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二、關于電氣學科環(huán)節(jié)的分析
1隨著電氣工程系統(tǒng)的不斷健全,電氣學科理論知識也在不斷深化應用,這兩者實現(xiàn)了相互促進。我國對于電氣信息學科的劃分包括以下內(nèi)容,其屬于工學門類,其學科分支有電氣工程、信息通信工程、計算機科學技術等。無論是哪一個學科分支,其都以計算機應用為基礎,這是電氣學科的理論實踐基礎,也是電氣工程的應用基礎。隨著時代的發(fā)展,其技術工程及其電磁類的基礎學科得到有效結合。實現(xiàn)了對其現(xiàn)代電氣工程的發(fā)展,滿足了市場經(jīng)濟的發(fā)展需要。我國電氣工程一級學科下設五個二級學科:電機與電器、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術,電氣工程包含的專業(yè)基礎理論有電路原理、模擬電子、數(shù)字電子、微機原理與接口技術、單片機原理、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、電機學、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)達國家的電氣工程專業(yè)體系是比較健全的,隨著經(jīng)濟時代的發(fā)展,其內(nèi)部理論實踐體系日益健全,伴隨著科學技術的發(fā)展而發(fā)展。在以前的電氣工程專業(yè)中,國外發(fā)達國家的教學是以電力工程為主要的模式,隨著知識經(jīng)濟時代的發(fā)展,其電子技術及其計算機技術逐漸成為電氣工程的應用核心,其電氣學科體系日益健全。有些國外高校的電氣工程教學過程中,實現(xiàn)了對電力工程學科的取締,取而代之的是電氣工程的計算機應用教學,這滿足了國際經(jīng)濟發(fā)展的局勢,實現(xiàn)了對電氣工程的更新,保障了電氣學科系統(tǒng)的健全,確保其內(nèi)部各個環(huán)節(jié)的有效協(xié)調(diào),無論是電氣學科的健全還是電氣工程技術的更新,這一定程度提升了國外發(fā)達國家的發(fā)展的軟硬實力。我國的電氣工程始于1908年上海南洋公學的電機電工學科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的歷史了。1917年該校的電機專科設立了電訊門,即我國最早的無線電專業(yè),如今的電子信息及計算機專業(yè)群都是由此發(fā)展演化而來的。1932年,清華大學設置了電機系。建國后,我國建立了一大批以工科為主的多科性大學,其中大多設立了電機工程系。1977年以后,大部分高校的“電機工程系”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,我國大學一般都是強弱電分開,即電氣類與電信類分設在不同的學院。
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,我國高校的電氣工程教學中,電力學科也逐漸實現(xiàn)了與現(xiàn)代信息技術的融合,符合了國家信息化經(jīng)濟的法發(fā)展需要,這有效推動了我國的電氣工程的學科應用系統(tǒng)的健全,進行其電氣工程領域的技術創(chuàng)新模式的應用,保障其內(nèi)部技術應用環(huán)節(jié)的優(yōu)化。在此過程中,我們?yōu)榱吮緡碾姎饨?jīng)濟的發(fā)展需要,需要進行國外電氣學科的先進管理經(jīng)驗的汲取。國外發(fā)達國家的著名大學大都把電氣工程、通信工程、計算機工程放在同一學院,以利于在電氣工程學科中融入大量的信息技術知識。與其他學科不斷交叉融合,拓展了研究領域,大量的研究都是在跨學科領域開展的。與企業(yè)聯(lián)系密切,科技成果轉換能力強,引領產(chǎn)業(yè)技術更新。
三、關于電氣技術發(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),人類才不可逆轉地進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、計算機技術、電機電器技術信息與網(wǎng)絡控制技術、機電一體化技術等諸多領域,是一門綜合性較強的學科。電氣工程及其自動化的專業(yè)范圍主要包括電工基礎理論、電氣裝備制造和應用、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)的基礎性也決定了它具有很強的學科交叉和融合能力。
培養(yǎng)要求:該專業(yè)培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發(fā)、經(jīng)濟管理以及電子與計算機技術應用等領域的“高素質(zhì)、強能力、應用型”高級工程技術人才。學生主要學習電工技術、電子技術、信息控制、計算機技術等方面較寬廣的工程技術基礎和一定的專業(yè)知識。本專業(yè)主要特點是強弱電結合、電工技術與電子技術相結合、軟件與硬件結合、元件與系統(tǒng)結合,學生受到電工電子、信息控制及計算機技術方面的基本訓練,具有解決電氣工程技術分析與控制技術問題的基本能力。
主干學科:電氣工程、計算機科學與技術、控制科學與工程。
主要課程:電路原理、電子技術基礎、電機學、電力電子技術、電力拖動與控制、計算機技術(語言、軟件基礎、硬件基礎、單片機等)、信號與系統(tǒng)、控制理論等。
電氣工程一般分為電力系統(tǒng)和應用電子(也就是電力電子)。
二、專業(yè)發(fā)展前景
電氣工程學科涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防及人民生活等各領域,與電子科學與技術、計算機科學與技術、控制科學與工程、信息與通信工程、環(huán)境科學與工程、生物醫(yī)學等學科交叉滲透,拓寬了電氣工程學科的內(nèi)涵與外延。隨著科技的發(fā)展,電氣工程的學科結構、研究領域、技術領域發(fā)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(yè)內(nèi)涵也發(fā)展演變?yōu)閺婋姾腿蹼娊Y合、電工技術和電子技術結合、軟件和硬件結合、元件和系統(tǒng)結合。例如“電氣工程”和“電子技術”以及“控制科學”交叉融合產(chǎn)生了“電力電子技術”; “電氣工程”與“材料科學”的交叉融合產(chǎn)生了“超導電工技術”和“納米電工技術”; “ 電氣工程”與“機械工程”及“計算機學科” 的交叉融合產(chǎn)生了“機電一體化”新學科,已形成了以“機械”為主體、電氣工程和計算機控制為技術核心、“機械+電氣+計算機”的有機融合,“機電一體化”技術實際上就是電氣自動化技術高度發(fā)展的一個階段的必然產(chǎn)物,它是電氣自動化領域中機械技術與電子技術有機結合的一種高新技術,也可以說隸屬于“電氣工程及其自動化”的專業(yè)范疇。隨著科學技術的高速發(fā)展,電力成為國民經(jīng)濟中重要的生產(chǎn)資料及人民生活中必不可少的生活資料。當今,電氣化水平的提高使得各種經(jīng)濟活動都離不開電(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、更綠色、更和諧,同時智能電力系統(tǒng)是一個廣義的堅強智能電網(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、應用電子技術、高電壓與絕緣技術、電機電器及其控制
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)從事高壓電器設備設計、制造和運行維護等方面的高級工程技術人才。該專業(yè)方向依托電氣工程一級博士學位授權學科和博士后科研流動站,覆蓋了高電壓與絕緣技術和電介質(zhì)工程2個二級博士、碩士學位授權學科,電力系統(tǒng)為國家級重點學科。同時,該專業(yè)方向設置高電壓絕緣技術和電氣絕緣與電纜兩個專業(yè)模塊。
就業(yè)方向:可在電力設備制造行業(yè)從事高電壓設備的設計、開發(fā)、生產(chǎn)和管理等工作,可在電力系統(tǒng)從事高壓設備的運行維護方面的技術工作和管理工作,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和科研工作。
2.電氣技術方向
電氣技術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位博士學位授予權,電氣工程領域擁有博士后流動站,在高電壓與絕緣技術、電機與電氣和電力電子與電力信息處理學科具有工學碩士授予權。
就業(yè)方向:電氣技術方向主要培養(yǎng)電氣測量與控制技術方面的高級電氣工程技術人才,從事電參量和磁參信息獲取與處理技術研究工作,以及電氣技術自動化控制領域的裝置與系統(tǒng)的設計開發(fā)與應用研究工作。學位獲得后,可在電氣工程技術領域的企業(yè)、承擔理論研究、技術開發(fā)、運行管理等技術工作,也可以在研究機構和高等學校從事研究與教學工作。
3.電機與電氣方向
電機與電氣學科在一體化電機的理論與技術方面,主要研究了步進電機、無刷直流電機、感應同步器等。在電機的電力電子驅動技術方面,研究了電動車、電機驅動系統(tǒng)的結構與控制策略,變頻電源諧波抑制技術。在高環(huán)境、高可靠電機與電器方面,研究了高環(huán)境電器可靠性理論與技術航天電器的理論與技術、衛(wèi)星姿控用飛輪的可靠性設計。在新型電磁機構的理論與應用方面,研究了特種電機、磁性流體密封、旋轉軸的在線平衡、電磁成型技術。其中在步進電機和無刷直流電機等特種電機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、機械、交通、建筑等行業(yè)從事電子領域的研究、設計、開發(fā)、運行及管理等工作,也可以在研究機構和高等學校從事研究與教學工作。
