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关键词:电气工程与自动化;毕业设计;过程管理
作者简介:吕艳萍(1955-),女,湖北英山人,武汉大学电气工程学院,教授;查晓明(1967-),男,安徽怀宁人,武汉大学电气工程学院副院长,教授。(湖北?武汉?430072)
基金项目:本文系湖北省教改项目“电气工程专业本科生毕业设计模式的创新与实践”(项目编号:JG2009007)的研究成果。
中图分类号:G642.477?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)22-0107-01
本科毕业设计是实现人才培养目标的重要教学实践环节,对于增强学生自身的实践能力、创造能力与就业能力有着其他环节不可替代的作用。电气工程与自动化是一个应用性极强的工科专业,具有强弱电结合、软硬件结合、元件与系统结合、运行与制造结合的特点,因此毕业设计在该专业的培养体系中具有举足轻重的作用。
然而随着我国高等教育由精英教育向大众化教育转变,毕业设计的质量受到了较大程度的影响,传统的毕业设计模式越来越不能满足社会对高素质人才培养的需求。主要问题表现为:一是毕业设计选题内容过于陈旧,与工程实际或科研课题结合不紧密,多人一题等;二是指导教师思想上重视不够,对学生放任自流;三是毕业设计时间与考研、找工作的冲突,导致学生无法将充分的精力投入到毕业设计中;四是缺乏过程管理的有效措施,制度执行不到位。
针对上述问题,武汉大学电气工程学院结合专业教学特点与培养目标,深入分析,敢于碰硬,提出了一系列改革措施,并认真落实执行。
一、严把选题关
毕业设计选题的好坏直接关系到毕业设计质量的高低。学院非常重视毕业设计的选题工作,从毕业设计开始起前一年左右就酝酿毕业设计的选题,强调毕业设计选题要突出可行性、实用性与创新性,应注重培养学生的专业综合能力及创新能力。为此,学院采取了以下措施。
1.及时更新毕业设计选题内容
选题多以实际工程、科研项目、新兴热点为基础,鼓励教师将自己科研课题中的部分专题作为毕业设计选题,淘汰往年内容陈旧的选题;同时增加反映本学科最新发展动态、电力系统最新成果并有广泛应用前景的新题目。
2.强化毕业设计选题审批工作
对指导教师提交的毕业设计选题申报表,经所内审批后,由学院设立的毕业设计指导委员会根据“专业性、综合性、实践性、创新性、可行性”原则,对其难度和工作量进行进一步审查筛选,通过层层把关,及时剔除或更改不符合要求的选题。
3.选题实行双向选择,坚持一人一题
学院将通过审批的课题名称、指导教师、设计内容、所需人数等信息向学生公布,学生根据各自的兴趣和情况填写选择表,经毕业设计指导委员会汇总整理后返给指导教师,严格执行一人一题、每个教师指导的学生不能超过5人的规定。对于选题过分集中或较少的情况,在充分尊重学生意愿的前提下,进行统筹调整安排。学院在选题过程中对学生加以引导,对读研学生,鼓励由导师直接指导其毕业设计,以便于学生较早的进入指导教师的研究领域;对参加武汉大学与新加坡南洋理工大学“3.5+1.5”联合培养项目的学生,则由新加坡南洋理工大学研究生导师指导毕业设计,利用国外优质的教育资源拓宽学生的国际视野;对已确定工作单位的学生,允许他们到就业单位完成毕业设计,使他们能够更快适应用人单位的要求。
实施以上措施以来,武汉大学电气工程学院毕业设计选题质量明显提高,结合生产和科研单位需求的实用型课题所占比例大大增加,其中不少涉及到新能源、智能电网、电动汽车等新兴领域,在毕业设计总题目数量明显增多的同时保证了较高的更新率,这就大大扩充了学生的可选范围,拓宽了他们的知识面。
