时间:2023-10-02 09:08:47
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇电力电子技术实训范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
现状与呈现问题
随着时展,我国高校日益认识到培养与提高人才应用能力的重要意义,更应把培养高素质应用型人才视为人才培养的重中之重。另一方面,我国经济的快速发展急需理论知识丰富,实践应用能力强的电气工程类人才。但受高校传统教学模式的局限,电气工程类专业课程依旧以学生被动接受的模式为主,这种人才培养方式缺少理论联系实践的过程,导致学生动手能力差,无法熟练掌握专业应用技能,以致出现学生就业难、毕业生难以满足现代社会对人才的需求等现象。
针对课程教学模式、方法的改革
以项目教学法统领电力电子教学 电力电子技术领域产业非常巨大,且电力电子技术已被定义为劳动密集型产业,因此熟练掌握电力电子技术即是增加了学生的就业机会。针对于此,提出以把教学、实践与工作和科学研究相接轨,以保证多数的学生学到扎实的技术,在电力电子技术教学中引入项目教学法,共分为三部分,分别是教学、实验和课内外项目实训。教学和实验两部分对所有学生实施,形成有机整体,按学习内容构成后期项目实训。校内实训是根据学生的自身特点采取有针对的培养学生某一方面的技能,本学院开设了开关电源的制作、安装、调试的实训。校外实训通过校企合作,联合提高了学生的实践能力,创新能力。
课程教学方法和教学模式的改革 在电力电子技术教学过程中,根据不同的教学内容灵活采用不同的教学方法,改变传统单一的课堂授课模式,有效地应用启发与探究等新式的教学模式,例如在讲授基础知识过程应用启发式和探究式的教学模式来解决具有较强实用性的工程实例。
建设实训平台培养学生实践动手能力 提高学生的动手操作能力与实践应用能力的一个重要的途径即建立一个综合的实训平台。自2010年以来,在学院的支持下,开设了电力电子技能的实训项目,实训内容是设计制作开关电源,通过有计划、有组织的开关电源实训平台,学生能够将理论与实践相结合,提高学生的应用实践技能,学生能够做到独立设计、购买所需器件及独立制作、调试等一系列的工作,这样学生不仅能够增强理论知识的学习还能够进行实践技能的训练,提高实践动手能力,让学生更加独立的去思考认识电力电子技术基本软硬件设备的使用方法、电路设计的基本原理等。
在教学中强调理论联系实际
在生活中处处可以寻找到电力电子技术的踪迹,因此在电力电子技术的教学过程中为更好地帮助学生理解认识该技术的实用性,援引了调光台灯、电动自行车等实例进行教学,并鼓励学生大胆实践,通过自己组装或设计简单的电力电子设备提高动手实践能力;有效的推进电力电子技术教学,并对电力电子技术的应用建立起直观的认识,对学生电力电子技术应用技能的培养起到了大大的推进作用。
产学研结合,提升实践能力
关键词:电力电子技术;教学模式;教学方法
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)40-0102-02
一、电气工程类应用型人才培养目前存在的问题
电气工程及其自动化学科作为工科的重要支撑学科,其培养的高素质应用型人才应该能够承担转化应用、工业实际生产的任务。随着我国经济的快速发展,传统电工制造业、新兴信息产业等行业都需要大批符合企业要求、动手能力强、专业素质好的电气工程类应用型人才。高校电气工程及其自动化学科的培养,应使学生达到“厚基础、宽口径、重应用”的培养目标,这是应用型本科电气工程类人才培养的关键。而电力电子技术作为电气工程类学科的一门重要必修课程,对于培养电气工程类应用型人才综合应用知识、实践动手能力有很重要的作用。近年来,电力电子技术在电力系统、新能源发电、家用电器、交通运输等领域得到广泛应用,本课程在电气工程类应用型人才培养中的重要性也日益凸显。
但是在国内电气工程类专业课程教学模式一般都是传递―接受模式,教学方法单一,缺乏实物演示教学环节,很大程度上挫伤了学生的学习兴趣,导致学生学习效果不佳、动手能力差。这对于像电力电子技术此类实践性很强的课程来说,已经难以满足应用型人才的培养需要。同时,在教学过程中过分强调理论知识的重要性,导致理论与实践脱节,不能对所学的知识灵活运用,难以创新,无法用于实际。教学过程中过多的强调专业知识的传授,缺少科学思维和方法的引导和训练,眼界的狭小和思维方式的呆板,也使得学生难以创新。这样的教学模式难以满足电气工程类应用型人才熟练综合应用知识、实践能力强的要求。
由于在电力电子技术课程教学中也存在上述此类共性问题,因此迫切需要对课程的教学模式进行相应的改革和完善。深化工程实践教学改革,培养学生的工程素养,增强学生的动手实践能力、理论与实践相结合的能力及创新能力。
二、针对课程教学模式、方法的改革
近年来,随着技术的进步发展,本课程教材的内容篇幅都有一定的增加,但是课程的教学课时却反而有所减少。要使学生在有限的时间内掌握本课程的基础知识和基本技能,以满足培养应用型人才的需要,课程教学模式和教学方式方法需要一定的改革。
(一)实用性工程实例教学
电力电子技术的教学内容应该注重工程实际应用,可在阐述相关基础理论后,通过工程实例的讲解,以工程实用背景激发学生的学习兴趣,结合工程实践与探究环节,加深学生对理论知识的深层次理解,使学生将各门专业课知识系统化、结构化,新旧知识融会贯通。与此同时也培养了学生创新能力和自我探究的自主学习能力。
以国家“十一五”规划教材《电力电子技术》为例,例如在讲解绪论时,可以结合学生比较感兴趣的电力电子技术在汽车上的应用,具体如汽车各类照明、指示灯、雨刷、电动窗的电力驱动等,结合日常生活中常见电力电子技术应用,如变频空调、变频冰箱、护眼台灯等。对于整流电路,可通过常见的手机充电电源为例讨论,拓展到单相半波、桥式整流电路。对于逆变电路,可以用车载逆变器作为工程实例来进行讲解。在此教学过程中,利用工程实例提出问题,运用电力电子技术相关基础理论解决问题,学生学习兴趣增加,使抽象理论和工程实际运用相结合,理解更加透彻。
(二)课程教学方法和教学模式的改革