4.應用電子技術方向
應用電子技術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、電力電子技術、自動控制、信號變換與處理等方面工作的寬口徑、復合型高級工程技術人才。
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
一、電氣工程技術的發(fā)展史
電氣工程(Electrical Engineering)是現(xiàn)代科技領域核心學科之一,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)的有關學科的總和。21世紀的電氣工程概念已經(jīng)遠遠超出這一范疇,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)了國家的科技進步水平,因此,電氣工程的教育和科研在發(fā)達國家大學中始終占據(jù)重要地位。
1.電磁學理論的建立及通訊技術的發(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世紀的英國,1663年德國科學家蓋利克發(fā)明了摩擦起電的儀器,1729年英國科學家發(fā)現(xiàn)電荷可以通過金屬傳導等等,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年法國物理學家?guī)靵鐾ㄟ^扭秤測量靜電力和磁力總結出: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志著人類對電磁現(xiàn)象的研究從定性階段進入了定量階段。
(2)“伏打電池”。1799年意大利物理學家伏特經(jīng)過反復實驗發(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大到了動電,開辟了電學研究的新領域。
(3)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應和安培右手定則。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)過反復實驗證實了這一發(fā)現(xiàn)。其后安培進行了更深入的研究,提出了右手定則,發(fā)現(xiàn)了電流方向與磁針轉動方向之間的關系。安培還通過實驗發(fā)現(xiàn)了兩個通電導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的基礎。
(4)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應。英國科學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”。電磁感應的發(fā)現(xiàn)使生產(chǎn)電成為可能,至今,發(fā)電機、電動機、變壓器都是運用電磁感應原理工作的。
(5)麥克斯韋建立電磁場理論。英國數(shù)學家、物理學家麥克斯韋總結了前人的一系列成果,用數(shù)學方程式表示電磁場,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《電磁學通論》是里程碑式的自然科學理論巨著。
任何科學發(fā)明與發(fā)現(xiàn)都是許許多多的科學家不懈努力的成果,德國物理學家歐姆、高斯、赫茲,美國物理學家亨利,俄國物理學家楞次等等都為電磁理論的形成作出過貢獻,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,19世紀通信技術取得了突破性成果,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,對人類的進步起到了巨大的作用。第一次工業(yè)革命從18世紀中葉到19世紀中葉,以瓦特發(fā)明的蒸汽機為標志,以機械化為特征,中心在英國;第二次工業(yè)革命從19世紀后半期到20世紀中葉,以工業(yè)生產(chǎn)電氣化為主要標志,其成果是電力、鋼鐵、化工“三大技術”與汽車、飛機和無線電通信“三大文明”,其中心在美國和德國;第三次工業(yè)革命從20世紀中葉到21世紀初,以社會生產(chǎn)、生活信息化為特點,又叫新技術革命。第二次工業(yè)革命就是從電工技術初創(chuàng)和應用開始的。
(1)直流發(fā)電機的誕生。1831年英國企業(yè)家研制出了史上第一臺發(fā)電機――蒸汽動力永磁發(fā)電機;1832年法國科學家匹克斯發(fā)明了世界上第一臺直流發(fā)動機;1866年西門子發(fā)明了自激式勵磁直流發(fā)電機;1870年格拉姆發(fā)明了實用自激直流發(fā)電機,結構可靠,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)遠距離輸電和電力工業(yè)技術體系的初步建立。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,通過電纜輸送照明用電,不過當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)電機電荷電動機的誕生。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。1885年,英國工程師菲爾安基設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的團隊完成了交流發(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電動機,5年后他又發(fā)明了兩相異步電動機和交流電傳輸系統(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,并建成了第一條三相交流輸電線路。自此,三相異步電動機得到了廣泛應用,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定律;1832年亨利提出了磁通量計算公式。
1845年德國物理學家基爾霍夫提出了關于任意電路中電流、電壓關系的基本定律: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。
1853年英國物理學家湯姆遜推導出了電路震蕩方程,并得出了萊頓瓶發(fā)電過程中電流在反復震蕩且不斷衰減的結論,并計算出震蕩頻率與R、L、C參數(shù)之間的關系,奠定了動態(tài)電路分析的基礎。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)學方法建立的熱傳導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)絡理論的建立。通信技術的興起推動了電網(wǎng)絡理論的發(fā)展。1924年,福斯特給出了電感和電容二端網(wǎng)絡的電抗定理,建立了由給定頻率特性設計電路的電網(wǎng)絡理論。
1945年美國科學家伯德總結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雜回饋系統(tǒng)的方法,并被廣泛應用。20世界50年代美國科學家達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70年代在L.O.Chua等科學家的努力下,器件建模理論逐漸日趨完善。20世紀中期計算機的出現(xiàn)使電網(wǎng)絡的計算機輔助分析和設計成為電路理論研究中的基本手段。
4.新技術革命對電氣工程技術的推動
20世紀中葉開始的第三次技術革命又稱為新技術革命,以核能、宇航和電子計算機這三大技術為主要標志。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)立為通信工程技術和現(xiàn)代科學技術的研究提供了全新的科學方法。
(1)計算機的升級換代對電氣工程技術的推動。自19世紀第一臺計算機問世以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,計算機給人類社會帶來了翻天覆地的變化,人類社會從此走進了信息時代。1952年出世的第一代計算機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域。1964年~1970年生產(chǎn)的第三代計算機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,計算機開始進入到了普及階段。1971年至今生產(chǎn)的第四代計算機使用了超大規(guī)模集成電路,實現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡化,計算機普及到了個人。計算機的升級換代推動了控制技術的發(fā)展,形成了計算機管理生產(chǎn)系統(tǒng),提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
(2)電子信息技術的發(fā)展。電子信息技術是計算機技術和電信技術相結合而形成的技術手段。20世紀通信技術得到了迅猛發(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)了雷達并廣泛應用于軍事和民用通信領域。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70年代計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的建立使人們開始通過互聯(lián)網(wǎng)獲取信息。20世紀80年代以后尋呼機和移動電話逐步得到廣泛使用,現(xiàn)今信息服務業(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)立和技術的進步都要靠眾多科學家甚至一代代人的不懈努力而實現(xiàn),特別是在學科相互融合交叉的今天。二是科學技術的每一次重大突破都會導致生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展和人類社會的巨大進步,科技是第一生產(chǎn)力,創(chuàng)新是社會發(fā)展的推動力。
