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針對機床電氣與PLC課程設計教學情況,結合項目教學法的指導思想,改進該課程設計的指導過程。改進后的內容包括題目選擇、需求分析、方案選定、流程圖設計以及電氣原理圖設計等步驟,指導教師的指導方式也進行了相應的改變。實踐表明,改進的項目教學法能很好地激發(fā)學生想學要學的動力,使學生在“做中學”,提高了學生的動手能力,達到了實踐教學的目的。
關鍵詞
項目教學法;課程設計;機床電氣與PLC;實踐與探索
1項目教學法
項目教學法結合實驗室可用資源,以項目的形式給學生提出問題;學生根據(jù)問題主動查閱相關資料,并給出設計方案,最終方案先經(jīng)過小組討論,后與指導教師討論確定,最后由學生完成整個設計過程[1]。項目教學法根據(jù)每組學生能力的差異與特長合理分工,讓所有學生在實踐過程中都能參與,都有收獲,讓所有學生都能體會到完成任務的成就感,激發(fā)學生的學習興趣,使一些成績稍差的學生對自己有信心。項目教學法注重教師的引導作用和完成項目的過程,目的是在教學過程中把理論和實踐結合起來,充分拓展學生的創(chuàng)新思維,提高學生的自學能力、動手能力、分析問題和解決問題的能力,以及相互合作和相互交流的能力。項目教學在實施的過程中包括以下幾個方面[2-3]:確定項目任務、制定工作計劃、組織項目實施、檢查考核評估、總結評比歸檔。南京工程學院在多門課程中實施項目教學法,從實踐中總結項目教學法的方法和規(guī)律,達到“學以致用”的目的。從制定大綱、管理模式等方面對項目教學法進行研究[4-6],對其中幾門課實施項目教學法,在實踐中檢驗項目教學法實施的效果[7-9]。在以上理論和實踐的基礎上,我們繼而在機床電氣與PLC課程設計中開展項目教學法,并不斷改進。實踐結果表明,改進的方法對培養(yǎng)并提高學生的動手能力、解決問題的能力,激發(fā)學生的學習興趣具有非常重要的意義。
2機床電氣與PLC課程設計教學現(xiàn)狀
機床電氣與PLC課程分機床電氣控制和PLC兩部分,課內實驗完成機床電氣控制,包括認識基本低壓電器、畫電路圖、接線和調試等,PLC部分主要是熟悉并會運用一些基本指令。該課程的課程設計則主要是對PLC指令的綜合運用。按照所用的指導書內容,5~8名學生為一組,教師每組分配兩個題目,學生在兩周時間內完成任務分析、畫圖、連接元器件、調試、寫報告等工作,在難度和任務量上已經(jīng)足夠學生去做。根據(jù)以往教學經(jīng)驗,量有些大,學生往往能完整地做好一個,第二個只能做部分。還有一個現(xiàn)象是有些學生對書上的題目或教師分配的題目不感興趣,沒有動力去做,導致這個組只有2~3人做,其余的學生沒有達到實踐的目的。基于以上的問題改進了課程設計。
3基于項目教學法的課程設計改進
項目教學不是把指導教師掌握的知識技能傳遞給學生,而是在指導教師的引導下,學生通過努力完成這個項目的過程,并進行展示和自我評價。學習的重點在于過程而不是結果,學生在這個過程中培養(yǎng)并提高各種能力。基于這個理念,我們對機床電氣與PLC課程設計進行改進。在選題上,主動權交給學生,給學生1~2天的時間查閱資料,學生初定題目后,與指導教師討論題目的可行性,確定最終題目。每組學生一起進行需求分析和方案選定,分工合作完成設計任務。任務分解為:畫流程圖、畫電路圖、元器件選型和畫梯形圖等,每個人都有任務。對需求分析、方案選定、流程圖設計、元器件選型和梯形圖這幾個環(huán)節(jié),需在規(guī)定的時間內分別討論和考核。學生選定題目后,教師根據(jù)查閱的資料,在討論的時候對學生提出意見和建議。項目完成后,學生做PPT進行整個項目的講解并回答問題,教師提問并打分,至此,整個課程設計結束。以機械設計及自動化專業(yè)的D數(shù)加工111班的機床電氣與PLC課程設計為例,該課程設計為期三周,由于設備套數(shù)的限制,每組8人,共6組。選的題目分別是:交通燈協(xié)調控制系統(tǒng)設計、停車場控制系統(tǒng)設計、節(jié)能電梯控制系統(tǒng)設計、噴泉控制系統(tǒng)設計、密碼鎖以及全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計。在教學過程中,學生學習的熱情很高,討論積極,在遇到問題時及時向指導教師請教,在檢查時各自都完成了自己的任務。課程設計結束時每組都能講解PPT,報告寫得詳細完整、質量高。根據(jù)D數(shù)加工111班的機床電氣與PLC課程設計的實踐結果,改進的項目教學法有效地激發(fā)了學生的學習興趣,實踐效果明顯,同時減輕了指導教師的工作量。
4結束語
針對我校工業(yè)中心機床電氣與PLC課程設計的現(xiàn)狀,對該課程設計的項目教學法進行改進,學生通過查閱資料、選題、編程和調試等過程完成項目教學的全過程。期間,每個學生都發(fā)揮了自己的作用,使學生感受到完成任務的成就感,激發(fā)了學生想學要學的興趣,特別是讓成績稍差的學生對自己有了肯定的評價。實踐表明,改進后的項目教學法能充分發(fā)揮學生的主觀能動性,使學生深刻地理解并掌握了理論知識,提高了學生分析問題和解決問題的能力。
作者:張瑤 劉樹青 賈茜 陳荷燕 單位:南京工程學院工業(yè)中心
參考文獻
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針對電力工程實踐開設多個與工程實踐關系緊密的選題,其中一個選題是電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣部分設計。其針對某個電網(wǎng)的規(guī)劃、設計及運行分析的設計伴隨專業(yè)課程教學全過程逐次展開,替代以往課程教學中的分散習題和課后集中進行的課程設計,以提高學生對工程問題整體性的認識。該設計在專業(yè)課程教學之初,即在“電力系統(tǒng)分析”課程中,進行設計題目的布置,給出對某一電力系統(tǒng)進行規(guī)劃設計所需要的初始條件,隨著課程教學內容的逐步推進,要求學生完成對該電力系統(tǒng)的潮流計算及分析、電壓調整、故障計算和穩(wěn)定性分析。在后續(xù)的各門專業(yè)課程中,針對該系統(tǒng)中的火力發(fā)電廠進行各個專項設計。在“發(fā)電廠電氣部分”課程學習中,要求學生對該火力發(fā)電廠的電氣一次部分進行設計,即完成電氣主接線的選擇、電氣設備的選擇、廠用電部分設計和配電裝置規(guī)劃設計等。在“電力系統(tǒng)繼電保護”課程學習中,對火力發(fā)電廠發(fā)電機、變壓器組的主保護進行配置和整定。在“高電壓技術”課程學習中,完成火力發(fā)電廠的防雷保護設計。在每門課程結束之后,專門安排一定時間完成課程設計的說明書、計算書整理撰寫和繪圖等工作,并進行該課程設計的考核。以往的題目中電力系統(tǒng)結構都是使用教師自己構建的網(wǎng)絡結構,主要是為了保證每個學生有不同的設計任務書,可能不完全符合電力系統(tǒng)的實際網(wǎng)絡結構。在保證一人一題的基礎上,本課程設計采用目前電力系統(tǒng)一些典型的算例分析計算,例如IEEE30、IEEE18節(jié)點網(wǎng)絡等的潮流計算分析。通過這種綜合性課程設計形式,將以往零散的多個課程設計聯(lián)系起來,使學生對電力系統(tǒng)的設計、運行有了從全局到局部逐漸過渡的了解,對工程問題局部與整體的關系有了更全面的把握,對電力系統(tǒng)一次、二次各部分之間關系有了更深刻的認識。另外,由于課程設計貫穿于課程教學過程中,學生學到的知識立即就會運用到設計中,促進了學生對知識的掌握和理解。
2.開放實驗平臺
