电气工程基本原理

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电气工程基本原理范文第1篇

关键词：教学改革；电气工程概论；互动式教学法；教学效果

作者简介：韩杨（1982-），男，四川成都人，电子科技大学机电学院，讲师。（四川 成都 611731）

基金项目：本文系电子科技大学中央高校基本科研项目（项目编号：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0057-02

“电气工程概论”课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课。课程围绕电气工程领域的几个主要分支——电机电器及其控制、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电工新技术等方面进行全面系统的介绍。通过该课程的学习，学生对电气学科的发展历史和应用现状有全景式的了解，对进一步深入电气工程学科类专业学习起到导航作用，并逐步培养对电气科学与工程的崇尚与追求的专业精神以及创新意识。[1，2]

实践表明，学生总是习惯于知识的“定量”化灌输模式，而对于这样一门以“定性”介绍为主、没有公式讲解和详细专业理论分析的课程，最初还有些不适应。如何激发学生对电气专业的兴趣，引导学生通过网络搜索和图书馆资料查询等手段，去主动了解和掌握一些专业知识背景，是课堂教学中需要着重思考和实践的课题。[3-5]笔者经过两三年的电气工程概论教学后，在重点讲述电力系统自动化、电力电子与电力传动等的基础上，把互动式教学方法成功应用到教学实践中。课堂教学表明，这对于提升学生学习兴趣和培养学生自主学习能力方面是非常有效的。

一、 采用互动式教学方法，探索改革教学模式

“电气工程概论”课程涵盖内容多，采用传统满堂灌式教学方法，效果不佳。笔者通过教学实践，摸索出一套有效的方法，教学安排按照如下顺序：教师理论讲解—多媒体PPT展示—视频演示—给学生布置课后调研题目—学生自主学习、分组研讨、制作PPT—学生课堂专题演讲—同学问答互动、教师总结—教师提出整改意见—学生课后再次收集资料、完成研究报告。这种互动式方法培养了学生对课程的兴趣，使他们在PPT演讲、书面表达、创新能力培养方面都起到积极作用。

二、调整更新教学内容，提升课堂教学质量

1.课程绪论

（1）主要内容：电气工程在国民经济中的地位；电气科学与工程的发展简史、前景、理论基础和常用计算机程序，譬如EMTP、MATLAB、BPA、EMTDC、PSPICE等。应达要求：了解电气科学与工程的产生过程；了解电气工程及其自动化专业的二级学科分布；了解电气工程学科的发展前景和在国民经济中的主要应用和作用。

（2）教学设计：围绕使学生对本课程的专业背景、主要应用前景有一个清晰的认识和激发其对本专业的热爱这一目标来展开。在讲授过程中，补充智能电网、新能源的开发利用技术等当前国内外的研究热点，扩展学生的专业视野。

2.电机电器及其控制技术

（1）主要内容：电机的作用及其发展简史；电机的分类与结构、应用领域、选用与运行控制；电机学的研究内容概要；电器的发展历史和分类。应达要求：了解电机的基本作用、发展简史、电器的发展历史；理解电机在国民经济中的应用领域；掌握电机的可逆原理；理解电机学的主要研究内容、高压电器与低压电器的基本结构与作用；掌握电机分类方法和不同类别的电机特点。

（2）教学设计：介绍电机与电器学科的概况、发展简史，使学生对电机学等后续专业基础课程以及电机的微机控制技术等专业课程的学习建立初步的感性认识。通过FLASH制作的同步电机励磁过程和旋转磁场模拟动画来加强学生对电机学理论知识的理解。对于电器部分，通过图片的形式向学生展示各种电器，增强学生的感性认识；对于高压电器部分，由于装置体积庞大，采用视频录相讲解的方法，拉近学生对高压电器的感性距离。

3.电力系统及其自动化技术

（1）主要内容：电力系统发展简史；电力系统简介；发电厂、电网概述；电力市场简介；电力新技术与发展趋势。应达要求：了解电力系统的发展简史和我国电力工业的发展概况、交直流输电技术的发展过程、各种类型的能源发电原理及其特点；了解电力市场的概念、电力新技术的发展趋势；理解电力系统的功能与作用、现代电力系统的主要特点和运行过程。

（2）教学设计：主要讲授电力系统的概况、基本概念，内容涉及发、输、供、配、用几大部分，按发电部分、电网运行与调度、电力应用三个环节顺序介绍。教学过程中首先从系统的角度对电力系统进行介绍，使学生建立对电力系统整体功能及结构的认识，在此基础上，进一步对各个组成部分分别阐述。在讲述电力系统发展前沿技术的时候，本着自动化、数字化、智能化的发展主线，将智能电网的概念引入课堂。

4.电力电子技术与电力传动

（1）主要内容：电力电子技术的作用与发展简史；电力电子技术的特点和研究内容、应用领域；电力电子技术的地位、发展方向和电力传动概况。应达要求：了解电力电子技术的作用、发展历史；了解电力电子技术的主要应用领域和新技术的发展趋势；了解电力传动的主要应用领域；理解电力电子技术的概念与特点和直流电机、交流电机传动的基本原理。

（2）教学设计：介绍电力电子技术的作用、历史、主要特点及其发展趋势。电力电子技术是我院电气专业一门重要的专业课程。对半导体变流技术的发展历程进行讲授，让学生明确电力电子技术的本质和重要意义；将实验室电力电子器件作为道具，在课堂上实物演示，让学生建立感性认识。在讲述电力传动部分时，结合工程实践进行案例教学，使学生明确电力传动在工业中的应用概况；结合科研课题，将典型案例通过PPT向学生展示。

