時間:2023-01-05 08:15:22
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電氣工程新技術論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
一、整合教學內容
專業課教學過程中,大多數存在教學內容多、繁、雜與教學課時數偏少以及學科專業技術發展快與教材更新慢的矛盾,要達到創新型、復合型人才的培養目標,必須首先對所授課程的教學目的和知識點的內涵十分明確。所以,要根據專業特征,結合學科專業發展方向和行業發展最新技術,優化整合教學內容,對現有的教材進行整合。應該以“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”原則來優化教學內容,創新課程教學體系。其教學內容改革理念就是指將原分散在各個章節屬同一類或相關的教學內容進行優化重組,刪除過時的舊內容,增加學科專業當前的最新技術、發展動態、研究熱點等內容;在內容編排上按照“基本原理與方法——應用技能——當前研究動態”的層層誘導遞進式順序來編排,使重組后的課程教學內容與知識結構更加科學合理、先進實用。如增加未來電力系統、新能源的開發與利用、新型電氣設備的發展趨勢等,以培養學生的專業思維和創新靈感。同時,電氣工程學科也要與時俱進,要和信息科學、自動化科學、計算機科學、電子科學、能源科學等其他學科進行交叉和融合,以求自身發展。
二、實施多種教學方法,激發學生的學習熱情
一是可以將課程的整個教學內容劃分為重要內容、一般內容和自學內容三個模塊。重要內容(主要是指基本原理、基本方法和應用技能)在課堂上精心講解,并通過課外作業、專題研究、實驗等其他環節的訓練得到鞏固和提高;一般內容(主要是指新技術、新產品的應用介紹等)則充分利用現代化教育技術進行展示、介紹;自學內容(主要培養學生的專業綜合素質和創新能力,進行個性化教育)則通過設問、質疑、寫讀書筆記、小論文的形式得到訓練。
二是采用“全程案例貫穿式”教學方法引起學生興趣。是指根據課程特點與專業特征精心選擇或設計一個規模大、有代表性、有實用價值的案例,通過案例引導學生進入課程,隨著課程教學的展開,讓學生一步步深入到案例中,學到案例中相關的知識,隨著課程教學的結束,學生在不知不覺中已把案例中的相關問題一一得到了解決。
三是采用技能訓練資格認定和校企互動方式,使學生學習知識與社會需求直接掛鉤,大大地調動學生的學習積極性,增加就業機會;同時,教師、學生深入企業,發現問題,找到研究問題的切入點,讓學生多角度、多方位地思考,培養學生進行科學研究的能力,培養學生運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力,并將研究成果應用于企業,幫助企業解決生產過程中所遇到的難題和關鍵技術問題,產生經濟效益,形成教學、科研、實踐良性循環。
三、加強實踐教學
電氣工程及其自動化專業是一門實踐性很強的學科,學生需進行大量的實踐活動,才能培養其動手、創新等專業綜合能力,必須十分強調實踐能力的培養和訓練。因此,實踐教學體系至關重要,必須高度重視。
一是加強專業實驗教學設施建設,滿足專業實驗教學的需要。根據專業建設的需要,結合學科發展前沿,將實驗室建設成集實驗、實習、新產品開發與設計及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺,實現工程素質訓練、科學研究試驗與專業技術進步的有機結合。
二是針對原來實驗教學的狀況和存在的問題,科學整合實驗教學內容,并不斷探討和改進實驗教學方法。對教學內容要進行“遞進式”的整合,采取引導和啟發的方式培養學生的操作能力和創新思維;同時進行因材施教,加強過程監控,通過學生自查、教師中期檢查、遞交結題報告并進行結題答辯等形式,加強全部實驗過程的管理。這樣,較好地實現了“遞進式”實驗的預期效果,也適應了不同層次人才培養的需要。
三是在實習基地方面,在與已有的擔任實踐教學任務的校外實習基地保持良好聯系的基礎上,積極尋找與電氣工程及其自動化專業實踐教學環節相符合的校外實習基地,保證完成實踐教學任務,使學生的工程實踐能力真正得到培養。
四、加強師資隊伍建設
關鍵詞:電氣工程 自動化 現狀 問題 對策
中圖分類號:TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2016)11(c)-0032-02
電氣工程及其自動化建設的水平是影響我國經濟建設,提高工業建設水平的重要支點。隨著我國經濟建設水平的不斷發展,信息化建設水平的提高,電氣工程及其自動化越來越成為經濟建設的核心內容。近些年隨著一些高新技術、裝備、信息網絡的成熟,電氣工程及其自動化的建設有了新的發展點,效率也在不斷進步,使我們的生產生活更加方便快捷,也推動了電氣工程本身在行業內的發展。該文主要論述了當前我國電氣工程自動化的發展現狀和面臨的問題,提出了相應解決對策。
1 電氣工程及其自動化在我國的發展現狀
在很長一段時間里,制約電氣工程自動化發展的主要問題是效率問題。在計算機技術和信息技術發展的初級階段,電氣工程的信息化程度不高,專業化水平低,從業人員的知識面窄,自動化與其他專業之間的融合度低,這些都是傳統電氣工程的一些發展現狀特點。
從現在來看,縮短電氣工程及其自動化的匯編程序時間,提高工作效率,以集成化的思維融入電氣工程從而實現系統控制,這是當前主要的發展方向。再者對電氣工程信息和數據的處理與存儲可以大大節約數據信息傳輸和控制的時間,這就需要不斷加強對介質訪問的控制和研究。現場對總線的控制可以解決很多宏觀層面的問題,對企業而言,總線控制加快了數據和信息傳輸的效率和精準性,也是電氣工程未來科學化發展的前提條件,同時也給企業帶來了成本上的節制。盡管從電氣工程及其自動化的外部建設水平和內部治理結構上看,信息和數據處理的自動化水平隨著網絡科學技術的發展而有所進步,電氣自動化也使得很多企業得利,但還面臨很多問題需要解決。
2 電氣工程及其自動化發展中存在的問題
總體而言,對電氣工程及其自動化的發展中所存在的問題可以從其內部系統結構與質量管控兩個主要方面進行分析。
(1)內部系統結構與組織。組織是系統的主要框架和核心,組織的組成對系統的目標實現有決定性作用。對電氣工程的系統組成來說,主要分為系統的用電和供電兩個方面,也可以將電氣信息系統加入到其中。而由于對電氣工程及其自動化整體考慮,很多時候電氣工程的設計人員往往注重其中一個方面而忽視了其他兩個方面,這使得電氣系統在組織架構上存在缺漏,尚不能形成一個整體,不利于系統的長遠發展和運營。
(2)質量水平是工程建設的核心問題,如果電氣工程建設中不對質量進行嚴格監督與控制,系統就會存在很大風險,甚至引發安全問題。當前我國的電氣工程建設人員由于缺乏對標準規范的理解與掌握,在實際工程建設中更多是依靠經驗,暴露出很多安全隱患。從企業的層面而言,電氣工程建設缺乏一個系統、聯動的控制系統,導致很多環節上管理的難度大大增加,設計人員沒有從思想上矯正觀念,導致設計的質量水平會不達標,很多時候強調結果而忽視過程,強調問題而忽視解決措施,這是不利于電氣工程及其自動化發展的。
3 提高電氣工程自動化水平的對策研究
電氣工程及其自動化建設水平的高低直接影響企業的發展與管理水平,影響區域與經濟建設的發展水平,也會影響到自動化行業發展的成熟與創新,針對之前提出的兩個方面問題,筆者認為提高自動化建設水平應做好以下幾方面工作。
(1)合理科學地組織電氣工程及其自動化的系統構架。合理完善的系統構建是提高電氣工程自動化建設水平的第一步。在當前信息化背景下,計算機技術、大數據技術、信息處理與存儲技術、程序語言的匯編技術都應該根據自己的特點被合理運用到系統的構建中。開機、測試、管理、檢測和維護都應該一體化設計與考慮,對系統的運行應堅持節約成本、提高效率為原則。針對不同應用層面的目標,系統的開發人員和設計人員要能夠合理、科學地植入當前最先進和最具有創新性的技術措施。
(2)提高網絡信息傳輸結構的效率。電氣工程系統中,網絡結構對信息的傳輸有控制作用,完善的通用網絡結構可以保證信息和數據快捷、高效地呼喚與傳遞。此外,通用網絡結構在系統對數據進行處理后可以提高資源的配置,管理和協調電氣系統各個組成部分,保證數據傳輸的精準性和科學性。
(3)提高電氣自動化建設的專業性。提高電氣工程及自動化的專業性要從體系和人才兩個方面進行。電氣工程及其自動化在設計與安裝過程中要嚴格遵守相關的技術標準和規范,針對不同企業管理和應用層面,對設計人員和操作人員進行專業化訓練,使他們對現有的控制系統和開發系統有清晰了解,使他們明白電氣系統維護與運營的環境特征,將合理的設計運用到合理的工程建設中,將客戶的安全和質量目標擺在第一位。
(4)提高電氣工程及其自動化的學術研究水平。學術研究水平的提升有助于運用價值。當前我國電氣工程自動化的學術研究還不夠成熟,一些新的觀點和研究思路尚未應用到實際工程中,只有針對學術研究和應用實踐進行不斷論證和新再論證才可以完善技術,完善電氣工程自動化的發展思路。
4 結語
電氣工程及其自動化在社會經濟建設中,企業管理方面的應用越來越廣泛,在工業發展如此迅速的年代,電氣工程及其自動化的建設水平必須結合新的形勢,依托于信息和科學技術的發展,同時需要理論與實踐的不斷結合,需要一批專業化的電氣工程自動化專業人才。
參考文獻
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[2] 劉海蛟.電氣工程及其自動化的發展[J].科技創新與應用, 2013(18):124.