1.在电力电子技术教学实践中,可以适当根据授课内容的不同,具体结合传统传递―接受式与现代启发与探究式、翻转课堂式教学有机结合,同时增加工程实践与探究环节,加深学生对理论知识的深层次理解。例如在讲解基础理论时,应在学生充分预习的基础上采用传统教学方法,同时采用现代启发和探究式教学模式讲解实用性强的工程实例。对于逆变电路等比较复杂的电路,则可以采取翻转课堂式教学模式,学生讨论讲解,授课教师发挥指导作用。
2.采用多种教学手段。教学时,对于部分章节可采取板书结合Flas的方式。适当的板书可以使学生加深对内容的理解程度,也可以起到控制课堂节奏的作用。例如讲解驱动电路时,仅用PPT难以达到良好效果,学生也不易理解,利用板书逐层递进地绘制并讲解,强调重点以及逻辑推理。利用PPT对知识点进行描述或辅解释,从而有利于学生接受。
3.引入教学仿真软件。MATLAB软件比传统的高级语言更容易学习和掌握,通过SIMULINK组件和SIMPOWER工具箱,可以很容易地提取元器件,将各种器件连接成完整系统,对电路进行仿真。电力电子电路的分析、设计、调试都能通过MATLAB数字仿真软件实现,仿真软件能够直观地观察实验结果和实验过程,能够激发学生的学习兴趣。
通过软件仿真,整个电路的运行过程学生可以清楚地观察,对各个元件和节点的波形能够透彻理解,也能很方便地修改器件的仿真参数,观察电路的不同工作情况,动态显示分析波形。利用仿真软件能够加深学生对电力电子技术基础知识的理解,调动学生的学习积极性。
(三)建设实训平台培养学生实践动手能力
通过建立一个综合运用理论教学、仿真实训以及实验操作等手段的实训平台,提高学生的工程素养,增强学生的实际动手能力、理论与实践相结合的能力和创新能力。该实训平台综合运用理论教学、仿真实训、实验操作等手段全面提升电力电子技术的教学效果,实训内容主要包括结合实物讲解与工程实训知识、基本软硬件设备的使用方法、常见元器件的安装、电路板的焊接等基本技能培训,给定典型电力电子器件参数,完成原理图绘制、元件选型、电路设计等创新实践培训。通过该实训平台的实训,使学生掌握基本的元器件基础知识,设备仪器的基本操作技能,而实践与创新环节培养了学生创新和实践的动手能力,使其掌握了分析和解决实际问题的方法。
三、充分发挥授课教师的主导作用
教师作为学生专业课学习的指导者和领路人,在授课时应该充分发挥教师的主导作用。首先教师应该注重对学生学习兴趣和学习方向的引导,让学生了解本领域的最新专业动态,让学生明白本门课程的重要性,认识到本课程和其他专业基础课程的联系性和逻辑性,了解学习的重点和要求,以激发学生的学习兴趣。其次,电力电子技术授课教师需要掌握相关强弱电领域的专业知识,因此对授课教师的综合素质与专业知识水平有较高的要求。教师需要关心本领域的最新动态,随时更新自己的知识,不断拓展自己的研究领域,提高自己的专业学术水平,通过授课使学生能够比较全面地了解和掌握本学科的发展。
四、结语
我国已经成为世界制造中心,社会经济的发展需要大批电气工程类应用型人才作为人力支撑,培养电气工程类应用型人才是我国高等教育的重要职责。电力电子技术作为电气工程类学科的重要基础性学科,是个强弱电结合的学科,也是理论与实践结合紧密的学科,通过对课程教学的改革与探索,充分激发学生的学习兴趣,提高学生综合应用学科知识的能力,培养其实践动手能力,以期更好的培养高素质、动手能力强的应用型本科人才。
参考文献:
[1]吴中江,黄成亮.应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究,2014,(2):66-70.
[2]刘景艳,李玉东,郭顺京.电气专业实践教学模式研究与实践[J].中国电力教育,2013,(26):94-96.
[3]鲁明丽,刘燕.基于卓越计划的“电力电子技术”课程教学改革探索[J].中国电力教育,2014,(2):103-105.
[4]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2002:88-89.
关键词: 高职院校《电力电子技术》课程教学改革
“电力电子技术”是电力电子变换和控制技术的简称,是一门新兴的电子技术、控制技术和电力技术的交叉学科,被国际电工委员会(IEEE)命名为电力电子学(PowerElectronics)或称为电力电子技术,是电气工程及自动化、工业自动化和其他相关专业的一门重要的专业基础课。通过本课程的学习,学生不仅可掌握电力电子线路的基本理论、基本概念和基本分析方法,为后续专业课程的学习打下良好的基础,而且可应用本课程知识独立分析、解决实际的工程技术问题。
目前,随着教学改革的不断深入和人才培养计划的调整,专业课程的课时大多被压缩。而《电力电子技术》课程的教学内容越来越丰富,教学要求也越来越高,无论是使用的教材,还是实验实践手段,都不能适应电力电子技术的发展。因此,高职院校对《电力电子技术》课程的教学内容、教学方法、教学手段和实验实践等进行全面的改革势在必行。
一、精心优化教学内容,以适应新形式下的教学要求
教学内容和课程体系的改革是教学改革的重点和难点。随着电力电子技术的发展,各种新型的电力电子器件的不断涌现,《电力电子技术》课程的教学内容也在不断丰富和不断更新,教师需要向学生传授的知识量多且面广,故精心优化教学内容显得尤为重要。
首先,教师要注意做好本课程与先修课程和后续课程的衔接,了解先修课程的教学情况,保持整个专业课程体系前后衔接,避免内容的重复和疏漏。例如“自关断器件”一章,电子技术基础中已讲授过小功率晶体管、场效应管的结构、原理、特性和应用。在本门课程中,对功率晶体管、功率场效应管应重点讲述其与小功率管的不同之处。对于晶闸管直流电动机系统部分,重点应在整流、有源逆变两种状态下,电流连续、断续时的电动机机械特性,而直流可逆调速系统的内容则简略讲解,详细的分析需放到后续课程“变频调速技术”中讲解。
其次,针对高职院校的教学是以技能培训为目标这一宗旨,理论教学应遵循必须够用的原则,降低理论难度,对繁杂的公式推导一律简化或省略,力求做到深入浅出,通俗易懂。如在完成课堂教学的过程中,涉及数学分析时,教师首先应削弱纯粹的理论推导和证明的教学部分,以减少分析量;又如在电力电子器件方面教师应压缩和删减半控型器件及控制电路的教学,强化全控型器件及控制电路的教学,重点介绍以IGBT、电力MOS―FET为代表的全控型器件。