五、電氣學科的形成與發(fā)展
按我國高等教育學科劃分,電氣信息學科類屬工學門類(門類編號08),其下設五個一級學科:電氣工程(一級學科編號0808)、電子科學與技術(0809)、信息與通信工程(0810)、控制科學與工程(0811)和計算機科學與技術(0812)。這五個學科有著相同的學科基礎,都是研究電磁現(xiàn)象及其應用的基礎學科與技術工程的綜合,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。電子科學與技術、信息與通信工程和計算機科學與技術都是從電類專業(yè)派生出來的弱電學科,在19世紀末電工科學技術已形成了電力與電信兩大分支。
我國電氣工程一級學科下設五個二級學科:電機與電器(二級學科編號080801)、電力系統(tǒng)及其自動化(080802)、高電壓與絕緣技術(080803)、電力電子與電力傳動(080804)、電工理論與新技術(080805),電氣工程包含的專業(yè)基礎理論有電路原理、模擬電子、數(shù)字電子、微機原理與接口技術、單片機原理、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、電機學、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世紀末歐美大學先后設立了電氣工程(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)在電子技術和計算機已成為該專業(yè)的核心,美國一些著名高校甚至已不開設電力工程研究方向。有些大學把計算機技術從電氣工程系分離了出去,單獨成立了計算機科學系。
我國的電氣工程始于1908年上海南洋公學的電機電工學科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的歷史了。1917年該校的電機專科設立了電訊門,即我國最早的無線電專業(yè),如今的電子信息及計算機專業(yè)群都是由此發(fā)展演化而來的。1932年,清華大學設置了電機系。建國后,我國建立了一大批以工科為主的多科性大學,其中大多設立了電機工程系。1977年以后,大部分高校的“電機工程系”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,我國大學一般都是強弱電分開,即電氣類與電信類分設在不同的學院。
100多年以來,電氣工程學科已發(fā)展成為覆蓋多門類交叉學科、應用領域廣闊的完善的學科,形成了強弱電結合、軟硬件結合、機電結合的學科特點。
六.國外發(fā)達國家電氣工程學科的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢:
(1)在學科中融入大量信息技術知識。在全球信息化的當今,信息技術以指數(shù)速度進步,它曾對電氣工程學科的發(fā)展起到了巨大的推動作用,還將為電氣工程領域的技術創(chuàng)新提供工具與技術支持,對電氣學科的發(fā)展產(chǎn)生了決定性作用。國外發(fā)達國家的著名大學(如耶魯大學、麻省理工學院等)大都把電氣工程、通信工程、計算機工程放在同一學院,以利于在電氣工程學科中融入大量的信息技術知識。
(2)與其他學科不斷交叉融合,拓展了研究領域,大量的研究都是在跨學科領域開展的。
(3)與企業(yè)聯(lián)系密切,科技成果轉換能力強,引領產(chǎn)業(yè)技術更新。
七.電氣技術的發(fā)展趨勢
與電氣工程學科相關的產(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),電氣技術的發(fā)展與應用也主要集中在這些行業(yè)。
1.可再生能源技術
1995年全球可再生能源僅占一次能源的18%,預測到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世紀,光伏技術、風電技術、生物質(zhì)發(fā)電技術等得到了快速發(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)應用還有一段距離。
2.輸電信技術
超導技術在電氣工程中的廣泛應用已成為發(fā)展趨勢。
(1)超導儲能系統(tǒng)。將電能轉換為電磁能,利用超導線圈儲存起來。超導儲能系統(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)超導故障限流器。利用超導體超導與正常狀態(tài)的轉變特性,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文獻標識碼: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用現(xiàn)代高科技、跨專業(yè)、尖端的科學專業(yè),有廣闊的應用現(xiàn)實和前景。它是在工業(yè)化和電氣化的基礎上的重要組成部分,在加快我國現(xiàn)代化過程中扮演了重要的角色。在高等教育領域內(nèi),電氣工程是現(xiàn)代科學技術領域中的核心科目,是不可分割的一部分,高科技領域重點學科。因此,對電氣工程及其自動化專業(yè)教學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理論、電氣裝備制造和應用、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)的基礎性也決定了它具有很強的學科交叉和融合能力。例如,“電氣工程”和“電子科學”以及“控制科學”的交叉融合產(chǎn)生了“電力電子技術”;“電氣工程”和“材料科學”的交叉融合形成了“超導電工技術”和“納米電工技術”“;電氣工程”與“機械工程”及“計算機學科”的交叉融合產(chǎn)生了一門“機電一體化”新學科,已形成了以“機械”為主體、電氣工程和計算機控制為技術核心、“機械+電氣+計算機”的有機融合,“機電一體化”技術實際上就是電氣自動化技術高度發(fā)展的一個階段和必然產(chǎn)物,它是電氣自動化領域中機械技術與電子技術有機結合而應運而生的一種高新技術,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域發(fā)展影響最大的主要因素有以下三個。
1.1信息技術的決定性影響。信息技術廣泛地定義為包括計算機、世界范圍高速寬帶計算機網(wǎng)絡及通信系統(tǒng)以及用來傳感、處理、存儲和顯示各種信息等相關支持技術的綜合。
1.2與物理科學的相互交叉面拓寬。由于晶體管的發(fā)明和大規(guī)模集成電路制造技術的發(fā)展,固體電子學在20世紀的后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間的緊密聯(lián)系與交叉仍然是今后電氣工程學科的關鍵,并且將拓寬到生物系統(tǒng)、光子學、微機電系統(tǒng)。
1.3快速的發(fā)展變化。技術的飛速進步和分析方法、設計方法的日新月異,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審查,這對我們?nèi)绾胃倪M教學、如何培養(yǎng)學生帶來很大影響。
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(yè)內(nèi)涵也發(fā)展演變?yōu)閺婋姾腿蹼娊Y合、電工技術和電子技術結合、軟件和硬件結合、元件和系統(tǒng)結合,要求培養(yǎng)的學生應受到電氣工程、電工電子、信息控制、計算機技術方面的基本訓練,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(tǒng)和用電設備的技術含量、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以學生應該具備和接受的知識結構、能力結構來構建課程體系。隨著社會經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展,對于電氣工程及其自動化專業(yè)學生的知識結構而言,培養(yǎng)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。
2.2運用認知理論構建課程體系。按照認知結構理論,認知結構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,應在國家、地區(qū)及學校的總體課程框架下,根據(jù)認知科學對人的認知結構的理解,分析在什么階段設置什么課程才能更好地為學生構建有利于以后學習所必須掌握的知識體系。由此,在設置課程框架時,應考慮加強各知識塊的統(tǒng)合,建立相應的課程體系結構,這樣才能避免結構主義課程論中出現(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,提高學生素質(zhì)
3.1凝煉和建立體現(xiàn)個性化教育和工程應用的實踐教學新模式,系統(tǒng)構建實踐教學新體系。根據(jù)“五條線”課程體系的工程應用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求,建立四層次(認知層、基礎層、拓展層、創(chuàng)新層)結構實驗教學體系及四種類型(基本型、設計型、綜合型、研究創(chuàng)新型)的實驗課程內(nèi)容體系,將工程訓練融入于四層次中,強化工程意識、工程能力和創(chuàng)新思維,強調(diào)自主開發(fā)、自主研究,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,開拓學生個性潛力、激勵學生實踐創(chuàng)新,增強學生的工程設計和綜合應。
