发布时间:2024-03-06 16:20:51
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中图分类号:C961;G642 文献标志码:A 文章编号:1008―3561(2015)02―0036―02
全新的社会形势令人才需求愈发复杂化、具体化,高校作为人才培养专门机构的负担也由此加重了。电气工程及其自动化专业作为高校教育的重要区块之一,必须要迅速适应这种变化,改革教育模式,这样才能获得更好地发展。
一、电气工程及其自动化的专业特征
1. 教学特征
作为一种应用型本科专业,电气工程及其自动化专业存在一定的特殊性。具体来说,该专业同时具有较强的科研性与应用性。其科研性来自于日益发达的电气科技,在这种背景下,该专业的工程技术人才对技术理论有着非常高的需求,为了满足这些需求,不得不加大理论知识的教学密度和教学比例,兼之该专业依托于电气工程类的博士授权学科,更加深了其技术科研色彩。其应用性则来自于应用型本科专业的固有特征,电气工程及其自动化专业的根本目的是为国家培育电气工程方面的高级技术人才,其教学理所当然地对实验、实践比较看重。这两种特征对电气工程及其自动化的教学需求有一定的矛盾性,加大了该专业教学安排的难度。
2. 学生特征
电气工程及其自动化是我国的老牌本科专业,发展历史已经超过30年,因此,生源一直相当充足,学生基础素质良好,就业形势和发展方向也趋于稳定。但近些年来,伴随着高校扩招、教育改革等一系列因素的影响,电气工程及其自动化专业的学生产生了一定的动荡。这种动荡可以分为几个方面:第一方面是扩招等原因导致的生源数量激增,学生基础素质也出现了一定的参差不齐现象,对该专业的正常教育工作产生了一定的影响。第二方面是学生对自身的定位出现偏差,有相当一部分学生将该专业视作研究型学科,在学习时重理论研究,轻技术实践,以获得更高的学位为目的,这使得该专业培养出的学生中应用型人才的比例逐年下降。
3. 社会特征
近些年来,社会形势对电气工程及其自动化专业的冲击很大。一方面社会的总体就业压力越来越大,学生数量众多而且增长迅速的电气工程及其自动化专业必然面临较大的人才供需矛盾,这令许多高校在该专业的发展上呈现茫然状态,难以确定发展方向。另一方面,社会对电气工程人才的需求正产生急剧变化,传统的人才培养模式渐渐不能再满足新的人才需求,各个高校的人才培养创新与改革已经迫在眉睫。这两大社会特征并非电气工程及其自动化专业所独有,而是所有与社会联系紧密的应用型本科专业都要面临的问题。
二、电气工程及其自动化的人才培养需求
1. 社会对电气工程及其自动化的人才培养需求
社会对电气工程及其自动化的人才需求可以分为以下两方面:第一方面是对高级技术人才的需求与日俱增,电气工程技术人才不仅要了解电气工程系统的基础操作和维修方法,还要能完全掌握系统的工作原理、缺陷、发展方向,以便能自行进行适当地更新与改造。第二方面社会越来越看重人才的综合素质,除了要求人才具有足够的理论水平和实践操作能力外,团队合作精神、管理能力、服务精神乃至个人品德都是人才素质评估的重要因素。在这种情况下,高校传统重能力轻素质的人才培养模式已经无法再适应形势,在培养电气工程及其自动化人才时必须要更重视育人的环节。
2. 学校对电气工程及其自动化的人才培养需求
各个高校目前大多在进行教育改革工作,这种改革工作必然带来诸多变化,为了保证稳定地提供优秀的电气工程及其自动化人才,学校必然要求该专业的人才培养体系具备高适应性,能适应教育改革带来的一系列变化。因此,电气工程及其自动化的人才培养体系必须与高校的总体发展方向保持一致。
3. 学生对电气工程及其自动化的人才培养需求
学生是电气工程及其自动化人才培养的主要对象,而学生自身必然存在一定的发展需求,这些需求视学生个体的不同,存在一定的差异。学校根据这些需求差异适当微调对个体的培养模式,才能在人才培养上收到事半功倍的效果。
三、电气工程及其自动化的人才培养问题
1. 定位问题
目前来看,各个高校在电气工程及其自动化专业的人才培养上都存在着或多或少的定位问题。一方面学生中有相当一部分缺乏该专业是应用性学科的认识,另一方面许多教师也对该专业的新形势感到迷茫,无法对学生的认识予以有效地引导,两相叠加下,电气工程及其自动化专业人才培养定位就难免变得模糊。这种模糊不仅令教学目标、教学纲要、教学结构等变得不清晰,影响了教学效率,在个别学校甚至引起了学生间对教学重点的争执与冲突,而且令许多高校的电气工程及其自动化专业陷入了发展停滞阶段。在发展速度越来越快,竞争越来越激烈的社会背景下,这种发展停滞的负面影响非常严重。
2. 课程问题
电气工程及其自动化专业的课程可以分为三类:公共基础课、专业技术课和实践课。在传统的教育模式中,这三类课程的学分比例大致是3∶5∶2,实践类课程的比例严重偏低。近些年来,随着教育改革的深入,人们越来越认识到实践课程的重要性,该比例被逐渐调整为3∶4∶3,与原本的学分比例相比更为合理。但需要注意的是,这种以学分比例评估课程结构的方式并不完善,因为即使是相同的学分,获取难度不同,学生的重视程度和所下的功夫也会有所区别。根据笔者的教学经验,电气工程及其自动化实践课程的学分获得非常容易,往往只要出席相关实践课程即可获得,师生往往把更多的精力投入到需要考试才能获得学分的专业技术课程上,这降低了该专业人才的应用培养能效。因此,电气工程及其自动化专业的课程比例仍需进一步调整优化。
3. 实践问题
电气工程及其自动化的实践教学主要包括四种手段:分别是课程实验、课程设计、实习教学和毕业设计,这四种手段目前都存在一定的能效不足问题。具体来说,课程实验与理论教学的脱节情况很严重,学生对实验的认知往往停留在按教师的要求操作和撰写实验报告上,实验的实践教学能效得不到发挥。课程设计审查不严,抄袭现象屡见不鲜,学生更多地将课程设计当作一种需要应付的任务,而不是学习环节。实习教学大多走马观花,能效的发挥停留在提高学生对电气工程及其自动化的实践认识上,更深层的能力素质培养职能发挥不出来。毕业设计失于单一,电气工程及其自动化专业的毕业设计课题基本完全由教师硬性规定,学生缺乏自主选择权,兴趣也不高。教师在规定毕业设计课题时往往有一定的模板,这些模板大多相当陈旧,没有实践价值,部分学生的毕业设计课题甚至与课程设计题目完全相同。
4. 发展问题
如前文所述,许多高校的电气工程及其自动化专业在发展上已经陷入停滞,相对的,社会、学校、学生对该专业发展的动态化需求越来越强,最终导致培养出众多不符合社会需求的“无用”人才的现象。各个高校大多对这种严峻的情况有所认识,也采取了一定的措施推动电气工程及其自动化专业的人才培养发展,但由于定位不明确、措施不到位等多种原因,收获的效果甚微。举例来说,部分高校直接照搬其他学校电气工程及其自动化专业发展的先进模式,忽略了自身的实际情况和客观条件,新模式得不到落实,旧模式也已经支离破碎,反而更降低了人才的培养能效。
四、 电气工程及其自动化的人才培养优化
1. 通过明确服务定位建立人才培养的新模式
对电气工程及其自动化专业的定位加以明确是建立全新人才培养模式的第一步。虽然理论知识在该专业中的重要性越来越高,但要牢记,电气工程及其自动化专业的理论知识终归是为应用服务的,不能喧宾夺主,将应用型专业发展成科研型专业。要结合社会、学校、学生的实际需求,将服务性人才培养理念纳入新的培养模式。为此,不仅要与社会上的电气工程人才需求机构加强交流合作,了解其人才需求,而且要将学校自身的教育改革目标融入人才培养目标,还要与学生积极沟通,了解其自身的发展和就业意向,建立起服务型的应用人才培养新模式。
2. 通过调整课程结构建立人才培养的新模式
综合学分、学时、考核方式等多方面的因素,订立综合性的课程结构比例体系。此外,因为当前社会对学生综合素质的要求越来越高,因此,对学生综合素质的培养能效最好的公共基础课程应适当增加比例,专业技术类课程应适当降低比例。加大教学密度与教学精度,结合当前的教育改革,对教学内容进行适当地删减与精炼,并增强这部分教学内容与实践类课程的互动功能。实践类课程一方面要适当增加考核难度,一方面也要注意与专业技术课的结合。具体来说,公共基础课、专业技术课、实践课程、技术实践融合课程的比例要控制在4:2:2:2,构成新的课程结构体系。
3. 通过完善教育实践建立人才培养的新模式
传统的教育实践模式必须予以转变,具体来说,首先,要把课程实验独立出来,作为前文所述的技术实践融合类课程,提高指导性实验、开放性实验所占的比例,让这类课程成为勾连理论与实践的纽带。其次,要提高对课程设计的审核力度,严格打压课设抄袭的不正之风。第三,要适当参考技术专科学校的实习教学模式,尝试将校企合作这种实习教学模式应用于电气工程及其自动化这类应用型本科专业。第四,要尽可能丰富毕业设计,一方面在决定课题前要与学生交流,根据学生的兴趣方向决定毕业设计课题,另一方面要提高课题的灵活度,尽可能赋予学生开放性课题,避免毕业设计公式化、模式化。
4. 通过实现动态发展建立人才培养的新模式
尽可能缩短人才培养模式的更新周期,在条件允许的情况下以学期为单位更新人才培养模式的细节,以适应发展变化极快的电气工程人才需求,换言之,要建立动态发展的人才培养模式。该模式的建设可以与电气工程及其自动化专业的信息化建设相结合,通过信息技术收集动态发展需求,为模式细节的调整提供必要的参考依据。