二、引进项目管理体系以强化过程管理
针对以往毕业设计过程中出现的指导教师与学生的懈怠问题,武汉大学电气工程学院将本次改革的重点放在强化过程管理上,学院引进项目管理体系来监控毕业设计全过程,即结合电气工程与自动化专业的特点将毕业设计过程按阶段细化为多个环节,每个环节均对教师和学生提出明确要求,学院实施“选题可行性研究需求分析开题总体设计详细设计开发、编程实验、验证毕业论文撰写”和“每周例会中期检查论文形式审查预答辩答辩”的工作流程,跟踪毕业设计全过程,保证毕业设计工作能收到切实的成效。
1.开题答辩制度
第七学期选题结束后,指导教师马上下达任务书,要求学生利用课余时间和寒假进行资料的收集和准备,了解所做课题的现状、目标,考虑拟采用的方法或技术路线,提出完成毕业设计的初步计划,撰写《毕业设计开题报告》,第八学期开学两周后进行开题答辩。答辩小组由研究方向相近的指导教师组成,重点审查毕业设计方案的可行性、工作量是否饱满、预期质量等,并提出修改意见。若开题答辩未获通过,则要求学生认真修改后再进行答辩,及时避免了毕业设计中可能走的弯路。
2.周志制度
武汉大学电气工程学院从2011年开始,每个参加毕业设计的学生都发一本周志,由学生填写,指导教师签字。周志内容包括:本周所完成的主要工作、取得的成绩、遇到的困难及存在的问题,敦促学生日有所学;指导教师每周至少要检查一次学生的周志,掌握每个学生的进度,有针对性地提出解决问题的建议,及时帮助学生解决面临的困难。这一制度有效地调动了学生和教师的责任感,提高了师生保质保量完成毕业设计任务的自觉性。
论文摘要:风能是一种清洁,安全,可再生的绿色能源,利用风能对环境无污染,对生态无破坏,环保效益和生态效益良好,对于人类社会可持续发展具有重要意义。进入20世纪70年代,在世界范围内爆发的能源危机告诫人们,要生存就要寻找开发新能源,此后各国政府纷纷制定能源政策支持新能源的开发利用。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。
近年来,世界风力发电事业蓬勃发展,截至2006年年底,全世界风力发电装机容量已达7422万千瓦,预计到2010年全世界风力发电装机容量将达到149.5吉瓦。
我国风能资源丰富。据中国气象科学研究院的初步测算,我国陆地10m高度处可开发储量为2.53亿kW,海上可开发储量为7.5亿kW,总计约10亿kW,风能利用潜力巨大。2005年以来我国每年的风电新增装机容量连年翻番,2005年装机容量126万KW,2006年装机容量260万KW,2007年装机容量590万KW,至2008年底风电装机容量已超过1000万KW。国家规划,到2020年中国风电装机规模将达3000万kW。在国家政策和资源优势的推动下,中国风能开发利用取得了长足进步。
风力发电在并网时由于冲击电流的存在,会对电网电压产生影响。由于风力发电是一种间歇性能源,风电场的功率输出具有很强的随机性,所以为了保证风电并网以后系统运行的可靠性,需要额外安排一定容量的旋转备用以响应风电场的随机波动。各种形式的风力发电机组运行时对无功功率的需求不同,依靠电容补偿来解决无功功率平衡问题,发电机的无功功率与出力有关,由此也影响电网的电压。
大型风力发电机组的投入运行,使大规模风力发电场的建设成为可能,风电事业正逐步向产业化迈进。在某些地方,风力发电已经在电网中占有了相当的比重,它的运行状况直接关系到整个电网的安全性和可靠性。为了更加安全、充分的利用风力资源,迫切需要深入研究大规模风电场并网运行的相关技术问题,是保证并入大规模风电场后电力系统仍然可以正常稳定运行的重要前提。
国内外研究现状
