緒論:寫作既是個人情感的抒發(fā),也是對學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇電氣工程學(xué)科的內(nèi)涵范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
二、關(guān)于電氣學(xué)科環(huán)節(jié)的分析
1隨著電氣工程系統(tǒng)的不斷健全,電氣學(xué)科理論知識也在不斷深化應(yīng)用,這兩者實現(xiàn)了相互促進(jìn)。我國對于電氣信息學(xué)科的劃分包括以下內(nèi)容,其屬于工學(xué)門類,其學(xué)科分支有電氣工程、信息通信工程、計算機(jī)科學(xué)技術(shù)等。無論是哪一個學(xué)科分支,其都以計算機(jī)應(yīng)用為基礎(chǔ),這是電氣學(xué)科的理論實踐基礎(chǔ),也是電氣工程的應(yīng)用基礎(chǔ)。隨著時代的發(fā)展,其技術(shù)工程及其電磁類的基礎(chǔ)學(xué)科得到有效結(jié)合。實現(xiàn)了對其現(xiàn)代電氣工程的發(fā)展,滿足了市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。我國電氣工程一級學(xué)科下設(shè)五個二級學(xué)科:電機(jī)與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術(shù)、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術(shù),電氣工程包含的專業(yè)基礎(chǔ)理論有電路原理、模擬電子、數(shù)字電子、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理、自動控制原理、電磁理論、MATLAB仿真等。專業(yè)理論有電力系統(tǒng)及其暫態(tài)分析、電力電子、電機(jī)學(xué)、高電壓與絕緣、電力拖動、輸配電、工廠企業(yè)供電、電力市場等。
2目前來說,國外發(fā)達(dá)國家的電氣工程專業(yè)體系是比較健全的,隨著經(jīng)濟(jì)時代的發(fā)展,其內(nèi)部理論實踐體系日益健全,伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。在以前的電氣工程專業(yè)中,國外發(fā)達(dá)國家的教學(xué)是以電力工程為主要的模式,隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的發(fā)展,其電子技術(shù)及其計算機(jī)技術(shù)逐漸成為電氣工程的應(yīng)用核心,其電氣學(xué)科體系日益健全。有些國外高校的電氣工程教學(xué)過程中,實現(xiàn)了對電力工程學(xué)科的取締,取而代之的是電氣工程的計算機(jī)應(yīng)用教學(xué),這滿足了國際經(jīng)濟(jì)發(fā)展的局勢,實現(xiàn)了對電氣工程的更新,保障了電氣學(xué)科系統(tǒng)的健全,確保其內(nèi)部各個環(huán)節(jié)的有效協(xié)調(diào),無論是電氣學(xué)科的健全還是電氣工程技術(shù)的更新,這一定程度提升了國外發(fā)達(dá)國家的發(fā)展的軟硬實力。我國的電氣工程始于1908年上海南洋公學(xué)的電機(jī)電工學(xué)科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的歷史了。1917年該校的電機(jī)專科設(shè)立了電訊門,即我國最早的無線電專業(yè),如今的電子信息及計算機(jī)專業(yè)群都是由此發(fā)展演化而來的。1932年,清華大學(xué)設(shè)置了電機(jī)系。建國后,我國建立了一大批以工科為主的多科性大學(xué),其中大多設(shè)立了電機(jī)工程系。1977年以后,大部分高校的“電機(jī)工程系”陸續(xù)更名為“電氣工程系”,近幾年來,部分高校又把“電氣工程系”發(fā)展成為“電氣工程學(xué)院”。我國的電氣工程雖然與國外名稱相同,但內(nèi)涵有很大區(qū)別,我國大學(xué)一般都是強(qiáng)弱電分開,即電氣類與電信類分設(shè)在不同的學(xué)院。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國高校的電氣工程教學(xué)中,電力學(xué)科也逐漸實現(xiàn)了與現(xiàn)代信息技術(shù)的融合,符合了國家信息化經(jīng)濟(jì)的法發(fā)展需要,這有效推動了我國的電氣工程的學(xué)科應(yīng)用系統(tǒng)的健全,進(jìn)行其電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新模式的應(yīng)用,保障其內(nèi)部技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)的優(yōu)化。在此過程中,我們?yōu)榱吮緡碾姎饨?jīng)濟(jì)的發(fā)展需要,需要進(jìn)行國外電氣學(xué)科的先進(jìn)管理經(jīng)驗的汲取。國外發(fā)達(dá)國家的著名大學(xué)大都把電氣工程、通信工程、計算機(jī)工程放在同一學(xué)院,以利于在電氣工程學(xué)科中融入大量的信息技術(shù)知識。與其他學(xué)科不斷交叉融合,拓展了研究領(lǐng)域,大量的研究都是在跨學(xué)科領(lǐng)域開展的。與企業(yè)聯(lián)系密切,科技成果轉(zhuǎn)換能力強(qiáng),引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新。
三、關(guān)于電氣技術(shù)發(fā)展前景的分析
正是因為電氣工程的發(fā)展,才有今天龐大的電力工業(yè),人類才不可逆轉(zhuǎn)地進(jìn)入偉大的電氣化時代。人類發(fā)展到任何時候也離不開能源,而能源是人類永恒的研究對象,而電能是利用最為方便的能源形式,以電能為研究對象的電氣工程及其自動化專業(yè)有著十分強(qiáng)大的生命力。
一、專業(yè)內(nèi)容介紹
電氣工程及其自動化涉及電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電機(jī)電器技術(shù)信息與網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等諸多領(lǐng)域,是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科。電氣工程及其自動化的專業(yè)范圍主要包括電工基礎(chǔ)理論、電氣裝備制造和應(yīng)用、電力系統(tǒng)運行和控制三個部分。電氣工程及其自動化專業(yè)的基礎(chǔ)性也決定了它具有很強(qiáng)的學(xué)科交叉和融合能力。
培養(yǎng)要求:該專業(yè)培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗分析、研制開發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理以及電子與計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域的“高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”高級工程技術(shù)人才。學(xué)生主要學(xué)習(xí)電工技術(shù)、電子技術(shù)、信息控制、計算機(jī)技術(shù)等方面較寬廣的工程技術(shù)基礎(chǔ)和一定的專業(yè)知識。本專業(yè)主要特點是強(qiáng)弱電結(jié)合、電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合、軟件與硬件結(jié)合、元件與系統(tǒng)結(jié)合,學(xué)生受到電工電子、信息控制及計算機(jī)技術(shù)方面的基本訓(xùn)練,具有解決電氣工程技術(shù)分析與控制技術(shù)問題的基本能力。
主干學(xué)科:電氣工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程。
主要課程:電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、電力拖動與控制、計算機(jī)技術(shù)(語言、軟件基礎(chǔ)、硬件基礎(chǔ)、單片機(jī)等)、信號與系統(tǒng)、控制理論等。
電氣工程一般分為電力系統(tǒng)和應(yīng)用電子(也就是電力電子)。
二、專業(yè)發(fā)展前景
電氣工程學(xué)科涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防及人民生活等各領(lǐng)域,與電子科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、信息與通信工程、環(huán)境科學(xué)與工程、生物醫(yī)學(xué)等學(xué)科交叉滲透,拓寬了電氣工程學(xué)科的內(nèi)涵與外延。隨著科技的發(fā)展,電氣工程的學(xué)科結(jié)構(gòu)、研究領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了很大變化。電氣工程愈來愈多地應(yīng)用信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電力電子技術(shù)和自動化技術(shù),電氣工程及其自動化專業(yè)內(nèi)涵也發(fā)展演變?yōu)閺?qiáng)電和弱電結(jié)合、電工技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合、軟件和硬件結(jié)合、元件和系統(tǒng)結(jié)合。例如“電氣工程”和“電子技術(shù)”以及“控制科學(xué)”交叉融合產(chǎn)生了“電力電子技術(shù)”; “電氣工程”與“材料科學(xué)”的交叉融合產(chǎn)生了“超導(dǎo)電工技術(shù)”和“納米電工技術(shù)”; “ 電氣工程”與“機(jī)械工程”及“計算機(jī)學(xué)科” 的交叉融合產(chǎn)生了“機(jī)電一體化”新學(xué)科,已形成了以“機(jī)械”為主體、電氣工程和計算機(jī)控制為技術(shù)核心、“機(jī)械+電氣+計算機(jī)”的有機(jī)融合,“機(jī)電一體化”技術(shù)實際上就是電氣自動化技術(shù)高度發(fā)展的一個階段的必然產(chǎn)物,它是電氣自動化領(lǐng)域中機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種高新技術(shù),也可以說隸屬于“電氣工程及其自動化”的專業(yè)范疇。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,電力成為國民經(jīng)濟(jì)中重要的生產(chǎn)資料及人民生活中必不可少的生活資料。當(dāng)今,電氣化水平的提高使得各種經(jīng)濟(jì)活動都離不開電(用油的交通工具除外),我國電能占終端能源消費的比重已接近20%,高于世界平均水平。我國的電氣化水平也決定了電力數(shù)據(jù)具有大范圍的覆蓋性。有專家表示,電力工業(yè)的發(fā)展方向是智能電力系統(tǒng),或者是堅強(qiáng)智能電網(wǎng)或者是智能電網(wǎng)。智能電力系統(tǒng)是實現(xiàn)電力工業(yè)發(fā)展價值特征的最有效途徑,也是現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展方向,發(fā)展智能電力系統(tǒng)能夠確保更安全、更經(jīng)濟(jì)、更綠色、更和諧,同時智能電力系統(tǒng)是一個廣義的堅強(qiáng)智能電網(wǎng),能夠有效地破解未來發(fā)展的挑戰(zhàn)。
三、專業(yè)應(yīng)用與就業(yè)方向
電氣工程及其自動化的幾個方向:
電力系統(tǒng)、電氣技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)、高電壓與絕緣技術(shù)、電機(jī)電器及其控制
1.電力系統(tǒng)方向
電力系統(tǒng)專業(yè)方向是電氣工程及其自動化專業(yè)中最具有優(yōu)勢和特色的專業(yè)方向,為國家級一類特色專業(yè)的重要組成部分,主要培養(yǎng)從事高壓電器設(shè)備設(shè)計、制造和運行維護(hù)等方面的高級工程技術(shù)人才。該專業(yè)方向依托電氣工程一級博士學(xué)位授權(quán)學(xué)科和博士后科研流動站,覆蓋了高電壓與絕緣技術(shù)和電介質(zhì)工程2個二級博士、碩士學(xué)位授權(quán)學(xué)科,電力系統(tǒng)為國家級重點學(xué)科。同時,該專業(yè)方向設(shè)置高電壓絕緣技術(shù)和電氣絕緣與電纜兩個專業(yè)模塊。
就業(yè)方向:可在電力設(shè)備制造行業(yè)從事高電壓設(shè)備的設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)和管理等工作,可在電力系統(tǒng)從事高壓設(shè)備的運行維護(hù)方面的技術(shù)工作和管理工作,就業(yè)于電業(yè)局、供電局、發(fā)電廠,也可在科研院所從事教學(xué)和科研工作。
2.電氣技術(shù)方向
電氣技術(shù)是電氣工程及其自動化專業(yè)的一個方向。該專業(yè)是重點專業(yè),具有電氣工程一級學(xué)位博士學(xué)位授予權(quán),電氣工程領(lǐng)域擁有博士后流動站,在高電壓與絕緣技術(shù)、電機(jī)與電氣和電力電子與電力信息處理學(xué)科具有工學(xué)碩士授予權(quán)。
就業(yè)方向:電氣技術(shù)方向主要培養(yǎng)電氣測量與控制技術(shù)方面的高級電氣工程技術(shù)人才,從事電參量和磁參信息獲取與處理技術(shù)研究工作,以及電氣技術(shù)自動化控制領(lǐng)域的裝置與系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)與應(yīng)用研究工作。學(xué)位獲得后,可在電氣工程技術(shù)領(lǐng)域的企業(yè)、承擔(dān)理論研究、技術(shù)開發(fā)、運行管理等技術(shù)工作,也可以在研究機(jī)構(gòu)和高等學(xué)校從事研究與教學(xué)工作。
3.電機(jī)與電氣方向