五、结语
我国对高级电气工程人才的迫切需求在未来相当长的一段时间内仍将持续下去,因此,电气工程及其自动化专业的重要作用在这段时间内只会有增无减。在这种背景下,全新的人才培养模式势必发挥更多的效用,值得进一步研究和推广。
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关键词:电气工程及其自动化;电气装备;课程体系
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)31-0160-02
一、引言
平顶山学院的电气工程及其自动化专业为省级特色专业、河南省普通高等学校本科工程教育人才培养模式改革试点专业,所属的电气工程学科为校级重点学科。该专业多年来服务于平顶山地区的经济发展,培养区域经济发展所需要的电气类专业人才。紧紧围绕平顶山市重点发展装备制造业的战略部署,2013年,平顶山学院下发了《关于学科专业群的建设意见》,明确提出重点建设电气信息类专业群。电气信息类专业群的发展目标定位:建设服务于智能电力设备行业产业发展需要,富有地方特色的、优势突出的应用型专业群;服务面向定位:立足平顶山,面向河南,对接智能电力设备行业产业,为区域经济社会发展服务。2014年,学校将电气信息类专业群中的电气工程及其自动化、软件工程、物联网工程3个专业列入首批转型试点,电气工程及其自动化负责培养智能电力装备的本体及硬件设计开发所需要的应用型人才。为此,电气工程及其自动化专业的电气装备方向面临着前所未有的机遇和挑战。
课程体系的开设是培养人才的基础。目前,我校电气工程及其自动化专业的课程设置都是根据学科知识结构的内在逻辑来展开的,强调学科知识的系统性和完整性,强调全面掌握学科领域知识,忽视知识的实用性,整个课程体系学术性很强,技能性缺乏。课程设置几届甚至更长时间都固定不变,没有结合当今科技与社会经济发展的实际,只满足于课堂教学,给学生提供动手的机会很少,缺乏应有的灵活性,不能根据学生的需求采用不同的技能训练模式。虽然有毕业实习、金工实习、电工实训、电子技术课程设计、专业综合课程设计,但持续学习时间短,学生未能真正深入进去,专业见习更是走马观花,学生纯粹是看热闹,没有任何实质性学习。因此,教学效果不够理想,对于学生的实践动手能力的提高帮助有限。在科学技术日新月异、知识不断更新的时代,这种课程体系无法应对新形势的挑战。
为满足专业群建设的需要,培养应用型人才,平顶山学院电气工程及其自动化专业在整合现有资源的基础上,在实践中开展多维调研与深度探究,积极构建电气装备方向的全新的课程体系。
二、构建电气装备方向课程新体系
通过到国内知名高校和平顶山地区的电力装备制造企业进行调研以及对毕业生的跟踪调查,得到企业对电气工程及其自动化专业的毕业生的知识结构、能力素质的要求,从理论教学环节和实践教学环节构建了电气装备方向的新的课程体系。
1.构建理论课程新体系。根据电气工程及其自动化专业培养目标定位和专业应用型人才的知识结构要求,理论教学环节设置了通识必修课、学科基础课、专业必修课和专业选修课。(1)通识必修课。通识必修课按照素质教育的理念,强调德、智、体、美相互渗透,设置的课程有:思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、形势与政策、大学英语、大学体育。学生通过通识必修课的学习,获得必要的价值分析、探究方式与能力的训练,形成合理的思维方式和准确的观察判断能力以及清晰的沟通表达能力。(2)学科基础课。学科基础课课程的设置是针对电气信息类专业群所必需的知识和基础,注意培养学生的基本素质,着眼于学生的可持续发展,着眼于为学生继续学习打基础,使学生获得较宽厚的公共基础学科、专业基础学科的知识。设置的课程有:高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术。(3)专业必修课。我校电气工程及其自动化专业设立了“电气装备”和“电气控制”两个专业方向,专业必修课是这两个方向必修的课程,主要培养学生的基本专业技术和能力,使学生系统掌握电气工程的基础理论、基本知识。设置的课程有:电机学、电力电子技术、电气控制及PLC技术、自动控制原理、电力工程基础、单片机原理及应用、MATLAB在电气工程中的应用、自动检测技术、专业英语。(4)专业选修课。专业选修课是针对专业方向的需要安排的课程,根据应用型人才培养的要求以及课程的前后逻辑关系,按照“有用、可用、管用”的原则,根据“电气装备”方向的特点,精心设置了“电气装备”方向的课程:电气CAD基础、机械设计基础、高电压技术、电器学、高压电器、电气装备的计算机控制技术、智能电器、电气新技术讲座。学生必须完整修完自己专业方向的课程,其他专业方向的课程可作为个性课程选修。另外,为高年级学生开设电气新技术讲座,聘请企业教授级高工、知名大学教授开讲座,介绍学科研究热点、发展趋势,使学生了解学科发展的最新动态。
2.构建实践课程新体系。据行业和企业专家的要求,结合专业群内现有人才培养资源,电气工程及其自动化专业电气装备方向实行校企联合培养和“3+1”人才培养模式。前3年在学校培养,注重人文,强化基础,着重培养“自主学习、主动实践、实学创新”的意识和能力;第4年进入合作企业,以企业为主,开展校企联动的工程实践教育,参与项目实训和毕业设计,从而培养学生的工程实践能力、运用专业知识解决实际问题的能力,熟悉工程项目的基本流程、过程管理及业务规范等方面的知识,培养团队合作精神和创新意识。为此,在实践课程新体系中,设置了独立实验课、集中实践课、第二课堂。(1)独立实验课。减少验证性实验,增加研究性、设计性、综合性实验,尽可能模拟电气工作的现实环境,在实验中分配给学生一定的工作任务,学生得以找到宝贵的机会将所学知识提前应用到未来的工作中,达到真正提升学生素质和能力的目的。设置的独立实验课程有:大学物理实验、电路分析实验、电子技术实验、电机学实验、电器学实验。其中,电路分析实验、电机学实验、电器学实验等利用项目来进行教学,寻求的是以学生在课题和项目完成的过程中来自主形成电气专业知识体系,综合培养学生的知识、技能和工作的态度等。(2)集中实践课。包括校内集中实践和企业实践两部分。校内集中实践强化基于项目的科学研究和工程实践训练,设置的环节有:军训、金工实习、电子技术课程设计、电气测量实训、电机控制实训、电子技术课程设计、电力电子课程设计、电力工程课程设计、PLC课程设计。企业实践,包括企业认知实习、企业专业实习和毕业设计等3个环节。①企业认知实习。这主要锻炼学生综合运用所学的科学理论方法和技术手段分析并解决工程实际问题的能力,培养学生的创新意识和进行产品开发与设计、技术改造与创新的初步能力。以《电力工程基础》课程为例,该课程要求学生通过学习掌握供配电系统的结构及运行的基本知识,为达到上述要求,首先带领学生到几家不同企业进行参观,了解供配电系统的线路及设备,让学生总结各企业供配电网络的特点,然后回到学校学习相关理论知识,在学校进行基本知识的学习后,再到企业去参观实习,找出存在的问题并改进。②企业专业实习。目的是使学生了解和掌握本专业基本的生产实际知识及本专业的科技发展水平和方向;验证、巩固和丰富所学过的专业知识,培养学生在生产实际中发现问题、分析问题和解决问题的能力。这主要采用以下方式:参加企业技术培训、担任技术员助理、施工员助理、项目经理助理等。在上述多个岗位中,每个学生侧重1个岗位,实际工作不少于2~3个月,以保证学生对相关岗位有足够的认识和感受,能够了解其中的精髓。③毕业设计。采用校内指导教师作为主导师、企业副高级以上职称人员作副导师共同指导的方式,主要解决企业生产实际中遇到的问题,培养学生的创新意识和独立工作的能力,使学生提前熟悉工程环境,为培养适合企业实际工程应用能力的人才打下基础。(3)第二课堂。学生在大二、大三时通过进一步培训就可以参加AutoCAD绘图竞赛、电机控制竞赛、PLC程序设计竞赛、单片机编程竞赛、MATLAB程序设计竞赛、电子设计大赛、大学生科技创新、创业活动等实践;在暑假、寒假期间,安排一些学生到实践教学基地和相关企业实习;鼓励学生到我校的供配电实训室和高压智能开关工程技术研究中心进行开放实验;请大公司的工程师来做讲座、工程培训,缩短毕业生进入企业的适应期,节省企业培训成本和时间。第二课堂不但能提高学生的实践能力、表达交流能力、自主学习能力、自我管理能力等,还可培养学生的工程意识、团队合作意识。
三、结束语
课程体系的构建只是专业群建设的开端,该课程体系的顺利实施还要依赖实践教学平台的建设和“双师型”师资队伍的建设等一系列具体举措。在校、院两级领导的推动下,实践教学平台和“双师型”师资队伍的建设已初具成效,相信在不久的将来,我院电气装备方向将会对平顶山乃至全国的电力装备行业输送大量优秀人才。
参考文献:
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[2]刘顺新,黄文力.电气工程及其自动化专业的课程设置与选修[J].中国电力教育,2011,(3):185-186.
