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《電路》和《信號(hào)與系統(tǒng)》課程是電氣工程及其自動(dòng)化本科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課,所涉及的基本概念和研究方法已逐漸應(yīng)用于電氣技術(shù)中的各個(gè)領(lǐng)域。《電路》課程研究電路的基礎(chǔ)知識(shí),《信號(hào)與系統(tǒng)》課程研究信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法,應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)的方法和結(jié)論闡述和解決物理問(wèn)題,將物理意義與數(shù)學(xué)論證緊密結(jié)合。由于該課程理論性較強(qiáng),公式和理論推導(dǎo)證明較多,在教學(xué)上具有一定的難度,并且該課程的教學(xué)質(zhì)量關(guān)系到后續(xù)課程的教學(xué)質(zhì)量。本文結(jié)合筆者對(duì)上海電力學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科大學(xué)二年級(jí)和大學(xué)三年級(jí)學(xué)生的《電路》和《信號(hào)與系統(tǒng)》教學(xué)過(guò)程中的實(shí)踐和體會(huì),在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行了一些探索和研究。
一、教學(xué)內(nèi)容的選擇
針對(duì)上海電力學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科的學(xué)生,選擇由我院教師編寫(xiě)的中國(guó)電力出版社出版的《電路》和由我院教師編寫(xiě)的清華大學(xué)出版社出版的《信號(hào)處理原理與應(yīng)用》作為教材,教材介紹了電路的基本原理和連續(xù)時(shí)間信號(hào)及離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的分析[1-2]。我院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)二年級(jí)的《電路》課程包含正弦交流電路頻域分析(相量法)、非正弦電流電路分析(傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)分析方法)、電路的復(fù)頻域分析(拉普拉斯變換的方法)、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)、狀態(tài)方程等內(nèi)容,這些內(nèi)容在傳統(tǒng)的《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中也是授課內(nèi)容。對(duì)于這部分內(nèi)容,《信號(hào)與系統(tǒng)》課程重點(diǎn)從“系統(tǒng)”的角度進(jìn)行講授。由于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)后續(xù)課程中不再開(kāi)設(shè)《數(shù)字信號(hào)處理》課程,在《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中加入了離散傅里葉變換、濾波器的原理與設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí),讓學(xué)生能夠更多了解數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)技術(shù)。
二、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革
為了提高《電路》和《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力,對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革。
(一)將《電路》課程和《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的內(nèi)容有機(jī)結(jié)合
《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的核心是幾種變換域方法的原理和應(yīng)用[3],通過(guò)建立“電路、信號(hào)與系統(tǒng)”的概念,幫助學(xué)生理解各種變換方法。對(duì)于連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng),“電路”課程從“路”的角度分析電路的電壓、電流和功率;《信號(hào)與系統(tǒng)》課程從“系統(tǒng)”的角度分析電路,將該電路看作系統(tǒng),研究該系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系。“時(shí)域分析”用數(shù)學(xué)的方法求解電路,闡述信號(hào)與系統(tǒng)的物理意義;“頻域分析”研究是系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng);“復(fù)頻域分析”通過(guò)拉普拉斯變換的方法,將時(shí)域變換到復(fù)頻域,以較簡(jiǎn)便的數(shù)學(xué)方法求解電路。
在《電路》課程中,用相量法對(duì)正弦交流電路進(jìn)行分析,其實(shí)質(zhì)就是采用變換域的方法,將時(shí)域變換到頻域下進(jìn)行研究,在講授“電路”課程的時(shí)候,強(qiáng)調(diào)變換域的思想;在后續(xù)章節(jié)講授拉普拉斯變換,繼續(xù)闡述變換域的方法,并說(shuō)明兩種變換之間的關(guān)系。學(xué)生在《電路》課程中較早接觸到變換域的思想,學(xué)習(xí)《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中連續(xù)時(shí)間與系統(tǒng)的傅立葉變換,離散時(shí)間與系統(tǒng)的Z變換和傅里葉變換,教學(xué)方法上突出了承上啟下、循序漸進(jìn)的教學(xué)理念,學(xué)生容易掌握,教學(xué)效果良好。
(二)用類比的方法授課
《信號(hào)與系統(tǒng)》課程學(xué)習(xí)過(guò)程中,大部分學(xué)生對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)能夠較好的理解和掌握,但是學(xué)習(xí)離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)存在一定的困難。針對(duì)課程中的連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)和離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)具有平行相似的特點(diǎn),采用類比法講授兩類信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法,學(xué)生在了解數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好的連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)理論的同時(shí),通過(guò)聯(lián)想舉一反三的充分理解數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱的離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)理論。《電路》課程中介紹一階電路的時(shí)域分析方法,總結(jié)出來(lái)三要素法,直觀清楚。二階電路的時(shí)域分析方法比較復(fù)雜,引入了復(fù)頻域的拉普拉斯變換,分析高階電路非常有效,學(xué)生直觀的意識(shí)到通過(guò)變換域的方法帶來(lái)很大的方便。對(duì)于《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中的z域變換的方法可以采用類似的方法授課,讓學(xué)生較好的理解離散系統(tǒng)[4]。
(三)理論與實(shí)際相結(jié)合
課堂教學(xué)內(nèi)容要與實(shí)際生活聯(lián)系,讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)的熱情和興趣。《電路》和《信號(hào)與系統(tǒng)》課程的理論性比較強(qiáng),內(nèi)容相對(duì)比較枯燥。要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,選取一些生動(dòng)的實(shí)例融入到課堂教學(xué)中。電力系統(tǒng)中的諧波分析,通過(guò)快速傅里葉變換的方法進(jìn)行分析。學(xué)階電路的放電過(guò)程時(shí),從時(shí)鐘的鐘擺入手。推動(dòng)鐘擺開(kāi)始擺動(dòng),它將以某種頻率振蕩,控制頻率的主要是鐘擺的長(zhǎng)度。在鐘擺中,能量在勢(shì)能和動(dòng)能之間轉(zhuǎn)換,這兩種形態(tài)間的能量的轉(zhuǎn)換就是導(dǎo)致振蕩的原因。最后由于摩擦的作用,任何物理振蕩都會(huì)停止。將電容器和電感器連接在一起組成的二階電路, 電容器儲(chǔ)存電場(chǎng)能量,而電感器儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量,電容器將通過(guò)電感器進(jìn)行充放電,直到金屬導(dǎo)線中的電阻耗完能量振蕩結(jié)束,振蕩頻率取決于電感器和電容器的大小。理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)有利于增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
結(jié)合我院的實(shí)際情況,將Matlab軟件引入《電路》和《信號(hào)與系統(tǒng)》教學(xué)中,堅(jiān)持結(jié)合工程應(yīng)用需要,培訓(xùn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Αatlab軟件具有完備的圖形處理功能,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化,為該課程的實(shí)驗(yàn)體系提供了強(qiáng)大的支持。結(jié)合科技界、產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用要求,課程組明確將MATLAB運(yùn)用技術(shù),并作為實(shí)驗(yàn)考核的內(nèi)容。經(jīng)過(guò)這樣訓(xùn)練的學(xué)生,既能掌握基本理論和主要算法,又能將它作為工程實(shí)現(xiàn),實(shí)踐能力得到培養(yǎng)。
四、結(jié)束語(yǔ)
前文結(jié)合我院“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐,從學(xué)生評(píng)教和督導(dǎo)聽(tīng)課來(lái)看,學(xué)生和督導(dǎo)認(rèn)可教師的授課方式,大部分學(xué)生增強(qiáng)了學(xué)習(xí)熱情,考試成績(jī)也有很大的提高。結(jié)合教學(xué)要求,科學(xué)編排教學(xué)內(nèi)容;結(jié)合學(xué)生能力培養(yǎng)需要,科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);結(jié)合教學(xué)效果需要,推動(dòng)教學(xué)互動(dòng),促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)。教學(xué)改革有助于提高教學(xué)質(zhì)量,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn):
[1]楊歡紅,楊爾濱,劉蓉暉.電路[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.
[2]靳希,楊爾濱,趙玲.信號(hào)處理原理與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008.
[3]許波等.“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革思考與實(shí)踐[J] .南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 30(1):8-10.
[4]郭榮艷,劉曉青.“電路”與“信號(hào)與系統(tǒng)”課程優(yōu)化整合與改革實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育,2011, 16(16):80-82.