最后,以应用为主线。电力电子技术既是一门技术基础课程,又是实用性很强的一门课程。在教学中教师要紧密结合实际应用,介绍电力电子装置,如把调光台灯、变频器、开关电源、软起动器等具体实物带入课堂,并在课堂上演示给学生看,增强学生的求知欲望。另外,教师要及时将本学科领域的最新科技成果引入教学,保证课程内容的基础性和先进性。教师可告诉学生三峡工程的直流输电工程,将直流500kV、3000A的绿色能源输送到距离一千多千米以外的上海。全国九大城市的变频调速和直流斩波地铁、磁悬浮列车,每年产值近200亿元的UPS,每年节电近8亿度的系列变频设备都成为电力电子对国民经济的新贡献。教师让学生了解到电力电子技术的发展现状及其在国民经济中的重大作用,可大大激发学生的学习热情,扩大学生的视野,启发学生的创新思维。
二、改进教学方法和教学手段,培养学生的素质和能力
《电力电子技术》既是一门十分重要的专业基础课,又是一门与工程实际紧密结合的课程。在学习这一门课时,学生常常提出这样的问题:学了这门课有什么用?我们不是泛泛地回答:这是专业知识体系要求的,而是在第一节课带来了许多具体实物,如调光台灯、变频器等,并在课堂上演示给学生看,学生对此很感兴趣,觉得电力电子技术的应用就在身边。当看了这些实物演示后,我们问学生:为什么台灯能调光,为什么电机能调速?实物演示大大增强了学生对这门课的求知欲望。
多年来,《电力电子技术》课程的教学方法是以教师为中心,教师对教材中的每一个章节都讲得很细,力求在课堂上使学生完全弄懂,这样学生总是处于被动接收的地位,极大地妨碍了学生学习的主动性和积极性的发挥,不利于学生的素质和能力的培养;同时,由于课时的相对减少,教师无法在课堂上讲得过多过细。因此,教师在教学中要力求突出内容的重点和难点,但又要保证教学内容的系统性和完整性,对内容相似或易于理解的内容,予以简讲或指出其要点,并精选一部分内容留给学生去自学。另外,教师应注意因材施教、循循善诱,与学生多沟通,根据学生的掌握情况及时调整教学;耐心对待学生,运用多种多样的教学方法,如比喻法、类比法、启发质疑法、边讲边练法、实验演示法,提高学生的学习兴趣,多讲多练,保证例题讲解比重;每章配一次习题课,以学生练习为主,教师评讲为辅,反复强化重要的知识;加强综合训练,培养学生自主学习、增强分析问题和解决问题的能力。
《电力电子技术》教学内容结构图、波形图多,所以充分利用多媒体、网络资源等现代科技进行教学是最有效可行的方法之一。教师运用现代化教学手段可以增加直观程度、增大授课信息量,可以形象地表达一些文字语言难以描述清楚的问题,对学生更好地理解教材内容有事半功倍的效果。教师在教学过程中,也要避免过于依赖多媒体设备而忽略教师对教学的组织和教学内容的讲授,尤其不能只管播放课件,不顾学生的学习态度,不管学生的学习效果,否则使用多媒体课件不但收不到教学效果,反而会影响学生的学习积极性和对知识的掌握,因此,采用板书或课件,有选择、分主辅相结合的方式,更能充分发挥现代教学手段的优点,达到预期的教学效果。由于波形分析比较枯燥和繁琐,学生容易产生抗拒情绪,导致学习效果下降,针对这一难点,教学方法就显得尤为重要。教师在课程初期分析简单电路时应尽可能讲解详细一些,以保证学生能掌握自行分析的方法,从而提高在后期复杂电路的波形分析中的教学效果,也可以尝试采用两组学生各分析一部分波形再进行综合评议的多种教学方法。
三、加强实验实践环节,注重实践能力的培养
电力电子技术有很强的实践性,实验是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学研究方法的重要手段。为了开好实验课,我系投入大量实验建设经费,购买了六套浙江天煌公司的“电力电子与自动控制系统”实验平台,同时增加了一些新的器件样品,使学生有更好的硬件条件开展实验。我们将单元电路的实践教学穿插在理论课的中间,使学生在“做中学”,从而更好地掌握电力电子技术的理论知识,并在课程结束后安排课程实训,可将电力电子技术及其他先修课程(电工基础、电子技术、电机学等)中所学到的理论和实践知识全面地结合起来,培养和提高学生自我获取知识的能力。在实验教学过程中,为了避免学生按照实验指导书“依葫芦画瓢”,教师要让学生明确实验教学的目标、任务,以及各阶段做什么、怎么做、达到什么标准,而不需要详尽地介绍到每一个具体细节。学生在实验实训中既动手又动脑,既能发现问题,又能在教师启发指导下分析问题和解决问题,才能从本质上学好这门课程,从而最终实现本课程在高职院校的教学目标。
四、改革考试制度
考题除了深度、广度和难度符合教学大纲要求外,更要着重对分析问题和解决问题的能力进行考核。近年来我们在《电力电子技术》课程的笔试考试中采用半开卷考试,即学生可以带一张写有与考试内容有关的稿纸参加考试,这促使学生在复习中进行自我总结。笔试考试的组织严密、规范,试卷规范,评分客观、公正,并建立了对考试结果进行教学质量分析的制度。课程成绩中,笔试成绩占60%,我们将平时作业与测验、实验、课程设计和答疑情况也记入总成绩,占40%,使成绩考核更全面、客观反映学生实际。
五、结语
通过近几年来的教学探索,我院《电力电子技术》课程的教学改革工作取得了较好的教学效果,得到了广大学生和督导老师的好评。学生的专业技术和创新能力得到了进一步提高,学生在相关后续课程的学习、课程设计、毕业设计中也表现出较好的能力。同时我们也感到要搞好这项改革工作,既需要学院的投入,又需要教师的艰苦努力和无私奉献。我们要积极探索教学内容、教学方法和教学手段的改革,以更好地适应时代和社会对技能型专业人才培养的需要。
参考文献:
[1]浣喜明,姚为正.电力电子技术(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.11.
[2]王兆安,黄俊.电力电子技术(第4版)[M].北京:机械工业出版社,2002.
[3]陈坚.电力电子学――电力电子变换和控制技术[M].北京:高等教育出版社,2002.
