時間:2023-10-09 11:00:23
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應用電子技術培訓范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
關鍵詞:汽車維修 信息電子技術 技工
0 引言
隨著汽車工業的飛速發展,汽車維修行業發生了巨大的變革。一是維修從機械與電器的簡單維修發展到電、機、光、液一體化的復雜高科技維修,而這些都是基于信息電子技術之上的;二是從過去的國有汽修企業單一經營到以股份制為主的多種經濟成分的現代汽修企業經營;三是在用工與報酬上已經改為擇優招聘、多勞多得的方式。面對以上變化,汽修技工必須認真分析當前汽修行業的維修技術需求與發展水平,找出關鍵——強化信息電子技術在汽車維修領域的應用——解決汽修實際問題,成為自己的專長;企業擇優錄用,實現顧客、企業、員工的三贏。因此,在汽車修理行業應加強維修技術人員的信息電子技術的培養。
1 信息電子技術在汽車領域的應用
目前,汽車信息電子技術化已經被公認為是汽車技術發展進程中的一次革命。信息電子技術的應用程度被看作是衡量現代汽車水平的重要標志;汽車制造商認為增加汽車信息電子設備的數量、促進汽車信息電子化是奪取未來汽車市場的重要的有效手段。據統計,從1989年至2008年,平均每輛車上信息電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例由16%增至40%以上。一些豪華轎車上,使用單片微型計算機的數量已經達到53個甚至更多,電子產品占到整車成本的50%以上,目前信息電子技術的應用幾乎已經深入到汽車所有的系統中來。
汽車信息電子產品可為兩大類:①汽車信息電子控制裝置,包括動力總成控制、底盤和車身電子控制、舒適和防盜系統;②車載汽車信息電子裝置,包括汽車信息系統(車載電腦)、導航系統、汽車視聽娛樂系統、車載通信系統、車載網絡等。具體汽車電子各分系統的構成如下示意圖。
由于汽車上的電子電器裝置數量的急劇增多,為了減少連接導線的數量和重量,網絡、總線技術在此期間有了很大的發展。通訊線路將各種汽車電子裝置連接成為一個網絡,通過數據總線發送和接收信息。電子裝置除了獨立完成各自的控制功能外,還可以為其它控制裝置提供數據服務。由于使用了計算機網絡化的設計思路,簡化了布線,減少了電氣節點的數量和導線的用量,使裝配工作更為簡化,同時也增加了信息傳送的可靠性。通過數據總線可以訪問任何一個電子控制裝置,讀取故障碼對其進行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡單。而這一切都歸功于信息電子技術尤其是總線結構的發展。
當前汽車電子技術發展的方向向集中綜合控制發展:將發動機管理系統和自動變速器控制系統,集成為動力傳動系統的綜合控制(PCM);將制動防抱死控制系統(ABS)、牽引力控制系統(TCS)和驅動防滑控制系統(ASR)綜合在一起進行制動控制;通過中央底盤控制器,將制動、懸架、轉向、動力傳動等控制系統通過總線進行連接。控制器通過復雜的控制運算,對各子系統進行協調,將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(UCC)。
由以上事實分析可知,信息電子技術在汽車領域已經大量使用,作為新時代的汽修技術人員,必須掌握新興的信息電子技術才能在未來的汽車維修領域發揮更大力量。
2 對汽修技工進行新興信息電子技術培訓方案的可行性研究
汽修技術本身是一門綜合性很強的技術。不同車型故障不同;同一車型不同時期的故障不同;同一故障在不同的路面上的反映不同。要診斷和排除故障,必須具有較強的綜合分析判斷能力。汽車的設計,制造是經過很多專家共同研究試制改進到定型制造出廠的,是集體指揮的結晶;而維修時則是一個人找出問題、分析問題并解決問題的過程,是個體行為。加上維修單位,沒有比較先進的檢測設備,要在簡陋的環境下解決復雜的疑難問題,這就要求維修技術人員的維修技術相當過硬。針對汽車維修行業技術人員的文化知識水平普遍不高的現實情況,對他們進行行之有效的、有針對性的新興信息電子技術培訓,就成為提高汽車維修技術水平的必然選擇?,F在就以發動機管理系統為例,進行信息電子技術培訓方案可行性的討論。
首先要掌握電子計算機使用技術。隨著信息社會的發展,電子計算機為主的高科技術在汽車上應用越來越多。電控汽車是汽車的主導產品和發展方向。因此,汽修技工必須要掌握電子計算機使用技術,會用電子計算機查找維修資料、檢測故障代碼、尋找故障排除的手段、網上技術咨詢和網上修車等。而這一切均依賴于新興信息技術培訓。因此信息技術培訓可以采用多種技術方式尤其是結合修車查找資料等網上作業進行實際的操作演練。這樣迅速提高維修技術人員的技術水平,因此可以大大調動他們的積極性與實際維修效果。比如下載某發動機管理系統的相關程序??梢?,對汽修技工進行信息技術培訓是必要的也是可行的。
其次要掌握好較為全面的電子技術,包括模擬電子技術,數字電子技術,單片機原理與接口技術,傳感器技術等,這些都依賴于電子技術培訓。
ECU是英文單詞組合縮寫,意為“電子控制單元”,簡要的說就是車載電腦。現在很多轎車發動機大都用電子燃油噴射系統,其中有一個形似方盒子的控制元件就叫“ECU”,簡單地說,ECU由微機和外圍電路組成。而微機就是在一塊集成芯片上集成了微處理器(CPU),存儲器和輸入/輸出接口的單元。所以ECU就是單片微型計算機(簡稱單片機)。
發動機管理系統就是以單片機為核心,把各種檢測器或者傳感器采集來的各種信號(比如進氣量,項位角等)進行相應的模擬/數字技術處理通過總線傳送到單片機(或ECU)里,然后在經過相應的程序控制與數據處理,從而產生相應的控制信號,指定執行機構進行相應的操作(加大節氣門開度)。
現在一些中高級轎車上,不但發動機上應用ECU,在其它許多設備上都可發現ECU的蹤影。例如剎車防抱死制動系統、4輪驅動模式轉換系統、電控自動變速器、主動懸架調節系統、安全氣囊系統、以及多向可調電控座椅等都配置有各自的ECU模塊對其進行控制。運用修車的現場實例加以指導與講解,經過事實檢驗,學習效果相當好。
再次要具有對故障的綜合診斷與排除的能力。汽車電控技術設計人員,在進行汽車電子控制系統設計的同時,增加了故障自診斷功能模塊。它能夠在汽車運行過程中不斷監測電子控制系統各組成部分的工作情況,如有異常,根據特定的算法判斷出具體的故障,并以代碼形式存儲下來,同時起動相應故障運行模塊功能,使有故障的汽車能夠被駕駛到修理廠進行維修,維修人員可以利用汽車故障自診斷功能調出故障碼,快速對故障進行定位和修復。因此,從安全性和維修便利的角度來看,汽車電控系統都應配備故障自診斷功能。
依據故障自診斷功能配合相應的解碼器,方便的查找出故障的原因所在而不在單單依賴原始經驗積累。因此,信息電子技術培訓可以大大提高綜合診斷與排除能力。經由邯鄲北方汽車維修總校教具模型開發部提供自主研發的BF8系列智能電控汽車模型40套(涵蓋歐、美、日各大主流車系),又有完好的汽車整車30余臺供學生實踐所用,學員的綜合診斷與排除能力大大提高。
3 追蹤汽車行業新技術的應用
以汽車安全系統電子技術改進汽車安全性能的發展為例,看看汽車行業新技術的應用。據Strategy Analytics公司的市場研究報告指出,汽車安全系統是汽車電子領域增長最強勁的需求之一,年平均增幅達到25%以上。杜邦汽車最新調查表明,大部分用戶認為最需要考慮的問題是汽車的安全性,它比汽車性能、車載娛樂和燃油效率都更重要,安全氣囊和ABS有望成為標準配置。Visteon的研究也表明:安全性是汽車消費者最關心的問題。
Renesas對中檔轎車的研究揭示:國外1996年就將安全氣囊作為標準配置,從2002年起國際上已經將兩個乘客測知座椅、預緊式安全帶和傳感器系統與安全氣囊一起作為標準配置,到2006年預緊式安全帶和傳感器系統將增加到4個,傳感器系統更是大幅度增加以提高沖撞檢測能力并提高乘車的穩定性,從而有可能構成統一的安全氣囊網絡。
由此可見,以信息電子技術為核心的新技術已經甚至更快的步伐在改變著傳統的汽車行業,已經大大提升了汽車的各個方面的性能。
綜合以上分析,信息電子技術目前已經在汽車領域大面積推廣使用,未來會發展更快,針對汽車維修人員技術含量不高的現實,汽修專業應加強信息電子技術的培養,以追蹤高新技術在汽車領域的應用。為了為顧客提供更好的服務質量,為了更好的提高汽車維修企業的整體實力,為了實現更好的個人理想,努力實現顧客、企業、人員的三贏局面都依賴于加強信息電子技術的培養,因此汽修專業應加強信息電子技術的培養!