过去很长一段时期以来,由于结构简单、运行可靠,风力发电系统主要采用恒速恒频发电方式,但采用恒速恒频方式的风力发电机组发电效率较低,而且机械承受的应力较大,相应的装置成本较高。近年来,随着大规模电力电子技术的日趋成熟,同时为实现不同风速下实现最大风能捕获从而高效发电,国内外正在采用变速恒频发电方式,变速恒频发电方式可以大范围内调节运行转速,来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化,可以最大限度的吸收风能,因而效率较高;控制系统采取的控制手段可以较好的调节系统的有功功率、无功功率,但控制系统较为复杂;低风速下风机转速相应下降,从而大大降低了系统的机械应力和装置成本,近年来变速恒频风力发电机组成了大容量风力发电设备的主要选择方向。
恒速恒频风力发电机组的并网包括同步发电机的并网和异步发电机的并网。同步发电机在重载情况下并网,若不进行有效的控制,常会发生严重的无功振荡和失步,对系统造成严重的影响。用于风力发电的同步发电机与电网并联运行时,常采用自动准同步并网和自同步并网方式。前者由于风速的不确定性,通过该方法并网比较困难;后者的并网操作相对简单,使并网在短时间内完成,但要克服合闸时有冲击电流的缺点。异步风力发电机控制装置简单,而且并网后不会产生振荡和失步,运行比较稳定。然而,异步发电机直接并网时会产生发电机额定电流5-7倍的冲击电流,不仅对电网造成冲击而且影响机组寿命;另外异步发电机本身不发无功功率,需要进行无功补偿。[
变速恒频风力发电系统有多种,例如同步发电机交/直/交系统的并网运行和双馈发电机系统的并网运行。在变速恒频风力发电的众多种方案中,最具优势的方案是采用双馈感应发电机的并网型交流励磁变速恒频风力发电机组。
同步发电机交/直/交系统并网运行时,由于采用频率变换装置进行输出控制,因此并网时没有电流冲击,对系统几乎没有影响。由于同步发电机组工作频率与电网频率是彼此独立的,风轮及发电机的转速可以变化,不必担心发生同步发电机直接并网运行可能出现的失步问题。在风电系统中使用阻抗匹配和功率跟踪反馈来调节输出负荷,可使风力发电机组按最佳效率运行,向电网输送更多的电能。
双馈发电机系统并网运行时,风力机起动后带动发电机至接近同步转速时电网,并网时基本上无电流冲击。风力发电机的转速可随风负载的变化及时做出相应的调整,产生最大的电能输出。而且通过调节双馈发电机励磁电流的频率、幅值和相位,可以保证发电机在变速运行的情况下发出恒定频率的电力,并可以调节无功功率和有功功率。
交流励磁变速恒频风力发电系统中,发电机和电网之间是一种柔性连接,尤其对无刷双馈电机而言,对发电机转子侧交流励磁电流的调节与控制,就可在变速运行的任何转速下满足并网条件,实现变速恒频无冲击电流的高效并网。其励磁绕组与电网间的双向变频器功率,仅为发电机系统的一小部分功率。可以预见,在未来几年内,无刷双馈电机在变速恒频发电系统中将会获得广泛的应用,对全国的风力发电等机电产品的更新换代起推动作用,产生显著的经济和社会效益。
研究(设计)内容
对主要风力发电机组类型进行对比研究,不同机型的发电机原理、结构、运行特性和对电力系统的影响不尽相同,有必要进行研究。
对风力发电机组并网方式进行比较分析研究,主要是同步发电机的并网方式和异步发电机的并网方式进行比较分析,并对目前主流的变速恒频风力发电机组中的双馈感应发电机进行重点探讨。
电压水平是电力系统稳定运行的重要指标,研究了风力发电并网运行后电力系统的电压特性。
从风电场接入地区的中枢点电压水平、风电系统负荷的轻重、风电场的无功补偿容量大小等各个方面分析探讨影响风电机组最大注入功率的各种因素。