充分利用校內實驗中心和校內、外仿真基地。各實驗中心采取全天開放的形式,設計中需要進行實驗時,學生可以到實驗室進行預約,在指定時間內進行實驗。東北電力大學現(xiàn)有兩個物理仿真中心——“電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真實驗室”和“輸變電運行仿真中心”,一個數(shù)字仿真中心——“電力運行仿真中心”。其中動態(tài)模擬實驗是大型電力系統(tǒng)的一個縮影,可以搭建所設計的電力系統(tǒng),通過它可以對電力系統(tǒng)的某些運行特性包括潮流、穩(wěn)定等進行實踐性的實驗,從而加深對知識的認識和拔高。變電運行仿真可以使學生獲得對運行現(xiàn)場的直觀認識,獲得實踐運行的基本知識,并對電氣主接線的設計及配電裝置的規(guī)劃設計有很大的幫助。通過數(shù)字化計算機仿真系統(tǒng)了解、熟悉發(fā)電廠和變電站的運行操作過程。經(jīng)過課程設計中的各種實踐,學生增加了獨立實踐機會,提高了實踐能力,對多門專業(yè)主干課程的知識進行系統(tǒng)的整合并加以融會貫通,增強了對電力系統(tǒng)運行實踐基本原理的理解。
3.輔助措施
根據(jù)當前電力工業(yè)的發(fā)展趨勢、電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標以及學校的具體情況,組織指導教師到供電公司、發(fā)電廠、電力設計院等單位進行調研,學習、熟悉現(xiàn)今實際工程的設計過程,避免課程設計與工程實際的脫節(jié)。重新編寫了各個課程設計的教學大綱、設計任務書和設計指導書,使之更貼近電力系統(tǒng)工程實踐。由于在設計過程中學生遇到了利用計算機制圖和計算能力不足等實際困難,在制訂培養(yǎng)方案時,開設“電力CAD”、“電力系統(tǒng)仿真軟件應用”及“matlab在電力系統(tǒng)計算中應用”等多門選修課,保證了學生設計的順利進行。另外購置大量設計手冊,參考資料,解決了以往設計過程中參考資料嚴重不足的情況。由于改革后的題目涉及面較廣,工作量較大,單獨一名學生完成有些困難,將每班學生分成若干小組,由3-4名學生組成一個小組,共同完成其中一個課題。小組成員在自主設計的基礎上,一起對課題進行研究、討論,共同完成課題,提高了協(xié)同合作能力,充分調動積極性。
4.嚴格考核
雖然新的課程設計模式是以開放式管理為前提,但實行嚴格考核的制度。由于本專業(yè)班級較多,做課程設計的總人數(shù)很多,必須形成完善的過程評價和結果考核機制。所以加強了過程管理,課程設計成績中含有一部分指導過程成績,并引入畢業(yè)設計答辯制度對學生逐一考核,考核不合格者補考和重修,避免了一部分學生不參加課程設計,只抄襲其他同學成品的情況。
5.總結
關鍵詞:建筑供配電與照明;課程設計;工程案例
一、引言
建筑供配電與照明課程是建筑電氣與智能化專業(yè)必修的一門核心專業(yè)課,具有理論聯(lián)系實際密切、工程實踐性強、知識豐富復雜、相關規(guī)范更新快等特點。課程設計是教學的一個重要環(huán)節(jié),可以通過具體的工程案例,使學生將理論與實際緊密聯(lián)系。
二、建筑供配電與照明課程設計實踐
1.設計的內容
由于建筑供配電與照明課程涉及內容較多,設計時間一般為兩周,在課程設計內容上,分別安排了建筑電氣部分的設計和供配電部分的設計兩部分。通過第一周的具體實踐,讓學生學會如何去設計住宅樓、商住兩用樓、辦公樓、別墅、宿舍樓等不同類型建筑的電氣系統(tǒng)。第二周供配電部分的設計,主要通過綜合公共建筑的具體實際負荷,讓學生設計該建筑的變配電所,學會選擇供電方案、供電等級、電源、變壓器、高低壓電器設備、導向電纜、配電柜,還要學會布置變配電所,將書本的理論知識與實際工程相結合。
2.識圖能力的培養(yǎng)
建筑供配電與照明課程設計需要學生依據(jù)建筑圖紙完成照明系統(tǒng)設計、插座系統(tǒng)設計、防雷接地系統(tǒng)設計和變配電所設計。對學生來說,設計的第一步就是先要看懂建筑圖紙,明確建筑圖紙所呈現(xiàn)的各種信息。在此課程設計之前,學生很少接觸建筑圖紙。對于信息含量大的建筑圖紙,學生一時之間還不能把握。為了讓學生能夠更好地完成設計,在課程開始的第一天,通過多媒體對多項設計內容逐個講解,同時介紹一些有關建筑圖紙的基本知識。
3.專業(yè)規(guī)范的應用
專業(yè)設計規(guī)范是對設計技術的具體要求,是設計工作的規(guī)則。作為建筑電氣與智能化專業(yè)的學生,在學習建筑供配電與照明課程設計時,遵循行業(yè)相關設計規(guī)范是必需的。建筑供配電與照明課程設計涉及《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50052-2009)、《建筑照明設計標準》(GB50034-2013)、《建筑物防雷設計規(guī)范》(GB50057-2010)、《低壓配電設計規(guī)范》(GB50054-2011)等多項專業(yè)規(guī)范,并且每項規(guī)范包含的具體條款又非常多,對學生來說,看專業(yè)規(guī)范往往會感覺內容多而無從下手,具體設計的時候不知道應該依據(jù)哪本規(guī)范的哪些具體條文。因此,在課程設計過程中指導教師要講解這些規(guī)范的適用對象及范圍,幫助學生學會選擇相關的專業(yè)規(guī)范進行設計。
4.加強平時考核
建筑供配電與照明課程設計共兩周時間,每天都會進行集中講解。為了讓學生能夠及時按照課程規(guī)定完成設計內容,可以分階段對學生成果進行考核。考核主要采取的方法是據(jù)課程設計教學的進展情況,每天隨機抽取幾名學生的學習成果,通過多媒體呈現(xiàn)給所有學生一起討論。針對成果中的問題逐一進行講解,同時指出設計中的亮點和不足之處。由于學生每個人的自尊心都很強,都想讓自己的成果得到其他同學的認可,所以都會主動學習,這樣學生的學習熱情被充分調動起來。
5.答辯環(huán)節(jié)
在課程設計之初就明確要求,課程設計結束后需要每個學生依據(jù)課程設計的相關內容進行答辯。在答辯過程中,教師一般會問學生一些關于課程設計內容的問題,根據(jù)學生回答問題情況給出相應的答辯成績。學生非常重視答辯環(huán)節(jié),提前都做了充分的準備。答辯不僅可以考核學生對于課程設計內容的掌握情況,同時還鍛煉了學生的口頭表達能力,對于提高學生的綜合素質有積極的作用。
三、結語
本文結合建筑供配電與照明課程設計的實踐,從課程設計的內容、學生識圖能力的培養(yǎng)、專業(yè)規(guī)范的熟知以及成果考核等方面進行了探索總結,在教學應用過程中提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力,取得了較好的效果。
參考文獻:
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論文關鍵詞:應用型;課堂教學;工程實例;發(fā)電廠電氣部分
“發(fā)電廠電氣部分”課程是安徽工程大學(以下簡稱“我校”)電氣工程及其自動化專業(yè)的核心專業(yè)課,在專業(yè)教學體系中起承上啟下的作用,也是一門理論與實際結合較緊密的課程。通過本課程的學習,使學生獲得必備的發(fā)電廠、變電站電氣部分的基本知識和實踐技能,初步掌握發(fā)電廠、變電站電氣主系統(tǒng)的設計與計算方法,樹立理論聯(lián)系實際的觀點,培養(yǎng)實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