電機(jī)與電氣學(xué)科在一體化電機(jī)的理論與技術(shù)方面,主要研究了步進(jìn)電機(jī)、無刷直流電機(jī)、感應(yīng)同步器等。在電機(jī)的電力電子驅(qū)動技術(shù)方面,研究了電動車、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制策略,變頻電源諧波抑制技術(shù)。在高環(huán)境、高可靠電機(jī)與電器方面,研究了高環(huán)境電器可靠性理論與技術(shù)航天電器的理論與技術(shù)、衛(wèi)星姿控用飛輪的可靠性設(shè)計。在新型電磁機(jī)構(gòu)的理論與應(yīng)用方面,研究了特種電機(jī)、磁性流體密封、旋轉(zhuǎn)軸的在線平衡、電磁成型技術(shù)。其中在步進(jìn)電機(jī)和無刷直流電機(jī)等特種電機(jī)及航天電器方面具有較大的影響。
就業(yè)方向:可在電力、電子、通信、機(jī)械、交通、建筑等行業(yè)從事電子領(lǐng)域的研究、設(shè)計、開發(fā)、運行及管理等工作,也可以在研究機(jī)構(gòu)和高等學(xué)校從事研究與教學(xué)工作。
4.應(yīng)用電子技術(shù)方向
應(yīng)用電子技術(shù)方向是電氣工程及其自動化專業(yè)的一個特色專業(yè)方向,特點是電氣與電子兼?zhèn)洌娏﹄娮优c信息電子相融。培養(yǎng)從事電氣工程、電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動控制、信號變換與處理等方面工作的寬口徑、復(fù)合型高級工程技術(shù)人才。
中圖分類號:F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
一、電氣工程技術(shù)的發(fā)展史
電氣工程(Electrical Engineering)是現(xiàn)代科技領(lǐng)域核心學(xué)科之一,傳統(tǒng)的電氣工程定義為用于創(chuàng)造產(chǎn)生電氣與電子系統(tǒng)的有關(guān)學(xué)科的總和。21世紀(jì)的電氣工程概念已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這一范疇,如今電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關(guān)的工程行為。電氣工程的發(fā)展程度直接體現(xiàn)了國家的科技進(jìn)步水平,因此,電氣工程的教育和科研在發(fā)達(dá)國家大學(xué)中始終占據(jù)重要地位。
1.電磁學(xué)理論的建立及通訊技術(shù)的發(fā)展
大自然中的雷電使人類對電有了最早、最樸素的認(rèn)識,天然磁石吸鐵是人類對磁現(xiàn)象的最早觀察,然而,人類對電磁現(xiàn)象的研究始于16世紀(jì)的英國,1663年德國科學(xué)家蓋利克發(fā)明了摩擦起電的儀器,1729年英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)電荷可以通過金屬傳導(dǎo)等等,這是人類對電的早期實驗,之后又出現(xiàn)了一系列具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明。
(1)庫侖定律。1785年法國物理學(xué)家?guī)靵鐾ㄟ^扭秤測量靜電力和磁力總結(jié)出:兩個電荷之間的作用力與它們間距離的平方成反比,與它們所帶電荷量的乘積成正比,這就是著名的庫侖定律。這一發(fā)現(xiàn)的歷史意義在于它標(biāo)志著人類對電磁現(xiàn)象的研究從定性階段進(jìn)入了定量階段。
(2)“伏打電池”。1799年意大利物理學(xué)家伏特經(jīng)過反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)把任何潮濕物體放到兩個不同金屬之間都會產(chǎn)生電流,一年后伏特發(fā)明了世界上第一個電池,自此人類對電的研究由靜電擴(kuò)大到了動電,開辟了電學(xué)研究的新領(lǐng)域。
(3)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和安培右手定則。1820年奧斯特偶然發(fā)現(xiàn)通電鉑絲周圍的小磁針發(fā)生輕微晃動,之后他經(jīng)過反復(fù)實驗證實了這一發(fā)現(xiàn)。其后安培進(jìn)行了更深入的研究,提出了右手定則,發(fā)現(xiàn)了電流方向與磁針轉(zhuǎn)動方向之間的關(guān)系。安培還通過實驗發(fā)現(xiàn)了兩個通電導(dǎo)體和兩個通電線圈之間相互作用的規(guī)律,從而奠定了電動力學(xué)的基礎(chǔ)。
(4)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)。英國科學(xué)家法拉第是第一個成功完成磁生電實驗的人,并歸納出產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種情況:一是變化著的電流;二是變化著的磁場;三是運動的穩(wěn)定電流;四是運動的磁場;五是在磁場中運動的電線。法拉第把這一現(xiàn)象叫做“電磁感應(yīng)”。電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使生產(chǎn)電成為可能,至今,發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器都是運用電磁感應(yīng)原理工作的。
(5)麥克斯韋建立電磁場理論。英國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家麥克斯韋總結(jié)了前人的一系列成果,用數(shù)學(xué)方程式表示電磁場,建立了完整的電磁理論體系,揭示了光、電、磁本質(zhì)上的統(tǒng)一,并預(yù)言了電磁波的存在。1873年他出版的電磁場理論經(jīng)典著作《電磁學(xué)通論》是里程碑式的自然科學(xué)理論巨著。
任何科學(xué)發(fā)明與發(fā)現(xiàn)都是許許多多的科學(xué)家不懈努力的成果,德國物理學(xué)家歐姆、高斯、赫茲,美國物理學(xué)家亨利,俄國物理學(xué)家楞次等等都為電磁理論的形成作出過貢獻(xiàn),本文不在一一類舉。
電磁理論的建立為無線電通信揭示的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),19世紀(jì)通信技術(shù)取得了突破性成果,先后發(fā)明了有線電報、有線電話和無線通信。
2.電工技術(shù)的初期發(fā)展
人類社會發(fā)展歷程中經(jīng)歷了三次工業(yè)革命,對人類的進(jìn)步起到了巨大的作用。第一次工業(yè)革命從18世紀(jì)中葉到19世紀(jì)中葉,以瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)為標(biāo)志,以機(jī)械化為特征,中心在英國;第二次工業(yè)革命從19世紀(jì)后半期到20世紀(jì)中葉,以工業(yè)生產(chǎn)電氣化為主要標(biāo)志,其成果是電力、鋼鐵、化工“三大技術(shù)”與汽車、飛機(jī)和無線電通信“三大文明”,其中心在美國和德國;第三次工業(yè)革命從20世紀(jì)中葉到21世紀(jì)初,以社會生產(chǎn)、生活信息化為特點,又叫新技術(shù)革命。第二次工業(yè)革命就是從電工技術(shù)初創(chuàng)和應(yīng)用開始的。
(1)直流發(fā)電機(jī)的誕生。1831年英國企業(yè)家研制出了史上第一臺發(fā)電機(jī)――蒸汽動力永磁發(fā)電機(jī);1832年法國科學(xué)家匹克斯發(fā)明了世界上第一臺直流發(fā)動機(jī);1866年西門子發(fā)明了自激式勵磁直流發(fā)電機(jī);1870年格拉姆發(fā)明了實用自激直流發(fā)電機(jī),結(jié)構(gòu)可靠,電流穩(wěn)定,輸出功率大,被各國廣泛采用作為照明燈電源。
(2)遠(yuǎn)距離輸電和電力工業(yè)技術(shù)體系的初步建立。1875年法國巴黎火車站建成世界上最早的一座火力發(fā)電廠。愛迪生不僅發(fā)明了燈泡,他還在1882年建立了美國第一家直流發(fā)電廠,裝有6臺直流發(fā)電機(jī),通過電纜輸送照明用電,不過當(dāng)時的最大輸送距離只有1.6km。之后愛迪生還建立了一座水電站,形成了電力工業(yè)體系的雛形。
(3)交流發(fā)電機(jī)電荷電動機(jī)的誕生。1876~1878年俄國人亞布洛切科夫成功試驗了單相交流輸電技術(shù)。1885年,英國工程師菲爾安基設(shè)計的第一座交流單相發(fā)電站建成。同年,美國人威斯汀豪率領(lǐng)的團(tuán)隊完成了交流發(fā)電、供電系統(tǒng),并創(chuàng)建了交流配電網(wǎng)。1883年,美籍電氣工程師特斯拉發(fā)明了世界上第一臺感應(yīng)電動機(jī),5年后他又發(fā)明了兩相異步電動機(jī)和交流電傳輸系統(tǒng)。1888年,俄國工程師德布羅夫斯基和德爾伏發(fā)明了三相交流制。1891年,德國安裝了世界上第一臺三相交流發(fā)電機(jī),并建成了第一條三相交流輸電線路。自此,三相異步電動機(jī)得到了廣泛應(yīng)用,電能逐步取代了蒸汽成為動力源,電力工業(yè)得到了迅速發(fā)展。
3.電工理論的建立
(1)電路理論的建立。關(guān)于電路的早期研究有:1778年伏特提出了電容的概念,給出了導(dǎo)體上儲存電荷的計算方法Q=CU;1826年歐姆發(fā)表了歐姆定律;1831年法拉第提出了電磁感應(yīng)定律;1832年亨利提出了磁通量計算公式。
1845年德國物理學(xué)家基爾霍夫提出了關(guān)于任意電路中電流、電壓關(guān)系的基本定律:電流定律(任意時刻電路中任何一個節(jié)點的各條支路電流的代數(shù)和為零);電壓定律(任何時刻電路中任意一個閉合回路的各元件電壓的代數(shù)和為零)。這兩個定律發(fā)展了歐姆定律,奠定了電路系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)。
1853年英國物理學(xué)家湯姆遜推導(dǎo)出了電路震蕩方程,并得出了萊頓瓶發(fā)電過程中電流在反復(fù)震蕩且不斷衰減的結(jié)論,并計算出震蕩頻率與R、L、C參數(shù)之間的關(guān)系,奠定了動態(tài)電路分析的基礎(chǔ)。1855年,湯姆遜還建立了長距離電纜的等效電路模型。
1893年美籍電氣學(xué)家施泰因梅茨提出了計算交流電路的方法――“相量法”,其實用、易懂,至今在分析正弦交流電路時依然沿用此法。
其間,赫爾姆霍茲提出的等效發(fā)電機(jī)原理、基爾霍夫建立的長距離架空線路參數(shù)電路模型、亥維賽德找出的求解電路暫態(tài)過程運算法、傅立葉用數(shù)學(xué)方法建立的熱傳導(dǎo)定律等等都對電工理論的豐富和完善起到了重要作用。
(2)電網(wǎng)絡(luò)理論的建立。通信技術(shù)的興起推動了電網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展。1924年,福斯特給出了電感和電容二端網(wǎng)絡(luò)的電抗定理,建立了由給定頻率特性設(shè)計電路的電網(wǎng)絡(luò)理論。
1945年美國科學(xué)家伯德總結(jié)出了分析線性電路和控制系統(tǒng)的頻域分析方法。1953年梅森創(chuàng)建了采用信號流圖分析復(fù)雜回饋系統(tǒng)的方法,并被廣泛應(yīng)用。20世界50年代美國科學(xué)家達(dá)默制成了第一批集成電路,從此電路理論中增加了對含源器件的電路分析和綜合。20世紀(jì)70年代在L.O.Chua等科學(xué)家的努力下,器件建模理論逐漸日趨完善。20世紀(jì)中期計算機(jī)的出現(xiàn)使電網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)輔助分析和設(shè)計成為電路理論研究中的基本手段。
4.新技術(shù)革命對電氣工程技術(shù)的推動
20世紀(jì)中葉開始的第三次技術(shù)革命又稱為新技術(shù)革命,以核能、宇航和電子計算機(jī)這三大技術(shù)為主要標(biāo)志。這個時期的主要理論是信息論、系統(tǒng)論和控制論,這三大理論的創(chuàng)立為通信工程技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的研究提供了全新的科學(xué)方法。
(1)計算機(jī)的升級換代對電氣工程技術(shù)的推動。自19世紀(jì)第一臺計算機(jī)問世以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,計算機(jī)給人類社會帶來了翻天覆地的變化,人類社會從此走進(jìn)了信息時代。1952年出世的第一代計算機(jī)使用的是真空電子管,不僅體積巨大,而且耗電量驚人。1959年~1963年生產(chǎn)的第二代計算機(jī)用晶體管替代了真空電子管,大大提高了運算速度,減少了耗電量,減小了體積,運用在了軍事和科研領(lǐng)域。1964年~1970年生產(chǎn)的第三代計算機(jī)用集成電路替代了晶體管,不僅極大地提高了運算速度而且降低了成本,計算機(jī)開始進(jìn)入到了普及階段。1971年至今生產(chǎn)的第四代計算機(jī)使用了超大規(guī)模集成電路,實現(xiàn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,計算機(jī)普及到了個人。計算機(jī)的升級換代推動了控制技術(shù)的發(fā)展,形成了計算機(jī)管理生產(chǎn)系統(tǒng),提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
(2)電子信息技術(shù)的發(fā)展。電子信息技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)和電信技術(shù)相結(jié)合而形成的技術(shù)手段。20世紀(jì)通信技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,人類社會生活也由此發(fā)生了巨大變革,人類從此進(jìn)入信息時代。
1920年人們發(fā)現(xiàn)電離層對無線電短波有反射作用。1935年人們發(fā)現(xiàn)了雷達(dá)并廣泛應(yīng)用于軍事和民用通信領(lǐng)域。1964年美國發(fā)射了第一顆地球同步靜止軌道通信衛(wèi)星,突破了大氣層對無線電波的屏蔽,實現(xiàn)了宇宙范圍的無線電通信。20世紀(jì)70年代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立使人們開始通過互聯(lián)網(wǎng)獲取信息。20世紀(jì)80年代以后尋呼機(jī)和移動電話逐步得到廣泛使用,現(xiàn)今信息服務(wù)業(yè)已成為世界上發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。
電氣工程技術(shù)發(fā)展史再次印證了這樣兩個真理:一是任何理論的創(chuàng)立和技術(shù)的進(jìn)步都要靠眾多科學(xué)家甚至一代代人的不懈努力而實現(xiàn),特別是在學(xué)科相互融合交叉的今天。二是科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會導(dǎo)致生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展和人類社會的巨大進(jìn)步,科技是第一生產(chǎn)力,創(chuàng)新是社會發(fā)展的推動力。