基金項(xiàng)目:
中圖分類號(hào):G4
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):16723198(2013)17013301
1引言
工程電磁場(chǎng)作為電氣工程及其自動(dòng)化以及相關(guān)專業(yè)的一門(mén)理論基礎(chǔ)課,對(duì)于電氣工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程有著非常重要的作用。而由于課程本身的難度和課時(shí)量的要求,使得同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)工程電磁場(chǎng)這門(mén)課程時(shí)感到很吃力。
對(duì)于工程電磁場(chǎng)這門(mén)課程來(lái)講,學(xué)好這門(mén)課程需要很好的數(shù)學(xué)功底,這里面的數(shù)學(xué)知識(shí)就包括高等數(shù)學(xué)中矢量分析、微積分以及微積分方程的知識(shí)。另外,為適應(yīng)當(dāng)前學(xué)生相應(yīng)的動(dòng)手應(yīng)用能力的提高,這門(mén)課程的課時(shí)量又有相應(yīng)的減少,僅有32學(xué)時(shí)。而對(duì)于同學(xué)們來(lái)講,上課時(shí)需要完成一些微分和積分方面公式的推導(dǎo),推導(dǎo)過(guò)程有時(shí)很繁瑣,這也會(huì)在不同程度影響學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程的積極性。這兩方面的原因?qū)е铝苏n程的難教和學(xué)生的難學(xué)。
如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性是擺在任課教師面前的一個(gè)重要課題。我結(jié)合我對(duì)于這門(mén)課程的教學(xué)情況提出了一些想法,并且在課堂上取得了較好的教學(xué)效果。這種方法就是對(duì)于教和學(xué)的深入淺出。下面我將從對(duì)這門(mén)課程如何把知識(shí)深入展開(kāi),如何使內(nèi)容通過(guò)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用更加易懂做一些解析。希望能對(duì)工程電磁場(chǎng)的教學(xué)有所裨益。如果把工程電磁場(chǎng)復(fù)雜的公式推導(dǎo)和數(shù)學(xué)知識(shí)比作陽(yáng)春白雪,那么如何使學(xué)生理解起來(lái)覺(jué)得簡(jiǎn)單易懂,就是要把這些繁復(fù)的知識(shí)變成下里巴人的過(guò)程。
2工程電磁場(chǎng)課程內(nèi)容的“深入”
首先是工程電磁場(chǎng)知識(shí)的深入,所謂深入是把工程電磁場(chǎng)的基本理論和所需要的數(shù)學(xué)知識(shí)充分地展示給學(xué)生,讓學(xué)生知其然又知其所以然。比如,在實(shí)際教學(xué)中,可以先在最開(kāi)始的一兩節(jié)課籠統(tǒng)地給同學(xué)們把相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)介紹一遍。在這最開(kāi)始的時(shí)候只是讓學(xué)生對(duì)于相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)有個(gè)印象,讓他們知道這門(mén)課程需要用到那些數(shù)學(xué)知識(shí),便于學(xué)生在課下有針對(duì)性的學(xué)習(xí)。而在開(kāi)始講到相應(yīng)的課程內(nèi)容時(shí),在結(jié)合內(nèi)容作相對(duì)詳細(xì)的分析和推導(dǎo)。
工程電磁場(chǎng)是在大學(xué)物理基礎(chǔ)上對(duì)其中電磁場(chǎng)部分的延伸和擴(kuò)展。其課程的主要內(nèi)容是以麥克斯韋方程組為中心,介紹了涉及到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的電磁場(chǎng)的基本概念、基本原理、不同帶電體之間的各種相互作用以及這些理論方法在工程上的應(yīng)用。而由于課程中要求學(xué)生應(yīng)理解和應(yīng)用“場(chǎng)”的觀念來(lái)分析和解決問(wèn)題。而場(chǎng)是一個(gè)空間抽象的概念,所以這就要求學(xué)生首先要從思維上構(gòu)建出“場(chǎng)”的分布,這對(duì)學(xué)生的抽象思維能力和空間想象能力要求比較高。結(jié)合學(xué)生以后主要向電力公司或部門(mén)就業(yè)的實(shí)際,工程電磁場(chǎng)這門(mén)課程教學(xué)以靜電場(chǎng)、穩(wěn)恒電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)原理為主,結(jié)合一些工程技術(shù)問(wèn)題來(lái)探討和學(xué)習(xí)。通過(guò)對(duì)工程電磁場(chǎng)的基本概念和原理等內(nèi)容的本質(zhì)理解,獲得工程電磁場(chǎng)的系統(tǒng)知識(shí)。
3工程電磁場(chǎng)課程講解的“淺出”
如何使電磁場(chǎng)中很多繁復(fù)的概念理解更容易,使學(xué)生對(duì)于課程知識(shí)內(nèi)容的理解更清晰和生動(dòng)起來(lái),這就要求教師在教學(xué)使用一些方法。前提一些基本的授課條件是需要的,如非常必要的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。在授課時(shí),最好是采用多媒體和黑板推導(dǎo)相結(jié)合的辦法,這樣既可以使學(xué)生一目了然了解全部過(guò)程,也對(duì)最后的結(jié)論有清晰的印象。多媒體軟件的制作和使用會(huì)使得原來(lái)很枯燥繁復(fù)的教學(xué)內(nèi)容變得更加生動(dòng)活潑,這其中許多通過(guò)講解難以理解的電磁場(chǎng)分布就能形象地展示出來(lái),能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于基本概念和原理的理解。此外,還可以在課堂上使用有限元分析軟件ANSYS來(lái)對(duì)電磁場(chǎng)分布演示,這樣使學(xué)生能夠?qū)﹄妶?chǎng)線、磁力線等分布用一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí),從而加深了印象,也有利于學(xué)生對(duì)這門(mén)課程產(chǎn)生興趣。
在課堂教學(xué)時(shí),注重與學(xué)生的互動(dòng),并通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué),讓同學(xué)們主動(dòng)參與進(jìn)來(lái),使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)提問(wèn),通過(guò)自己的思考加深理解。而這樣的課堂也會(huì)使課堂氣氛更加活躍,有利于師生交流,教學(xué)相長(zhǎng)。在講解理論內(nèi)容是我們注重了對(duì)于應(yīng)用的偏重。也就是類似于案例性質(zhì)的課題。如針對(duì)學(xué)生主要將向電力公司就業(yè),我們一般在授課時(shí)電力公司中設(shè)備(變壓器,發(fā)電機(jī),配電線路等的問(wèn)題)為切入點(diǎn)結(jié)合課程內(nèi)容分析,這樣既能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)氣氛又使他們了解到這門(mén)課程可以如何在實(shí)際當(dāng)中得到應(yīng)用。
4結(jié)語(yǔ)
在經(jīng)過(guò)實(shí)際工程電磁場(chǎng)教學(xué)中,通過(guò)采用啟發(fā)和引導(dǎo)等教學(xué)方法,并結(jié)合重慶文理學(xué)院課程改革的壓縮課程量的實(shí)際情況,通過(guò)調(diào)整課程內(nèi)容,注重讓學(xué)生對(duì)工程電磁場(chǎng)的基本概念和基本原理的深入理解,結(jié)合多種教學(xué)手段和方法,使得學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)提高了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)質(zhì)量,能夠達(dá)到本課程要求的教學(xué)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1]馮慈璋,馬西奎.工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論[M].北京:高等教育出版社,2000.
作者簡(jiǎn)介:劉蓉暉(1975-),女,湖南邵陽(yáng)人,上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院,講師;楊爾濱(1958-),男,上海人,上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院,副教授。(上海 200090)
基金項(xiàng)目:本文系上海電力學(xué)院2012年度085智能電網(wǎng)技術(shù)本科課程教改研究項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):C-8209-11-056)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)10-0063-02
“信號(hào)與系統(tǒng)”是電氣工程及其自動(dòng)化本科專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,所涉及的基本概念和研究方法已逐漸應(yīng)用于電氣技術(shù)中的各個(gè)領(lǐng)域。“信號(hào)與系統(tǒng)”課程研究信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法,應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)的方法和結(jié)論闡述和解決物理問(wèn)題,將物理意義與數(shù)學(xué)論證結(jié)合起來(lái)。由于該課程理論性較強(qiáng),數(shù)學(xué)公式和理論推導(dǎo)較多,在教學(xué)上具有一定的難度,且該課程的教學(xué)質(zhì)量關(guān)系到后續(xù)課程的教學(xué)質(zhì)量。本文結(jié)合筆者對(duì)上海電力學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我院”)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科大學(xué)三年級(jí)學(xué)生的“信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)過(guò)程中的實(shí)踐和體會(huì),在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行了一些探索和研究。
一、教學(xué)內(nèi)容的選取
針對(duì)上海電力學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我院”)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的本科學(xué)生特征,選擇由我院教師編寫(xiě)、清華大學(xué)出版社出版的《信號(hào)處理原理與應(yīng)用》作為教材,該教材介紹了連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)和離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的原理和分析。[1]我院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)二年級(jí)的“電路”課程包含正弦交流電路頻域分析(相量法)、非正弦電流電路分析(傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)分析方法)、電路的復(fù)頻域分析(拉普拉斯變換的方法)、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)、狀態(tài)方程等內(nèi)容,這些也是傳統(tǒng)的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的授課內(nèi)容。對(duì)于這部分內(nèi)容,“信號(hào)與系統(tǒng)”課程重點(diǎn)從“系統(tǒng)”的角度進(jìn)行講授。由于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)后續(xù)課程中不再開(kāi)設(shè)“數(shù)字信號(hào)處理”在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中加入了離散傅里葉變換、模擬濾波器和數(shù)字濾波器的原理與設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí),讓學(xué)生能夠更多地了解數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)知識(shí)和技術(shù)。[2]
二、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革
為了提高“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力,我院對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行了改革,體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.將“電路”課程和“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的內(nèi)容有機(jī)結(jié)合
“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的核心是幾種變換域方法的原理和應(yīng)用,[3]通過(guò)建立“電路、信號(hào)與系統(tǒng)”的概念,幫助學(xué)生理解各種變換方法。對(duì)于連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng),“電路”課程從“路”的角度分析電路的電壓、電流和功率;“信號(hào)與系統(tǒng)”課程從“系統(tǒng)”的角度分析電路,將該電路看作系統(tǒng),研究該系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系。“時(shí)域分析”用數(shù)學(xué)的方法求解電路,闡述信號(hào)與系統(tǒng)的物理意義;“頻域分析”研究是系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng);“復(fù)頻域分析”通過(guò)拉普拉斯變換的方法,將時(shí)域變換到復(fù)頻域,以較簡(jiǎn)便的數(shù)學(xué)方法求解電路。
在“電路”課程中,用相量法對(duì)正弦交流電路進(jìn)行分析,其實(shí)質(zhì)就是采用變換域的方法,將時(shí)域變換到頻域下進(jìn)行研究,在講授“電路”課程的時(shí)候,強(qiáng)調(diào)變換域的思想;在后續(xù)章節(jié)講授拉普拉斯變換,繼續(xù)闡述變換域的方法,并說(shuō)明兩種變換之間的關(guān)系。學(xué)生在“電路”課程中較早接觸到變換域的思想,對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程中連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的傅里葉變換,離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)的Z變換和傅里葉變換,學(xué)生容易掌握,在教學(xué)方法上突出了承上啟下、循序漸進(jìn)的教學(xué)理念,教學(xué)效果良好。
2.對(duì)比教學(xué)
“信號(hào)與系統(tǒng)”課程學(xué)習(xí)過(guò)程中,大部分學(xué)生對(duì)連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)能夠較好的理解和掌握,但是學(xué)習(xí)離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)存在一定的困難。針對(duì)課程中的連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)和離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)具有平行相似的特點(diǎn),采用對(duì)比法講授兩類信號(hào)與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法,學(xué)生在了解數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好的連續(xù)時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)理論的同時(shí),通過(guò)聯(lián)想舉一反三地充分理解數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱的離散時(shí)間信號(hào)與系統(tǒng)理論。
3. 教學(xué)手段的多樣化
“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的數(shù)學(xué)公式和理論推導(dǎo)證明比較多,采用板書(shū)式的教學(xué)手段不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,學(xué)生的積極性不高,教學(xué)效果不好。采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段,利用Powerpoint、Matlab等軟件制作教學(xué)課件,實(shí)施多媒體教學(xué),大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
多媒體教學(xué)的信息量大,可以直觀演示可視化的結(jié)果,能夠多角度調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力,提高教學(xué)的效率。然而完全采用多媒體教學(xué)手段,存在一些問(wèn)題:信息量太大,信息停留的時(shí)間短,造成學(xué)生理解困難。在實(shí)際教學(xué)中采用板書(shū)與多媒體相結(jié)合的教學(xué)手段。在學(xué)習(xí)非周期信號(hào)的傅里葉變換時(shí),為了幫助學(xué)生更好地理解其概念和物理意義,需要先研究周期信號(hào)的幅頻特性和相頻特性,先用傳統(tǒng)的板書(shū)方式進(jìn)行理論推導(dǎo),在學(xué)生建立了定性的概念之后,再用Matlab軟件演示周期和脈寬等參數(shù)與周期信號(hào)頻譜的關(guān)系,讓學(xué)生更加感性直觀地看到通過(guò)改變周期和脈寬的大小對(duì)周期信號(hào)的幅頻特性和相頻特性的影響,學(xué)生容易理解,提高了教學(xué)質(zhì)量。
4.教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際緊密結(jié)合
“信號(hào)與系統(tǒng)”是一門(mén)內(nèi)容抽象的應(yīng)用性課程,課堂教學(xué)中重點(diǎn)闡述信號(hào)與系統(tǒng)理論與方法的物理意義,重視案例教學(xué)法的應(yīng)用。教學(xué)中加強(qiáng)數(shù)學(xué)解析的物理含義闡述,有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)創(chuàng)造性思維能力。在學(xué)習(xí)離散傅里葉變換時(shí),結(jié)合具體工程案例介紹快速傅里葉變換(FFT)在電力系統(tǒng)諧波分析中的應(yīng)用,案例教學(xué)有利于增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
對(duì)于“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),結(jié)合我院的實(shí)際情況,將Matlab軟件引入“信號(hào)與系統(tǒng)”虛擬軟件實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。Matlab軟件具有完備的圖形處理功能,實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化,為該課程的實(shí)驗(yàn)體系提供了強(qiáng)大的支持。其中的Simulink支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)、離散時(shí)間系統(tǒng)、連續(xù)和離散混合系統(tǒng),而且系統(tǒng)可以是多進(jìn)程的。[4]
學(xué)生利用Matlab軟件實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間信號(hào)的卷積運(yùn)算,離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)和輸出響應(yīng),用快速傅里葉變換(FFT)實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜分析,循環(huán)卷積與線性卷積的實(shí)現(xiàn),IIR數(shù)字濾波巴特沃斯濾波器的設(shè)計(jì)等,通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)這些仿真實(shí)驗(yàn),一方面鍛煉了學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力, 另一方面為后續(xù)的相關(guān)課程以及畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ),培養(yǎng)了一定工程和基本科研能力。在加強(qiáng)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的同時(shí),增加開(kāi)設(shè)了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,例如通過(guò)Matlab軟件實(shí)現(xiàn)在周期方波信號(hào)中提取各次諧波分量這樣的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),來(lái)訓(xùn)練學(xué)生綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
四、結(jié)束語(yǔ)
結(jié)合我院“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐,從學(xué)生評(píng)教和督導(dǎo)聽(tīng)課來(lái)看,學(xué)生和督導(dǎo)認(rèn)可教師的授課方式,大部分學(xué)生增強(qiáng)了學(xué)習(xí)熱情,考試成績(jī)也有很大的提高。教學(xué)改革有助于提高教學(xué)質(zhì)量,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力。
在教學(xué)過(guò)程中仍會(huì)面臨一些問(wèn)題,例如多媒體課件的制作,如何制作更多更好的交互課件,使學(xué)生更加容易理解“信號(hào)與系統(tǒng)”中重要概念及其物理意義;如何更好培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力,可以通過(guò)后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)使學(xué)生受到工程和基本科研能力的培養(yǎng),這些問(wèn)題還有待進(jìn)一步探索和研究。
參考文獻(xiàn):
[1]靳希,楊爾濱,趙玲.信號(hào)處理原理與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008.