根據(jù)培養(yǎng)“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”,具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力人才的精神,結合我校培養(yǎng)應用型高級工程技術人才、服務地方經(jīng)濟發(fā)展的目標,電氣工程及其自動化系從學校實際情況出發(fā),充分發(fā)揮自身資源優(yōu)勢和校企合作的特點,提出了工學一體化教學改革思路,即把課堂教學與工程實例有機結合起來,在課程教學內容、教學方法、實踐環(huán)節(jié)等方面作了一些探索和實踐,取得了一定的效果。
一、發(fā)電廠電氣部分課程特點
“發(fā)電廠電氣部分”是一門理論性、綜合應用性較強的專業(yè)技術課程,針對本課程的特點,通過“發(fā)電廠電氣部分”教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、實踐能力和綜合應用能力就成為工程教育的首要任務。本課程與實際聯(lián)系緊密,教學內容涉及電氣主接線、電氣設備、配電裝置以及監(jiān)控、保護等二次設備及回路接線圖等,其特點是課程內容龐雜,連貫性差,系統(tǒng)性不強。該課程開設在第六學期,學生正處于由系統(tǒng)性強、條理清楚的基礎課轉向專業(yè)課學習的過渡期,在學習方法上略感不適。另外,絕大多數(shù)學生在學習本課程前沒去過電廠,對電能生產的各環(huán)節(jié)缺乏必要的感性認識,對各種電氣設備也感到陌生。采用傳統(tǒng)教學方式,學生們很難將書本知識與實際設備和電力系統(tǒng)聯(lián)系在一起來理解和掌握,建立工程的概念,特別是如何應用所學的知識去分析和解決實際問題的能力十分薄弱。因此打破“發(fā)電廠電氣部分”傳統(tǒng)的教學模式,加強課堂教學與工程實例教學的有機結合,使學生對“發(fā)電廠電氣部分”這門課由抽象到具體,是解決上述問題的有效途徑。
二、課堂教學改革與探索
1.精選課程教材和教學內容
課程是專業(yè)目標培養(yǎng)的體現(xiàn),因此在進行課程改革前首先要明確專業(yè)目標,并充分認識到本課程在整個專業(yè)目標培養(yǎng)實現(xiàn)中所起的作用及地位,還要明確通過本課程的學習期望學生達到怎樣的認知效果。基于此我們選用了華中科技大學熊信銀主編的教材(第四版),本教材是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,教材與時俱進,能反映現(xiàn)代電力工業(yè)的現(xiàn)狀和特點,如節(jié)能減排,“一特四大”,100MW大容量發(fā)電機組的電氣主接線和特點,750kV超高壓和1000kV特高壓在電力系統(tǒng)中的作用,以及數(shù)字化發(fā)電廠和數(shù)字化變電站等。在課程學時不斷減少的情況下(我校設置的本課程課內學時為30學時),結合大綱要求對課程內容進行合并和序化,經(jīng)研究,課程的主要教學內容為:能源和發(fā)電;發(fā)電、變電、輸電的電氣部分-導體和電氣設備的原理與選擇-電氣主接線及設計;廠用電接線及設計-互感器-配電裝置-發(fā)電廠和變電站的信號和控制回路。
2.課程教學方法改革
每門課程都有自身的特點,所以在選擇教學方法和手段時,應注意課程的特點,選擇適合本課程的教學手段和方法,以達到事半功倍的教學效果。對于“發(fā)電廠電氣部分”這門課程而言,內容比較繁雜、抽象,電氣設備非常多,到了現(xiàn)場學生叫不出設備的名稱。針對這種情況,我們在授課時采用將工程實例貫穿整個教學過程并用多媒體技術授課的教學模式。工程實例貫穿整個教學過程是指選取當?shù)氐湫偷摹⒂袑嵱脙r值的電力工程實例,以此來調動學生的學習興趣,將課本知識點融入工程實例,隨著課程的展開,一步步深入到此實例中,而后隨著課程的結束,此實例中的相關問題也一一得到解決。在教學過程中我們選取了當?shù)匾粋€發(fā)電廠的電氣部分設計作為全程實例。多媒體教學主要是將聲音、圖片、動畫和視頻等引入到課堂教學中,有助于還原設備的真實面貌,增加上課的趣味性,使學生對教學內容的理解更加深刻、形象和立體。教師在上課前可以到當?shù)氐陌l(fā)電廠和變電站去拍攝一些設備的照片和視頻,同時還可以利用動畫技術將一些設備的工作原理制作成動畫演示文件。采用這種方式可以明顯提高學生的注意力,調動學生的主動性和積極性,課堂氣氛非常活躍。
3.應用
根據(jù)課程大綱要求,以“一個發(fā)電廠的電氣部分設計”為全程實例。圍繞該實例,展開一個個知識點,最終完成整個課程的學習。
實例中,典型發(fā)電廠的選取非常重要,筆者選取了校企合作單位——蕪湖發(fā)電廠為實例。該發(fā)電廠具有125MW和600MW兩種不同的機組,既有普遍性又可與其他教學環(huán)節(jié)充分銜接。該發(fā)電廠也是我校學生實習的電廠,充分利用了資源。 筆者針對“發(fā)電廠電氣部分”的課程內容與工程實例的銜接做了如下安排:
(1)能源和發(fā)電;發(fā)電、變電和輸電的電氣部分。圍繞實例,引出發(fā)電廠的類型。介紹發(fā)電廠的類型,發(fā)電、輸電、用電相互間的關系,發(fā)電廠如何把一次設備通過主接線搭成通路將電能輸送出去。旨在引導學生對供電回路有個整體理解和認識。
(2)導體和電氣設備的原理與選擇。圍繞實例,介紹導體載流量和短路時發(fā)熱溫度的計算方法及應用,講述各種開關的作用、種類,選擇的標準,引導學生注意斷路器和隔離開關的區(qū)別。
(3)電氣主接線及設計;廠用電接線及設計。圍繞實例,分別介紹該發(fā)電廠125MW機組和600MW機組主接線的形式及其特點,廠用電接線是如何進行選擇的,并演示了發(fā)電廠升壓站運行工況的視頻。
(4)互感器。介紹一次回路中設置互感器的作用,一般電廠或變電站在哪些點設置互感器,互感器在實際工程中的接線方式,并引導學生注意電壓互感器和電流互感器在正常工作狀態(tài)的區(qū)別。
(5)配電裝置。圍繞實例,講解根據(jù)電氣主接線的連接方式,開關電器、保護、測量電器、母線和必要的輔助設備是如何組建成供電整體的,各電器設備又是如何布置的,有什么樣的特點,引導學生討論配電裝置布置方式的區(qū)別等。
(6)發(fā)電廠和變電站的信號和控制回路。圍繞實例,講解該電廠發(fā)電機、變壓器、輸電線路等主要部分布置了怎樣的保護,介紹回路哪些點要作常規(guī)測量;遇到故障線路如何通過二次回路進行自處理或向運行人員發(fā)出信號,繼電保護如何使斷路器跳閘等。
如此,就可以很好地將課本知識滲透到工程實例中去,使得學生對電能的生產、輸送等環(huán)節(jié)有了整體的、深刻的認識,為后續(xù)課程的學習打下堅實的基礎。
三、開展現(xiàn)場教學
對實踐性很強的專業(yè)課,教學過程中要注意理論和工程實際結合,配合教學進度及時到發(fā)電廠、變電站對照實物進行現(xiàn)場教學,以增強學生對各種電氣設備的感性認識。為了避免現(xiàn)場教學流于形式、“走馬觀花”式的參觀,教師事先必須做好準備工作,選擇合適的現(xiàn)場教學點和合適的教學內容。比如在講授電氣主接線及配電裝置等章節(jié)時,在課堂上只用理論講述電氣主接線圖上符號所代表電氣設備的外形結構及功能,學生沒感性認識。在現(xiàn)場看到變電站或發(fā)電廠的電氣主接線,如單母線兩分段接線、雙母線帶旁母接線等,就能將書本上這些抽象、難理解、易混淆的理論知識,變得一目了然,便于區(qū)分和記憶。再比如屋外配電裝置的布置種類非常多,如中型配電裝置、高型配電裝置、半高型配電裝置,比較難區(qū)分和記憶,現(xiàn)場看了實物后,它們各具特色,既有共性又有差別,學生豁然開朗。再比如主變壓器的中性點接地、母線的防雷等,學生們接觸到了,就比較容易理解,避免一知半解。
四、課程設計改革與探索