五、電氣學(xué)科的形成與發(fā)展
按我國高等教育學(xué)科劃分,電氣信息學(xué)科類屬工學(xué)門類(門類編號08),其下設(shè)五個一級學(xué)科:電氣工程(一級學(xué)科編號0808)、電子科學(xué)與技術(shù)(0809)、信息與通信工程(0810)、控制科學(xué)與工程(0811)和計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)(0812)。這五個學(xué)科有著相同的學(xué)科基礎(chǔ),都是研究電磁現(xiàn)象及其應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科與技術(shù)工程的綜合,電能的突出優(yōu)點在于:它既是易于傳輸?shù)墓I(yè)動力,又是非常可靠的信息載體。電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程和計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)都是從電類專業(yè)派生出來的弱電學(xué)科,在19世紀(jì)末電工科學(xué)技術(shù)已形成了電力與電信兩大分支。
我國電氣工程一級學(xué)科下設(shè)五個二級學(xué)科:電機(jī)與電器(二級學(xué)科編號080801)、電力系統(tǒng)及其自動化(080802)、高電壓與絕緣技術(shù)(080803)、電力電子與電力傳動(080804)、電工理論與新技術(shù)(080805),電氣工程包含的專業(yè)基礎(chǔ)理論有電路原理、模擬電子、數(shù)字電子、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理、自動控制原理、電磁理論、MATLAB仿真等。專業(yè)理論有電力系統(tǒng)及其暫態(tài)分析、電力電子、電機(jī)學(xué)、高電壓與絕緣、電力拖動、輸配電、工廠企業(yè)供電、電力市場等。
19世紀(jì)末歐美大學(xué)先后設(shè)立了電氣工程(Electrical Engineering)專業(yè),100多年來,其名稱雖然沒變,但內(nèi)涵已隨著科技的飛速發(fā)展有了非常大的變化。過去歐美的電氣工程專業(yè)是以電力工程為主,現(xiàn)在電子技術(shù)和計算機(jī)已成為該專業(yè)的核心,美國一些著名高校甚至已不開設(shè)電力工程研究方向。有些大學(xué)把計算機(jī)技術(shù)從電氣工程系分離了出去,單獨成立了計算機(jī)科學(xué)系。
我國的電氣工程始于1908年上海南洋公學(xué)的電機(jī)電工學(xué)科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的歷史了。1917年該校的電機(jī)專科設(shè)立了電訊門,即我國最早的無線電專業(yè),如今的電子信息及計算機(jī)專業(yè)群都是由此發(fā)展演化而來的。1932年,清華大學(xué)設(shè)置了電機(jī)系。建國后,我國建立了一大批以工科為主的多科性大學(xué),其中大多設(shè)立了電機(jī)工程系。1977年以后,大部分高校的“電機(jī)工程系”陸續(xù)更名為“電氣工程系”,近幾年來,部分高校又把“電氣工程系”發(fā)展成為“電氣工程學(xué)院”。我國的電氣工程雖然與國外名稱相同,但內(nèi)涵有很大區(qū)別,我國大學(xué)一般都是強(qiáng)弱電分開,即電氣類與電信類分設(shè)在不同的學(xué)院。
100多年以來,電氣工程學(xué)科已發(fā)展成為覆蓋多門類交叉學(xué)科、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的完善的學(xué)科,形成了強(qiáng)弱電結(jié)合、軟硬件結(jié)合、機(jī)電結(jié)合的學(xué)科特點。
六.國外發(fā)達(dá)國家電氣工程學(xué)科的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢:
(1)在學(xué)科中融入大量信息技術(shù)知識。在全球信息化的當(dāng)今,信息技術(shù)以指數(shù)速度進(jìn)步,它曾對電氣工程學(xué)科的發(fā)展起到了巨大的推動作用,還將為電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供工具與技術(shù)支持,對電氣學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了決定性作用。國外發(fā)達(dá)國家的著名大學(xué)(如耶魯大學(xué)、麻省理工學(xué)院等)大都把電氣工程、通信工程、計算機(jī)工程放在同一學(xué)院,以利于在電氣工程學(xué)科中融入大量的信息技術(shù)知識。
(2)與其他學(xué)科不斷交叉融合,拓展了研究領(lǐng)域,大量的研究都是在跨學(xué)科領(lǐng)域開展的。
(3)與企業(yè)聯(lián)系密切,科技成果轉(zhuǎn)換能力強(qiáng),引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新。
七.電氣技術(shù)的發(fā)展趨勢
與電氣工程學(xué)科相關(guān)的產(chǎn)業(yè)主要有電力工業(yè)、電氣裝備制造業(yè)以及幾乎所有使用電力的行業(yè),電氣技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也主要集中在這些行業(yè)。
1.可再生能源技術(shù)
1995年全球可再生能源僅占一次能源的18%,預(yù)測到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世紀(jì),光伏技術(shù)、風(fēng)電技術(shù)、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)等得到了快速發(fā)展。下面著重介紹人類的未來能源――氫能。科學(xué)家們一直致力于研究把氫能作為人類未來的能源,氫能有其他能源無與倫比的優(yōu)勢:
(1)清潔。其反應(yīng)后的生成物為水和氮化氫,對環(huán)境沒有污染。
(2)儲量豐富。地球上的海水所含的氫用來發(fā)電就夠人類用數(shù)億年。
(3)熱值高。單位重量的發(fā)熱量叫熱值,氫的熱值是汽油的3倍,煤炭的4倍。現(xiàn)在世界上很多國家正在斥巨資研究這一能源,但目前還處在實驗室階段,距工業(yè)應(yīng)用還有一段距離。
2.輸電信技術(shù)
超導(dǎo)技術(shù)在電氣工程中的廣泛應(yīng)用已成為發(fā)展趨勢。
(1)超導(dǎo)儲能系統(tǒng)。將電能轉(zhuǎn)換為電磁能,利用超導(dǎo)線圈儲存起來。超導(dǎo)儲能系統(tǒng)是除電池儲能系統(tǒng)之外的又一儲能系統(tǒng),其使用將提高電網(wǎng)的安全性。
(2)超導(dǎo)故障限流器。利用超導(dǎo)體超導(dǎo)與正常狀態(tài)的轉(zhuǎn)變特性,快速限制電力系統(tǒng)故障短路電流,保障電網(wǎng)安全。
中圖分類號:G712文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1006-5962(2013)02-0045-01
今天的電氣工程及其自動化是一種綜合應(yīng)用現(xiàn)代高科技、跨專業(yè)、尖端的科學(xué)專業(yè),有廣闊的應(yīng)用現(xiàn)實和前景。它是在工業(yè)化和電氣化的基礎(chǔ)上的重要組成部分,在加快我國現(xiàn)代化過程中扮演了重要的角色。在高等教育領(lǐng)域內(nèi),電氣工程是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的核心科目,是不可分割的一部分,高科技領(lǐng)域重點學(xué)科。因此,對電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)的改革具有重要的現(xiàn)實意義。
1電氣工程及其自動化專業(yè)特點及其發(fā)展
電氣工程及其自動化專業(yè)是一個工程性很強(qiáng)的專業(yè),電氣工程及其自動化的專業(yè)范圍主要包括電工基礎(chǔ)理論、電氣裝備制造和應(yīng)用、電力系統(tǒng)運行和控制三個部分。電氣工程及其自動化專業(yè)的基礎(chǔ)性也決定了它具有很強(qiáng)的學(xué)科交叉和融合能力。例如,“電氣工程”和“電子科學(xué)”以及“控制科學(xué)”的交叉融合產(chǎn)生了“電力電子技術(shù)”;“電氣工程”和“材料科學(xué)”的交叉融合形成了“超導(dǎo)電工技術(shù)”和“納米電工技術(shù)”“;電氣工程”與“機(jī)械工程”及“計算機(jī)學(xué)科”的交叉融合產(chǎn)生了一門“機(jī)電一體化”新學(xué)科,已形成了以“機(jī)械”為主體、電氣工程和計算機(jī)控制為技術(shù)核心、“機(jī)械+電氣+計算機(jī)”的有機(jī)融合,“機(jī)電一體化”技術(shù)實際上就是電氣自動化技術(shù)高度發(fā)展的一個階段和必然產(chǎn)物,它是電氣自動化領(lǐng)域中機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)有機(jī)結(jié)合而應(yīng)運而生的一種高新技術(shù),也可以說隸屬于“電氣工程及其自動化”的專業(yè)范疇。今后若干年內(nèi)對電氣工程及其自動化領(lǐng)域發(fā)展影響最大的主要因素有以下三個。
1.1信息技術(shù)的決定性影響。信息技術(shù)廣泛地定義為包括計算機(jī)、世界范圍高速寬帶計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關(guān)支持技術(shù)的綜合。
1.2與物理科學(xué)的相互交叉面拓寬。由于晶體管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的發(fā)展,固體電子學(xué)在20世紀(jì)的后50年對電氣工程的成長起到了巨大的推動作用。電氣工程與物理科學(xué)間的緊密聯(lián)系與交叉仍然是今后電氣工程學(xué)科的關(guān)鍵,并且將拓寬到生物系統(tǒng)、光子學(xué)、微機(jī)電系統(tǒng)。
1.3快速的發(fā)展變化。技術(shù)的飛速進(jìn)步和分析方法、設(shè)計方法的日新月異,使得我們必須每隔幾年對電氣工程問題的過去解決方案重新全面思考或?qū)彶椋@對我們?nèi)绾胃倪M(jìn)教學(xué)、如何培養(yǎng)學(xué)生帶來很大影響。
2培養(yǎng)專業(yè)人才,符合社會的需要
隨著科技的發(fā)展,電氣工程愈來愈多地應(yīng)用信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電力電子技術(shù)和自動化技術(shù),電氣工程及其自動化專業(yè)內(nèi)涵也發(fā)展演變?yōu)閺?qiáng)電和弱電結(jié)合、電工技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合、軟件和硬件結(jié)合、元件和系統(tǒng)結(jié)合,要求培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)受到電氣工程、電工電子、信息控制、計算機(jī)技術(shù)方面的基本訓(xùn)練,具有解決電氣工程與自動控制技術(shù)問題的基本能力。電氣工程學(xué)科的主要任務(wù)是提高電力系統(tǒng)和用電設(shè)備的技術(shù)含量、運行質(zhì)量,提高運行的合理性和可靠性,提高運行效率。
2.1以學(xué)生應(yīng)該具備和接受的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)來構(gòu)建課程體系。隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對于電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)而言,培養(yǎng)范圍不僅要有一級學(xué)科“電氣工程”的特色,應(yīng)具備“強(qiáng)弱電”的知識結(jié)構(gòu),而且也應(yīng)當(dāng)具備較廣的人文、社會等方面的知識,有較強(qiáng)的實踐動手能力。
2.2運用認(rèn)知理論構(gòu)建課程體系。按照認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論,認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有兩種具體的組成成分,一是知識塊,二是知識的組織形式。因此,應(yīng)在國家、地區(qū)及學(xué)校的總體課程框架下,根據(jù)認(rèn)知科學(xué)對人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的理解,分析在什么階段設(shè)置什么課程才能更好地為學(xué)生構(gòu)建有利于以后學(xué)習(xí)所必須掌握的知識體系。由此,在設(shè)置課程框架時,應(yīng)考慮加強(qiáng)各知識塊的統(tǒng)合,建立相應(yīng)的課程體系結(jié)構(gòu),這樣才能避免結(jié)構(gòu)主義課程論中出現(xiàn)的各知識塊孤立、隔離和過于專業(yè)化的現(xiàn)象。
3完善教學(xué),提高學(xué)生素質(zhì)
3.1凝煉和建立體現(xiàn)個性化教育和工程應(yīng)用的實踐教學(xué)新模式,系統(tǒng)構(gòu)建實踐教學(xué)新體系。根據(jù)“五條線”課程體系的工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求,建立四層次(認(rèn)知層、基礎(chǔ)層、拓展層、創(chuàng)新層)結(jié)構(gòu)實驗教學(xué)體系及四種類型(基本型、設(shè)計型、綜合型、研究創(chuàng)新型)的實驗課程內(nèi)容體系,將工程訓(xùn)練融入于四層次中,強(qiáng)化工程意識、工程能力和創(chuàng)新思維,強(qiáng)調(diào)自主開發(fā)、自主研究,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,開拓學(xué)生個性潛力、激勵學(xué)生實踐創(chuàng)新,增強(qiáng)學(xué)生的工程設(shè)計和綜合應(yīng)。
