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分析电气工程电气工程与其自动化实验教学和

收藏本文 2024-01-23 点赞:14316 浏览:58740 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要 电气工程及其自动化专业涉及电力电子技术、计算机技术、信息与网络控制技术、机电一体化技术等诸多领域,其中实验类课程是整个专业的重要组成部分,提高实验教学的质量具有重要意义。针对电气工程专业主要实验课程,分析特点,浅析如何提高实验教学的教学质量。
关键词 电气工程及其自动化;实验教学;动手能力
1671—489X(2012)30—0120—02
电气工程及其自动化专业实验教学是专业教学的最重要的环节之一,学生的实践能力和创新能力是衡量该专业的重要指标。在本专业的实验教学上,基本采用一门课程一个实验室的模式,实验内容多为理论教学怎么写作的验证性实验。专业实验分为3个层次。1)基础性实验,即把本专业基础课程对应的实验室整合到一起,满足各门课程实验教学的需要,如电路实验、数字电子实验、模拟电子实验等。2)综合性实验,即针对专业课程开展的实验,也可以是不局限于某门单一的课程,通过实验室结构的整合和调整,将相关课程的实验综合起来,如电机学实验、继电保护实验、变配电实验等。3)创新性实验。创新性实验的方式可以是在教师的指导下,在自己的研究领域或学科方向,针对某一课题或某一研究方向,进行研究和探索的实验;也可以是根据本专业培养目标,建立起产学研联合开放实验室。这两种都是学生参加科学研究、教学科研相结合的重要形式。
3个层次上下承接,缺一不可,没有扎实的实验技能基础就不可能综合运用实验技能分析问题和解决问题,更谈不上研究创新,所以要强调重基础、抓综合、谋创新的思想指导实验教学。

1 实验课程设置的特点与现状分析

1.1 基础性实验

基础性实验是电气工程专业学生初次接触实验课程,实验较为简单,但学生需要在基础性实验中培养起实验的基本思想和方法,这对今后的综合实验和创新实验是良好的垫脚石。例如,通过电路实验的教学使学生由浅入深地掌握基础实验方法、仪器的使用。在教学过程中要注意理论与实践的结合,学生应能够自行验证实验结果。在直流部分的实验中,验证戴维南定理的实验理论性较强,理论对实验具有一定的指导意义,若不理解定理的推导将无法理解和顺利完成实验;在操作上,线路的连接相对复杂,实验步骤相对较多,因此在第一学期的基础实验中是难度较高的一个,也是理论与实验紧密结合的典型例子。除此之外,各实验均有所侧重,如一阶电路暂态响应实验,不仅让学生理解储能元件的储能作用与充放电过程,还对示波器的使用有一定要求;再如,三相交流实验模拟实际负荷,同时实验的安全性也是特别需要注意的一点。综上,基础性实验的教学旨在让学生对今后本专业实验的学习打好基础。

1.2 综合性实验

综合性实验多配合专业课程,培养学生的综合应用能力、理论与实际相结合的能力,分别表现在知识结构方面、分析研究方面、综合应用方面全面的能力,应本着互补性原则、渗透性原则、递进性原则、系统性原则设计和开展[3]。以电机学实验为例,电机学作为本专业的核心专业课程,对应的实验教学也显得尤为重要。电机学实验主要包括变压器运行实验、直流电机运行实验、异步电机运行实验、电机拖动系统实验4个主要板块,每个实验均需要良好的实验基础和较高的安全意识,在此实验课程的学习中不仅测量变压器和电机的运行特性,还要与电力网的运行结合起来。例如电机是电力系统中的主要部分,为保证电网的安全可靠运行,电网调度人员必须时刻掌握和控制各发电机组的运行工况,了解其运行参数的变化,学生在实验过程中若能将电机的运行特性曲线与电网的稳定运行结合起来,实现对多门专业课程间的渗透理解,便能综合提高专业技能。

1.3 创新性实验

电气工程及其自动化专业是一门实践性很强的学科,学生除了要受到系统规范的理论教育,还必须能够将理论应用到实践中去,创新性实验是实现这一目标的最佳平台。创新性实验的内容一般都具有交叉性,包括力、热、电、磁、光等的交叉,也包括电气工程学科与其他学科的交叉。培养学生创新能力的途径可以是开始创新实验课程和设立创新项目,让学生在教师的启发引导下,通过实验、观察、思考、分析、归纳,掌握科学方法,从而培养其创新能力。其次,与企业建立产学研合作也是培养创新精神的重要途径,企业发展史就是不断创新的历史,是创新精神和创新方法教育的活教材。若能让学生加入到企业的实践中来,投身到实际项目中去,不仅能够提高创新能力,还能很好地将实际情况结合起来,针对具体问题具体分析,大面积多层面触发学生的创新灵感。