發(fā)電廠電氣部分課程設計實踐性很強,是一個完整的認識過程,也是結合實際的一項工程。課程設計對學生自學能力、綜合分析能力、團隊合作能力等的培養(yǎng)是一個很好的機會。我們在布置課程設計題目時,應充分注意以下幾點:
(1)選擇本地或附近比較典型的實際工程進行訓練,這樣避免了題目太理想化,要考慮的工程矛盾比較少,學生分析問題、解決問題的能力得不到鍛煉的問題;在設計過程中要嚴格按照工程實際設計步驟,查閱相關設計手冊和設備手冊,了解行業(yè)規(guī)范,所繪電氣主接線圖等要嚴格按照行業(yè)規(guī)范要求,使整個課程設計工程化。
(2)為了避免抄襲,課程設計題目多樣化。我們在進行該課程的課程設計時,設置了多個設計題目,比如110kV變電站、220kV變電站、熱電廠、凝氣式發(fā)電廠等,根據(jù)學生學號的不同,分配不同的課程設計題目。由于工程原始資料不同,在整個課程設計過程中不僅很好地杜絕了抄襲現(xiàn)象,也很好地提高了學生們分析、解決實際工程問題的能力。
關鍵詞:電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析;課程設計;改革探索;實踐能力
“電力系統(tǒng)分析”是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)主干課,分為電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和電力系統(tǒng)暫態(tài)分析。涉及的主要內容有潮流計算、頻率調整、電壓調整、短路計算和穩(wěn)定性分析,具有很強的理論性和綜合性,同時又具有一定的工程實踐性,對學生的專業(yè)素質培養(yǎng)起著重要作用[1-2]。基于“電力系統(tǒng)分析”的重要作用和課程特點,在人才培養(yǎng)方案中為其設置了課程設計環(huán)節(jié),一方面有助于鞏固學生的理論知識,另一方面有利于提高學生的實踐能力。在“電力系統(tǒng)分析”的主要教學內容里,潮流計算屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的內容,主要研究電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行情況,是電力系統(tǒng)故障分析和穩(wěn)定性分析的基礎,因此潮流計算是電力系統(tǒng)中應用最廣泛、最基本和最重要的一種計算[3-4]。為了突顯潮流計算的重要作用,“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計的內容就是要求學生通過Matlab編程完成給定網(wǎng)絡的潮流分布,但教學效果不是很理想,并沒有加深學生對潮流計算的理解。故本文對“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計進行了改革和探索。
1傳統(tǒng)課程設計的現(xiàn)狀
(1)課程設計內容與實際脫離我校電氣工程及其自動化專業(yè)起步較晚,大部分教師都是青年教師,缺少行業(yè)背景和工程實踐能力。而電氣工程及其自動化專業(yè)的課程設計大部分是由本系老師承擔,這就導致了課程設計的選題內容相對單一,理論性較強,但與工程實際相差較遠。為了克服這方面的缺點,適應我校應用型本科院校的定位,新版的人才培養(yǎng)方案中將一部分的課程設計替換為實驗操作,但考慮到“電力系統(tǒng)分析”課程的特點以及沒有與之配套的實驗室,故仍采用課程設計的形式完成實踐教學。(2)學生重視度不夠目前,“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計是由指導教師給出設計題目,學生根據(jù)給定的網(wǎng)絡和各元件的原始參數(shù),對網(wǎng)絡進行化簡并得到其等值電路,為了減少人工手算的工作量,選擇的網(wǎng)絡一般比較簡單,然后根據(jù)化簡的等值電路求出網(wǎng)絡的節(jié)點導納矩陣,最后通過Matlab編程求出網(wǎng)絡的潮流分布,得到各母線電壓和各線路的功率。一方面由于設計過程比較枯燥,學生學習興趣不高;另一方面學生人數(shù)較多,教師指導不到位,導致學生重視度不夠,抄襲現(xiàn)象比較嚴重。(3)課程設計時間安排緊湊“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計一般安排在理論課程結束之后的1-2周這段時間內,但此時大部分課程都已結課,馬上面臨四六級考試和期末考試,學生大都將精力放在學習上。為了讓學生有更多的時間復習,一般都是每個班集中連續(xù)做幾天課程設計,由于時間安排比較緊湊,學生容易疲乏,大部分學生都是草草了事、簡單應付,導致課程設計的教學效果較差,無法達到預期的目標。
2課程設計的改革
為改變傳統(tǒng)課程設計的現(xiàn)狀,結合我院的實際情況,依托現(xiàn)有的實驗平臺,“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計在設計內容、實施方式、指導方式等方面進行了改革與探索。2.1課程設計內容的改革傳統(tǒng)的“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”。課程設計,學生根據(jù)給定網(wǎng)絡和原始參數(shù)計算得到所需的數(shù)據(jù),然后通過Matlab編程完成相應的設計任務,然而所需的手工計算較多,學生的關注重點大都在Matlab編程上,不能真正理解潮流計算的意義。為鞏固學生的理論知識,減少手工計算工作量,提高學習興趣,利用長沙同慶電氣信息有限公司的TQXBZ-III多功能繼電保護實驗臺對“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計的內容進行了改革。此實驗臺主要用來完成《電力系統(tǒng)繼電保護》的相關實驗,但利用其提供的電力網(wǎng)信號源控制系統(tǒng)軟件可靈活組態(tài)各種結構的電力系統(tǒng)且比較接近電力系統(tǒng)實際[5],實現(xiàn)可視化電力系統(tǒng)潮流分析,將傳統(tǒng)的“手工計算+Mat-lab編程”改變?yōu)椤笆止び嬎悖珜嶒炏到y(tǒng)仿真”。潮流計算網(wǎng)絡結構圖,如圖1所示。圖1潮流計算網(wǎng)絡結構圖A、B、C3根母線上分別接有負荷L1、L2、L3且通過斷路器可靈活控制負荷的投切,B母線還設置有容量為30Mvar的補償電容器。電力網(wǎng)信號源控制系統(tǒng)界面,如圖2所示。將圖1所示的網(wǎng)絡圖搭建在界面右側,通過運行可直觀看到負荷變化對網(wǎng)絡潮流的影響和投切電容器對網(wǎng)絡潮流的影響等,有助于學生對仿真結果的分析,從而加深對理論知識的理解,也減少了許多冗雜的計算,增加了課程設計的趣味性,提高了學生的學習興趣。切除電容器時網(wǎng)絡的潮流計算結果和投入電容器時網(wǎng)絡的潮流計算結果,如圖3和圖4所示。圖中的三行數(shù)據(jù)依次為有功功率(MW)、無功功率(Mvar)和電流(kA),母線處的數(shù)據(jù)為電壓(kV),圖中有功功率和無功功率都是母線流向線路的。2.2課程設計實施方式的改革傳統(tǒng)的“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”。課程設計的實施時間一般為理論課程結束后,但此時大部分學生會將精力放在期末考試的復習上,無暇顧及課程設計。