5.高电压与绝缘技术

（1）主要内容：高电压与绝缘技术发展简史及主要内容；高电压新技术及其在各领域的应用。应达要求：了解高电压与绝缘技术的作用；了解高电压的产生原理和试验设备；了解高电压新技术及其在各领域的应用；理解基本的高电压及绝缘试验操作。

（2）教学设计：介绍高电压与绝缘技术的发展历程、应用领域及其试验技术。本章具有很强的专业背景，因此在教学时，采用了PPT讲授和视频演示相结合的教学手段，突出高电压技术的产生背景、发展历程、试验条件和环境等，达到让学生建立一个感性认识的目的。

6.电工新技术

（1）主要内容：电工新技术发展趋势、超导电工技术、聚变电工技术、磁流体技术、可再生能源技术、磁悬浮列车技术、燃料电池技术、飞轮储能技术和微机电系统。应达要求：了解电工新技术的发展趋势、超导电工技术、磁聚变电工技术的基本原理及应用，磁流体发电和推进技术、磁悬浮列车技术、燃料电池技术及应用，飞轮储能技术及应用和微机电系统的基本概念。

（2）教学设计：主要以PPT讲授为主。对超导电工、聚变电工、可再生能源发电、燃料电池技术和微机电系统等前沿技术进行专题概述。

三、改革教学方法，创新互动式教学模式

1.注重课堂引导，激发学生学习兴趣

在教学过程中，借助网络资源，向学生介绍电气行业的应用情况和相关企业的产品和市场情况，譬如给学生介绍联合证卷行业深度分析“电力电子，我们可以看得更远”，重点介绍电力电子变频器、整流设备、无功补偿设备SVG、开关电源、直流输电装备等技术的实际工程应用，介绍相关企业和上市公司产品和市场概况，激发了学生的学习兴趣。

2.加强课堂互动，调动学生积极性

为了加强课堂互动，采用了PPT讲解和视频教学相结合的方法，进行多个专题介绍。譬如：核裂变之历史回顾、中广核集团介绍、日本核事故回顾、欧洲核聚变装置、中国托克马克聚变装置、日本新干线与中国高速铁路、国家电网、南方电网公司宣传片；汽轮发电机、水轮发电机安装视频和三峡发电厂简介。学生观看完视频后，进行提问：裂变和聚变的区别是什么？日本核泄漏事故的原因是什么？避免核事故的方法有哪些？日本新干线和中国高铁的技术要点有哪些？汽轮机和水轮机的原理是什么等等。鼓励学生回答问题，凡是举手回答问题的学生，在平时成绩上加2分，调动了学生的积极性。随后，教师进行总结评论。

3.推行专题报告，活跃课堂气氛

采用学生专题演讲方法，激发自主学习兴趣和收集整理资料的能力。学生3人一组，分工协作完成资料收集、PPT制作和课后研究报告撰写。学生报告题目有：智能电网概述、电气化铁路接触网介绍、电能存储技术的发展概况、地热发电的现状与技术要点、PLC的原理与应用、国内外智能电网发展趋势、柔性太阳能电池、国内外高压直流输电工程简介、电力系统柔性输配电技术、城市轨道交通供电系统和电动汽车电源系统等等。学生报告后，其他学生提3～5个问题，报告者首先作答，教师随后总结，并对相关技术问题进行详细讲解。对提问的同学，在平时成绩上加2分。这样课堂气氛非常活跃，学生争先恐后举手发言。

四、结束语

通过和学生的沟通发现，学生非常喜爱这种互动式教学方法，感觉课堂不再枯燥，而是充满活力，在知识获取和创新、演讲能力和书面表达方面都得到全面的锻炼，收获颇丰。学生的积极性被充分调动起来了，课堂气氛活跃，学生学习中找到了快乐，对电气工程专业提升了兴趣。教学实践表明，互动式教学方法在电气工程概论课程的应用是成功的。

参考文献：

[1]刘晋，牛印锁，文俊.国内外“电力电子技术”课程教学研究[J].中国电力教育，2012，（6）：64-65.

[2]杨鸿波，高晶敏，侯霞，等.“电路分析”课程教学改革的探索与实践[J].中国电力教育，2011，（2）：99-100.

[3]蒋陆萍，蒋宇琦.自主教学法在“电力生产概论”课程教学中的应用[J].中国电力教育，2012，（15）：67-68.

电气工程基本原理范文第2篇

关键词： 电工理论 基础课程 教学水平

电工理论基础是电气工程专业学生主要基础课程之一，提高电气工程专业电工理论基础课程教学水平迫在眉睫，根据本人长期从事电工理论基础课程教学的实践，以下是我就如何提高电工理论基础课程教学水平的几点思考。

1.电工类基础课程的设置

首先，从电工理论基础知识原本的内在规律上，电与磁是不分家的。

电路理论体现了解决工程问题需要牢固树立的思想和方法，尤其是其中的线性电路理论部分，使人们可把若干同类因素作用下发生在电工装置、电工设备中的过程，看做是在同样物理状态下，这些因素单独作用的结果之和（叠加原理），运用这个原理，可把由简单过程得出的结果，推广到对较为复杂过程的分析和研究上去，还能将复杂问题分解成若干较为简单问题。