參考資料:
[1]天津大學.姚春德.何邦全.《車用發動機氣門間隙的確定與調整》.《巖土工程》.2004.6.
[2]楊信.主編.陳鳴雷.主審《汽車構造》 .人民交通出版社出版.
摘要:以浙江商業職業技術學院“空調工程技術”專業為例,就專業群的構建、實訓配套建設、師資隊伍結構的優化等內容闡述了專業群的建設,并提出專業群建設的相關問題。
關鍵詞:空調工程技術;特色專業;專業群;建設
近十年來,我國高職教育得到快速發展,在規模上已經占據了高等教育的“半壁江山”。在發展規模的同時,也帶來一系列的連鎖反應。其一,為了適應辦學規模迅速擴大的需求,許多高職院校設置熱門專業時沒有顧及辦學條件,導致職業崗位針對性不強,課程設置主線不突出,各專業間聯系不密切,教學資源利用率不高。其二,高職教育培養的周期較長,產生了對社會需求預測不準或專業結構設置不合理,專業設置與產業結構不對應,課程體系與行業標準不銜接等問題。在此背景下,高職院校必須尋求適應我國國情的高職人才培養模式,突出實踐能力的培養,優化教學資源,以服務為宗旨,以就業為導向,注重質量的提高,重視內涵的專業群建設。所謂專業群,是指與行業中的職業群相對應,有共同資源基礎、技術基礎和社會關聯基礎的相近專業。從這些專業內部來看,由于具有共同的職業基礎、資源、技術和社會基礎,其內部存在共同的課程基礎,如存在共同的基礎理論課程、共同的技術課程,甚至存在共同的核心課程,并有大體相同的社會聯系。專業群涵蓋的是同一學科體系的專業,或是不同學科體系的專業。專業群中的各專業或專業方向面向企業中的崗位鏈,因此均能在同一個實訓體系中完成基本的實踐性教學。
借助特色專業優勢,加強專業群建設
加強專業群的建設是解決高職教育發展內在需求的切入點。隨著我國產業結構的不斷調整,新的行業、新的工種、新的崗位群不斷涌現,高職院校的專業設置也需要不斷地更新與調整,然而專業設置需要一定的資源基礎、技術基礎和社會關系基礎。一所學校長期舉辦某些類型的專業,必然有很多該專業所需要的物質技術基礎、師資隊伍和各種相關專業的資源,這些資源條件反映了學校本身的行業基礎,即良好的設備、技術、人力資源和社會關系資源。
我校作為全國內貿系統制冷與空調技術專業的牽頭學校,浙江省制冷學會中央空調技術協作委員會牽頭單位,浙江制冷學報主辦單位之一,擔負著浙江省各級制冷空調工、技師等職業資格的培訓考核鑒定工作,擁有一流的師資,建有17個校內實驗實訓室,兩個校內中央空調運行維護管理實體實訓基地,擁有校外穩固的實訓基地19個,與海爾集團合作成立了浙江商業職業技術學院海爾服務中心,與浙江盾安人工環境股份有限公司合作成立了空調工程技術專業技術培訓基地,成立了工程技術研發中心,形成了“利益與情感”、“互惠和互贏”的校企合作教學機制。依托空調工程技術特色專業現有的較大的社會影響及強勢行業基礎、一流的師資、先進的校內外實訓條件來建設我系高水平的專業群,可以取得事半功倍的效果。
依托“空調工程技術”專業優勢,合理構建優勢專業群
作為一種復合型專業,空調工程技術專業涵蓋了機械制造、控制技術、應用電子技術等內容,具有綜合性、先進性、應用性等特征。這些特征要求空調工程技術專業不僅要培養掌握制冷空調技術的人才,而且要培養掌握多種技術或綜合技術的人才,不僅要培養具有單一學科專業背景的人才,而且要培養具有交叉學科跨專業背景的復合型人才??照{工程技術專業的教學涉及多學科知識的復合及大量的經驗技術,在客觀上要求我們在一如既往地發展空調工程技術專業的同時,還要大力發展其他相關專業。2001年,我院設置了應用電子技術專業。近年來,應用電子技術在各種應用系統中得到廣泛的應用,專業發展勢頭迅猛,前景十分廣闊。應用電子技術專業與空調工程技術專業擁有共同的基礎課程以及相當一部分共同的理論、技術、技能基礎知識,同時還具有相當一部分共同的核心課程和實驗實訓課程,如表1所示。
有空調工程技術強勢專業的師資、實訓以及良好的行業背景為基礎,應用電子專業發展較快。五年來,應用電子技術專業進行了一系列的專業建設與改革,在專業建設和改革的過程中逐步形成了自己的特色,成為學院的重點專業。與此同時,應用電子技術專業的設立和發展使空調工程技術專業的課程改革和建設也得到了長足的發展。在課程設置上加強了電子技術及制冷空調控制技術方面的知識和技能,加強了學生對新技術的應用能力,增強了學生的崗位適應能力。實踐證明,近幾年來的空調工程技術專業培養的學生在電子技術、自動控制方面知識與技能的掌握程度有了顯著提高,應用電子技術專業也得到了快速發展。以空調工程技術為龍頭的特色專業群建設取得了可喜的成績。
隨著應用電子技術專業發展的逐漸成熟,教學資源的不斷豐富,我院在省級重點空調工程技術專業及院級重點應用電子技術專業的基礎上陸續創辦了“樓宇自動化控制”、“電子信息工程技術”及“計算機控制技術”專業。各專業在專業建設中相輔相成,相互促進,共同發展,形成了以空調工程技術專業為核心,以電子技術、自動控制、機電類專業為支撐的多學科專業群,建立了多學科專業交叉融合、相互滲透、相互支持的學科專業體系,以學科專業群的建設帶動了新學科專業的發展,支撐了傳統專業的改革。
重視實訓配套建設,優化師資隊伍結構,確保專業群建設的優勢
由于專業群擁有共同的技術、技能基礎,擁有共同的課程,在實驗實訓設施、設備上也必然有大量的設備是共用的,有相當一部分實驗實訓項目是共同的。因此,圍繞專業群建設可以大幅度降低實驗實訓設備等各個方面的投入,降低專業建設的成本和辦學成本,提高辦學效益,這是專業群建設的優勢之一。如果只推出系列專業,而沒有系列實驗、實訓室與之配套,專業群的優勢也就不復存在。因此,在進行專業群建設的同時,要特別重視實訓體系的配套建設。表2為以“空調工程技術”專業與“應用電子技術”專業為示例的校內共享型實驗、實訓室一覽表。大量實驗、實訓室的共享,提高了實驗、實訓室的利用率,使我院能夠將有限的資金集中投入到相關的實訓室,進行系列化建設,形成完整的實訓體系,為學生創造良好的實訓條件和實訓環境,讓學生有充足的機會得到實際訓練,從而形成實踐教學的優勢。
由于專業相對集中,理論和技術技能基礎相同,需要的實驗實訓設施相近,必然形成師資隊伍專業群落,形成某類專業建設的良好師資隊伍。我院在進行專業群建設時,充分發揮專業群建設的優勢,按照專業的合理布局,調整師資的知識、能力結構,使相近或相關專業的教師相互兼容,以便在專業教學上靈活調用。例如,有空調工程技術專業強大的師資支持,樓宇自動控制專業空調工程系統的教學質量得到了充分保障。應用電子技術專業的師資力量使空調工程技術有關自控方面的課程改革和建設得以實現。應用電子專業與電子信息工程技術專業則在專業教學上互為支撐、相互補充。
專業群的建設聚集了師資、實訓等多方面的辦學優勢,具有滾動發展的功能,依靠原有的專業師資和實訓基礎,專業群在建設過程中不斷調整專業方向或往相近相關的專業漸進拓展,保證了教學質量。
問題與探索
專業群建設必須解決兩個難點問題:一是如何進行專業設置,二是如何抓好適應專業群發展的教學設施基礎配套。