关键词:电力电子技术;教学改革;应用型人才培养
作者简介:侯丽华(1966-),女,满族,吉林伊通人,长春工程学院教师发展中心主任兼教务处副处长,教授;杜波(1976-),女,吉林长春人,长春工程学院电气与信息工程学院,副教授。(吉林 长春 130012)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)35-0072-02
“电力电子技术”课程是自动化专业重要的专业基础课,是一门工程应用性很强的课程。该课程具有教学内容多、课时少、更新快的特点。如何在有限学时内使学生较好地掌握课程知识,提高工程实践能力和创新能力,增强学习兴趣,是教学改革要解决的主要问题。长春工程学院(以下简称“我校”)“电力电子技术”课程组根据学校办学定位和人才培养目标,在明确了自动化专业面向基础工业基层一线应用型人才培养目标、基本规格、专业核心能力以及知识体系等方面基础上,紧密结合工业企业现场实际和电力电子技术发展现状,以先进的教育思想为指导,以应用能力和工程素质培养为核心,不断整合教学内容,完善实验教学条件,开发综合性和设计性实验项目,增加实践环节,改进教学方法与手段,改革考试方式,在教学实践中取得了较好的效果。
一、优化教学内容,构建以应用能力培养为核心的课程体系
1.课程建设与改革思路
教学内容和教学体系的改革是“电力电子技术”课程改革中最重要的环节,直接关系到教学质量的提高,关系到应用型人才培养的要求。我校按照电力电子器件―电力电子变换电路―电力电子电路的微机控制技术―电力电子技术应用的思路,以电力电子器件为电路服务,电路为电力电子系统服务,系统为电力电子应用服务的理念作为教学内容设置的主导思想,以应用能力和工程素质培养为核心,精选理论内容,强化技术应用,及时而恰当地引入电力电子技术的新知识、新技术、新工艺。
2.调整教学内容
在教学设计上理论与实践相结合,知识传授与应用能力培养相结合,课内与课外相结合,讲授与研讨相结合。将电力电子器件、变换电路作为传统内容,将电力电子技术应用作为实用内容,将最先进的自动控制生产线作为新技术,对典型电力电子及电气传动系统分析作为讨论内容,将科研课题引入课堂作为启发内容,通过典型案例分析,将理论与实际结合,培养学生解决实际问题的能力,并通过渗透行业规范、安全操作规程、文明生产等知识培养学生的工程素质。课程的讲授以电力电子器件的工作原理、特性、参数、选择、驱动与保护电路为基础,以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC变换电路结构、工作原理、波形分析和参数计算及电路设计为核心,以微机控制的脉宽调制技术(PWM)和各种软开关技术作为新的控制方法和新技术,把电力电子学科的发展方向引入课堂。以电力电子器件的应用电路为教学的重点,解决实际工程问题,使学生能充分认识现代电力电子技术对交、直流电路的控制和变换能力,并掌握各种变换原理和方法,为后续课程“运动控制系统”深入学习及毕业设计打下坚实的基础。
二、强化实践教学,提高学生实践能力和创新能力
1.完善实践教学条件
“电力电子技术”课程具有很强的工程性和实用性,而实验是培养学生理论联系实际、动手能力、严谨的态度和科学研究方法的重要手段。因此,以营造真实的、先进的工程环境为目标,紧密结合工程实际应用,投入100多万元建设和完善了电力电子技术实验室。现实验室拥有实验设备24台套,开发了电力电子技术仿真研究平台,构建了电力电子技术实践教学体系(包括课内实验、课外实验、课程设计、生产实习和毕业设计等),编制相关的教学文件。实验室向学生全面开放,学生以团队的形式开展自主性实验和学科竞赛培训,并为学生提供实际工程技术资料、仿真实训教学软件,培养工程实践应用能力。
2.精心设计实验内容
课程组精心设计了实验教学项目和内容,引导学生从问题出发,逐步由基础实验走向设计性和综合性实验,再过渡到创新性实验。开设了晶闸管整流、逆变的验证性实验,使学生对本课程的应用有初步认识;对直流斩波、交交变换以及PWM控制技术部分的实验,则由教师给出电路参数要求,由学生自行设计主电路、驱动电路等,完成设计性实验,培养学生分析问题,解决问题的能力;软开关技术的实现等具有较高实用价值的实验项目,密切联系着当今电力电子技术发展的最前沿技术,并且在国民经济发展中起着重要作用。通过实验学生了解了电力电子新技术的发展动态,同时对本课程的应用领域、可以解决的问题有了更直观感性的认识。实验项目与科研、工程、社会应用实践密切联系,形成良性互动,实现基础与前沿、经典与现代的有机结合,有利于学生创新能力的培养和自主训练。
3.增设课程设计与调试环节
开设了1周“电力电子技术”课程设计与调试实践环节,以完整的电力电子系统为载体,将电力电子器件选择以及电力电子主电路、驱动电路、保护电路、检测电路、控制电路等内容有机地结合起来,使学生通过设计、组装、实验和调试“四位一体”的训练,培养学生的实践能力和创新能力。同时,在教学中使用计算机仿真软件Matlab/Simulink搭建各种常用电力电子电路,且可方便地调整电路的参数进行仿真,培养学生应用计算机处理复杂电力电子电路的能力,也为日后从事工程设计和科学研究打下良好的基础。
三、改进教学方法与手段,调动学生学习主动性和积极性
在实际教学实践中,笔者始终坚持以学生为主体、教师为主导、能力为主线的教育理念,根据课程内容合理采用不同的教学方法组织课堂教学,将“理论+实践+应用能力”的教学模式贯穿在整个教学活动中,由传统的教师满堂灌唱独角戏变成了教师学生共同参与的互动学习,教与学融为一体。教师有所教,学生有所学,极大地调动了学生的学习积极性,加深了学生的理解,加快了学习步伐。通过启发教学法、案例教学法、任务驱动教学方法等,增强学生主观能动性,活跃课堂气氛,挖掘学生潜力,增强专业素养,逐渐让学生由“学会”变成“会学”,由被动变主动汲取知识。
为了分析电力电子器件和电路的工作状态,使学生弄清电路中能量的变换和传递,笔者制作了本课程比较完善的多媒体教学课件。利用多媒体技术将实际应用中的电路和电力电子装置做成影音资料带到课堂上,结合典型工程实例,并把电力电子前沿的研究状况、最新的研究成果以图表、图片等方式充实到教学课件中,提高学生的感性认识,激发学生学习的兴趣,不断提高教学效果及教学质量。同时,建设了本课程的教学网站,网站资料丰富,包括教学资料和典型工程实例等,学生可以在网上学习,教师可以在网上进行答疑,激发了学生学习的兴趣,提高了教学效果。
四、改革考核方式,提高学生对知识的综合运用能力
1.考试过程全程化