[3] 武現聰.電氣工程及其自動化專業實踐教學體系改革[J].江蘇科技信息,2016(12):42-43.
【關鍵詞】電氣工程學;學科建設;發展;策略
1. 前言
電氣工程學是工程院校一門重要的學科,也是當今高新技術領域的關鍵學科。作為一門技術性的學科,電氣工程不但對現代科技有著關鍵性的作用,而且在人們未來的生活和工作方面起著至關重要的作用。我國最早的電氣工程學起源于1908年的南洋大學堂,在這之后各個高校紛紛設立電氣工程學這一學科,以滿足社會對電氣工程專業人才需要。當前,社會對電氣工程的專業人才需求量越來越大,因此,我國的高校投入了大量的人力和物力來進行電氣工程學科建設,為了培養更高質量的電氣工程學專業人才,高校要建立科學化、系統化、合理化和規范化的電氣工程學專業,優化教學方法和教學手段,提高電氣工程學的人才培養質量。
2. 我國電氣工程學發展簡介
2.1電氣工程學概述
電氣工程學是研究電磁現象、規律及其應用的學科,在當前的社會中有著非常重要的作用。在我國,習慣性的用與研究電氣和電子系統有關內容的總和來描述電氣工程,在大專院校中,電氣工程學屬于一級學科,由電機與電器、電力系統及其自動化、高壓電與絕緣技術、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術五個二級學科組成[1]。
2.2電氣工程學的發展
電磁理論在十九世紀前半葉就有了很大的進步,為電氣時代的到來奠定了理論基礎。近幾年,隨著科學技術的不斷發展進步和電氣工程理論研究的不斷深入,全新的科技理念和設計技術在很大程度上影響著電氣工程學發展的方向,新時期給電氣工程學帶來了發展機遇,也帶來了相應的挑戰。
隨著電氣行業的發展和電氣工程理論研究的深入、科學技術不斷發展進步,使得電氣工程學在未來勢必會對人類的發展產生重大的影響。首先,電氣工程學通過與物理學科的交叉發展,擴展了電氣行業發展的空間;其次,新的科學技術和理論研究給電氣工程學帶來可行的技術;最后,電氣工程學的發展深受信息技術的影響,信息技術推動著電氣工程學的發展。
電氣工程學是一門實踐性較強的學科,因此,在教學過程中要把理論與實踐有機的結合起來,以培養合格的電氣工程人材。現代社會的發展對電氣工程學提出了更高的要求,電氣工程學必須在發展中不斷創新,把電氣工程學與信息技術結合在一起,培養綜合素質較強的電氣工程人材。
2.3電氣工程學的重要性
在科學技術飛速發展的今天,電氣工程學在很大程度上影響著我國社會的發展進步。在我國,電氣工程學是一門有著悠久歷史的學科,1908年,南洋大學堂設置了電機專修科,這是我國電氣工程學的開端,至今已有一百多年的歷史。近年來,我國對電氣工程人材的需求量越來越大,各個高校隨之設置了電氣工程學專業,電氣工程學在人門心中的地位日益提高。
2.4建筑工程學的專業建設
當今的電氣工程學是綜合應用高科技、多個學科進行交叉,且具有廣闊前景的專業。電氣工程學專業主要培養掌握電力工程基礎、電力系統分析、計算機控制技術等基礎理論知識,了解電氣工程與控制工程發展的新動態,具備較強的實踐能力,能在電力、冶金等行業從事安裝、設計、管理等工作的高級技術人才[2]。電氣工程學專業系統的分析了電氣工程包含的專業及交叉學科的相關知識,注重理論與實踐的結合,也注重學生的德育,培養了一批合格的電氣工程技術人才。
3.電氣工程學科建設與發展現狀與策略
3.1電氣工程學科發展現狀
目前,根據不同的發展水平和定位,可以用以下三個層次來概括我國各高校對電氣工程專業人才的培養目標:一是具有高素質創新人才和行業領導者,二是高級工程技術人才和管理人才,三是應用型技工人才。與國外的電氣工程名校相比,我國大多高校的電氣工程專業還存在一些問題,
首先,教師質量需要改進,很多高校盲目的追求教師數量,而忽略了教師質量,許多教師沒有經過崗前培訓就進入課堂,課堂教學質量不高。其次,部分高校電氣工程專業起步較晚,缺乏教學經驗,學科建設不合理,培養目標比較空泛,對專業人才的培養嚴重脫離了社會的真正需求。最后,電氣工程學的實踐性較低,教師的課堂教學一般是灌輸相關知識,忽略了學生的個性發展和主觀能動性,培養出來的人才實踐操作能力不強,難以滿足社會的需求,缺乏競爭力。
3.2電氣工程建設與發展措施
3.2.1制定專業的人才培養計劃
為了使高校的專業分配更加科學合理,高校在建設和發展電氣工程學科時,要充分了解社會對人才的實際需要,以培養出與社會需求相匹配的電氣工程人才。此外,高校在建設專業時還要注意本校的特色,培養出具有本校特色的人才,高校要根據本校學生實際情況和社會需求對辦學進行準確的定位,充分發揮本校優勢,把本校的辦學特色凸顯出來。在經濟允許的情況下,高校應該建立科研基地,并在基地中引入先進的設備、創新技術,以方便學生在學習的過程中進行實踐創新,培養一批高素質的人才。
3.2.2引進先進人才
高校應該積極引進具有高學歷、高職稱且在電氣工程學領域有較高知名度的高級人才,尤其是有電氣工程研究經歷、參加過國內外較大工程項目的人才。此外,高校要結合本校電氣工程學科建設和教學要求的實際情況,合理計劃人才引進的數量,以防止人才嚴重匱乏或者人才浪費的現象發生。
3.2.3加強師資隊伍建設
教師是電氣工程學科建設與發展的重要組成部分,高校在引進先進教師人才的同時要對現有的教師進行有效的培養,合理組織教師出去交流或深造,擴大師資力量,提電氣工程學相關教師的教學水平。
首先,高校應該對年輕教師進行合理的崗前培訓,提高對青年教師外語水平、計算機水平和社會實踐能力的要求,并指定資歷高的教師對青年教師進行指導,讓青年教師盡快熟悉教學重點和教學環節,以進一步提高青年教師的教學質量。其次,提高教師的管理水平,教師是教學的組織者,教師管理水平的高低直接關系到教學過程是否順利,也直接影響著學生學習興趣和學習自主性的提高。因此,各高校要進一步提高教師的管理水平和駕馭課堂的能力,以提高學生對課堂的參與度,讓學生自主的接受電氣工程學教育。最后,教師要提高自身的專業知識水平,在熟練掌握教材內容和相關課程標準的基礎上,結合學生實際情況創新教學方法,幫助學生輕松的獲得專業知識和技能。
3.2.4提高學生實踐能力
電氣工程學是一門理論與實踐緊密結合在一起的學科,高校在電氣工程學專業的教學中不但要注重理論知識的講授,更要注重學生實踐能力的培養。高校應該為學生創建實踐平臺,在教學過程中增加相應的實踐活動,把科研活動與實踐的教學結合起來,提高學生的專業化水平。此外,當前的社會需要大批實踐能力強的電氣工程人才,學生在學習過程要抓住一切動手實踐的機會,告別紙上談兵,在實踐活動中積極探究電氣化工程方面的知識和技能,以提高自身的實際操作能力和科研水平,在未來的求職競爭中處于不敗之地。
目前,大多高校已經逐漸建設或完善實踐中和實習基地,但在實際教學中,學生參與實踐教學的積極性還不夠高。這就要求高校配備高科技的設備和先進設施,并引進專業的實訓老師,提高學生參與實踐教學的積極性。同時,學校還應該加強與企業的聯系與合作,了解企業的用人需求,從而優化人才培養制度,制定合理的人才培養計劃,使學生在畢業后能順利的進入企業工作。
3.2.5建設開放性實驗室
為了有效提高電氣工程學人才培養的質量,高校要建立最基本的電力系統自動化實驗室,并對實驗室進行合理的管理,為學生提供良好的實驗平臺,激發學生科研的積極性,提高學生的科研能力。此外,政府及相關部門要加大對電氣工程學的投資力度,讓電氣工程學方面的高校建設規模較大、包含各種分布式發電電源,并集分析、控制、保護為一體的智能微電網實驗室,為學生提供多功能的科研實踐平臺。
3.2.6合理的對學生進行考核評估
合理的考核評估機制是課程成功與否的關鍵,通過合理的考核,學校可以掌握學生知識的掌握程度、實驗操作能力、實驗創造能力。在考核評價的過程中,教師要注意引導學生端正態度,考核成績進行客觀分析,明確自身的知識掌握程度和不足。考核結束后,教師要對學生做出合理的評價,把賞識教育與挫折教育有機的結合起來,幫助學生認清自己的實際情況,并激發學生的潛能,培養學生的綜合能力。評估的內容應該包括學生的小組合作情況、任務完成情況、資料搜集情況和實際操作情況等,在時間允許的情況下,可以要求學生以論文答辯的方式完成作業,以加深學生對知識和技能的印象,提高學生學習積極性,進而提高電氣工程學科的教學效率和教學質量,培養合格、高質量的電氣工程人才[3]。
4.結束語
電氣化工程學在我國高校的教育中一直占據著重要的地位,據統計,目前全國有三百二十多所高校開設了電氣工程學相關專業,由此可見電氣工程學的重要性。為了培養出綜合能力強、滿足社會需求的高層次專業人才,各高校要根據自身的發展層次、水平和服務區域對專業進行合理的規劃,制定適合本校的電氣化工程學科發展策略。此外,教育體制改革的不斷深入和社會的不斷發展進步對高校電氣化工程的學科建設、教學質量和人才培養質量提出了更高的要求。因此,高校在電氣化學科建設和發展的過程中,要充分注重社會對人才的真正需求,加強電氣化工程的師資隊伍建設,在教學過程中把理論和實踐有機的結合起來,并密切關注電氣行業的發展狀況,以進一步提高電氣化工程的人才培養質量,提高電氣化工程人才在未來社會中的競爭力。
【參考文獻】
[1]王濤.關于電氣化工程學科建設與發展思考[J].黑龍江科技信息,2014,19(36):47.