在專業設置上,要按照社會的需求及自身的特色設置專業。高等職業教育要圍繞產教結合主動適應產業結構的調整,把專業設置變成連接產業調整的紐帶。按照“產業就是專業,專業就是職業,職業就是就業,就業就是立業”的辦學理念,在新專業論證和開辦中,做到“四個不辦”:沒有社會需求的專業不辦;沒有企業依托的專業不辦;沒有企業家和專家指導的專業不辦;沒有形成自身優勢的專業不辦。充分發揮專業群建設的優勢,合理設置專業。
在教學基礎設施的建設上,要重視整體設計的職業性、應用技術的前瞻性及相關專業的通用性。充分考慮相關專業的通用性,充分利用有限的教育培訓資源,最大限度地節約資金,盡可能使所建設的實訓基地適用專業范圍廣、通用性強、能夠進行多學科的綜合實訓,提高基地教學設施的利用率,低投入、高產出,有效地實現資源共享。
加強專業群建設是高職發展的內在需求,我院以空調工程技術專業為龍頭,促進和帶動了“應用電子技術”、“電子信息工程技術”、“樓宇自動化控制”、“計算機控制技術”等專業的建設和發展,保持和加強了空調工程技術的專業特色和品牌優勢,體現了各專業建設的優勢,增強了適應社會的能力,提高了各專業的競爭力。
參考文獻
[1]梅亞明.高校專業群的集約建設[J].教育發展研究,2006,(17).
[2]周杏鵬,等.注重整體優化 突出能力培養[J].高等工程教育研究,2006,(5).
本文首先對單片機實訓室建設預期目標和內容的分析,然后對兄弟院校及相關企業進行大量的調研,確定了單片機實訓室建設的功能、內容,目標和特色。并為學生電子競賽、教師科研、教學改革等提供良好的環境和氛圍。
【關鍵詞】
單片機;實訓室;調研;內容
1 單片機實訓室建設預期目標、內容
1.1 單片機實訓室建設預期目標
單片機實訓室的建成預計能有效完成電子信息工程技術、軟件技術、應用電子技術、網絡技術、微電子技術、檢測技術及應用等專業《單片機原理及應用》理實一體化課程的講授與核心課程的實訓,并且能為電子機電類、自動控制類等專業提供單片機系統驗證或測試平臺,實現資源共享,也能為教師科研提供實踐平臺,以及為大學生電子設計競賽提供硬件條件和技術支持。
1.2 單片機實訓室建設的內容
單片機實訓室課程體系從基礎到深入,實驗設備與課程體系配套,實驗內容注重實用性、先進性、綜合性,有利于學生動手與創新應用能力提高。
實驗實訓內容函蓋軟件實驗、硬件基礎實驗、SYJDP-01單片機開發應用技術實驗系統、PWM轉換電壓實驗、8253定時器實驗、ADC0809模數轉換實驗、DAC0832數模轉換,EEPROM外部程序存儲器實驗、IC卡讀寫實驗、USB接口通訊實驗。
單片機課程體系中包含的單片機技術內容:單片機系統的開發工具(Proteus7.5和Keil uVision2);單片機系統的開發流程;單片機C51編程;單片機中斷系統編程;單片機人機接口編程;單片機通訊技術,單片機的擴展及常用的芯片介紹。
2 單片機實訓室調研目標
通過企業走訪、與企業人員座談、畢業生回訪、兄弟院校同行交流等方式,對行業企業用人需求,實訓室的研究方向、內容及目標,實驗室環境建設及實驗室管理等方面進行調研,總結出單片機實訓室調研目標為單片機實訓室建設目的的合理性和單片機實訓室建設的基本要點。
單片機實訓室將是一個模擬的校企合作環境,集多專業、多功能于一身,與傳統的實驗室不盡相同;在這模擬的校企合作環境下,學員可以接觸到和操作真正在單片機公司或企業內使用的技術,了解真正的單片機系統的開發流程。
3 單片機實訓室調研過程簡介
按照學院的部署,在統一安排下,電子信息學院院長、書記,電子教研室主任、軟件教研室全體教師等十名同志于2013年10月20日至2013年12月9日分別去陜西工業職業技術學院、西安航空職業技術學院、西安測控電子技術有限公司進行調研,調研的大概內容為:行業企業及人才市場對大學生的知識及能力的需求分析、實訓室的培養目標、教師的知識架構、實訓室的環境建設及日常的儀器設備維護與管理。
經過對上述各個兄弟院校與企業單位的調研走訪,獲得以下參考信息:
3.1 單片機實訓室建設目的的合理性
3.1.1 西安測控電子技術有限公司介紹行業發展
單片機滲透到我們生活的各個領域,幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的控制,計算機的網絡通訊與數據傳輸,工業自動化過程的實時控制和數據處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統,錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械以及各種智能機械了。因此,單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。
現代人類生活中所用的幾乎每件有電子器件的產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電子產品中都含有單片機。汽車上一般配備40多片單片機,復雜的工業控制系統上甚至可能有數百片單片機在同時工作!單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算機的總和,甚至比人類的數量還要多?;谝陨显?,不論從教學、科研還是從學生的實際需求等方面來說都很有必要建立單片機實訓室。
3.1.2 陜西工業職業技術學院了解實訓室運行及行業人才需求情況
由于近年來企業發展速度飛快,學校教育在某些高新技術方面的人才培養相對滯后,造成了人才供需之間的巨大缺口,出現了學生就業難,企業招聘也難的情況。
單片機開發因其廣泛的應用領域和巨大的人才缺口,其培訓也被列入國家大學生電子競賽專用項目,并對符合條件的人才培訓項目予以支持。
陜西工業職業技術學院單片機實訓室建于2002年,每學期承擔大量教學任務,為學生的后續發展及專業知識的完備打下了堅實的基礎。
3.1.3 西安航空職業技術學院單片機就業情況
西安航空職業技術學院的單片機起步于2000年,目前已經有六界畢業生,主要就業單位為中國航天科技集團九院十六所、深圳富士康等工作,從事單片機產品的初級設計、單片機產品檢測、單片機產品工藝及售前及售后技術。
3.2 單片機實訓室建設的基本要點
3.2.1 技術先進性
選用國內先進的單片機實訓系統,充分的調動學生在課上和課下的積極性和主動性。完備的基礎實驗設備、實訓設備和眾多擴展模塊極大地豐富了課程的建設。
3.2.2 資源完備性
設備廠商應提供成熟的課程體系及授課講義;提供完善的實驗指導書及實驗課件;提供成熟高校的單片機課程的大作業;提供各高校參加全國大學生電子大賽的單片機開發項目;每年提供多次的單片機技術培訓機會;
3.2.3 設備實用性
采購的設備應具有完善的實驗體系,通過接受該系統的學習,可以使學生由淺入深逐步掌握單片機軟件編程、單片機硬件電路設計及單片機系統的開發等相關知識。
4 單片機實訓室建設調研分析及結論
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
關鍵詞:汽車;維修特征;進展
引言
