的專業方向為“冶金自動化與石油自動化”,如果照搬普通高校的培養模式,就難以建設專業特色。
第三,傳統高校的培養模式也存在不足之處,例如部分教學內容陳舊過時,沒有反映最新的技術發展內容和市場需求,不能滿足現代冶金企業等用人單位的要求,其典型例子就是自動化教材反映板帶材可逆冷軋機壓、四輥異步可逆軋機系統技術、鋼板加速冷卻系統和步進式加熱爐集散控制系統等知識內容沒有提到或介紹較少,導致學生基于冶金工業自動化控制應用的設計能力和開發能力不強;概述性課程較多,其結果是什么都學,什么都不精通;實踐性、應用性課程和學時均較少,導致學生實際能力不高。
因此,研究、改革、創建具有冶金工業技術特色的人才培養模式,對提高我校人才培養質量,提高畢業生的就業率具有重要的意義。
二、人才現狀與需求調研
為確定專業方向和人才培養模式,我們走訪了東北大學自動化研究中心、北京科技大學軋鋼控制實驗室、重慶鋼鐵集團公司軋鋼廠、上海寶鋼集團公司、重慶大學等有關教學單位、生產廠家和用人單位,對我國冶金工業技術現狀與發展、用人單位對人才知識結構和能力的需求規格,以及當前培養模式存在的問題進行了廣泛的調研。
(一)冶金工業自動化技術人才的工作崗位分類
1.初級冶金工業自動化技術人才
初級冶金工業自動化技術人才是指在生產崗位上承擔冶金工業自動化控制系統裝置的具體操作及日常簡單維護工作的技術工人,在冶金工業自動化技術崗位中約占70%,是目前需求量最大的冶金工業自動化技術人才。
2.中級冶金工業自動化技術人才
中級冶金工業自動化技術人才是指在生產崗位上承擔冶金工業自動化控制系統裝置設置人員和系統計算機控制中心維護、維修人員,這類人員在冶金工業自動化技術崗位中約占20%,其中控制系統裝置設置人員占10%,計算機控制中心維護、維修人員占10%。
3.高級冶金工業自動化技術人才
高級冶金工業自動化技術人才是指具備并精通冶金工業自動化控制系統裝置操作、系統參數設置和自動控制系統維護、維修所需要的綜合知識,并在實際工作中積累了大量實際經驗,精通冶金工業自動化控制技術和冶金專業知識、系統電氣設計,掌握冶金工業設備系統統調,能自行完成冶金工業自動化控制系統的選型、裝置系統的安裝、調試、維修和精度優化以及冶金工業技術數字化改造,適合于擔任企業的技術負責人或冶金工業自動化控制裝置產品開發的設計主管,其市場需求為5%。
(二)對冶金工業自動化技術人才的知識結構要求
對于初級冶金工業自動化技術人才,應以傳統的工業自動化技術(電機原理與控制、電力電子技術、自動控制原理、電力拖動自動控制系統、計算機基礎、檢測與轉換技術等)為基礎,學習掌握工控機技術以及可編程控制器PLC軟件。
對于中級冶金工業自動化技術人才,有兩種情況:冶金工業自動化控制系統軟件人員應更加熟悉冶金生產工藝,精通自動控制計算機軟件編程;冶金工業自動化裝置系統維修人員要以機、電、光和液(氣)控制技術為基礎,掌握冶金工業自動化技術維護與維修的技術和技能。
對于高級冶金工業自動化技術人才,必須具有較扎實的冶金和自動化專業基礎,較全面地掌握冶金工業自動化系統維護、冶金自動化專用設備的相關原理與技術,具備冶金工業自動化設備研制與開發能力,還必須具有較高的外語水平。
(三)冶金工業自動化技術教育發展現狀與問題
雖然我國各類院校加大了培養工業自動化技術人才的力度,但始終不能滿足現代鋼鐵行業的需求,主要原因有以下幾個方面。
1.課程設置和教學內容不能滿足現代冶金企業需求
我國工業自動化類專業的課程設置近幾年雖有所改進,但教學內容仍較陳舊,學生所學到的知識、技能與企業的要求尚存在差距。例如,板帶材可逆冷軋機壓下計算機控制系統和步進式加熱爐集散控制系統的教學還較薄弱;部分學校因實驗條件所限,仍以理論講授為主,企業急需的冶金工業自動化控制系統的編程、操作、維護的培訓效果較差。