2 提高实验教学质量的探索与实践

2.1 注重计算机应用技术在实验课程中的应用

随着电力系统智能化程度越来越高,计算机在教学中的应用越来越广泛,如今电气工程及其自动化专业已非单纯的强电专业,渐渐融合自动控制、计算机等多学科相互交叉渗透。以电力工程课程中的潮流计算实验为例,潮流计算的计算过程繁琐,迭代次数多、系统复杂,若不借助计算机软件将很难实现,因此设置5节点、14节点、30节点的潮流计算实验需要通过计算机仿真软件来进行。除此之外,MATLAB、AT

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P—EMTP、COMSOL等电路、电磁分析仿真软件都适合用来开设仿真实验,应用到综合实验和创新实验中来。

2.2 注重实践环节

注重实验能力的培养要特别注重实验环节的教学。结合专业特点,设置认识实习、课程设计、综合实验等实践环节的课程,课程内容可设置为2周左右[4],在集中的2周时间内完成具体课题或者实际项目中的子课题,例如:变配电课程设计内容为设计某工厂配电系统的一次系统和二次系统;继电保护课程设计内容为某段线路短路电流的三段式整定计算;电气控制课程设计内容为编写能够实现具体功能的控制程序,或是在组态软件中实现仿真效果。而课程设计的设计题目要进行精选,使其尽可能全面地覆盖某一门甚至某几门课程的专业知识。
2.3 开展创新实验项目,提高学生的学习兴趣任何实验教学的开展旨在培养学生解决实际问题的能力,而实验的成功与否与学习的兴趣密不可分。通过实际项目,可以让学生熟悉工程项目申报、研究、检查、结题一系列整体过程,而实际结果的完成不仅能让学生学到技能,更能提高学生的积极性,使其对完成一项具体工程树立信心。而创新项目的来源可以是教师在研课题的子课题或是导师的主要学术研究方向,这类创新项目将紧密结合理论与实际。

2.4 提高教师的专业水平,加强师资队伍建设

提高教师的专业水平,建设强健的师资队伍是实验室建设的重要因素,是确保实践教学的前提和条件。首先,实验队伍先从学历上进行提高,用充分的理论知识做基础,将电气工程领域的最前沿的研究方向和研究成果带入实践中来;其次,单有学历还远远不够,从学校到学校的高学历教师往往缺乏实践经验,因此还应通过派遣教师到工厂企业进行培训和学习等形式来提高实验技能,强化队伍建设。实现了学历上达标,年龄结构、学员结构及职称结构合理,实验技能提升的实验团队,使实验指导教师具备理论和实验的综合能力。此外,还需在实验室工作评优、实验室建设工作量计算、实验室工作人员职称晋级、待遇等方面采取一些稳定队伍的措施,让优秀实验教学人才“引得进,留得住,用得好”[5]。
3 结语
电气工程及其自动化专业设置的实验课程均需具有较强的实践能力,需要理论与实践的充分结合,通过基础性实验、综合性实验、创新性实验3个层次,紧紧抓住专业培养的目标,培养学生扎实的实验基础、综合运用技能和创新的思路。同时还应优化实验教学体系,优化资源配置,完善管理,建立先进的实验运行模式,搭建良好的基础实验平台、专业综合实验平台和专业方向实验平台,从而为实验教学提供良好的条件。
参考文献
朱群峰,王晓芳,黄肇.试析电气工程及自动化专业实验室建设与改革[J].中国电力教育,2008(120):140—141.
赵娟,李辉.电气工程与自动化专业实验教学改革探讨[J].中国科教创新导刊,2008(4):35—37.
[3]吴新开,朱承志,钟义长.综合性实验的综合原则[J].实验室研究与探索,2007,26(6):89—91.
[4]何瑞文,谢云,陈碌华.电气工程及其自动化专业建设与实践模式探讨[J].中国电力教育,2012(3):71—73.
[5]程柳莹.电气工程及其自动化实验室

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运行体系研究[J].价值工程,2011,30(9):214.

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