作者簡(jiǎn)介:崔雙喜(1970-),男,甘肅武威人,新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院,講師,新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院博士研究生;常翠寧(1963-),女,錫伯族,新疆伊寧人,新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院,副教授。(新疆 烏魯木齊 830047)
基金項(xiàng)目:本文系國(guó)家自然科學(xué)基金“分層液膜沿非均勻受熱斜面流動(dòng)傳熱特性分析”(課題編號(hào):51106132)資助的研究成果。
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2012)15-0071-02
“電路”課程是高等學(xué)校電子與電氣信息類等專業(yè)的必修技術(shù)基礎(chǔ)課,也是當(dāng)代電氣工程與電子科學(xué)技術(shù)重要的理論基礎(chǔ)之一。它以分析電路中的電磁現(xiàn)象,研究電路的基本規(guī)律及電路的分析方法為主要內(nèi)容。[1]“電路”課程理論嚴(yán)密、邏輯性強(qiáng),有廣闊的工程背景。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),對(duì)樹(shù)立嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)和理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀點(diǎn),培養(yǎng)科學(xué)思維能力、分析計(jì)算能力、實(shí)驗(yàn)研究能力和科學(xué)歸納能力都有重要的作用。[2]它所涉及的概念、方法和理論為該類專業(yè)的后續(xù)許多課程提供理論支持,為“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“信號(hào)與系統(tǒng)”、“電機(jī)學(xué)”、“電力系統(tǒng)分析”、“電機(jī)與拖動(dòng)”、“自動(dòng)控制原理”等課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。因此“電路”課程在整個(gè)電子與電氣信息類等專業(yè)的課程體系中起到承前啟后的作用。鑒于“電路”課程的重要性,學(xué)生切實(shí)學(xué)好這門(mén)課程意義重大。那么如何用有限的學(xué)時(shí)將大綱要求的內(nèi)容高質(zhì)量地傳授給學(xué)生,已成為電路課程教學(xué)改革中至關(guān)重要的問(wèn)題。然而在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)對(duì)教學(xué)效果的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)存在很多問(wèn)題,比如:課程內(nèi)容比較抽象,概念難以理解;掌握了分析方法,卻不會(huì)靈活應(yīng)用;理論和實(shí)際聯(lián)系不起來(lái)等等。根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題,已有許多教育工作者提出了不同的教學(xué)方法,[3-6]譬如模塊式任務(wù)先導(dǎo)教學(xué)法、行動(dòng)導(dǎo)向法、“板書(shū)+多媒體”的教學(xué)手段、引導(dǎo)式教學(xué)方法、課堂教學(xué)與討論相結(jié)合等。筆者在多年的電路教學(xué)過(guò)程和教學(xué)方法探索中,提出了教師在教學(xué)過(guò)程中的四個(gè)應(yīng)該和對(duì)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的四個(gè)能力的教學(xué)模式(筆者將其稱之為“四應(yīng)”、“四能力”教學(xué)模式),在多年的教學(xué)中取得了一定的實(shí)效。
一、電路基本概念教學(xué)應(yīng)力求通俗、易懂,培養(yǎng)學(xué)生全面、準(zhǔn)確把握概念實(shí)質(zhì)的能力
基本概念是學(xué)好電路的根本,電路理論教學(xué)中應(yīng)注重基本概念的理解及應(yīng)用。課程中基本概念較多,有些概念難以準(zhǔn)確把握,針對(duì)這些概念,如何以一種輕松而又簡(jiǎn)潔的方法講解,在教學(xué)大綱規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)既讓學(xué)生準(zhǔn)確把握概念又能取得較好的實(shí)效是教育工作者首先面臨的難題之一。在學(xué)生的作業(yè)中,有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)做錯(cuò)題幾乎是由于概念不清引起的。首先教師應(yīng)對(duì)概念有準(zhǔn)確的理解,對(duì)概念本身所表達(dá)的本質(zhì)內(nèi)涵結(jié)合教材應(yīng)有總體的把握;其次,教師應(yīng)該具有較高的語(yǔ)言表達(dá)能力,這對(duì)教師來(lái)說(shuō)是必備的基本功。
例如,電路中電壓和電流參考方向的概念是初學(xué)電路課程的學(xué)生應(yīng)該了解的,它貫穿整個(gè)電路課程。按教材中所述參考方向是事先任意假定的方向,如果只對(duì)這一點(diǎn)加以講解的話,學(xué)生在做作業(yè)時(shí)就不能養(yǎng)成在電路圖上標(biāo)注電壓電流方向的習(xí)慣,學(xué)生也有可能就會(huì)迷惑,為什么要假設(shè)方向呢?在教學(xué)中必須使學(xué)生明白在電路的運(yùn)行過(guò)程中,尤其在復(fù)雜電路的運(yùn)行過(guò)程中,電路中電壓和電流的實(shí)際方向是事先無(wú)法確定的,要對(duì)電路進(jìn)行列方程求解而不知道電壓電流的方向是不行的,為此引入?yún)⒖挤较虻母拍睢S辛藚⒖挤较蛞院缶涂蓪?duì)電路列方程,求解出的電壓和電流就有正有負(fù),就成了代數(shù)量。電壓和電流求解出是正的說(shuō)明事先假定的參考方向與實(shí)際方向一致,否則就不一致,即便求解出的電壓或電流是負(fù)的,也不要把電路中的參考方向改成相反的方向,因?yàn)樨?fù)號(hào)足以說(shuō)明實(shí)際方向和參考方向的關(guān)系,已經(jīng)很明確了。如果把方向改了,原先求出答案的正負(fù)就得改,所列寫(xiě)的方程也得改,不僅麻煩也完全沒(méi)有必要。同時(shí)使學(xué)生明白在以后的各章節(jié)中,電路圖中所標(biāo)注的電壓或電流的方向均是指參考方向,這樣學(xué)生對(duì)參考方向的概念就會(huì)有全面而準(zhǔn)確的把握,在以后的課程學(xué)習(xí)中就會(huì)主動(dòng)對(duì)待求解的電壓或電流在電路圖中標(biāo)注(參考)方向。
二、電路定理教學(xué)應(yīng)采用多種手段,培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確理解定理并加以應(yīng)用的能力
課程內(nèi)容包括設(shè)計(jì)和安排,首先從課程內(nèi)容設(shè)計(jì)入手研究。
電路的基本定律是電路部分的基礎(chǔ),在電路分析中應(yīng)用非常廣泛。電路課程涉及的定律較多。在教學(xué)過(guò)程中,教師要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)好基本定理,要對(duì)定理的內(nèi)容和適用條件搞清楚,更重要的是要讓學(xué)生能夠熟練運(yùn)用這些定理對(duì)電路進(jìn)行分析和計(jì)算,并在解題中很好地加以應(yīng)用。例如戴維寧定理可以淺顯的方式讓學(xué)生有一個(gè)直觀的了解。對(duì)負(fù)載RL來(lái)說(shuō),有源一端口NS相當(dāng)于它的電源,可以用一個(gè)實(shí)際電壓源模型來(lái)等效代替,即電壓源與電阻的串聯(lián)組合代替。如圖1(b)所示,也可用一個(gè)簡(jiǎn)單的電路例子來(lái)說(shuō)明有源一端口端口處的伏安關(guān)系與等效電源的伏安關(guān)系完全相同,對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)兩個(gè)電路是等效的,負(fù)載RL兩端的電壓和其中的電流都將保持不變。這樣講解后,學(xué)生對(duì)戴維寧定理有了感性認(rèn)識(shí),又對(duì)前面章節(jié)的等效變換概念有了更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
再比如,講解疊加定理前,可以用一個(gè)形象的比喻和設(shè)問(wèn)引出疊加定理。例如:學(xué)生A與B對(duì)一測(cè)力計(jì)進(jìn)行拳擊測(cè)力,兩人同時(shí)對(duì)測(cè)力計(jì)出拳,測(cè)力計(jì)上顯示出力的大小F,若學(xué)生A單獨(dú)出拳進(jìn)行測(cè)力,學(xué)生B休息,顯示出力的大小為F1,然后學(xué)生B單獨(dú)出拳進(jìn)行測(cè)力,學(xué)生A休息,顯示出力的大小為F2,如果每位學(xué)生每次出拳力氣均一樣大,此時(shí)給學(xué)生提出一個(gè)問(wèn)題:兩個(gè)學(xué)生同時(shí)出拳時(shí)測(cè)得的力F與他們分別單獨(dú)出拳測(cè)得的力F1及F2之間是什么關(guān)系?這時(shí)學(xué)生略加思考就可以回答上來(lái)(F=F1+F2),之后再以含有多個(gè)電源的電路為例引出疊加定理,學(xué)生就可對(duì)疊加定理有很好的理解。而這些定理的應(yīng)用需要安排例題進(jìn)行,一道例題,一題多解,每一種解法都綜合運(yùn)用兩種或兩種以上的電路定理,以此訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維和綜合思維及理解應(yīng)用定理的能力。
三、電路分析求解方法教學(xué)應(yīng)抓住方法實(shí)質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生掌握電路基本分析求解方法的能力
2電工電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程體系的改進(jìn)
針對(duì)電氣工程教學(xué)中存在的問(wèn)題及基本要求,需要在教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步整合教學(xué)資源,合理安排電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)容。在實(shí)踐教學(xué)中,應(yīng)讓學(xué)生對(duì)參與到電氣產(chǎn)品的研制、組裝及調(diào)試等過(guò)程中,充分將理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合,及時(shí)最前沿電工電子科學(xué)技術(shù),保證教學(xué)內(nèi)容符合生產(chǎn)實(shí)踐的情況。
3加強(qiáng)電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)教學(xué)的措施
通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式,推動(dòng)電氣工程訓(xùn)練及電工電子技術(shù)應(yīng)用的有效落實(shí),應(yīng)打造新型的教學(xué)體系。在新的教學(xué)體系中,應(yīng)將獨(dú)特性及差異性作為教學(xué)工作的基本準(zhǔn)則,以學(xué)生為本,開(kāi)展教學(xué)任務(wù)。
3.1因材施教,充分提高學(xué)生綜合能力
在實(shí)踐教學(xué)中,因?qū)W習(xí)基礎(chǔ)等,學(xué)生與學(xué)生之間的動(dòng)手實(shí)踐操作的能力存在著不同程度的差異,為此,在教學(xué)活動(dòng)中,應(yīng)堅(jiān)持因材施教的原則,整體提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。通過(guò)因材施教,對(duì)理解能力低,實(shí)踐操作水平較差的學(xué)生給予重點(diǎn)支持與鼓勵(lì),通過(guò)科學(xué)引導(dǎo),提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。要求學(xué)生根據(jù)自身實(shí)際情況,制定出將要達(dá)到的目標(biāo)。在理論教學(xué)中,應(yīng)緊密結(jié)合實(shí)踐操作,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,并提高學(xué)習(xí)效率。因材施教還可以緩解師生關(guān)系,打造和諧課堂,提高教學(xué)效果。
3.2完善教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)質(zhì)量
電工電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容主要包括三個(gè)方面,第一,電路基礎(chǔ)知識(shí)與其分析方法,包括單向交流電路、直流電路、電路瞬態(tài)過(guò)程等;第二,電機(jī)與控制部分知識(shí),如磁路知識(shí)、變壓器結(jié)構(gòu)、異步電動(dòng)機(jī)等知識(shí),第三為電子技術(shù)部分,主要包括數(shù)字電子技術(shù)、組合邏輯電路、半導(dǎo)體器件等知識(shí)。其課程內(nèi)容的確定,應(yīng)綜合考慮對(duì)學(xué)生的專業(yè)技能、實(shí)踐技能的培養(yǎng)。電氣工程教學(xué)主要分為基礎(chǔ)性、綜合性及創(chuàng)新性三個(gè)層次。在完善教學(xué)內(nèi)容的同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量,需要重視技術(shù)應(yīng)用及設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的培養(yǎng),鼓勵(lì)實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新性教學(xué),可以帶領(lǐng)學(xué)生參與電子設(shè)計(jì)大賽等。在教學(xué)方式上,可以通過(guò)多媒體教學(xué)、演示教學(xué)及實(shí)訓(xùn)教學(xué)等多種形式相結(jié)合的教學(xué)方法,通過(guò)豐富教學(xué)形式,改善教學(xué)氛圍,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力及分析能力。應(yīng)盡量多的安排合作項(xiàng)目,對(duì)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神進(jìn)行培養(yǎng)。
3.3調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