3.2深化“四位一體”綜合改革,打造優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊。按人才培養(yǎng)目標(biāo),開展“四位一體”(將課程、專業(yè)、學(xué)科和實驗室建設(shè)融為一體)綜合教學(xué)改革,以課程(群)建設(shè)為基礎(chǔ)、品牌特色專業(yè)建設(shè)為重點、學(xué)科建設(shè)為龍頭、實驗室建設(shè)為保障,建立以課程帶頭人、專業(yè)帶頭人、學(xué)科帶頭人和實驗室建設(shè)負(fù)責(zé)人為首的教學(xué)團(tuán)隊,組成國家特色專業(yè)“電氣工程及其自動化”建設(shè)小組。以打造優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊為重點,促進(jìn)科學(xué)研究與教學(xué)工作的有機(jī)融合,大力加強(qiáng)教師隊伍的教學(xué)能力建設(shè)和整體提高工作,特別是青年教師的工程能力培養(yǎng)工作;適當(dāng)引進(jìn)電氣制造企業(yè)(集團(tuán))的工程技術(shù)人員參與教學(xué)工作,努力建設(shè)一支教學(xué)水平與學(xué)術(shù)造詣高、學(xué)歷職稱結(jié)構(gòu)合理、充滿生機(jī)和活力的高素質(zhì)、高水平教學(xué)團(tuán)隊,為進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量奠定堅實基礎(chǔ)。
3.3優(yōu)化課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計課題,建立完善的系統(tǒng)制度。課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計的完成質(zhì)量,其選題、實際過程、教師指導(dǎo)等都至關(guān)重要。建立系統(tǒng)制度是進(jìn)一步深化高等教育教學(xué)改革的重要舉措。建立系統(tǒng)制度可以使學(xué)生通過課程設(shè)計以及提前的畢業(yè)設(shè)計課題選題或預(yù)研,可以盡早地參與學(xué)術(shù)活動、科學(xué)研究和創(chuàng)新活動。通過與指導(dǎo)老師或課題組其他成員的交流,不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,使自身能力得到提高,為走上工作崗位或進(jìn)一步深造打下堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]高安幫,徐建俊,劉利宏.“電氣工程”應(yīng)向著多學(xué)科交叉融合的方向快速發(fā)展[J].時代人物,2008,(3):201-203
作者簡介:翁國慶(1977-),男,浙江衢州人,浙江工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院電氣與自動化系副主任,副教授;黃飛騰(1984-),男,浙江溫州人,浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院,實驗師。(浙江 杭州 310023)
基金項目:本文系浙江工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀課程建設(shè)項目(項目編號:YX1206)、院教改項目“以科研優(yōu)勢為依托的特色新興專業(yè)建設(shè)”的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)20-0035-02
由于與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的緊密關(guān)聯(lián)性,電氣工程專業(yè)的教育和科研在我國高校中一直占據(jù)十分重要的地位。一方面,電氣學(xué)科和行業(yè)發(fā)展迅猛,信息化、智能化和新能源的廣泛應(yīng)用已成為未來電氣工程領(lǐng)域的發(fā)展趨勢;另一方面,未來高等教育的核心任務(wù)是培養(yǎng)適應(yīng)社會需求、綜合能力強(qiáng)的高層次專業(yè)人才。據(jù)統(tǒng)計,全國大約共有320多所本科院校開設(shè)電氣工程相關(guān)專業(yè),其發(fā)展層次和水平、服務(wù)行業(yè)和區(qū)域各異,如何進(jìn)行科學(xué)合理的專業(yè)規(guī)劃、量身定制其專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)目標(biāo)成為具有重要意義和迫在眉睫的問題。
一、專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和成長規(guī)律
電氣工程是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科,其主要特點是強(qiáng)弱電結(jié)合、機(jī)電結(jié)合、軟硬件結(jié)合。本專業(yè)培養(yǎng)的人才是具有工程技術(shù)基礎(chǔ)知識和相應(yīng)的電氣工程專業(yè)知識,受過電工電子、系統(tǒng)控制及計算機(jī)技術(shù)方面的基本訓(xùn)練,具有解決電氣工程技術(shù)分析與控制問題基本能力,學(xué)生能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗技術(shù)、研制開發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理以及電子與計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域的工作,是寬口徑“復(fù)合型”高級工程技術(shù)人才。本專業(yè)良好的就業(yè)和發(fā)展前景對高考考生有很強(qiáng)的吸引力,屬于熱門專業(yè)。目前,電氣工程領(lǐng)域面臨兩大新的發(fā)展趨勢:信息化、智能化將成為未來電氣工程專業(yè)發(fā)展趨勢;[1]新能源的廣泛應(yīng)用將成為未來電氣工程領(lǐng)域的熱點。這兩個領(lǐng)域?qū)Ω咚饺瞬诺男枨蠛艽螅磥砣瞬湃笨趯⒏油癸@。
但是,事實證明并非每個學(xué)生都可以很好成才。隨著新的科學(xué)技術(shù)不斷涌現(xiàn)以及社會需求不斷變化,經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級對電氣專業(yè)人才培養(yǎng)帶來了新的影響與要求。要想成為專業(yè)精英人才,需要在以下幾個方面進(jìn)行提升:[2]
(1)全面的綜合素質(zhì)。需要具有扎實的數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)、較強(qiáng)的外語綜合能力,為今后能夠掌握并且靈活運用專業(yè)知識做準(zhǔn)備。
(2)良好的動手實踐能力。非常重視實驗、課外科技競賽、項目研究、生產(chǎn)實習(xí)、專業(yè)實習(xí)等各種實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)利用所學(xué)知識解決實際問題的動手能力。
(3)強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲望。積極參與學(xué)校各種相關(guān)課外創(chuàng)新活動、學(xué)科老師的課題研究,培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維,積累解決問題的創(chuàng)新能力。
(4)開闊、前沿的知識視野。積極關(guān)注本領(lǐng)域科技前沿新技術(shù)、新設(shè)備、新機(jī)制,選修和自修相關(guān)特色選修課以及交叉課程,開闊自己的視野,了解當(dāng)今科技前沿。
(5)充分考慮自己的興趣,找到最適合自己發(fā)展的方向和方式。
二、國內(nèi)外專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
1.國外高校專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)調(diào)研,一般而言國外名校(如劍橋大學(xué)、麻省理工大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、悉尼大學(xué)等)電氣工程相關(guān)專業(yè)具有以下特點:[3,4]
(1)學(xué)院、專業(yè)和學(xué)位設(shè)置:研究方向很寬泛, 與信息工程、計算機(jī)科學(xué)間交叉滲透程度很高。
(2)寬口徑的基礎(chǔ)平臺教育。
(3)人才培養(yǎng)模式多樣化。
(4)培養(yǎng)目標(biāo)以教學(xué)、科研與社會服務(wù)并重,更務(wù)實。
(5)專業(yè)課程教學(xué)具有以下特點:課程分類細(xì)、學(xué)時少;實驗學(xué)時多, 重視實踐能力的培養(yǎng);規(guī)定教輔材料, 強(qiáng)調(diào)學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng);注重課堂練習(xí)和輔導(dǎo), 根據(jù)課堂練習(xí)或?qū)嶒炃闆r確定平時成績;強(qiáng)調(diào)實驗規(guī)范和各種能力的培養(yǎng);具有網(wǎng)絡(luò)支持, 每門課設(shè)置課程輔導(dǎo)員通過網(wǎng)絡(luò)上載與課程有關(guān)材料;強(qiáng)調(diào)計算機(jī)操作和計算機(jī)應(yīng)用能力,強(qiáng)調(diào)使用CAD工具。
2.國內(nèi)高校本專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)教育部提供的資料,全國1100余所本科高校中開設(shè)有4年制全日制本科電氣工程相關(guān)專業(yè)的本科學(xué)校有320多所。根據(jù)不同的發(fā)展水平和定位,各學(xué)校對專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)基本可概括為3個層次:具有國際視野的高素質(zhì)創(chuàng)新人才和未來行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者;寬口徑“復(fù)合型”高級工程技術(shù)人才和管理人才;高級應(yīng)用型工程技術(shù)人才。
自2008年開始,教育部、財政部分批(1~6批)在全國高等學(xué)校中立項總共有51所電氣工程特色專業(yè)建設(shè)點。專業(yè)排名靠前或得到教育部重點建設(shè)的學(xué)校中,主要可分幾種類型:
(1)專業(yè)整體實力超強(qiáng)型。具有國家重點實驗室、一級重點學(xué)科、一級學(xué)科博士學(xué)位授予權(quán)等高水平學(xué)科平臺;覆蓋電機(jī)與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術(shù)、高電壓與絕緣技術(shù)等全系列學(xué)科方向;列入國家 “211”和“985”工程重點建設(shè)項目;其目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和國際視野的高素質(zhì)創(chuàng)新人才和行業(yè)未來領(lǐng)導(dǎo)者;以高層次的教學(xué)建設(shè)項目和教學(xué)成果為支撐,具有很高的教學(xué)質(zhì)量;非常重視學(xué)生的研究和創(chuàng)新實踐能力,著力培養(yǎng)精英人才,開設(shè)系列研究型和創(chuàng)新實踐課程,設(shè)立國家級人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū),參與卓越工程師教育培養(yǎng)計劃。
(2)行業(yè)或地區(qū)背景型。如有些高校本身與電力行業(yè)、與某行業(yè)密切相關(guān)。它們將學(xué)科建設(shè)、專業(yè)教育與地方緊缺、優(yōu)勢行業(yè)緊密結(jié)合,重點發(fā)展,在科研項目、人才培養(yǎng)、學(xué)生就業(yè)等諸多方面均有較大的偏向性。
(3)具有明顯特色方向型。如西安交通大學(xué)的高壓絕緣方向、西南交通大學(xué)的電氣化鐵路方向、合肥工業(yè)大學(xué)的太陽能應(yīng)用方向等在課程設(shè)置、專業(yè)教育、人才培養(yǎng)等多方面緊密結(jié)合其特色方向,形成獨特的特色和優(yōu)勢方向。
三、浙江省屬高校電氣專業(yè)發(fā)展策略探索
1.省屬高校專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計,除浙江大學(xué)外,目前設(shè)置有電氣工程及其自動化(或電氣工程與自動化)專業(yè)的浙江省內(nèi)高校共有10余所。根據(jù)2009年公布的《浙江省已有本科重點專業(yè)及國家特色專業(yè)學(xué)科專業(yè)分布情況表》及《浙江省本科重點專業(yè)建設(shè)項目立項名單》,截至2009年浙江省屬高校中電氣工程相關(guān)專業(yè)為浙江省重點(建設(shè))專業(yè)的共有4所,分別是寧波大學(xué)、杭州電子科技大學(xué)、嘉興學(xué)院和浙江海洋學(xué)院。其中,寧波大學(xué)、嘉興學(xué)院和海洋學(xué)院重點方向基本為電氣傳動控制、工業(yè)自動化、電氣裝備及其自動化、檢測和智能儀器等,基本不涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域,尚無強(qiáng)勢學(xué)科和科研項目支撐。杭州電子科技大學(xué)設(shè)有電氣工程與自動化、電氣信息工程兩個相關(guān)專業(yè),專業(yè)課程設(shè)置覆蓋面較全,包括一般電氣自動化、電力系統(tǒng)及其自動化、新能源技術(shù)等多領(lǐng)域。
筆者任職的浙江工業(yè)大學(xué)是浙江省首個獲批省部共建的省屬重點高校,雖然電氣專業(yè)發(fā)展較晚(始建于2000年),但由于學(xué)校大力支持、教師團(tuán)隊發(fā)奮圖強(qiáng)及突出的生源質(zhì)量,近年來取得了快速的發(fā)展。目前,已成功獲批“電力電子與電力傳動”浙江省重點學(xué)科,并成為全校具有“三位一體”自主招生資格的少數(shù)專業(yè)之一,已在浙江省屬院校同類專業(yè)中處于領(lǐng)先地位,得到社會的廣泛認(rèn)可和良好評價。
2.專業(yè)發(fā)展存在問題和差距
通過與國內(nèi)外電氣相關(guān)專業(yè)名牌高校多方面詳細(xì)調(diào)研分析,可以發(fā)現(xiàn)浙江省省屬高校電氣專業(yè)存在的一些問題和差距:
(1)除浙江大學(xué)外,浙江省省屬高校電氣專業(yè)的整體實力與國外內(nèi)超強(qiáng)型學(xué)校對比,在師資力量、學(xué)科支撐、教學(xué)平臺、就業(yè)質(zhì)量等多方面均有很大的差距。