但是，电工方面的很多问题不可能完全用线性理论来分析，而只能用电磁场理论的相应分析方法来解决。所以，既要讲授《电路理论》，又要讲授《电磁场理论》，不如此设置课程是不合适的。一则有悖电工理论基础知识的内在规律，二则不易给学生传授全面的知识结构和概念，而容易造成学生知识结构的缺失和不完整。

不少工业大国和发达国家高等电气工程人才教育教学的多年经验表明，把电路和电磁场作为一门课程、作为一类知识整体地加以讲授，或者既讲授《电路理论》又讲授《电磁场理论》的做法也是很成功的，是受到后续专业课程教师欢迎的，且能为之后学生进一步深造、攻读研究生，或从事科学研究工作等打下很好的知识基础。

2.《电工理论基础》课程教师的岗位职责

正像前面所介绍的，《电工理论基础》（包括《电路原理》和《电磁场理论》），《电工理论基础》课程的建立源于20世纪整个工业的发展，以及电磁场能量的大规模生产、转换、输送及其应用方面的不断拓展，这就要求任课教师要真正理解并体会《电工理论基础》课程的功能定位，使学生学会并习惯于去探索所研究系统和装置中所发生的物理现象的实质，从而更有意识地、自觉地、主动地在讲授电工的基本原理和基本方法时，尽可能多地选用典型的实际装置、仪器的模型供学生去分析、思考理论基础与实际电工电器装置设备之间的关系，也就是理论与工程实际的关系。

《电工理论基础》课程的教学目标定位，要靠所有承担《电工理论基础》课程讲授任务的教师，以课程教学大纲为指导，以课程讲义为基础，以课程教学为载体，以最适宜的教学方法为手段，以典型、生动的装置、设备案例为依据，以令人信服的讲述、论证及解释作保障，去实现它，达到它，完成它。按我的体会和理解，这就是我们从事相关课程教学（包括《电路原理》和《电磁场理论》）的教师的岗位职责。

3.如何讲授《电工理论基础》课程

（1）要以物理学为基础。电路理论和电磁场理论是物理学原理和概念应用于以电路和磁路表征电工电器装置中所发生过程、所具有特性的学问和知识，是物理学的实用化、工程化学术表征。电工理论基础（包括《路》和《场》）要能实现“为全面认识实际电工装置和设备中所发生过程提供研究分析方法和实验指导原则”这样的目标，就要以物理学为基础。

（2）要很好地掌握电工理论基础（包括《路》和《场》）课程知识。以电、磁不分家为基本原则，力争做到能从电磁场理论基础知识的角度，对相关问题，尤其是对电路理论中的基本概念问题，给出科学、合理、精确、有说服力的解释和证明，提供合理有效的测量方法。

（3）要积极探索《电工理论基础》（包括《路》和《场》）等课程教育教学的改革和发展。电气工程领域的技术发展和进步从未间断，且近些年来更为迅猛，许多电工装置和设备甚至可以说是完全变了模样。《电工理论基础》（包括《路》和《场》）等课程是20世纪在重大电气工程、电力系统和电工科技的发展下催生、形成的，仍要在新的电气工程进步和发展的积极推动下有新的理论和方法诞生。

（4）力争把课程目标体现在每一堂课当中。要为每堂课的内容多准备若干个有关电工装置、设备及仪器的典型例子，要么适时地穿插在讲课的内容当中去；要么在提前讲授完预定内容，但还未到下课时间时“抛给”学生去开眼界；或留作思考题，让学生自己课下去完成。

（5）要把《电工理论基础》（包括《路》和《场》）写得更“工程”。现在为了评职称，谁都要出自己的教材，但一些《电工理论基础》（包括《路》和《场》）的教材写成了“数学工程”，很精准，不论什么问题，都精确到小数点后2位甚至更多位；全都是理想元件，找不着电场、磁场，看不见实际装置和实际器件的影子，甚至连磁路也都从教材中删去了。不少教材的序言中都看不到作者的思想，不知道为什么要出这样一本新教材。这些都是怪现象，偏离了《电工理论基础》（包括《路》和《场》）等课程目标定位。

电气工程基本原理范文第3篇

实验平台建设

（1）传统实验平台存在的问题。电气工程及其自动化专业传统的实验包括课程实验和综合实验两部分内容。1）课程实验以验证性实验为主。一般会根据二次原理图完成实验装置的接线，通过对装置加电流、电压信号对装置进行测试，并观察装置动作结果，记录相关的实验数据，以此来验证理论教学中所学的基本原理。就实验本身而言，实验目的比较明确，但因实验内容较少且过程单一，不能有效的提高学生发现问题、分析问题和解决实际问题的能力；再加上因平台落后、设备功能有限造成能实际开设的实验内容更少，根本无法满足当前的教学需要。2）综合实验室硬件条件与当前电力系统的应用现状及其对人才的培养要求相比存在较大差距。以继电保护实验平台为例，差距主要表现在：第一，保护种类较少，不能涵盖整个电力系统。当前只有线路保护、变压器保护，缺少发电机保护、母线保护、断路器保护及配网保护。第二，保护装置落后，元器件还是以电磁型继电器为主，微机线路保护年代久远，与电力系统的实际情况相差甚远。第三，测试设备及测试手段落后，与工程实际差别较大。目前工程调试中，对现场电气量的模拟均采用继电保护测试仪、信号发生器等完成，而实验教学则主要使用调压器、行灯变、移相器、滑线电阻等，这些设备在测量量程、准确度、精度方面根本达不到要求，从而导致很多实验无法进行。基于这样的情况，为了适应培养计划的需求，必须对当前的实验平台进行全面的改造，建立与当前电力系统的实际发展水平相适应的实验平台。（2）实验平台建设。以继电保护实验室为例，目前已经建成了包括发电机、变压器、母线、断路器、线路及供配电系统的微机继电保护实验平台，并配置了多套先进的继电保护测试仪，故障采集及分析软件。实验装置的种类、功能大幅度提升，实验教学内容可以覆盖从基础元件到整个电力系统的各个层次，为构建模块化、多阶段、多层次的实验教学体系奠定了坚实的平台基础。在实验过程中学生不但可以根据主接线的状态选择相应的保护类型，确定保护配置，而且可以依据保护原理自行设计保护类型，计算保护定值，确定参数，并通过实验平台检验动作逻辑及保护动作情况。图1为微机继电保护实验平台。