為達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的目的,完成教學(xué)任務(wù),應(yīng)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,通過(guò)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)參與及創(chuàng)新能力。為此,需要做到教學(xué)靈活性,在教學(xué)過(guò)程中,將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合,利用多種方式的教學(xué),提高教學(xué)質(zhì)量。建立不同的考核標(biāo)準(zhǔn),在進(jìn)行電氣工程實(shí)踐教學(xué)中,應(yīng)考慮到學(xué)生基礎(chǔ)及水平的差別,對(duì)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,合理安排不同達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn),避免統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下挫傷部分學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及信心。不同考核標(biāo)準(zhǔn)可以讓不同程度的學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得成就感,從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。可以建立獎(jiǎng)勵(lì)制度,如在實(shí)踐教學(xué)中,將所有學(xué)生分為幾個(gè)組,并安排組與組之間進(jìn)行比賽,通過(guò)分組比賽的形式,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí),對(duì)表現(xiàn)優(yōu)秀的小組給予獎(jiǎng)勵(lì),通過(guò)獎(jiǎng)勵(lì)制度的建立,調(diào)度學(xué)生學(xué)習(xí)及實(shí)踐的興趣。
3.4提高學(xué)生動(dòng)手能力,充分實(shí)現(xiàn)理論結(jié)合實(shí)際
從教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn),學(xué)生對(duì)一些電路能進(jìn)行分析,電路圖也能讀懂,但一遇到實(shí)際問(wèn)題就懵了,不知從哪兒著手。更有甚者,他們對(duì)一些最基本的元器件都不認(rèn)識(shí),存在著嚴(yán)重的理論與實(shí)際相脫離的現(xiàn)象!為此,筆者認(rèn)為,實(shí)際的動(dòng)手勢(shì)在必行。對(duì)于一些電子電路,可讓學(xué)生動(dòng)手制作。從印刷電路板的設(shè)計(jì)、元件的選取、安裝焊接都由學(xué)生自己動(dòng)手。經(jīng)檢查安裝無(wú)誤后,由老師指導(dǎo)調(diào)試。實(shí)踐證明,通過(guò)一系列的動(dòng)手操作,可以有效地克服理論與實(shí)踐相脫離的痼疾,讓學(xué)生掌握真正的知識(shí)!
3.5改變傳統(tǒng)觀念,建立實(shí)際需求的理念
在傳統(tǒng)電子工程教學(xué)中,其教學(xué)的安排多是在理論框架內(nèi)進(jìn)行的,雖然這種教學(xué)方式可以全面的介紹各種理論知識(shí),但其缺乏明顯的重點(diǎn),僅僅將知識(shí)的完整性體現(xiàn),卻忽視了教學(xué)的實(shí)踐性。為此,應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,建立以實(shí)際需求為基礎(chǔ)的教學(xué)理念。及時(shí)關(guān)注最新電工電子等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展,合理安排實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生教學(xué)實(shí)用性。
伴隨國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展,電氣工程自動(dòng)化的智能化水平也隨之得到了完善。現(xiàn)階段,智能化技術(shù)已滲透至電氣工程自動(dòng)化控制與管理,是電氣工程自動(dòng)化主要的構(gòu)成因子,同時(shí)起到了無(wú)可替代的作用。為了電氣工程自動(dòng)化的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,設(shè)計(jì)工作者要持續(xù)深化設(shè)計(jì)水平,開(kāi)發(fā)出前沿的智能化技術(shù),使智能化技術(shù)推動(dòng)電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展。文章將以基于電氣工程自動(dòng)化的智能化技術(shù)應(yīng)用分析作為切入點(diǎn),在此基礎(chǔ)上予以深入的探究,相關(guān)內(nèi)容如下所述。
1電氣工程自動(dòng)化與智能化技術(shù)概述
1.1智能化技術(shù)基本理念
此理念即仿真人類的思維予以評(píng)定或分析事物,能夠予以自主操作及控制,智能化技術(shù)在其應(yīng)用環(huán)節(jié)側(cè)重于計(jì)算機(jī)技術(shù),完善的傳感技術(shù),全球定位技術(shù)跨學(xué)科的應(yīng)用。現(xiàn)階段,智能化技術(shù)在智能機(jī)器人方面已全面開(kāi)展,同時(shí)效果也十分顯著,能夠?qū)崿F(xiàn)整體的智能化操作。智能化技術(shù)的特性即節(jié)能環(huán)保,同時(shí)深化了機(jī)器的自動(dòng)化水平。完善了操作人員作業(yè)條件,降低了工作強(qiáng)度,深化了作業(yè)品質(zhì)及有效性。深化了設(shè)施的穩(wěn)定性,減少了維護(hù)投資。
1.2電氣工程自動(dòng)化的基本概念
電氣工程與自動(dòng)化技術(shù)涵蓋了電子電氣技術(shù)以與計(jì)算機(jī)技術(shù),電氣工程自動(dòng)化現(xiàn)階段主要被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。其特性即自動(dòng)化的體系與相關(guān)理念。自動(dòng)化的理念與技術(shù)體系是工業(yè)與生產(chǎn)制造領(lǐng)域的核心技術(shù)。但是,伴隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展,常規(guī)的電氣工程與自動(dòng)化技術(shù)已無(wú)法滿足于市場(chǎng)需求,進(jìn)而深化原技術(shù)已成為大勢(shì)所趨,而智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用是深化電氣工程自動(dòng)化的先決條件。因此,為了有效的匹配于市場(chǎng)需求,促進(jìn)電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展,智能化技術(shù)的應(yīng)用已成為大勢(shì)所趨。
2電氣工程自動(dòng)化的智能化技術(shù)應(yīng)用
2.1故障分析
電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行環(huán)節(jié),一些設(shè)施無(wú)可避免會(huì)發(fā)生故障問(wèn)題,而智能化技術(shù)可以對(duì)電氣設(shè)施故障予以實(shí)時(shí)測(cè)檢。我們都知道電氣設(shè)施故障可能會(huì)造成連鎖反應(yīng),針對(duì)此情況能夠通過(guò)智能化技術(shù)對(duì)電氣設(shè)施予以整體測(cè)檢,輔助工作者第一時(shí)間實(shí)施維護(hù),進(jìn)而有效處理設(shè)施故障。常規(guī)的人工檢測(cè)無(wú)法評(píng)定故障因素,但是通過(guò)智能化技術(shù)就能夠根據(jù)實(shí)際情況去明確故障因素,在此基礎(chǔ)上縮小故障范圍,進(jìn)而找到故障因素,這在一定程度上節(jié)約了檢測(cè)耗時(shí)。
2.2智能化技術(shù)控制
目前智能化技術(shù)在很多領(lǐng)域都可以滿足其自身需求,同樣適用于電氣自動(dòng)化控制。智能化應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行,可以深化電氣系統(tǒng)智能控制,智能技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的有效應(yīng)用,滿足了電氣工程自動(dòng)化智能控制的需求,深化了無(wú)人操作化及遠(yuǎn)程化的發(fā)展。智能化技術(shù)應(yīng)用范圍涵蓋了實(shí)時(shí)處理及采集電氣系統(tǒng)撒氣量、開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù),監(jiān)督各種電氣系統(tǒng)與設(shè)施運(yùn)行情況等,同時(shí)可以予以在線診斷。
2.3完善設(shè)計(jì)
對(duì)電氣設(shè)施予以完善的設(shè)計(jì)即電氣工程自動(dòng)化控制的核心構(gòu)成因子,電氣設(shè)施的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)具有繁瑣的特性,且涵蓋了很多學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容,其中有電氣、電路以及磁力等學(xué)科,常規(guī)的手工設(shè)計(jì)舉措在方案調(diào)整環(huán)節(jié)會(huì)存在一定的困難。伴隨計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的全面發(fā)展,常規(guī)的手工設(shè)計(jì)已被計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)所代替,現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)基本都依附于CAD技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助軟件,不但縮減了產(chǎn)品的周期,且有效控制了產(chǎn)品的投資,折讓國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的品質(zhì)有了質(zhì)的飛越。
2.4可編程邏輯控制技術(shù)的應(yīng)用
眾所周知,電氣工程自動(dòng)化設(shè)備是較為常用的一類工業(yè)設(shè)施,對(duì)電氣工程自動(dòng)化設(shè)備予以按時(shí)的安全性檢測(cè)是企業(yè)安全運(yùn)行的有力保障,因?yàn)殡姎夤こ套詣?dòng)化設(shè)備存在運(yùn)輸安裝繁瑣的特性,所以可靠性一般性檢測(cè)通常要在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。若依附于以往的人工操作,那么檢測(cè)則無(wú)法達(dá)到十分精準(zhǔn),更無(wú)法滿足當(dāng)今安全檢測(cè)的相關(guān)需要。因此檢測(cè)裝置要方便接線,方便攜帶、可靠性高,控制靈活。而可編程邏輯控制技術(shù)能夠達(dá)到上述的相關(guān)需要。近年來(lái)國(guó)內(nèi)科技已趨于世界的前沿,可編程邏輯控制技術(shù)也被應(yīng)用于很多行業(yè),在機(jī)電控制方面意義深遠(yuǎn)。所以,能夠通過(guò)可編程邏輯控制技術(shù)達(dá)到電氣工程對(duì)于電力運(yùn)行的一系列需要,更好地匹配于電力生產(chǎn),因此深化控制電氣工程自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)。可編程邏輯控制軟繼電設(shè)備在很大程度上可以代替電氣工程系統(tǒng)實(shí)物元件的應(yīng)用,可編程邏輯控制技術(shù)可以使供電系統(tǒng)自動(dòng)切換,完善了電氣工程供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。所以,相關(guān)系統(tǒng)要持續(xù)拓展可編程邏輯控制技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用,因此從根本控制電氣工程的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。
3結(jié)論
綜上所述,自動(dòng)化的理念與技術(shù)體系是工業(yè)與生產(chǎn)制造領(lǐng)域的核心技術(shù)。但是,伴隨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展,常規(guī)的電氣工程與自動(dòng)化技術(shù)已無(wú)法滿足于市場(chǎng)需求,進(jìn)而深化原技術(shù)已成為大勢(shì)所趨,而智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用是深化電氣工程自動(dòng)化的先決條件。因此,為了有效的匹配于市場(chǎng)需求,促進(jìn)電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展,智能化技術(shù)的應(yīng)用已成為大勢(shì)所趨。在智能化技術(shù)應(yīng)用方面,我們都知道電氣設(shè)施故障可能會(huì)造成連鎖反應(yīng),針對(duì)此情況能夠通過(guò)智能化技術(shù)對(duì)電氣設(shè)施予以整體測(cè)檢,輔助工作者第一時(shí)間實(shí)施維護(hù),進(jìn)而有效處理設(shè)施故障。智能化應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行,可以深化電氣系統(tǒng)智能控制,智能技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的有效應(yīng)用,滿足了電氣工程自動(dòng)化智能控制的需求,深化了無(wú)人操作化及遠(yuǎn)程化的發(fā)展。伴隨計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)的全面發(fā)展,常規(guī)的手工設(shè)計(jì)已被計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)所代替,現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)基本都依附于CAD技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助軟件,不但縮減了產(chǎn)品的周期,且有效控制了產(chǎn)品的投資。通過(guò)可編程邏輯控制技術(shù)達(dá)到電氣工程對(duì)于電力運(yùn)行的一系列需要,更好地匹配于電力生產(chǎn),因此深化控制電氣工程自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)。可編程邏輯控制軟繼電設(shè)備在很大程度上可以代替電氣工程系統(tǒng)實(shí)物元件的應(yīng)用,可編程邏輯控制技術(shù)可以使供電系統(tǒng)自動(dòng)切換,完善了電氣工程供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。