教师根据“电力电子技术”课程性质和不同阶段的教学要求,通过课堂提问、讨论、平时作业、单元测验、实际操作、撰写报告或论文等方式加强形成性考试评价,并安排阶段性考试以强化学生平时对课程教学内容的学习和掌握,弱化期末终结性考核。
2.考核内容能力化
考核内容围绕应用能力和工程素质培养为核心这个目标设置,结合新的“电力电子技术”教学内容体系,加大电力电子器件特性分析、实际电路分析、应用案例分析、实践技能的比例,侧重考查学生对知识的综合运用、解决问题的能力。
3.考核方式多元化
根据不同阶段的教学要求,考核采取口试、笔试(开卷、闭卷)、开发设计相结合的形式,变单一形式的考核为多种形式的考核。
五、组织课外科技创新活动,探索课内与课外培养的有效机制
按照课内培养与课外培养相结合的原则,把培养学生实践创新能力固化在教学任务中,成立了课外科技活动小组,注意引导和鼓励学生积极参加各种科技竞赛活动。依托电力电子实验室的硬件设施,积极组织学生参加全国大学生电子设计大赛和“挑战杯”竞赛,以培养和提高学生的自学能力、实践能力和创新意识。在运行中,加强课外实践活动的组织和管理,制订《大学生课外科技创新实践活动运行管理办法》和《实验室开放运行管理办法》,对大学生第二课堂教育的条件保障、激励政策、管理办法、评价办法等做了明确规定,形成了有效的大学生科技创新实践活动保障体系。
六、加强青年教师培养,提高课程组教师整体水平
师资队伍建设是课程建设的关键,课程组教师的理论教学水平、工程实践能力、科研水平直接关乎“电力电子技术”课程建设水平。按照校内培养与校外培养相结合、教学培养和科研培养相结合的原则,通过建立青年教师“导师制”、定期开展教学研讨和教学观摩、实行青年教师实验室坐班制、深入工业企业生产实际、选派教师参加新技术培训等措施,不断提高青年教师教学水平、学术水平和实践能力。
七、结语
电力电子技术随着社会科学技术的发展而不断地更新,其应用范围越来越广泛,不仅用于一般工业,也广泛用于交通运输、电力、通信、计算机、新能源系统等。“电力电子技术”课程教学应紧跟时代变化的步伐,不断更新和充实教学内容,改进教学方法与手段,完善实践教学条件建设,创新实验内容,将电力电子技术理论知识与实践紧密联系,培养学生的工程意识,提高实践能力和创新能力。
参考文献:
电力电子技术广泛应用于各个行业。如工业生产中的交流调速、直流调速、感应加热、焊接、电解、电镀等;交通运输业的电力机车、轻轨、地铁、电动汽车等;电力行业的高压直流输电、无功补偿、电力滤波等;电子装置用的开关电源、UPS电源等;风光发电系统的最大功率跟踪、并网离网逆变器等;航空航天、核反应、家用电器等诸多领域都有电力电子技术的身影。显而易见,学好“电力电子技术”这门课程,对电气专业学生后续课程的学习和毕业后的工作是多么重要。
随着现代科学技术的飞速发展,知识更新越来越快,要求学生的知识面越来越宽,工程实践能力越来越强,所学的课程门数不断增加,必然导致各门课程的学时数不断压缩。如前所述,电力电子技术已经应用到各个领域,不断涌现出各种新型电力电子产品及电力电子装置,电力电子技术课程所包含的内容越来越多,所含的知识越来越丰富,原有的教学方式已不能满足二本院校电气工程及其自动化专业应用型本科人才培养目标的要求。“电力电子技术”课程教学改革的目的就是:怎样在有限的教学时间内,最大程度地提高学生的理论知识水平,拓宽学生的知识面,增强学生分析问题、解决问题的能力,培养学生的科技创新意识,将理论知识与工程实践相结合,培养出符合现代社会需求的人才。
“电力电子技术”课程教学改革具体内容
根据笔者所在辽宁工业大学电气工程学院电气专业的招生与就业、师资力量、学生素质、实验设施及目前的实际教学情况,对“电力电子技术”课程教学的各个环节进行了适当的修改和调整,更加注重对学生电力电子技术理论知识的掌握和工程实践能力的培养。
修改人才培养方案
人才培养方案制定得是否合理,关系到本专业的生存和发展。随着现代科学技术的迅猛发展,电类的各专业的界线越来越模糊,各学科相互交叉、相互渗透,电气专业传统的“发电、输电、用电”知识结构已经不能满足当今人才培养要求。因此,对人才培养方案和教学计划要进行适当的修改和调整。由于电气工程及其自动化专业是一个强电和弱电相结合的宽口径专业,而电力电子技术是诸多学科相互交集的学科,是由基础课到专业课过渡的桥梁和纽带,是强电和弱电的有机结合。因此,在修改和调整人才培养方案和教学计划时,要体现出电气专业的“以强电为主、弱电为辅、强弱协调”的主导思想,加大教学力度,要意识到“电力电子技术”课程在电气工程及其自动化专业教学中重要性和必要性,以拓宽学生的知识面,提高学生的工程实践能力和创新能力以及扩大学生毕业后的就业面。
教材内容的合理取舍
任课教师要选择一本合适的电力电子技术课程教材作为主教材,再参考其他的辅助教材,取长补短,主讲教师应具有宽阔的知识面及丰富的电力电子工程实践经验,注重应用型人才培养目标。教材的内容既有丰富的理论知识,还要注重工程实际的应用,要体现电力电子技术发展的新技术,也要体现出“电力电子技术”课程是基础课到专业课平稳过渡的桥梁,使教材内容更符合二本院校电气工程及其自动化专业的人才培养的要求。
主教材中除重点讲授交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流四大类基本变流电路及它们的组合之外,还要联系当今电力电子技术的发展趋势及应用情况,注重电力电子技术在电力系统及其他工程领域中的应用,注重主电路设计、驱动电路设计、保护电路设计、参数计算及元器件选择,还应该适当介绍SVC、SVG、高压直流输电、开关电源、UPS电源、感应加热电源、光伏逆变器等装置的工作原理和实际应用情况,以适应电气工程及其自动化专业宽口径就业要求。
课堂教学方式改革
教学过程中应以学生为主,教师为辅,避免一人堂和填鸭式教学方法,针对教学内容和学生的具体情况组织安排教学内容。
由于“电力电子技术”课程的教学内容繁多,课堂教学中需要绘制大量的电路图和波形图,以及诸多公式推导及各种参数计算等。由于课程学时少而教学内容又多,仅仅依靠传统的黑板加粉笔的教学方式显然是达不到教学效果的,所以多媒体技术逐渐走进了“电力电子技术”的课堂教学,大大地提高了课堂教学效果。这里需要强调的是,多媒体教学的引进并非完全取消黑板加粉笔的课堂教学方式,二者应该相互协调、相辅相成,各有各的长处。对于复杂的电路及波形的绘制和分析,可以充分利用多媒体的音容并茂的特点,使学生更容易理解和掌握电路的基本原理和工作过程,如以flas的方式显示电力电子器件的开通和关断过程、过电流和过电压的产生过程、电路的输入输出电压和电流波形等,使学生感到生动而有趣,使学生的课堂学习不再枯燥无味;而对于简单电路的分析以及例题习题的讲解,还是黑板加粉笔的方式显得更简单便捷,更具亲和力,加强了教师与学生间的互动和情感交流。
