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時(shí)間:2023-08-12 09:04:25
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中圖分類(lèi)號(hào):G 64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-623X(2012)01-0072-05
一、引言
學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是在語(yǔ)言學(xué)習(xí)諸個(gè)體因素中最具能動(dòng)性的因素之一[1]。在大學(xué)里,英語(yǔ)常規(guī)教學(xué)時(shí)間有限,學(xué)生更多依靠自學(xué),學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)生維持英語(yǔ)學(xué)習(xí)行為,提高外語(yǔ)能力具有重要意義。尤其是工科學(xué)生,他們的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)相對(duì)較重,英語(yǔ)學(xué)習(xí)時(shí)間和實(shí)踐的機(jī)會(huì)相對(duì)較少。如何有效激發(fā)工科學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),是英語(yǔ)教育工作者和學(xué)生本人關(guān)心的問(wèn)題。了解工科學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及其與英語(yǔ)成績(jī)的關(guān)系,無(wú)論對(duì)豐富教育心理學(xué)的理論,還是對(duì)大學(xué)公共英語(yǔ)教學(xué)都很有價(jià)值。
目前,國(guó)內(nèi)英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的研究對(duì)動(dòng)機(jī)大多采取了內(nèi)在―外在動(dòng)機(jī)或工具―融入兩分法[2-3]。這種兩分法比較簡(jiǎn)單,劃分結(jié)果也比較粗略,難以深入了解學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。加拿大研究者Noels[4]結(jié)合了Gardner[5]的工具――融入分類(lèi)和自我決定理論(Self-Determination Theory)[6],將大學(xué)生外語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)區(qū)分為:融入型動(dòng)機(jī)(Integrative Motivation)、內(nèi)在動(dòng)機(jī)(Intrinsic Motivation)、認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)(Identified Regulation)、投射調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)(Introjected Regulation)、外部調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)(External Regulation)和動(dòng)機(jī)缺乏(Amotivation)。融入型動(dòng)機(jī)是外語(yǔ)學(xué)習(xí)中獨(dú)有的動(dòng)機(jī),指?jìng)€(gè)體對(duì)目標(biāo)語(yǔ)群體和文化感興趣,并希望通過(guò)學(xué)習(xí)這種語(yǔ)言而與該群體成員交流,變得與它們相似。內(nèi)在動(dòng)機(jī)是指?jìng)€(gè)體學(xué)習(xí)外語(yǔ)是出于對(duì)外語(yǔ)本身的興趣。認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)是指?jìng)€(gè)體看到了外語(yǔ)學(xué)習(xí)對(duì)于個(gè)人發(fā)展和成長(zhǎng)的意義和價(jià)值,而認(rèn)同外語(yǔ)學(xué)習(xí)過(guò)程。投射調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)是指?jìng)€(gè)體接受外部強(qiáng)加的規(guī)則作為推動(dòng)自己外語(yǔ)學(xué)習(xí)的規(guī)范,如學(xué)生為了避免內(nèi)疚感而學(xué)習(xí)。外部調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)是指學(xué)習(xí)行為由自身之外的因素(如考試、獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰)而激發(fā)。動(dòng)機(jī)缺乏是指?jìng)€(gè)體完全看不到外語(yǔ)學(xué)習(xí)的意義和價(jià)值,也完全缺乏行動(dòng)的意圖。
Noels的研究[4,7]發(fā)現(xiàn),認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)和外部調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)是大學(xué)生主要的外語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),但積極影響學(xué)生學(xué)習(xí)行為和成績(jī)的是內(nèi)在動(dòng)機(jī)和認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī),動(dòng)機(jī)缺乏對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和成績(jī)具有消極影響。華人地區(qū)的研究[8,9]與Noels的研究存在一定的差異,主要表現(xiàn)為內(nèi)在動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和成績(jī)的作用不明顯,研究者將其歸結(jié)為學(xué)習(xí)環(huán)境和評(píng)價(jià)體系挫傷學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī),但是文秋芳[10]對(duì)英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)學(xué)生外語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種情況。