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【關鍵字】電氣工程及自動化;應用型人才;實踐教學
電氣工程專業主要特點是強弱電結合、軟件與硬件結合、理論知識學習與實踐應用能力培養相結合。隨著社會經濟和科學技術的發展,對于電氣工程及其自動化專業學生的知識結構而言,培養范圍不僅要有一級學科“電氣工程”的特色,應具備“強弱電”的知識結構,而且也應當具備較廣的人文、社會等方面的知識,有較強的實踐動手能力。因此要加快實驗室建設步伐,逐步實現實驗教學條件現代化,必須積極開拓,建好一批有層次、相對穩定的實習教學基地。
1 電氣工程及其自動化專業課程體系的探討
隨著科技的發展,電氣工程的學科結構、研究領域、技術領域發生了很大變化。電氣工程愈來愈多地應用信息技術、計算機技術、通信技術、電力電子技術和自動化技術,電氣工程及其自動化專業內涵也發展演變為強電和弱電結合、電工技術和電子技術結合、軟件和硬件結合、元件和系統結合。要求培養的學生具有解決電氣工程與自動控制技術問題的基本能力。電氣工程學科的主要任務是提高電力系統和用電設備的技術含量和運行質量,提高運行的合理性和可靠性,提高運行效率。弱電知識需要越來越多,強弱電融合是電氣工程專業教育的必然趨勢。電氣工程及其自動化專業課程體系的構建:
1.1 根據培養目標確定對學生知識結構和能力結構的要求
根據培養目標,學生應該具備的主要知識結構和能力結構為:第一點是要求掌握比較扎實的數學、物理等自然科學的基礎知識,具有較好的人文社會科學基礎和外語綜合能力;第二點是要具有系統地掌握電路理論、電子技術、電力拖動與控制、計算機基礎及應用等專業知識,具有解決和處理企、事業單位中日常電氣控制與運行的技術能力;第三點是應獲得較好工程實踐訓練,具有較熟練的計算機應用能力和較強的工作適應能力,具備一定的科學研究、技術開發、實際工作能力;第四點是掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定的市場分析和決策能力,通過鍛煉能夠在企、事業單位從事管理與決策工作。
1.2 如何構建課程體系
按專業培養目標和培養方向,結合用人單位對專業人才素質、知識和技能的要求,要根據學生應具備和達到的知識結構和能力結構構建課程體系,課程的設置和專業教學內容不是毫無聯系的排列,研究課程的內在聯系,形成條塊清晰而又相互融合的專業體系結構是必需的。根據本專業特點,除了公共基礎課程大平臺外,涉及本專業的課程可劃分為四個課程群:電子技術課程群、計算機應用技術課程群、自動控制課程群、電機與電能系統課程群。
電氣工程學科的快速發展與應用離不開電子技術的飛速發展,所以本專業應加強電子技術課程設置并優化其教學內容,特別是應加強集成電路、超大規模集成電路、可編程超大規模集成電路CPLD等內容的學習。由于自動化的發展一直都是借助計算機技術的發展而發展的,所以工業自動化的前途在于計算機技術服務于控制技術的發展,因此從小的控制裝置到大型的控制系統都要應用計算機技術。課程設置包括計算機應用基礎、程序設計、微機原理及應用、單片機原理與接口技術、嵌入式處理器及操作系統、數字信號處理器(DSP)原理及應用、工業計算機網絡等。另外工業工程系統實現的重要原理及技術,對于促進學生專業思想的形成,理解專業構建的體系以及對今后的控制工程應用都是十分重要的。
按照學生學習過程中的認知規律和實踐教學自身的客觀規律,與學習的不同階段相對應,研究建立了四層次結構實踐教學體系。它的層次性體現于從低年級到高年級循序漸進、由淺入深,從認識性實踐,到驗證性、設計性、綜合性及創新實踐。培養具有工程素質、創新能力和較強動手能力,能獨立分析解決實際問題的應用型高級人才,不僅在理論教學中應致力于理論的應用,更重要的是加強實踐環節,建立知識和能力并重、實驗教學與理論教學有機結合,而且相對獨立的實驗教學體系。
2 加強實踐教學管理
首先通過對課程的優化,減少驗證性實驗,增加綜合性、設計性實驗和系統性的實習環節。通過開放性實驗和創新學分平臺,開展個性化實踐教學改革,讓學生根據自己就業意向、實習興趣和特長,選擇實驗內容和設計方案,組織實驗和實習教學。在系統的實習過程中要求學生完成從元件的選擇到系統的組裝,從單元電路調試到系統調試,使其具有系統實踐應用能力。
2.1 要抓緊實踐教學的質量
在合理構建實踐教學體系中,努力建設相對完整、與理論教學聯系緊密的實踐教學體系。實踐教學內容的更新,必須注重加強對學生創新思維和綜合能力的培養。要對現有的實驗教學內容進行整合,進一步減少驗證性實驗,增加綜合性、設計性及研究創新型實驗。要充分利用網絡等現代化技術及先進的教學手段,積極使用計算機教學軟件和多媒體教學課件,推廣運用虛擬仿真技術和實踐相結合,并逐步建立以學生為主體、以學生自我學習和訓練為主的實踐教學開放教學體系,并逐步擴大開放教學的比例。不同類型的實踐教學環節(實驗、實習、課程計、生產實習、畢業論文與畢業設計等)在教學計劃中的學分、順序及時間分配等方面要符合培養目標要求,要與相關課程保持協調一致的關系。
2.2 要保證實踐教學基本條件
我們一方面要聘請基地所在單位的專家、專業技術人員和管理干部一起參與實習教學環節的管理和指導;另一方面積極幫助基地所在單位開展員工技術培訓、科技開發和科研等工作,使實習基地同時成為科技開發和人才培訓基地。在互惠互利的基礎上,不斷拓展校外實習基地建設的新道路。以實現加快實驗室建設步伐,逐步實現實驗教學條件現代化的目的。實踐教學各環節的規范化管理是保證實踐教學質量的基本前提。理順管理體制,建立與完善實踐教學評價體系,是提高實踐教學質量的重要措施。
3 電氣工程及自動化專業培養目標及方法
基礎課一定要給較多學時,讓學生牢固掌握,為后續課程的學習和自主學習提供有力的保障。專業課的門數較多,學時較少,主要給學生介紹專業內容和國內外發展動向。在重點、難點講解的基礎上,激發學生的學習興趣,培養學生的自學能力和終生學習思想。電氣工程專業在一定程度上要進一步拓寬專業口徑,新的強電專業的人才必須掌握更多的信息技術、自動化技術和計算機技術。遵照教育要“面向現代化,面向世界,面向未來”的精神,貫徹德智體全面發展, 培養基礎理論扎實,知識面寬,重視理論聯系實際,強化實踐動手能力,重視自學能力、創新能力和“復合型”“應用型”人才的培養。針對電氣自動化技術的不斷發展變化,理論教學內容也應進行適當調整,刪除一些陳舊落后的技術課程,加入一些最新技術和當前應用比較廣泛的技術作為課堂教學內容。
為使我們培養的人才能順利進入市場參與競爭,高等學校的畢業證書和學位證書是畢業生獲得從事相應專業工作的必備的兩張準入證。專業人員職業資格證書(高級維修電工)是畢業生獲得從事相應專業工作的又一準入證。在此基礎上學生走向社會,經一段時間的工作鍛煉,可向注冊工程師等有關的專業技術人員職業崗位的資格認證努力。
4 結語
世界科學技術迅猛發展和信息時代的到來,對我國高等人才的規格和質量要求也越來越高。另外,我國社會主義現代化進程及經濟發展的需要,使高等人才的培養面臨著新的挑戰。在人才培養過程中,我們應注重強電與弱電結合、軟件與硬件結合、元件與系統結合、運行與制造結合,使學生畢業后的就業有很強的適應性,既可以從事電力系統及其相關領域的工作,也可以在自動化及信息技術領域從事工程設計、研究開發、系統運行等其他方面的工作。
參考文獻:
關鍵詞 應用技術型 電氣工程及其自動化 創新實踐 教學改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.10.032
Exploration on Application Technology Undergraduate Engineering
Students' Practice and Innovation Training Mode
JIA Jianping, ZUO Xiaoqiong, LEI Juan, CHEN Yinping, WU Hongxia
(College of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhan Donghu University, Wuhan, Hubei 430212)
Abstract The applied talents are cultivated in the application technology colleges,and its training objectives are the social needs.Electrical engineering and automation specialty is one of the most ancient disciplines in the field of engineering, and it is the typical representative of the application technology personnel training.The research on the practice and innovation training mode of students in electrical engineering and automation specialty and the effective methods and ways of cultivating students' ability in the course of the teaching of specialized courses are very practical to the construction of the training mode of the students in other application technology engineering students.This paper describes a series of teaching reform measures of electrical engineering and automation specialty in Wuhan Donghu University, which is the needs of innovative training mode.