在實踐技能培訓方面,很多院校把實訓重點放在交直流調速系統的簡單操作上,而對軋鋼系統、冶煉工藝(如冶煉基本原理、冶煉控制技術、冶煉參數設置等)、計算機控制設計、可編程控制器與數控編程、冶金自動化數控設備調試技術、系統的維護、維修等專業技術能力訓練不夠。
2.冶金工業自動化專業(方向)師資數量不足,素質不高
同時具備相當的理論知識和豐富的實踐經驗的冶金工業自動化專業師資嚴重不足,尤其缺乏熟悉冶金企業生產實際,并能夠承擔冶金工業自動化技術教學工作的“雙師(教師、工程師)型”專業教師,嚴重制約著現代冶金工業自動化技術人才培養水平的提高。
三、培養模式的研究、改革、創新與實踐
(一)指導思想
在就業競爭日趨激烈的今天,特別是對培養應用型人才的重慶科技學院而言,培養模式的改革和創新應緊緊圍繞“增強學生動手能力、提高畢業生就業率”這個主題來進行。因此,改革、創新培養模式的指導思想為:以就業為導向,以提高技能和動手能力為主線,突出專業特色,全面改革課程設置和課程內容,加強實踐性教學,增強實際應用能力,創建具有重慶科技學院特色的人才培養模式。
(二)確立專業方向和核心專業要求
根據市場調研,確立冶金工業自動化專業方向和特色為“軋鋼與冶煉控制”,即在培養通用型的電機控制技術、自動控制原理、電力拖動自動控制技術人才的基礎之上,培養能從事冶金工業自動化控制技術、冶煉控制技術、軋鋼數字控制技術與系統維修維護方面的專業應用人才。
核心專業要求也就是學生應具有的核心專業能力是具有基于計算機控制技術的冶金工業自動化軟硬件的設計能力。
1.確立專業方向課程體系
我院開設的工業自動化專業冶金自動化方向的課程包括:冶煉過程控制系統設計、冶金控制系統綜合實訓、自動化儀表及DCS、交流調速系統、冶金過程控制、過程控制系統及裝置、直流調速控制系統、常用電氣技術與PLC、電力電子與電力傳動、集散控制系統與現場總線技術、單片機系統綜合訓練、過程控制系統綜合訓練。這些課程構成了本專業的課程體系。
電力電子與電力傳動課程原來講授通用的電力傳動控制技術,現改為以軋鋼傳動控制為實驗平臺,重點講授電力電子技術、伺服控制、PLC控制。直流調速控制系統課程是對電力拖動自動控制系統課程的鞏固和提高。冶煉過程控制系統設計、冶金控制系統綜合實訓課程是對冶金自動化技術知識水平的鞏固和提高。通過過程控制系統綜合訓練課程,學生才能真正掌握好冶金工業自動控制技術。單片機系統綜合訓練課程包括單片機原理和軟件編程能力培養,并增加了1周的單片機軟件設計過程。
2.確立核心專業能力課程體系
計算機輔助仿真設計(Matlab)、計算機電子電路設計(Protel)、計算機C++語言、DSP原理與應用、EDA原理與應用等課程構成了培養學生基于計算機的仿真設計與計算機控制軟硬件設計能力的核心專業能力課程體系。計算機輔助仿真設計(Matlab)軟件在生產實際中應用非常廣泛,是現代工業自動控制技術必須掌握的一個工具。計算機電子電路設計(Protel)和EDA原理與應用也是在生產實際中應用非常廣泛的軟件,作為選修課,對進一步提高學生基于計算機的軟硬件設計和控制能力,拓展學生的就業空間都有重要作用。
(三)堅持以冶金行業為主、自動化與冶金相結合的專業內涵
在整個課程設置體系中,自動化類課程約占40%,計算機類(軟件、硬件、芯片)課程占30%,冶金自動控制系統與檢測占30%。之所以這樣設置,原因主要有以下兩點。