总之,课堂教学十分重要,教师要根据自身的特点、教学内容、学生的素质,充分利用现代化教学手段及互联网资源,在有限的课堂教学时间内,最大程度地使学生理解和吸收所学的知识。
改革实验教学环节
为了提高学生的工程实践能力,对原有的电力电子实验室设备进行了更新和改造,引进近几年内较为先进的电力电子实验设备,对原有的验内容和实验计划进行了修改和调整,尽量减少简单的验证性实验,增大设计性和综合性实验的比例,根据专业的特点和理论教学情况组织实验教学。
我院现有的电力电子综合实验室可开出多种实验,囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大电力变换所需的实验,如整流及有源逆变实验、交流调压及交流调功实验、直流斩波实验、无源逆变变实验等。为了培养学生的科技创新意识,还增设了开放性实验和创新性实验,加强了教师与学生间的知识交流,也使电力电子课程的实验教学延伸到课外,对教学时间的不足起了一定程度的弥补作用;同时,在我院的大学生电子挑战杯大赛中,部分学生的竞赛题目与电力电子技术有关,提高了学生的电力电子技能。另外,我院每个学期举行教师实践技能大赛,有相当一部分竞赛题目与电力电子技术有关,大大提高了教师的电力电子技术实践能力和实验教学水平。
将Matlab仿真软件引进课堂教学和实验教学
Matlab仿真软件是各院校普遍开出的课程,将Matlab仿真软件与电力电子技术课程相结合,在课堂上,利用Matlab仿真软丰富友好的图形界面,使学生更直观地掌握所学的知识,也避免了教师画电路图、波形图的繁琐及时间的浪费;将Matlab仿真软件与电力电子技术课程实验相结合,是原有的实验操作的有益补充,同时又具备原有实验装置不具备的优点,如解决设备费用高、实验所花时间长、危险性大的缺点。而利用仿真教学工具代替实际元件在计算机上进行仿真,既不担心元器件损坏,也没有任何危险,学生完全可以在无人指导的情况下,在任何地点的计算机上自行完成电力电子电路的仿真实验,在此基础上再进行适当的真实性实验,这样不仅激发了学生的学习兴趣,更重要的是提高了学生发现问题、解决问题和实际动手的能力,会收到事半功倍的实训效果。
课程设计环节的改革
“电力电子技术”课程教学改革后,在课程教学的后期,增加了课程设计环节,由主讲教师布置该课程的设计任务,为避免雷同,每人一题,主要以电力电子技术的四大电力变换为核心,结合工程实际,根据给出的技术参数和技术指标,要求学生综合运用所学的相关知识,设计出总体方案、主电路图、驱动电路、保护电路等,并进行相关参数计算及元器件选择。较简单的题目,要求制作电路板和元器件焊接,并使用实验室的仪器和工具进行调试;较复杂的题目要求用实验室的实验设备验证或进行matlab仿真,最终以论文的形式完成课程设计,并进行课程设计答辩。课程设计环节的增加,拓宽了学生的知识面,提高了学生独立分析问题、解决问题的能力,是理论与实践相结合的有益补充,同时为后期的毕业设计、就业及将来打下基础。
毕业设计环节的改革
为了提高电气专业学生的电力电子技术理论知识和工程实践能力,近几年来,在电气工程及其自动化专业毕业实习过程中,除了到发电厂、变电所参观实习外,有相当一部分学生到电力电子装置的厂家实习;有时也请电力电子产品的专家学者做专题报告。在毕业设计选题方面,除了发电厂、变电所、继电保护、电气照明等传统设计题目外,许多教师在本科毕业设计中也增加了许多有关电力电子技术方面的设计课目,如感应加热电源、大功率开关电源、UPS电源、光伏逆变并网系统、SVC、SVG、高压直流输电等方面的题目。有些设计题目还获得了省级或校级优秀学士学位论文。
关键词:电力子技术应用;项目化教学
1项目化教学是目前课程教学改革的主要趋势
长期以来,无论是本科学校还是专科学校,电类专业在《电力电子应用技术》课程教学过程中,通常都采用的教学方式是实践和理论分开教授。此种方式导致很少有学生能够把理论和实践结合起来,提升自己的实践动手能力和解实际决问题的能力。在教育改革提出以就业为导向,以职业能力培养为目标的教育目标后,从自动化专业学生就业岗位调研出发,将《电力电子应用技术》课程教学改为项目化教学。实际上项目化教学改革就是将专业基础课程和专业课程的传统教学内容转变为各课程对应的技能训练项目,根据技能训练项目的要求具体开展教学,以及考核学生的技能训练效果,从而使得人才培养能力目标能够实现,所以项目化教学成为当前大学教学改革的主要方向。我校电类专业的《电力电子应用技术》教学的主要模式也有传统的理论和实践分开讲授模式改为项目化教学。项目化教学也成为很多专业课程教学模式改革的主要趋势。
2《电力电子技术应用》项目化教学的优势
课程改革是保证高校教育人才培养目标的实现,提高教学质量,达到职业技能资格要求的一种有效途径。项目化教学是以实际工程项目为依托,项目内容是理论结合实践的集中体现。《电力电子应用技术》课程项目化教学的优势主要体现在以下几个方面。
2.1注重培养学生学习的自主性
《电力电子应用技术》课程采用项目化教学后,每个项目中用动画体现内容的丰富性和趣味性,同时灵活多变的动画设计简化了理论内容,提高了学生的理解力,从而提高学生的学习兴趣,增加其自主学习的意识,养成自主学习的习惯。采用灵活的教学方式,增加师生互动性,增加角色的带入性次数等等多种方式促进学生学习的自主性。
2.2注重培养学生专业知识和实践技能
专业实践技能是在专业基础知识熟练掌握的基础上,通过强化专业技能训练,提升实际操作能力而获得的实践技能。而项目化教学的项目本身就是一个产品或设备控制系统的完成过程,是集专业知识与实际技能于一体的综合性教学内容。项目化教学从项目的信息整理、方案设计实施到最后的项目测试评价等,每一个环节的要求都是学生自主、教师辅助完成,所以完全可以通过具体项目的教学过程,达到培养学生专业知识牢固性与实践技能的熟练性目标。
2.3注重培养学生项目知识与职业资格证的紧密结合性
项目化教学改革的前提就是就业为导向,以职业能力培养为目标,所以项目化教学课程内容必然有与之对应的职业资格证必修内容。因此项目化教学可以提高职业职格证的通过率。我校项目化教学实施以来取得的成绩,电工证比例增加,高级、中级比较增加,兴趣小组的比赛成绩提高,学生的动手能力增加提高了就业率,企业的毕业生满意度提高,专升本升学率提高,自主创业成功率提高等等方面,都说明了《电力电子技术应用》课程采用项目化教学既适应了教学改革的潮流,又达到了项目化教学的目的要求,实现了以职业能力培养为目的的素质化教学目标。
3《电力电子技术应用》项目化教学的不足
3.1教学内容的简单项目式分化,与工程实际脱节