综合分析几种常用风力发电机的并网控制技术,分析比较它们各自应用于风力发电上的优缺点。并提出风力发电技术今后的发展趋势。
研究(设计)方法及技术路线
首先建立几种常用风力发电机的数学模型,建立风速、风力机模型,并利用已建立的数学模型对发电机原理进行探讨,研究各风力发电机的运行特性,并就各种发电机并网时对电网的影响进行理论探讨,特别是与电网有功、无功交换功率及对电网电压的影响进行探讨,找出合适的并网运行控制方案。
本课题研究的难点有:1)风力发电机数学模型的建立;由于风力发电机类型较多,不同电机的数学模型不一样,不能建立统一的、适应各种机型的数学模型。2)该课题的探讨主要停留在理论上,并进行适当的仿真计算,难以进行实验验证时间安排
第九周
详细地了解设计题目、设计任务、设计要求、预期效果。本周内主要完成:①明确设计任务的具体内容。②完成开题报告。③编制初步设计方案
第十周
通过分析设计任务,提出各自的问题。
第十一周、第十二周
①将设计任务再次细化,提出更加具体的问题。②开始设计预期目标的整体方案,包括相关硬件、软件方案,提出可行性。
第十三周、第十四周
①设计方案更加具体化,使之更加清晰,明确提出可达到的预期效果。②再次论证方案的可行性。③对设计方案各部分进行系统的分析计算,解决设计中出现的具体问题。
第十六周
总结前两个阶段的工作成果,编写设计说明书。
第十七周
①妥善保存设计系统。②修改毕业论文,并完成打印。③准备答辩
预期成果
预期成果为几种常见风力发电机组的并网运行控制方案,并以论文论文的形式表达出来。可能的创新点为:考虑充分利用电力存储或者能量存储技术,降低风能资源的随机性对电网造成的不利影响,改善风能资源的利用条件,尽可能达到可控的目的。
主要参考文献
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(一)优化人才培养方案,加强课程体系建设专业学位硕士研究生的人才培养方案应更加突出行业、企事业单位的职业性质和特点的要求[5]。按照行业特点或职业需要优化人才培养方案,构建课程体系。在课程设置中尽可能体现出与学术型硕士研究生的区别,在课程设置上突出实用化、工程化、技术化和职业化特点,改变课程设置僵化、强调统一、灵活性差等缺点。
1.课程体系的构建要打破原有全日制学术型研究生课程体系的框框,在重视基础理论能力培养的同时,要适度增加通用型理论课程模块,即“大学科、大平台”课程。材料工程专业学位研究生应掌握各种材料的制备技术、材料的各种分析手段和表征方法,以及工程技术与实践能力。因此,作为专业学位课,我们设置了《材料工程案例分析》、《材料制备技术》和《材料现代分析方法》三门课程。其中,《材料工程案例分析》是一门综合性工程技术性很强的课程,内容涉及金属材料、无机材料、高分子材料以及复合材料在实际工程应用中的特点及技术指标要求,例如金属材料的失效原因分析及采取的措施;电子陶瓷材料在高温烧结时颜色变黑的原因;钛酸钡本应为绝缘材料,但添加稀土元素变为半导体材料;等等。与其他基础课程相比,与企业生产实践的联系更为密切,重点在于培养学生分析和解决实际工程技术问题的能力。《材料制备技术》涉及各种材料的制备原理、制备方法与应用特点,是材料工程研究生必须掌握和了解的基础理论知识。《材料现代分析方法》是一门重要的工具课,既涉及到基础理论知识,又侧重于方法的具体实践应用,是必须掌握的专业学位课程。其内容包括X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜、能谱分析、光电子能谱、原子力显微镜、差热分析、红外光谱、核磁共振、激光粒度分析、比表面测试等各种表征和分析测试方法。这些核心课程的设立将奠定专业学位研究生解决实际工程和技术问题的理论基础。