工科學(xué)生工程實(shí)踐多,語(yǔ)言實(shí)踐少,外語(yǔ)學(xué)習(xí)的外部壓力大(如要通過(guò)四級(jí)考試等),這些因素是否會(huì)削弱學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)?影響學(xué)生成績(jī)的主要?jiǎng)訖C(jī)又是什么呢?為了更好地揭示工科學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn),從而對(duì)學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)提供有針對(duì)性的指導(dǎo),有必要對(duì)工科學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、年級(jí)差異及其與英語(yǔ)成績(jī)的關(guān)系進(jìn)行研究。
二、研究對(duì)象與方法
1. 研究對(duì)象
廣東某大學(xué)370名大一至大三的在校本科生,全部是工科學(xué)生,其中大一132名,大二157名,大三75名,年級(jí)缺失6人。男生310名,女生46名,性別缺失14人。
2. 研究工具
參照Gardner[5]的態(tài)度和動(dòng)機(jī)測(cè)驗(yàn)集(AMTB,Attitude and Motivation Test Battery)和Noels[4]語(yǔ)言學(xué)習(xí)內(nèi)外在動(dòng)機(jī)量表(Intrinsic and Extrinsic Motivation Scale),編制大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)問(wèn)卷,共包括6個(gè)分量表、41個(gè)項(xiàng)目,分別是融入型動(dòng)機(jī)、內(nèi)在動(dòng)機(jī)、認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)、投射調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)、外部調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)、動(dòng)機(jī)缺乏。問(wèn)卷采用4級(jí)計(jì)分,從“完全不符合”到“完全符合”計(jì)為“1~4分”。除動(dòng)機(jī)缺乏分量表外,其余5個(gè)分量表得分越高則動(dòng)機(jī)水平越高。在正式施測(cè)前,對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行了預(yù)測(cè)(被試100人,為工科大學(xué)學(xué)生),探索性因素分析證明了預(yù)先設(shè)想的問(wèn)卷結(jié)構(gòu),總量表和各分量表的內(nèi)部一致性系數(shù)在078~082之間。在此研究中,總量表和各分量表的內(nèi)部一致性系數(shù)在077~086之間。
3. 研究程序
以班為單位,研究者為主試,使用統(tǒng)一的書(shū)面指導(dǎo)語(yǔ)和口頭指導(dǎo)語(yǔ)進(jìn)行集體施測(cè),時(shí)間約為25分鐘。
同時(shí)獲得大一、大二學(xué)生下學(xué)期期末考試成績(jī)以及大三的“四級(jí)”統(tǒng)考成績(jī)作為學(xué)生成績(jī)指標(biāo)。為了消除考試不同所造成的誤差,測(cè)驗(yàn)成績(jī)按照不同的考試進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后轉(zhuǎn)換為T(mén)分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行后續(xù)分析。
4. 數(shù)據(jù)處理
本研究發(fā)放問(wèn)卷380份,收回有效問(wèn)卷370份,有效回收率為974%。對(duì)問(wèn)卷各項(xiàng)統(tǒng)一編碼,所有數(shù)據(jù)由Spss for Windows 160進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、管理和分析。
三、結(jié)果
1. 學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、年級(jí)和性別差異分析
不同年級(jí)學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差見(jiàn)表1。為了考察學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)類(lèi)型的差異和年級(jí)、性別特點(diǎn),以學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)為組內(nèi)變量,以年級(jí)、性別為組間變量,進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析。
結(jié)果表明,學(xué)生不同動(dòng)機(jī)類(lèi)型之間存在顯著差異, F(5,344)=91332,P
為了考察各個(gè)年級(jí)學(xué)生不同動(dòng)機(jī)類(lèi)型之間的差異,分年級(jí)進(jìn)行了英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的重復(fù)測(cè)量方差分析。結(jié)果表明,每個(gè)年級(jí)學(xué)生的不同英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)之間存在顯著性差異,隨后的配對(duì)樣本t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)無(wú)論是對(duì)總體被試還是對(duì)不同年級(jí)的被試,除了認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)和外部調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)之間不存在顯著差異以外,其他動(dòng)機(jī)之間都存在顯著差異。從表1可以看到,學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)以認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)最高,其次是外部調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī),接著依次是內(nèi)在動(dòng)機(jī)、融入型動(dòng)機(jī)、投射調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)和動(dòng)機(jī)缺乏。