(2)大部分高校電氣專業(yè)成立時間較晚,在很多方面均處于較落后位置,亟待學(xué)校在專業(yè)建設(shè)、學(xué)科建設(shè),特別是平臺建設(shè)上進(jìn)一步進(jìn)行大力建設(shè)。
(3)即使是已獲批省重點(建設(shè))專業(yè)的幾所院校,也大部分歸因于建設(shè)較早、學(xué)校重點發(fā)展、行業(yè)特點等因素,整體實際實力并不高。
(4)近年,國家電網(wǎng)等優(yōu)質(zhì)用人單位對招聘對象進(jìn)行了嚴(yán)格限制,規(guī)定原則上只招收985、211工程院校電工類專業(yè)畢業(yè)生,對省屬高校(即使省部共建)優(yōu)秀學(xué)生的就業(yè)選擇帶來一定影響。
3.專業(yè)未來發(fā)展策略
浙江省是電氣行業(yè)傳統(tǒng)強(qiáng)省,具有龐大、完善的產(chǎn)業(yè)鏈,擁有眾多知名電氣企業(yè)。隨著國家向七大新興產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,新能源以及智能電網(wǎng)技術(shù)得到了國家的大力扶持,被人們高度重視并得到快速發(fā)展,是電氣行業(yè)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域今后重點發(fā)展的方向。浙江省在信息化、新能源、海洋經(jīng)濟(jì)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域具有得天獨厚的優(yōu)勢和扎實的基礎(chǔ)。
《浙江省教育廳關(guān)于“十二五”期間全面提高本科高校教育教學(xué)質(zhì)量的實施意見》明確提出要根據(jù)浙江省產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展需要,對于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的急需緊缺專業(yè)要大力培育和建設(shè)300個省級新興特色專業(yè),新能源產(chǎn)業(yè)名列其中。因此,浙江省屬高校電氣專業(yè)未來發(fā)展策略應(yīng)該是在鞏固原有傳統(tǒng)電氣控制領(lǐng)域教育的基礎(chǔ)上積極響應(yīng)電氣行業(yè)在新能源、智能電網(wǎng)等新的發(fā)展趨勢,緊密聯(lián)系浙江省的經(jīng)濟(jì)特色和產(chǎn)業(yè)集群,根據(jù)各學(xué)校本專業(yè)的發(fā)展情況和歷史傳承,調(diào)整和規(guī)劃專業(yè)內(nèi)涵,凝練并努力建設(shè)特色新興方向。
4.示例:浙江工業(yè)大學(xué)
作為浙江省省部共建的排頭兵,浙江工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)密切結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢和社會重大需求,瞄準(zhǔn)新能源應(yīng)用、智能電網(wǎng)等非常具有產(chǎn)業(yè)前景的新興技術(shù),大力培育和建設(shè)“新能源與智能電網(wǎng)”這一新形勢下的新興特色方向,并將以此作為我校本專業(yè)進(jìn)一步快速發(fā)展的突破口和發(fā)展策略。
目前,學(xué)校已經(jīng)從學(xué)科支撐、教師培養(yǎng)、課程設(shè)置、實驗室建設(shè)、就業(yè)引導(dǎo)等多個方面展開了方向培育和建設(shè),并已經(jīng)在以下幾個方面形成明顯的優(yōu)勢:
(1)課程設(shè)置:專業(yè)課程結(jié)構(gòu)體系中已構(gòu)建適應(yīng)新能源與智能電網(wǎng)方向的豐富的課程群體系。
(2)突出的學(xué)科支撐:專業(yè)已成功獲批“電力電子與電力傳動”浙江省重點學(xué)科,并繼續(xù)依托信息處理和自動化技術(shù)省“重中之重”強(qiáng)勢學(xué)科,擁有強(qiáng)大的師資力量,非常有利于智能電網(wǎng)對電氣工程、信息工程、計算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科之間緊密交叉滲透的內(nèi)在需求。
(3)特色方向教師隊伍:新能源及智能電網(wǎng)是本專業(yè)教師的強(qiáng)勢研究領(lǐng)域,并且組建了“智能電網(wǎng)”創(chuàng)新團(tuán)隊。目前已在太陽能應(yīng)用理論及產(chǎn)品開發(fā)、智能微電網(wǎng)、電動汽車V2G技術(shù)、電能質(zhì)量智能監(jiān)測、新能源發(fā)電系統(tǒng)及節(jié)能控制設(shè)備研制等方向形成了具有鮮明特色的教研梯隊。近年來,專業(yè)教師已在新能源與智能電網(wǎng)領(lǐng)域取得了突出的學(xué)術(shù)成果。
(4)實驗室建設(shè):目前,學(xué)校在原有整套電力系統(tǒng)自動化實驗室基礎(chǔ)上另投資100多萬元建設(shè)較大規(guī)模的含多種分布式發(fā)電電源,集測量、分析、控制、保護(hù)為一體的智能微電網(wǎng)實驗室,兼顧該方向的研究和教學(xué)實驗。
四、結(jié)論
為適應(yīng)電氣學(xué)科和行業(yè)中信息化、新能源廣泛應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢,培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求、綜合能力強(qiáng)的高層次專業(yè)人才,各高校需根據(jù)其發(fā)展層次和水平、服務(wù)行業(yè)和區(qū)域各異進(jìn)行科學(xué)合理的專業(yè)規(guī)劃,量身定制發(fā)展策略。本文首先對電氣工程專業(yè)概況、學(xué)科發(fā)展趨勢及專業(yè)人才的成長規(guī)律進(jìn)行分析,接著對國外高校電氣工程相關(guān)專業(yè)的主要特點進(jìn)行總結(jié),并將國內(nèi)電氣專業(yè)發(fā)展水平較高的高校歸納為3大類:專業(yè)整體實力超強(qiáng)型、行業(yè)或地區(qū)背景型、具有明顯特色方向型。以此為基礎(chǔ),進(jìn)一步對浙江省屬高校電氣相關(guān)專業(yè)發(fā)展進(jìn)行了認(rèn)真的現(xiàn)狀分析,找出其問題和差距,提出“鞏固原有傳統(tǒng)優(yōu)勢,明確學(xué)科未來發(fā)展趨勢,緊密結(jié)合浙江經(jīng)濟(jì)特色,積極調(diào)整和規(guī)劃專業(yè)內(nèi)涵,凝練并努力建設(shè)特色新興方向”的發(fā)展策略,并以浙江工業(yè)大學(xué)為例進(jìn)行該策略的具體闡述。
參考文獻(xiàn):
[1]周渝慧,王立德,朱潔琳.電氣信息化將成為未來電氣工程專業(yè)發(fā)展趨勢[A].第六屆全國高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會論文集《下冊》[C].2009:930-932.
中圖分類號:TN830.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)02-0144-01
電氣工程及其自動化是我國的重點建設(shè)學(xué)科,從建國初期至今,我國從保障國家安全和社會民生以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的角度出發(fā),就對電氣工程非常重視。伴隨著我國高等教育在電氣工程方面的長期的投入,培養(yǎng)了大批電氣工程及其自動化領(lǐng)域的建設(shè)者,從而支撐起我國改革開放三十多年來社會經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的進(jìn)程,也進(jìn)而推動了自身的完善和突破。
一、電氣工程及其自動化的發(fā)展概述
1、電氣工程及其自動化的發(fā)展概述
電氣工程及其自動化是目前電氣工程中新型且先進(jìn)的科學(xué)技術(shù),新時代下市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)對電氣工程及其自動化建設(shè)需求越來越高,推動自動化全面啟動。電氣工程及其自動化自身屬于一種比較復(fù)雜的學(xué)科,同時在電氣工程發(fā)展中又是一項不可缺少的技術(shù)。由于電氣工程及其自動化建設(shè)是依托信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)以及多種基礎(chǔ)技術(shù)相結(jié)合而成的新型技術(shù),所以,電氣工程及其自動化建設(shè)若想取得良好發(fā)展,首先要對其內(nèi)部進(jìn)行科學(xué)、合理調(diào)整與搭配,將所含技術(shù)不斷優(yōu)化,并不斷加強(qiáng)創(chuàng)新與突破,推動電氣工程及其自動化可持續(xù)性發(fā)展。
2、電氣工程及其自動化的價值概述
電氣工程及其自動化建設(shè)為我國經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn),在各生產(chǎn)行業(yè)中也有著非常重要的作用,不僅可以提升各個企業(yè)的生產(chǎn)力,同時也促進(jìn)生產(chǎn)方式以及生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化與進(jìn)步。例如:電氣工程及其自動化在工業(yè)制造、交通運輸、民用領(lǐng)域以及通訊設(shè)施等多方面作用尤為突出。各領(lǐng)域中采用電氣工程及其自動化措施后均有良好的改變,工業(yè)制造不僅提高了生產(chǎn)效率,同時實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控;電氣工程及其自動化完全提高了交通運營管理效率,并且提升了交通運輸?shù)陌踩裕辉陔姎夤こ碳捌渥詣踊慕ㄔO(shè)下,民用配電、安全防預(yù)等多方面系統(tǒng)功能明顯增強(qiáng),為人們用電提供方便與安全,改善人們生活質(zhì)量,提高生活水平;同時電氣工程及其自動化在現(xiàn)代信息通訊上起到了非常廣泛的應(yīng)用效果,實現(xiàn)信息自動化,全面提高國家以及人們的經(jīng)濟(jì)效益。
二、電氣工程及其自動化的現(xiàn)狀
1、電氣工程及其自動化在技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀
電氣工程及其自動化屬于交叉式學(xué)科,包含學(xué)科種類較多,涉及到的技術(shù)也比較多樣化。在科技革命的影響下,電氣工程及其自動化已經(jīng)逐漸深入到生產(chǎn)與生活中,電氣工程及其自動化與現(xiàn)代科技發(fā)展共進(jìn)步,對市場經(jīng)濟(jì)以及各行業(yè)生產(chǎn)力有著很大的影響,自動化目前已經(jīng)成為當(dāng)代的主力運行模式。但是由于電氣工程及其自動化建設(shè)中基礎(chǔ)技術(shù)還在保持原有的能力中,經(jīng)過不斷加強(qiáng)電子技術(shù)的研究,并多次試驗與實踐,目前電氣工程及其自動化建設(shè)已經(jīng)發(fā)展成為一項可實踐與應(yīng)用的學(xué)科。
1992年國際電工委員會頒布了IEC6113-3標(biāo)準(zhǔn),為全球各廠商在可編程控制器上提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的國際化控制器編程語言,以實現(xiàn)了計算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)下搭建開放的開發(fā)平臺,通過幾十年的技術(shù)經(jīng)驗積累,結(jié)合智能儀表、可編程控制器、馬達(dá)啟動與控制器等一系列設(shè)備及技術(shù),目前已形成了分布式和現(xiàn)場總線式控制系統(tǒng),廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活中,伴隨著信息技術(shù)對各類設(shè)備的深入影響,現(xiàn)今電氣工程及其自動化還結(jié)合了多種傳感器和控制器以實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)督與控制,從而大大提高生產(chǎn)效率和安全性。
2、電氣工程及其自動化在人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀
我國在電氣工程領(lǐng)域的教育投入長期保持高度重視,建國初期便在整合院校資源時將電氣工程作為重點學(xué)科單獨重組院校,相繼建設(shè)了三大重點電氣工程學(xué)校,分別是華北電力大學(xué)、東北電力大學(xué)和上海電力學(xué)院。由于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,在改革開放的三十多年間,電氣工程及其自動化幾乎成為各理工類高校必設(shè)專業(yè),為我國電氣工程的建設(shè)與發(fā)展培養(yǎng)了大量的電氣工程師。
但伴隨著我國產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,以及節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等政策的提出,電氣工程作為基礎(chǔ)性行業(yè)也必將面臨新的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式對于我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢而言,已經(jīng)暴露出創(chuàng)新實踐能力不足,設(shè)計開發(fā)思路傳統(tǒng),技術(shù)平臺支持薄弱等現(xiàn)象,這些現(xiàn)象也急需在政府的引導(dǎo)下,企業(yè)和高校共同合作解決,從而帶來良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。
三、電氣工程及其自動化的現(xiàn)狀分析及個人觀點
1、電氣工程及其自動化領(lǐng)域培養(yǎng)模式需要與時俱進(jìn)
我國現(xiàn)有的電氣工程及其自動化人才培養(yǎng)模式急需改進(jìn),在面對商業(yè)市場需求時,單純的理論成果或者實踐經(jīng)驗無法單方面完成預(yù)定的項目目標(biāo),這就需要在其人才培B上重視卓越工程師的培養(yǎng)。現(xiàn)實的人才培養(yǎng)體系中,從該專業(yè)從事的工作分開進(jìn)行理論和實踐的部分,已經(jīng)不能適應(yīng)我國龐大的產(chǎn)業(yè)升級需求了。所以筆者認(rèn)為企業(yè)與高校要積極合作,同時吸取國際先進(jìn)培養(yǎng)經(jīng)驗,就未來的電氣工程及其自動化發(fā)展根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢做出預(yù)估,錨定人才培養(yǎng)方向,使電氣工程師既有理論研究水準(zhǔn),還有實踐創(chuàng)新能力,并在跨學(xué)科上擁有豐富的知識技術(shù)儲備,在高精尖領(lǐng)域有廣闊的視野,在設(shè)計思維和理念上有人文內(nèi)涵。