2.根据培养方向不同,灵活设置研究生课程模块,即“小方向”课程。例如,根据材料工程方向发展的特点和结合材料学院的科研基础,材料工程专业硕士研究生的培养方向主要有材料加工成型与模具设计、电子功能材料与器件、新能源材料与电源技术、高分子材料合成与改性等四个方向。在这四个方向上可灵活设置专业方向模块课程,即每个方向设置两门任选课程。材料加工成型与模具设计方向主要课程有《材料成型技术与模具》和《材料表面工程技术》,电子功能材料与器件方向主要有《先进无机材料与物理性能》和《光电转换材料与器件》,新能源材料与电源技术方向主要有《电化学原理及测试技术》和《新型能源材料》,高分子材料合成与改性方向主要有《高分子材料选论》和《有机波谱分析》。按不同的培养方向灵活设置研究生课程,可为专业学位研究生提供更大的自主选择性,有利于培养其职业素养,提高学习效率。
3.除了专业学位课和选修课外,为了提高研究生的解决实际工程和技术问题的能力,强化专业实践能力,作为必修课程,设置了《材料科学与工程实验》和《专业实践》这两门课程,以更好地凸显专业学位研究生职业取向和过硬的专业实践的特色。同时,还设置了学术讲座、知识产权、信息检索、技术经济分析等课程,以期全面培养专业学位研究生的信息获取能力和企业技术管理等能力。总之,课程设置要联系企业实际需求,考虑专业学位硕士研究生学习工作和研究背景等实际因素,根据企业技术创新的需求,整合教学资源,开发出一套以因材施教、体现学科前沿和实践性的专业学位研究生课程体系,不断提高研究生解决实际技术问题的科研攻关能力。比如,在材料工程专业学位硕士研究生的培养过程中,我们让研究生学习典型的数据处理软件Origin和CAD、ProE等工程制图软件,而该类实用工程软件的学习无疑将提高专业学位研究生的实践技能。
(二)加强师资队伍建设专业学位研究生的硕士论文选题应来自于企业和科研课题,工程背景明确,应用性强。因此,专业硕士研究生导师要求双导师制。一位是校内的导师,另一位是企业导师。学校导师主要负责研究生的课程学习、开题报告、学位论文理论部分的指导等;企业导师负责专业学位研究生的选题、工作安排、专业实践能力的培养、学位论文实践部分的指导等。学校、企业导师要共同制定研究生培养方案,从而保证专业学位研究生培养的质量。在实际操作中,要注意以下问题:
1.在导师遴选上,既要对导师的学历、职称、科研成果等进行量化评定,又要从工程实践经验、基础理论和指导能力及精力等方面对导师进行全方位综合测评。只有达到要求的校内外导师才有资格被聘为专业学位研究生导师。此外,要弱化对导师学历的要求,强化对导师工程实践能力和专业技术能力的要求。
2.加强专业学位研究生导师素质建设。随着专业学位硕士生规模的不断扩大,现有校内导师有相当数量是从学校到学校的年轻导师,他们虽然学历高,但大多缺乏实际工程经验。为此我们有计划地选派年轻教师到设计院、高新技术企业去挂职锻炼。同时,通过承担企业的横向研究,使年轻教师了解工程实际,参加企业的产品开发、设计、技术改造以及企业的运行、营销和管理,从而了解企业的需求。同时,在稳定现有导师资源的同时,我们从企业聘请或引进有工程技术背景的技术人员和专家作为专任的专业学位研究生指导教师,根据学科方向相近或相似的原则,成立3~5人由校内和校外导师组成的导师指导团队,这样可有效发挥各自导师的作用。
3.聘请企业专家担任相关课程任课教师。例如,《材料工程案例分析》这门学位课,可以聘请行业技术专家以专题讲座形式讲授新技术、新工艺和新设备,分析企业面临的技术难题或企业实际发生的技术难题如何攻关解决等,强化研究生解决实际工程技术问题的意识和能力;加大实践领域专家承担专业课程教学的比例,明确实习实践导师和论文导师的职责。