(一)电气工程及其自动化专业需要培养复合型、多元化人才。传统的电气工程及其自动化的人才的培养模式已经无法适应新时代对人才能力的需求,仅接受普通的大众教育,缺乏实践锻炼、经验积累、创新思维及跟不上新的信息技术及先进设备的发展速度这些“顽疾”都会造成电力事业发展人才需求量的供应不足。新的电气工程及其自动化专业人才培养的模式应该不仅要延续普通传统的教学模式和完善相关基础理论的教学,特别应该加强的是对学生工程应用能力的训练和培训。能使学生将相关课程中学到的理论知识应用到实践当中,做到理论和实践的有机结合。应新时代人才培养的要求,在校学生应具备以下三方面能力:一是通过接受学校人才培养的体系的教育,能够有一个较为扎实的基本理论基础;二是参加相关专业工程的基本训练,既具备电气工程及其自动化方面的专业技能,还要有在认知过程中发现问题、分析问题和解决实际工程问题的能力;三是要具有创新意识和积极主动性,掌握学科最新发展动态,能够分析出自身的专业化优势。
(二)电气工程及其自动化专业人才多元化培养模式的探索。上文阐述了新的信息时代需要的电气工程及其自动化人才的培养目标和一个基本定位。那么各高校应该从哪些方面进行改革与完善才能够形成和电力事业发展相匹配的人才市场,本文就该专业的多元化人才培养模式作了一些思考。
1.构建新的课程框架,完善课程体系建设。目前的用人单位所需要的都是复合型人才,合并而来的电气工程及其自动化专业的课程设计的宽口径可能会因为课程框架的设计不合理导致培养的学生什么都学,但是都不精通,这肯定在一定程度上对毕业生的就业和用人单位都带来了消极影响。我国该专业的培养计划发展依旧处于探索阶段,而国外特别是美国在该领域已经有了先进而且成熟的经验和培养模式。因此我们可以借鉴国内在该专业有领先的教育经验的高校和国外先进的培养模式,从而来构建该专业的课程框架:公共基础课(培养学生的综合素质能力)、学科基础课(培养学生的专业理论基础)、专业学科必修课(培养多元化学生和学生的专业素质能力)、专业学科选修课(拓宽学生的兴趣特长和专业知识,挖掘学生创新能力)。这样的一个基本课程框架,既注重学生专业基础知识的积累和拓宽专业知识的机会,也并重了学生自身的兴趣特长和其自由选择的空间。新的课程框架构建好之后,则新的课程体系的建设,应当着重体现出电气工程及其自动化专业“以强电为主,弱点为辅,强弱电、软硬件、电气控制与信息技术相结合”的专业特色。具体来说,该专业的设置当中应该突出强电特色,结合电力发展前景设置电力系统及其自动化与电机电器及其控制两个专业方向的课程是有必要的。在考虑课程的建设时,还要紧密结合目前电气工程领域应用的自动化技术,保持电子与计算机技术相关课程的紧密联系。为保持该专业专业化、应用型人才的特色,还必须注重的是要开设与专业相关的实践教学课程。除专业课程的设计需要注意的要点之外,公共基础课程与学科基础课程的设计也必须要“厚基础”,这样才能防止学生因为该专业过宽的口径而各个课程都无法精通的窘境。另外,新的课程体系也必须体现对学生社会科学与自然科学知识的培养。这样培养的电气工程及其自动化专业的人才才是具备高的综合素质、专业知识的多元化人才。
2.加快教学实践环节改革,注重学生实践能力的培养。从复合型人才培养体系出发,必须要建设以实践能力培养为宗旨,从基础到专业再到综合、创新,采取“分层次、多模块相互衔接”的科学系统的实践教学。传统的实践环节的薄弱必须要通过实践教学与理论教学相互独立而又有机的结合得到强化,从而培养出学习能力、实践能力和创新能力都具备的高素质人才,打造出新型的“人无我有,人有我优”具有专业特色的多元化人才。学校的教学实践环节可以通过以下几个方面得到改善:一是完善实践教学内容,提高实践教学的现代化程度,可以在实践教学当中融入电器行业的先进设备;二是传统的实践教学内容需要通过筛选和改造,并加入通过精心设计的新的教学实践,打破已有的课程限制,优化学生的专业知识结构,将电力系统行业与实践教学内容有效地结合起来。通过不断的改革创新和各专业课程的相互交叉,实践教学的专业培养方案的整体性才能够体现出来;三是原有在学校的实践教学应该拓宽为在校和在工业现场两者相结合的实践教学,这样不但丰富了实践教学内容,而且对解决学生的实践动手能力也有了一定的提高。这一改革也充分体现了高等教育服务于当地的经济建设和生产实践这一宗旨。学生应该协调好专业知识的强化与实践能力的培养,形成自己实践动手、积极主动、解决问题、创新思维的意识。要想培养多元化并且又具备实践创新能力,就需要鼓励学生参与观摩实践教学设备的开发和实践教学的改革,通过不断提出问题,解决问题,改革培养模式来满足学生和社会的需要。学生在参与实践的过程要求其不但拥有本专业的基本知识,还要自学其他专业知识才能够顺利完成指定目标。在教育环节当中注重学生实践能力的培养,吸收学生参与实践教学改革,对学生的自学和创新能力有一定的帮助,还能够锻炼学生的动手能力、激发学生的学习求知兴趣,促进学生将理论与实践相结合,学以致用,在一定程度上优化了学生的整体知识智能结构。与此同时,参与实践的同学需要不同的同学负责不同内容而完成同一个目标,这有助于他们的团队协作精神,培养了他们相互合作的能力,为完成高素质人才培养目标又上一个台阶。
3.适势调整专业方向,加强创新个性教育。现如今,资源的可持续发展成为我国重点考虑的战略目标,而发展循环、低碳经济、建设环境友好型、资源节约型社会成为了现时重点任务,电力工业在中国这样的一个大的背景之下将扮演更重要的角色,高质量的电能供应是中国社会主义现代化建设的重要保障,也是各地区经济快速发展的基础基石。因而,电气工程及其自动化专业在培养人才时不但要跟进电力产业的发展,还要时刻关注最新能源在中国建设的应用。例如在我国经济发展较为快速的东南部地区的可再生能源和新型能源的发展迅猛,特别是太阳能产业在当地的发展已初具规模。因而结合这样的宏观背景,电气工程及其自动化专业就应该调整专业定位,增加新能源的应用方向,从而向当地市场供应专业对口的新型人才。另外,信息技术的迅猛发展也给中国的经济及其他各方面的发展注入活力,这将给电气自动化专业方向的人才赋予更多的发展机遇。专业定位及教学体系都要适时调整,根据社会背景、区域经济等宏观条件来突出和侧重调整方向。总之,培养出具有创新能力和工程能力及适应新环境的电气工程及其自动化专业高级应用型人才才是各个学校培养方案里的重中之重。为履行建设人力资源强国的使命,现在高等教育学校都在探索并建立拔尖创新人才培养和促进个性创新人才脱颖而出的新机制。各校可针对专业拔尖人才:即具有学术思想和创新潜质的优秀学生进行进一步创新教育,个性培养。学生可以在扎实掌握专业知识并具备操作实践能力的基础之上,根据自身的兴趣、爱好和特长自主选择课程,自主参加学校科研项目来制定自身的学习计划。通过学科导师对学生研究性学习、主动时间和科技创新能力的引导,使学生可以全面接受创新科研训练,从而增强学生的自主和快速学习能力、实践动手能力及创新思维能力。对有潜力的学生进行个性化培养,不但符合学生对自身素质的要求,也能够拓宽未来就业口径,更好地服务于当地经济的发展。
二、结语
关键词:电气工程及其自动化;专业建设;人才;培养
作者简介:薛毓强(1962-),男,福建福州人,福州大学电气工程与自动化学院,副教授。(福建福州350108)
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)09-0054-01
电气工程是现代科技领域中的核心学科之一,更是当今高新技术领域中不可或缺的关键学科,电气工程的发达程度代表着国家的科技进步水平,因此电气工程的教育和科研一直在发达国家大学中占据十分重要的地位。
随着新的科学技术成就不断涌现,现代电子学和计算机技术飞速发展,并迅速渗透到传统电工学科的各个领域,使电工学科理论和技术发生了巨大的变化。在新形势下如何培养和造就具有创新意识的电气工程人才是电气工程教育界关注和积极探索的问题。
一、依托电气学科优势,加强特色专业建设
