电气工程及其自动化实践教学改革探索

电气工程及其自动化实践教学改革探索

作为当前新型的教育模式,工程教育包括构思、设计、实现以及运作等几个方面,其中构思主要指的是进一步明确客户的实际需求,在结合企业战略、制度以及技术等因素的基础上,改进当前的商业要求;设计指的是在开发产品时需要的设计图纸、算法以及计划等;实现指的是将设计图纸转变为实际产品,包括测试、软件编程以及硬件制造等方面;运行指的是维护优化产品系统。工程教育理念的关键在于有效增强学生的工程实践以及实际动手能力,在教学期间结合实践问题,使学生可以在实际操作中融合理论。电气工程及自动化具备较强的工程背景,教学实践期间应充分遵循工程教育的理念,重视提升学生的实践操作能力,培养出更多的现场工程师。本文便据此分析了工程教育背景下,电气工程及自动化专业的改革措施,以期为此后电气自动化教学的顺利进行打下坚实的基础。

一、工程教育简介

工程教育属于系统化的可行教育模式,可以强化人才的专业培养,提升学生的综合素质水平,并进一步强化与巩固教学效果。愿景、大纲以及标准等均属于工程教育模式的组成部分,其中愿景主要指的是工程教育的基本内容,可以促进工程实践的良好发展;大纲明确了工程的发展方向;标准指的是行为的标准与规范。工程教育模式在我国发展时间较短,但具备良好的实践效果,在诸多高等院校得到了广泛采用,且未来具备良好的发展前景,可以更好的促进电气专业化人才的良性培养。

二、电气工程自动化专业改革特点

(一)求职导向性

电气工程及自动化在人才培养方面始终秉承学以致用的原则,促进理论与实践的良好结合,从而切实提高学生的综合素质水平。在工程教育背景下,电气工程及自动化专业应实行创新的人才培养方案,保证其适用性。同时,高校也应做好学生定向以及课程安排等工作,在满足实际市场需求的基础上不断更新人才培养方案,并综合企业、学生以及相关政府部门的意见,从而保证改进后的人才培养方案可以满足社会的发展需求。除此之外,高校也应密切关注电气工程及自动化课程的实践问题,使学生可以在实际岗位中有效锻炼,增强岗位的适应性,从而实现自身的全面进步。

(二)大工程性

电气工程及自动化专业改进期间应满足导向原则,体现大工程特点,在结合工程各环节关系的基础上,切实了解电气特点,从而培养出更多的全能型人才。工程教育的目的在于将学生培养为全面发展的工程师,在电气工程及自动化教育期间,教师应引导学生系统学习多个学科的知识,在遵循人才培养大局的基础上,明确分工,强化学生专业的针对性。同时,学校还应在课程开设期间外聘专业工程师进行指导,鼓励学生进行师生沟通,提升其全局意识,使学生在进一步巩固理论知识的基础上,全面提高思维创造能力。期间学生应多方面领悟自身所学专业,明确课程的基础内容,激发课程学习的主动性与积极性。

三、电气工程及自动化实践教学存在的问题

在工程教育理念中,教学工作应有效融合理论知识与实践课程,且在某种程度上,工程实践教学更为关键。但当前多数高校的电气工程实践课程效果并不理想,期间存在较多亟待解决的问题。

(一)教师没有充分重视实验课程

课程实验教学可以帮助学生掌握更多的理论知识,并将其应用至实践中,更好的解决问题。但当前电气工程及自动化教学中,教师更为看重理论知识的讲解,没有留出足够的时间进行实践教学,以致学生无法切实解决实际问题,且缺乏创造力。比如教师在备课期间并未在理论教学中贯穿实验教学内容,且没有采用有效的管理约束方法,很多学生在课程实验期间态度并不认真,积极性不高,甚至存在伪造实验数据与报告的行为,降低了课程实验效果。

(二)大多课程实践处于被动模式

电气工程及自动化专业教学期间,教师一般预先设定实验方法、步骤及内容,学生知识被动学习接受,虽然可以完成既定的实验步骤,但不能达到预期的教学效果。工程教育背景下,学生应具备更高的创新水平,被动的实践过程会丧失学生的学习积极性,使其无法有效发挥自身的创新精神,甚至会拉低学生解决问题的实际能力。