3.2深化“四位一體”綜合改革,打造優(yōu)秀教學團隊。按人才培養(yǎng)目標,開展“四位一體”(將課程、專業(yè)、學科和實驗室建設融為一體)綜合教學改革,以課程(群)建設為基礎、品牌特色專業(yè)建設為重點、學科建設為龍頭、實驗室建設為保障,建立以課程帶頭人、專業(yè)帶頭人、學科帶頭人和實驗室建設負責人為首的教學團隊,組成國家特色專業(yè)“電氣工程及其自動化”建設小組。以打造優(yōu)秀教學團隊為重點,促進科學研究與教學工作的有機融合,大力加強教師隊伍的教學能力建設和整體提高工作,特別是青年教師的工程能力培養(yǎng)工作;適當引進電氣制造企業(yè)(集團)的工程技術人員參與教學工作,努力建設一支教學水平與學術造詣高、學歷職稱結構合理、充滿生機和活力的高素質(zhì)、高水平教學團隊,為進一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量奠定堅實基礎。
3.3優(yōu)化課程設計和畢業(yè)設計課題,建立完善的系統(tǒng)制度。課程設計、畢業(yè)設計的完成質(zhì)量,其選題、實際過程、教師指導等都至關重要。建立系統(tǒng)制度是進一步深化高等教育教學改革的重要舉措。建立系統(tǒng)制度可以使學生通過課程設計以及提前的畢業(yè)設計課題選題或預研,可以盡早地參與學術活動、科學研究和創(chuàng)新活動。通過與指導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一步深造打下堅實的基礎。
參考文獻
[1]高安幫,徐建俊,劉利宏.“電氣工程”應向著多學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)大學信息學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)大學信息工程學院,實驗師。(浙江 杭州 310023)
基金項目:本文系浙江工業(yè)大學優(yōu)秀課程建設項目(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”的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)20-0035-02
由于與國民經(jīng)濟發(fā)展的緊密關聯(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,電氣學科和行業(yè)發(fā)展迅猛,信息化、智能化和新能源的廣泛應用已成為未來電氣工程領域的發(fā)展趨勢;另一方面,未來高等教育的核心任務是培養(yǎng)適應社會需求、綜合能力強的高層次專業(yè)人才。據(jù)統(tǒng)計,全國大約共有320多所本科院校開設電氣工程相關專業(yè),其發(fā)展層次和水平、服務行業(yè)和區(qū)域各異,如何進行科學合理的專業(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)目標和成長規(guī)律
電氣工程是一門綜合性較強的學科,其主要特點是強弱電結合、機電結合、軟硬件結合。本專業(yè)培養(yǎng)的人才是具有工程技術基礎知識和相應的電氣工程專業(yè)知識,受過電工電子、系統(tǒng)控制及計算機技術方面的基本訓練,具有解決電氣工程技術分析與控制問題基本能力,學生能夠從事與電氣工程有關的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗技術、研制開發(fā)、經(jīng)濟管理以及電子與計算機技術應用等領域的工作,是寬口徑“復合型”高級工程技術人才。本專業(yè)良好的就業(yè)和發(fā)展前景對高考考生有很強的吸引力,屬于熱門專業(yè)。目前,電氣工程領域面臨兩大新的發(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]新能源的廣泛應用將成為未來電氣工程領域的熱點。這兩個領域對高水平人才的需求很大,未來人才缺口將更加凸顯。
但是,事實證明并非每個學生都可以很好成才。隨著新的科學技術不斷涌現(xiàn)以及社會需求不斷變化,經(jīng)濟社會發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉型升級對電氣專業(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行提升:[2]
(1)全面的綜合素質(zhì)。需要具有扎實的數(shù)學、物理基礎、較強的外語綜合能力,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、專業(yè)實習等各種實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)利用所學知識解決實際問題的動手能力。
(3)強烈的創(chuàng)新欲望。積極參與學校各種相關課外創(chuàng)新活動、學科老師的課題研究,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。積極關注本領域科技前沿新技術、新設備、新機制,選修和自修相關特色選修課以及交叉課程,開闊自己的視野,了解當今科技前沿。
(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、麻省理工大學、普林斯頓大學、悉尼大學等)電氣工程相關專業(yè)具有以下特點:[3,4]
(1)學院、專業(yè)和學位設置:研究方向很寬泛, 與信息工程、計算機科學間交叉滲透程度很高。
(2)寬口徑的基礎平臺教育。
(3)人才培養(yǎng)模式多樣化。
(4)培養(yǎng)目標以教學、科研與社會服務并重,更務實。
(5)專業(yè)課程教學具有以下特點:課程分類細、學時少;實驗學時多, 重視實踐能力的培養(yǎng);規(guī)定教輔材料, 強調(diào)學生自學能力的培養(yǎng);注重課堂練習和輔導, 根據(jù)課堂練習或實驗情況確定平時成績;強調(diào)實驗規(guī)范和各種能力的培養(yǎng);具有網(wǎng)絡支持, 每門課設置課程輔導員通過網(wǎng)絡上載與課程有關材料;強調(diào)計算機操作和計算機應用能力,強調(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有4年制全日制本科電氣工程相關專業(yè)的本科學校有320多所。根據(jù)不同的發(fā)展水平和定位,各學校對專業(yè)人才的培養(yǎng)目標基本可概括為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)領導者;寬口徑“復合型”高級工程技術人才和管理人才;高級應用型工程技術人才。
自2008年開始,教育部、財政部分批(1~6批)在全國高等學校中立項總共有51所電氣工程特色專業(yè)建設點。專業(yè)排名靠前或得到教育部重點建設的學校中,主要可分幾種類型:
(1)專業(yè)整體實力超強型。具有國家重點實驗室、一級重點學科、一級學科博士學位授予權等高水平學科平臺;覆蓋電機與電器、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、高電壓與絕緣技術等全系列學科方向;列入國家 “211”和“985”工程重點建設項目;其目標是培養(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)未來領導者;以高層次的教學建設項目和教學成果為支撐,具有很高的教學質(zhì)量;非常重視學生的研究和創(chuàng)新實踐能力,著力培養(yǎng)精英人才,開設系列研究型和創(chuàng)新實踐課程,設立國家級人才培養(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。它們將學科建設、專業(yè)教育與地方緊缺、優(yōu)勢行業(yè)緊密結合,重點發(fā)展,在科研項目、人才培養(yǎng)、學生就業(yè)等諸多方面均有較大的偏向性。
(3)具有明顯特色方向型。如西安交通大學的高壓絕緣方向、西南交通大學的電氣化鐵路方向、合肥工業(yè)大學的太陽能應用方向等在課程設置、專業(yè)教育、人才培養(yǎng)等多方面緊密結合其特色方向,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,除浙江大學外,目前設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)學科專業(yè)分布情況表》及《浙江省本科重點專業(yè)建設項目立項名單》,截至2009年浙江省屬高校中電氣工程相關專業(yè)為浙江省重點(建設)專業(yè)的共有4所,分別是寧波大學、杭州電子科技大學、嘉興學院和浙江海洋學院。其中,寧波大學、嘉興學院和海洋學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)領域,尚無強勢學科和科研項目支撐。杭州電子科技大學設有電氣工程與自動化、電氣信息工程兩個相關專業(yè),專業(yè)課程設置覆蓋面較全,包括一般電氣自動化、電力系統(tǒng)及其自動化、新能源技術等多領域。
筆者任職的浙江工業(yè)大學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),但由于學校大力支持、教師團隊發(fā)奮圖強及突出的生源質(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)中處于領先地位,得到社會的廣泛認可和良好評價。
2.專業(yè)發(fā)展存在問題和差距