(三)深化校企合作,建立研究生联合培养基地结合专业和行业的特点,选择条件好的企事业单位、科研院所等共建研究生联合培养实习实践基地,强化产学研用人才培养链条。材料学院已与行业部门共建实习实践基地十多个。2012年,桂林电子科技大学材料学院和桂林电器科学研究院有限公司共建了研究生联合培养基地,该基地被批准为省级研究生联合培养基地。上级有关部门拨专款用于该基地的建设。材料学院的专业学位研究生可方便地到该基地实习实践,企业的导师和校内导师组成导师指导团队共同指导专业学位研究生。同时,联合培养基地拿出专项资金用于改善研究生的实习实践条件以及资助专业学位研究生的科研课题。经过实践发现专业学位研究生的工程实践能力和职业技能明显提高。目前已基本形成了培养单位和行业部门良性互动的包括课堂实践、科研实践和企业实践的实践教学体系。
二、结语
关键词:工程教育;专业认证;课程体系
作者简介:黄云志(1976-),女,安徽淮南人,合肥工业大学电气与自动化工程学院,教授。(安徽 合肥 230009)
基金项目:本文系安徽省重点教学研究项目(项目编号:2012jyxm024)的研究成果。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)02-0093-02
近十年来,我国高等教育快速发展,但在数量快速发展的同时,也面临着很多问题,突出表现为工程教育缺乏行业的引导和支持,人才培养定位不明,培养模式单一,专业教师普遍缺乏工程经历,产学脱节使工科毕业生工程实践能力不足,不能适应产业发展的要求等。为促进我国工程教育的改革,加强工程实践教育,提升工程教育质量;建立与注册工程师制度相衔接的工程教育专业认证体系;促进我国工程教育参与国际竞争,教育部在2006年启动了工程教育专业认证试点工作,并依“国际实质等效性”原则制定了认证标准。截止到2012年,已经完成国内部分高校的机械工程及其自动化、电气工程及其自动化、化学工程与工艺、计算机科学与技术等7类专业的认证工作。
在工程教育的学历互认方面,目前国际上有三个协议,即《华盛顿协议》、《悉尼协议》和《都柏林协议》。《华盛顿协议》是世界知名度最高的工程教育国际认证协议,是1989年由美国、加拿大、英国、爱尔兰、澳大利亚和新西兰等国的民间工程专业团体代表上述6国签订的国际性协议。该协议承认签约国所认证的工程专业(主要针对四年制本科高等工程教育)培养方案具有实质等效性,认为经任何成员国认证的专业的毕业生均达到了从事工程师职业的学术要求和基本质量标准。
2013年6月19日,在韩国首尔召开的国际工程联盟大会经过正式表决结果,同意接纳中国为《华盛顿协议》的预备成员。为顺应国际教育与科技的发展趋势,培养高素质工程技术人才已成为当前高等工程教育发展中的重点目标。工程教育专业认证制度融入了国际先进的高等教育理念,是提高工程人才培养质量的重要保证,也是我国高等教育参与国际竞争的重要基础,将成为引领我国工程教育发展的航标。
一、工程教育专业认证标准
工程教育专业认证的核心是其认证标准,认证标准依国际实质等效性的准则建立,既是专业认证思想和理念的体现,又是专业认证制度实施的根本。适用于普通高等学校工程教育本科专业认证的《全国工程教育专业认证标准(试行)》包括通用标准与专业补充标准两个部分。通用标准是各工程教育专业应该达到的基本要求,专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的具体要求。通用标准包括学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件等7项一级指标。[3]