教学内容改革

在新建实验平台的基础上，从以下几个方面来合理的安排教学内容。（1）从课程出发安排教学内容。电气工程的理论课程包括：“继电保护”、“自动装置”、“高电压技术”、“电力系统分析”等，与此相关的课程实验一般以元件实验为主，同样包括继电保护元件实验、自动装置课程实验、高电压技术实验。在现有的实验平台上，元件和装置已合为一体，可取消继电保护元件实验室，课程试验可在综合实验室内完成。而经过改造后实验室功能更加完善，实验内容可以涉及到实验原理的各个环节，包括：硬件电路、保护定值修改和固化、元件定值校验、动作特性实验及动作报告故障分析等。这样既可以节省场地和资源，同时又可以制定更加丰富的实验内容，从而改变了以往课程实验内容少、手段单一的缺点。（2）从实际工程出发安排教学内容。技术应用型电气工程及其自动化专业培养方向根据工程实际和社会需求，全面强化实验教学环节，对实验教学内容进行全面整合和优化。三峡大学电气与新能源学院紧密结合工程实际和电力行业需求，设置了以下专业综合实验：微机继电保护综合实验、综合自动化实验、水电仿真实验以及电气设备检测实验。下面以微机继电保护综合实验为例介绍实验内容的安排。微机继电保护综合实验分为微机保护软件设计实验和微机保护屏体实验。在软件设计实验中，学生可以完成以下实验内容：一是编制保护软件主程序。一般包含三个基本模块：初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块和跳闸处理模块。二是设计数字滤波器。三是微机保护算法实验。完成软件设计并在微机实验平台上运行，可以作为课程设计和毕业设计内容。微机保护屏体实验以发电机微机保护为平台，学生可以完成以下实验内容：一是数据采集系统实验。包括零点漂移检查，电流、电压精度检查，电流、电压变换器线性范围检查。二是保护定值校验及动作特性实验。三是开关量输入软件及硬件回路定义设计。四是开出量输出、跳闸回路及软/硬压板的投/退检查。五是模拟各种保护动作，形象直观的观察保护动作情况，打印并分析故障报告。[3，4]（3）从学生出发安排教学内容。教学以学生为主体，实验教学的内容设置及教学方法要适应“自主学习”的教学理念。[5]这就要求教师因材施教，认真组织教案，实验教学的内容公布在学校求索学堂网站上，不同专业、不同层次的学生可以根据自身特点选择实验项目与内容，教学过程中教师以问题式和引导式实验教学为主，注重启发引导学生，整个实验只提要求和目标，具体实验的设计、实验前的分析及实验后数据的处理都应该由学生独立完成。例如：在微机变压器保护实验教学中，首先可以提出需要进行的实验项目：一是变压器主保护（变压器差动或零序差动）；二是变压器后备保护（复压闭锁过流保护或零序方向过流）。然后，根据所选的试验项目确定实验内容，其中包括：回顾和复习变压器保护的基本原理；熟悉保护回路（交流电流电压回路、输入输出回路）；熟练使用继电保护测试仪；在实验平台上实现保护功能；观测动作结果，记录实验数据并进行分析。实践表明，以学生为主体，推出“自主学习”的教学理念，将会使学生学习的积极性大大加强，很好地激发了学生对理论课程所介绍的专业知识的浓厚兴趣，具有很好的教学效果，也能很好地满足技术应用型本科人才培养的要求。[1]（4）探索实验室开放管理，通过产学研合作的形式，建立稳固的校外实习基地，为在校学生提供进入企业见习、实习的机会。目前已与湖北超高压输变电公司宜昌输电公司、宜昌电力勘测设计院有限公司签订产学研基地合作协议。积极鼓励学院教师与电力企业加强合作交流，及时了解先进的电力技术，依靠行业和企业办学，形成相互支持、相互依托的互动式产学研结合基地，有力地保证了学生实践能力与创新能力的培养。

电气工程基本原理范文第4篇

关键词：实训课程；分层次；模块化

作者简介：李自成（1970-），男，四川资阳人，成都理工大学工程技术学院自动化系，副教授。（四川?乐山?614000）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）20-0086-02

