电气工程综合实践平台建立的思考与探索

杨晓静 尹忠东 吴志明 李广森

摘要以应用型人才培养为目标, 本文阐述了如何依托我校资源优势,构建电气工程综合实践平台的思路。该平台打破原来按专业课程设置实验课程的模式,形成具有一定独立性、系统性、层次分明的实践教学体系。平台的建成为学生全面学习与掌握电气工程领域的专门知识与技术提供了一个高度综合的工程技术环境,对培养应用型高级工程技术人才具有积极的意义。

关键词电气 工程 实践教学 平台

中图分类号:G642文献标识码:A

1 平台建立的意义

实践教学在对学生进行综合工程素质教育、培养学生的工程实践能力和创新精神方面具有其他课程无法替代的作用。特别是对于电气工程学科而言,其大多数课程都有很强的实践性,培养手段和教学方式具有自身的明显特点,人才培养目标的实现需要通过大量的实践教学环节。但从目前状况来看,实践教学环节与科学研究严重脱节、实践教学没有与最新技术知识和成果有机结合起来等诸多问题,造成学生在动手实践时对所学知识难以综合灵活运用,缺乏深入分析和解决相关问题的能力和素养。因此,对电气工程实践教学进行深入研究和改革就显得尤为迫切和必要。正是基于上述考虑,我们搭建了电气工程综合实践平台。

2 平台建设的有利条件

电气工程综合实践平台的搭建依托我校工程实践中心。工程实践中心把传统的学校管院(系)、院(系)管教研室、教研室管实验室的三级管理模式改革为校、院两级管理,即由学校和电气与电子工程学院共同管理。这不仅有利于加强学校对中心的宏观调控与指导,还有利于充分发挥学院的学科和师资优势,开展教学与科研活动,多方的努力促使中心飞速发展,使得我们打破原有的学科界限,按照学科群的研究层次和研究方向对平台进行统一规划、集中建设,实现资源统管共享,使有限的教学资源发挥最大的规模效益。在学院领导、教务处、中心的共同配合下,该平台开展的实践教学活动已经确定为大学生培养方案的必修课程。在综合实践平台的搭建和应用过程中,我们注重使其面向教学的同时也面向科研、面向社会。一方面,鼓励教师把科技创新的新成果不断融入实践教学中,促进科研成果或思路向教学的转化,推动实践教学向高、新层次发展;另一方面,要充分利用社会资源,与科研单位、高新技术公司、国有大中型企业建立良好的合作关系,让他们积极参与到实践教学中来,使实践教学紧跟工程技术的发展。作为综合实践平台的一部分,不仅促进了教学条件的改善,拓展了平台硬件资源的内涵,而且有利于提高实践教学队伍的学术水平,带动综合型、创新型实践项目的开设。实践证明,这种以教学为主体,以科研、社会服务提升教学的模式有利于提高实践教学的整体水平并形成自我完善、自我发展的良性循环,是高等工程教育发展的必由之路。

3 平台基本结构

电气工程综合实践平台,适应了电气工程学科宽口径并与多学科渗透与融合的特点,拥有电力系统、电机电器、电力电子、信息控制、开关设备、认知拆装、创新实践七个训练方向。电力系统方向拥有一个高度自动化的多机复杂电力系统模型,由3台相当于电厂的电力系统综合自动化试验台和1台相当于调度中心电力系统微机监控试验台构成。该模型能够反映现代电能的生产、传输、分配和使用的全过程;充分体现现代电力系统高度自动化、信息化、数字化的特点;实现电力系统的检测、控制、监视、保护、调度的自动化。开关设备方向分高压、低压、户外三个部分,主要教学设备采用与现场完全一致的GGD型低压开关柜、GCK型抽出式开关柜、XGN型高压开关柜,可以开展机电拖动与控制系列综合试验、低压成套开关设备系列综合试验、高压成套装置的制作、试验、操作和运行。电力电子训练方向拥有通用换流器平台一套、两套可控串补装置及支持第三方编程的开放性监控平台,可以满足各类工程人员电力电子领域相关内容的训练需求。电机电器方向现有成套电机与电气技术实验装置18套,内容涵盖电力系统发电、变电以及用电过程,使学生通过实际操作变压器、电机等各种电力系统重要组成设备,感受其工作原理与特性。信息控制方向主要有PCB制作系统、SMT表面贴装实习系统、机电一体化实训装置、单片机综合仿真实验仪、SOPC实验开发系统等设备,可以开展涉及汇编语言程序设计、单片机原理及应用、DSP技术及应用、嵌入式系统设计、微机原理与接口技术实验、焊接技术训练、SMT实习、印制板制作等相关内容的实践教学。拆装认识方向拥有交流电机结构模型、现役10千伏隔离开关、3.5万伏滤波装置、各类电机和变压器的教学模型、电阻器及各种低压电气配电元件包括开关、断路器、继电器等,主要用于各种电力生产设备结构与工作原理的认知,达到普及工程基础知识、启发工程意识的目的。创新实践方向主要开展高低压开关、电机电器、电力系统、电力电子、信息控制各方向交叉融合的创新训练,旨在让学生在教师的指导下针对选定课题进行尝试性的研究,这种研究的目的不仅在于得出研究的成果,更重要在于研究活动本身所给予学生的从事科学研究的训练和独立工作能力的培养。