為了考察每種動(dòng)機(jī)類(lèi)型的年級(jí)差異,以每種動(dòng)機(jī)為因變量,年級(jí)為自變量進(jìn)行單因素方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),內(nèi)在動(dòng)機(jī)、認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)和動(dòng)機(jī)缺乏存在顯著的年級(jí)差異,隨后的年級(jí)多重事后比較發(fā)現(xiàn),無(wú)論是內(nèi)在動(dòng)機(jī)還是認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī),大一到大二都顯著下降,大三略有上升,但與大二沒(méi)有顯著差異。動(dòng)機(jī)缺乏則相反,大一到大二顯著上升,大三又顯著下降。見(jiàn)表1。由此可見(jiàn),大二是學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)折點(diǎn),在大二的時(shí)候,學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)變得消極,內(nèi)在動(dòng)機(jī)和認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)下降,而動(dòng)機(jī)缺乏上升。
2. 學(xué)生英語(yǔ)成績(jī)與英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的相關(guān)分析
為了考察學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與英語(yǔ)成績(jī)的關(guān)系,計(jì)算了兩者的Pearson相關(guān)。從表2可以看出,學(xué)生的測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)(T分?jǐn)?shù))與認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)存在顯著的正相關(guān),與動(dòng)機(jī)缺乏存在顯著的負(fù)相關(guān)。
3. 英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)生英語(yǔ)成績(jī)的回歸分析
為了考察各種動(dòng)機(jī)對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)的影響,建立了測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)對(duì)各學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的回歸方程。因?yàn)榍懊娴姆讲罘治霭l(fā)現(xiàn),年級(jí)、性別也可能影響大學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),因此采用分層回歸方法,在第一步以強(qiáng)迫進(jìn)入法(enter)納入年級(jí)、性別變量,第二步再采用逐步回歸法(stepwise法)納入學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)變量,以考察在控制了年級(jí)、性別以后,學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的預(yù)測(cè)作用。由于年級(jí)是順序變量,性別是分類(lèi)變量,都不能直接作為回歸自變量,因此先進(jìn)行了虛擬變量的轉(zhuǎn)換,年級(jí)變量以大一為比較基準(zhǔn),性別變量以男生為基準(zhǔn)。
從表3可以看到,在控制了年級(jí)、性別之后,認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)和動(dòng)機(jī)缺乏先后進(jìn)入了回歸方程,兩者進(jìn)入模型所引起的決定系數(shù)的增量都達(dá)到了顯著水平(ΔF(1,297)=14500,P
四、討論
1.工科大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)
研究發(fā)現(xiàn),認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)和外部調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)是工科大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)的主要?jiǎng)訖C(jī),而內(nèi)在動(dòng)機(jī)和融入型動(dòng)機(jī)相對(duì)較弱,這與Noels的研究[4,7]和國(guó)內(nèi)其他研究一致 [2,3]。大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)以外部動(dòng)機(jī)為主具有一定發(fā)展必然性。在大學(xué)階段,學(xué)生的社會(huì)經(jīng)驗(yàn)逐漸豐富,學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)更加具有目的性和社會(huì)方向性,他們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)會(huì)較多地考慮升學(xué)、就業(yè)、同伴競(jìng)爭(zhēng)以及父母期待等因素,外部動(dòng)機(jī)自然較高。但是,發(fā)展因素并不是大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)以外部動(dòng)機(jī)為主的唯一解釋。實(shí)際上,Gottfried[11]根據(jù)她在縱向研究中獲得的內(nèi)在動(dòng)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)的學(xué)科差異,指出學(xué)生動(dòng)機(jī)的發(fā)展并不是一個(gè)純粹的發(fā)展問(wèn)題,而是一個(gè)受多種因素影響的現(xiàn)象,比如教學(xué)方法和考核方式等。