电气工程及其自动化专业在电气信息领域起着十分重要的作用，主要研究电能的产生、传输、转换、控制、储存和利用，同时有关电能的转换及使用的控制在该专业所占的地位也日益重要。[1，2]它和人们的日常生活及工业生产联系越来越紧密，因而发展迅速，已经成为高新技术产业的重要组成部分，并成为很多高校的一门重要学科。而成都理工大学工程技术学院在2005年成立了电气工程及其自动化专业，在专业发展过程中注重实践课程体系的建立。为了适应当今社会关于应用型人才的培养要求，加强学生的动手能力和实践技能，突出工程能力和工程素质的培养，结合电气工程及其自动化专业的人才培养方案制订了电气专业工程训练教学计划，形成了科学的电气工程实训课程体系。体系以培养学生在电机及其电力拖动技术、电力电子与电气传动技术、电气控制技术、电力系统自动化技术等方面的工程技能为基本目标，旨在提升学生在电气领域的知识应用水平和综合创新能力，构建起理论知识学习与实际技能训练、单项能力培养与综合素质提升之间的桥梁。

一、课程目标定位

课程体系反映了应用型本科对知识能力方面的要求。应用型本科同一般普通本科的培养体系是平行的，相比具有鲜明的技术应用性特征。[3]在培养规格上，应用本科培养的不是学科型、学术型、研究型人才，而是培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才；在培养模式上，应用本科以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，以“应用”为主旨和特征构建课程、教学内容体系，重视学生技术应用能力的培养。基于应用型本科的性质，为了加强对学生实践能力的培养，使学生尽快掌握本专业领域的技能，因此整个体系强调建立一个系统化的实训过程，通过实训，学生应该具备以下技能：

掌握电机和电力拖动技术，熟悉变压器、直流电机、交流电机的结构，通过实训熟悉电机运行原理和调速原理。

掌握电力电子与电气传动技术，熟悉各种电力电子器件的应用，能正确使用变频器，并能初步进行电机调速电路的设计和调试。

掌握电力系统自动化技术，通过实训熟悉继电保护基本原理，利用MATLAB进行潮流计算，并能进行初步的短路分析。

熟练掌握工厂电气控制、电气设计软件等开发平台和应用技术，能够进行系统控制程序设计或者利用软件进行电路的设计。

掌握电气系统或者控制程序的调试方法，能通过实际操作较好地判断出电气系统或者控制程序的缺陷，并进行改进。

为了节约成本，加快开发过程，能够用仿真软件对电路进行仿真，熟练使用各种仿真软件，包括Protel DXP等。

能熟练使用各种检测工具，具备对低压电器的认知和感性认识，熟悉每种低压电气的正确用法，能进行初步的设计，选择出满足要求的电器。

二、课程体系的构成原则

实训基于各课程各章节内容或者课程之间联系，以实训项目为主体和载体，以程序或者电路系统设计作为驱动，实现知识、技术、能力和素质的全面提高。以实训课程体系作为实训目标的基础，制订完善的实训计划体系，同时坚持了以下原则：

以就业实际需求为导向，以能力培养为核心，以学生适应就业岗位为目标，以岗位技能为重点，兼顾长远发展。

注重知识、技术、能力、素质的协调发展，使学生通过实训既巩固了所学的知识和技术又提高了应用知识、技术的能力，使素质得到升华。

以实践能力和工程训练为重点，突出技术应用能力培养，强调在应用中创新，通过解决问题综合运用所学的知识。

课程体系体现了开放性、灵活性，及时反映了新能源技术的发展以及新技术的应用。

课程体系与人才培养方案的课程体系衔接，分别针对电气技术、电力系统自动化、电力电子等方向设立实训课程。

三、分层次模块化实训教学体系的设立

电气工程及其自动化专业主要是研究电能应用的专业。近几十年来，有关电能的转换、控制在该专业所占的地位日益重要，专业名称中的“及其自动化”反映了科学技术的这种发展和变化。电气工程及其自动化专业的专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制三个部分。[4，5]因此实训课程的设立也应该反映这些专业范围。首先，电工理论是电气工程的基础，主要包括电路理论和电磁场理论。这些理论是物理学中电学和磁学的发展、延伸。而电子技术、计算机硬件技术等可以看成是由电工理论的不断发展而诞生，电工理论是它们的重要基础。电气装备制造主要包括发电机、电动机、变压器等电机设备的制造，也包括开关、用电设备等电器与电气设备的制造，还包括电力电子设备的制造、各种电气控制装置、电子控制装置的制造以及电工材料、电气绝缘等内容。电气装备的应用则是指上述设备和装置的应用。电力系统主要指电力网的运行和控制、电气自动化等内容。制造和运行不可能截然分开，电气设备在制造时必须考虑其运行，如电力系统由各种电气设备组成，其良好的运行必然要依靠良好的设备。

针对专业范围，电气工程及其自动化专业工程训练在学院工程训练中心进行。训练内容划分为工程认知训练、专业技能训练和综合创新训练三个层次。由于我院从专业建立初期就注重实验室的建设。目前训练条件优良，已建有电气技术实训室、电机及拖动实验室、电力自动化及继电保护实验室、电力电子及传动控制实验室等专业实验室。同时，学院工程训练中心为进一步提升学生在电气工程领域的综合创新能力，建设了数控加工中心、基于先进控制技术的运动控制实验室和柔性制造中心，突出真实的工业应用环境，突出强化学生在系统分析、系统设计、系统开发等方面的工程训练，有利于高水平应用型人才的培养。