福州大学是一所以工科为主的“211工程”大学,电气工程及其自动化专业是国家特色专业建设点,作为传统学科创建于1958年,经过近几年大力度的投入、改革和建设,在工程能力和创新能力培养等方面已形成一定的优势与特色。现阶段面临很多很好的发展机遇,特别是福建省在海峡西岸经济区建设纲要中明确提出人才强省、走新型工业化道路、大力发展科技含量高的高新技术产业的建设思路,更为福建高校电气学科的进一步发展带来了新的契机。
在近几年的学科建设中,我们依托福建省电气制造行业的发展优势和电力行业的发展,利用电气工程及其自动化学院的福建省电机、电器行业技术开发基地科研平台,结合电气学科优势和学生就业状况及市场需求状况,将课程、专业、学科和实验室建设融为一体,进行综合教学改革,优化教学内容和课程体系,打破传统的“基础课―专业基础课―专业技术课”的“老三段”体系,凝炼和建立体现个性化教育和工程应用的实践教学新模式,系统构建实践教学新体系。在工程应用和创新能力培养方面,建立认知层、基础层、拓展层、创新层四个层次结构实践教学体系及基本型、设计型、综合型、研究创新型四种类型的实验课程内容,把工程设计与应用贯穿于课程教学、课程设计、毕业设计等诸多环节,同时通过创新实验室等第二课堂,举办各种专题实践竞赛,鼓励学生参加各种实践活动和科技竞赛,通过实践锻炼提高学生综合素质,通过真实的工程环境熏陶与系统的实践训练让学生亲身体验学习与实验、研究与创新的全过程,激发创新热情,获得创新乐趣,培养其科学精神。利用这些丰富的实践教学环节和各级各种竞赛机会,强调自主开发、自主研究,培养学生的创新精神和创新能力,开拓学生的个性潜力,激励学生的实践创新,增强学生的工程设计能力和综合应用素质,促进优秀人才在提高中脱颖而出。
二、树立创新教育理念,建立多元培养模式
根据电气工程及其自动化领域的新发展、新要求,围绕发挥特色专业优势,培养电气创新人才的主题,我们在制订培养计划时转变继承性教育思想,树立创新教育的理念。结合卓越工程师培养计划、国际合作办学、培养创新拔尖人才等教学工作,动态优化重构人才培养方案,探索多元人才培养模式,建立系统传授与探索研究相结合的新教育体系。
1.追踪学科发展,优化培养计划
追踪学科的发展,推行以创新为核心的素质教育,修订课程教学大纲,更新教学内容,以培养工程实践能力和创新能力为目标,优化原有的培养计划,将计算机、电子与控制等新兴技术及新能源应用引入,重视与行业企业共同开发紧密结合,在专业课教学中引进企业(集团)生产实践典型案例。组织力量编写反映学科特色的教材及生产实际的特色教材,满足课程建设的需要。
改革课程教学内容和优化课程体系,开设国际化课程,对传统专业进行更新改造、实施研究型教学、重构实践创新教学体系,加强新形势下特色专业建设的探索与实践,突显产、学、研一体化的办学优势,以知识、能力和素质协调发展为原则,创建强化工程意识、工程能力和创新思维的电气工程人才培养新模式。
2.重视工程教育,实施卓越计划
自福州大学电气工程及其自动化专业成为国家卓越工程师计划实施试点专业后,先后与上海诺雅克电气有限公司、台湾康舒科技股份有限公司、德国英飞凌(中国)公司等企业建立了卓越工程师计划合作关系,成立了校企卓越工程师人才联合培养指导委员会,指导本学院有关专业方向卓越工程师人才培养计划的制订和执行。培养计划在保证本专业基本理论知识学习的基础上,建立与实施贯穿人才培养全过程的工程实践和科研训练体系,采取集中与分散相结合的方式完成实践环节,打造一批工程教育特色课程,如电气工程创新性设计、电气设备制造与测试技术等新的实践课程。
对参加卓越计划的学生实行校内、外双导师制。在大学一年级和二年级的基础学习阶段配备校内专业导师,对学生开展学业规划和指导,进入大学三年级后再为学生配备校内和企业双导师,根据学生情况和企业生产实际需要选定合适的培养方向,并为学生学习、实践、毕业设计和科技创新提供指导。一些实践性强的课程或项目聘请企业工程技术人员授课或学生到企业通过实践完成,同时引导学生参与各类实践活动,注意培养学生的工程应用能力、协调能力和创新能力,以综合应用能力作为教学评价的主要依据,体现卓越工程师人才培养实验班教育的特色。培养学生用科学的方法和观点发现、分析、解决工程实践问题,提升学生的实践能力与创新精神。
3.加强个性教育,培养拔尖人才
探索建立拔尖创新人才培养的新机制和促进拔尖创新人才脱颖而出是现代高水平大学的历史使命,是建设人力资源强国的迫切要求。
福州大学电气工程与自动化学院对具有学术理想和创新潜质的优秀学生进行创新教育,学生在国家规定的必修课外可自主制订学习计划和个性化的人才培养计划,根据兴趣、爱好和特长可自主选择课程,自主参与科研项目。实施全程有效的学科导师制,引导学生进行研究性学习、主动实践和科技创新,学生全面接受科研方法的训练,每位学生都要参加导师的科研课题,以真实科研项目为平台条件,将专业理论知识的学习与科研项目实训紧密结合,增强学生自主和快速学习能力、创新思维能力和实践动手能力。学生在学科导师的指导下按个性化培养方案完成学业。
4.国际合作办学,提升教育品牌
2005年开始电气学院与德国凯泽斯劳滕大学联合办学,突破了以往封闭的办学模式,开创了面向世界开放办学的人才培养新途径。中德双方学校共同制订培养方案,实施“5+5”培养方案(前5个学期福州大学学习,后5个学期在德国学习),学科学习成绩相互承认,选拔学习能力强、外语水平高的学生进入中德班学习,学生毕业后可以获得中、德双方颁发的毕业证书和学位证书。
教育的国际化一方面可以将发达国家人才培养的经验和方法引进来,促进我国高等教育培养模式尽快达到一个新的水准;另一方面,在社会上树立起优质的教育品牌,丰富了福州大学电气工程与自动化学院办学的特色,也为国际化合作办学探索出一条新路。
三、加强师资队伍建设,打造优秀教学团队
坚持积极引进为主和自己培养为辅的道路,优化师资队伍结构和人才资源配置,提高办学质量和效益。建立以学科带头人、专业带头人、课程负责人和实验室建设负责人及教学名师为首的教学团队,以学科建设为龙头,以课程(群)建设为基础,以品牌特色专业方向建设为重点,以实验室建设为保障,不断深化教学内容和教学方法的改革,以打造优秀教学团队为重点,组成国家特色专业“电气工程及其自动化”建设小组,促进科学研究与教学工作的有机融合,大力加强教师队伍的教学能力建设和整体提高工作,特别是青年教师的工程能力培养工作;适当引进电气制造企业(集团)的工程技术人员参与教学工作,努力建设一支教学水平与学术造诣高、学历职称结构合理、充满生机和活力的高素质、高水平教学团队,为进一步提高人才培养质量奠定坚实基础。
关键词 理想人格;应用型卓越工程师;传统文化
中图分类号:G640 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)02-0075-03
Fusion Research and Exploration of Cultivating Students’ Ideal Personality Education and Application Excellent Engineers Mode//WANG Zhongce, XU Wei, ZHAO Minghui
Abstract As the popularization of higher education in China is an important touchstone mature and successful, the practice training mode reform of our school of electrical engineering and automation professional talents based on the proof of this reform measures are
effective, which have certain reference value to applied undergra-duate colleges and universities.