現代汽車工業隨著科學技術的飛速發展而日新月異,新工藝、新材料、新技術廣泛運用,特別是電子技術、液壓技術在汽車上應用,使當今的汽車是集各種先進技術的大成,新穎別致的汽車時時翻新。而現代汽車的故障診斷不再是眼看、耳聽、手摸,汽車維修也不再是師傅帶徒弟的一門手藝,而是利用各種新技術的過程。隨著汽車技術的快速發展,日益呈現出汽車維修的高科技特征,與其同時汽車維修理念也不斷更新[1]。
1現代汽車維修的特征
1.1故障診斷特征
現代汽車已不是簡單的機械產品,也不是最初的交通工具,而是由原始汽車進化到一個高科技的結晶體。特別是電子技術、電腦技術的飛速發展,使汽車的科技化程度不斷得到提高。電子燃油噴射系統發動機(EFIE)、ABS防抱死制動系統、SRS安全氣囊系統、電子控制自動變速箱系統(AT)、加速滑動調整系統(ASR)、自動空調系統(A/C)、電子懸掛系統(ECS)、動力轉向系統、自動巡航系統、中控門鎖及防盜系統、TCS動力牽引系統及自我診斷系統等,這些總成均由電控單元件(ECU)全面控制,電控單元具有自診斷功能,能記錄出現的故障,并以代碼形式存儲在電控單元存儲器中。通過解碼器可從電控單元儲存器中讀出存儲的故障碼,從而確定故障的部位和提供排除故障的在線幫助[2,3]。
1.2檢修工具特征
隨著汽車技術的發展,維修設備也隨之產生了質的變化。汽車保修設備的生產,也不再是多以機具類為主。20世紀90年代以來,一批批先進的進口汽車檢測設備和儀器涌入國門。四輪定位儀、解碼器、汽車專用示波器、汽車專用電表、發動機分析儀、尾氣測試儀及電腦動平衡機等,這些昔日人們十分陌生的檢測設備,已經成為現代維修企業的必備工具[4]。而這些檢測設備,本身就是高科技化的產品,是電子檢測技術、電腦技術的高級集成物。要熟練地操作使用這些檢測設備,技術人員需要經過嚴格的培訓,并要掌握外語和電腦技術,才能掌握正確的使用方法,充分發揮檢測設備的各項功能。這種高科技化的現代汽車檢測設備,使現代汽車維修的科技含量大為提高。
1.3維修資訊特征
隨著資訊、信息、網絡化技術的發展,使各行各業都處于一個全新的發展時期。汽車從結構到控制技術日趨高科技化,汽車新品牌、新裝備、新功能層出不窮。維修技術人員不可能將數千種車型的維修資料、數據、程序記憶在大腦中。汽車維修技術人員的知識、技術、經驗以及對資訊的全面掌握,越來越顯示出自身的局限性。而解決這一不足的就是汽車維修專業互聯網絡,即INTERNET互聯網[5]。
INTER-NET互聯網的出現,徹底打破了資訊傳遞在空間、時間上的局限,能在第一時間最全面、最快速地將資訊迅速地傳到地球上每一角落。而INTERNET互聯網絡在中國現代汽車維修行業中已嶄露頭角,從國際汽車維修行業看,維修行業技術資料查詢、故障檢測診斷、技術培訓網絡化,已得到全面的普及。以美國汽車維修業為例,早在20世紀90年代初,在維修信息綜合管理、專家集體會診、網上查詢資料、網上解答疑難雜癥、網上開展技術培訓以及網上購買汽車維修資料,已經成為維修行業的基本特征。汽車維修專業互聯網絡,我國從20世紀90年代中期開始起步,以歐亞·笛威汽車維修專業網站為例,從1995年起,即建立了在會員單位內部使用的遠程通訊BBS。1996年,開始投入巨資,大規模建立汽車維修INTERNET互聯網站[6]。目前已發展成為專業性最強的網站,涵蓋歐美亞各車系發動機、變速箱、空調、懸掛、轉向、定速、安全氣囊及防盜等各系統的基本保養、檢修程序、各類數據、各類元件位置圖、機械拆裝圖以及電氣線路圖,并實現了在網上答題、網上咨詢、網上購物和網上培訓等功能。
1.4維修人才培訓的特征
在我國傳統的汽車維修企業中,維修人員的文化水平、理論基礎、外語水平都較低,傳統的培訓方式大都采用師傅帶徒弟的模式,很難達到機電一體化、懂電腦、會外語的現代維修技術人員的水平。隨著汽車高科技的發展,從事汽車維修服務的技術人員,必須具備高科技的素質,除了具有堅實的汽車專業理論外,還需要熟練掌握各種汽車檢測設備與儀器,能掌握一門外語,能熟練使用電腦分析及汽車維修專業INTERNET互聯網查詢汽車維修資料,對出現的各種疑難雜癥進行分析,達到準確判斷、熟練排除,以最低的成本、最短的工時、最優質的服務,排除各類汽車故障,使車主滿意。此,除了學校的專業教學外,汽車維修技術人員還要加強自身學習,還要借助于各類技術培訓,特別是電化教學和網上培訓,不斷更新維修觀念、知識、技能,提高自身素質,才能維修現代汽車[7]。
國外汽車維修教育界還推出了以多媒體電腦運作的動畫及實物教學光碟資料庫,可應用在遠距離教學和網上教學,并可由教師依學生程度及教學課程,自動編排教學影片播放內容、播放順序、播放時間,隨時調整不同的考評內容和考評標準,激發學生的學習熱情,提高學生的主動學習意愿,建立起電腦教學化的啟發式和互動式學習環境,提高學習成效。這種電腦教學的方式,構成了現代汽車維修培訓的新特征。
1.5維修管理的特征
隨著電腦及相關系統的發展,在許多國家,電腦管理已在汽車維修行業中廣泛應用,而且這個趨勢將持續擴展。在我國,采用電腦化管理還剛起步,對于大多數汽車維修企業而言,誰擁有最完善的管理制度、最現代化的管理方法、最精確的管理數據分析及最良好完備的服務,誰就能爭取最多的客戶,在競爭中立于不敗之地。采用電腦化管理,可以對修理部門的業務部、零件部、車間、收銀、總經理監控諸方面進行聯網操作,綜合管理,使經營活動一目了然,克服了以往混亂的管理局面,將管理人員從日?,嵥榈氖聞罩薪夥懦鰜?提高辦事效率,獲得客戶認同。上層管理者也可以通過電腦管理網絡系統及時了解汽車維修的動態情況,便于統籌安排??梢允咕S修行業改變傳統手工作業的模式,實現質的飛躍??梢宰審S長從繁瑣的事務中解脫出來,爭取更多的效益。
標準規范的電腦化管理,可自動建立完整準確的客戶及車輛檔案,為長期、靈活的客戶服務奠定基礎,完善的維修跟蹤服務功能能增添客戶的滿意程度。可以消除工作方面的一些失誤,提高工作效率。車輛與客戶的動態跟蹤可以使業務部具體掌握車輛及每一個客戶的細節,隨時提醒客戶進行維修、保養和零件的更換,體現服務的完整性、及時性、層次性。
2現代汽車維修與傳統方法比較
現代汽車維修無論從理念、維修制度,還是修理企業的管理及故障診斷的智能化方面,與傳統維修方法相比,均有較大的質的飛躍[8]。
3現代汽車維修企業素質
3.1企業素質特點
現代汽車維修企業贏得生存和發展空間,必須重視企業自身素質的提高,企業素質要素主要包括:
①企業管理現代化。②企業技術管理隊伍的建設。③企業技術業務水平。④維修技術資料和技術信息的使用。⑤維修車輛的質量水平。⑥經營觀念和服務意識。⑦企業信譽及服務信譽。⑧企業的經營效益、職工收益和參與市場競爭的價格優勢。⑨維修市場的占有量。10企業的社會形象、知名度和社會認同感。企業發展的要素所占的比重,是衡量企業綜合素質的量化指標,其數學表達式為
Q=[F1X1+F2X2+…+FnXn][F1Y1+F2Y2+…+FnYn]=∑FiXi/FiYi(1)
式中Q——企業綜合素質指標
Xi——企業已具備的各項素質要素占社會平均統計量的百分比
Yi——企業應當具備的各素質要素,即該要素的社會平均統計量
Fi——分析系數,確定各因素的重要度,主導因素取1,其余取0~1
3.2WTO與汽車維修