Key words application technology; electrical engineering and automation; innovation practice; teaching reform measures
近年來,隨著社會經濟發展,人才需求多樣化趨勢越來越明顯,如何構建具有實踐創新能力的應用技術型人才培養模式成為眾多本科院校教學改革的研究重點。區別于研究型大學,應用技術型本科院校以社會需求為目標,將學生的知識、能力、素質相結合,突出學生技術應用能力和實踐創新能力,培養技術密集型產業的高級應用人才。①
電氣工程及其自動化專業是工學領域歷史最為久遠的學科專業之一,培養電氣工程相關領域工作的寬口徑“復合型”高級工程技術人才。因而,針對電氣工程及其自動化專業學生實踐創新培養模式的研究,探索其在專業課程教學過程中培養學生各種能力的有效方法和途徑對其他應用技術型工程類學生培養模式的構建極具實際參考價值。
本文以武漢東湖學院電氣工程及其自動化專業在轉型為應用技術型本科院校后專業改革為例,探討如何構建應用技術型本科工程類學生實踐創新培養模式。
1 專業基礎介紹
電氣工程及其自動化專業隸屬于武漢東湖學院機電工程學院,本專業于 2005年開始招生,專業內涵豐富,涉及領域廣泛,在新材料、新技術廣泛應用和學科交叉融合的背景之下,面臨前所未有的挑戰與發展機遇。為實現面向電力行業、工礦企業培養適合地區經濟社會發展的中、基層綜合應用型人才的培養目標,設置電力系統及其自動化與電力電子控制技術兩個專業方向,既滿足湖北地區先進制造業基地發展定位的人才需求,又符合武漢東湖學院機電工程學院內部與機械設計制造及其自動化、自動化及機電一體化等各個專業相互支撐、相互配合、相互促進的學科融合、互動和提高辦學效益的宗旨。在學校學科規劃中已有計算機、電子信息領域的學科專業與電氣工程專業相互配合和支撐。
2 人才培養方案和課程體系改革
現有人才培養方案更側重于理論教學,實踐教學環節相對偏低,而本專業的定位為應用技術型本科教學,更應側重于實踐環節的培養,因而對人才培養方案進行了改革,增加實踐性教學環節的比例。在教學內容上,優先選擇符合我校學生特點的人才培養目標,以及適應行業企業、職業崗位能力發展的教學內容,使教學內容與職業崗位深度融合。培養方案涵蓋理論教學與實踐教學、課內教學和課外實踐,設置集中實踐教學環節,課程教學學時數合理分配,整體優化課程結構體系,適應應用技術型專業培養的要求。
根據專業特點在結構上注重層次性,知識與能力上注重系統性和完備性。為加強學生對專業知識的理解、專業技能的應用、技術能力培養和創新精神的形成,把課程實驗、課程設計、認知實習、生產實習、畢業實習、畢業論文(設計)有機結合起來,讓專業講座、微課程等活動貫穿整個學習過程,形成相互聯系、互相滲透的實踐教學體系。
3 課程大綱和教材建設改革方案
依據新的培養方案,進一步完善適合本專業學生的教學大綱。現有教學大綱在電路、電機學、電氣工程基礎等專業課程設置的實驗項目,多以知識點為核心,主要用于加深對所學基本理論、基本方法的理解和掌握,極少涉及各門專業課程之間整體的聯系,極大影響了學生創新意識的培養和實踐動手能力的提高。而改革后的教學大綱,增加了專業方向綜合實驗和設計性實驗的比例,加強各課程之間的聯系,以適應人才培養的教學需求。
在教材選用上,優先選用適合應用技術型本科教學要求的優秀出版教材,鼓勵教師編寫符合專業培養目標的特色教材(包括配套教學指導書和教學參考書),特別是注重實踐動手能力培養指導教材。
4 實踐教學的改革
良好的硬件設施和條件是形成工學專業教育應用技術型特色人才培養的物質基礎。②目前本專業已建有17個校內實驗室、1個校內實訓中心、11個校外實訓基地,基本滿足專業實踐環節的教學任務。
在加強現有實踐教學硬件體系的同時,大力發展“軟件”建設,適應應用技術型院校轉型的要求。首先,依據專業培養目標修訂和完善實踐教學大綱,開展配套實踐教材的編寫工作。其次,優化實踐教學內容,合理設置基礎性實驗和綜合性、設計性實驗的項目比例及教學目標。第三,開展多種實驗教學方式,提高學生的學習興趣,促進實驗教學質量的提高。
創新與專利課程的開設極大地促進了學生科技創新積極性的提高,在學生專利申請方面發揮了突出的指導性作用。
5 學生考核評價方式的改革
改革“重理論輕實踐、重知識輕創新”的考核模式,注重學生創新思維,制定多樣化考核機制。③(1)專業理論課程:可以綜合考慮學生平時考勤、作業、課堂表現等因素,采用傳統試卷考核,也可創新其他方式進行考核。(2)實踐類課程:可以采用實踐操作、設計作品、綜合答辯以及實際操作與日常表現相結合等多種方式。(3)考查課:可以采用試卷、結課報告、答辯、實驗報告等與日常表現相結合等考核方式。(4)選修課:可以采用試卷、結課報告、答辯、作品等與日常表現相結合的考核方式。(5)實習和畢業設計:可以采用實習報告、畢業論文、畢業設計、答辯等與日常表現相結合的考核方式。也可根據本專業特點進行其他方式的改革試點。
6 教師隊伍建設方案
加強師資隊伍建設,構建高素質的“復合型”教師隊伍。④在開展專職教師“雙師型”建設的同時,從企業聘請技術專家開展微課程建設,構成校企結合專兼互補的教師團隊,使“雙師型”教師比例達到100%。
實施“名師工程”建設,大力培養專業帶頭人和骨干教師。開展多層次、多形式的培訓和教科研活動,制定并落實專業教師輪流下企業“掛職”培養,加強校企聯系,把握專業發展方向,適應人才培養需求。
7 鼓勵學生參加科研競賽活動,提高學生綜合素質
(1)在本專業學生中建立電氣興趣小組,將專業學習和實踐活動相結合,激發學生的創新實踐意識。(2)組織學生開展省級及校級創新創業活動,為學生創新實踐活動提供展示的平臺和經費支持。(3)組織學生開展學科競賽,激發學生學習的積極性和創新性,利用學科競賽的示范性和導向性效應引導更多的學生參與創新實踐活動。(4)組織學生參與教師科研課題,拓展學生的專業知識面,接觸前沿的專業知識,促進學生對專業知識理解和動手能力的提高。(5)開展創新與專利課程及講座等活動,指導學生開展專利申請活動,引導學生將專業知識與實際應用相結合。(6)啟動實驗示范中心建設項目,組織開展開放性實驗活動中心,為各專業學生創新實踐活動提供交流空間。
以上為本專業在應用技術型大學轉型后的專業改革探索,在實施過程中根據專業發展現狀不斷做出調整,以適應實踐創新型人才培養模式的需求。
注釋
① 蒲明.應用型本科院校創新創業人才培養模式構建研究[J].成人教育,2012(5):42-43.
② 盧承領.應用型本科高校電氣工程及其自動化特色專業建設探索[J].佳木斯教育學院學報,2012(7):154-155.