通過與國內(nèi)外電氣相關專業(yè)名牌高校多方面詳細調(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)超強型學校對比,在師資力量、學科支撐、教學平臺、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,亟待學校在專業(yè)建設、學科建設,特別是平臺建設上進一步進行大力建設。
(3)即使是已獲批省重點(建設)專業(yè)的幾所院校,也大部分歸因于建設較早、學校重點發(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行了嚴格限制,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)轉型,新能源以及智能電網(wǎng)技術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)濟等產(chǎn)業(yè)領域具有得天獨厚的優(yōu)勢和扎實的基礎。
《浙江省教育廳關于“十二五”期間全面提高本科高校教育教學質(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)相關的急需緊缺專業(yè)要大力培育和建設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)展策略應該是在鞏固原有傳統(tǒng)電氣控制領域教育的基礎上積極響應電氣行業(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)濟特色和產(chǎn)業(yè)集群,根據(jù)各學校本專業(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,凝練并努力建設特色新興方向。
4.示例:浙江工業(yè)大學
作為浙江省省部共建的排頭兵,浙江工業(yè)大學電氣工程及其自動化專業(yè)密切結合行業(yè)發(fā)展趨勢和社會重大需求,瞄準新能源應用、智能電網(wǎng)等非常具有產(chǎn)業(yè)前景的新興技術,大力培育和建設“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)進一步快速發(fā)展的突破口和發(fā)展策略。
目前,學校已經(jīng)從學科支撐、教師培養(yǎng)、課程設置、實驗室建設、就業(yè)引導等多個方面展開了方向培育和建設,并已經(jīng)在以下幾個方面形成明顯的優(yōu)勢:
(1)課程設置:專業(yè)課程結構體系中已構建適應新能源與智能電網(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”浙江省重點學科,并繼續(xù)依托信息處理和自動化技術省“重中之重”強勢學科,擁有強大的師資力量,非常有利于智能電網(wǎng)對電氣工程、信息工程、計算機科學等多學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)教師的強勢研究領域,并且組建了“智能電網(wǎng)”創(chuàng)新團隊。目前已在太陽能應用理論及產(chǎn)品開發(fā)、智能微電網(wǎng)、電動汽車V2G技術、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)領域取得了突出的學術成果。
(4)實驗室建設:目前,學校在原有整套電力系統(tǒng)自動化實驗室基礎上另投資100多萬元建設較大規(guī)模的含多種分布式發(fā)電電源,集測量、分析、控制、保護為一體的智能微電網(wǎng)實驗室,兼顧該方向的研究和教學實驗。
四、結論
為適應電氣學科和行業(yè)中信息化、新能源廣泛應用的未來發(fā)展趨勢,培養(yǎng)出適應社會需求、綜合能力強的高層次專業(yè)人才,各高校需根據(jù)其發(fā)展層次和水平、服務行業(yè)和區(qū)域各異進行科學合理的專業(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、學科發(fā)展趨勢及專業(yè)人才的成長規(guī)律進行分析,接著對國外高校電氣工程相關專業(yè)的主要特點進行總結,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,進一步對浙江省屬高校電氣相關專業(yè)發(fā)展進行了認真的現(xiàn)狀分析,找出其問題和差距,提出“鞏固原有傳統(tǒng)優(yōu)勢,明確學科未來發(fā)展趨勢,緊密結合浙江經(jīng)濟特色,積極調(diào)整和規(guī)劃專業(yè)內(nèi)涵,凝練并努力建設特色新興方向”的發(fā)展策略,并以浙江工業(yè)大學為例進行該策略的具體闡述。
參考文獻:
[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].第六屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革研討會論文集《下冊》[C].2009:930-932.
中圖分類號:TN830.1 文獻標識碼: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學科,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)濟建設的角度出發(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域的建設者,從而支撐起我國改革開放三十多年來社會經(jīng)濟突飛猛進的進程,也進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的科學技術,新時代下市場經(jīng)濟建設對電氣工程及其自動化建設需求越來越高,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雜的學科,同時在電氣工程發(fā)展中又是一項不可缺少的技術。由于電氣工程及其自動化建設是依托信息技術、計算機技術、自動控制技術以及多種基礎技術相結合而成的新型技術,所以,電氣工程及其自動化建設若想取得良好發(fā)展,首先要對其內(nèi)部進行科學、合理調(diào)整與搭配,將所含技術不斷優(yōu)化,并不斷加強創(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為我國經(jīng)濟、社會發(fā)展做出巨大貢獻,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,同時也促進生產(chǎn)方式以及生產(chǎn)技術的優(yōu)化與進步。例如:電氣工程及其自動化在工業(yè)制造、交通運輸、民用領域以及通訊設施等多方面作用尤為突出。各領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下,民用配電、安全防預等多方面系統(tǒng)功能明顯增強,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領域的現(xiàn)狀
電氣工程及其自動化屬于交叉式學科,包含學科種類較多,涉及到的技術也比較多樣化。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)展共進步,對市場經(jīng)濟以及各行業(yè)生產(chǎn)力有著很大的影響,自動化目前已經(jīng)成為當代的主力運行模式。但是由于電氣工程及其自動化建設中基礎技術還在保持原有的能力中,經(jīng)過不斷加強電子技術的研究,并多次試驗與實踐,目前電氣工程及其自動化建設已經(jīng)發(fā)展成為一項可實踐與應用的學科。
1992年國際電工委員會頒布了IEC6113-3標準,為全球各廠商在可編程控制器上提供了一套標準的國際化控制器編程語言,以實現(xiàn)了計算機系統(tǒng)開發(fā)下搭建開放的開發(fā)平臺,通過幾十年的技術經(jīng)驗積累,結合智能儀表、可編程控制器、馬達啟動與控制器等一系列設備及技術,目前已形成了分布式和現(xiàn)場總線式控制系統(tǒng),廣泛應用在生產(chǎn)生活中,伴隨著信息技術對各類設備的深入影響,現(xiàn)今電氣工程及其自動化還結合了多種傳感器和控制器以實現(xiàn)遠程監(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科單獨重組院校,相繼建設了三大重點電氣工程學校,分別是華北電力大學、東北電力大學和上海電力學院。由于國家經(jīng)濟建設的需要,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專業(yè),為我國電氣工程的建設與發(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)濟結構調(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)濟發(fā)展形勢而言,已經(jīng)暴露出創(chuàng)新實踐能力不足,設計開發(fā)思路傳統(tǒng),技術平臺支持薄弱等現(xiàn)象,這些現(xiàn)象也急需在政府的引導下,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域培養(yǎng)模式需要與時俱進