加入WTO對中國汽車維修業的影響是巨大的。為了適應售后服務的要求,國外汽車維修業將相繼進入中國市場,國外汽車維修業的介入給中國汽車維修市場提供了一個較為先進的高效的國際技術環境,對促進國內汽車維修業的更新改造、加速汽車維修業技術進步的進程,將起到良好的推動作用[8,9]。目前國內汽車維修技術水平、管理能力、經營方式、生產規模、從業人員的綜合素質和服務意識,與發達國家相比還存在較大差距,如在實現汽修業的配件送貨及全方位的零庫存等。我國汽車維修的經營方式將逐步與國際接軌,多種經營方式已全面展開,如特約維修、維修、現場維修、專項總成維修,也將實現連鎖經營維修、定點維修、會員制方式維修及俱樂部方式的維修等。充分體現低成本,以專一保證質量和服務的優越性。
4結束語
傳統的汽車維修方式、維修制度以及經營模式必然被現代汽車維修方式所代替。以往的汽車維修往往就維修談維修,現代汽車維修是汽車銷售、零件銷售、資訊及售后服務四位一體緊密結合。汽車維修的新趨勢是維修對象的高科技化、維修設備現代化、維修咨詢網絡化、維修診斷專家化、維修管理電腦化及服務對象的社會化[6,10]。國外汽車維修企業以汽車服務貿易的形式進入國內市場,使我國汽車維修行業將面臨嚴峻形勢,而在汽車維修企業發展要素中,起主導作用的因素將是:管理、技術、裝配和信息。倡導汽車維修行業的服務優質化、品牌化、現代化,勢在必行。
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【關鍵詞】: 汽車維修; 維修手段; 檢測手段
Abstract: The problems in this article a brief analysis of vehicle maintenance, combined with the new requirements of the times, to vehicle repair intelligent, information-based solutions.
Key words: vehicle maintenance; maintenance means; detection means
中圖分類號:U472.4 獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)01-0020-02
隨著社會經濟的快速發展和人們消費理念的逐漸提高與更新,汽車已成為現代社會中人們工作、生活不可缺少的一種重要交通工具。然而,當我們在盡情享受現代汽車工業發展給我們生活帶來種種便利的同時,我們也無法回避這么一個現實,那就是汽車隨著行駛里程的增加和使用時間的延續,其技術狀況將不斷惡化并且現代社會對汽車故障診斷技術和維修要求非常高。因此,我們不僅要不斷研制性能優良的汽車,也要借助維護和修理水平的提高來恢復其技術狀況, 在汽車維修過程中,要樹立汽車維修企業在整個社會中應有的地位,需要的是汽車維修企業硬件和軟件的同時發展,只有這樣才能保證整個汽車維修企業健康合理的發展。
一、 汽車維修行業所存在的問題
1. 維修技術落后,主要依靠人工
維修行業的各類技術業務數據的信息量越來越大,造成過程越來越復雜,以至對維修各部門工作進程的監督以及對企業經營數據的統計和分析難以依靠人力有效進行。依靠人力眾多已不能解決維修行業面臨的“瓶頸”,維修不再是依靠個人的經驗;現在,有不少的維修企業以簡單的經驗判斷取代狀態監測,并按汽車運行的時間分期來進行項目檢修,導致了修理項目與汽車的實際故障狀況不相符。
由于傳統的維修資料查詢方式,主要借助于雜志、圖書等落后的、傳統的媒體,所以結果只會是查詢速度慢、信息量小、資料更新遲緩,給維修工作造成很大困難,對與絕大部分的汽車維修人員來說,根本不可能將數以千計的各個車型的維修資料、程序等記憶在大腦中,不能準確判斷出汽車故障。
2. 維修技術跟不上汽車行業發展步伐
隨著電子控制技術、微電子技術在汽車上的廣泛應用,汽車早已成為高度的機電一體化,而由于規模小,資金少,并且現代汽車故障診斷設備的投資比較大,某些汽車維修企業不愿意配備故障診斷設備,造成維修人員對汽車故障的診斷、檢測依舊停留在依靠經驗判斷的階段,從而造成故障診斷的準確率較低,也難以確定故障程度。
企業管理是制約汽車維修技術發展的另一個重要因素,跟不上國際水平,在許多國家,電腦管理已經在汽車修理行業得到了廣泛的應用,而且這個趨勢價格持續擴展。在我國,由于我國企業都是小規模經營,資金不充裕,還抱有傳統觀念不愿革新,制約汽車維修企業得不到進一步發展。
二、 汽車維修行業的智能化
隨著科學技術的進步,計算機技術在汽車檢測技術領域的應用進一步向深度和廣度發展,已出現集檢測工藝、操作、數據采集和打印、存儲、顯示等功能于一體的系統軟件,使汽車檢測線實現了全自動化。這樣不僅可避免人為的判斷錯誤,提高檢測準確性;而且可以把受檢汽車的技術狀況儲存在計算機中,對汽車進行全壽命管理,可作為下次檢驗參考。
目前,大部分汽車都裝備有較多的電子控制裝置,其技術含量高,電路復雜,讓人難以掌握。正確識讀汽車電路圖,也需要一定的技巧。電路圖是了解汽車上種類電氣系統工作時使用的重要資料,了解汽車電路的類型及特點,各車系的電路特點及表達方式,各系統電路圖的識讀方法、規律與技巧,指導如何正確識讀、使用電路圖有很重要的作用。而且近年來,不少的汽車換裝上了電子控制式懸架?,F階段對電控懸架的維修主要是高度調整功能、輸入輸出信號、溢流閥、漏氣的檢修。
在20世紀90年代,又有一批批先進的進口汽車檢測設備和儀器涌入國門。四輪定位儀、解碼器、汽車專用示波器、汽車專用電表、發動機分析儀、尾氣測試儀及電腦動平衡機等,這些昔日人們十分陌生的檢測設備,已經成為現代維修企業的必備工具。
由此可見,在現今社會科學技術的推動下,汽車檢測設備在智能化、自動化等方面有了新的發展。
三、 解決對策
1. 故障診斷和維護
隨著電子技術、電腦技術的飛速發展,汽車的科技化程度不斷得到提高。現代汽車不再是簡單的機械產品,最初的交通工具,而是由原始汽車進化到一個高科技的結晶體。
電子燃油噴射系統發動機(EFIE)、SRS安全氣囊系統、電子控制自動變速箱系統(AT)、自動空調系統(A/C)、電子懸掛系統(ECS)、自動巡航系統、TCS動力牽引系統及自我診斷系統等,這些均由電控單元件(ECU)全面控制。電控單元具有自診斷,記錄故障,以代碼形式存儲在電控單元存儲器中。通過解碼器可從電控單元儲存器中讀出存儲的故障碼,從而確定故障的部位和提供排除故障的在線幫助。
通過系統的記錄可以從中分析預知鼓掌,對汽車進行維護,從而預防故障的發生。
2. 維修隊伍培訓
汽車維修行業的健康有序發展維修人才是關鍵,任何離開、忽視了人自身因素而去尋求企業內部的所謂發展只能是癡人說夢。
要求維修人員參加日常的維修培訓,通過汽車維修專項技能認證體系。
汽車維修技術人要加強自身學習,借助于各類技術培訓,特別是電化教學和網上培訓,不斷更新維修觀念、知識、技能,提高自身素質,并且要定期的進行人員培訓,掌握最新汽車制造的信息,多與國外先進汽車維修企業進行交流學習,借鑒其先進人才管理模式,維修現代汽車。
對汽修人員要給予合理工資,解決好生活問題才能更好的投入工作之中,合理安排工作時間,保證汽修人員生命財產安全。
3. 計算機管理維護