Key words ideal personality; application excellent engineer; tradi-tional culture
1 前言
随着我国高等教育模式从精英教育转为大众教育,面向应用型方向办学的普本高校尤其是新建本科院校学生数学、物理基础普遍薄弱,和重点大学相比具有很大差距,而电气工程及其自动化专业由于专业特点,决定了要理论与实践并重,这给普本院校本专业高质量办学带来巨大压力。一方面,学生的数学、物理基本功普遍较差;另一方面,本专业对合格毕业生在数学、物理方面的要求又是刚性的。到目前为止,这个矛盾已经十分尖锐,长此以往,传统精英教育模式将不能适应大众教育背景下的实际需求。
为解决这个实际课题,吉林农业科技学院电气工程及其自动化R凳ι在现有硬件条件下探索了以面向项目化教学实践为主线,结合日益普及的网络教育资源促进翻转课堂教学模式深度应用,教师真正做到在课堂上答疑解惑的卓越工程师教育培养模式,注重传统文化影响。实践证明,这一做法是有效的,对应用型院校本专业办学有一定的借鉴价值。
2 电气工程及其自动化专业学生知识能力素质体系[1]
知识结构
1)理论:掌握本专业学生所需基本理论知识,以有用够用为度,主要是高等数学、工程数学、电路原理及专业核心课的基本理论。
2)实践:具有本专业培养方案所需的3个培养方向(电机与工业自动化方向;智能电器方向;电力系统及其自动化方向),在1~2个方向上都有较为系统的实践经历,同时至少在1个方向上满足自己的就业能力要求。
3)计算:计算能力作为理论与实践之间的桥梁,以数学为基础,尤其是使用计算机作为辅助设计工具,引导学生应用MATLAB、AutoCAD和EPLAN虚拟仿真设计软件,体现了学生培养的基本设计能力要求。
能力层次
1)工程分析。对专业领域相关的工程项目,学生能通过系统分析的方法结合专业知识对现有的工程进行剖析。说得通俗点儿,学生能看懂别人做的项目,至少能达到本专业本科生基本能力要求。
2)系统工程。本专业学生具有项目实践经验和能力,能综合应用所学专业知识完成较为简单实用的项目,达到独立完成小项目和小组成员间合作形式,完成典型项目的知识能力要求。
3)产品工程。让学生在产品性能取舍、产品友好性设计和产品包装设计方面受到基本熏陶,达到能理解最终用户需求,并能根据用户需求调整设计方案的知识能力要求。
素质 这个问题可能很大,但归根到底一句话――责任心,有了责任心,一个人就会成为有素质的人。
3 大学生理想人格培养具体思路
当代大部分大学生能关心国家和社会的命运,捍卫国家尊严荣誉,思维活跃,有强烈的成才意识。但是在肯定大学生发展积极因素的同时,也必须看到由于社会环境的复杂影响以及大学生身心发展的不稳定性,大学生的思想和行动中也存在诸多矛盾。较普遍存在的问题有:1)主体意识不强,厌学情绪明显;2)道德认知能力强,道德行为习惯较差;3)意志薄弱,自我调控能力不高;4)独立意识强,但独立能力差。
办专业目的不仅是要教授学生基本专业知识和专业技能,不仅只是“教书”,同时要“育人”,为此与相关教学部门配合,切实落实学生理想人格培养方案,具体思路:让学生了解与熟悉传统文化;理工科学生应具有一定人文素质,且符合社会发展对人才的整体需要;使学生达到或提升修身的自觉性,特别是在多元文化氛围中更显重要;让学生能切实感觉到理想人格对生活与工作的指导意义;国家现代化要求人的现代化,要求人的素质与观念的现代化;传统理想人格与现代社会对人的全面发展需求不矛盾;人才是个逐渐社会化的过程,对不同类学生要注意分类指导;君子博学而日参省乎己,每日三省吾身,是修身自觉性体现的切实方法,是对个人修养提升的高度自觉;觉察学生困惑的主动性呈现,教师可按理想人格培养目标进行疏导;教师要以身作则,正人先正己,注意为人师表的重要性。
以上述内容为主线,让相关学生辅导员、专业教师和负责本专业“两课”的教师尽可能给学生进行这方面的影响。
4 实施步骤
具体指导思想与进度把握 古人“十年磨一剑”来源于《礼记・学记》中人才成长的论述,实施过程与本科教育4年8个学期和毕业后1年相当于2个学期共10个学期相结合。
借鉴“十年磨一剑”思想的具体过程,第一年(第一学期,大一新生入学),离经辨志;第三年(第三学期,大二第一学期),敬业乐群;第五年(第五学期,大三第一学期),博习亲师;第七年(第七学期,大四第一学期),论学取友,谓之小成;第九年(毕业后前半年),知类通达,强立而不
反;第十年(毕业后一年),“夫然后足以化民易俗,近者说服,而远者怀之,此大学之道也”。
此类比标准给学生讲述时得到学生认可。当然,让毕业后的学生达到大学之道的终极目标,可能有些理想化,但作为一个努力方向和阶段性自我评价尺度,还是值得借鉴的。
专业能力培养实施 以中央专项电气工程及其自动化教学实验平台和省专项教学实验平台为硬件载体,鼓励学生进入实验室,先有感性认识,以实践为主线,理论知识的积累以满足阶段性实践需求为标准,强化实践过程考核体系。注重在实践中学(在实践中提升理论,在实践中强化能力),实践为明线,理论为暗线(相互影响、相互补充),具体措施如下。
1)利用专业实验室资源相对丰富优势,在每个实验室内配有与本实验室相关的操作视频课件和在网上下载的与具体实验室相关的视频教学资源,并对教学资源按照学生实践教学认知过程进行分类,学生通过看视频就可以形成对相关知识的基本掌握。在实践教学过程中,采用智翔教育集团项目化教学的典型模式,基于项目模式的五步教学法:①演示(演示本项目达到的效果);②分解(说明项目所需的背景知识);③模拟(模拟所演示项目的开发过
程);④实战(对类似项目能进行实施);⑤拓展(考虑到项目功能的完善,还需考虑的因素和应采取的措施)。涉及理论部分的疑惑,由教师在答疑课上统一解决,学生之间可以相互借鉴与学习,共同进步。在工业自动化认知实训等课程中尝试应用此五步教学法,得到学生认可。
2)强化实践过程考核力度,对实践成绩进行严格打分,同时适当增加设计性题目的考核力度,让学生独立分析问题、解决问题和动手实践能力得到锻炼和加强。
让学生熟悉将来所处的实际工作环境、掌握相关应用技能和工具,使学生尽早接触工程实际,通过亲自动手加深对学科专业知识的感性认识,培B学生的创新意识和创新能力。希望学生利用教学实验平台实现实践、思考、验证、改进、创新一系列过程,并以此来培养学生的工程创新素质。
王阳明心学对当代大学生影响的积极意义与探索 在现在多元化的社会中,高校思想政治教育确实存在一些问题,如很难达到预期效果,受教育者很难发挥其主体作用,思想政治教育很难入脑入心等。关于王阳明心学对当代大学生影响的积极意义与探索在高校已经多有研究,这一点通过查阅知网就可见一斑[2-7]。竺可桢先生的《王阳明先生与大学生的典范》《求是精神与牺牲精神》影响了浙大,也影响了广大中国大学生,尤其是其强调知行合一(竺可桢,《王阳明先生与大学生的典范》)观点与目前大众教育的理论与实践紧密结合的教育目标不谋而合。值得强调的是,他的理论体系兼顾本体论(心即是理,主客观统一)、认知论(格物至良知)、实践论(知行合一)和超越论(圣人境界)的统一,在大学生中融入可感同身受、可操作性强的中国传统优秀文化,贴近学生实际,能激发学生共鸣,在尝试过程中受到学生普遍好评。这对于激发学生学习的自觉性,促进学生理想人格形成,都有积极意义,达到学生自我完善与社会需求的完美统一。
5 创新性
1)给学生打开崇高理想之门,并为学生创造一个较全方位的理想和现实的结合点,并切实具有可操作性。
2)对不同专业基础的学生,尤其是对基础不是特别好的多渠道入学的普通本科学生教育,给出具有可操作性的一个解决方案。
6 总结