2、電氣工程及其自動化需要實現(xiàn)重大課題的突破
電氣工程及其自動化的自我完善與進(jìn)步來自于理論創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新,而我國在進(jìn)行著產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,面對即將消失的人口紅利,工業(yè)生產(chǎn)方式必將走向高科技、自動化的軌道,一大批工業(yè)企業(yè)將面臨電氣工程方面的重大改造甚至要求有突破性的創(chuàng)新設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用,而這些也正是電氣工程及其自動化完成自我進(jìn)步良好機(jī)遇。憑借著廣闊的技術(shù)需求市場,我國在電氣工程及其自動化領(lǐng)域應(yīng)該設(shè)立重大課題進(jìn)行集中攻堅,抓住重點,實現(xiàn)我國電氣工程自動化的不斷進(jìn)步。
3、電氣工程及其自動化需要搭建更加智能化的系統(tǒng)開發(fā)平臺
在面對商業(yè)市場的需求時,除了在大型課題上需求電氣工程的專業(yè)技術(shù)進(jìn)步與突破,還要滿足一般企業(yè)和市場主體對電氣工程及其自動化的經(jīng)濟(jì)型需求。為此,在信息技術(shù)日益發(fā)展的今天,搭建更智能化的電氣工程及其自動化開發(fā)平臺以實現(xiàn)低成本、高效益的目標(biāo),能夠滿足普遍企業(yè)追求經(jīng)濟(jì)效益的訴求,也能大大提高我國各領(lǐng)域在電氣工程及其自動化方面的普及程度。
結(jié)語
[中圖分類號] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)04-0063-02
電氣工程及其自動化專業(yè)作為傳統(tǒng)的工程學(xué)科,已有上百年的發(fā)展歷史。為適應(yīng)新時期社會對電氣工程人才的不同需求,國內(nèi)外高校不斷推動電氣工程教育的發(fā)展與改革,教育理念也隨著時代的發(fā)展而變化,從原來的“重理論輕實踐”,逐步發(fā)展為“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力”。[1][2]
電力工程作為電氣工程及其自動化本科生培養(yǎng)的主干課程,是電氣工程本科生人才培養(yǎng)的重點課程,也是整個電氣工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程。[3]可見,如何提高電力工程課程的教學(xué)水平,這對于提高本科生的教育水平及畢業(yè)質(zhì)量有著重要的意義。電力工程作為一門整合工廠供電及電力系統(tǒng)分析兩門課程的綜合性課程,對構(gòu)建本科生電力系統(tǒng)知識體系具有舉足輕重的作用。課程內(nèi)容的豐富性造成了學(xué)時緊張、講課內(nèi)容泛而不精的情況。為解決該問題,可以從宏觀層面出發(fā),將若干電力工程相關(guān)課程內(nèi)容統(tǒng)一整合,從而優(yōu)化學(xué)時,突出重點,推動電力工程課程群建設(shè),使學(xué)生對電力系統(tǒng)的整體設(shè)備運行、調(diào)度、保護(hù)及設(shè)計有一個完整的了解,最終讓學(xué)生構(gòu)建完整的電力工程知識體系,滿足電力工業(yè)對人才發(fā)展的需求。這樣,加緊推進(jìn)電力工程課程群建設(shè)與實踐,就成為了電氣工程本科生教育改革的首要任務(wù)。
一、課程群建設(shè)理念簡介
20世紀(jì)90年代,北京理工大學(xué)在題為《在課程建設(shè)中應(yīng)當(dāng)以教學(xué)計劃的整體優(yōu)化為目標(biāo)》的教育改革項目中,首先提出了課程群建設(shè)的總體思路,繼而逐漸發(fā)展成為學(xué)科教育改革的新興理念,為國內(nèi)眾多高校教育改革提供了參考。課程群的主要內(nèi)涵為[4]:整合三門及三門以上學(xué)科相關(guān)課程,相互傳承,相互B透,相互補(bǔ)充,從而整合課程授課內(nèi)容,使課程結(jié)構(gòu)合理,層次清晰,進(jìn)一步挖掘課程的整體優(yōu)勢,從而建立起學(xué)科優(yōu)勢。課程群不僅能使學(xué)生能夠在較短的學(xué)時內(nèi)掌握重點、有效的知識,構(gòu)建堅實的知識體系,也能使教師在授課過程中將有限的知識點講透講精。課程群的整體是全面而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模@就避免了原來單一課程為求知識全面而進(jìn)行“蜻蜓點水”般的講課模式。
二、電力工程課程群建設(shè)方案
建立電力工程課程群,首先應(yīng)分析原有課程授課模式的不足,然后參考課程群的內(nèi)涵,選擇合理的相關(guān)課程,建立對應(yīng)的課程群,這樣才能提出合理的優(yōu)化整合方案。
(一)原有授課模式的不足
電力工程課程是整合工廠供電及電力系統(tǒng)分析相關(guān)課程的一門綜合性課程,主要講授電力系統(tǒng)的基本組成和運行原理,電力系統(tǒng)的元件參數(shù)計算、穩(wěn)定運行分析和故障分析的基本方法,電力系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計、主要電器設(shè)備選擇的原則和方法、繼電保護(hù)等內(nèi)容。由于囊括了工廠供電及電力系統(tǒng)分析兩門課程的內(nèi)容,其課程內(nèi)容豐富且繁重。在有限的學(xué)時中講授如此多的內(nèi)容在給教師帶來極大授課壓力的同時,也會讓學(xué)生漸漸失去學(xué)習(xí)熱情,并最終影響其對整個電力系統(tǒng)知識體系的構(gòu)建。
(二)課程群課程的選擇
電力工程課程群建設(shè),須秉承學(xué)科相近的原則,對知識點有重復(fù)或傳承的課程進(jìn)行整合優(yōu)化,從而建立起合理有效的課程群,使教師能輕松地傳播知識,學(xué)生能有效地學(xué)習(xí)知識。為此,結(jié)合我校電氣工程教育的特色與傳統(tǒng),我們挑選出了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理、電氣控制技術(shù)及電力系統(tǒng)調(diào)度自動化等三門課程,結(jié)合電力工程課程來建設(shè)電力工程課程群。
電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理主要講授繼電保護(hù)的基本概念、輸電線路的電流保護(hù)、接地保護(hù)、距離保護(hù)、縱聯(lián)保護(hù)的基本原理,變壓器保護(hù)的基本配置及主要保護(hù)的基本原理,自動重合閘、發(fā)電機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等內(nèi)容。電氣控制技術(shù)則主要討論異步電動機(jī)拖動系統(tǒng)和直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的起動和調(diào)速控制技術(shù),以及電氣線路的分析和設(shè)計,常用電磁式低壓電器的作用與分類、結(jié)構(gòu)與工作原理,可編程控制器的基本工作原理等。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化則以電力系統(tǒng)“四遙”為主線,主要講述電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的有關(guān)理論,性能和運行特性,涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的相關(guān)基礎(chǔ)理論。
從上述三門課程講授的內(nèi)容可以看出,其與電力工程的課程內(nèi)容互有傳承,相互滲透,并有較多的重復(fù)。電力工程主要講授電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)內(nèi)容,繼電保護(hù)則是在其基礎(chǔ)上的升華。因為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開保護(hù)裝置的調(diào)節(jié)與動作,而保護(hù)裝置的調(diào)節(jié)與動作又離不開電氣控制設(shè)備的判斷與運行,而這一切設(shè)備的自動化管理都離不開“四遙”技術(shù)的調(diào)度與管理。因此,從內(nèi)容上可以較為清晰地看出,這四門課程存在明顯的傳承關(guān)系,因而在授課過程中存在較多知識重復(fù)的問題。建立電力工程課程群,就是以電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行為基點,逐步提升知識的難度與高度,使知識結(jié)構(gòu)緊密,易于學(xué)生掌握。為建立結(jié)構(gòu)合理、層次清晰的電力工程課程群,就要對教學(xué)內(nèi)容及課時進(jìn)行整體優(yōu)化。
(三)電力工程課程群整體優(yōu)化方案
可以從三個角度來優(yōu)化電力工程課程群,分別為課程優(yōu)化、實驗優(yōu)化以及考核優(yōu)化。課程及實驗優(yōu)化主要以教師為主體,即明確“教什么”,而考核優(yōu)化則主要以學(xué)生為主體,即明確“學(xué)什么”。
1.課程優(yōu)化
針對四門課程授課內(nèi)容的特點,可以首先將電力工程課程中的繼電保護(hù)一節(jié)的內(nèi)容移到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程專門講授,而電力系統(tǒng)監(jiān)測與控制的內(nèi)容并入電力系統(tǒng)調(diào)度自動化課程中講授,與開關(guān)電器電弧、滅弧相關(guān)的原理及相應(yīng)保護(hù)設(shè)備,則并入電氣控制技術(shù)的高低壓電器一節(jié)講授。此外,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的微機(jī)保護(hù)一節(jié)與電力系統(tǒng)調(diào)度自動化課程內(nèi)容有較大的重復(fù),特別是硬件部分有許多相同之處,因此可以考慮將其并入電力調(diào)度自動化課程中講授。由此,通過重新制訂教學(xué)大綱,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容重新安排學(xué)時,可以使每一門課程的學(xué)時數(shù)得到合理安排。
2.實驗優(yōu)化
以往為促進(jìn)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力,每一門課程都配以相應(yīng)的實驗。該類實驗的特點是與教材內(nèi)容結(jié)合較為緊密,但主要以驗證性及演示性實驗為主,實驗時間分散,實驗內(nèi)容缺乏系統(tǒng)化。學(xué)生通過實驗只能片面地了解一部分課程內(nèi)容,且只能了解部分設(shè)備的運行情況,缺乏對整個電力系統(tǒng)運行的深入理解。因此,有必要整合實驗內(nèi)容,將單一分散的實驗課時整合為持續(xù)時間較長的整體的課程設(shè)計。
以上述四門課程為例,可以強(qiáng)調(diào)四門課程綜合的課程設(shè)計,如要求學(xué)生設(shè)計某廠礦的變電所,從而考核學(xué)生電氣設(shè)備選擇、電氣主接線設(shè)計、負(fù)荷計算等方面的知識。同時,還可以在此基礎(chǔ)上增加繼電保護(hù)裝置的要求,并要求學(xué)生繪出遙信遙感的結(jié)構(gòu)圖,從而考查學(xué)生綜合運用知識的能力,使學(xué)生能夠通過課程設(shè)計,達(dá)到整體了解變電所設(shè)計運行的基本方法以及注意點,從而提高學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力的目的。此外,還可以安排學(xué)生到臨近變電站進(jìn)行參觀實習(xí),讓學(xué)生了解相關(guān)電氣設(shè)備具體的作用,增強(qiáng)學(xué)生的感官認(rèn)識。相較于以往效率較低的課程實驗,這樣可以極大地提高W生的學(xué)習(xí)效率,并促進(jìn)學(xué)生知識的整體消化吸收。
3.考核優(yōu)化
課程內(nèi)容的優(yōu)化必然帶來考核內(nèi)容的優(yōu)化。以往由于課程知識點繁雜,學(xué)生在期末復(fù)習(xí)時需要記憶許多與本門課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)度不高的知識點,而課程的核心知識點卻由于復(fù)習(xí)時間緊而未能有效地掌握,從而影響了學(xué)生的成績。因此,通過課程群內(nèi)容的整體優(yōu)化,每一門課程都有相應(yīng)的重點內(nèi)容,這使得學(xué)生能夠在復(fù)習(xí)時能緊緊圍繞課程的核心知識點展開,而將關(guān)聯(lián)度并不高的內(nèi)容放入課程群的其他課程中進(jìn)行復(fù)習(xí),從而提高每一門課程的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)效率。這樣既能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績,也能使學(xué)生掌握合理有效的學(xué)習(xí)方法。
課程優(yōu)化、實驗優(yōu)化以及考核優(yōu)化有效地改善了教師與學(xué)生的教學(xué)及學(xué)習(xí)情況,使得教師講授最優(yōu)化,學(xué)生學(xué)習(xí)最優(yōu)化,使學(xué)生在有效的時間內(nèi)牢固掌握核心知識成為可能,從而實現(xiàn)了課程群建設(shè)的目標(biāo)與意義。
三、結(jié)束語
本文針對建設(shè)的電力工程課程群,分析了課程群內(nèi)不同課程的特點,從課程、實驗、考核三個方面提出了具體的優(yōu)化方案,為進(jìn)一步推動電氣工程本科生教育改革提供了參考。當(dāng)然,相關(guān)優(yōu)化方案還需在后續(xù)教學(xué)過程中根據(jù)實際教學(xué)效果不斷地完善改進(jìn),這樣才能使教學(xué)方法緊跟時展的腳步,使培養(yǎng)的學(xué)生能夠符合社會對人才發(fā)展的要求。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 丁守成, 張愛華, 黃瑞,等.電工電子實驗系列課程體系建設(shè)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2015(6):98-100,104.