4 平台的建设思路与教学体系

平台结合当前社会需要,针对学生专业分化特点,在一级学科层面上构建“多层次、模块化”的教学内容体系,将学生从原有专业知识面过窄的二级学科领域引导到一个更高的层次,针对发、输、配、用电系统及相关基础技术对学生进行高度综合的工程技术训练,使其把握电气工程及其自动化专业各门基础与专业课程之间的本质联系和内在衔接。平台所开展的实践教学由若干训练模块构成,训练模块主要分为工业认知、原理培训、拆装实习、系统设计与搭建、综合创新、仿真训练、运行与测试、成果总结与提升几大类。通过把不同层次的技术和方法融合到相应模块中,并根据学科专业的不同要求进行灵活构架,教学内容呈现为基础型、综合型、创新型三个层次:基础训练层次主要对学生进行认知性工程训练和电气工程技术基础训练,目的在于培养兴趣、传授工程知识、启发工程意识、锻炼动手能力,增强学生对电气工程学科及现代工业生产方式的感受与认识。比如:让学生亲手绕制一台三相异步电机,完成从绕线、下线,到接线、装配、通电运行的全过程。综合训练层次的教学内容具有跨学科、综合性的特点,强调知识的融会贯通和综合运用。通过经历“系统设计、硬件制作、软件编写、调试测量、撰写报告”等一系列环节,让学生学会如何综合应用电气工程相关的知识和操作技能分析、解决问题。创新训练层次让学生接触到比前两个层次更有深入性和广泛性的教学内容,引导学生独立思考、追求真理、尊重科学、大胆创新,从而使实践能力、科学精神及创新意识得到全面提高。上述三个层次形成了从低到高、从接受知识到培养能力的实践教学体系,该体系既能保证基础训练和基本技能的培养,又可满足较高层次的能力培养要求。整个教学计划由浅到深、由易到难、由元件到系统,循序渐进地融入到教学过程中,使学生由点到线、由线成面、由面建体,逐步地、分层次地、全方位地培养实践能力和创新意识,使学生成为能够从事电气工程及其自动化领域相关的工程设计、生产制造、系统运行、系统分析、技术开发、教育科研、经济管理等方面工作的复合型高级工程技术人才。

5 平台应用现状

电气工程实践教学平台贯彻多学科集成思想,为学生营造宽阔、真切的大工程背景,拓宽学生视野,以培养 “基础宽、能力强、素质高”的具有综合工程素质和创造性的高级工程技术人才为主要目标,面向全校本科生开展工程基础、综合实践和创新的素质教育,在强调工程实践能力的同时,更加重视工程意识和工程创新能力的培养。实践证明,平台的建成为学生全面学习与掌握电气工程领域的专门知识与技术提供了一个高度综合的工程技术环境,对继承和发展我校电气工程学科多年形成的优势与特色、培养应用型高级工程技术人才无疑都具有积极的意义。

参考文献

[1] 张彩霞.电气工程与自动化专业综合实验平台建设的思考与探索[J].实验室科学,2008.4.

[2] 堵俊,吴晓,羌予践,曹海平,郭汉清.以综合能力培养为抓手,构建电气类开放实验教学平台[J].电气电子教学学报,2008.S1.