隨著現代科學技術的突飛猛進,各行各業都處于一個全新的發展階段。汽車行業從結構到控制越來越高科技化,新裝備、新功能、新品牌層出不窮。
維修技術人員卻不可能將各種車型的維修資料、程序記在大腦中。汽車維修技術人員的技術經驗、技術知識以及資訊的全方位掌握,更為凸顯出自身的局限性,而解決這一不足的就是汽車維修專業互聯網絡,即Internet互聯網。
在汽車維修業中,現代信息技術的運用,以實現汽車維修行業的現代管理模式和管理方式;現代信息技術的廣泛運用,使汽車維修人員及時了解、掌握、使用現代汽車維修技術,采用先進的科學的維修手段造就“高質量的客戶服務”,這種服務勢必將成為汽車維修行業競爭的最重要手段之一;現代信息技術的運用不僅有助于提高汽車維修人員的操作技能,也有助于提高整個維修行業的運行效率,準確發現故障,減少維修時間,而且準確及時的汽車故障診斷減少了技術管理人員主觀判斷上可能造成的失誤,這有利于制定科學合理的維修方案。先進的管理模式,科學的修理工藝,可靠的質量保證,高效的客戶服務必將造就一流的汽車維修企業。
參考文獻
1.邵坤試論汽車維修存在的問題及解決對策《黑龍江科技信息》2011
關鍵詞:電力電子技術;教學研究;備課;教學原則
作者簡介:湯賜(1978-),男,湖南湘潭人,長沙理工大學電氣與信息工程學院,講師。(湖南 長沙 410114)
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)07-0070-03
電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術,其應用范圍非常廣泛,涉及一般工業、交通運輸、電力系統、通信網絡、計算機、新能源發電等,因而“電力電子技術”已成為本科教學階段的專業基礎課程,地位十分重要。然而由于課程難、內容多、課時少,所以上好“電力電子技術”是一件具有挑戰性的工作。
評判“電力電子技術”課上得是否好,至少應關注它有無具備以下7個方面的特征:[1]內容豐富、概念明確、重點突出、脈絡清晰、語言生動、板書精當和學時準確(不拖堂、不早退);其中第一、二點主要取決于授課教師的學術水平,而后面五點則與教師傳授、幫促方面的基本功有關。目前,大學新進教師普遍為高學歷人才,在學術上有著一定深度和廣度,但在傳授和幫促的基本功方面還顯得有些薄弱。
作為大學新進教師中一員,筆者通過多聽有豐富教學經驗的老師授課,向他們請教,并拜讀北京理工大學龔紹文教授所著《大學青年教師教學入門:大學施教學初步》,[1]對如何上好“電力電子技術”有了一些初步認識,概括起來,主要是注意四個方面的問題:做好整體性備課工作、做好每次課的課前備課工作、重視第一堂課以及掌握并運用好教學基本原則。
一、做好整體性備課工作
眾所周知,要想上好一門課,首先是要備好課。備課有兩種類型:[1]一種是針對全課程內容而言的整體性備課,另一種是每次課(大學中通常是將連續的兩節課作為一次課)的課前備課。
整體性備課是對“電力電子技術”的全面準備,是教師能否講好這門課程的最關鍵的一步。只有對“電力電子技術”有了整體上的把握,對教學內容已經做到了融會貫通,才能在具體講授每次課時有一個全局的高度、有一種俯視的自信,才能清晰流暢、舉重若輕地講授課程,猶如庖丁解牛,游刃有余。在整體性備課時,關鍵是要弄清楚5個基本問題,并完成好6件準備工作。
1.5個基本問題
(1)“電力電子技術”的主體框架,基本內容、各部分內容之間的邏輯關系,以及貫穿全課程的關鍵線索是什么?這個問題是從整體上把握“電力電子技術”的首要問題,直接挑戰教師對所授內容的理解深度和運用程度。
“電力電子技術”主要由三大部分組成:[2]電力電子器件;AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大類基本變流電路以及由它們組合而成的組合變流電路;對各種變流電路都適用的PWM控制技術和軟開關技術。其中,各種變流電路及其控制技術的學習和掌握是本課程的主體。變流電路種類繁多,突出帶有共性的分析方法對于理解各種電路的工作原理具有十分重要的作用。例如,通斷型電力電子器件的存在,使得四大類變流電路及其他們的組合變流電路呈現出非線性特性;但當電路中各通斷型電力電子器件的通斷狀態確定后,整個變流電路又可以根據線性電路的基本理論進行分析。相位控制和脈沖寬度調制(PWM)則是分別針對半控型器件和全控型器件組成的電路拓撲的兩種控制技術。而所選用的通斷型電力電子器件的類型(即不可控型、半控型、全控型)則是將各種變流電路及其控制技術(對不可控型器件構成的電路不存在控制問題)構成一個有機整體的關鍵線索。
(2)“電力電子技術”的教學目標是什么?也就是說,學了這門課程以后,學生能夠做到些什么?為了從宏觀上控制大學的教學質量,教育部對主要的基礎性、專業基礎性課程都制定了相應的“課程教學基本要求”,一般涉及兩個方面的內容:一個方面是規定了一門課程必須包含的知識點和基本技能;另一個方面是學生對這些知識和技能應該掌握的程度層次,例如,識記、了解、理解、應用(可進一步細化為簡單應用、分析、綜合和評價等)。
通過對“電力電子技術”的學習,學生熟悉并掌握晶閘管、門極可關斷晶閘管(GTO)、電力雙極型晶體管(BJT)、電力場效應晶體管(Power MOSFET)和絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)等電力電子器件的工作原理、開關特性和電氣參數;熟悉并掌握單相、三相整流電路和有源逆變電路的基本原理、波形分析,以及各種性質的負載對電路工作性能的影響;掌握直流斬波電路的工作原理、電路結構、換相方法及參數計算;掌握交流調壓電路的電路結構、換相方法、波形分析和參數計算,了解交-交變頻電路的基本原理;掌握逆變電路,特別是PWM型逆變電路的工作原理、控制方法、波形分析;了解軟開關技術的基本概念;了解電力電子技術的發展方向。
(3)“電力電子技術”的歷史、現狀和發展方向是什么?了解歷史,分析現狀,是為了更好地預測未來。所謂“了解歷史”,首先,要清楚所授課程的發展經歷了幾個階段;其次,應知道每個階段的標志性事件、代表性人物和重要結果;最后,對某些重要結果在歷史上的獲得過程也需有所涉獵,從而有助于利用歷史所蘊含的科學精神、研究方法和思想啟迪,創造性地挖掘新方法、新技術。[1]而在分析現狀時,不但要聚焦本校、兄弟院校、國外高校對本課程在教學內容、教學模式、教學方法和教學手段等方面的情況,還應關注本課程所屬學科的最新科研進展。
由于電力電子器件的發展對電力電子技術的發展起著決定性的作用,因此,電力電子技術的發展史是以電力電子器件的發展史為綱的。