英文名稱:Electric Machines and Control
主管單位:黑龍江省教育廳
主辦單位:哈爾濱理工大學
出版周期:月刊
出版地址:黑龍江省哈爾濱市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1007-449X
國內刊號:23-1408/TM
郵發代號:14-46
發行范圍:
創刊時間:1962
期刊收錄:
SA 科學文摘(英)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽:
Caj-cd規范獲獎期刊
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期刊簡介
關鍵詞:電氣工程設計;安全供電;節能降耗
中圖分類號:TU855文獻標識碼: A 文章編號:
引言:隨著世界能源的大規模使用及其不合理的浪費,能源的短缺越來越引起發達和發展中國家的普遍關注。其中,電力能源的耗費和電力設計也引起了人們的高度重視。人們在追求智能樓宇、博物館建筑、住宅樓和校園建筑的舒適、安逸、安全和人性化的同時,也開始注重電氣自動化工程的節能設計,既要做到合理、達到用戶使用需求,又要兼顧到節能設計。
一、電氣工程設計原則
1、優化供配電設計。促進電能合理利用
在做電氣工程設計時首先考慮的是適用性,就是要能為電氣設備的運行提供必要的動力:為在建筑物內創造良好的人工環境提供必要的能源;應該滿足用電設備對于負荷容量、電能質量與供電可靠性的要求;應能保證電氣設備對于控制方式的要求,從而使電氣設備的使用功能得到充分的發揮。做到供電系統高效、靈活、穩定、易控、多樣、便捷、暢通。其次考慮的是安全性,電氣線路應有足夠的絕緣距離、絕緣強度、負荷能力、熱穩定與動穩定的裕度;確保供電、配電與用電設各的安全運行:有可靠的防雷裝置:防雷擊技術措施;在特殊功能的場合下還應有防靜電、防浪涌的技術措施;按建筑物的重要性與火災潛在危險程度設置相應必要的技術措施。在滿足電氣工程的實用性和安全性的基礎上,利用先進的技術,優化供配電設計。促進電能合理利用。
2、提高設備運行效率。減少電能的直接或間接損耗
在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下,盡可能減少建設投資,最大限度的減少電能與各種資源的消耗。選用節能設備、均衡負荷、補償無功、減少線路損耗、降低運行與維護費用,提高電源的綜合利用率,提高設備運行效率、減少電能的間接或直接損耗。
3、合理調整負荷,選取合理的設計系數,提高負荷率和設備利用率在滿足建筑物對使用功能的要求和確保安全的前提下,設計時盡可能提高電能質量、合理調整負荷、選取合理的設計系數、在特殊用電的情況下選擇合理的節能措施,提高負荷率和設備利用率節約電能。
二、電氣自動化節能技術
在進行電氣自動化的技能設計時,主要就是希望能夠通過一些可靠的新技術和新思路來保證設備的安全運行和成本的有效控制。在實際的設計與施工過程中,可以從多個角度多個方面來實現,下文中分類簡述之。
1、減少電能傳輸的損耗
電路線路上必然會存在電阻,因此只要有電流通過線路就會產生有功功率能耗,對于這樣一種形式的能量損失,我們就需要根據其能耗的機理來進行設計處理,考慮到線路上的電流是不允許改變的,因此就只能夠在線路的電阻上做文章,也就是說,只要能夠在不影響線路正常運行的狀況下減小線路上的電阻,就能夠有效的起到節能的作用。我們更進一步的來探討,與線路電阻有關的是線路自身的電導、線路截面和線路的長度,相應的節能方式也就可以分為三個大類:一是選用電導率比較小的金屬材質來作為線路的輸電導線;二是盡可能的減少線路的長度,這一點可以通過線路少走彎路、不走回頭路來實現;三是適當的增大導線截面的面積。
2、無功補償
在電氣自動化系統中,無功功率占有供配電設備的很大一部分容量,因此增大了線路的損耗,從而造成電網的電壓下降,從而大幅度影響到電能質量和電網的經濟運行。因此,為了實現無功就地平衡,減少損耗,可以選用恰當的無功補償設備,這樣也能夠有效提高社會和經濟的雙重效益。具體而言,對無功補償設備有以下幾點要求:一是在使用電容器補償時,電容器容量的確定應該根據具體參數,如目標功率因數、配電電壓的容量、負荷等等,通過對這些參數的計算來確定;二是為了達到良好的補償效果,應該采用集調節平滑、跟蹤準確、適應面廣等優點為一體的模糊投切方式,因為以前的補償電容組中電容器的分擔方式、投切開關的方式、按編碼配置的方式、按比例分配的方式等,都不能達到現在我們想要的補償效果;三是最好選擇無功功率作為投切參數物理量,以有效防止投切振蕩、無功倒送等情況的發生。此外,無功補償裝置最好就地安裝,實行就地補償,這樣才能使線路上的無功傳輸減少,達到節能的目的。
3、使用有源濾波器
為了有效避免與電網聯結電氣設備的誤動作,就必須消除諧波,而消除諧波最有效的方法就是使用有源濾波器。誤動作主要是由于電氣設備數量的增加,產生的諧波越來越多,又由于這些諧波電流在電網阻抗上產生的電壓與基波電壓重疊,就會引起電壓的畸變,從而造成電氣設備產生誤動作。概括起來,有源濾波器主要以下特性:具有優異的動態性能;反應快;能使功率范圍更寬大等,能使無功補償達到更好的效果。一般情況下,采用有源濾波器對產生的諧波進行過濾,在電氣設備誤操作之前就能夠將其阻止,使電氣設備的運行更加有效率,從而達到節能的目的。
4、選擇電壓等級
電壓等級的合理配置同樣能夠起到較好的節能效果,一方面是處理好高壓和低壓配電的電壓等級選擇,另一方面就是在進行供電電壓的確定時,需要綜合性的考慮多方面的影響因素來進行,包括用電設備的性質、設計的前景規劃、電網的發展計劃以及供電回路的數量等。
5、供配電系統的設計
通過供配電系統的合理設計來實現節能無疑是最為直接也最為有效的方式之一,具體來說可以從以下三個方面來著手進行:一是盡可能的減少配電的級別,這樣能夠有效的提高供配電系統的穩定性和可靠性;二是要要結合實際的用電狀況來對供配電的狀況進行確定,盡可能的保證變壓器處于負荷的中心位置,這樣就能夠最大程度的降低供電半徑,從而實現電力節能,并且,這樣一種節能方式還能夠一定程度上提高供電的質量。
6、提高自然功率因數
自然功率因數就是在沒有配備無功補償裝置的供配電系統中有功功率與無功功率的比值。用電設備根據其性質可以分為直流、電感和電容三大類,而在實際的應用中通常這三種性質的電器都會同時存在,這時候系統中就會因為感性和容性電器的存在而產生一部分無功功率,我們所需要做的就是通過系統自身超前的無功引入將其抵消掉。從這樣一種狀況中我們就可以看到,提高功率因數的好處就在于能夠在保證負荷有功功率不發生任何變化的情況下降低無功功率來實現線損降低的目的。在實際的設計過程中,實現功率因數降低的方式有兩種:一是直接采用功率因數較高的同步電動機,二是采用電容器來實現補償。
7、照明節能
在電氣自動化的節能設計中,還可以通過照明節能來實現,具體來說同樣是有兩種方式,一種就是直接利用高效光源,傳統的白熾燈雖然簡單便宜,但是其發光的效率比較低;另一種就是充分的利用自然光,這就需要對構筑物的門窗進行擴大,或者是對建筑物或者是構筑物選擇一個較好的朝向。
結束語:
社會還在不斷的發展,電氣系統也隨著社會的發展在不斷的進步,而對于電氣自動化中的節能技術而占也正處于發展階段。現在的節能技術能夠達到節能的效果,而今后研究的節能技術將會朝著更好的方向發展。而現在要做好電氣自動化的節能設計則應該從導線的選擇到最后安裝的完成都應該做到最好,并且還要讓節能技術在電氣系統中發揮到最好的效果。
參考文獻:
[1]劉江,淺析220 kV變電電氣自動化[期刊論文]-中國科技博覽2010(26)
[2]劉沫然,發電廠電氣自動化技術分析[期刊論文]-科學時代(上半月)2010(4)
[3]鄧超,淺談電氣自動化的應用與發展[期刊論文]-新一代(下半月)2010(2)
一、“電力電子技術”課程教學改革具體內容
1修改人才培養方案人才培養方案制定得是否合理,關系到本專業的生存和發展。隨著現代科學技術的迅猛發展,電類的各專業的界線越來越模糊,各學科相互交叉、相互滲透,電氣專業傳統的“發電、輸電、用電”知識結構已經不能滿足當今人才培養要求。因此,對人才培養方案和教學計劃要進行適當的修改和調整。由于電氣工程及其自動化專業是一個強電和弱電相結合的寬口徑專業,而電力電子技術是諸多學科相互交集的學科,是由基礎課到專業課過渡的橋梁和紐帶,是強電和弱電的有機結合。因此,在修改和調整人才培養方案和教學計劃時,要體現出電氣專業的“以強電為主、弱電為輔、強弱協調”的主導思想,加大教學力度,要意識到“電力電子技術”課程在電氣工程及其自動化專業教學中重要性和必要性,以拓寬學生的知識面,提高學生的工程實踐能力和創新能力以及擴大學生畢業后的就業面。