為保證課程設計的質量,在講授潮流計算的理論知識時就將課程設計的任務布置下去,讓學生帶著目的學習,待潮流計算的理論知識講授結束后便正式開始課程設計,保證學生有充足的時間學習電力網(wǎng)信號源控制系統(tǒng)軟件或Matlab軟件,有效完成課程設計的任務。理論課程全部結束后,給學生幾天時間整理課程設計報告再統(tǒng)一答辯提交,不僅能使學生加強對課程設計的重視,也能使學生在答辯過程中發(fā)現(xiàn)自己的不足。2.3課程設計指導方式的改革我校電氣工程及其自動化專業(yè)的人數(shù)較多,但教師相對較少,故課程設計一般由任課教師一人指導,由于指導教師工作量較大往往造成指導不到位的現(xiàn)象。為此,“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”的課程設計在指導方式上進行了改革,將課程設計的指導工作分配給2名教師,每人負責2個班級,每個班級的學生人數(shù)大概為30人,指導教師除了在實驗室進行指導外,還建立了“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計的學習交流平臺,指導教師可以將學習資料上傳,方便學生隨時查閱,有問題時可以及時聯(lián)系指導教師,也方便了學生之間的交流。
3總結
“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計對于電氣工程及其自動化專業(yè)學生的實踐能力培養(yǎng)起著重要的作用。本文針對我校“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”課程設計存在的問題,在設計內容、實施方式、指導方式等方面進行了改革與探索,不僅鞏固了潮流計算的理論知識,加深學生對潮流計算的理解,還訓練了學生的建模仿真能力,有助于學生實踐能力的提高。
參考文獻
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【關鍵詞】工廠供電;教學改革;實踐教學
1.引言
《工廠供電》課程是自動化專業(yè)必修課中的一門專業(yè)學科,該課程具有內容龐大、涉及面廣、密切聯(lián)系實際、實踐性強的特點。隨著我國社會市場經(jīng)濟不斷發(fā)展,企業(yè)對供電需求愈加強烈,同時對引進技術人才要求越來越高,高校一些傳統(tǒng)的“直灌”式教學方法已不能完全適應當今人才培養(yǎng)教育需要,由此必須打破傳統(tǒng)教學方法,不斷進行課程教學改革,《工廠供電》教改是各類課程教學改革的典型,在該課程上,我們以提高學生素質為核心,深入教育教學方法改革,更好促進學生能力的培養(yǎng)。
2.開展教學方法改革工作,促使教學質量不斷提高
眾所周知,傳統(tǒng)的教學模式是單一傳授型模式,在教學改革中將轉變成學生為主體教師為輔助,以學生為中心、知識掌握為基礎、能力培養(yǎng)為主線、提高素質為目的的新模式。
2.1 分析學生,梳理課程
在上課之前,首先了解上課班級學生各方面信息,如班級內學習尖子生、后進生、專業(yè)基礎課程掌握程度、學習主動性等;其次對授課計劃和教材內容進行梳理,反復研究,對前幾屆所上的課程進行歸納總結,取其精華,補其不足,給即將上課課程充分做好備課準備。
2.2 采用啟發(fā)式教學和討論式教學方法
為了激發(fā)學生思維,活躍課堂氣氛,調動學生學習興趣和學習積極性,教師在課堂上講解的每章節(jié)新概念、基本原理、問題重點和難點的內容采用的是啟發(fā)式教學,在引入新知識之前提出問題,使學生帶著問題去學習,這樣可啟發(fā)學生由提出問題到找出答案解決問題。在此過程中,學生從有疑問到解決疑問過程轉變,使得其在學習新知識既得到掌握又得到鍛煉,對新知識的吸收程度更加牢固。
另外,課堂上授課時經(jīng)常組織學生討論問題。課堂上提出問題,由教師提出,也可以是學生間互相提問,這主要是鼓勵學生積極發(fā)表自己的觀點, 勇于提出問題, 對問題進行思考,學生間進行相互交流、討論,最后得出正確答案。例如在講解“工廠供電系統(tǒng)的功率損耗和電能損耗”知識點時提出問題“線路的有功功率損耗公式:PWL=3I230RWL”是怎么來的?剛開始有很多同學都不太明白,經(jīng)過學生結合課本對應知識點反復閱讀,認真思考、討論、交流后能夠完全理解,對掌握的知識更加牢固,使得學生能夠形成獨立思考、刻苦專研,虛心好學良好學習風氣。
2.3 采用多種教學手段,激發(fā)學生學習興趣
以往老師主要是采用和“直灌”式傳輸型教學模式,“老師講、學生聽”,手段單一,不利于提高學生學習興趣。采用課堂、多媒體,實習基地三位一體的多種教學手段相結合,使教學形式多樣化,不同授課知識采用不同教學手段,目的在課堂上吸引學生聽課注意力,提高學生學習積極性和興趣。所以說根據(jù)不同的章節(jié)知識點采用不同的教學手段:(1)在講解“電力負荷及其計算、短路電流及其計算”兩個章節(jié)的知識點時,由于涉及計算知識點比較多也比較抽象,需要板書推算各條公式,由此采用傳統(tǒng)教學方法,課堂上講授課本基本內容方法,通過布置課后作業(yè)等讓學生消化和擴展;(2)在講解“高壓一次設備及其選擇、低壓一次設備及其選擇”內容時,采用多媒體教學手段,給學生播放各個設備形狀和技術性能,讓學生觀看圖片使得學生對設備了解更深刻,然后讓學生到校內實驗室參觀了解一些設備,從理論知識的掌握到現(xiàn)實設備觀摩了解,對學習的知識點掌握更扎實,為后面工廠實習打好基礎;(3)在講解“變壓器選擇”、“防雷、接地與電氣安裝”、“工廠電氣照明”等知識時,主要以教室和實習基地現(xiàn)場教學,學生在現(xiàn)場直觀理解、消化所學知識,老師在現(xiàn)場直接解答學生提出的各種問題,這樣可提高學生認知能力。
2.4 結合實際,增加新教學內容
《工廠供電》課程是一門比較傳統(tǒng)課程,其書中知識點的計算方法、設備選擇、校驗方法等都大同小異,但如今各電氣設備發(fā)展迅速,很多新型號新設備雨如春筍般生產出來,目前教材上介紹的幾乎是一些典型的過時的設備,對新設備介紹少之又少。所以在課堂上適當增加一些新的內容,如電網(wǎng)公司現(xiàn)在常用的變壓器設備和我市兩家高低壓開關柜的現(xiàn)狀發(fā)展規(guī)模,學生在了解新電氣設備、新技術過程中表現(xiàn)出濃厚的興趣,有的學生直接向老師借閱資料,有的學生上網(wǎng)查找并下載資料,共同討論,拓展知識面。
3.完善實踐教學環(huán)節(jié),注重培養(yǎng)學生能力
實踐教學是對學生進行工程綜合訓練的一項非常重要的教學環(huán)節(jié),《工廠供電》課程實踐教學主要是培養(yǎng)學生掌握工廠供電系統(tǒng)設計步驟和設計方式方法的綜合訓練,我們在《工廠供電》實踐教學設置方面有課程設計和生產實習兩項內容。
3.1 課程設計
在理論課程結束后,集中進行為期2周的課程設計,為了使學生在課程設計過程中是真正的受益者,在整個課程設計堅持以下幾個方面:
3.1.1 強調設計紀律,保證設計秩序。為保證課程設計正常有序進行,教師在設計前期強調紀律和不定期抽查設計進展情況等,同時把班級分成幾個小組,讓有責任心強的學生干部當各小組組長,其主要是負責本組考勤、與老師對接、落實各項工作任務,成果匯總等,確保設計工作正常開展。
3.1.2 課程設計目的。理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生綜合運用所修課程和所學《工廠供電》專業(yè)知識進行電氣施工圖設計的能力,掌握基本的設計步驟和設計報告的撰寫工作,學會選擇和確定電氣設備的型號和規(guī)格,學會查找和運用有關設計手冊和技術資料,學會運用AutoCAD繪制電氣工程圖等。