首先,幾乎所有冶金企業的冶煉類崗位和自動控制系統類崗位是分開設置的,沒有對應的冶煉技術與自動控制系統技術融合崗位,因此,必須堅持以冶金自動化裝置控制技術為主,學生才好就業。但是,大量的冶金自動化高技術設備又要求自動化,這類技術人員必須既懂冶煉,又懂控制,而不是以往傳統的純自動化類技術人員。因此,自動化必須結合冶煉技術是冶金工業自動化專業的內涵。
其次,我校冶金類專業在西南地區是相當知名的,有強大的師資和學科支撐,因此,利用好這種優質資源來打造品牌專業是具備條件的。
1.冶金控制過程主干課程
冶煉過程控制系統設計、冶金控制系統綜合實訓、自動化儀表及DCS、冶金過程控制、過程控制系統及裝置、過程控制系統綜合訓練等課程構成了培養學生設計能力的主干課程。
2.自動化控制主干課程
電工電子技術、數字電子技術、電機控制技術、自動控制原理、電力電子技術、電力拖動自動控制技術、自動檢測技術等課程構成了培養學生加工制造能力的主干課程。
3.計算機主干課程
PLC原理與應用、單片機及控制系統設計、課程設計、單片機及控制系統設計、集散控制系統與現場總線技術、單片機系統綜合訓練、DSP原理及應用、EDA原理及應用、計算機仿真、C++語言等課程構成了培養學生計算機控制等方面應用能力的主干課程。
(四)加強專業學習,強化專業能力和專業特色
長期以來,各重點高校的培養目標都是寬口徑、復合型人才,采用的是粗放式的培養模式,其指導思想是使畢業生的就業面更寬,能從事的職業更廣。因此,在其培養計劃中,學習的課程門數、學科和專業基礎課、概述性課程均較多,專業課較少,因而也淡化了專業特色和學校特色,削弱了學生的專業能力。在這種情況下,加強專業課的學習和專業能力的培養,強化專業特色,反而更有利于學生就業。我們采取的措施是:減少通識課、學科基礎課的學時,增大專業課的學時比例將原有的電機原理與拖動、電工原理、模電技術、數電技術課程壓縮,課時由110學時減為80學時。刪去工廠供電、常用電氣技術等基礎課。電力拖動自動控制系統由88學時減為64學時,增加30學時的DSP原理及應用和EDA原理及應用,強化計算機仿真的核心專業能力。改革后,通識課所占學時比例由36.75%降為31.5%,學科基礎課和專業基礎課由28%降為20.5%,而專業課則由10.25%提高到22.75%。
(五)加強實踐性教學,增強學生的實際應用能力
實踐性教學環節包括實驗、上機等非集中性實踐教學和電氣綜合實習、兩性實驗、參觀實習、課程設計、生產實習、畢業設計等集中性實踐教學。集中性實踐性教學環節學時由28周增加到改革后的42周,增加了34%。主要增加了1周的冶金控制系統綜合實訓、2周的單片機系統綜合訓練、1周的過程控制系統綜合訓練、2周的自動控制課程設計以及其他課程設計周數。為充分保證實踐性教學的質量和效果,學校投入大量的實驗設備,建成了擁有先進技術的電工技術實驗中心、自動化實驗創新基地。實驗和上機等非集中性實踐教學學時由原計劃的202學時增加到改革后的290學時,增加幅度約為43%。
(六)加強課程銜接的科學性及合理性
將變頻器技術與應用由原來的第6學期講授改在與電力電子技術課程同步的第5學期講授,所有課程設計均在學習了相應課程后立即進行。直流調速系統由原來的第6學期講授改為第5學期講授,作為一門專業基礎課,提前上更科學合理。
(七)改革教學方法
將一些應用性較強的課程(如電力拖動自動控制系統、變頻器技術及應用等)的部分學時由教室改在實驗室或實訓基地進行,實行現場教學。將操作性較強的軟件課程,如EDA、計算機電子設計(Protel)等,由課堂講授改在機房進行,教師邊講授,學生邊操作,以提高教學效率和教學效果。
(八)加強實訓教材、大綱、指導書的編寫