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電工圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)雖然已經(jīng)實(shí)施,但在很多教材和工具書(shū)中并沒(méi)有認(rèn)真執(zhí)行,許多電力工程書(shū)籍中對(duì)電氣符號(hào)的使用依然混亂,雖然國(guó)家在進(jìn)行電力工程圖形符號(hào)的改革,然而在很多文獻(xiàn)和教材中依然出現(xiàn)了舊的電力工程符號(hào)的身影子,新的電力工程符號(hào)使用標(biāo)準(zhǔn)雖然在很多科技類文件和教課書(shū)中已經(jīng)頒布,但卻沒(méi)有認(rèn)真對(duì)其規(guī)范,尤其是很多舊電氣圖形符號(hào),不僅沒(méi)有被淘汰,反而出現(xiàn)在很多教材中,造成了新舊標(biāo)準(zhǔn)使用混亂的局面。這些新舊符號(hào)同時(shí)使用的現(xiàn)象影響了電力工程的教育和施工,為電力工程發(fā)展帶來(lái)了很多麻煩。
一、電氣圖形符號(hào)使用混亂帶來(lái)的影響
電氣工程圖形符號(hào)作為電氣技術(shù)領(lǐng)域的語(yǔ)言如果不進(jìn)行規(guī)范統(tǒng)一將會(huì)對(duì)許多方面都產(chǎn)生不利的影響,
(一)首先它不能適應(yīng)電氣技術(shù)的交流和更新,阻礙了國(guó)際先進(jìn)電氣工程技術(shù)的引進(jìn)。
(二)不利于計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行繪圖.使先進(jìn)的電力工程施工工具不能用于施工。
(三)容易在教學(xué)過(guò)程中對(duì)員工造成誤解,同時(shí)對(duì)教學(xué)還造成了很大的負(fù)擔(dān),例如教學(xué)書(shū)籍和資料上的不統(tǒng)一將會(huì)影響教學(xué)質(zhì)量和效果,不利于電氣工程人才的培養(yǎng)。
二、電氣工程圖形符號(hào)使用混亂的原因
我國(guó)最近幾年都在加大規(guī)范各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)秩序制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),尤其在電氣工程行業(yè)將規(guī)范電氣工程圖形符號(hào)使用作為了首要發(fā)展目標(biāo),但這種規(guī)范只是體現(xiàn)在少數(shù)電氣技術(shù)類刊物和圖紙中,對(duì)于實(shí)際的電氣生產(chǎn)的約束性還是很小。
(一)很多老的電氣工程技工人員,更習(xí)慣于應(yīng)用老式的電氣工程符號(hào),在傳授電氣工程符號(hào)知識(shí)的同時(shí)容易將這些觀念灌輸給新的員工。
(二)很多電氣元件由國(guó)外進(jìn)口,由于我國(guó)的電氣元件符號(hào)和國(guó)際尚未統(tǒng)一,在本質(zhì)上就有很大的出入,使電氣工程符號(hào)在使用出容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。
(三)很多電氣類書(shū)籍在編寫(xiě)的過(guò)程中一味的照抄、搬寫(xiě)使書(shū)籍內(nèi)容不規(guī)范。
(四)很多工程規(guī)范編制的過(guò)程缺少專業(yè)的審核過(guò)程,使這些電氣工程圖形符號(hào)缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
三、完善電氣工程圖形符號(hào)的應(yīng)用措施
電氣圖紙的識(shí)別是一項(xiàng)綜合知識(shí)很強(qiáng)的學(xué)科,它不僅要求對(duì)電力工程十分精通解,還要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、建筑管線的分布有所了解。電氣工程圖形符號(hào)是電氣工程圖紙識(shí)別的基礎(chǔ),它的規(guī)范統(tǒng)一對(duì)電氣圖紙識(shí)別教學(xué)體系和學(xué)科理論的升級(jí)十分有利,并且可以根據(jù)電氣圖紙的基本知識(shí),結(jié)合AutoCAD和電氣設(shè)計(jì)及電氣系統(tǒng)控制等進(jìn)行學(xué)習(xí)。
(一)在專業(yè)教育的過(guò)程中要進(jìn)行規(guī)范,
明確教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)將電氣工程圖形符號(hào)的使用能力作為一項(xiàng)基本基礎(chǔ)來(lái)抓,近些年電氣行業(yè)的人才需求量很大,尤其在生產(chǎn)一線中很多不同的電氣元件在使用上要進(jìn)行查閱、說(shuō)明書(shū)分析,這對(duì)電氣工程圖形符號(hào)的應(yīng)用提出了很高的要求。在實(shí)際工作中電氣工程圖形符號(hào)的重要性和技能掌握程度都與電氣工程質(zhì)量直接掛鉤,使操作者熟悉電氣圖和很多基本知識(shí)是十分重要的:
(二)增加電氣符號(hào)的使用率
在職業(yè)技能的傳授過(guò)程中,要鍛煉員工根據(jù)對(duì)各類電氣系統(tǒng)控制的分析能力,要使員工能夠自行進(jìn)行資料查閱、系統(tǒng)元件的選型,在培養(yǎng)員工對(duì)電氣工程設(shè)計(jì)的分析能力,使員工可以根據(jù)一定的設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行電氣工程圖的繪制和識(shí)別,并且加強(qiáng)員工對(duì)電氣系統(tǒng)技術(shù)文檔的編寫(xiě)能力,保證能夠正確按照電氣圖紙進(jìn)行系統(tǒng)裝配和調(diào)試。通過(guò)加強(qiáng)員工職業(yè)素質(zhì)來(lái)提高知識(shí)的積累,要充分重視員工的職業(yè)能力、情感能力,積極開(kāi)展針對(duì)問(wèn)題的分析、解決課程,使員工能夠認(rèn)識(shí)到自身基礎(chǔ)能力的差距,并且對(duì)電氣工程圖形符號(hào)中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析。
(三)采用考核方法加強(qiáng)員工電氣工程圖形符號(hào)的認(rèn)識(shí)
為了檢驗(yàn)項(xiàng)目工作中員工對(duì)電氣工程圖形符號(hào)的認(rèn)識(shí),促使員工更積極主動(dòng)地投入到項(xiàng)目任務(wù)的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐中,必須在“電氣工程圖形符號(hào)識(shí)別”中打破單一的知識(shí)考核、筆試等傳統(tǒng)考核方式,而應(yīng)突出能力考核、過(guò)程考核、職業(yè)現(xiàn)場(chǎng)考核和企業(yè)介入考核等科學(xué)的新型考核方式。因此,我們結(jié)合專業(yè)能力和職業(yè)資格證書(shū)中相關(guān)的考核要求,在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)主體和評(píng)價(jià)過(guò)程等方面進(jìn)行了大膽的改革。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)立足社會(huì)需求,做到課程標(biāo)準(zhǔn)與職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)的接軌,實(shí)現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)與員工職業(yè)生涯發(fā)展的協(xié)調(diào);評(píng)價(jià)主體不僅有教師還有員工;評(píng)價(jià)過(guò)程不僅落實(shí)教師評(píng)價(jià)環(huán)節(jié),注重平時(shí)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)員工的知識(shí)能力的測(cè)評(píng),每個(gè)學(xué)習(xí)情境完成后都對(duì)員工進(jìn)行考評(píng),考評(píng)分為員工自評(píng)、員工互評(píng)、教師評(píng)價(jià),員工幾人一組,成績(jī)捆綁,共同提高;考評(píng)項(xiàng)目分為出勤率、學(xué)習(xí)紀(jì)律、工作態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作能力、方案設(shè)計(jì)能力、任務(wù)完成情況等方式,形成新的評(píng)價(jià)體系。在具體實(shí)施上,我們采用“過(guò)程考核(30%)+實(shí)踐考核(30%)+理論考核(40%)”的考核方式。其中,過(guò)程考核取決于員工在課程進(jìn)行過(guò)程中的技能和職業(yè)素質(zhì),包括課堂表現(xiàn)(40%)和實(shí)踐表現(xiàn)(60%);實(shí)踐考核要求員工在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成課程功能相近的電氣控制電路圖的繪制與分析,完成報(bào)告說(shuō)明書(shū),并通過(guò)答辯給出評(píng)價(jià);理論考核主要考查員工對(duì)基本概念和所學(xué)理論知識(shí)的掌握程度及應(yīng)用能力,采用閉卷方式。
(四)制定電力工程行業(yè)管理措施
加強(qiáng)貫徹新標(biāo)準(zhǔn)的使用制度,使電力工程人員都能深刻理解其中的意義,在使用和編制新的電工類書(shū)籍時(shí)要對(duì)新符合的制定執(zhí)行一定的約束和管理,使國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)得到貫徹和執(zhí)行。在教育的過(guò)程中教育工作者要提高自身的素質(zhì),并且執(zhí)行相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),要注重規(guī)范中對(duì)電氣圖形使用的標(biāo)準(zhǔn),使撰寫(xiě)和講學(xué)的過(guò)程中使使用形式和內(nèi)容都更加的科學(xué)規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)。書(shū)籍出版部門(mén)要做到精益求精,對(duì)書(shū)中的每個(gè)章節(jié)都要進(jìn)行認(rèn)真的審核,努力減少電工符號(hào)使用混亂的現(xiàn)象。電工培訓(xùn)和教育部門(mén)在教學(xué)的過(guò)程中要將國(guó)家電力工程相對(duì)的行業(yè)規(guī)范和使用守則做為教育工作的重要主成部分,在建立相應(yīng)的教學(xué)機(jī)制的同時(shí),也要執(zhí)行相對(duì)的管理辦法:
1.學(xué)習(xí)在教材訂購(gòu)的過(guò)程中,首先要保證教材內(nèi)容中不出現(xiàn)電力符號(hào)混淆的問(wèn)題,要使教材中的知識(shí)點(diǎn),適合新的國(guó)家電氣行業(yè)規(guī)范。
2.在教學(xué)的過(guò)程中,要將新的電氣符號(hào)作為基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)員工進(jìn)行傳授,要從制圖、識(shí)圖等多個(gè)方面保證教學(xué)質(zhì)量。
3.教育的管理部門(mén)要將執(zhí)行貫徹國(guó)家最新的考核標(biāo)準(zhǔn)作為教學(xué)標(biāo)準(zhǔn),并且對(duì)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。
四、結(jié)束語(yǔ)
規(guī)范電氣圖形符號(hào)使用規(guī)范不僅可以解決電氣符號(hào)使用相對(duì)混亂的局面,同時(shí)對(duì)電氣工程的制圖質(zhì)量的提高有很大的幫助,面對(duì)目前電氣工程中出現(xiàn)的電氣符號(hào)問(wèn)題,要建立相應(yīng)的強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn),且在使用中要在很里規(guī)章制度的應(yīng)用變得更加完善,使電氣圖形符號(hào)的應(yīng)用能夠更加合理。規(guī)范電氣工程圖形符號(hào)需要一定的規(guī)范制度對(duì)其約束,要使相關(guān)部門(mén)能夠提高認(rèn)識(shí)程度,只要做到齊抓共管、提高認(rèn)識(shí),才能貫徹電氣圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行,使電氣圖形符號(hào)的使用更加統(tǒng)一。
參考文獻(xiàn):
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中圖分類號(hào):G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?????文章編號(hào):1007-0079(2012)19-0045-02
“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,該課程理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng),內(nèi)容多,而教學(xué)學(xué)時(shí)少;課程概念深,計(jì)算煩瑣且抽象化,學(xué)生也感到難度較大。特別是實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)部分,因?yàn)槭軐?shí)驗(yàn)條件的限制,重慶科技學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我校”)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)只開(kāi)設(shè)了繼電器特性試驗(yàn)、功率方向繼電器實(shí)驗(yàn)、差動(dòng)繼電器實(shí)驗(yàn)和自動(dòng)重合閘4個(gè)實(shí)驗(yàn),學(xué)生只是簡(jiǎn)單地學(xué)習(xí)了繼電器的基本概念,對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算還停留在電力系統(tǒng)分析課程中簡(jiǎn)單的2機(jī)或3機(jī)系統(tǒng)階段,難以建立起現(xiàn)代電力系統(tǒng)大網(wǎng)絡(luò)、大互聯(lián)的知識(shí)。