3.1.3 課程設計內容。課題題目是:某機械廠降壓變電所設計,從課題題目出發(fā),依據(jù)提供的工廠的總平面布置圖、工廠負荷情況、工廠各車間負荷統(tǒng)計資料、供電電源情況、地質水文資料等其它資料進行設計。由于學校提供設計資料資源有限、材料過于陳舊,我們提供給學生一些社會上用得比較多的設備技術參考資料,讓學生在學習理論知識的同時對新的設備技術知識有一定掌握,設計出更可靠、更實用、性價比更高的供電系統(tǒng)。另外,為擺脫大量繁瑣的計算和圖紙修正工作,我們利用AutoCAD和DXP現(xiàn)代工具做為輔助技術手段,在設計過程中教師對知識給予正確指導,并重視設計的總結工作,要求學生按期按質完成設計報告。
3.2 生產實習
由于現(xiàn)在學院執(zhí)行的是三加一教學模式,從學生在大四第一學生后半段開始,安排學生到工廠進行為期4到6周的畢業(yè)生產實習工作,如高低壓開關柜廠、電氣分廠,供電所等專業(yè)操作性較強的電氣崗位。學生進入實習崗位后,要求按照企業(yè)相關工作制度上下班,跟有工作經(jīng)驗的技術人員學習現(xiàn)場電氣技術。通過畢業(yè)生產實習,一是讓學生了解各種高低壓控制器的結構、工作原理和用途;二是學習高低壓開關柜的一次二次工作原理和布線工藝;三是掌握現(xiàn)代供電系統(tǒng)的工作原理和發(fā)展趨勢,掌握系統(tǒng)設計工作所必備的圖紙設計、設備選型、參數(shù)計算、安裝調試、運行維護等知識。通過生產實習,也是讓學生在走上社會前對《工廠供電》課程進行一次系統(tǒng)的學習,為能夠畢業(yè)后在工作崗位上真正獨擋一面。
4.結束語
近幾年來,我們在《工廠供電》課程教學改革上不斷進行研究和探索,也進行了一系列的理論教學改革和實踐教學改革工作,在教學質量上有所提高。從學生上課反饋統(tǒng)計情況來看,他們對該課程有比較高的學習興趣,學習積極性主動性明顯加強,對該課程知識的掌握也比較系統(tǒng)和全面。但是,社會需求是各方面研究應用技術型人才,對各行業(yè)專業(yè)要求極高,為此我們要努力改善教學工作,不斷進行教學改革的研究、實踐和總結,讓學生在學校能更系統(tǒng)學習專業(yè)知識,為社會輸送更全面合格人才。
參考文獻:
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關鍵詞:電氣工程及其自動化;電氣裝備;課程體系
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)31-0160-02
一、引言
平頂山學院的電氣工程及其自動化專業(yè)為省級特色專業(yè)、河南省普通高等學校本科工程教育人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè),所屬的電氣工程學科為校級重點學科。該專業(yè)多年來服務于平頂山地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展,培養(yǎng)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展所需要的電氣類專業(yè)人才。緊緊圍繞平頂山市重點發(fā)展裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略部署,2013年,平頂山學院下發(fā)了《關于學科專業(yè)群的建設意見》,明確提出重點建設電氣信息類專業(yè)群。電氣信息類專業(yè)群的發(fā)展目標定位:建設服務于智能電力設備行業(yè)產業(yè)發(fā)展需要,富有地方特色的、優(yōu)勢突出的應用型專業(yè)群;服務面向定位:立足平頂山,面向河南,對接智能電力設備行業(yè)產業(yè),為區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展服務。2014年,學校將電氣信息類專業(yè)群中的電氣工程及其自動化、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程3個專業(yè)列入首批轉型試點,電氣工程及其自動化負責培養(yǎng)智能電力裝備的本體及硬件設計開發(fā)所需要的應用型人才。為此,電氣工程及其自動化專業(yè)的電氣裝備方向面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。
課程體系的開設是培養(yǎng)人才的基礎。目前,我校電氣工程及其自動化專業(yè)的課程設置都是根據(jù)學科知識結構的內在邏輯來展開的,強調學科知識的系統(tǒng)性和完整性,強調全面掌握學科領域知識,忽視知識的實用性,整個課程體系學術性很強,技能性缺乏。課程設置幾屆甚至更長時間都固定不變,沒有結合當今科技與社會經(jīng)濟發(fā)展的實際,只滿足于課堂教學,給學生提供動手的機會很少,缺乏應有的靈活性,不能根據(jù)學生的需求采用不同的技能訓練模式。雖然有畢業(yè)實習、金工實習、電工實訓、電子技術課程設計、專業(yè)綜合課程設計,但持續(xù)學習時間短,學生未能真正深入進去,專業(yè)見習更是走馬觀花,學生純粹是看熱鬧,沒有任何實質性學習。因此,教學效果不夠理想,對于學生的實踐動手能力的提高幫助有限。在科學技術日新月異、知識不斷更新的時代,這種課程體系無法應對新形勢的挑戰(zhàn)。
為滿足專業(yè)群建設的需要,培養(yǎng)應用型人才,平頂山學院電氣工程及其自動化專業(yè)在整合現(xiàn)有資源的基礎上,在實踐中開展多維調研與深度探究,積極構建電氣裝備方向的全新的課程體系。
二、構建電氣裝備方向課程新體系
通過到國內知名高校和平頂山地區(qū)的電力裝備制造企業(yè)進行調研以及對畢業(yè)生的跟蹤調查,得到企業(yè)對電氣工程及其自動化專業(yè)的畢業(yè)生的知識結構、能力素質的要求,從理論教學環(huán)節(jié)和實踐教學環(huán)節(jié)構建了電氣裝備方向的新的課程體系。
1.構建理論課程新體系。根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標定位和專業(yè)應用型人才的知識結構要求,理論教學環(huán)節(jié)設置了通識必修課、學科基礎課、專業(yè)必修課和專業(yè)選修課。(1)通識必修課。通識必修課按照素質教育的理念,強調德、智、體、美相互滲透,設置的課程有:思想道德修養(yǎng)與法律基礎、中國近現(xiàn)代史綱要、基本原理、思想和中國特色社會主義理論體系概論、形勢與政策、大學英語、大學體育。學生通過通識必修課的學習,獲得必要的價值分析、探究方式與能力的訓練,形成合理的思維方式和準確的觀察判斷能力以及清晰的溝通表達能力。(2)學科基礎課。學科基礎課課程的設置是針對電氣信息類專業(yè)群所必需的知識和基礎,注意培養(yǎng)學生的基本素質,著眼于學生的可持續(xù)發(fā)展,著眼于為學生繼續(xù)學習打基礎,使學生獲得較寬厚的公共基礎學科、專業(yè)基礎學科的知識。設置的課程有:高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、大學物理、電路分析、模擬電子技術、數(shù)字電子技術。(3)專業(yè)必修課。我校電氣工程及其自動化專業(yè)設立了“電氣裝備”和“電氣控制”兩個專業(yè)方向,專業(yè)必修課是這兩個方向必修的課程,主要培養(yǎng)學生的基本專業(yè)技術和能力,使學生系統(tǒng)掌握電氣工程的基礎理論、基本知識。設置的課程有:電機學、電力電子技術、電氣控制及PLC技術、自動控制原理、電力工程基礎、單片機原理及應用、MATLAB在電氣工程中的應用、自動檢測技術、專業(yè)英語。(4)專業(yè)選修課。專業(yè)選修課是針對專業(yè)方向的需要安排的課程,根據(jù)應用型人才培養(yǎng)的要求以及課程的前后邏輯關系,按照“有用、可用、管用”的原則,根據(jù)“電氣裝備”方向的特點,精心設置了“電氣裝備”方向的課程:電氣CAD基礎、機械設計基礎、高電壓技術、電器學、高壓電器、電氣裝備的計算機控制技術、智能電器、電氣新技術講座。學生必須完整修完自己專業(yè)方向的課程,其他專業(yè)方向的課程可作為個性課程選修。另外,為高年級學生開設電氣新技術講座,聘請企業(yè)教授級高工、知名大學教授開講座,介紹學科研究熱點、發(fā)展趨勢,使學生了解學科發(fā)展的最新動態(tài)。