我院电气工程及其自动化专业课程体系设立了三个方向：电气技术方向、电力电子技术方向、电力系统及其自动化。针对不同方向和实训层次设立不同的课程。如图1所示。

首先，工程认知训练是电气工程及其自动化专业整个教学过程中一个重要的实践性环节。该环节包括生产实习等内容，使学生在生产实际或者科研中验证从课本上学到的理论知识，加深对知识的理解和认识，从而巩固所学知识并体会知识的应用价值；培养学生综合运用所学的理论知识去观察、解释并进一步尝试解决生产实际或者科研过程中发生的问题，提高分析问题与解决问题的能力；使学生了解企业的生产工序、工艺流程、管理制度，从而获得与本专业有关的实际生产知识，并扩大专业知识面；培养学生从事技术专题调查、搜集资料和进行研究的能力，并为即将进行的毕业设计和论文打下良好的基础。其后是专业技能训练，针对专业应用领域设置模块，包括电机、电力电子技术、电力系统自动化、电气传动自动控制系统、PLC、电气CAD等。而学生专业技能是一个复杂的技能系统，诸多技能之间既相互关联又相互影响，其训练途径及实施办法亦多种多样，同时必须具备整体性、科学性和互动性。因此，专业技能训练方案的制订，内容上密切结合学科和紧扣本专业的培养目标，与专业培养方案一致，注重能力的提高和知识的应用，注重开放性和拓展学生的思维空间构建与理论教学相辅相成、以能力培养为主线的技能训练方案，为专业培养方案的贯彻执行服务，以适应教育教学改革发展的需要，全面提高人才培养质量。最后是综合创新训练，为实现个性化培养提供先进的创新设计、制作的环境与条件。通过综合创新训练为学生创造一个能培养兴趣、产生好奇心的环境，使他们在这里自己动手创新制作、激发创造力。以创新思维和创新制作能力的训练为核心，充分发挥学生的自主能力和综合运用所学知识的能力，培养更多高素质、复合型、应用型人才。综合创新训练不但能够培养学生的综合素质，增强学生的工程实践能力，而且还有助于培养学生的创新精神和创新思维，起着其他课程不能替代的作用。

整个课程体系对应于工程素质训练、金工实习、电机及拖动技术实训、控制理论和控制系统实训、PLC与变频器应用技术实训、单片机技术工程训练、CAD实训、电力系统自动化实训、电力电子与电气传动实训、自控系统综合实习、调速系统综合设计、供配电系统综合设计等实训。同时为了突出应用型本科的特点，增加了“Protel DXP实用教程”和“电气工程CAD”与实训环节联系紧密的课程。实训课内容如表1所示。

通过该课程体系使学生能够初步了解机电工程的基本研究领域，具备电气基本操作技能，掌握电机及拖动系统的类型、组成和控制方法，掌握控制理论及自动控制系统的组成，具备对一般机电控制系统的安装、分析和维护技能，掌握常用电力电子器件的特性，并能根据要求设计出实用电路，掌握可编程控制器和变频器的使用方法，具有一定的电气控制系统开发能力，在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。

四、结论

电气工程及其自动化专业自2005年在成都理工大学成立以来，针对本学校学生的入学基础和就业的实际情况对实践方面的教学课程体系不断调整，增加了“Protel DXP实用教程”和“电气工程CAD”与实训环节联系紧密的课程，增加了综合创新训练课程，已经形成了完整、科学的实训体系。从目前的实际运行情况来看，通过实训，学生的就业率得到提高，同时学生到企业后熟悉岗位的时间缩短，得到了用人单位的好评。

参考文献：

[1]贾文超.电气工程导论[M].西安:电子科技大学出版社,2007.

[2]范瑜.电气工程概论(第1版)[M].北京:高等教育出版社,2012.

[3]钱国英,徐立清,应雄.高等教育转型与应用型本科人才培养[M].杭州:浙江大学出版社,2007.

电气工程基本原理范文第5篇

关键词：新能源发电；教学方法；教学改革；教学理念

中图分类号：TM619 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）14-0217-03

从2006年秋季学期开始，我校电气信息学院就面向电气工程及其自动化专业学生开设了新能源发电技术方面的选修课，2009年学院改革，对原有专业进行重组、调整，新成立了电气与新能源学院，开始招收电气工程及其自动化（新能源发电方向）专业的本科生，重点培养从事新能源技术领域的研究、开发、维护、管理等方面的高级工程技术人才，并在2010年开始招生，现已经达到80人规模，开设的相关课程（含实验）一般安排在第五学期。

开设“新能源发电技术”专业选修课的目的是为了帮助电气工程及其自动化专业的学生全面了解能源科学概况、世界范围内面临的能源问题及其解决对策和发展前景、新能源开发利用的重要性以及新能源开发利用技术等方面的知识。课程内容涉及新能源基础知识、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等内容。针对目前选修课的建设和完善已成为高校教学改革深化的重要环节，选修课教学已然成为高校基于社会对复合型人才的迫切需求，本文将以新能源发电技术课程为例，分别从教学内容的选择、教学方法、教学手段和教学理念等方面进行一些改革研究与分析，其目的在于提高选修课教学质量、促进学生综合能力。