专业认证是以学生为中心,评价全体学生的表现;以培养目标为导向,培养目标是围绕着学生工程能力的培养,内容设计是对学生进入工程专业领域的的预期,师资队伍和支持条件必须有利于学生达成目标;强调持续改进,持续改进的基础是对常规教学活动进行的常态性评估与评价,效果通过学生的表现来体现。
二、电气专业课程体系建设
我国的电力行业正处在高速发展之中。改善能源结构,开发利用可再生能源,建设智能电网等都需要大量工程技术人才,目前高等学校制约工程技术人才培养的因素主要是工程教育与企业需求脱节、缺乏自主性的工程实训平台、实践教学没有落到实处等。合肥工业大学电气工程及其自动化专业以工程教育专业认证的标准为导向,根据社会需求和行业引领,定位专业培养目标;并在此基础上认真梳理了毕业要求和课程的对应关系,建立符合认证标准的课程体系;通过持续改进的途径保障教学质量。
1.毕业要求
专业认证的通用标准中明确规定了专业毕业生知识、能力与素质的10条毕业要求。专业的培养规格一定要覆盖通用标准的基本要求,培养规格确定后,建立毕业要求与专业教学过程的对应关系。通过公共基础课、学科基础课以及专业课程体系的设置、课程的讲授,以及实验实习、课程设计、工程实训等实践教学环节的安排,毕业设计(论文)综合训练、各种形式的人文素质及科技讲座、学生社会实践活动等环节保障学生的知识、能力和素质目标的实现。具体实施中:第一,遵循“精减学时、整合资源、突出实践、构建平台、完善标准、交叉教学”的总原则制订培养方案。第二,本着“厚基础、宽口径、强能力、高素质、重实践”的原则,加强通识教育,构建人文社科基础、自然科学基础、工程技术基础和基本技能等有机结合的公共基础教育平台;按学科大类构建专业基础课程平台和实践教学平台,拓宽专业面向,形成宽口径专业培养计划。第三,“以学生为主体”,因材施教,注重个性发展原则,进一步压缩课内学时,设置个性化学分,为学生自主学习留下充足空间,引导学生形成研究性、批判性、创新性学习思维。强化学生学习能力、实践能力和创新能力的培养,使其达到知识、能力、素质协调发展,个性得到充分发展。
2.课程体系建设
为支持培养目标的达成,专业教学充分依托和利用科研优势与特色,以工程应用创新能力培养为主线,提出“优化基础理论,注重工程思维,强化实践能力,培养创新精神”课程体系建设原则,依据专业认证标准对专业知识点的要求,按照工程基础知识、技术知识、能力模块三部分构建特色鲜明的课程体系。
对于专业基础课程“自动控制原理”、“电力电子技术”、“工程电磁场”、“电机学”、“电力拖动基础”等课程,以优化夯实为导向,整合和完善课程之间内容上的衔接和知识点上的更迭,实现整体的优化。对于专业课程,拓展两个方向:电力系统及其自动化、电机与电力电子。在电力系统方向“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“电力系统调度自动化”等课程;电机与电力电子方向“现代电源技术”、“电机设计基础”、“特种电机”等课程中注重培养学生工程思维能力,对抽象出来的数学描述从工程实际需求引入,强调符合工程实际的参数选择等。对于专业课程设计和综合实践课程,要求在实验装置上调试而非单独的计算机上机仿真。同时结合科研优势与特色,将太阳能发电技术、风力发电技术、柔性输电技术、现代电源技术等新能源利用方面的课程纳入到教学计划中,将前沿技术引入课堂教学内容,加强学生专业综合素质的培养,培养学生的创新精神。
通过三个层次的实践教学体系,保障实践教学落到实处。实践内容包含基础认识、综合应用和研究创新等三个层次。具体内容为认识实习、专业社会实践、课程设计、综合实验、实习实训、毕业设计和课外科技活动等环节,给出各环节与培养目标的对应关系,列出能力矩阵。