2教材內容的合理取舍任課教師要選擇一本合適的電力電子技術課程教材作為主教材,再參考其他的輔助教材,取長補短,主講教師應具有寬闊的知識面及豐富的電力電子工程實踐經驗,注重應用型人才培養目標。教材的內容既有豐富的理論知識,還要注重工程實際的應用,要體現電力電子技術發展的新技術,也要體現出“電力電子技術”課程是基礎課到專業課平穩過渡的橋梁,使教材內容更符合二本院校電氣工程及其自動化專業的人才培養的要求。主教材中除重點講授交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類基本變流電路及它們的組合之外,還要聯系當今電力電子技術的發展趨勢及應用情況,注重電力電子技術在電力系統及其他工程領域中的應用,注重主電路設計、驅動電路設計、保護電路設計、參數計算及元器件選擇,還應該適當介紹SVC、SVG、高壓直流輸電、開關電源、UPS電源、感應加熱電源、光伏逆變器等裝置的工作原理和實際應用情況,以適應電氣工程及其自動化專業寬口徑就業要求。
3課堂教學方式改革教學過程中應以學生為主,教師為輔,避免一人堂和填鴨式教學方法,針對教學內容和學生的具體情況組織安排教學內容。由于“電力電子技術”課程的教學內容繁多,課堂教學中需要繪制大量的電路圖和波形圖,以及諸多公式推導及各種參數計算等。由于課程學時少而教學內容又多,僅僅依靠傳統的黑板加粉筆的教學方式顯然是達不到教學效果的,所以多媒體技術逐漸走進了“電力電子技術”的課堂教學,大大地提高了課堂教學效果。這里需要強調的是,多媒體教學的引進并非完全取消黑板加粉筆的課堂教學方式,二者應該相互協調、相輔相成,各有各的長處。對于復雜的電路及波形的繪制和分析,可以充分利用多媒體的音容并茂的特點,使學生更容易理解和掌握電路的基本原理和工作過程,如以flas的方式顯示電力電子器件的開通和關斷過程、過電流和過電壓的產生過程、電路的輸入輸出電壓和電流波形等,使學生感到生動而有趣,使學生的課堂學習不再枯燥無味;而對于簡單電路的分析以及例題習題的講解,還是黑板加粉筆的方式顯得更簡單便捷,更具親和力,加強了教師與學生間的互動和情感交流。總之,課堂教學十分重要,教師要根據自身的特點、教學內容、學生的素質,充分利用現代化教學手段及互聯網資源,在有限的課堂教學時間內,最大程度地使學生理解和吸收所學的知識。
4改革實驗教學環節為了提高學生的工程實踐能力,對原有的電力電子實驗室設備進行了更新和改造,引進近幾年內較為先進的電力電子實驗設備,對原有的驗內容和實驗計劃進行了修改和調整,盡量減少簡單的驗證性實驗,增大設計性和綜合性實驗的比例,根據專業的特點和理論教學情況組織實驗教學。我院現有的電力電子綜合實驗室可開出多種實驗,囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大電力變換所需的實驗,如整流及有源逆變實驗、交流調壓及交流調功實驗、直流斬波實驗、無源逆變變實驗等。為了培養學生的科技創新意識,還增設了開放性實驗和創新性實驗,加強了教師與學生間的知識交流,也使電力電子課程的實驗教學延伸到課外,對教學時間的不足起了一定程度的彌補作用;同時,在我院的大學生電子挑戰杯大賽中,部分學生的競賽題目與電力電子技術有關,提高了學生的電力電子技能。另外,我院每個學期舉行教師實踐技能大賽,有相當一部分競賽題目與電力電子技術有關,大大提高了教師的電力電子技術實踐能力和實驗教學水平。
5將Matlab仿真軟件引進課堂教學和實驗教學Matlab仿真軟件是各院校普遍開出的課程,將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程相結合,在課堂上,利用Matlab仿真軟豐富友好的圖形界面,使學生更直觀地掌握所學的知識,也避免了教師畫電路圖、波形圖的繁瑣及時間的浪費;將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程實驗相結合,是原有的實驗操作的有益補充,同時又具備原有實驗裝置不具備的優點,如解決設備費用高、實驗所花時間長、危險性大的缺點。而利用仿真教學工具代替實際元件在計算機上進行仿真,既不擔心元器件損壞,也沒有任何危險,學生完全可以在無人指導的情況下,在任何地點的計算機上自行完成電力電子電路的仿真實驗,在此基礎上再進行適當的真實性實驗,這樣不僅激發了學生的學習興趣,更重要的是提高了學生發現問題、解決問題和實際動手的能力,會收到事半功倍的實訓效果。
6課程設計環節的改革“電力電子技術”課程教學改革后,在課程教學的后期,增加了課程設計環節,由主講教師布置該課程的設計任務,為避免雷同,每人一題,主要以電力電子技術的四大電力變換為核心,結合工程實際,根據給出的技術參數和技術指標,要求學生綜合運用所學的相關知識,設計出總體方案、主電路圖、驅動電路、保護電路等,并進行相關參數計算及元器件選擇。較簡單的題目,要求制作電路板和元器件焊接,并使用實驗室的儀器和工具進行調試;較復雜的題目要求用實驗室的實驗設備驗證或進行matlab仿真,最終以論文的形式完成課程設計,并進行課程設計答辯。課程設計環節的增加,拓寬了學生的知識面,提高了學生獨立分析問題、解決問題的能力,是理論與實踐相結合的有益補充,同時為后期的畢業設計、就業及將來打下基礎。
7畢業設計環節的改革為了提高電氣專業學生的電力電子技術理論知識和工程實踐能力,近幾年來,在電氣工程及其自動化專業畢業實習過程中,除了到發電廠、變電所參觀實習外,有相當一部分學生到電力電子裝置的廠家實習;有時也請電力電子產品的專家學者做專題報告。在畢業設計選題方面,除了發電廠、變電所、繼電保護、電氣照明等傳統設計題目外,許多教師在本科畢業設計中也增加了許多有關電力電子技術方面的設計課目,如感應加熱電源、大功率開關電源、UPS電源、光伏逆變并網系統、SVC、SVG、高壓直流輸電等方面的題目。有些設計題目還獲得了省級或校級優秀學士學位論文。
二、結束語
二本院校的電氣工程及其自動化專主要是為社會培養業急需的本科層次的應用型人才,既有相應的理論知識,又有較強的工程實際能力,既不同于重點本科院校的研發型人才培養模式,又不同于高職高專的純技能型人才培養模式,而是二者兼而有之。幾年來,通過我們對電力電子技術課程各教學環節的改革探索,取得了一定的教學效果,調動了學生學習電力電子技術的積極性,提高了學生的實踐動手能力和科研創新意識,為應用型人才的培養打下了一定的基礎,同時也為其他課程的教學改革提供了一定的經驗。當然,“電力電子技術”課程教學改革是一項長期而艱巨的任務,需要我們師生和學校乃至整個社會的共同努力,積極探索電力電子技術教學改革的經驗和方法,培養出更多的符合社會要求的本科層次應用型人才,為社會做出我們二本院校應有的貢獻。
作者:巴金祥原琳單位:遼寧工業大學電氣工程學院
關鍵詞:虛實結合;開放式;遞進型;實驗教學模式
作者簡介:過希文(1983-),男,浙江嵊州人,安徽大學電氣工程與自動化學院,講師;李國麗(1961-),女,黑龍江林口人,安徽大學電氣工程與自動化學院,教授。(安徽 合肥 230601)
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0087-02
高校實驗教學改革旨在貫徹落實教育部“關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見”(教高[2007]1號)和“關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見”(教高[2007]2號)文件精神。電氣工程基礎課程的實驗教學不僅是對理論教學的深化和補充,而且對于培養學生分析問題、解決問題的能力具有十分重要的作用,是當前提高學生動手能力、創新精神和綜合素質的主要手段。[1]
一、封閉式實驗教學模式的缺陷
通常,電氣工程基礎課程的實驗教學主要依靠實驗中心的硬件設備,由專門的實驗室工作人員承擔,并采用傳統的“按學時、內容、空間進行實驗”的封閉式實驗教學模式單獨設課,譬如“電路”、“模電”、“數電”等實驗室。通過近幾年的教學實踐發現該教學模式存在諸多缺陷。一是理論教學與實踐教學分別由不同的教師任教,相互之間銜接較差。同時由于大部分實驗人員長期脫離教學一線,對先進技術的發展把握不夠,因此在教學效果和新實驗開發等方面都顯得不足。二是實驗中心的建立,大量實驗設備的投入,使得基礎課程的實驗內容越來越向模塊化方向發展,學生在實驗過程中鮮有動手搭建實驗電路的過程,在模塊上直接測試參數的實驗使學生失去了大部分動手的機會。三是傳統的封閉式教學模式不但受到實驗課時數、環境以及實驗室開放程度的限制,而且每門課程開設的僅為理論教學服務的驗證性實驗,使學生在整個實驗過程中被動地適應了實驗指導書的要求,只起到一個“裝配”實驗的作用,根本無法滿足學生個性化的教學要求。同時缺乏對學生綜合實驗能力的培養,創新更無從談起。