2.構建實踐課程新體系。據(jù)行業(yè)和企業(yè)專家的要求,結合專業(yè)群內現(xiàn)有人才培養(yǎng)資源,電氣工程及其自動化專業(yè)電氣裝備方向實行校企聯(lián)合培養(yǎng)和“3+1”人才培養(yǎng)模式。前3年在學校培養(yǎng),注重人文,強化基礎,著重培養(yǎng)“自主學習、主動實踐、實學創(chuàng)新”的意識和能力;第4年進入合作企業(yè),以企業(yè)為主,開展校企聯(lián)動的工程實踐教育,參與項目實訓和畢業(yè)設計,從而培養(yǎng)學生的工程實踐能力、運用專業(yè)知識解決實際問題的能力,熟悉工程項目的基本流程、過程管理及業(yè)務規(guī)范等方面的知識,培養(yǎng)團隊合作精神和創(chuàng)新意識。為此,在實踐課程新體系中,設置了獨立實驗課、集中實踐課、第二課堂。(1)獨立實驗課。減少驗證性實驗,增加研究性、設計性、綜合性實驗,盡可能模擬電氣工作的現(xiàn)實環(huán)境,在實驗中分配給學生一定的工作任務,學生得以找到寶貴的機會將所學知識提前應用到未來的工作中,達到真正提升學生素質和能力的目的。設置的獨立實驗課程有:大學物理實驗、電路分析實驗、電子技術實驗、電機學實驗、電器學實驗。其中,電路分析實驗、電機學實驗、電器學實驗等利用項目來進行教學,尋求的是以學生在課題和項目完成的過程中來自主形成電氣專業(yè)知識體系,綜合培養(yǎng)學生的知識、技能和工作的態(tài)度等。(2)集中實踐課。包括校內集中實踐和企業(yè)實踐兩部分。校內集中實踐強化基于項目的科學研究和工程實踐訓練,設置的環(huán)節(jié)有:軍訓、金工實習、電子技術課程設計、電氣測量實訓、電機控制實訓、電子技術課程設計、電力電子課程設計、電力工程課程設計、PLC課程設計。企業(yè)實踐,包括企業(yè)認知實習、企業(yè)專業(yè)實習和畢業(yè)設計等3個環(huán)節(jié)。①企業(yè)認知實習。這主要鍛煉學生綜合運用所學的科學理論方法和技術手段分析并解決工程實際問題的能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和進行產品開發(fā)與設計、技術改造與創(chuàng)新的初步能力。以《電力工程基礎》課程為例,該課程要求學生通過學習掌握供配電系統(tǒng)的結構及運行的基本知識,為達到上述要求,首先帶領學生到幾家不同企業(yè)進行參觀,了解供配電系統(tǒng)的線路及設備,讓學生總結各企業(yè)供配電網(wǎng)絡的特點,然后回到學校學習相關理論知識,在學校進行基本知識的學習后,再到企業(yè)去參觀實習,找出存在的問題并改進。②企業(yè)專業(yè)實習。目的是使學生了解和掌握本專業(yè)基本的生產實際知識及本專業(yè)的科技發(fā)展水平和方向;驗證、鞏固和豐富所學過的專業(yè)知識,培養(yǎng)學生在生產實際中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。這主要采用以下方式:參加企業(yè)技術培訓、擔任技術員助理、施工員助理、項目經(jīng)理助理等。在上述多個崗位中,每個學生側重1個崗位,實際工作不少于2~3個月,以保證學生對相關崗位有足夠的認識和感受,能夠了解其中的精髓。③畢業(yè)設計。采用校內指導教師作為主導師、企業(yè)副高級以上職稱人員作副導師共同指導的方式,主要解決企業(yè)生產實際中遇到的問題,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和獨立工作的能力,使學生提前熟悉工程環(huán)境,為培養(yǎng)適合企業(yè)實際工程應用能力的人才打下基礎。(3)第二課堂。學生在大二、大三時通過進一步培訓就可以參加AutoCAD繪圖競賽、電機控制競賽、PLC程序設計競賽、單片機編程競賽、MATLAB程序設計競賽、電子設計大賽、大學生科技創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)活動等實踐;在暑假、寒假期間,安排一些學生到實踐教學基地和相關企業(yè)實習;鼓勵學生到我校的供配電實訓室和高壓智能開關工程技術研究中心進行開放實驗;請大公司的工程師來做講座、工程培訓,縮短畢業(yè)生進入企業(yè)的適應期,節(jié)省企業(yè)培訓成本和時間。第二課堂不但能提高學生的實踐能力、表達交流能力、自主學習能力、自我管理能力等,還可培養(yǎng)學生的工程意識、團隊合作意識。
三、結束語
課程體系的構建只是專業(yè)群建設的開端,該課程體系的順利實施還要依賴實踐教學平臺的建設和“雙師型”師資隊伍的建設等一系列具體舉措。在校、院兩級領導的推動下,實踐教學平臺和“雙師型”師資隊伍的建設已初具成效,相信在不久的將來,我院電氣裝備方向將會對平頂山乃至全國的電力裝備行業(yè)輸送大量優(yōu)秀人才。
參考文獻:
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一、課程定位
《新編機床電氣與PLC控制技術》是電氣自動化專業(yè)和機電一體化專業(yè)的一門核心專業(yè)技術課程。本課程構建于《電工電子學》、《電力拖動》、《電機與變壓器》、《PLC原理及應用》等課程的基礎上,以機床電氣控制線路分析與故障排除、PLC原理和應用、繼電控制與PLC控制設計等為主要內容,以行動導向組織教學過程,采用基于工作任務為載體的課程設計方案,主要培養(yǎng)學生分析和解決機床電氣控制系統(tǒng)的故障、繼電控制與PLC控制改造設計等專業(yè)能力,同時注重培養(yǎng)學生的社會能力和方法能力。
二、課程目標
《新編機床電氣與PLC控制技術》課程的主要教學目的是要學生學會機床電氣控制技術和PLC應用技術,并把這兩種技術有機結合起來,用先進的PLC技術改造傳統(tǒng)落后的機床及機械設備,設計出現(xiàn)代化的機床PLC控制系統(tǒng)。根據(jù)職業(yè)崗位需求,通過培養(yǎng)達到以下目標:(一)知識能力目標1)熟練閱讀機床電氣控制線路原理圖和接線圖;2)掌握典型機床電氣控制系統(tǒng)故障分析及排除方法;3)會正確選用PLC型號、分配PLC控制系統(tǒng)I/O設備、編制并調試PLC程序;4)熟練掌握PLC控制技術及其在工業(yè)控制中的應用。(二)方法能力目標1)能正確選用機床電器;2)能安裝、改進(造)、調試、維護典型生產機械電氣控制系統(tǒng);3)能設計簡單的PLC應用控制系統(tǒng)。(三)社會能力目標1)培養(yǎng)學生的溝通能力和團隊協(xié)作精神;2)培養(yǎng)學生分析解決實際問題的能力;3)培養(yǎng)學生勇于創(chuàng)新、敬業(yè)樂業(yè)的工作作風;4)培養(yǎng)學生的質量意識、安全意識;5)培養(yǎng)學生的語言表達能力。
三、以工作任務為載體的課程內容設計