在公共英語(yǔ)教學(xué)中,教師為主導(dǎo),滿堂灌的現(xiàn)象比較常見(jiàn),教學(xué)活動(dòng)單一,教師教學(xué)過(guò)程中較少考慮學(xué)生的自主性,這些都不利于學(xué)生內(nèi)在動(dòng)機(jī)的培養(yǎng)。此外,學(xué)生在日常學(xué)習(xí)生活中也缺乏使用外語(yǔ)的語(yǔ)境,很難產(chǎn)生為了與他人交流和掌握國(guó)外文化而學(xué)習(xí)的融入型動(dòng)機(jī)。因此,教師在教學(xué)中要有意識(shí)地激發(fā)學(xué)生的自主性,比如可以讓學(xué)生根據(jù)自己的特長(zhǎng)和興趣選擇相應(yīng)的考核方式,教師還可以創(chuàng)設(shè)各種活動(dòng)來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,也為學(xué)生提供英語(yǔ)學(xué)習(xí)的語(yǔ)境,比如可以采用表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的方法,讓學(xué)生排演英文短劇、進(jìn)行英文辯論或者寫(xiě)作英文日記等。
本研究發(fā)現(xiàn),從大一到大二,學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)、認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)顯著下降,動(dòng)機(jī)缺乏顯著上升,大二到大三的變化則不顯著。大二成為學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)折點(diǎn),可能跟大學(xué)生英語(yǔ)四級(jí)考試(CET)有關(guān)。“四級(jí)”的高利害關(guān)系(如找工作時(shí)作為英語(yǔ)能力的一種重要憑證)使準(zhǔn)備“四級(jí)”考試成為大二學(xué)生學(xué)習(xí)英語(yǔ)的主要任務(wù)。由于工科學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)任務(wù)較重,英語(yǔ)學(xué)習(xí)和實(shí)踐機(jī)會(huì)較少,“四級(jí)”壓力比其他學(xué)科的學(xué)生要大。強(qiáng)大的壓力會(huì)減少學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)中的積極情感體驗(yàn),增加焦慮情緒,這種情況會(huì)挫傷學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。而且,由于“四級(jí)的考試”內(nèi)容跟學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不緊密,學(xué)生難以認(rèn)識(shí)到英語(yǔ)學(xué)習(xí)對(duì)自己專(zhuān)業(yè)發(fā)展、個(gè)人成長(zhǎng)的意義和價(jià)值,所以認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)下降。此外,焦慮情緒還會(huì)使學(xué)生消極應(yīng)對(duì),喪失行動(dòng)的動(dòng)力,“動(dòng)機(jī)缺乏”自然上升。國(guó)內(nèi)學(xué)者文秋芳[10]對(duì)英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)學(xué)生歷時(shí)三年的追蹤研究發(fā)現(xiàn),從大一到大三,學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)內(nèi)在動(dòng)機(jī)隨年級(jí)增高而逐漸增強(qiáng),外在動(dòng)機(jī)則沒(méi)有顯著變化,這與本研究的結(jié)果存在差異。這種差異,除了研究方法所導(dǎo)致的外,也可能是因?yàn)橛⒄Z(yǔ)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)來(lái)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)、學(xué)習(xí)方式更多樣,而且英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的考核方式也更為多樣。這對(duì)工科英語(yǔ)教學(xué)的啟發(fā)在于,在工科大學(xué)的公共英語(yǔ)教育中,應(yīng)該淡化“四級(jí)”考試,將英語(yǔ)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)寓于日常教學(xué)中,加強(qiáng)英語(yǔ)學(xué)習(xí)跟專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的聯(lián)系,以此來(lái)提高學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)和對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)價(jià)值的認(rèn)同。
2. 工科大學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與英語(yǔ)成績(jī)的關(guān)系
工科大學(xué)生的“動(dòng)機(jī)缺乏”對(duì)其英語(yǔ)成績(jī)具有顯著的負(fù)向預(yù)測(cè)作用,這說(shuō)明,從量上來(lái)說(shuō),動(dòng)機(jī)的有或無(wú),對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)具有重要的影響。然而,從動(dòng)機(jī)的本質(zhì)來(lái)說(shuō),并不是所有動(dòng)機(jī)都對(duì)學(xué)生的英語(yǔ)成績(jī)有促進(jìn)作用。工科大學(xué)生的認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)對(duì)英語(yǔ)成績(jī)的作用顯著,但內(nèi)在動(dòng)機(jī)不顯著。這跟Noels的研究[4,7]有些不一致,但跟D Ailly[8]在臺(tái)灣以及Moneta和Siu[9]在香港的研究結(jié)果相似。在他們的研究中,發(fā)現(xiàn)內(nèi)在動(dòng)機(jī)對(duì)成績(jī)的影響是負(fù)向的,而外在動(dòng)機(jī)的作用卻是正向的。