上述問題與安徽大學培養工程應用型高級人才的教學理念相悖,同時也不利于學生綜合素質的協調發展。因此,對現有電氣工程專業基礎課程的實驗教學模式進行探索和改革迫在眉睫。
二、“虛實結合”的開放式遞進型實驗教學模式
國家教委指導委員會提議:“EDA技術是電氣類教學改革的重要方向”。針對上述問題,在教學中引入EDA技術是必然趨勢。[2]為此,提出建立和應用基于EDA技術的“虛擬實驗室”互動平臺,把“虛擬實驗室”作為傳統實驗的一個有益的補充和完善。
“虛擬實驗室”的概念最早是由美國維吉尼亞大學的William Wulf教授提出的,即利用互聯網技術將所提供的虛擬儀器、實驗題目以及內容放入網站上,遠程用戶只需利用網絡瀏覽器,而不需要其他的特殊軟件,就可以登錄到遠程實驗室的網絡教學服務器上。[3]相對于傳統的實物實驗,“虛擬實驗室”主要具有以下三大特點:一是開放性。真正實現實驗室的全方位開放,即實驗內容開放(學生可選擇)、時間開放、空間開放。另外,學生也并不需要來實驗室做實驗,自己可以隨時在宿舍電腦上進行,可預約時間向教師咨詢。二是資源共享和輻射示范性。“虛擬實驗室”對全社會的開放可以加強電氣工程基礎課程實驗中心的輻射示范作用,推動學校遠程教育的發展。三是高效性。在實驗形式、內容上融入先進的EDA技術,建立一個有生機的、有活力的、可持續發展的、新的實驗教學模式。既注重學生的基礎訓練,又注重電子系統的設計與實踐,可以有效提高電氣工程專業基礎課程的實驗教學效果。
但是由于“虛擬實驗室”本質上不可能替代實物實驗,只能作為一種補充和完善。[4]因此,在實驗教學中應充分利用“虛擬實驗室”和真實實驗的優勢研究“以虛為輔、以實為主、虛實結合、優勢互補”的開放式遞進型實驗教學模式。具體包括以下三個方面的內容:
1.建立開放式的“虛擬實驗室”互動平臺,提升教學效率
面對目前在校學生人數多、資源少、掌握新技術的成本高、經費少的矛盾,利用基于互聯網的強大的通信功能建立一個網上“虛擬實驗室”,實現電氣工程基礎課程實驗中心在時間和空間上的拓展,提高實驗教學效果。
首先,教師在講授模電、數電等專業基礎課時向學生介紹EDA等相關仿真軟件,并且通過較多實例的仿真講解,調動學生的學習興趣,使學生對該課有更深入地理解和應用。然后,要求學生課后通過該“虛擬實驗室”平臺下載相關軟件及實驗教程等內容,這樣學生就可以在自己的計算機上完成相關的虛擬實驗內容,并可通過實驗報告在線提交、師生互動等環節實現與教師的網上交流,解決在虛擬實驗中可能碰到的棘手問題。同時,也能間接培養學生利用充裕的課后時間獨立思考的習慣。
2.探索遞進型的實驗教學模式,“虛實結合”培養學生的工程實踐能力
根據電氣工程專業的培養目標和要求,通過整合教學內容、優化資源配置、改進教學方法、加強教學管理、提高隊伍素質等方法,探索遞進型的實驗教學模式,即將實驗內容分成“驗證實驗—綜合設計實驗—創新實驗”三個層次。[5]其中,驗證實驗作為必做的基礎性實驗,以滿足各門課程實驗教學的需要。綜合設計實驗為選做實驗,為后續的課程設計和畢業設計提供一個平臺。創新實驗采用項目形式,由學生獨立設計實驗目的和方案,實驗研究某一專題問題。
在教學方法上改變以往“教師猛灌”的思路,采取啟發式教學培養學生的動手能力和創新意識。其中,驗證實驗以教師為技術指導,綜合設計以及創新實驗采取以學生為主、教師為輔的教學方法,要求學生每周都要與指導教師會談。在保證安全和正確性的前提下,實驗方案、操作、實驗結果分析等都由學生全權負責,獨立做出決斷。另外,為了增強和培養學生的學習興趣及動力,考核上采用更加靈活的方式,比如獨立計算學分等措施。同時,確立虛擬實驗在基礎教學中的輔助地位,充分發揮其長處,多開綜合設計實驗,精選實物實驗內容,引導學生從虛擬走向現實,理順虛實關系,提高工程實踐能力。
3.引入團隊理念和科研項目,廣泛開展電子設計競賽,培養學生的創新能力
隊伍建設是確保基礎實驗教學的前提和條件,包括指導教師團隊和學生團隊兩大部分。
針對前者,主要是創建一支相對穩定、結構合理、具有豐富教學經驗和實踐經驗的教師梯隊。目前,安徽大學電氣工程基礎課程實驗中心成員均具有相關課程的豐富教學經驗,熟悉課程及實驗內容,能夠保證實驗的順利進行。同時具有比較前沿的科研經歷,可以更好的在試驗中指導學生去探討這門學科的應用前景,引發學生的科研興趣。由于成員所承擔的實驗課程涵蓋了電氣學院各本科專業的全部專業基礎課程,一方面方便指導學生根據所學專業知識的課程設置,在實驗內容上進行不同課程之間的知識串聯,另一方面能夠引導學生進行跨學科、跨專業的實驗嘗試。另外,從2013年起安徽大學所有青年教師必須到工廠企業掛職鍛煉學習,這無疑也強化了隊伍建設。
對于后者,考慮選擇一批對相關實驗課題感興趣的學生,充分發揮各自的長處,如動手能力、編程能力、論文撰寫等,彼此協作。同時,由淺入深地將教師的科研內容和科研成果、工程實際問題等引入到基礎課程的實驗教學中,增強學生的實際應用能力,提高教學效果。適時引入創新性實驗項目,讓學生及時了解實驗新技術的發展,注重培養學生掌握新實驗技術的能力。充分利用“虛擬實驗室”進行仿真設計與方案論證,然后在教師的指導下在傳統實驗室進行電路實現,真正做到“做中學”、“按需教”、“做工程”、“學得會”。在此基礎上,積極組織學生參加全國電子技術大賽、“挑戰杯”大賽以及“飛思卡爾”杯智能汽車等比賽,進一步鍛煉學生的創新能力。另外,安徽大學每年都會給予一定的資金支持,以“大學生科研訓練計劃項目”為載體,培養學生的創新能力。
三、實驗教學實踐
安徽大學電氣工程基礎課程實驗中心按照80臺套的實驗規模建設,于2011年初建成。中心的實驗箱均采用模塊化、通用性結構,只需通過模塊的插拔即可進行“模擬電子技術”、“數字電子技術”、“單片機”、“微機原理”、“FPGA”等基礎課程的實驗和課程設計。基于上述設備資源,安徽大學電氣工程與自動化學院突破傳統實驗教學內容的約束,積極推行實驗中心的全面開放,融入電工電子最新發展成果,探索“虛實結合”開放式遞進型實驗教學模式,并在2009級、2010級學生中進行教學實踐,取得了較好的效果。筆者指導的安徽大學電氣一隊在安徽省2012年“煒煌杯”大學生單片機應用技能比賽中獲得了二等獎。
教研組精心組織了直流穩壓電源、函數信號發生器、水溫控制系統、微小信號測量系統、搶答器、頻率計、電子密碼鎖、數字鐘、交通燈控制器、電梯控制器、步進電機控制器等實驗內容。同時對指導教師進行分工,實行題目負責制。要求指導教師根據實驗內容進行模塊化細分,并要求用分立元件(模電、數電基本內容)、FPGA、單片機、專用芯片等不同方案進行內容組織,實踐“基于項目”的遞進型實驗教學。[6]
在整個實驗教學過程中,學生可以任意選擇一個項目進行實驗。例如,學生選擇步進電機項目。在模電、數電基礎實驗階段用分立元件分別進行正轉、反轉、調速、速度計數等基礎性實驗;在課程設計階段,采用分立元件進行步進電機的閉環控制實驗;在單片機實驗階段,可以選用單片機進行以上內容的實驗;在FPGA階段,則選用可編程邏輯器件再次實驗。上述內容自由發揮,不拘形式。這樣經過以上幾個綜合性設計實驗,學生會對步進電機的性能、控制手段等有相當的理解。到畢業設計階段,指導教師再給出一個關于步進電機伺服驅動的畢業設計題目,將使學生具備步進電機相關的豐富知識。另外,在基礎實驗和綜合設計實驗完成后開展一次中期考核。考核達到一定水準的學生,還可以組隊參加科研創新項目及其他形式的電子設計競賽。這樣一個循序漸進、螺旋上升的遞進型積累過程,將有利于調動學生的實驗積極性,而不是傳統的為實驗成績而實驗的模式,如圖1所示。
同時,在實驗項目的實踐教學中,分層次地讓學生掌握不同類型的EDA工具軟件,比如Multisim、Proteus、QuartusⅡ等,充分利用網絡優勢在“虛擬實驗室”中設置上述實驗內容,讓學生逐漸掌握軟、硬件相結合的分析問題與解決問題的方法,實現遞進型實驗教學真正意義上的“虛實結合”模式,如圖2所示。
四、結束語
實踐證明,在安徽大學現有教育資源狀況下,采取基于“虛實結合”的開放式遞進型實驗教學模式的改革思路,不僅可以彌補實驗室硬件更新慢等問題,而且可以實現理論教學和實踐教學的有機融合,從而保證安徽大學“卓越工程師教育培養計劃”目標得以順利實現。同時,對于其他專業實驗室的建設,也具有一定的借鑒價值和示范作用。
參考文獻:
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[4]李升源,劉宏,等.電工電子虛擬實驗與真實實驗的互補性[J].實驗技術與管理,2010,27(4):74-76.