基础层次涵盖物理综合实验、电路理论、电子技术等基础课程实验、基础课程设计和基础综合实验,以及工程训练、电子实习、EDA与数字系统课程设计、认识实习等实践教学环节,侧重于基本实验方法、操作技能和初步工程概念培养,使学生认识专业,掌握基本技能。综合应用层次通过专业课程和综合实验/设计、专业课程设计等实践教学环节,着力培养学生的专业技能和初步工程实践能力,使学生了解专业知识,掌握解决工程问题的方法。研究创新层次通过毕业实习、毕业设计,创新计划项目、创新创业大赛等系列创新实践活动,主要加强学生工程实践能力、创新能力和创业意识的培养,使学生真正学以致用。
内容丰富的实践教学体系注重将教学实验室、校内实习基地、大学生科技创新基地和校外实习基地进行统筹规划与建设,同时结合专业教师反映学科发展方向的科研成果,自行研制实验设备,加强实验条件建设。
针对优化的理论和实践体系,采用了“以学生为中心,以工程问题为引导”的课程教学,并结合认证标准,重新编写了课程教学大纲和实践大纲,强调课程与培养目标的关系、知识点的掌握具体通过哪些教学目标的实施,课程过程规范等内容。
3.持续改进
专业认证通用标准要求:专业应建立教学过程质量监控机制。各主教学环节有明确的质量要求,通过课程教学和评价方法促进达成培养目标;定期进行课程体系设置和教学质量的评价。结合学院本科教学管理的实践经验与质量保障体系的理论研究,面向“基础学习、专业学习、实践训练”三个阶段的教学全过程,本专业建立“以质量监控为基础,以过程评价为核心,约束与激励结合,反馈与改进互补”的校院两级教学质量保障体系,以教学督导组为主体,全体师生参加,保证人才培养模式的实施。
在教学管理中,过程评价体系的建立尤为重要。过程评价体系包括评价对象、评级内容和评价主体三个基本要素。评价对象是全体教师,评价内容是理论教学和实践教学过程,实践教学包含综合实验、课程设计、毕业实习和毕业设计。评价主体是学院的教学委员会、教学督导委员会及全体学生。评价体系是通过各种制度化的学院教学管理文件来表现,按照评价内容建立相应的评价制度和量化评分标准。理论课程教学包括:讲稿及课件、督导及听课、学生评教、试题评价、试卷分析等。课程设计教学包括:培训过程的督导、教学计划及实施方案、指导过程评价、答辩过程、报告及成绩评定评价等。毕业设计教学主要包括毕业设计选题及任务书评价、开题报告、中期进度检查评价、论文情况、答辩情况、指导答疑过程及毕业论文文档等评价。实习实训类课程主要包括培训过程的督导、教学计划及实施方案评价、报告及成绩评定评价。
面向理论教学全过程,建立了重过程、重平时的课程成绩评价方法。面向实践教学全过程,解决了传统工程教育实践教学环节评价难的问题,切实促进学生理论学习与实践学习相结合,提高学生的实践创新能力。
从专业基础课课程设计及课内外实训项目入手,例如电子技术基础的课程设计,采取精细化管理,按照多教师、小分组、一人一题,小组答辩的方式,督促学生改变过去课程设计相互抄袭、蒙混过关的现象;在综合实验环节发挥科研的优势,将科研中的问题抽取出来,作为设计性的实验。如“自动控制原理”中磁悬浮系统和倒立摆系统的设计;“现代电源技术”中开关电源负载实验;“继电保护与调度自动化综合实验”中负荷预测和状态估计等;积极组织学生参加全国大学生电子设计大赛、挑战杯大学生课外科技作品大赛、全国嵌入式设计应用大赛、数学建模大赛、美新杯物联网大赛、中国大学生DSP设计大赛等。
本专业对各门课程的课程目标达成状况建立了持续的评价机制,对从各种途径获得的评价信息,通过分析、归纳、总结形成反馈信息,用于教学计划修订和教学过程各环节的持续改进,切实提高本科教学质量。
三、小结