Moneta和Siu認(rèn)為,華人學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)對(duì)其成績(jī)沒(méi)有促進(jìn)作用,其中一個(gè)原因可能是因?yàn)槿A人的教育評(píng)價(jià)體系不認(rèn)可或獎(jiǎng)勵(lì)創(chuàng)造性的結(jié)果。教師對(duì)模式化答案的重視將會(huì)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性答案不利,因?yàn)閷W(xué)生新穎的想法常常包含了一些跟常見(jiàn)答案或老師期望的理想答案無(wú)關(guān)的內(nèi)容。這也是為什么具有內(nèi)在動(dòng)機(jī)的學(xué)生不容易得高分的原因。在英語(yǔ)學(xué)習(xí)中,具有內(nèi)在動(dòng)機(jī)的學(xué)生更多尋求的是語(yǔ)言的實(shí)際應(yīng)用和語(yǔ)言整體,而較少將語(yǔ)言分解為詞匯、語(yǔ)法等,但這些是標(biāo)準(zhǔn)化英語(yǔ)考試中的重要內(nèi)容,這也許是內(nèi)在動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)生英語(yǔ)成績(jī)沒(méi)有積極影響的原因,此外,也可能是大學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)不高,不足以促進(jìn)學(xué)生的英語(yǔ)學(xué)習(xí)。雖然學(xué)生的外部調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)和認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)都很高,但只有認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)生成績(jī)具有促進(jìn)作用。這可能是因?yàn)榫哂型獠空{(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)的學(xué)生只在有明顯的強(qiáng)化物(如考試)的時(shí)候才會(huì)有所行動(dòng),學(xué)習(xí)的堅(jiān)持性低。相反,具有較高認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)的學(xué)生能夠看到英語(yǔ)學(xué)習(xí)對(duì)于自己一生發(fā)展的意義和價(jià)值,對(duì)這種價(jià)值的認(rèn)同使他們能夠長(zhǎng)期堅(jiān)持學(xué)習(xí),從而獲得較好的成績(jī)。但是,如果學(xué)習(xí)只靠認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)來(lái)發(fā)動(dòng)的話,就會(huì)變成一個(gè)枯燥的過(guò)程,長(zhǎng)此以往反而不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。同時(shí)具有高認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)和內(nèi)在動(dòng)機(jī)的學(xué)生,既有學(xué)習(xí)的堅(jiān)持性,又能在學(xué)習(xí)中體會(huì)到樂(lè)趣,他們的學(xué)習(xí)行為就會(huì)越積極,也可能獲得更好的學(xué)習(xí)成績(jī)。[12]因此,在我國(guó)的公共英語(yǔ)教育中,如何提高學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)機(jī)和認(rèn)同調(diào)節(jié)動(dòng)機(jī)是廣大大學(xué)英語(yǔ)教育工作者需要思考的問(wèn)題。
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Characteristics of English Learning Motivation and its Relationship with English Achievement: A Research of Undergraduates from Universities of Technology
ZENG Xi-hua1, LUO Jia-wen2
(1. Department of Psychology, School of Public Health and Tropical Medicine, Southern Medical University, Guangzhou, Guangdong 510515, P. R. China; 2. CPC Commitee office,Guangdong University of Technology, Guangzhou, Guangdong 510006, P. R. China)
Abstract: Based on self-determination theory and with the participation of 370 students from a university of technology, this study explores the characteristics of college students English learning motivation and the relationship between motivation and English achievement. According to the results, (i) English learning motivation of technology undergraduates is at medium level, with identity regulation motivation on the highest level, extrinsic motivation on the medium level, and amotivation on the lowest level; (ii) the motivation of sophomores, especially their intrinsic motivation, is the lowest among the freshmen, sophomores and juniors; (iii) identity regulation can positively predict students English achievement and amotivation can negatively predict students English achievement.