《电力电子技术应用》课改后虽然采用了项目化教学方式,但内容并没有按照项目化教学的需求实行,而是简单的内容分化或内容实验化。这一做法导致两种结果,一是与现实工程实际项目脱节,并没有把企业实际工程项目作为项目化教学内容,当然这些与实践实训基地不足的、与企业联系欠缺等方面都有关系;二是简单的内容分仅仅把原理论内容简单的分到各个项目下,没有严格的项目教学设计、论证、规划,以及各项目之间的内在联系,导致项目化教学的目标不能完全实现。例如:把原单相半波可控整流电路作为一个项目,项目下提出项目要求、项目内容、电路原理、具体步骤、项目所需工具、仿真工具及结果。这些仅仅是把原单相半波可控整流电路的内容进行了项目分解,并没有实际的工程项目支撑,所以此类项目化教学不可能实现项目化教学改革的目的,这是项目化教学效果不理想的原因之一。
3.2师资能力不足
项目化教学要求教师不但具有丰富的专业理论知识,也需要扎实的实践操作技能,也就是需要做过实际工程项目的双师型教师。这样才能有效的指导学生完成项目的一体化过程,包括项目方案设计、前期准备、实施、效果鉴定等。目前,我系双师型师资欠缺,依靠实验老师和理论老师的协同作业,难以很好的完成每个整体项目的教学目的。这也是造成项目化教学效果不够理想的原因之一。
3.3教学安排与教学实施的矛盾
近年来,在冶金行业电力拖动自动化技术应用型人才的培养愈来愈受到高等院校的广泛重视。但大多高校电力拖动自动化技术应用型人才培养采用教材与实验相结合或相同高校相近专业的培养模式,有的甚至是全盘照搬过去十几年前的培养模式。由于电力拖动自动化技术人才培养目标不同,以及师资、实验设备、生源质量等条件的不同,在教学过程中产生了许多问题,主要表现在以下几个方面。
第一,知名高校为研究型大学,其自动化拖动专业培养的是具有扎实理论基础和研究型拖动控制设计、智能化系统设计人才,且大部分学生毕业后的目标是考研究生或出国留学。我校信息工程学院自动化专业培养的是面向生产企业的本科应用型人才,大部分学生毕业后面临的是从事自动化控制。因此,采用依托重点高校的培养模式,其结果可能是理论上不去,实践动手又下不来,应用能力不强,最后必然是就业困难。
第二,一般高校自动化专业培养的通常是通用型自动化设计、电气工程人才,其培养目标强调的是宽口径、复合型人才,其课程体系宽,基础课多,专业课少。我校主要是根据冶金、石油企业和市场需求,确立的专业方向为“冶金自动化与石油自动化”,如果照搬普通高校的培养模式,就难以建设专业特色。
第三,传统高校的培养模式也存在不足之处,例如部分教学内容陈旧过时,没有反映最新的技术发展内容和市场需求,不能满足现代冶金企业等用人单位的要求,其典型例子就是自动化教材反映板带材可逆冷轧机压、四辊异步可逆轧机系统技术、钢板加速冷却系统和步进式加热炉集散控制系统等知识内容没有提到或介绍较少,导致学生基于冶金工业自动化控制应用的设计能力和开发能力不强;概述性课程较多,其结果是什么都学,什么都不精通;实践性、应用性课程和学时均较少,导致学生实际能力不高。
因此,研究、改革、创建具有冶金工业技术特色的人才培养模式,对提高我校人才培养质量,提高毕业生的就业率具有重要的意义。
二、人才现状与需求调研
为确定专业方向和人才培养模式,我们走访了东北大学自动化研究中心、北京科技大学轧钢控制实验室、重庆钢铁集团公司轧钢厂、上海宝钢集团公司、重庆大学等有关教学单位、生产厂家和用人单位,对我国冶金工业技术现状与发展、用人单位对人才知识结构和能力的需求规格,以及当前培养模式存在的问题进行了广泛的调研。
(一)冶金工业自动化技术人才的工作岗位分类
1.初级冶金工业自动化技术人才
初级冶金工业自动化技术人才是指在生产岗位上承担冶金工业自动化控制系统装置的具体操作及日常简单维护工作的技术工人,在冶金工业自动化技术岗位中约占70%,是目前需求量最大的冶金工业自动化技术人才。
2.中级冶金工业自动化技术人才
中级冶金工业自动化技术人才是指在生产岗位上承担冶金工业自动化控制系统装置设置人员和系统计算机控制中心维护、维修人员,这类人员在冶金工业自动化技术岗位中约占20%,其中控制系统装置设置人员占10%,计算机控制中心维护、维修人员占10%。
3.高级冶金工业自动化技术人才
高级冶金工业自动化技术人才是指具备并精通冶金工业自动化控制系统装置操作、系统参数设置和自动控制系统维护、维修所需要的综合知识,并在实际工作中积累了大量实际经验,精通冶金工业自动化控制技术和冶金专业知识、系统电气设计,掌握冶金工业设备系统统调,能自行完成冶金工业自动化控制系统的选型、装置系统的安装、调试、维修和精度优化以及冶金工业技术数字化改造,适合于担任企业的技术负责人或冶金工业自动化控制装置产品开发的设计主管,其市场需求为5%。
(二)对冶金工业自动化技术人才的知识结构要求
对于初级冶金工业自动化技术人才,应以传统的工业自动化技术(电机原理与控制、电力电子技术、自动控制原理、电力拖动自动控制系统、计算机基础、检测与转换技术等)为基础,学习掌握工控机技术以及可编程控制器PLC软件。
对于中级冶金工业自动化技术人才,有两种情况:冶金工业自动化控制系统软件人员应更加熟悉冶金生产工艺,精通自动控制计算机软件编程;冶金工业自动化装置系统维修人员要以机、电、光和液(气)控制技术为基础,掌握冶金工业自动化技术维护与维修的技术和技能。
对于高级冶金工业自动化技术人才,必须具有较扎实的冶金和自动化专业基础,较全面地掌握冶金工业自动化系统维护、冶金自动化专用设备的相关原理与技术,具备冶金工业自动化设备研制与开发能力,还必须具有较高的外语水平。
(三)冶金工业自动化技术教育发展现状与问题
虽然我国各类院校加大了培养工业自动化技术人才的力度,但始终不能满足现代钢铁行业的需求,主要原因有以下几个方面。
1.课程设置和教学内容不能满足现代冶金企业需求
我国工业自动化类专业的课程设置近几年虽有所改进,但教学内容仍较陈旧,学生所学到的知识、技能与企业的要求尚存在差距。例如,板带材可逆冷轧机压下计算机控制系统和步进式加热炉集散控制系统的教学还较薄弱;部分学校因实验条件所限,仍以理论讲授为主,企业急需的冶金工业自动化控制系统的编程、操作、维护的培训效果较差。
在实践技能培训方面,很多院校把实训重点放在交直流调速系统的简单操作上,而对轧钢系统、冶炼工艺(如冶炼基本原理、冶炼控制技术、冶炼参数设置等)、计算机控制设计、可编程控制器与数控编程、冶金自动化数控设备调试技术、系统的维护、维修等专业技术能力训练不够。
2.冶金工业自动化专业(方向)师资数量不足,素质不高