使用電子管、水銀整流器的時期屬于電力電子技術的史前期或黎明期。在這一時期,各種整流電路、逆變電路和周波變流電路的理論已經發展成熟并廣為應用。1957年美國通用電氣公司研制出第一個晶閘管標志著電力電子技術的正式誕生;隨著晶閘管及晶閘管變流技術的發展,電力電子技術的概念和基礎得以逐漸確立。由于晶閘管是通過對門極的控制能夠使其導通而不能使其關斷的器件(即半控型器件),因而所采用的控制方式主要是相位控制,其關斷通常需要依靠電網電壓等外部條件來實現,實際應用時受到很大的局限。20世紀70年代后期,以GTO、BJT和Power MOSFET為代表的全控型器件迅速發展,把電力電子技術推進到一個新的發展階段。與晶閘管電路的相位控制方式相對應,采用全控型器件電路的主要控制方式為PWM。PWM方式不僅在逆變、斬波、整流、變頻及交流電力控制中均可應用,而且使得電路的控制性能大為改善,因而對電力電子技術的發展產生了極為深遠的影響。在20世紀80年代后期,以IGBT為代表的復合型器件異軍突起。由于綜合了MOSFET驅動功率小、開關速度快和BJT通態壓降小、載流能力大的優點,因此,IGBT成為了現代電力電子技術的主導器件。同IGBT相類似的,還有復合了MOSFET和GTO優良性能的MOS控制晶閘管(MCT)和集成門極換流晶閘管(IGCT)。目前,把驅動、控制、保護電路和功率器件集成在一起,構成功率集成電路(PIC)成為了電力電子技術發展的一個重要方向。
(4)“電力電子技術”在整個教學計劃中的地位和作用是什么?整個大學四年的教學過程是一個系統工程,而具體到某一門課程則只屬于它的一個局部,因此,各門課程的教學不能孤立地進行,而必須與其他課程相互配合,特別是要關注前修課和后續課。
“電力電子技術”是一門技術基礎課,在學習它之前,學生應學過“電路”和“電子技術基礎”,并已能熟練使用示波器等電子儀器;而“電力拖動自動控制系統”則是該課程的后續課之一。
(5)“電力電子技術”的主要內容應通過怎樣的教學步驟和教學方法傳授給學生?設計一個合理的教學步驟或教學過程,并采用科學的教學方法幫助和鼓勵學生達到教學目標是整體性備課的最后一個基本問題。
一般來講,教學過程可分為三步走:首先,是把“電力電子技術”的教學目標具體化、明確化,并通過教學內容這一載體反映出來。然后,采用各種行之有效的教學方法,幫助和鼓勵學生通過自主學習來達到課程教學目標,所謂“授之魚,不如授之以漁”。比如,可以幫助和鼓勵學生自己運用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓撲,[3]驗證相位控制方式和PWM方式;幫助和鼓勵學生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型,并善于利用Google搜索網絡資源;最后,就是要合理評價學生的進步。
教學方法是多種多樣的,包括講授法、談話法、討論法、直觀教學法、準直觀法、邊講邊練法、單元教學法、發現教學法、程序教學法、案例教學法、暗示教學法等,[1]上述方法都有它們各自的優勢和不足,適用于不同的場合,因此,不應盲目肯定或否定一種方法,而應結合教學模式、教學手段和教學設備加以綜合使用。對于“電力電子技術”這門課程而言,筆者非常信賴案例教學法――通過演示Matlab/Simulink模型搭建與仿真分析來傳授學生點石成金的“金手指”。
2.6件準備工作
有了對上述5個基本問題的認識后,接下來就應該做好以下6件準備工作了:認真研讀“電力電子技術”教學基本要求和教學大綱;認真選擇、研讀教材及參考書;認真研讀“電力電子技術”的前修課和后續課的教材;自己動手做過教材中的全部練習題及思考題;了解學生;撰寫一份“電力電子技術”教學安排表,并在課前發放給每個學生。其中,最要緊的是研讀教材、做好習題和了解學生。
所謂“研讀”,是指通過仔細的、反復的、研究式的將選定的《電力電子技術》教材讀上很多遍,從而把教材中的重點和難點部分完全吃透,即要讀到不會被人就教材中的內容問倒、讀到可以脈絡清晰、有理有據地用自己的語言來闡述教材中的重點和難點內容。
西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第4版),[2]每章均提供有習題及思考題。這些習題及思考題都是精心安排的,與正文相互呼應、相互配合,有助于學生對教材內容的理解和能力的培養。然而學生在做題的過程中又最容易出現問題,也最需要教師的幫助和指導,因此,教師必須事先親自動手做一遍,做到對所有習題都心中有數,這樣才能使學生通過“帶著問題自學”、“向教師尋求答疑釋惑”的過程獲得“豁然開朗”的明悟。
所謂了解學生,首先,是要了解學生當前的知識基礎,因為一切新的知識都是在已有知識平臺的基礎上增加的。其次,是要了解學生的能力狀況、所學專業、就業去向等信息,以便決定“電力電子技術”對本屆學生的講法,如何運用啟發式教學原則以及如何與學生的專業、就業相結合。
只有在弄清楚5個基本問題并做好6件準備工作后,整體性備課才能算大致完成,所獲得的一個重要結果就是寫出一份“‘電力電子技術’教學安排表”;據此,實現每次課的課前備課,即寫出一份針對每次課的教案,從而給學生具體上好每一次課。
二、做好每一次課的課前備課工作
整體性備課是非常重要的,但課還得一次課一次課地講。事實上,只有每一次課都講好了,整體性的把握才能落到實處,因此,在每一次講課之前也要備好課,具體來說:要根據“電力電子技術”教學安排表明確每次課所講授內容的大題目,確立教學目的,選擇具體內容及講授重點;根據教學的具體內容確定教學模式,例如,課堂講授、實驗或討論等;要把選定的教學內容組織成一次講授式或議論式或談話式的文稿,應服從并服務于主題,把各部分內容按起始段、中間段到結尾段的順序安排組織好;選擇合適的教學方法和教學手段;寫出一份教案來,準備在課堂中使用。其中,教案是做好每次課的課前備課工作的最為核心之處。
一般來說,一次“電力電子技術”課的教案由兩大部分組成:概述和教學進程。概述主要用于闡釋教師對本次課的基本認識和實施教學的指導思想,涉及授課對象及其特點(重點是學生的專業特色、就業去向、已有的知識基礎和學習能力)、題目或主題、教學目的、重點和難點、講授方法和教學手段等。[4]教學進程則負責具體組織教學步驟,用以落實概述中的基本分析和指導思想,通常按授課時序寫明每個教學段落的教學要求、教學內容、表達方式和時間分配等細節。
三、重視第一堂課
俗話說,良好的開端是成功的一半!第一堂課講得好不好對整個“電力電子技術”課程能否順利進行是至關重要的。如果學生對第一堂課的印象好,為以后的講課就創造了良好條件;相反,如果第一堂課準備不足,給學生的印象不好,以后就要花上好幾倍的工夫才能挽回。因此,教師首先要從思想上高度重視第一堂課。
那么,第一堂課怎樣才算成功呢?“興趣是最好的老師”,筆者認為,第一堂課應努力使學生產生三個興趣:讓學生對教師產生興趣;讓學生對電氣工程學科產生興趣;讓學生對學習“電力電子技術”課程產生興趣。為此,教師須明確教學目的,并完美演繹“三個介紹”。
1.明確教學目的
“電力電子技術”第一堂課通常為緒論課。考慮到大學生都有一定的自學能力,即表現為對具體問題的理解以及數學演繹能力,但從課程整體內容上把握實質問題的能力還較弱,因此,第一堂課的教學目的旨在把學生的注意力抓過來,免得課程一開頭就使學生在沒有任何思想準備的情況下盲目陷入到具體問題的思考之中。通過對一些教學內容,如“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用是什么,什么是電力電子技術,它的發展經歷了哪些階段,目前主要應用在哪些領域等具體教學內容的初步說明,使學生對電力電子技術有一個宏觀意義上的了解。在進行課堂講授時,要重點分析“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用;闡述電力電子技術與電子學、電氣工程、控制理論三者的關系;并結合授課對象所學專業的特點及需要,介紹電力電子技術目前主要應用的領域。