一、精选教学内容

新能源发电技术是一门专业性、综合性较强的应用学科，涵盖了风能、太阳能、生物质能等多种新能源的内容，综合了电气工程、机械工程、工程力学、物理学等学科知识。因其涉及的专业门类、知识面比较宽广，学生普遍反映不太容易找到学习规律，难以把握重点，理解稍困难。因此，结合新能源发电技术课程的培养目标，适当选择课程的教学内容，综合与电气工程相关的专业课，在教学过程中以新能源的发电方式为核心，分析各种类型的新能源、能量转化方式、发电原理等内容之间的相关联系，引导学生逐步把各个关联的知识点汇成知识链，促进学生学习和记忆。对于各种新能源的发展历史、资源分布和特点则可做简单介绍。另一方面，考虑到电气工程专业对学生的培养目标要求，比如有关风力机的空气动力学原理、太阳能热转换原理、生物质热裂解过程等内容可只做概述性讲解，让学生了解其基本概念。教师在教学过程中，需要注意引进当前国际国内的最新科研成果来丰富新能源课程的教学内容。该课程涵盖多方面学科，是当前大力提倡发展的一个技术方向，其涉及到的信息量多，知识更新快。特别是最近几年，不断涌现出研究新能源发电及其相关技术的新方法，使得新能源发电技术得到大力发展。因此，在选择和组织教学内容时，以教材为主体，综合大量的相关文献资料及网络资源，例如中国新能源网、中国新能源发电网等，适当增加一些不仅能反映新能源发电技术前沿领域的新理论、新技术，而且又能展现学科交叉、扩大学生视野的教学内容，不断在教学实践过程中提高这门课程的教学质量。

二、探索灵活的教学方法

在新能源发电技术课程的教学中，需要积极探索，发掘与课程特点相匹配的教学方法。在课堂教学中，需要注重知识性、趣味性，注意理论与实际相结合，可在教学过程中采用启迪式、比较式、讨论式和流程式等多种不同的教学方法，目标明确，重点突出，充分调动学生的学习积极性。

1.启迪式教学法。这种方法可以较好地激发学生的学习积极性，促进他们主动思考，培养他们分析和解决问题的能力。例如，在讲解并网光伏发电系统时，根据学生之前掌握的光伏发电基本原理，启发他们思考为什么要对独立的大规模光伏发电系统进行并网、并网的方式是怎样的、并网的过程中还需要增加哪些相应的装置。通过在教学过程中设置这样一些问题，逐渐开阔他们的思维方式，让他们认识到要使得太阳能发电得到大规模、高效率的利用，必然要对光伏发电系统进行并网，在并网的光伏发电系统中，并网逆变器又是核心设备，不仅能够把光伏电池组件输出的直流电转换成与电网同频同相的交流电馈入电网，同时还起到调节电力的作用。此外，在讲解上述知识点的过程中，还能够巩固学生在电力电子技术课程中所学到的关于逆变器的知识点，培养他们对所学到的各种知识点进行融会贯通、举一反三的学习能力。

2.比较式教学法。采用不同形式的图表对各种新能源发电方式或同一种新能源的不同利用形式进行互相对比，不但形象直观，还有利于培养学生综合分析问题的能力。例如在讲解恒速恒频与变速恒频风力发电系统时，由于这两种风电系统涉及到的知识点特别多，且较难理解，学生在学习过程中难以深入掌握各种系统的工作原理、结构差别等内容，多数学生仅了解大概情况，因此，十分有必要采用图表形式，分别从恒速恒频与变速恒频风力发电系统的拓扑结构、原理、发电机类型、并网方式等多种角度进行归纳、对比，加强学生对这两种最重要的风力发电系统的认识，逐步化解学习风力发电的困惑。

3.讨论式教学法。这种教学方法不仅可以发挥教师的导向作用，还可引发学生的学习主动性。比如在讲解三种经典的太阳能热发电系统时，可以提前安排三组学生分别搜集关于槽式、塔式和碟式太阳能热发电系统的资料，并在上课时先分别邀请各组的学生代表描述他们所认识的这三种不同的太阳能热发电系统，可以从热发电系统的基本原理、系统结构、组成部件、系统功能、应用情况等方面进行阐述。在讲述过程中，教师可适时启发他们，就其中的某一知识点，可以是大家感兴趣的，或者是十分重要的知识点进行展开，和同学们一起探讨，帮助学生深入理解不同类型的太阳能热发电系统的工作原理等内容。同时，在这种讨论式教学过程中，结合不同太阳能热发电系统的图片进行讲解，可以使得整个教学过程更生动、更丰富多彩。

4.流程式教学法。当涉及到知识点繁多、关联性强的教学内容时，可以采用流程式教学法。这种方法可首先从系统的角度进行说明，再逐层清晰讲解，可帮助学生培养良好的思维习惯和分析解决实际问题的能力。例如，在讲解有分拣场垃圾发电工艺流程时，结合美国的H-Power夏威夷垃圾发电厂实例，采用如图1所示的垃圾发电工艺流程来介绍。

先阐述在垃圾焚烧前，需要经过一系列输送、筛选和粉碎装置，把那些不易处理和不能燃烧的垃圾首先在分拣场清理掉。再介绍经过处理后的垃圾则被送入高温焚烧炉中焚烧，形成的残渣、灰渣送出填埋。烟气在排放前需注入石灰脱硫，中和酸性气体，并传热给水变成高温高压蒸汽，进入汽轮机发电。最后，还要说明烟气经锅炉尾部受热面后，经静电除尘达标后，进入烟囱排放，静电除尘后的细灰渣则可做建材进行综合利用。通过这样一个简洁的垃圾发电工艺流程图，可让学生迅速掌握垃圾发电的基本原理，了解各个生产环节的作用和相互关系，培养学生分析复杂问题的系统性思维。