通过上述改革举措,达到基础宽厚、扎实,确保学生在电机与工业自动化、智能电器、电力系统及其自动化一个或几个方向上有初步的专长,初步具备运用其所掌握的知识和技能解决电气工程领域基本问题的能力,同时在电气工程领域有发展潜力,下的去、上的来,达到结合专业进行应用型卓越工程师教育所要求的水平,让学生在学习做事的过程中学习做人,完善理想人格,满足社会对专业人才的较全面需求。
高等教育是一个系统工程,笔者和课题组成员在电气工程及其自动化专业办学方面做了一些尝试,希望能抛砖引玉,一起迎来中国高等教育大众化教育模式的成熟,为伟大的中国梦添彩,为高等教育梦筑基,为每一名大学生圆梦。■
参考文献
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关键词:独立院校;电气工程专业;就业前景;途径
在科技不断发展的时代,电气工程及其自动化的应用越来越普遍,对人电气工程专业人才的需求也越来越大,在这种背景下,电气工程专业逐渐成为独立高校的重要专业之一。随着国家对教育事业日益重视,独立院校电气工程专业毕业生数量逐年增加,使得电气行业人才的需求已经逐渐照着复合型和专业化的高学历方向发展。电气工程专业有着较好的就业前景,但是电气工程专业毕业生数量的增加,使得人才竞争愈来愈激烈,而要想引导独立院校电气工程专业毕业生顺利就业,就必须结合社会形势加强就业指导和教育。
1独立院校电气工程专业毕业生就业前景分析
独立院校电气工程专业在培养电气工程专业人才中发挥着积极的作用。现阶段来看,电气工程及自动化的应用越来越方泛,对人才的需求也越来越大。而独立院校电气工程专业毕业生作为我国社会发展所需的后备人才,目前来看,独立院校电气工程专业毕业生就业前景良好[1]。一方面,电力工程及电气自动化的发展,对专业人才的需求不断增加,独立院校电气工程专业毕业生毕业后有了较好的就业选择,毕业生可以进入到与自己专业相符的行业中就业;另一方面,电力市场化的今天,对人才要求越来越高,拥有一技之长、专业技术过硬的人才更受社会欢迎,在这种情况下,迫使独立院校积极开展专业教育、专业能力培训。另外,市场竞争下,市场人才需求逐渐饱和,在这种饱和状态下,越来越多的毕业生可以选择自主创业来就业,从而推动自身的更好发展。
2独立院校电气工程专业毕业生就业途径
2.1加强专业技术教育
现行社会形势下,专业的技术人才更受社会欢迎,而要想让电气工程专业毕业生顺利就业,独立院校在电气工程专业教学中,就必须加强专业教育,让学生掌握专业的技术,提升专业能力。首先,要加强电气工程专业理论知识教育,要优化电气工程专业教材,确保独立院校电气工程专业教学所用的教材先进、科学、专业;其次,要强化实践教学,因为电气工程专业是一门应用性的学科,只有不断加强实践,才能提升学生的专业技术能力和水平,如开展基地实训、校企合作等方式,为学生提供实践的机会,从而让学生了解专业的电气工程技术,提升其专业能力。在推行校企合作的过程中,要想促进学生的全面发展,学校必须加强与企业的联系,共同致力于学生能力的培养,从而把学生培养成为社会发展所需的人才[2]。
2.2强化就业指导
目前,许多独立院校在学生进校以后,偏向于知识教育和专业技能的培养,对就业指导工作还不够重视,院校大多是在学生临近毕业的时候才向学生介绍就业知识。在这种情况下,学生就会显得很被动,不能及时、顺利就业。因此,要想引导学生顺利就业,独立院校在电气工程专业学生入校后,就必须做好就业指导工作,让他们了解毕业后的就业方向,引导他们做好职业规划,正确评价自己,准确定位。院校密切关注最新的就业形势,将相关信息告知学生,使学生理性的认知当前的就业形势[3]。另外,要指导学生掌握一些必要的就业技巧,院校可以通过模拟人才招聘现状,通过这种方式,让学生熟悉就业,在模拟的过程中找出学生的不足,从而有针对性的给予指导,进而促进学生的顺利就业。
2.3引导学生进行自主创业
当前,社会对电气工程专业人才要求越来越高,而独立院校电气工程专业毕业生要想顺利进入大型企业工作,就必须比别人优秀,大多数学生却难以顺利就业。在这种情况下,鼓励学生自主创业是当前独立院校电气工程专业毕业生就业的重要出路。自主创业不仅可以解决自己的就业问题,还可以缓解当前就业压力[4]。因此,独立院校应当鼓励电气工程专业毕业生自主创业,让其熟悉相关政策。同时,积极培养学生自主创业精神,强化学生创业实践和分类指导,建立健全创业成果和学分转化教学管理制度,实行弹性学制,支持大学生休学创业。
3结束语
独立院校电气工程专业毕业生就业问题是一个比较严峻的问题,当前,独立院校电气工程专业毕业生就业难度大,学生不能顺利就业,能力与社会发展所需不相符。要想让学生顺利就业,独立院校就必须结合社会需求来进行就业教育和专业教育,一方面,加强专业技术教育,提高学生的专业能力和水平,使其符合社会需要;另一方面,加强就业指导,让学生了解当前就业形势,激发学生创业意识和精神,从而让学生顺利就业。
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关键词:人工智能;电气工程;自动化控制;应用
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 02-0000-02
自从1956年人工智能的概念被提出后,在其后的几十年里得到了高速发展。理论上来说,人工智能属于计算机科学的一个分支,研究者希望通过对人体智能的模拟,从而研制出类似人类大脑智能水平的机器(人),这种新型的智能机器包括了以计算机为主要操作平台的语言识别系统、图像识别系统、专家系统和机器人等内容;当外界产生一种刺激之后,人工智能设备可以通过识别做出相应的反映,而要完成这一看似简单的步骤,则需要大量的跨学科知识支持,包括信息学、控制学、生物学、语言学、仿生学等等。
由此不难看出,在电气工程自动化控制中有许多内容和人工智能存在高相似度,自动化控制要求机械设备按照一定的程序自行运转,实现产品的加工和出仓,在整个过程当中不需要人为参与和控制。但是由于电气工程存在的种种局限性,目前发展中还有一些瓶颈问题,在引入人工智能之后,不但可以弥补电气自动化控制中出现的缺陷,还可以进一步推动电气工程的发展程度,对整个社会生产力的提高具有积极作用。
一、人工智能与自动化控制的理论分析
人工智能并不等同于智能机器人,应该说后者只是前者的一个分支或组成部分。人工智能所包含的是认知、控制和警报三个体系的综合,涉及到信息学、控制学、生物学等几十种学科的知识内容。作为新型计算机科学的一个重要部分,可以最大程度的在电气工程自动化控制方面进行体现。
从自动化控制的原理分析,自动化设备所体现的是人类的操作步骤和操作行为,可以将劳动力从重复、繁重的生产中解放出来,但本身并不具备自我认知能力。但人类并非完全脱离劳动,只是通过各种元件也仪器实现整体控制,而不直接参与生产活动。
所以,人工智能技术或产品在电气工程自动化控制中要实现目的,就必须具备一下的功能:(1)数据收集功能。通过传感器或者二维码等技术,人工智能的识别部分将会对生产过程中出现的各种情况进行收集,数据经过传输到处理器,形成不同的反馈数据流(指令),在通过其他系统实现不同的指示。在这个阶段里,数据收集部分除了具备必要的存储系统之外,还要有对应的指令输出端口,以满足不同电气自动化设备的需求。(2)处理显示功能。自动化控制一点出现运行故障或者遭到破坏,除了必要的警报措施之外,还应该及时让维修人员所处的节点位置。再加上通过数据形式进行传递的过程中,单一的警报功能无法正确判断具体是什么样的故障内容,因此有必要将虚拟的数据形式通过显示屏幕展示出来,从中了解位于相近部分的元件,如开关、计数器、断路器等等,究竟是那方面的问题。(3)状态监视功能。处理显示和状态监视虽然连接的很紧密,但在实际上并不属于一个系统,而是人工智能所体现的两个不同方面,简单的说,前者是后者的展示部分,即便是在处理显示模块加以修正,并不能说明实际上已经解决了故障问题。状态监视功能最大的作用是警报和记录,必要的时候会采取终止措施,将整个过程记录下来,供技术人员后期的分析使用。(4)人工控制功能。人工智能和人工控制并不矛盾,实际上,人工智能要首先承认人工控制的优先地位。因为即便是人工智能发挥极大的作用,它毕竟是通过各种理论和技术对人类智能的模仿,在一些理性思维之外的事情是无法判断的。在这一部分,操作人员只需通过键盘或者鼠标,就可以对断路器或者电源开关进行控制,而电气系统不会产生任何损伤。