Key words: English learning motivation; English achievement; technology students
作者簡(jiǎn)介:朱海燕(1976-),女,安徽明光人,嘉興學(xué)院實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處,助理研究員;張今朝(1971-),男,安徽廬江人,嘉興學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,講師。(浙江 嘉興 314001)
基金項(xiàng)目:本文系嘉興學(xué)院2012年度教改項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):N85151260)的研究成果。
中圖分類(lèi)號(hào):G482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)26-0104-02
學(xué)科建設(shè)一直是高等院校提升綜合實(shí)力的重要手段,也是自身不斷發(fā)展的終級(jí)推手;實(shí)驗(yàn)室建設(shè),是學(xué)科團(tuán)隊(duì)進(jìn)行教學(xué)、科研的物質(zhì)支撐;而實(shí)驗(yàn)室管理則是兩者結(jié)合的紐帶,是體現(xiàn)高等院校特色的重要方面。[1-3]
在浙江省諸多高等院校中,嘉興學(xué)院作為新建本科院校,幾年來(lái)充分利用浙江省高等教育發(fā)展機(jī)遇,竭力發(fā)揮學(xué)校辦學(xué)特色與優(yōu)勢(shì),堅(jiān)持“質(zhì)量立校、人才興校、科研強(qiáng)?!钡霓k學(xué)理念,走可持續(xù)發(fā)展的辦學(xué)道路,在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理、師資隊(duì)伍建設(shè)、學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究水平、人才培養(yǎng)等方面取得了不菲成績(jī)。目前已經(jīng)具備一定的辦學(xué)條件、辦學(xué)規(guī)模、辦學(xué)優(yōu)勢(shì),積累了良好的社會(huì)聲譽(yù)和社會(huì)知名度。
在新的歷史條件下,隨著大眾化高等教育不斷深化,學(xué)院在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理中出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)間接地反映了團(tuán)隊(duì)建設(shè)的不足。如何在學(xué)科建設(shè)中添加新的內(nèi)涵,如何提升學(xué)科專(zhuān)業(yè)水平和綜合實(shí)力,如何挖掘?qū)嶒?yàn)室建設(shè)中存在的豐富潛力,夯實(shí)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的每一個(gè)環(huán)節(jié),再反饋至學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè),形成一個(gè)健康良好的動(dòng)態(tài)循環(huán)體系,是幾個(gè)急需解決的問(wèn)題,因而有著極其重要的社會(huì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。[4-6]
一、電氣類(lèi)學(xué)科專(zhuān)業(yè)概貌
1.發(fā)展中初顯規(guī)模
嘉興學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),分為電力系統(tǒng)自動(dòng)化和電機(jī)及電氣控制兩個(gè)方向,兩個(gè)學(xué)術(shù)基層組織:傳動(dòng)與控制工程研究所、電氣裝備及其自動(dòng)化研究所。近幾年來(lái),無(wú)論在師資隊(duì)伍引進(jìn)和實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)方面都有較大的發(fā)展,如圖1所示。從2008年至2012年間,電氣工程類(lèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)從3100萬(wàn)增長(zhǎng)到3800萬(wàn)元。
電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)建設(shè)要以深化教學(xué)改革為動(dòng)力,以培養(yǎng)具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的電氣工程高素質(zhì)應(yīng)用型人才為核心,以提高辦學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量為目的,以師資隊(duì)伍建設(shè)為關(guān)鍵,以物質(zhì)條件建設(shè)為保證,以相應(yīng)的學(xué)科建設(shè)為依托,推動(dòng)專(zhuān)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展。在人才培養(yǎng)規(guī)格上體現(xiàn)強(qiáng)電與弱電相結(jié)合、電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合、硬件與軟件相結(jié)合、元件與系統(tǒng)相結(jié)合。在人才培養(yǎng)模式上要體現(xiàn)優(yōu)化課程體系,保證學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量;積極推進(jìn)素質(zhì)教育,強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié),努力培養(yǎng)出具有全面素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用型人才。電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)2009年被指定為浙江省高校重點(diǎn)建設(shè)專(zhuān)業(yè)。
2.需要解決的問(wèn)題