三、采取多样的教学手段

相对于必修课而言，专业选修课的特点决定了它的教学方式有所不同，其更注重知识体系的完整性和学生兴趣的引导。这必然要求教师不断革新自己的教育观念，在教学过程中全面认真地设计教案，采用多样化的教学手段调动学生的学习兴趣，充分激发学生的学习积极性，引导他们主动参与到课堂教学过程中，展现他们的课堂主人翁精神。

1.主次分明，突出重点。由于新能源发电技术课程涵盖内容较多，而授课学时又有限，因此在教学中不可能讲授全部内容，必须做到重点突出，精讲主要内容。比如在纵多类型的新能源发电方式中，根据我们学院的专业设置特点，可重点讲授太阳能发电、风能发电和小水力发电。此外，还要注意详略结合，对主要的、基本的内容仍可采用讲课方式，而对其他内容则可以讲座、讨论方式开展，增大课堂教学的信息容量。比如在讲授太阳能发电时，就应以讲课方式详细讲解光伏发电，而以讲座方式讲解太阳能热发电。这种主次分明的讲课模式，不仅能使学生扎实学到本课程最主要、最核心的内容，还可以开阔他们的知识面和视野。

2.应用先进教学手段，提升教学效果。根据精选的授课内容，有效地运用网络资源，制作形象直观的多媒体课件，以改善教学的直观效果，增加授课内容的信息量。例如，当介绍不同类型的水平轴式风力机和垂直轴式风力机时，可以多向学生演示一些与它们相关的图片和Flas，结合这些多媒体资料讲解，可加深学生印象，让他们对这几种典型的风力机及其工作方式等内容有更深刻的理解。同时在上述教学过程中，要注意与传统板书方式相结合，引导学生逐步分析，并适当地留给学生一些思考时间，较好地把握课堂节奏。

3.结合实事，激发学生学习积极性。新能源发电技术课程所讲授的一些主要新能源发电方式在目前逐渐得到越来越多的应用，与人们的日常生活也越来越紧密。在介绍不同类型的新能源时，可以充分结合当前社会生活中出现的一些相关时事焦点事件，把它们提出来让学生讨论，既能激发他们的学习热情，活跃课堂气氛，还加强了他们对讲课内容的理解。例如，墨西哥湾的BP公司漏油事件、康菲环渤海湾污染事件，特别是全球石油供需关系的发展态势、气候变化和环境保护的压力，都迫切需要全球共同确定和构筑能源发展的新理念，开创新时期能源发展的新路子。结合上述实例，引导学生思索大力发展新能源、调整能源结构的必要性，让他们从新能源利用方式等层次进行探讨。通过这种教学方式，不仅可让学生深入理解课程内容，激发他们的兴趣，还能培养学生解决实际问题的能力。

4.穿插习题，实时归纳。在风力发电部分的教学过程中，其涉及到的不同类型风力机结构、发电方式、并网方法等知识点比较多，多数学生会感到理解有一定困难。为了让学生能够及时掌握课堂所学内容，讲课过程中可在恰当时候穿插一些事先准备好的习题，这些习题不一定来自教材，教师可根据其他相关资料自主设计。通过课堂练习，可以考查学生对相关知识点的掌握程度和存在问题，及时解决他们的困惑。比如，在讲解变速风机驱动双馈异步发电机并网系统时，可穿插一个关于发电机转子回路控制方式的多选题，通过该练习，能够加深学生对这部分重要内容的理解，从一定程度上也可改善课堂氛围，充分激发学生的学习主动性，发挥学生的主体作用。

5.结合共同点，学习新能源发电。新能源发电方式与常规能源发电方式，除了在一次能源的来源与能量转换方式等方面有较大不同外，它们在发电环节大多具有很多共同点。因此，在讲授各种新能源发电形式时，注意随时和常规能源发电方式进行类比，结合两者之间的共同点讲解，不仅可以促进学生对新能源发电方法的理解，还可以巩固他们对常规能源发电方法的认识。例如，在讲授地热发电时，其和火力发电的原理基本一样，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不象火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。

四、培育素质教育的教学理念

不论是专业必修课，还是选修课，教师都需要培育素质教育的教学理念，新能源发电技术课程的教学更是如此。通过在理论教学过程中，结合一些生动的经典案例等进行讲授，既可调动学生学习的主观能动性，又能加强他们对新能源发电方法的认识，逐渐培养学生探索求知的精神。比如，通过介绍风能发电的几种典型装置与设备，以探究风能发电在当前得以大规模运用的原因。正是这些大量科研人员对风能发电装置的研发，才使得风能发电不仅仅是论文里的成果。通过一些经典案例，充分调动学生学习的主观能动性、学习兴趣和求知欲，这样才能达到开设专业选修课“培养学生能力，挖掘学生潜能”的目的。

五、结语

新能源发电技术课程是一门知识覆盖面广、学科前沿的专业选修课，而随着其利用方式和技术的不断发展，这门课程的教学内容也将不断更新，教学方法也会随之不断改进，通过改进教学手段和逐步增加实验环节，实时强化创新意识，这样就一定能够逐步改善人才培养过程中普遍出现的一些问题，如学生能力薄弱、缺乏创造性、主动性等，达到真正提升学生的思维创造能力以及综合素质的目的，培养出与时俱进的、创新型的合格应用型人才。

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