同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的冶金工业自动化专业师资严重不足,尤其缺乏熟悉冶金企业生产实际,并能够承担冶金工业自动化技术教学工作的“双师(教师、工程师)型”专业教师,严重制约着现代冶金工业自动化技术人才培养水平的提高。
三、培养模式的研究、改革、创新与实践
(一)指导思想
在就业竞争日趋激烈的今天,特别是对培养应用型人才的重庆科技学院而言,培养模式的改革和创新应紧紧围绕“增强学生动手能力、提高毕业生就业率”这个主题来进行。因此,改革、创新培养模式的指导思想为:以就业为导向,以提高技能和动手能力为主线,突出专业特色,全面改革课程设置和课程内容,加强实践性教学,增强实际应用能力,创建具有重庆科技学院特色的人才培养模式。
(二)确立专业方向和核心专业要求
根据市场调研,确立冶金工业自动化专业方向和特色为“轧钢与冶炼控制”,即在培养通用型的电机控制技术、自动控制原理、电力拖动自动控制技术人才的基础之上,培养能从事冶金工业自动化控制技术、冶炼控制技术、轧钢数字控制技术与系统维修维护方面的专业应用人才。
核心专业要求也就是学生应具有的核心专业能力是具有基于计算机控制技术的冶金工业自动化软硬件的设计能力。
1.确立专业方向课程体系
我院开设的工业自动化专业冶金自动化方向的课程包括:冶炼过程控制系统设计、冶金控制系统综合实训、自动化仪表及DCS、交流调速系统、冶金过程控制、过程控制系统及装置、直流调速控制系统、常用电气技术与PLC、电力电子与电力传动、集散控制系统与现场总线技术、单片机系统综合训练、过程控制系统综合训练。这些课程构成了本专业的课程体系。
电力电子与电力传动课程原来讲授通用的电力传动控制技术,现改为以轧钢传动控制为实验平台,重点讲授电力电子技术、伺服控制、PLC控制。直流调速控制系统课程是对电力拖动自动控制系统课程的巩固和提高。冶炼过程控制系统设计、冶金控制系统综合实训课程是对冶金自动化技术知识水平的巩固和提高。通过过程控制系统综合训练课程,学生才能真正掌握好冶金工业自动控制技术。单片机系统综合训练课程包括单片机原理和软件编程能力培养,并增加了1周的单片机软件设计过程。
2.确立核心专业能力课程体系
计算机辅助仿真设计(Matlab)、计算机电子电路设计(Protel)、计算机C++语言、DSP原理与应用、EDA原理与应用等课程构成了培养学生基于计算机的仿真设计与计算机控制软硬件设计能力的核心专业能力课程体系。计算机辅助仿真设计(Matlab)软件在生产实际中应用非常广泛,是现代工业自动控制技术必须掌握的一个工具。计算机电子电路设计(Protel)和EDA原理与应用也是在生产实际中应用非常广泛的软件,作为选修课,对进一步提高学生基于计算机的软硬件设计和控制能力,拓展学生的就业空间都有重要作用。
(三)坚持以冶金行业为主、自动化与冶金相结合的专业内涵
在整个课程设置体系中,自动化类课程约占40%,计算机类(软件、硬件、芯片)课程占30%,冶金自动控制系统与检测占30%。之所以这样设置,原因主要有以下两点。
首先,几乎所有冶金企业的冶炼类岗位和自动控制系统类岗位是分开设置的,没有对应的冶炼技术与自动控制系统技术融合岗位,因此,必须坚持以冶金自动化装置控制技术为主,学生才好就业。但是,大量的冶金自动化高技术设备又要求自动化,这类技术人员必须既懂冶炼,又懂控制,而不是以往传统的纯自动化类技术人员。因此,自动化必须结合冶炼技术是冶金工业自动化专业的内涵。
其次,我校冶金类专业在西南地区是相当知名的,有强大的师资和学科支撑,因此,利用好这种优质资源来打造品牌专业是具备条件的。
1.冶金控制过程主干课程
冶炼过程控制系统设计、冶金控制系统综合实训、自动化仪表及DCS、冶金过程控制、过程控制系统及装置、过程控制系统综合训练等课程构成了培养学生设计能力的主干课程。
2.自动化控制主干课程
电工电子技术、数字电子技术、电机控制技术、自动控制原理、电力电子技术、电力拖动自动控制技术、自动检测技术等课程构成了培养学生加工制造能力的主干课程。
3.计算机主干课程
PLC原理与应用、单片机及控制系统设计、课程设计、单片机及控制系统设计、集散控制系统与现场总线技术、单片机系统综合训练、DSP原理及应用、EDA原理及应用、计算机仿真、C++语言等课程构成了培养学生计算机控制等方面应用能力的主干课程。
(四)加强专业学习,强化专业能力和专业特色
长期以来,各重点高校的培养目标都是宽口径、复合型人才,采用的是粗放式的培养模式,其指导思想是使毕业生的就业面更宽,能从事的职业更广。因此,在其培养计划中,学习的课程门数、学科和专业基础课、概述性课程均较多,专业课较少,因而也淡化了专业特色和学校特色,削弱了学生的专业能力。在这种情况下,加强专业课的学习和专业能力的培养,强化专业特色,反而更有利于学生就业。我们采取的措施是:减少通识课、学科基础课的学时,增大专业课的学时比例将原有的电机原理与拖动、电工原理、模电技术、数电技术课程压缩,课时由110学时减为80学时。删去工厂供电、常用电气技术等基础课。电力拖动自动控制系统由88学时减为64学时,增加30学时的DSP原理及应用和EDA原理及应用,强化计算机仿真的核心专业能力。改革后,通识课所占学时比例由36.75%降为31.5%,学科基础课和专业基础课由28%降为20.5%,而专业课则由10.25%提高到22.75%。
(五)加强实践性教学,增强学生的实际应用能力
实践性教学环节包括实验、上机等非集中性实践教学和电气综合实习、两性实验、参观实习、课程设计、生产实习、毕业设计等集中性实践教学。集中性实践性教学环节学时由28周增加到改革后的42周,增加了34%。主要增加了1周的冶金控制系统综合实训、2周的单片机系统综合训练、1周的过程控制系统综合训练、2周的自动控制课程设计以及其他课程设计周数。为充分保证实践性教学的质量和效果,学校投入大量的实验设备,建成了拥有先进技术的电工技术实验中心、自动化实验创新基地。实验和上机等非集中性实践教学学时由原计划的202学时增加到改革后的290学时,增加幅度约为43%。
(六)加强课程衔接的科学性及合理性
将变频器技术与应用由原来的第6学期讲授改在与电力电子技术课程同步的第5学期讲授,所有课程设计均在学习了相应课程后立即进行。直流调速系统由原来的第6学期讲授改为第5学期讲授,作为一门专业基础课,提前上更科学合理。
(七)改革教学方法
将一些应用性较强的课程(如电力拖动自动控制系统、变频器技术及应用等)的部分学时由教室改在实验室或实训基地进行,实行现场教学。将操作性较强的软件课程,如EDA、计算机电子设计(Protel)等,由课堂讲授改在机房进行,教师边讲授,学生边操作,以提高教学效率和教学效果。
(八)加强实训教材、大纲、指导书的编写