(1)科研和教學(xué)環(huán)節(jié)的薄弱導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室建設(shè)勢(shì)頭不足。大眾化高等教育背景下,作為地方高校,培養(yǎng)應(yīng)用型人才一直是教學(xué)過(guò)程中遵循的培養(yǎng)目標(biāo)。科研可以提升教學(xué)質(zhì)量,但如何將科研和教學(xué)融為一體,相互促進(jìn),在實(shí)際操作中卻遇到問(wèn)題,也反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中,如:電氣工程及其自動(dòng)化的兩個(gè)主要專(zhuān)業(yè)電力電子與電力傳動(dòng)、電力系統(tǒng)及自動(dòng)化近兩年擴(kuò)大了實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),但由于缺少高層次、高質(zhì)量的項(xiàng)目支撐,很難將教學(xué)與科研融合起來(lái),并落實(shí)到實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的平臺(tái)上去。另外,很多教師還沒(méi)有把科研和教學(xué)很好地統(tǒng)一起來(lái),從而導(dǎo)致教學(xué)與科研的矛盾不可避免,新建本科院校的教學(xué)工作量在客觀上一般偏多。于是一部分教師把主要精力放在教學(xué)上,對(duì)于科研只能是心有余而力不足;實(shí)驗(yàn)室建設(shè)雖然在硬件上每年投入比較大,但教師的精力有限,很難承擔(dān)更多的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)任務(wù)。
(2)學(xué)科特色不夠明顯。學(xué)科建設(shè)一直是支撐高等院校的生存和發(fā)展之柱,也是體現(xiàn)高校培養(yǎng)能力和學(xué)術(shù)水平的重要源動(dòng)力。新建本科院校學(xué)科建設(shè)基本是從零開(kāi)始,從師資隊(duì)伍的組建到學(xué)科及專(zhuān)業(yè)拓展需要一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程。如嘉興學(xué)院電氣類(lèi)學(xué)科還沒(méi)有從傳統(tǒng)學(xué)科中走出來(lái),也間接地反映在實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)中,將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與當(dāng)前學(xué)科新領(lǐng)域新產(chǎn)業(yè)聯(lián)系起來(lái),發(fā)揮新的優(yōu)勢(shì),體現(xiàn)新的特點(diǎn),也需要長(zhǎng)期的積累和沉淀。
(3)師資緊缺、力量分散,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)內(nèi)容不夠豐富。教學(xué)和學(xué)科活動(dòng)中,師資力量一直是最為核心的問(wèn)題,對(duì)實(shí)驗(yàn)建設(shè)和管理質(zhì)量也有直接的影響。學(xué)科建設(shè)在實(shí)質(zhì)上還是人員的最優(yōu)整合過(guò)程,作為地方高校,重視人才引進(jìn),加強(qiáng)教師隊(duì)伍的培養(yǎng)教育,是保證學(xué)科發(fā)展壯大之根本。但由于新建本科院??蒲衅脚_(tái)較低,特別是近年來(lái)對(duì)于引進(jìn)人才的要求更為嚴(yán)格,待遇提升空間不大,一部分科研能力較強(qiáng)的人才難以引進(jìn),造成一些緊缺專(zhuān)業(yè)如電力系統(tǒng)、電力傳動(dòng)等師資力量嚴(yán)重不足。即便引進(jìn)一部分師資力量,但存在專(zhuān)業(yè)不對(duì)口,研究方向分散的隊(duì)伍結(jié)構(gòu)問(wèn)題。因而在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中,建設(shè)方案缺少更多師資的參與,方案論證比較粗糙,嚴(yán)謹(jǐn)性不夠。結(jié)果造成建設(shè)的專(zhuān)業(yè)性和可操作性存在一定缺陷,設(shè)備的組合不夠完善,內(nèi)容不夠豐富。
二、實(shí)驗(yàn)室與學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)的幾點(diǎn)思路
1.實(shí)驗(yàn)室建設(shè)促進(jìn)學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)
電氣工程學(xué)科是一個(gè)傳統(tǒng)型學(xué)科,國(guó)內(nèi)不乏名校在該學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)一直占領(lǐng)先地位。新建本科院校的共同之處在于學(xué)科積累不多,基礎(chǔ)薄弱,短時(shí)期內(nèi)很難縮小差距,需要培育團(tuán)隊(duì)的研究特色,凝煉團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì)與亮點(diǎn)。以嘉興學(xué)院電氣工程學(xué)科建設(shè)為例,在繼承傳統(tǒng)學(xué)科精華的基礎(chǔ)上,集合新時(shí)期學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)的新需求,如圖2所示思路,應(yīng)做好以下工作。
(1)學(xué)科團(tuán)隊(duì)參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè),找到自身薄弱環(huán)節(jié),并加以提高。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不是一個(gè)簡(jiǎn)單創(chuàng)建流程,而是從方案的設(shè)想、論證、建立以及使用提高的過(guò)程,同是也為下一輪建設(shè)提升做準(zhǔn)備,學(xué)科團(tuán)隊(duì)共同參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè),是不同專(zhuān)業(yè)和方向有機(jī)整合的過(guò)程。如電力電子與傳動(dòng)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室,在籌建之初,參與方案制定的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了分工,成員涉及到的不同研究方向包括電力電子、電力傳動(dòng)、控制工程、電子信息、數(shù)據(jù)傳輸與總線技術(shù)等。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)小組其實(shí)是學(xué)科團(tuán)隊(duì)的一部分,大家充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),取長(zhǎng)補(bǔ)短。實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)是學(xué)科水平提高的物質(zhì)基礎(chǔ),在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程中,科研水平也得到相應(yīng)的提高。