二、人工智能的应用现状和应用范围
随着现代科技的日新月异,人工智能的发展需要一个将理论转化为实际生产力的领域,而自动化控制的切合点十分紧密。两者相互作用,在不断淘汰陈旧技术设备的同时,也形成了独特的相互支撑关系。人工智能提供了较为完善和先进的遗传算法和专家系统,将这些可以作用于电气设备的故障分析和征兆提示方面;逻辑模糊和神经系统可以辨别传统电气自动化无法识别的信息,并作出更多的反应。
具体到自动化控制范围中,电气自动化技术控制主要作用于生产、分配、交换、流通和生产等环节,在一定程度上实现自主意识,减少人力成本投入,提高电气工程系统的运作效率。
目前,人工智能技术的应用范围锁定在以下三个方面:(1)智能控制。智能控制的一大特点是不需要人工值班,在电气自动化控制中融入人工智能技术,配合一定的计算机程序和电气元件,按照系统需求按时改变操作的一种控制模式。在表现上,实现远程化、自主化和高效化。目前这一技术已经在电网、铁路、航天等多种领域实施。(2)优化设计。人工智能是基于计算机技术的,这就在设计方面提供了很多便利。不难发现,在以前的电气工程系统设计的过程中,往往通过勘测和手工绘制完成,这样的工作方式容易产生错误,且效率很低。人工智能技术可以参数和要求自动给出模型,设计者根据模型在计算机平台上实施更多的细节化操作,CAD、3D等大量计算机辅助软件的使用,也在一定程度上提供了便利。(3)故障诊断。在以往的电气自动化控制系统中,对故障的检测大多采用排除法,即便是故障发生存在一些征兆,但为了全面系统能够的进行维护,仍然要耗费大量的人工和时间;利用人工智能技术,可以将这一工作简化,如采取整体或部分扫描的方式进行检测,而且故障诊断也更为精准。
三、电气工程自动化控制中人工智能的优势
在电气工程自动化控制中并没有要求机械设备超出人类的思维,甚至不要求具有过高的主观能动性,它所要实现的只是人工无法完成的工作,例如大负荷、超重量、高速度的执行。在人工智能运用到电气工程自动化控制后,会逐渐推动机械实现拟人化的发展。当然,人工智能的融入势必会提高对电气设备利用的综合性,包括对电子技术、电磁技术、电路电机方面的掌握,设计的复杂性和专业性也更上一层楼,这对系统的设计人员提出了更高的要求;此外,人工智能是计算机学科的一种,所以在进行电气化自动控制研究的同时,必须掌握一定的计算机理论知识。
结合目前的技术来说,以计算机为平台,可以完成自动化控制过程中的产品设计和系统设计,尤其是面向对象设计软件的逐渐增多,可以大大所见产品的开发周期,同时降低系统设计的错误率和修复成本。
电气工程自身也是一个涵盖诸多方面内容的领域,所以在结合人工智能技术方面还有一些瓶颈,但总体而言,人工智能技术还是具有很多的优势:
第一,可以实现自动控制的高度一致性。人工智能控制模块对数据的处理能力加强,在模糊控制和不对称信息的分析上具有高操作性。也就是说,即便是一种从来没有发生过的情况,人工智能模块也可以进行判断其利害程度,并提出对自动化控制的要求。一般来说,如果超出了智能模块的判断能力,都会当作危险加以警告。
第二,可以实现自动控制的精简化模型。电气工程由于具体施工的不同,在控制系统的构架方面往往较为复杂,尤其是在被控制的元件组数量较多的情况下,动态方程的模拟非常繁琐,在实际操作过程当中无法实现精确控制。人工智能可以轻松过的解决这一问题,将模型精简为计算机语言下的模拟模型,需要的电气元件数量也大大减少。
第三,可以实现自动控制的控制灵敏性。人工智能的引入会改变传统电气自动化控制的内部构造,尤其在一些中继器和断路器元件方面,可以采取敏感度更强、延迟性更小的新产品。人工智能控制模块的优势就是可以降低系统反应时间,同时对整个自动化系统的控制权限进行调整。
四、结束语
毫无疑问,随着现代科技发展的速度日益加快,人工智能将作用于生活的方方面面。从产业结构上来说,电气工程将成为重要的实践部分,不仅加快强电气自动化技术设备的更新换代,而且会在这一领域形成新的研究方向。当前我国正处于产业结构调整的关键时期,“十二五”期间,国内工业发展需求向高新化发展,人工智能在程序设定、电气设计、远程控制等方面的优势,将会逐渐凸显出来。继续研究和创新人工智能技术在电气工程自动化控制领域的应用,对我国未来的经济发展具有重要意义。
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关键词:工程实践基地;实践教学体系;电气工程及其自动化
作者简介:蒋东荣(1970-),男,重庆人,重庆理工大学电子信息与自动化学院电气工程及其自动化系系主任,副教授;贺晓蓉(1973-),女,四川德阳人,重庆理工大学电子信息与自动化学院,副教授。(重庆 400050)
基金项目:本文系重庆市高等教育教学改革重大项目“电气信息类工程应用型人才培养模式的研究与实践”(编号:101102)、重庆市2010年人才培养模式与创新实验区(“宽口径、大工程”观下的电气信息类应用型人才培养模式创新实验区)的阶段研究成果。
中图分类号:G647 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)03-0155-02
电力工业是支撑我国国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业。“十二五”开局以来,重庆经济社会快速发展,电力需求保持较快增长,电煤供应紧张形势短期内难以改变。重庆市本身能源资源不足,发展特高压电网,发挥大通道、大市场、大交易的作用能有效提高重庆的能源保障能力和水平。特别是国家“智能电网”规划的实施,迫切需要一大批优秀的电气工程师。重庆理工大学作为重庆市重点建设高校,肩负着培养和输送高级科研、工程人才的重要使命。为适应电力行业的迅猛发展及对工程应用型、创新型人才的迫切需求,依托电力行业,重庆理工大学电气工程及其自动化系于2010年成立“电气工程专业综合实践基地”。三年间我系以基地建设为契机,通过构建“阶梯式”工程教育实践教学体系、校内校外双管齐下建设工程实践教育平台等措施,切实改进了电气系工程训练环境,有效打造了学生工程能力、创新能力提升平台,成为我校培育创新型工程人才和发展、服务国家和地方经济的标志性实践教育基地。
一、“阶梯式”工程教育实践教学体系
工程创新人才培养需要良好的工程教育环境和富有特色的工程创新人才培养活动体系。为此基地构建了“工程入门—工程基础—工程专项—工程综合”阶梯式工程实践体系,见图1。
通过开设阶梯式工程教育实训系列课程,每一个阶段完成对一种能力的训练,循序渐进地提升学生工程认知、实验、设计、实施和创新能力,体现了工程能力训练的渐进性。本体系的设计是在充分调研、学习、借鉴国内外先进的工程教育经验,并结合行业对人才培养的要求和对本行业人才培养规律的独特认识的基础上形成的。同时,基地经过近三年的逐步完善和不断实践,工程教育和实训平台日趋成熟和完善,其人才培养的质量和效果得到社会各界的充分肯定。因此该体系的科学性、合理性和可操作性得到了实践的充分证明和肯定。