關(guān)鍵詞:
電氣工程;教學(xué)改革;復(fù)合型人才;電氣專業(yè)
新形勢下,在電氣專業(yè)各個方向上都需要大批人才,僅僅強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)擁有高級知識的專業(yè)人才已經(jīng)變得不與時俱進(jìn)。當(dāng)前面臨的問題是如何在學(xué)生中有效普及創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育,使新一輪大學(xué)生適應(yīng)新形勢下創(chuàng)業(yè)引領(lǐng)計劃預(yù)期的目標(biāo)。就上述觀點,本文先分析了新形勢下電氣專業(yè)培養(yǎng)特點以及存在的問題,進(jìn)而闡述了新形勢下電氣人才的定位及培養(yǎng)目標(biāo),最后提出了新形勢下電氣專業(yè)的教學(xué)改革嘗試的部分措施。
1新形勢下電氣專業(yè)的特點及存在問題
目前,我國電氣專業(yè)發(fā)展水平提升明顯,已基本達(dá)到國際水平,甚至某些領(lǐng)域已達(dá)到國際前沿水平。盡管如此,我國的電氣總體水平仍略低于國際先進(jìn)水平。新形勢下,有必要重新分析電氣專業(yè)特點及其存在的問題,有針對性地解決問題。
1.1新形勢下電氣專業(yè)的特點
目前,在高新技術(shù)領(lǐng)域中電氣技術(shù)已成為主角,電氣專業(yè)的綜合性、適應(yīng)性、滲透性很強(qiáng),屬跨行業(yè)專業(yè),應(yīng)用性廣泛。智能化發(fā)展水平為其衡量標(biāo)準(zhǔn),具有亟待創(chuàng)新的特點。電氣專業(yè)集網(wǎng)絡(luò)控制、信息和電機(jī)電器等諸多專業(yè)技術(shù)于一身,是一門綜合性極強(qiáng)的專業(yè)學(xué)科,在很多科學(xué)領(lǐng)域都具有極強(qiáng)的適應(yīng)性、滲透性。電氣專業(yè)跨行業(yè)專業(yè)的特點與新形勢下以信息化帶動工業(yè)化、走新興工業(yè)化道路的國情相符合。這就要求電氣專業(yè)不斷創(chuàng)新,培養(yǎng)能促進(jìn)工業(yè)化社會高速發(fā)展,滿足各種智能化系統(tǒng)的發(fā)展需求的高素質(zhì)人才。
1.2新形勢下電氣工程專業(yè)存在的問題
新形勢下,電氣工程領(lǐng)域面臨的主要問題是電力系統(tǒng)的安全問題,以及如何對可再生資源進(jìn)行規(guī)劃及規(guī)模化利用的研究。這些問題都對電氣專業(yè)的人才培養(yǎng)造成了重要的影響。當(dāng)前亟待解決的問題主要有“重學(xué)輕能”現(xiàn)象嚴(yán)重、課程專業(yè)設(shè)置不合理、課程教材難以適應(yīng)新形勢下的發(fā)展需要、教學(xué)模式單一、缺乏較強(qiáng)的師資力量、設(shè)備落后、實習(xí)手段缺乏、人才知識結(jié)構(gòu)與需求不對等等一系列問題。學(xué)生在應(yīng)用能力方面比較弱,學(xué)校在專業(yè)建設(shè)上“重學(xué)術(shù)、輕能力”的傳統(tǒng)思想仍比較嚴(yán)重。電氣專業(yè)因其學(xué)科較多、交叉性強(qiáng)、實踐性強(qiáng)的特點,導(dǎo)致相應(yīng)的教材更新比較困難,實現(xiàn)有效教學(xué)非常困難;專業(yè)課程師資力量嚴(yán)重不足的情況突出,實驗設(shè)備缺乏,與現(xiàn)場脫節(jié)。此外,傳統(tǒng)的單一課堂教學(xué)模式,嚴(yán)重影響了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性,導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力難以發(fā)揮,創(chuàng)新教育明顯滯后。
2電氣工程人才定位及培養(yǎng)目標(biāo)
2.1電氣工程專業(yè)人才的定位及其目標(biāo)
培養(yǎng)高素質(zhì)、高端應(yīng)用型技術(shù)人才是電氣工程專業(yè)的教育目標(biāo),以正確的指導(dǎo)思想定位為前提,以堅持服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)為宗旨,將就業(yè)作為導(dǎo)向,培養(yǎng)出符合技術(shù)、生產(chǎn)、服務(wù)、管理第一線需要,具有良好職業(yè)道德的高級應(yīng)用型技術(shù)人才,使他們成為電氣生產(chǎn)、設(shè)備安裝、調(diào)試、維修及操作的主力軍。評價電氣工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)已成為創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
2.2電氣工程創(chuàng)新型人才的內(nèi)涵
創(chuàng)新型電氣人才是指具有較高層次的電氣專業(yè)知識層次高、基本功扎實、業(yè)務(wù)精湛,個人素質(zhì)和職業(yè)道德較高、具有較強(qiáng)科技和管理創(chuàng)新能力,又具有管理協(xié)調(diào)能力的人,尤其是善于將發(fā)明創(chuàng)造轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的高端人才。
3電氣專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)改革
面對飛速發(fā)展的社會,教學(xué)方式的改革迫在眉睫,主要可從以下7個方面入手:①完善師資隊伍體系;②改善教學(xué)方法和考核方式;③按時完善教材建設(shè);④強(qiáng)化實驗、實踐環(huán)節(jié);⑤進(jìn)行課程體系改革,加強(qiáng)專業(yè)課程之間的銜接和融合;⑥完善教學(xué)管理制度;⑦創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制;⑧校企合作建設(shè)“產(chǎn)學(xué)研”培養(yǎng)基地、創(chuàng)新性試驗基地以及試驗中心;⑨以創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè),以創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)。要加強(qiáng)對青年教師的培養(yǎng),使其成長為教學(xué)骨干的中堅力量,加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與創(chuàng)業(yè)就業(yè)指導(dǎo)專職教師隊伍,支持教師以各種形式將科技成果產(chǎn)業(yè)化,并鼓勵領(lǐng)導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);改革考試考核方式,注重考查學(xué)生運用知識分析、解決問題的能力,突破“高分低能”的瓶頸,開展教材內(nèi)容的及時更新。在實驗、實踐環(huán)節(jié)中利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)資源,促使學(xué)生深入學(xué)習(xí)和掌握知識的內(nèi)在聯(lián)系;加強(qiáng)建設(shè)科學(xué)的教學(xué)評價體系和行之有效的教學(xué)管理制度等;探索建立以需求為導(dǎo)向的學(xué)科結(jié)構(gòu),以及以創(chuàng)業(yè)為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)新機(jī)制,堅持走“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的道路,促進(jìn)教學(xué)、科研、生產(chǎn)三者的結(jié)合;大力推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)教結(jié)合的改革模式,實現(xiàn)創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)。
4結(jié)束語
當(dāng)前形勢下,電氣專業(yè)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育以深入貫徹黨的教育方針、政策,全面落實立德樹人為根本任務(wù),開辟了創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)的新路子,積極、主動地適應(yīng)了經(jīng)濟(jì)新常態(tài),重點推進(jìn)了以素質(zhì)教育為主題,以提高人才綜合素質(zhì)為核心,以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)重點,以完善設(shè)施條件和相關(guān)政策保障為支撐,加快培養(yǎng)了富有創(chuàng)新精神、敢于投身實踐的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才隊伍。
作者:于少娟 谷將 劉立群 單位:太原科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院
參考文獻(xiàn)
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2017年2月18日,教育部指導(dǎo)高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會在復(fù)旦大學(xué)召開,并了《新工科建設(shè)復(fù)旦共識》。教育部高教司在指導(dǎo)新工科高校建設(shè)時提出主題為“新工科建設(shè):愿景與行動”,目的在于加速發(fā)展新工科建設(shè),緊密結(jié)合高校工科實踐教學(xué)改革所面臨的問題、解決途徑進(jìn)行深入探討,最終提出新形勢下新工科建設(shè)行動計劃(“天大行動”)。同年4月28日CDIO聯(lián)盟年會在浙江大學(xué)城市學(xué)院召開,大會提出“專業(yè)認(rèn)證、建設(shè)新工科背景下的CDIO工程教育改革與發(fā)展”這一主題,并展開充分交流和研討,經(jīng)大會決議正式開展工程教育專業(yè)委員會的“千生計劃”。5月11日,在湖南工程學(xué)院由全國地方高校卓越工程教育校企聯(lián)盟、CDIO工程教育聯(lián)盟聯(lián)合主辦的“全國地方高校新工科發(fā)展高峰論壇”召開,論壇指出應(yīng)高度凝聚地方高校發(fā)展新工科建設(shè)。新工科建設(shè)是高等教育為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而提出的新的教育改革,是未來提升國家綜合競爭力和國際市場競爭力的保障,能夠有效改變目前高校工程教育現(xiàn)狀,為適應(yīng)我國新型產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求培養(yǎng)創(chuàng)新人才。目前我國正朝著從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型,這就需要培養(yǎng)能適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)的大量具有創(chuàng)新能力的高水平工程人才,從而我國高等教育改革面臨著培養(yǎng)高等工程人才的轉(zhuǎn)變。筆者作為一名從事多年高校電氣工程專業(yè)一線教師,結(jié)合自身的經(jīng)驗與新工科的內(nèi)涵,提出對新工科背景下地方院校電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)的思考,現(xiàn)將思考總結(jié)如下。
一、普通電氣專業(yè)人才培養(yǎng)
電氣專業(yè)本科生的培養(yǎng)已經(jīng)具有了比較成熟且模式固定的培養(yǎng)方式,就專業(yè)骨干課程為例,通常是以第一、第二學(xué)年進(jìn)行通識基礎(chǔ)課學(xué)習(xí),第三學(xué)年度完成專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí),第四學(xué)年度對開展專業(yè)課及畢業(yè)論文的設(shè)計。傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的優(yōu)點在于依托完備的教學(xué)體系完成知識傳授的過程,以課程知識為中心、學(xué)生掌握為目的。然而在全面展開教育教學(xué)改革的大潮中,這種傳統(tǒng)授課方式存在知識結(jié)構(gòu)簡單化、教學(xué)方法單一化的弊端,很難與現(xiàn)代高等教育發(fā)展需求相適應(yīng)。傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式是以教師為中心的單聲道授課,簡單、枯燥的形式完成傳道、授業(yè)、解惑的過程,缺乏與學(xué)生的互動過程,忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng);考核機(jī)制的單一,過度重視卷面成績,也不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。新工科背景下課堂改革應(yīng)以學(xué)生作為主體,應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮學(xué)生能動性,提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性,這樣,學(xué)生才能在學(xué)習(xí)過程中利用多種手段和方式培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,才能成為符合產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的合格人才。
二、新工科背景下適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)
高等院校工程人才培養(yǎng)應(yīng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求密不可分和相互支撐。只有培養(yǎng)出既掌握基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識,又具有工程實踐能力的高素質(zhì)應(yīng)用型工程科技人才,才能在未來國際市場新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的競爭中處于優(yōu)勢地位,才能適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。目前信息技術(shù)的應(yīng)用已與傳統(tǒng)行業(yè)完成相互融合,尤其是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)智能化改造,迎來了“互聯(lián)網(wǎng)+”“工業(yè)4.0”時代的到來,促進(jìn)了智能電網(wǎng)、數(shù)字工廠、電子商務(wù)、生物信息、智慧城市等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。傳統(tǒng)和相對單一的技術(shù)創(chuàng)新正轉(zhuǎn)化為具有商業(yè)模式的設(shè)計、制造、流通、消費等全面式的技術(shù)創(chuàng)新。高等工程技術(shù)人才的核心是實踐能力,并具有研發(fā)核心技術(shù)、組織管理等素養(yǎng)的綜合性創(chuàng)新型人才。在電氣工程專業(yè)人才的培養(yǎng)過程中,應(yīng)注重知識傳授與技術(shù)創(chuàng)造的緊密結(jié)合,應(yīng)注重技術(shù)資源整合與創(chuàng)新能力的緊密結(jié)合,使工程技術(shù)人才充分全面地理解社會產(chǎn)業(yè)的需要,推動新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