為了適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的新發(fā)展,我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)整合了相關(guān)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的課程,引入了電力系統(tǒng)分析綜合程序(PSASP)軟件,增設(shè)了為時(shí)兩周的繼電保護(hù)綜合課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。本文將探討如何面向電力系統(tǒng)實(shí)際,尋找理論和實(shí)際應(yīng)用技術(shù)的最佳結(jié)合方式,改革和建設(shè)繼電保護(hù)實(shí)踐教學(xué)體系,來(lái)增強(qiáng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新意識(shí)。
一、繼電保護(hù)綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)體系
為了增強(qiáng)電氣工程專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)效果,國(guó)內(nèi)有的高校開(kāi)設(shè)了電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì),有的高校開(kāi)設(shè)了繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì),但是以往的設(shè)計(jì)大都是人工計(jì)算的方法,系統(tǒng)簡(jiǎn)單但計(jì)算煩瑣,還不易掌握。將PSASP引入到了電力系統(tǒng)分析的教學(xué)中,開(kāi)設(shè)了簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算和短路電流計(jì)算等實(shí)驗(yàn),取得了一定的效果。[1-2]重慶科技學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我校”)從2010開(kāi)始,就把PSASP軟件引入到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)中,將“電力系統(tǒng)分析”課程設(shè)計(jì)和“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程設(shè)計(jì)整合成一門(mén)繼電保護(hù)綜合課程設(shè)計(jì),利用PSASP進(jìn)行較復(fù)雜電網(wǎng)的潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)的整定和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算。通過(guò)一個(gè)完整的電網(wǎng)計(jì)算綜合實(shí)訓(xùn),把前后的知識(shí)體系連貫起來(lái),讓學(xué)生對(duì)以往抽象、煩瑣的分析和計(jì)算有一個(gè)完整清晰的概念,取得了較好的效果。
圖1是“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”綜合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)體系,學(xué)生先完成電力系統(tǒng)的短路電流計(jì)算和繼電保護(hù)的整定計(jì)算,再通過(guò)PSASP軟件進(jìn)行同一個(gè)系統(tǒng)的潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算和繼電保護(hù)的整定計(jì)算,最后進(jìn)行系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定分析。這樣一個(gè)完整的設(shè)計(jì)訓(xùn)練,可以讓學(xué)生建立起大電力系統(tǒng)的初步概念,并且二者可以互相檢驗(yàn),從而驗(yàn)證學(xué)生的計(jì)算過(guò)程是否正確,所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用是否正確和熟練,達(dá)到學(xué)以致用的目的。
二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介
1.建立電力網(wǎng)絡(luò)并計(jì)算元件參數(shù)
設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)由教師下達(dá),給出電力網(wǎng)絡(luò)接線以及元件初始參數(shù)。鑒于只有兩周的設(shè)計(jì)時(shí)間和人工計(jì)算的要求,網(wǎng)絡(luò)接線不宜過(guò)于復(fù)雜。所以選擇了一個(gè)三機(jī)10節(jié)點(diǎn)的110KV/10KV電壓等級(jí)電力網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示,學(xué)生首先對(duì)110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)進(jìn)行分析,然后通過(guò)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得電網(wǎng)中各元件的電氣參數(shù),再計(jì)算元件參數(shù)。圖中的參數(shù)是計(jì)算出來(lái)以后的結(jié)果,為計(jì)算方便,忽略了各元件的電阻。電網(wǎng)中的變壓器均為YN,D11連接,發(fā)電廠升壓變中性點(diǎn)接地,其他變壓器不接地;發(fā)電廠容量為G1=50MW,G2=G3=25MW,功率因數(shù)cosΦ=0.8;輸電線路的X1=0.4Ω/km,X0=3X1。
2.人工進(jìn)行短路電流計(jì)算
由于短路電流計(jì)算是電網(wǎng)繼電保護(hù)配置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),因此需要分別考慮最大運(yùn)行方式(三臺(tái)發(fā)電機(jī)全部投入,系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)取開(kāi)網(wǎng)運(yùn)行)時(shí)各線路未端短路的情況,最小運(yùn)行方下(三臺(tái)中最大的一臺(tái)退出運(yùn)行,系統(tǒng)按環(huán)網(wǎng)計(jì)算)時(shí)各線路未端短路的情況。要求學(xué)生畫(huà)出系統(tǒng)等效電路圖,化簡(jiǎn)電路,再分別計(jì)算各條線路末端短路的最大和最小短路電流。電網(wǎng)等效電路圖如圖3所示。如果學(xué)生人數(shù)較多,為防止抄襲現(xiàn)象,可以采用學(xué)生分組的方式,比如某些組計(jì)算G、H母線的短路電流,某些組計(jì)算I、J母線的短路電流等。
學(xué)生需要計(jì)算最大運(yùn)行方式三相短路的短路電流、最小運(yùn)行方式兩相短路的短路電流以及單相接地短路的短路電流,通過(guò)計(jì)算學(xué)生既復(fù)習(xí)了電力系統(tǒng)故障分析中對(duì)稱和不對(duì)稱故障的計(jì)算方法,又為下一步的整定計(jì)算打下了基礎(chǔ)。教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),采用人工計(jì)算的方法計(jì)算短路電流在工程實(shí)踐中雖然已經(jīng)被PSASP這樣的軟件所代替,但教學(xué)上仍然十分重要,對(duì)于很多基本概念的掌握仍然必不可少。
3.人工進(jìn)行繼電保護(hù)的整定
需要整定繼電保護(hù)包括輸電線路110kV三段式相間距離保護(hù),三段式零序電流接地保護(hù)以及10kV側(cè)的三段式電流保護(hù),還有變壓器的差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)等。這部分內(nèi)容計(jì)算量較大,限于學(xué)時(shí),也可以采用分組的方式,只要求對(duì)部分?jǐn)嗦菲鞯谋Wo(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。
中圖分類號(hào):TN830.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2017)07-0344-01
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科技水平有了很大的提高,但是與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比,由于我國(guó)發(fā)展的時(shí)間較短,因此在很多領(lǐng)域中,技術(shù)水平還比較落后,因此近年來(lái)國(guó)家加大了對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的投入,尤其是電氣工程等行業(yè),根據(jù)實(shí)際的發(fā)展情況,針對(duì)性的出臺(tái)一些優(yōu)惠政策,鼓勵(lì)和扶持我國(guó)企業(yè)的發(fā)展。電氣工程作為一門(mén)新興的學(xué)科,是現(xiàn)代科技的核心,如電氣工程中的電子技術(shù),是現(xiàn)代信息化的基礎(chǔ),很多人認(rèn)為,電氣工程的出現(xiàn),使得人們從機(jī)械時(shí)代進(jìn)入到了信息時(shí)代,不但改變了人們的生活方式,也改了工作的模式,因此電氣工程的發(fā)展水平,已經(jīng)成為了一個(gè)國(guó)家信息化的重要標(biāo)志。
一、電氣自動(dòng)化的基本概念
電氣自動(dòng)化主要是通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的有效綜合,通過(guò)電氣自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,具體涉及電氣工程中的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、信息處理、電力電子設(shè)備應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域。隨著科技的不斷進(jìn)步,電氣自動(dòng)化得到不斷發(fā)展,在電力生產(chǎn)和電力應(yīng)用中發(fā)揮著自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)節(jié)功能,可以實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備和電氣系統(tǒng)的自動(dòng)保護(hù),通過(guò)信號(hào)采集、處理、傳輸?shù)缺U想姎夤こ痰母咝А⒎€(wěn)定運(yùn)行。
二、電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用
目前,電氣工程自動(dòng)化在以下兩個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用:智能建筑領(lǐng)域。建筑的發(fā)展越來(lái)越智能化,而智能化離不開(kāi)電氣自動(dòng)化。隨著人們生活水平的提高,高檔智能化建筑成為了人們居住選擇的大方向,同時(shí),也是世界建筑業(yè)發(fā)展的方向之一。智能化建筑利用電氣的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)了資源和設(shè)備的合理利用,其內(nèi)部包含了大量的電子電氣設(shè)備和復(fù)雜的布線格局,并且這些設(shè)備和布線需要較高的抗干擾性和耐壓性。作為一級(jí)負(fù)荷建筑,智能化建筑還需具有多層屏蔽的防雷體系。②空調(diào)凈化系統(tǒng)。自動(dòng)控制和空調(diào)凈化系統(tǒng)能夠作為單獨(dú)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量,也可以作為具備計(jì)算機(jī)控制管理功能的復(fù)合型系統(tǒng)使用。尤其是在控制溫度時(shí),空調(diào)凈化系統(tǒng)對(duì)電氣工程自動(dòng)化的要求較高,可使用DDC控制。在回風(fēng)管部位裝有溫度傳感器,可對(duì)較監(jiān)溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較,并運(yùn)用微積分等數(shù)學(xué)預(yù)算進(jìn)行控制操作,以輸出相應(yīng)的電壓信號(hào),進(jìn)而控制加熱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或冷水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,將溫度保持在合理的范圍之內(nèi),使建筑內(nèi)的溫度符合要求。
三、電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展
理論的發(fā)展要基于實(shí)際應(yīng)用,而理論進(jìn)步了以后,又能夠指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用,因此二者之間有著密切的關(guān)系,電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)是隨著工業(yè)的發(fā)展,而逐漸形成的一門(mén)學(xué)科,現(xiàn)在的很多高校中,都開(kāi)設(shè)了相關(guān)的課程,從某種意義上來(lái)說(shuō),電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù),是為了滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要,在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中,采用的主要是人工的方式,雖然機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)后,人們可以操控機(jī)器來(lái)進(jìn)行生產(chǎn),極大的提高了生產(chǎn)的效率。但是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度更快,對(duì)產(chǎn)品的需求量越來(lái)越大,在這種背景下,僅僅依靠操作機(jī)器的生產(chǎn)方式,已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)的需要,必須進(jìn)一步提高生產(chǎn)的效率,為了達(dá)到這個(gè)目的,很多企業(yè)都實(shí)行了二十四小時(shí)生產(chǎn),通過(guò)實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn),采用這樣的生產(chǎn)方式,機(jī)器可以不停的運(yùn)轉(zhuǎn),操作人員卻需要足夠的時(shí)間休息,因此必須增加企業(yè)的員工,這樣就提高了生產(chǎn)的成本,在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的今天,企業(yè)要想獲得更多的效益,必須對(duì)生產(chǎn)的成本進(jìn)行控制,于是有人提出了讓機(jī)器自行運(yùn)轉(zhuǎn)的概念,這就是自動(dòng)化技術(shù)。
四、電氣工程及其自動(dòng)化發(fā)展中的問(wèn)題及建設(shè)策略