二、校内工程训练平台建设——电力系统动态模拟平台
基地通过学校支持和中央地方共建等资金在校内建成了“电力系统动态模拟平台”。该平台再现真实的发、输、变、配全景过程既能支持教师的科学研究,又能培养学生的电力系统运行、控制、维护、管理等工程实践与科技创新能力,实现与电力行业需求的无缝对接。该平台包括:发电运行与控制实训系统、输变电运行与控制实训系统、供配电实训系统、电气控制与仿真分析实训系统、高压电气设备绝缘检测技术的实训系统。
1.发电运行与控制实训系统
涵盖原动机、发电机组、升压站等一次设备和微机励磁、微机调速、机组自动化、电站微机监控等二次设备,真实再现发电运行与控制环境,用于教师和学生的发电运行与控制实训。通过实训,巩固学生基础知识,提升专业技能,更重要的是使师生能熟习发电运行与控制环境,掌握发电运行规程、发电一、二次系统结构、发电控制流程与方法、发电常见故障与应对处理,从而培养学生发电运行、控制、维护、管理能力。
2.输变电运行与控制实训系统
以220kV及以下输变电为对象,根据输电线路及变电站控制、运行、维护的岗位需求,将理论知识和现场实际操作技能相结合,建立涵盖输变电运行管理、继电保护及自动装置、调度自动化的实训系统,训练和培养学生设备维护与检查、倒闸操作、事故处理等实际操作技能。
3.供配电实训系统
建立真实的110kV以下配电和工厂供电实训系统,涵盖供配电一、二次系统及配网自动化设备,旨在培养具备供配电和工厂供电系统运行与监控、设计等方面的理论知识、专业操作技能和综合运用素质的高级专业技术应用型人才。
4.电气控制与仿真分析实训系统
通过半实物在线控制仿真装置、风光互补新能源控制装置、电网电能质量控制与谐波治理装置培养学生电力电子技术与自动控制技术的应用能力;购进PSS/E仿真计算分析软件,进行电力系统的潮流、经济运行、短路分析、暂态稳定分析、继电保护定值、谐波分析与控制仿真、系统运行可靠性分析等计算。
5.高压电气设备绝缘检测技术的实训系统
通过绝缘材料和高压设备内外绝缘的耐压、介电、介质损耗等性能测试装置,培养学生对直流、交流和脉冲高电压等过电压产生原理、过电压下绝缘材料和高压设备内外绝缘性能的认知和实验技能;购进绝缘故障检测分析装置,培养学生对绝缘材料高电压耐受力的测试、监控及过电压防护与绝缘配合的技能。
通过电力系统动态模拟平台的建设,以贴近电力行业的要求建设实训基地软硬件设施,有利于营造出与现场新技术、新设备高度同步的工程实践环境,体现了电气系工程训练的整体性、综合性和系统性,提升学生的工程实践能力。
三、校外工程实践基地建设——“本科教学工程”大学生校外实践教育基地
借助教育部关于开展“本科教学工程”大学生校外实践教育基地建设工作的契机,我系与重庆三峡水利发电有限公司深化合作,以“互利共赢、共同规划、共同发展”为原则,共同构建了一个培养应用型人才的工程实践教育中心——重庆理工大学—重庆三峡水利发电有限公司工程实践教育基地。该基地2012年成为重庆市“本科教学工程”大学生校外实践教育基地。
采用校内实训平台和校外实践教育基地进行工程实践能力联合培养的新机制,发挥企业具备真实工程环境和先进工程实践条件的优势,为培养学生的工程应用能力营造一个校外工程实践平台,可实现培养对象由学生向学生加企业员工的创新,实现培养师资由教师向教师加企业工程师的创新,实现工程应用型培训向创新型工程应用型培训的创新。目前该基地可提供生产实习、工程能力培训、校企联合毕业设计、卓越工程师培养、企业员工培训等多种实践形式。
1.生产实习
学生在企业进行认识实习和生产实习了解了电能发输变配用的全过程以及生产管理过程,在生产现场得到实践知识。
2.校企联合毕业设计
校企联合毕业设计学生由校内和校外双方导师共同制定毕业设计任务书。学生原则上在企业进行毕业设计,毕业设计课题必须选择来源于企业的技术分析、设计、调试、应用等,在企业导师的指导下,根据毕业设计任务书在校外企业完成毕业设计工作,但需定期向校内指导教师汇报工作进展情况。毕业答辩须回学校进行。
3.工程能力培训
开设系列工程能力培训课程,分层次培养学生的工程能力,工程能力培训课程I邀请企业的技术专家根据行业发展需求进行工程能力培训课程讲授,其授课形式不限,可采用课堂讲授或专题讲座等途径。工程能力培训课程II将学生按工程项目进行分组,不同的项目组由不同的教师带领,按照企业项目开发流程分配任务,完成项目研发过程,此阶段实习双导师制,根据企业实际情况可接纳部分学生在企业进行工程能力培训。
4.卓越工程师培养
我系于2010年入选重庆理工大学首批试点“卓越工程师培训基地”,而校外基地为卓越工程师的培养提供了良好的工程平台。卓越工程师在企业的实践期限为一年,培养分基本工程能力培养和综合工程能力培养两步进行实施。基本工程能力培养阶段学生深入重庆三峡水利发电有限公司,以常见高、低压电气设备为实训对象,进行看图、识图、画图、拆卸、装配、调试等基础工程能力实训。通过这个阶段的项目实训,使学生了解常见高、低压电气设备的结构,培养基本工程能力,掌握电气设备生产和检修流程。同时初步了解专业性质、行业应用、企业工作环境、企业要求等。
综合工程能力培养阶段根据企业实际问题或相关科研项目采取项目驱动制培养方式,即采用适合教学的典型工程项目或科研项目,开设工程设计、产品开发、发电运行与控制、设备检修与维护等四个模块的工程能力实训,双导师指导。使用与工程设计相一致的实验设备,使教学内容与工作实际接轨。通过进入实际项目进行工程实践,让学生初步掌握实际企业应用项目设计、开发与管理的基本方法和基本知识与能力,巩固开发经验、团队协作能力,将学生逐步转化为卓越工程师。
5.青年教师工程能力提升
我系安排青年教师到重庆三峡水利发电有限公司锻炼,主要针对那些缺乏工程实践经验的教师,安排他们到生产实践、管理服务第一线实习,丰富和提高他们的实践知识与水平,提升青年教师的工程能力。
6.企业员工培训
一方面是对学生的企业导师进行教学技能培训,提高其理论素养,掌握教学的基本原理和方法,培训合格者后成为企业导师。另一方面是我系为企业员工开设研修班,让企业员工参加各种新知识、新理论、新方法、新技能的学习培训和继续教育,提高企业专业技术人员的整体素质。
通过几年的建设,我系初步构建了具有一定规模、长期而稳定的校外工程实践教育平台,为学生电气工程实践训练提供有力的支撑。今后学校计划将吸收不少于5家合乎基地发展要求的企业或科研院所加入我系的开放式实践教育平台,合作企业共同为基地提供实践教育资源,进一步改善我校电气专业的工程实践环境,增强优势领域的教学实力,形成学校教学平台建设支撑企业群发展、企业发展提升学校工程实践教学水平的良性互动局面。
四、结束语
我系依托电力行业,面向发、输、变、配电系统真实工程环境,构建了自己独特的阶梯式工程培训体系,创新了人才培养模式,进行了电气特色工程师培养。通过几年的发展,有效提升了教师和学生工程实践能力、科研能力与科技创新能力,实现了专业人才培养与电力行业需求的无缝对接。我系培养的学生具备突出的工程应用能力,就业质量高、用人单位评价好,每年就业率97%以上,其中约40%~50%的学生进入电力系统工作。今后拟通过进一步突出优势、强化特色,力争在“十二·五”期间将该基地建设成西部地区领先、设计理念领先、设备配置合理、训练模式先进及集教学、科研、社会服务为一体的工程教育和科技创新实践基地。
参考文献:
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