2.教師的自我介紹
對于任何一門新開課,簡短的自我介紹是師生間建立起相互了解的第一步。教師良好的精神風貌、對本學科知識孜孜以求的精神以及求學、工作、生活中面對困難、挫折的勇氣都會深深地感染學生,使對未來還多少感到迷茫的他們多一份信心,少一些顧慮。因此,教師在進行自我介紹時,需注意以下幾個方面:第一,內容應盡量貼近電氣工程學科的發展或“電力電子技術”課程的學習。例如,筆者通過自己本科階段學習自動化專業、碩士研究生階段從事電機與電器專業、博士研究生階段畢業于電力電子與電力傳動專業的求學歷程介紹,為后續分析“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用埋下伏筆。第二,用語準確、規范、生動,有著自己鮮明或獨特的語言風格和表達特點。第三,要把自己的學科造詣、科研成就適度的介紹給學生,使學生對教師產生信任感和敬佩感。
3.電氣工程學科的介紹
電氣工程是研究電磁現象、規律及應用的學科,下設5個二級學科,分別為電機與電器、電力系統及其自動化、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動和電工理論與新技術。
作為現代科技領域中的核心學科之一,以及當今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科,電氣工程的教育和科研不僅在我國,而且在發達國家的大學中也一直占據著十分重要的地位。通過“電路原理”、“電路實驗”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”、“電子技術實驗”、“自動控制原理”、“微機原理與接口技術”等基礎必修課,認識實習、電子實習、金工實習等基礎實踐環節,“工程電磁場”、“電機學”、“電力電子技術”、“電氣控制與PLC技術”、“電力系統穩態分析”、“電力系統暫態分析”、“發電廠的電氣部分”、“電力系統繼電保護”、“電力系統自動裝置”、“高電壓與絕緣技術”、“電力系統微機繼電保護”等專業必修課,“單片機原理及應用”、“控制系統仿真”、“嵌入式系統及應用”、“自動化儀表與過程控制”、“虛擬儀器”、“電力工程概論”、“電能質量分析與控制”、“新能源發電技術”、“配電自動化”、“絕緣在線檢測技術”、“電力系統過電壓”、“電力系統調度運行與控制”、“電力系統市場營銷”、“電力系統自動化”等專業選修課,“電子技術課程設計”、“高電壓與絕緣技術課程設計”、“發電廠的電氣部分課程設計”、“電力系統分析課程設計”、“電力系統繼電保護課程設計”、“變電站微機監控實訓”、“生產實習”、“畢業實習”、“畢業設計(論文)”等專業實踐環節的學習和培訓,培養有關電能生產、傳輸直至使用的全過程中,各種電氣設備和系統的設計、制造、運行、測量和控制等方面的高層次科學研究、工程技術與管理專門人才和高等學校師資。
由于電氣工程研究范圍廣泛,應用前景樂觀,加上在人才培養模式上突出了寬口徑、復合型,因此,該專業的畢業生在就業時呈現出“點多、面寬、適應性強”等特點。一般來說,從電氣工程專業順利畢業后能夠在系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗技術、研制開發、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域擔任重要工作,也能到各級發電廠、供電局、電網調度所、各類大中型企業從事電力設計、建設、調試、生產、運行、管理、市場運營、科技開發和技術培訓等工作,或從事電氣設備的維護、檢修、安裝和調試等方面的工作。
通過對電氣工程學科的介紹,一方面讓學生產生能有幸從事電氣工程學習的自豪感,并形成正確的學習觀,明確學習目的;另一方面也有助于引出“電力電子技術”課程及電力電子技術的地位與作用的學習內容。
4.“電力電子技術”學習方法的介紹
對于學生而言,他們最關心的是即將要開始學習的這門課程到底要學些什么,學完了以后有什么用,難不難學,該怎樣學等,因此,教師在第一堂課上,應結合自己的學習經歷和科研體會,向學生介紹“電力電子技術”的學習方法。例如,筆者通過介紹自己如何運用電力電子技術提高電能質量的科研經歷,鼓勵學生自己運用Matlab/Simulink搭建簡單的變流電路拓撲,驗證相位控制方式和PWM方式;鼓勵學生使用Matlab/Simulink中自帶的仿真模型;將適合學生自主學習和探究學習的網絡資源介紹給他們,以期達到“授之漁”的目的。
四、掌握并運用好教學基本原則
首先,要建立一個指導思想,就是“教完全是為了學”,即明確教學效果和學生的收獲才是“電力電子技術”教學研究的出發點和落腳點。
其次,應確立啟發式教學的原則。所謂啟發式教學是指在教學活動中學生對于知識的獲得不是被動地由教師灌入而來的,而是在教師的啟發、引導下,通過自己的思考、推理或聯想而來的。這種教學方式保證了學生是教學活動的主體,教師是教學活動的主導,有利于發揮二者的積極性。那么,每一堂課怎樣實施啟發式教學呢?是不是在講述一個問題時,只有向學生不斷提問才算是啟發式教學呢?其實不然。
在講述一個問題時,只要教師抓住了問題的本質,或通過剖析提煉出某類問題的共性,并深刻地闡明了它,在解決問題的講述中體現了解決此類問題的一般方法和特殊技巧,那么對學生就會有啟發作用,因而也就屬于啟發式教學。[1]例如,在講授基本斬波電路的相關內容時,筆者以Buck電路為例,對其小信號建模方法進行了介紹。由于電路拓撲簡單(開關器件的通斷只衍生出兩個線性子電路拓撲),涵蓋內容卻豐富(涉及電路分析、偏微分運算、狀態方程求解,傳遞函數與控制框圖表示等),因此,一方面學生能夠輕松掌握對于變流電路這類因含有開關器件而呈現出非線性的電路的建模方法,另一方面,也讓學生明白了整個大學階段所學的各門課程其實是相互關聯的,共同服務于解決問題的需要。
最后,需強調師生互動,發揮教師“教”與學生“學”的積極性。師生之間的互動有兩種表現形式:一種是顯性的,一種是隱形的。前者有明顯的身體動作方面的互動;后者則體現為思維上、眼神上的互動,尤其是思維上的互動。要想在課堂上與學生有思維上的互動,教師要努力做到讓學生的腦子里始終帶有問題,引導學生自己去發現解決問題的方法,使之有成就感,教師再適時地給予肯定,讓學生的學習積極性高漲起來。
五、結束語
由于課程難,內容多,課時少,所以對于大學新進教師來說,上好“電力電子技術”并非易事。筆者從做好整體性備課工作、做好每次課的課前備課工作、重視第一課堂以及掌握并運用教學的基本原則4個方面談了談自己講授《電力電子技術》的認識和體會。
參考文獻:
[1]龔紹文.大學青年教師教學入門――大學施教學初步[M].北京:北京理工大學出版社,2006.
[2]王兆安,黃俊.電力電子技術[M].第4版.北京:機械工業出版社,2000.