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,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定的項目目標,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)從事的工作分開進行理論和實踐的部分,已經(jīng)不能適應我國龐大的產(chǎn)業(yè)升級需求了。所以筆者認為企業(yè)與高校要積極合作,同時吸取國際先進培養(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)濟發(fā)展趨勢做出預估,錨定人才培養(yǎng)方向,使電氣工程師既有理論研究水準,還有實踐創(chuàng)新能力,并在跨學科上擁有豐富的知識技術儲備,在高精尖領域有廣闊的視野,在設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步來自于理論創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新,而我國在進行著產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟結構調(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)新設計和技術應用,而這些也正是電氣工程及其自動化完成自我進步良好機遇。憑借著廣闊的技術需求市場,我國在電氣工程及其自動化領域應該設立重大課題進行集中攻堅,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)技術進步與突破,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)濟型需求。為此,在信息技術日益發(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,能夠滿足普遍企業(yè)追求經(jīng)濟效益的訴求,也能大大提高我國各領域在電氣工程及其自動化方面的普及程度。
結語
[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] 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)的工程學科,已有上百年的發(fā)展歷史。為適應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、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)的基礎課程。[3]可見,如何提高電力工程課程的教學水平,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課程內(nèi)容統(tǒng)一整合,從而優(yōu)化學時,突出重點,推動電力工程課程群建設,使學生對電力系統(tǒng)的整體設備運行、調(diào)度、保護及設計有一個完整的了解,最終讓學生構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,加緊推進電力工程課程群建設與實踐,就成為了電氣工程本科生教育改革的首要任務。
一、課程群建設理念簡介
20世紀90年代,北京理工大學在題為《在課程建設中應當以教學計劃的整體優(yōu)化為目標》的教育改革項目中,首先提出了課程群建設的總體思路,繼而逐漸發(fā)展成為學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科相關課程,相互傳承,相互B透,相互補充,從而整合課程授課內(nèi)容,使課程結構合理,層次清晰,進一步挖掘課程的整體優(yōu)勢,從而建立起學科優(yōu)勢。課程群不僅能使學生能夠在較短的學時內(nèi)掌握重點、有效的知識,構建堅實的知識體系,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謹?shù)模@就避免了原來單一課程為求知識全面而進行“蜻蜓點水”般的講課模式。
二、電力工程課程群建設方案
建立電力工程課程群,首先應分析原有課程授課模式的不足,然后參考課程群的內(nèi)涵,選擇合理的相關課程,建立對應的課程群,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)電氣主接線設計、主要電器設備選擇的原則和方法、繼電保護等內(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,也會讓學生漸漸失去學習熱情,并最終影響其對整個電力系統(tǒng)知識體系的構建。
(二)課程群課程的選擇
電力工程課程群建設,須秉承學科相近的原則,對知識點有重復或傳承的課程進行整合優(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,學生能有效地學習知識。為此,結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)繼電保護原理、電氣控制技術及電力系統(tǒng)調(diào)度自動化等三門課程,結合電力工程課程來建設電力工程課程群。
電力系統(tǒng)繼電保護原理主要講授繼電保護的基本概念、輸電線路的電流保護、接地保護、距離保護、縱聯(lián)保護的基本原理,變壓器保護的基本配置及主要保護的基本原理,自動重合閘、發(fā)電機保護、母線保護等內(nèi)容。電氣控制技術則主要討論異步電動機拖動系統(tǒng)和直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的起動和調(diào)速控制技術,以及電氣線路的分析和設計,常用電磁式低壓電器的作用與分類、結構與工作原理,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)運行的相關基礎理論。
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。電力工程主要講授電力系統(tǒng)分析的基礎內(nèi)容,繼電保護則是在其基礎上的升華。因為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開保護裝置的調(diào)節(jié)與動作,而保護裝置的調(diào)節(jié)與動作又離不開電氣控制設備的判斷與運行,而這一切設備的自動化管理都離不開“四遙”技術的調(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系,因而在授課過程中存在較多知識重復的問題。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,使知識結構緊密,易于學生掌握。為建立結構合理、層次清晰的電力工程課程群,就要對教學內(nèi)容及課時進行整體優(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)化則主要以學生為主體,即明確“學什么”。
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一節(jié)的內(nèi)容移到電力系統(tǒng)繼電保護課程專門講授,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,與開關電器電弧、滅弧相關的原理及相應保護設備,則并入電氣控制技術的高低壓電器一節(jié)講授。此外,電力系統(tǒng)繼電保護的微機保護一節(jié)與電力系統(tǒng)調(diào)度自動化課程內(nèi)容有較大的重復,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,通過重新制訂教學大綱,根據(jù)教學內(nèi)容重新安排學時,可以使每一門課程的學時數(shù)得到合理安排。
2.實驗優(yōu)化
以往為促進學生理論與實踐相結合的能力,每一門課程都配以相應的實驗。該類實驗的特點是與教材內(nèi)容結合較為緊密,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計。
以上述四門課程為例,可以強調(diào)四門課程綜合的課程設計,如要求學生設計某廠礦的變電所,從而考核學生電氣設備選擇、電氣主接線設計、負荷計算等方面的知識。同時,還可以在此基礎上增加繼電保護裝置的要求,并要求學生繪出遙信遙感的結構圖,從而考查學生綜合運用知識的能力,使學生能夠通過課程設計,達到整體了解變電所設計運行的基本方法以及注意點,從而提高學生系統(tǒng)學習能力的目的。此外,還可以安排學生到臨近變電站進行參觀實習,讓學生了解相關電氣設備具體的作用,增強學生的感官認識。相較于以往效率較低的課程實驗,這樣可以極大地提高W生的學習效率,并促進學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,學生在期末復習時需要記憶許多與本門課程內(nèi)容關聯(lián)度不高的知識點,而課程的核心知識點卻由于復習時間緊而未能有效地掌握,從而影響了學生的成績。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的重點內(nèi)容,這使得學生能夠在復習時能緊緊圍繞課程的核心知識點展開,而將關聯(lián)度并不高的內(nèi)容放入課程群的其他課程中進行復習,從而提高每一門課程的學習和復習效率。這樣既能夠提高學生的學習成績,也能使學生掌握合理有效的學習方法。
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生的教學及學習情況,使得教師講授最優(yōu)化,學生學習最優(yōu)化,使學生在有效的時間內(nèi)牢固掌握核心知識成為可能,從而實現(xiàn)了課程群建設的目標與意義。
三、結束語
本文針對建設的電力工程課程群,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,為進一步推動電氣工程本科生教育改革提供了參考。當然,相關優(yōu)化方案還需在后續(xù)教學過程中根據(jù)實際教學效果不斷地完善改進,這樣才能使教學方法緊跟時展的腳步,使培養(yǎng)的學生能夠符合社會對人才發(fā)展的要求。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 丁守成, 張愛華, 黃瑞,等.電工電子實驗系列課程體系建設[J].電氣電子教學學報,2015(6):98-100,104.