在產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢轉(zhuǎn)變的背景下,應(yīng)充分地認(rèn)識到人才的重要性。首先要將人才的培養(yǎng)定位在創(chuàng)新層面,注重具有工程意識的技術(shù)人才,為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展培養(yǎng)具有工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力的科學(xué)家、工程師和企業(yè)家。其次是人才的培養(yǎng)質(zhì)量。合格的具備工程素養(yǎng)的人才應(yīng)具備多維知識與能力結(jié)構(gòu),能夠滿足未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展在技術(shù)運用、創(chuàng)新等方面的需求。適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新工科創(chuàng)新人才的培養(yǎng)核心在于創(chuàng)新能力的提高,涉及專業(yè)知識、創(chuàng)造意識、創(chuàng)新思維等多方面,同時還要求具備整合與開發(fā)、團(tuán)隊合作、組織領(lǐng)導(dǎo)、相互交流和終身學(xué)習(xí)等能力,因此培養(yǎng)具有開拓進(jìn)取創(chuàng)新能力的人才勢在必行。
三、新工科背景下交叉開放的創(chuàng)新人才培養(yǎng)
現(xiàn)有電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式可能會限制教師和學(xué)生的思維方式,應(yīng)充分地發(fā)揮專業(yè)基礎(chǔ)知識支撐作用,并與多學(xué)科相互交叉結(jié)合,形成專業(yè)開放狀態(tài)。為改變新工科背景下人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀,加快創(chuàng)新人才培養(yǎng)進(jìn)程,在實際教學(xué)過程中應(yīng)進(jìn)行以下幾方面的改進(jìn)。其一,開放課程。精減專業(yè)核心課程,優(yōu)化課程內(nèi)容,同時輔助開設(shè)多學(xué)科課程,在專業(yè)知識中融入新知識要點和技術(shù)要點。改革專業(yè)知識結(jié)構(gòu)設(shè)計,制定跨學(xué)科課程融入機(jī)制,借助網(wǎng)絡(luò)信息手段擴(kuò)展多學(xué)科專業(yè)知識的輔修,打破傳統(tǒng)單一專業(yè)學(xué)習(xí),以需求為導(dǎo)向,建立多學(xué)科交叉課程群,擴(kuò)大輔修課程覆蓋面。其二,開放環(huán)節(jié)。努力實現(xiàn)開放課堂以外所有環(huán)節(jié),特別是不同學(xué)科間的交流互動環(huán)節(jié),形成相互學(xué)習(xí)、相互借鑒的培養(yǎng)模式。多學(xué)科不同專業(yè)的跨界融合是發(fā)展的必然趨勢,最終實現(xiàn)工程復(fù)合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。其三,融合要素。新工科背景下電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)注重創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)要素的融合。培養(yǎng)過程中要注重專業(yè)課程與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)通識課程的融合,將創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維融入課程教育,加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力訓(xùn)練,依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地和科研院所等機(jī)構(gòu)拓展發(fā)展空間。其四,多維時空培養(yǎng)。新工科背景下電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)全方位思考、實踐。從時間節(jié)點上看,本科階段界于基礎(chǔ)教育和研究生教育之間,具有重要的承前啟后過渡的作用;從空間節(jié)點上看,本科階段處于理論聯(lián)系實際階段,是將課堂理論知識如何應(yīng)用到實踐中的重要時期,是實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)合作和科教融合的過程;從內(nèi)涵角度上看,倡導(dǎo)“開放、合作、創(chuàng)新”的指導(dǎo)理念,實行“全人教育”,實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人。新工科背景下工程人才的培養(yǎng)過程是從“工學(xué)交替”向“工學(xué)交融”的轉(zhuǎn)變,是科技信息、市場和社會需求、專業(yè)知識的集成體現(xiàn),是培養(yǎng)兼具多學(xué)科背景和社會使命感人才教學(xué)模式重要效果體現(xiàn)。
四、新工科背景下校企協(xié)同的人才培養(yǎng)
電氣工程及其自動化專業(yè)是順應(yīng)國家生產(chǎn)和人們生活現(xiàn)代化需要的一個新專業(yè),社會對高級電氣工程師的需求量呈上升趨勢,然而,合格的電氣工程及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才卻非常缺乏。究其原因,一是電氣工程的自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是隨著微電子、信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的比較年輕的新專業(yè),因為年輕,使得該專業(yè)的師資談不上資深,特別是自動化方向;二是舊的人才培養(yǎng)模式,重理論輕實踐,重傳統(tǒng)輕創(chuàng)新,束縛和局限了該專業(yè)教師隊伍的建設(shè)和發(fā)展。
首先,本專業(yè)的師資來源,科班出身的不多,許多教師都是相近專業(yè)學(xué)科轉(zhuǎn)化而來的,俗話說,隔行如隔山,盡管是相近學(xué)科,要轉(zhuǎn)化也是需要過程和時間的。其次,大多數(shù)教師是大學(xué)畢業(yè)或研究生畢業(yè)后直接到高校任教,由學(xué)校到學(xué)校,理論上或許很強(qiáng),但自身缺乏實踐經(jīng)驗,讓他們培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型人才似乎有點不切實際。第三,高校擴(kuò)招,師資隊伍總量不足,科研、教學(xué)工作量過重,壓力太大,教學(xué)質(zhì)量難以保證。
二、高素質(zhì)師資隊伍的建設(shè)
人才培養(yǎng),教師為本,電氣工程及其自動化專業(yè)是一個理論與實踐、知識與技能結(jié)合的非常緊密的一個專業(yè),對師資的要求也很高。而且,要培養(yǎng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的理論知識扎實、實踐能力強(qiáng)、能在電氣工程相關(guān)領(lǐng)域工作的高級應(yīng)用型專門人才,就必須要有理論基礎(chǔ)堅實、專業(yè)知識豐富、實踐能力過硬的集素質(zhì)高、內(nèi)涵深、能力強(qiáng)于一體的教師群體。因此,必須重視和加強(qiáng)高素質(zhì)師資隊伍的建設(shè),其途徑與方法大致如下:
1、完整的師資隊伍建設(shè)規(guī)劃或計劃。任何事情不可能一蹴而就,師資隊伍建設(shè)是長期性、漸進(jìn)性的一項工程,必須有一個總體規(guī)劃、培養(yǎng)目標(biāo)和方案。也就是說,以教師隊伍建設(shè)為核心,確立教師的主體地位,把高素質(zhì)、高水平的學(xué)術(shù)帶頭人培養(yǎng)作為專業(yè)建設(shè)和發(fā)展的關(guān)鍵。要繼續(xù)引進(jìn)高學(xué)歷、高素質(zhì)、高技能的優(yōu)秀人才。在幾年內(nèi),本專業(yè)教師的學(xué)歷、知識水平要達(dá)到一個什么目標(biāo),通過何種辦法和措施來保證目標(biāo)的達(dá)成必須做到心中有數(shù),有一個遠(yuǎn)期規(guī)劃和近期計劃。
2、夯實理論基礎(chǔ),提高專業(yè)知識水平。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,電氣工程及其自動化專業(yè)的自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的廣泛應(yīng)用,我們教師仍然抱著舊的書本知識教學(xué)生是不夠的,教師就應(yīng)該走在學(xué)生的前面,夯實理論基礎(chǔ),提高專業(yè)知識水平,掌握最新前沿知識,才有資格教學(xué)生。除了自學(xué)外,應(yīng)該定期地、有計劃地讓教師繼續(xù)深造,讀研、讀博或?qū)I(yè)培訓(xùn);開展教學(xué)比賽,通過相互觀摩、評議,研討教學(xué)內(nèi)容、實驗方法,取長補(bǔ)短,提高專業(yè)教學(xué)水平。
3、加強(qiáng)教師實踐技能的學(xué)習(xí)和提高。實踐是工科專業(yè)的根本,實踐教學(xué)和理論教學(xué)同等重要,就像人的兩條腿,缺一不可。光有理論或光有技能都是不行的,教師除理論知識外,還要多到生產(chǎn)一線參與企業(yè)技術(shù)開發(fā),積極申報科研課題或參與校企合作工程項目。在實踐中加強(qiáng)學(xué)習(xí),讓理論回歸實踐,反過來實踐又強(qiáng)化了理論,打造和建設(shè)一支“教師+工程師”的雙師型教師隊伍。
4、加強(qiáng)學(xué)術(shù)梯隊的建設(shè)。要提高教師隊伍的學(xué)術(shù)水平和實踐能力,一定要加強(qiáng)電氣工程及其自動化專業(yè)的建設(shè)。教學(xué)水平高、效果好的教授、副教授要有計劃地引導(dǎo)和培養(yǎng)青年教師,同時在進(jìn)行課題研究或解決企業(yè)實際問題項目中,要組織團(tuán)隊攻堅,形成一個團(tuán)結(jié)協(xié)作,結(jié)構(gòu)合理的專業(yè)師資梯隊和學(xué)術(shù)梯隊。
5、加強(qiáng)電氣工程及其自動化專業(yè)教師現(xiàn)代教育技術(shù)培訓(xùn)。教學(xué)生自動化,而自己不能使用現(xiàn)代教育技術(shù)和方法的教師是不稱職的。作為該專業(yè)教師,除了基于計算機(jī)媒體技術(shù)的多媒體教學(xué)外,還要掌握網(wǎng)絡(luò)教學(xué),遠(yuǎn)距離教學(xué)等多種形式。通過圖像、動畫、影片等形式演繹出來,使學(xué)生能更直觀、更深刻的理解和認(rèn)識,這就需要一批掌握該專業(yè)現(xiàn)代化教學(xué)方法的教師隊伍。因此,要鼓勵和支持教師積極參加相關(guān)教學(xué)技術(shù)培訓(xùn)和研討會,提高職業(yè)素養(yǎng)和現(xiàn)代化教學(xué)方法運用水平。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)24-0221-02
一、船舶電力拖動系統(tǒng)課程發(fā)展的主要歷史沿革
學(xué)校于1978年開設(shè)船舶電氣自動化專業(yè),船舶電力拖動系統(tǒng)成為該專業(yè)的主干課程。該專業(yè)始終以培養(yǎng)船舶工程應(yīng)用型人才為辦學(xué)目標(biāo),堅持以培養(yǎng)學(xué)生實際工作能力的指導(dǎo)思想開展教學(xué)與人才的培養(yǎng)。自本課程開設(shè)以來,在強(qiáng)化基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論教學(xué)的同時,突出實踐能力的訓(xùn)練。經(jīng)過多年的摸索和課程建設(shè),改革和完善了課程知識體系和教學(xué)模式,編寫了一系列教學(xué)文件,并積極采取措施大力推進(jìn)教學(xué)改革,特別是工學(xué)結(jié)合模式的研究與實踐,都取得了很大的進(jìn)展。2001年專業(yè)調(diào)整后,電氣工程及自動化專業(yè)劃分出電力傳動和船舶電氣兩個專業(yè)方向。船舶電力拖動系統(tǒng)是電氣工程及自動化專業(yè)的主干課程,是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)限定課,在專業(yè)的整個課程體系中,占有重要地位。近年來,隨著船舶電力拖動系統(tǒng)課程學(xué)時數(shù)的縮減,以及學(xué)生的不斷擴(kuò)招,該課程的教學(xué)也應(yīng)進(jìn)行了一系列的改革來為適應(yīng)教學(xué)評估和教學(xué)改革的要求創(chuàng)造條件。我校物流工程學(xué)院電氣自動化系根據(jù)現(xiàn)有師資力量和實驗室以及085建設(shè)項目,卓越工程師教育培養(yǎng)計劃等實際情況,為了讓學(xué)生更好地了解船舶電氣工程學(xué)科的發(fā)展趨勢,保持課程內(nèi)容的先進(jìn)性,在課程內(nèi)容以及體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改革和探索,以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,并取得很好的教學(xué)效果。
二、課程內(nèi)容和組織方式
《船舶電力拖動系統(tǒng)》是船舶電氣自動化的核心專業(yè)特色課程,主要內(nèi)容包括船舶電力拖動基礎(chǔ)、船舶常用低壓控制電器、船舶電氣基本控制電路、船舶典型控制電路、船舶鍋爐控制電路、船舶鍋爐控制電路、船舶甲板機(jī)械的電力拖動控制電路、舵機(jī)的電力拖動控制電路和船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)等。課程主要介紹電力拖動系統(tǒng)的基本理論和船舶電力拖動與控制系統(tǒng)的組成、工作原理及相關(guān)的基礎(chǔ)知識。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握電力拖動系統(tǒng)的運行性能和基本計算,熟悉船舶主要機(jī)電設(shè)備,拖動系統(tǒng)的線路與原理,及船舶電氣控制的原理,側(cè)重反映了船舶電氣自動化的新技術(shù);培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力,為今后從事船舶電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。為了尊重個性,發(fā)揮特長,加強(qiáng)學(xué)生船舶電力拖動系統(tǒng)分析和設(shè)計能力培養(yǎng),在課程組織方式進(jìn)行實踐,對在電氣工程及其自動化、自動化專業(yè),打破了行政班級的界限,根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)、興趣和特長按層次分流培養(yǎng)的試點。從實際船舶電氣工程出發(fā),將理論教學(xué)與實驗教學(xué)緊密集合,加強(qiáng)習(xí)題課與課堂討論環(huán)節(jié),并輔以課外組織創(chuàng)新團(tuán)隊、開設(shè)專家講座等多種形式,已逐漸彌補(bǔ)了學(xué)生實踐能力培養(yǎng)方面的缺陷,并取得顯著成效。
三、船舶電力拖動系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
隨著科學(xué)技術(shù)和航運事業(yè)的發(fā)展,船舶電力拖動系統(tǒng)課程內(nèi)涵在不斷加深。本門課程為有志從事船舶電氣自動化專業(yè)領(lǐng)域工作的學(xué)生而開設(shè)。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握船舶電力拖動基礎(chǔ)知識,掌握船舶電氣控制線路的工作原理和分析方法,使學(xué)生具備從事船舶電氣工作的基本能力。表1所示為船舶電力拖動系統(tǒng)課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu),包括教學(xué)內(nèi)容、能力培養(yǎng)和評價標(biāo)準(zhǔn)。
過程中應(yīng)結(jié)合專業(yè)的實際情況,結(jié)合科技發(fā)展,不斷探索課程的教學(xué)內(nèi)容和組織形式,以培養(yǎng)高素質(zhì)的人才。
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