電氣工程及其自動(dòng)化是工業(yè)發(fā)展不可或缺的一種技術(shù)。隨著社會(huì)的發(fā)展,商業(yè)間的交流越來(lái)越多,交易也越來(lái)越復(fù)雜,商業(yè)和工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的騰飛,從而促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,反過(guò)來(lái)也使電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。但是電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中仍然面臨著一些困難與挑戰(zhàn):①現(xiàn)階段的電氣工程及其自動(dòng)化的建設(shè)沒(méi)有針對(duì)性,面對(duì)各個(gè)不同的企業(yè)的實(shí)際需要,在現(xiàn)有的技術(shù)成果上再逐個(gè)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)不但使成本增加,對(duì)于電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、調(diào)試、使用也增加了不必要的困難,加大了人力、物力的投入,最終使工程的總成本增加,沒(méi)有達(dá)到企業(yè)成本控制最優(yōu)化的目標(biāo),給企業(yè)造成了一定的損失。②現(xiàn)今社會(huì)是一個(gè)講求效率的社會(huì),在保證質(zhì)量的前提下提高運(yùn)行效率,加快社會(huì)發(fā)展的步伐是時(shí)代的迫切需求。面對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行不同的設(shè)計(jì),要力爭(zhēng)做到操作方法簡(jiǎn)便易懂,更容易讓人接受,使每個(gè)企業(yè)在缺乏或者沒(méi)有相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)人員時(shí)也可以安全地進(jìn)行操控,這樣的電氣工程及其自動(dòng)化的設(shè)計(jì)才能體現(xiàn)出其自動(dòng)化的成功性。③電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展為人民生活帶來(lái)了巨大便利,與此同時(shí)也給環(huán)境造成了巨大污染。如何發(fā)展低能耗、高效、無(wú)污染的電氣設(shè)備,也是電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)科的熱點(diǎn)話題。④網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多樣化,對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化產(chǎn)品造成了一定的影響,這是電氣工程及其自動(dòng)化發(fā)展與建設(shè)過(guò)程中不可忽視的問(wèn)題。電氣工程及其自動(dòng)化現(xiàn)在普遍應(yīng)用于商業(yè)中,而在商業(yè)用途中數(shù)據(jù)傳輸是非常重要的,既要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確,更要求信息傳輸?shù)陌踩k姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化在數(shù)據(jù)傳輸方面還是存在一定問(wèn)題的:在不同企業(yè)等商家制造的硬件和軟件等產(chǎn)品在信息交換的過(guò)程中,受開(kāi)發(fā)商程序接口不同的影響,給數(shù)據(jù)之間的傳輸和通信造成了一定的困難,從而增加了電氣工程及其自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信的困難。
結(jié)束語(yǔ)
電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)作為現(xiàn)在一個(gè)熱門(mén)的學(xué)科,由于其能夠極大的提高生產(chǎn)效率,因此受到了足夠的重視,要想提高工業(yè)的生產(chǎn)效率,必須培養(yǎng)大量的專業(yè)人才,通過(guò)全文的分析可以知道,受到特殊的歷史因素影響,我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的時(shí)間較短,與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距,在實(shí)際的工業(yè)控制中,我國(guó)很多企業(yè)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,嚴(yán)重的影響了生產(chǎn)的效率,相信隨著國(guó)家的重視,必然會(huì)加大對(duì)企業(yè)的扶持力度,這種現(xiàn)象會(huì)得到明顯的改善。
參考文獻(xiàn)
電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)作為傳統(tǒng)的工程學(xué)科,已有上百年的發(fā)展歷史。為適應(yīng)新時(shí)期社會(huì)對(duì)電氣工程人才的不同需求,國(guó)內(nèi)外高校不斷推動(dòng)電氣工程教育的發(fā)展與改革,教育理念也隨著時(shí)代的發(fā)展而變化,從原來(lái)的“重理論輕實(shí)踐”,逐步發(fā)展為“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力”。[1][2]電力工程作為電氣工程及其自動(dòng)化本科生培養(yǎng)的主干課程,是電氣工程本科生人才培養(yǎng)的重點(diǎn)課程,也是整個(gè)電氣工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程。[3]可見(jiàn),如何提高電力工程課程的教學(xué)水平,這對(duì)于提高本科生的教育水平及畢業(yè)質(zhì)量有著重要的意義。電力工程作為一門(mén)整合工廠供電及電力系統(tǒng)分析兩門(mén)課程的綜合性課程,對(duì)構(gòu)建本科生電力系統(tǒng)知識(shí)體系具有舉足輕重的作用。課程內(nèi)容的豐富性造成了學(xué)時(shí)緊張、講課內(nèi)容泛而不精的情況。為解決該問(wèn)題,可以從宏觀層面出發(fā),將若干電力工程相關(guān)課程內(nèi)容統(tǒng)一整合,從而優(yōu)化學(xué)時(shí),突出重點(diǎn),推動(dòng)電力工程課程群建設(shè),使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)的整體設(shè)備運(yùn)行、調(diào)度、保護(hù)及設(shè)計(jì)有一個(gè)完整的了解,最終讓學(xué)生構(gòu)建完整的電力工程知識(shí)體系,滿足電力工業(yè)對(duì)人才發(fā)展的需求。這樣,加緊推進(jìn)電力工程課程群建設(shè)與實(shí)踐,就成為了電氣工程本科生教育改革的首要任務(wù)。
一、課程群建設(shè)理念簡(jiǎn)介
20世紀(jì)90年代,北京理工大學(xué)在題為《在課程建設(shè)中應(yīng)當(dāng)以教學(xué)計(jì)劃的整體優(yōu)化為目標(biāo)》的教育改革項(xiàng)目中,首先提出了課程群建設(shè)的總體思路,繼而逐漸發(fā)展成為學(xué)科教育改革的新興理念,為國(guó)內(nèi)眾多高校教育改革提供了參考。課程群的主要內(nèi)涵為[4]:整合三門(mén)及三門(mén)以上學(xué)科相關(guān)課程,相互傳承,相互滲透,相互補(bǔ)充,從而整合課程授課內(nèi)容,使課程結(jié)構(gòu)合理,層次清晰,進(jìn)一步挖掘課程的整體優(yōu)勢(shì),從而建立起學(xué)科優(yōu)勢(shì)。課程群不僅能使學(xué)生能夠在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)掌握重點(diǎn)、有效的知識(shí),構(gòu)建堅(jiān)實(shí)的知識(shí)體系,也能使教師在授課過(guò)程中將有限的知識(shí)點(diǎn)講透講精。課程群的整體是全面而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模@就避免了原來(lái)單一課程為求知識(shí)全面而進(jìn)行“蜻蜓點(diǎn)水”般的講課模式。
二、電力工程課程群建設(shè)方案
建立電力工程課程群,首先應(yīng)分析原有課程授課模式的不足,然后參考課程群的內(nèi)涵,選擇合理的相關(guān)課程,建立對(duì)應(yīng)的課程群,這樣才能提出合理的優(yōu)化整合方案。
(一)原有授課模式的不足
電力工程課程是整合工廠供電及電力系統(tǒng)分析相關(guān)課程的一門(mén)綜合性課程,主要講授電力系統(tǒng)的基本組成和運(yùn)行原理,電力系統(tǒng)的元件參數(shù)計(jì)算、穩(wěn)定運(yùn)行分析和故障分析的基本方法,電力系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計(jì)、主要電器設(shè)備選擇的原則和方法、繼電保護(hù)等內(nèi)容。由于囊括了工廠供電及電力系統(tǒng)分析兩門(mén)課程的內(nèi)容,其課程內(nèi)容豐富且繁重。在有限的學(xué)時(shí)中講授如此多的內(nèi)容在給教師帶來(lái)極大授課壓力的同時(shí),也會(huì)讓學(xué)生漸漸失去學(xué)習(xí)熱情,并最終影響其對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)知識(shí)體系的構(gòu)建。
(二)課程群課程的選擇
電力工程課程群建設(shè),須秉承學(xué)科相近的原則,對(duì)知識(shí)點(diǎn)有重復(fù)或傳承的課程進(jìn)行整合優(yōu)化,從而建立起合理有效的課程群,使教師能輕松地傳播知識(shí),學(xué)生能有效地學(xué)習(xí)知識(shí)。為此,結(jié)合我校電氣工程教育的特色與傳統(tǒng),我們挑選出了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理、電氣控制技術(shù)及電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化等三門(mén)課程,結(jié)合電力工程課程來(lái)建設(shè)電力工程課程群。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理主要講授繼電保護(hù)的基本概念、輸電線路的電流保護(hù)、接地保護(hù)、距離保護(hù)、縱聯(lián)保護(hù)的基本原理,變壓器保護(hù)的基本配置及主要保護(hù)的基本原理,自動(dòng)重合閘、發(fā)電機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等內(nèi)容。電氣控制技術(shù)則主要討論異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和調(diào)速控制技術(shù),以及電氣線路的分析和設(shè)計(jì),常用電磁式低壓電器的作用與分類、結(jié)構(gòu)與工作原理,可編程控制器的基本工作原理等。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化則以電力系統(tǒng)“四遙”為主線,主要講述電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的有關(guān)理論,性能和運(yùn)行特性,涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的相關(guān)基礎(chǔ)理論。從上述三門(mén)課程講授的內(nèi)容可以看出,其與電力工程的課程內(nèi)容互有傳承,相互滲透,并有較多的重復(fù)。電力工程主要講授電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)內(nèi)容,繼電保護(hù)則是在其基礎(chǔ)上的升華。因?yàn)橄到y(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開(kāi)保護(hù)裝置的調(diào)節(jié)與動(dòng)作,而保護(hù)裝置的調(diào)節(jié)與動(dòng)作又離不開(kāi)電氣控制設(shè)備的判斷與運(yùn)行,而這一切設(shè)備的自動(dòng)化管理都離不開(kāi)“四遙”技術(shù)的調(diào)度與管理。因此,從內(nèi)容上可以較為清晰地看出,這四門(mén)課程存在明顯的傳承關(guān)系,因而在授課過(guò)程中存在較多知識(shí)重復(fù)的問(wèn)題。建立電力工程課程群,就是以電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行為基點(diǎn),逐步提升知識(shí)的難度與高度,使知識(shí)結(jié)構(gòu)緊密,易于學(xué)生掌握。為建立結(jié)構(gòu)合理、層次清晰的電力工程課程群,就要對(duì)教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)進(jìn)行整體優(yōu)化。
(三)電力工程課程群整體優(yōu)化方案