關鍵詞:
電氣工程;教學改革;復合型人才;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。當前面臨的問題是如何在學生中有效普及創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育,使新一輪大學生適應新形勢下創(chuàng)業(yè)引領計劃預期的目標。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,進而闡述了新形勢下電氣人才的定位及培養(yǎng)目標,最后提出了新形勢下電氣專業(yè)的教學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,已基本達到國際水平,甚至某些領域已達到國際前沿水平。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,在高新技術領域中電氣技術已成為主角,電氣專業(yè)的綜合性、適應性、滲透性很強,屬跨行業(yè)專業(yè),應用性廣泛。智能化發(fā)展水平為其衡量標準,具有亟待創(chuàng)新的特點。電氣專業(yè)集網(wǎng)絡控制、信息和電機電器等諸多專業(yè)技術于一身,是一門綜合性極強的專業(yè)學科,在很多科學領域都具有極強的適應性、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。當前亟待解決的問題主要有“重學輕能”現(xiàn)象嚴重、課程專業(yè)設置不合理、課程教材難以適應新形勢下的發(fā)展需要、教學模式單一、缺乏較強的師資力量、設備落后、實習手段缺乏、人才知識結構與需求不對等等一系列問題。學生在應用能力方面比較弱,學校在專業(yè)建設上“重學術、輕能力”的傳統(tǒng)思想仍比較嚴重。電氣專業(yè)因其學科較多、交叉性強、實踐性強的特點,導致相應的教材更新比較困難,實現(xiàn)有效教學非常困難;專業(yè)課程師資力量嚴重不足的情況突出,實驗設備缺乏,與現(xiàn)場脫節(jié)。此外,傳統(tǒng)的單一課堂教學模式,嚴重影響了學生主動學習的積極性,導致學生的創(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
2.1電氣工程專業(yè)人才的定位及其目標
培養(yǎng)高素質(zhì)、高端應用型技術人才是電氣工程專業(yè)的教育目標,以正確的指導思想定位為前提,以堅持服務于地方經(jīng)濟為宗旨,將就業(yè)作為導向,培養(yǎng)出符合技術、生產(chǎn)、服務、管理第一線需要,具有良好職業(yè)道德的高級應用型技術人才,使他們成為電氣生產(chǎn)、設備安裝、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)務精湛,個人素質(zhì)和職業(yè)道德較高、具有較強科技和管理創(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)的教學改革
面對飛速發(fā)展的社會,教學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改善教學方法和考核方式;③按時完善教材建設;④強化實驗、實踐環(huán)節(jié);⑤進行課程體系改革,加強專業(yè)課程之間的銜接和融合;⑥完善教學管理制度;⑦創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制;⑧校企合作建設“產(chǎn)學研”培養(yǎng)基地、創(chuàng)新性試驗基地以及試驗中心;⑨以創(chuàng)新引領創(chuàng)業(yè),以創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)。要加強對青年教師的培養(yǎng),使其成長為教學骨干的中堅力量,加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與創(chuàng)業(yè)就業(yè)指導專職教師隊伍,支持教師以各種形式將科技成果產(chǎn)業(yè)化,并鼓勵領導學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);改革考試考核方式,注重考查學生運用知識分析、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)絡資源,促使學生深入學習和掌握知識的內(nèi)在聯(lián)系;加強建設科學的教學評價體系和行之有效的教學管理制度等;探索建立以需求為導向的學科結構,以及以創(chuàng)業(yè)為導向的人才培養(yǎng)新機制,堅持走“產(chǎn)學研”相結合的道路,促進教學、科研、生產(chǎn)三者的結合;大力推進成果轉化、產(chǎn)教結合的改革模式,實現(xiàn)創(chuàng)新引領創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)。
4結束語
當前形勢下,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,開辟了創(chuàng)新引領創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)的新路子,積極、主動地適應了經(jīng)濟新常態(tài),重點推進了以素質(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,以完善設施條件和相關政策保障為支撐,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:太原科技大學電子信息工程學院
參考文獻
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2017年2月18日,教育部指導高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會在復旦大學召開,并了《新工科建設復旦共識》。教育部高教司在指導新工科高校建設時提出主題為“新工科建設:愿景與行動”,目的在于加速發(fā)展新工科建設,緊密結合高校工科實踐教學改革所面臨的問題、解決途徑進行深入探討,最終提出新形勢下新工科建設行動計劃(“天大行動”)。同年4月28日CDIO聯(lián)盟年會在浙江大學城市學院召開,大會提出“專業(yè)認證、建設新工科背景下的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,論壇指出應高度凝聚地方高校發(fā)展新工科建設。新工科建設是高等教育為適應產(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,為適應我國新型產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(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)濟發(fā)展轉型,這就需要培養(yǎng)能適應新產(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、第二學年進行通識基礎課學習,第三學年度完成專業(yè)基礎課學習,第四學年度對開展專業(yè)課及畢業(yè)論文的設計。傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的優(yōu)點在于依托完備的教學體系完成知識傳授的過程,以課程知識為中心、學生掌握為目的。然而在全面展開教育教學改革的大潮中,這種傳統(tǒng)授課方式存在知識結構簡單化、教學方法單一化的弊端,很難與現(xiàn)代高等教育發(fā)展需求相適應。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,缺乏與學生的互動過程,忽視了學生能力的培養(yǎng);考核機制的單一,過度重視卷面成績,也不利于學生能力的培養(yǎng)。新工科背景下課堂改革應以學生作為主體,應當充分發(fā)揮學生能動性,提高學生學習主動性和積極性,這樣,學生才能在學習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)濟發(fā)展需求的合格人才。
二、新工科背景下適應產(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)出既掌握基礎理論和基礎知識,又具有工程實踐能力的高素質(zhì)應用型工程科技人才,才能在未來國際市場新技術和新產(chǎn)業(yè)的競爭中處于優(yōu)勢地位,才能適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。目前信息技術的應用已與傳統(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,促進了智能電網(wǎng)、數(shù)字工廠、電子商務、生物信息、智慧城市等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。傳統(tǒng)和相對單一的技術創(chuàng)新正轉化為具有商業(yè)模式的設計、制造、流通、消費等全面式的技術創(chuàng)新。高等工程技術人才的核心是實踐能力,并具有研發(fā)核心技術、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,應注重知識傳授與技術創(chuàng)造的緊密結合,應注重技術資源整合與創(chuàng)新能力的緊密結合,使工程技術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)展形勢轉變的背景下,應充分地認識到人才的重要性。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人才,為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展培養(yǎng)具有工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力的科學家、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)的人才應具備多維知識與能力結構,能夠滿足未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展在技術運用、創(chuàng)新等方面的需求。