(三)集中式实践教学流于形式

认识学习、生产实习、课程设计以及毕业设计等均属于集中式实践教学环节的组成部分,但实际实习期间,实习单位并不愿接受大量的实习生,加之学校的经费较少,以致大多实习课程流于形式。同时,学校给出的毕业选题数量较少,学生存在相互抄袭的问题,且部分毕业设计题目较为陈旧,没有契合电气工程的教育主题。除此之外,部分课题更为看重学生的计算机应用能力,题目量较大,学生不能良好完成,无法达到预期的综合训练效果。

四、工程教育背景下高等院校电气工程及其自动化专业实践教学改革措施

(一)改革教学方法

首先,在电气工程及自动化教学期间,教师应将学生看做实践主体,做好辅助者与引导者的角色,促使学生开展自主式、研究式的学习模式,在电气工程及自动化实践中独立设计,完成既定操作。其次,学校应针对电气工程及自动化专业的教学现状,建立开放性的教育管理机制,利用有限的资源促进学生全面发展。通过实行开放性的教学模式可以延伸实践教学的空间,在为学生创造宽松自主学习环境的基础上,实现硬软资源的共享,切实提高学生的实践能力与工程技术创新水平。再次,学校应在电气工程实践教学中引入网络技术、多媒体技术等,实现数字化与网络化建设,促进教学方法的多元化。最后应确保毕业与课程设计课题的多样性,学生应尽量选择贴近工程实际的选题,一旦发现抄袭,则要求重新独立完成。在选题期间应结合当前电气工程的生产实际,注意使用新技术。为了进一步提升毕业与课程设计的质量水准,学校可以与企业工程技术人员进行联合指导,保证主题的实践性。

(二)改进实验教学方法

在以往电气工程及自动化实验过程中,学生往往处于被动实践地位,无法达到预期的教学效果。对此,教师应改进实验教学方法,促使学生主动实践。在实验前,教师应避免发放《实验指导书》,而是为学生设定《实验任务书》,明确实践实验的具体要求及流程,在实验开始前,教师应引导学生完成预习报告,检查无误后进行实践实验。整个过程中,教师应时刻做到以学生为主,采用主动实践方法,结合理论知识与实际操作流程,在提高学生实践动手能力的基础上,获得预期的实验效果。

(三)实行专业模块教学

高等院校应结合企业的实际需求,在电气工程及自动化专业教学期间采用专业模块教学方法。一是电气控制模块,电气工程与自动化专业存在较多较差的知识体系,兼顾电气以及电机等方面的知识,因此学生在控制领域的就业前景良好。电气控制模块与工业控制存在紧密联系,院校应结合此设定课程重难点内容,提高学生的就业能力。教师应为电气控制模块设定电器控制技术、变频器原理及应用以及PLC原理及应用等知识体系,并开设专门的电气控制实验室,引导学生实践调试。以西门子S7-200系列中的PLC为例,学生需要以五层电梯PLC控制、邮件分检系统PLC控制等为主要内容完成课程设计,连接上位机与下位机,通过开设组态软件课程,使其更为贴近真实的电气项目,促使课程编程的生动性与趣味性。除了需要编程、调试工业控制PLC下位机,学生应利用组态软件真实反映下位机控制情况,紧密贴合毕业设计与电气工程实践。二是电子电路设计模块,电气产业具备广阔的就业前景,其中最为关键的则是单片机、电路知识以及各种电子产品的生产与研发等。对此,教师应在电子电路设计模块增加模拟电子技术、微机原理及接口技术以及数字逻辑电路等内容。同时开设大学生创新实验室,增加嵌入式系统开发等课程体系,通过开放性的实验室使学生自由操作,更好的完成电源器件的调试工作,在锻炼学生实践操作能力的基础上,增强其就业能力。三是电力系统设计运行模块,工业社会发展中最为关键的问题便是能源,电气工程及自动化重要的发展方向便是电力系统的设计运行,为了保证电力系统的稳定性与安全性,需要大量的现场工程师进行维护管理,且建筑行业中也对电气系统的设计、施工以及调试等专业人才具备较大的需求量。对此应在电力系统设计运行模块增加电力系统分析、电力系统继电保护等内容,重视实践操作,使学生可以通过毕业设计与课程设计手段掌握电力系统的运行原理。随着课程教育改革工作的深化推进,电气工程及自动化专业的改革工作也在逐步进行,其需要不断融入工程教育理念,创新传统的教育方法,从而达到优化教学效果的目的。对此,相关教师应在深刻理解工程教育的基础上,不断改进电气工程及自动化的教育改进措施,以全面提升专业课程的教学质量,获得预期的教学效果。

作者:杨超 苏畅 田聪 张皓博 刘兰波