可以從三個(gè)角度來(lái)優(yōu)化電力工程課程群,分別為課程優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化以及考核優(yōu)化。課程及實(shí)驗(yàn)優(yōu)化主要以教師為主體,即明確“教什么”,而考核優(yōu)化則主要以學(xué)生為主體,即明確“學(xué)什么”。1.課程優(yōu)化針對(duì)四門(mén)課程授課內(nèi)容的特點(diǎn),可以首先將電力工程課程中的繼電保護(hù)一節(jié)的內(nèi)容移到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程專門(mén)講授,而電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與控制的內(nèi)容并入電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化課程中講授,與開(kāi)關(guān)電器電弧、滅弧相關(guān)的原理及相應(yīng)保護(hù)設(shè)備,則并入電氣控制技術(shù)的高低壓電器一節(jié)講授。此外,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的微機(jī)保護(hù)一節(jié)與電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化課程內(nèi)容有較大的重復(fù),特別是硬件部分有許多相同之處,因此可以考慮將其并入電力調(diào)度自動(dòng)化課程中講授。由此,通過(guò)重新制訂教學(xué)大綱,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容重新安排學(xué)時(shí),可以使每一門(mén)課程的學(xué)時(shí)數(shù)得到合理安排。2.實(shí)驗(yàn)優(yōu)化以往為促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力,每一門(mén)課程都配以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。該類實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是與教材內(nèi)容結(jié)合較為緊密,但主要以驗(yàn)證性及演示性實(shí)驗(yàn)為主,實(shí)驗(yàn)時(shí)間分散,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏系統(tǒng)化。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)只能片面地了解一部分課程內(nèi)容,且只能了解部分設(shè)備的運(yùn)行情況,缺乏對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的深入理解。因此,有必要整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,將單一分散的實(shí)驗(yàn)課時(shí)整合為持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的整體的課程設(shè)計(jì)。以上述四門(mén)課程為例,可以強(qiáng)調(diào)四門(mén)課程綜合的課程設(shè)計(jì),如要求學(xué)生設(shè)計(jì)某廠礦的變電所,從而考核學(xué)生電氣設(shè)備選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)、負(fù)荷計(jì)算等方面的知識(shí)。同時(shí),還可以在此基礎(chǔ)上增加繼電保護(hù)裝置的要求,并要求學(xué)生繪出遙信遙感的結(jié)構(gòu)圖,從而考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,使學(xué)生能夠通過(guò)課程設(shè)計(jì),達(dá)到整體了解變電所設(shè)計(jì)運(yùn)行的基本方法以及注意點(diǎn),從而提高學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力的目的。此外,還可以安排學(xué)生到臨近變電站進(jìn)行參觀實(shí)習(xí),讓學(xué)生了解相關(guān)電氣設(shè)備具體的作用,增強(qiáng)學(xué)生的感官認(rèn)識(shí)。相較于以往效率較低的課程實(shí)驗(yàn),這樣可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,并促進(jìn)學(xué)生知識(shí)的整體消化吸收。3.考核優(yōu)化課程內(nèi)容的優(yōu)化必然帶來(lái)考核內(nèi)容的優(yōu)化。以往由于課程知識(shí)點(diǎn)繁雜,學(xué)生在期末復(fù)習(xí)時(shí)需要記憶許多與本門(mén)課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)度不高的知識(shí)點(diǎn),而課程的核心知識(shí)點(diǎn)卻由于復(fù)習(xí)時(shí)間緊而未能有效地掌握,從而影響了學(xué)生的成績(jī)。因此,通過(guò)課程群內(nèi)容的整體優(yōu)化,每一門(mén)課程都有相應(yīng)的重點(diǎn)內(nèi)容,這使得學(xué)生能夠在復(fù)習(xí)時(shí)能緊緊圍繞課程的核心知識(shí)點(diǎn)展開(kāi),而將關(guān)聯(lián)度并不高的內(nèi)容放入課程群的其他課程中進(jìn)行復(fù)習(xí),從而提高每一門(mén)課程的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)效率。這樣既能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī),也能使學(xué)生掌握合理有效的學(xué)習(xí)方法。課程優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化以及考核優(yōu)化有效地改善了教師與學(xué)生的教學(xué)及學(xué)習(xí)情況,使得教師講授最優(yōu)化,學(xué)生學(xué)習(xí)最優(yōu)化,使學(xué)生在有效的時(shí)間內(nèi)牢固掌握核心知識(shí)成為可能,從而實(shí)現(xiàn)了課程群建設(shè)的目標(biāo)與意義。
三、結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)建設(shè)的電力工程課程群,分析了課程群內(nèi)不同課程的特點(diǎn),從課程、實(shí)驗(yàn)、考核三個(gè)方面提出了具體的優(yōu)化方案,為進(jìn)一步推動(dòng)電氣工程本科生教育改革提供了參考。當(dāng)然,相關(guān)優(yōu)化方案還需在后續(xù)教學(xué)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際教學(xué)效果不斷地完善改進(jìn),這樣才能使教學(xué)方法緊跟時(shí)展的腳步,使培養(yǎng)的學(xué)生能夠符合社會(huì)對(duì)人才發(fā)展的要求。
作者:牟龍華 李松峰 張 鑫 王伊健 單位:同濟(jì)大學(xué)
[參考文獻(xiàn)]
[1]丁守成,張愛(ài)華,黃瑞,等.電工電子實(shí)驗(yàn)系列課程體系建設(shè)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2015(6):98-100,104.
提高質(zhì)量是世界各國(guó)進(jìn)入高等教育大眾化階段后面臨的共同問(wèn)題,也是我國(guó)高等教育發(fā)展的必由之路。面對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新形勢(shì)與新任務(wù),目前我國(guó)高等教育改革,已從高等教育的規(guī)模發(fā)展向高等教育的內(nèi)涵式發(fā)展改變。重基礎(chǔ)、寬口徑已成為高等教育改革的方向,為適應(yīng)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng),提高學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力,增強(qiáng)高校人才的適應(yīng)性,就必須加強(qiáng)基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、工程素質(zhì)的培養(yǎng)。
機(jī)械工程基礎(chǔ)課程作為一門(mén)非機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)課程,是以原工程制圖、金屬材料及熱處理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制造技術(shù)等機(jī)械類課程進(jìn)行整合的一門(mén)基礎(chǔ)課程,它向?qū)W生提供機(jī)械產(chǎn)品使用、設(shè)計(jì)和制造所需的基本理論、方法和技能。該課程是大學(xué)階段培養(yǎng)非機(jī)械類學(xué)生工程素質(zhì)的一門(mén)重要課程。但目前該課程的設(shè)置存在以下幾個(gè)問(wèn)題:①由于在教學(xué)過(guò)程中沒(méi)有建立認(rèn)同的課程目標(biāo)定位標(biāo)準(zhǔn),目前現(xiàn)有的教學(xué)方案僅僅是將相關(guān)機(jī)械類課程內(nèi)容的簡(jiǎn)單組合,教學(xué)內(nèi)容實(shí)際是分離的,沒(méi)有達(dá)到課程綜合的真正目的;②現(xiàn)有的課程教學(xué)內(nèi)容過(guò)分強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的系統(tǒng)性、完整性,而沒(méi)有反映應(yīng)用型本科教學(xué)所要求的“應(yīng)用型”特點(diǎn),教學(xué)內(nèi)容過(guò)于繁雜;③相關(guān)教學(xué)內(nèi)容未能很好地整合,內(nèi)容重復(fù)、前后顛倒、銜接不好等問(wèn)題不同程度地存在, 不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng);④未與學(xué)生的所學(xué)專業(yè)相關(guān)聯(lián),學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣要求不高,學(xué)習(xí)效果較差,學(xué)生的工程素質(zhì)提高不明顯[1]。
機(jī)械工程基礎(chǔ)課程教學(xué)改革以鹽城工學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)為例,以培養(yǎng)電氣工程師能力為本,以工程素質(zhì)、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線,進(jìn)行課程教學(xué)改革。教學(xué)改革中主要體現(xiàn)“一精二重三講四會(huì)”的教學(xué)原則和方法:一精是指基礎(chǔ)理論教學(xué)要精練,以滿足專業(yè)課教學(xué)所必需的基本理論;二重是指在教學(xué)重點(diǎn)上強(qiáng)調(diào)基本概念的應(yīng)用和實(shí)踐能力的訓(xùn)練;三講是指授課上要做到基本概念講清楚,重點(diǎn)內(nèi)容講透徹,知識(shí)點(diǎn)講全面;四會(huì)是指教學(xué)要求上做到基本理論會(huì)運(yùn)用,基本方法會(huì)掌握,基本技能會(huì)操作,基本問(wèn)題會(huì)分析解決。
根據(jù)我校電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)改革目標(biāo)要求,機(jī)械工程基礎(chǔ)作為該專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)唯一的機(jī)械工程類課程,我們對(duì)該課程的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備及教學(xué)方法的實(shí)施等進(jìn)行了多方面研究與探討,使其符合該專業(yè)人才培養(yǎng)要求,提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。
1.課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)置
高等教育培養(yǎng)的是生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)需要的高等技術(shù)應(yīng)用型人才,在全面推進(jìn)素質(zhì)教育的過(guò)程中,不僅要加強(qiáng)文化素質(zhì),更要注重工程素質(zhì)教育。因此,將非機(jī)械類的機(jī)械工程基礎(chǔ)課程性質(zhì)定位成一門(mén)以“機(jī)械工程基本素質(zhì)教育”為主的工程類基礎(chǔ)課,符合工程實(shí)際對(duì)應(yīng)用型人才基本素質(zhì)的要求,也符合我校電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。
機(jī)械工程基礎(chǔ)課程是將機(jī)械制圖、工程材料、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造等機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)內(nèi)容,經(jīng)統(tǒng)籌安排、有機(jī)結(jié)合而成的一門(mén)綜合性的技術(shù)基礎(chǔ)課程。機(jī)械工程基礎(chǔ)作為非機(jī)械類專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)唯一的機(jī)械工程類課程,涉及內(nèi)容廣泛。課程綜合化不僅解決了課時(shí)有限的問(wèn)題,而且使學(xué)生對(duì)機(jī)械工程有一個(gè)比較全面的了解。以專業(yè)崗位職責(zé)需求整合相關(guān)教學(xué)內(nèi)容,不求原課程知識(shí)體系的完整性和系統(tǒng)性,突出實(shí)用性和針對(duì)性,注重對(duì)機(jī)械工程知識(shí)了解,理順機(jī)械工程知識(shí)與專業(yè)知識(shí)之間的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生的橫向擴(kuò)展能力。
對(duì)電類專業(yè)而言, 機(jī)械工程基礎(chǔ)是一門(mén)介紹機(jī)械工程有關(guān)基本概念、基本理論及基本計(jì)算、設(shè)計(jì)方法的一門(mén)綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課。課程圍繞“機(jī)械工程材料”、“工程圖樣表達(dá)”、“常用機(jī)械傳動(dòng)裝置”、“常用機(jī)械加工方法與機(jī)床”幾個(gè)典型項(xiàng)目,將與機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)的基本內(nèi)容統(tǒng)籌安排、有機(jī)貫通與融合,體現(xiàn)“實(shí)用、夠用”為度的原則。力圖用較少的學(xué)時(shí)側(cè)重于對(duì)涉及機(jī)械工程的有關(guān)基本概念、基本理論加以闡述。以理實(shí)一體教學(xué)為紐帶,以理論教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)相結(jié)合的手段,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論、實(shí)踐認(rèn)識(shí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
通過(guò)本課程學(xué)習(xí),使學(xué)生的具有初步工程意識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí);能用準(zhǔn)確、簡(jiǎn)明、規(guī)范的工程語(yǔ)言表達(dá)設(shè)計(jì)思想和意圖。學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力目標(biāo)確定為:①能初步確認(rèn)一般機(jī)械零件所用的一般工程材料;②能初步繪制和閱讀簡(jiǎn)單機(jī)械工程圖樣;③了解機(jī)器的組成和平面機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識(shí),了解機(jī)械傳動(dòng)和常用零部件的基本內(nèi)容;④正確理解機(jī)械制造的相關(guān)概念,了解常用的機(jī)械加工方法,能初步確定零件的成型或加工的基本方法。