《新編機床電氣與PLC控制技術》課程的內容是通過專業(yè)崗位需求分析,廣泛深入到機床生產企業(yè)現(xiàn)場進行實際生產過程的調研,經(jīng)教師與行業(yè)專家、企業(yè)領導、工程技術人員和一線工人師傅多次研討后,確定工作領域、工作任務和職業(yè)能力,并按照職業(yè)崗位分別確定了典型職業(yè)活動,根據(jù)職業(yè)崗位工作過程,行業(yè)企業(yè)專家和職業(yè)專家共同研討提出:以工作任務為載體,尊重學生的認知規(guī)律和職業(yè)成長規(guī)律,以典型職業(yè)活動為線索來確定課程設計,按照企業(yè)工作過程設計課程,以工作任務來整合理論和實踐課程內容。因此,根據(jù)課程內容,我們將《新編機床電氣與PLC控制技術》課程設計為4個項目、14個任務和若干個學習活動。項目1是電氣控制線路基礎知識,以機床電氣控制常用電路(如正反轉、降壓啟動等)為基礎,重點介紹機床電氣制圖和識圖知識、常用低壓用電器的結構、原理及圖形符號,以進一步分析、閱讀、繪制和設計常用機床的電氣控制電路圖。項目2是典型生產機械電氣控制線路故障分析與排除,以幾種典型機床(如C650臥式車床等)為基礎,重點介紹幾種典型機床的結構、電氣控制工作原理及常見故障分析與維修。項目3是PLC知識及應用,以三相異步電動機正反轉控制電路為基礎介紹基本指令及應用,以自動門控制系統(tǒng)為基礎介紹步進順序控制指令及應用。項目4是機床電氣與PLC控制系統(tǒng)綜合應用,分兩方面,第一方面是用PLC對幾種典型機床電氣線路的改造,第二方面是用PLC對新機床設備電氣控制線路系統(tǒng)的設計,重點介紹改造\設計的基本內容、原則、方案的確定、方法等知識。內容具體設計如下圖所示。課程的內容是通過工作任務來整合課程的內容,將課程內容教學與相應的職業(yè)技能要求相融通,增加實踐性和創(chuàng)新性教學環(huán)節(jié),培養(yǎng)學生的應用、操作能力,讓學生在完成工作任務的過程中獲取相關的理論知識和技能知識,同時還能增強學生適應企業(yè)實際工作環(huán)境和獲得相關的工作經(jīng)驗。
四、以工作任務為載體的教學方法與教學手段的設計
1)項目教學法:從項目入手,把理論和實踐教學有機地結合起來,充分發(fā)掘學生的創(chuàng)造潛能,提高學生解決實際問題的綜合能力。2)任務驅動教學法:以任務為驅動,將理論知識融合到任務中。3)案例教學法:運用典型案例,引導學生自主探究。4)探究式教學法:學生在教師的指導下進行自主探索,從而發(fā)現(xiàn)問題,設計探究方案,總結交流學習結果,培養(yǎng)學生的探索精神和實踐能力。5)小組討論合作法:小組成員針對問題合作討論,提高分析、解決問題的能力。6)行動導向教學法:“教、學、做“合一,讓學生在活動中學習,掌握技能。7)組態(tài)軟件虛擬法:利用組態(tài)軟件,增強教學效果,便于編程與調試。8)利用多媒體教學手段:制作教學課件和動畫,激發(fā)學生的學習興趣,調動學生的學習積極性,提高教學效率。教學方法及手段有很多,只是有的方法有共性,在教學中應靈活使用。
五、以工作任務為載體的課程考核評價設計
關鍵詞:電機與控制技術 改革 課程開發(fā)
電氣自動化專業(yè)作為漯河職業(yè)技術學院首批設立的專業(yè)之一,于2013年被
評為省級特色專業(yè)。《電機與控制技術》課程的課程性質為專業(yè)核心課,先后經(jīng)歷了《電機學》、《電機與拖動技術》等課程內容的變遷,從最開始的突出理論分析和計算轉變?yōu)槟壳暗囊哉莆针姎饪刂品椒橹攸c。本課程的變革和發(fā)展,緊跟時代步伐,融合了自動化行業(yè)的新知識和新技術,不斷更新教學內容,主動適應培養(yǎng)高級職業(yè)技術型人才的需求,充分體現(xiàn)了現(xiàn)代職業(yè)教育的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)模式,目前仍在進一步的建設和完善中。
1、課程設計理念和思路
《電機與控制技術》課程作為專業(yè)核心課程,在電氣自動化專業(yè)核心能力的培養(yǎng)中處于重要地位。本課程的教學內容主要分為電機部分和電氣控制部分,對學生的動手能力提出了較高的要求。基于電機類原理知識比較生澀難懂,在進行課程設計時,更側重將復雜晦澀的學習內容進行具體和形象化分解。通過幾年的探索和實踐,結合德國先進職業(yè)教育的理念和我院實際情況,制定了以項目教學為基礎,以工作過程為導向的教學方案。課程建設思想如圖1所示。
課程設計思路包括:
①貼近企業(yè),課程開發(fā)以工作過程為導向
通過校企的雙向交流,將企業(yè)真正需求、企業(yè)真實工作過程、企業(yè)管理方法引入課程,共同開發(fā)。
②項目安排符合認知規(guī)律,系統(tǒng)實施
教學內容共設置了五個具體項目,23個典型工作任務,將技能和知識要素分別融入每個工作任務的各環(huán)節(jié)中,項目設計從直流電機、交流電機等基本控制到搖臂鉆床等復雜電氣控制,符合學生認知規(guī)律。課程內容循序漸進,為了評估學生完成任務的程度,使學生在真實專業(yè)背景下,完成任務的過程,掌握綜合專業(yè)能力。
③項目教學的內容、要求和過程科學安排
在從易到難、逐次遞進的教學項目進行中,學生的專業(yè)能力、團隊協(xié)作能力、溝通能力等素質不斷加強,通過自學、總結、排查故障,學生分析問題和解決問題的能力不斷提升。
④重視提高職業(yè)素養(yǎng),促進可持續(xù)發(fā)展隨著項目教學的實施,通過不同學習情境教學內容的進行,逐漸培養(yǎng)學生學習能力、方法能力和社會能力,隨著學習情境的漸入,學生的主體地位逐漸增強的。
2.課程內容設計
①課程內容設置依據(jù)
為了確保學生畢業(yè)后可以實現(xiàn)相應崗位的技術要求,根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案,融入中(高)級維修電工的具體技能點,經(jīng)過與合作企業(yè)的技術人員的反復討論,確定了具體的課程內容,設置依據(jù)如圖2所示。,
②課程內容
針對直流電機、交流電機、復雜機床等內容,本課程將具體的知識點融入了五個項目,分別以卷簾門、貨物升降機、搖臂鉆床為具體載體,包含了23個工作任務,結合自動化和控制理論的最新技術和成果,保證學生可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)。
3、課程改革內容
①優(yōu)化和綜合教學內容,重組課程結構,建立合理教學體系
設計課程方案最重要的是處理好素質、能力和發(fā)展這三者之間的關系,進行教學內容的解構和重構,把整個課程分為五個單元,進行工學結合的項目教學。
②教學內容以專業(yè)能力與職業(yè)資格能力要求為總線,合理優(yōu)化
為了使學生更深入地了解企業(yè),在推進與社會整合的過程中,引入企業(yè)管理和競爭機制,建立一套完整的團隊體系,設定技術、管理等不同性質的職位。在學習過程中要發(fā)揮團隊精神,創(chuàng)造優(yōu)秀的班級集體。通過任務書、收集材料、制定考核標準等方式,體現(xiàn)工作的完整性。
③產學相結合培養(yǎng)技能
a 教學與生產項目相結合
技能是經(jīng)過實踐訓練形成的,本課程中設計的23個工作任務均是來源于真實的工廠生產過程,通過這些工作任務的訓練,學生的操作技能達到實戰(zhàn)要求。
b 教學與技能大賽相結合
以技能大賽為契機,加強技能訓練,除了培訓和評價的教學模塊,還擴大了培訓內容與社會競爭評估活動,并形成激勵機制,以滿足社會評價。
c 教學與具有專業(yè)特色科技活動相結合
成立電氣控制興趣小組,抽出有興趣的同學在業(yè)余時間由教師指導,進行電氣控制創(chuàng)新設計活動,提高學生的綜合能力。