機械工程專業主要課程
主要課程:主干學科:力學、機械工程主要課程:工程力學、機械設計基礎、工程熱力學、現代控制理論、材料加工工藝與設備、測試技術、計算機系列課程、經營與管理、電工與電子技術基礎理論課程。
主要實踐性教學環節:包括軍訓、金工、電工、電子實習、認識實習、生產實習、社會實踐、課程設計、畢業設計(論文)等,一般應安排40周以上。
主干學科:力學、機械工程。
機械工程專業就業方向
國家有關部門、科研院所、高等院校、企業、高新技術公司應用CAD及分析軟件從事各種機電產品及機電自動控制系統及設備的研究、設計、制造,如:進行工業機器人、微機電系統、智能裝置等高新技術產品與系統的設計、制造、開發、試驗與研究工作。
從事行業:
畢業后主要在機械、儀器儀表、新能源等行業工作,大致如下:
1、機械/設備/重工;
2、儀器儀表/工業自動化;
3、新能源;
4、電子技術/半導體/集成電路;
5、汽車及零配件;
6、其他行業;
7、計算機軟件;
8、原材料和加工。
從事崗位:
畢業后主要從事機械工程師、高級機械工程師、結構工程師等工作,大致如下:
1、機械工程師;
2、高級機械工程師;
3、結構工程師;
4、自動化機械工程師;
5、電氣工程師;
6、機械設計工程師;
7、助理機械工程師;
8、模具工程師。
機械工程專業培養目標
論文關鍵詞:傳統教學;電力行業標準;電網仿真實驗室
高等院校電氣工程及自動化專業是為發電廠、供電公司、農電局、送變電公司、大型工礦企業等培養從事電氣工程及自動化領域的電力系統設計與運行、電氣設備安裝與檢修、試驗分析、研制開發、信息處理及經營管理等方面的高級工程技術人才。隨著我國電力行業的迅猛發展,對電力行業的人才素質要求越來越高。而現在我國高校電力專業的課程設置體系已不能完全滿足電力行業的發展要求。比如:現有的一些理論教材已經用了幾十年,出現了理論與實際相脫離,理論教學與實際訓練相脫離等現象,導致學生缺少創新思維。正是基于這種現象,沈陽工程學院電氣工程系通過幾年的努力,利用中央與地方共建項目資金的支持,開展了基于電力行業標準的開放式電力工程實踐基地群之一的電網仿真實驗室的建設與研究,學生通過在電網仿真實驗室的學習,可以大大提高他們的理論水平與實際崗位的技術水平,能夠更好地適應電力行業發展的要求。
一、特色電網仿真實驗室的建設
從2006年開始,我們利用中央與地方共建項目資金的支持,按照電力系統行業標準,依據現場實際需要,開展了具有特色的電網仿真實驗室的建設。我們先后走訪了清華大學、北京電科院、河北省電力培訓中心、湖南大學電氣工程學院、貴州省電力培訓中心、四川省電力仿真培訓中心、四川交通大學電氣工程系、遼寧省電力調度中心等單位。通過深入的調查研究,最后根據我們的設計方案,采用學校招標形式,與清華大學在2007年簽訂了電力工程實踐基地群之一的具有特色的電網仿真實驗室共建項目的協議。通過幾年的艱苦努力,該實驗室現已建設完畢。
二、特色電網仿真實驗室的功能
基于成熟的電網調度員仿真培訓系統(dts)的技術平臺,建立一個包含典型省電網、地區電網、區縣電網的統一電力系統模型,實現統一模型的數字仿真,逼真模擬各級電網的穩態和故障運行情況;同時利用計算機系統組成完整的調度自動化模擬系統,完整地模擬各級電網調度的物理環境。
電網仿真實驗室集繼電保護、自動裝置、計算機通訊、數據采集及監控(supervisory control and data acquisition,簡稱scada)、電力系統分析計算、電力系統靜態仿真和電力系統動態仿真為一體,幾乎覆蓋整個專業領域。在這個實驗室里學生可以得到電力系統運行控制、分析計算等全方位的訓練。
在dts的實際調度應用中,學員坐在學員室中充當“調度員”接受培訓,學員室中配備有與實際調度室一致的(或接近的)能量管理系統(energy management system,簡稱ems)和軟硬件系統(即學員臺),讓學員有一種身臨其境的感覺;而教員在教員室里,利用教員臺在培訓前準備教案(教案源自于實際電網系統的運行數據斷面和實際的電網模型以及參數),在培訓中控制培訓過程,具體指導培訓工作的進行,并在培訓結束后評價學員的調度能力。在培訓進行過程中,學員與教員之間的通信采用電話或計算機信息交互進行,來模擬調度時調度員和廠站值班員之間的通信方式。在這種方式下,整個培訓過程都由教員與學員之間“一對一”地完成,這種做法符合現場需要,它利于教員了解每一個學員對調度規程的熟練程度和操作情況,以及他們對故障的應變能力。
仿真教學實驗系統可以滿足多位學員同時獨立接受仿真培訓的要求,也可以實現教員與學員“一對多”的模式,這樣指導老師通過教員臺(主工作站)向各學員終端下達教案,也可設置預想的故障,在仿真實驗過程中控制進程,具體指導實驗的進行,并在實驗中觀察學生的實驗操作情況,給予必要的指導。
在統一模型下的電網仿真培訓,還可以實現多級調度的聯合仿真培訓,讓學員了解上下級調度的協調配合,訓練聯合反事故的能力。
新建成的特色電網仿真實驗室,除具有以上功能外,針對沈陽工程學院(以下簡稱“我院”)的具體情況,還開發實現了以下幾種功能。
(1)變電站仿真系統能與電網仿真聯網運行,電網仿真和變電站仿真在電網模型、數據庫、人機界面、功能模塊等多個方面實現一體化,兩套系統共享公共的電網模型,共享公共的設備參數和仿真畫面,對于公共的部分,用戶只需要維護一套模型和參數。電網仿真和變電站仿真可以各自單獨運行,也可以聯合仿真。聯合仿真時,兩套系統共享同一套電網模型,在任一系統中進行操作或設定故障后,兩套系統均能自動響應,并各自給出正確、完整的二次設備動作信息。作為電網仿真中的一個深度仿真的變電站,可以實現電網調度和變電站運行值班人員的聯合仿真培訓。
(2)利用dts電網數字仿真培訓系統硬件平臺,可以實現開放式《電力系統分析》實驗,這樣在建成的電網仿真教學實驗室中,就可以進行面向電網運行值班的調度員仿真培訓,也可以進行面向基礎教學的電力系統分析仿真試驗,而且教員可以方便地在兩套系統之間進行切換。
(3)電網仿真實驗室不但可以滿足電氣工程系各專業的電網環節實習、實訓需求,而且可以為學院節省大量的實習經費。
(4)為電氣自動化的學生做畢業設計提供軟件平臺,達到鍛煉學生自主設計的目的。
三、特色電網仿真實驗室的創新
新建成的電網仿真實驗室與國內其它院校電網仿真實驗室相比,具有以下幾方面的創新之處。
首先,它不是單一的電網仿真實驗室,而是集電網仿真、電網仿真與變電站仿真聯網運行系統、電力系統分析實驗、學生畢業設計等多功能為一體的實驗室。學生可以根據課堂或自己需要,在電網仿真系統、電力系統分析實驗、畢業設計三套系統之間任意切換,互不干擾。
其次,由于實現了電網仿真與變電站仿真聯網運行,可以使學生在實驗室進行認識實習、畢業實習,而且也會收到較好的實習效果。比如:在電網仿真中,假如有35kv、66kv、110kv、220kv、500kv等不同的廠站,可以在變電站仿真中找到與它匹配的廠站,兩者能達到同步運行,這樣學生就可以既看到電網仿真中系統廠站的設備運行情況,又可以看到變電站仿真中實際的三維畫面和動作過程,效果非常理想。
另外,畢業設計是大學教育的最后一個環節,也是最重要的環節之一,它可以衡量一個學校的教學水平,也是衡量一個畢業生能力的重要標準,做好學生畢業設計是非常重要的。我們利用電網仿真軟件平臺,獨立設計了畢業設計軟件平臺,讓學生可以任意組建電力系統網絡模型,通過拓撲進行各種電力系統分析計算,達到鍛煉學生自主設計的目的。這也開創了我院發電專業學生開展畢業設計改革的新篇章。
四、特色電網仿真實驗室的現實意義
特色電網仿真實驗室是按照電力系統行業標準,依據現場實際需要,根據以“面向企業、立足崗位、突出實踐”為指導思想的“技術崗位型”培養模式來建設的。
通過電網仿真實驗室建設與研究,可以整合現有發電專業的課程設置體系,構建新的課程體系和教學內容,使該體系具有很強的針對性和靈活方便性。同時可以做到情景交融,生動形象。即根據電力行業崗位需求,真正做到真實模擬電力系統設備,來作為學生的訓練手段。比如:可以讓學生自己模擬某一地區真實電網網絡發生故障。怎么進行處理,用到了哪些專業知識?學生的處理結果會由評判系統給分。而且這個處理過程必須和實際現場一樣。這樣就可以充分調動學員的學習積極性和提高實踐工作能力,達到實際現場崗位的技能要求。
在教學過程中,老師需要知道學生對于哪些知識點掌握比較模糊,哪些知識點已經掌握了,還有哪些知識點只需要對個別進行輔導,哪些知識點是需要對多數人進行強調的。學生需要有方便的手段將這些信息實時向老師反饋。在實驗的過程中,老師需要控制實驗的節奏,掌握每個學生的完成狀況,統一導演實驗的進程。同時在進行聯合實驗的時候,生生之間,師生之間必須通過信息交互進行有效的協調,更好地完成實驗,達到預期的效果。本實驗室在這些方面都做了較深刻的研究,為老師和學生提供了方便的交流手段,這樣就可以使教學實驗過程變得積極、互動,收到良好的教學效果。