適應產(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)、團隊合作、組織領導、相互交流和終身學習等能力,因此培養(yǎng)具有開拓進取創(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生的思維方式,應充分地發(fā)揮專業(yè)基礎知識支撐作用,并與多學科相互交叉結合,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)進程,在實際教學過程中應進行以下幾方面的改進。其一,開放課程。精減專業(yè)核心課程,優(yōu)化課程內(nèi)容,同時輔助開設多學科課程,在專業(yè)知識中融入新知識要點和技術要點。改革專業(yè)知識結構設計,制定跨學科課程融入機制,借助網(wǎng)絡信息手段擴展多學科專業(yè)知識的輔修,打破傳統(tǒng)單一專業(yè)學習,以需求為導向,建立多學科交叉課程群,擴大輔修課程覆蓋面。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),特別是不同學科間的交流互動環(huán)節(jié),形成相互學習、相互借鑒的培養(yǎng)模式。多學科不同專業(yè)的跨界融合是發(fā)展的必然趨勢,最終實現(xiàn)工程復合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標。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,加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力訓練,依托大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地和科研院所等機構拓展發(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)應全方位思考、實踐。從時間節(jié)點上看,本科階段界于基礎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用到實踐中的重要時期,是實現(xiàn)產(chǎn)學合作和科教融合的過程;從內(nèi)涵角度上看,倡導“開放、合作、創(chuàng)新”的指導理念,實行“全人教育”,實現(xiàn)產(chǎn)學研協(xié)同育人。新工科背景下工程人才的培養(yǎng)過程是從“工學交替”向“工學交融”的轉變,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)兼具多學科背景和社會使命感人才教學模式重要效果體現(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)絡化、智能化是隨著微電子、信息技術和計算機技術的發(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)學科轉化而來的,俗話說,隔行如隔山,盡管是相近學科,要轉化也是需要過程和時間的。其次,大多數(shù)教師是大學畢業(yè)或研究生畢業(yè)后直接到高校任教,由學校到學校,理論上或許很強,但自身缺乏實踐經(jīng)驗,讓他們培養(yǎng)出高素質(zhì)應用型人才似乎有點不切實際。第三,高校擴招,師資隊伍總量不足,科研、教學工作量過重,壓力太大,教學質(zhì)量難以保證。
二、高素質(zhì)師資隊伍的建設
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)適應地方經(jīng)濟建設的理論知識扎實、實踐能力強、能在電氣工程相關領域工作的高級應用型專門人才,就必須要有理論基礎堅實、專業(yè)知識豐富、實踐能力過硬的集素質(zhì)高、內(nèi)涵深、能力強于一體的教師群體。因此,必須重視和加強高素質(zhì)師資隊伍的建設,其途徑與方法大致如下:
1、完整的師資隊伍建設規(guī)劃或計劃。任何事情不可能一蹴而就,師資隊伍建設是長期性、漸進性的一項工程,必須有一個總體規(guī)劃、培養(yǎng)目標和方案。也就是說,以教師隊伍建設為核心,確立教師的主體地位,把高素質(zhì)、高水平的學術帶頭人培養(yǎng)作為專業(yè)建設和發(fā)展的關鍵。要繼續(xù)引進高學歷、高素質(zhì)、高技能的優(yōu)秀人才。在幾年內(nèi),本專業(yè)教師的學歷、知識水平要達到一個什么目標,通過何種辦法和措施來保證目標的達成必須做到心中有數(shù),有一個遠期規(guī)劃和近期計劃。
2、夯實理論基礎,提高專業(yè)知識水平。隨著信息技術的發(fā)展,電氣工程及其自動化專業(yè)的自動化、網(wǎng)絡化、智能化的廣泛應用,我們教師仍然抱著舊的書本知識教學生是不夠的,教師就應該走在學生的前面,夯實理論基礎,提高專業(yè)知識水平,掌握最新前沿知識,才有資格教學生。除了自學外,應該定期地、有計劃地讓教師繼續(xù)深造,讀研、讀博或專業(yè)培訓;開展教學比賽,通過相互觀摩、評議,研討教學內(nèi)容、實驗方法,取長補短,提高專業(yè)教學水平。
3、加強教師實踐技能的學習和提高。實踐是工科專業(yè)的根本,實踐教學和理論教學同等重要,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。在實踐中加強學習,讓理論回歸實踐,反過來實踐又強化了理論,打造和建設一支“教師+工程師”的雙師型教師隊伍。
4、加強學術梯隊的建設。要提高教師隊伍的學術水平和實踐能力,一定要加強電氣工程及其自動化專業(yè)的建設。教學水平高、效果好的教授、副教授要有計劃地引導和培養(yǎng)青年教師,同時在進行課題研究或解決企業(yè)實際問題項目中,要組織團隊攻堅,形成一個團結協(xié)作,結構合理的專業(yè)師資梯隊和學術梯隊。
5、加強電氣工程及其自動化專業(yè)教師現(xiàn)代教育技術培訓。教學生自動化,而自己不能使用現(xiàn)代教育技術和方法的教師是不稱職的。作為該專業(yè)教師,除了基于計算機媒體技術的多媒體教學外,還要掌握網(wǎng)絡教學,遠距離教學等多種形式。通過圖像、動畫、影片等形式演繹出來,使學生能更直觀、更深刻的理解和認識,這就需要一批掌握該專業(yè)現(xiàn)代化教學方法的教師隊伍。因此,要鼓勵和支持教師積極參加相關教學技術培訓和研討會,提高職業(yè)素養(yǎng)和現(xiàn)代化教學方法運用水平。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼: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
學校于1978年開設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)船舶工程應用型人才為辦學目標,堅持以培養(yǎng)學生實際工作能力的指導思想開展教學與人才的培養(yǎng)。自本課程開設以來,在強化基礎知識、基礎理論教學的同時,突出實踐能力的訓練。經(jīng)過多年的摸索和課程建設,改革和完善了課程知識體系和教學模式,編寫了一系列教學文件,并積極采取措施大力推進教學改革,特別是工學結合模式的研究與實踐,都取得了很大的進展。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,是一門應用性較強的專業(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)課程學時數(shù)的縮減,以及學生的不斷擴招,該課程的教學也應進行了一系列的改革來為適應教學評估和教學改革的要求創(chuàng)造條件。我校物流工程學院電氣自動化系根據(jù)現(xiàn)有師資力量和實驗室以及085建設項目,卓越工程師教育培養(yǎng)計劃等實際情況,為了讓學生更好地了解船舶電氣工程學科的發(fā)展趨勢,保持課程內(nèi)容的先進性,在課程內(nèi)容以及體系結構進行了改革和探索,以充分調(diào)動學生學習的積極性和主動性,并取得很好的教學效果。
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、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、船舶甲板機械的電力拖動控制電路、舵機的電力拖動控制電路和船舶電力推進系統(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、工作原理及相關的基礎知識。通過本課程的學習,使學生掌握電力拖動系統(tǒng)的運行性能和基本計算,熟悉船舶主要機電設備,拖動系統(tǒng)的線路與原理,及船舶電氣控制的原理,側重反映了船舶電氣自動化的新技術;培養(yǎng)學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域的技術工作打下基礎。為了尊重個性,發(fā)揮特長,加強學生船舶電力拖動系統(tǒng)分析和設計能力培養(yǎng),在課程組織方式進行實踐,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)學生的基礎、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),將理論教學與實驗教學緊密集合,加強習題課與課堂討論環(huán)節(jié),并輔以課外組織創(chuàng)新團隊、開設專家講座等多種形式,已逐漸彌補了學生實踐能力培養(yǎng)方面的缺陷,并取得顯著成效。
三、船舶電力拖動系統(tǒng)體系結構
隨著科學技術和航運事業(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)領域工作的學生而開設。通過本課程的學習使學生掌握船舶電力拖動基礎知識,掌握船舶電氣控制線路的工作原理和分析方法,使學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)容體系結構,包括教學內(nèi)容、能力培養(yǎng)和評價標準。
過程中應結合專業(yè)的實際情況,結合科技發(fā)展,不斷探索課程的教學內(nèi)容和組織形式,以培養(yǎng)高素質(zhì)的人才。
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