(2)將跨學(xué)科專(zhuān)業(yè)特色在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中體現(xiàn)出來(lái)。從學(xué)科特色出發(fā),集合本學(xué)科專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),尋找新的學(xué)科銜接點(diǎn),拓展跨學(xué)科專(zhuān)業(yè)。打造新型的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái),提高學(xué)科層次,如電機(jī)領(lǐng)域可以與故障診斷、噪聲處理、汽車(chē)工程等領(lǐng)域相集合,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的積累,完全可以形成自己的學(xué)科特色與優(yōu)勢(shì)。另外,圍繞實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的各種機(jī)電控制與信號(hào)檢測(cè)及信息處理問(wèn)題展開(kāi)研究,研究實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程各物理量檢測(cè)的新原理、新方法和處理信息、實(shí)現(xiàn)控制的新原理、新技術(shù)。以新型復(fù)雜電氣系統(tǒng)的研究為主線,應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)提高電子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理速度、可靠性和集成度,研究多電機(jī)協(xié)同控制和研制新型節(jié)能電機(jī)和新型傳感器等。
(3)集中團(tuán)隊(duì)力量,建設(shè)好實(shí)驗(yàn)室研發(fā)平臺(tái),申報(bào)高層次的科研項(xiàng)目,打造標(biāo)志性科技類(lèi)成果。通過(guò)近幾年的課題申報(bào)結(jié)果來(lái)看,電氣工程學(xué)科團(tuán)隊(duì)拿到的省級(jí)、國(guó)家級(jí)項(xiàng)目偏少,原因是多方面的,其中主要包括實(shí)驗(yàn)室環(huán)節(jié)中研究平臺(tái)的薄弱,缺少技術(shù)成果的積累。集中力量挖掘?qū)嶒?yàn)室平臺(tái)的研發(fā)潛力,以提高團(tuán)隊(duì)實(shí)力,夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)。
2.學(xué)科團(tuán)隊(duì)參與企業(yè)交流,擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)室“產(chǎn)、學(xué)、研”空間
優(yōu)秀人才下企業(yè)活動(dòng)是近年來(lái)新建本科院校與企業(yè)合作的新舉措。特別是一些剛畢業(yè)的博士已具有一定的科研能力,是高校學(xué)科團(tuán)隊(duì)的中堅(jiān)力量。讓這些博士參與企業(yè)生產(chǎn)或產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng),參加一些難題的攻關(guān)研究,了解相關(guān)領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r,將企業(yè)信息反饋至工程研發(fā)環(huán)節(jié),并和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目結(jié)合起來(lái),創(chuàng)辦研究基地,加強(qiáng)橫向、縱向課題合作,其成果必然為學(xué)科的拓展增加新的內(nèi)涵。
(1)積極參與企業(yè)產(chǎn)品研發(fā),優(yōu)化學(xué)科團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu),創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)實(shí)踐示范中心。學(xué)科團(tuán)隊(duì)不能閉門(mén)造車(chē),科研項(xiàng)目中涉及到的實(shí)踐環(huán)節(jié),可以有針對(duì)性地帶到企業(yè)中去,結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐和特點(diǎn),對(duì)學(xué)科團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合理調(diào)整和優(yōu)化,將實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)與實(shí)踐需求接軌,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),提升層次。
(2)創(chuàng)建校企合作平臺(tái),通過(guò)“軟引進(jìn)”方法將企業(yè)高層次人才融入學(xué)科團(tuán)隊(duì)中來(lái),互通科研信息,聯(lián)合申報(bào)高層次課題,進(jìn)行深層次合作。
(3)以研究所或技術(shù)研發(fā)中心形式,結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)方式,將實(shí)踐教學(xué)與科研項(xiàng)目結(jié)合起來(lái),為未來(lái)研究生教育打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
3.學(xué)科團(tuán)隊(duì)依托實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)彰顯教學(xué)特色
新建本科院校不同于資深本科院校,主要區(qū)別之一是新建本科院校以教學(xué)為主,重在培養(yǎng)應(yīng)用型人才,以服務(wù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)為主要基石。教學(xué)是第一位的,提高教學(xué)質(zhì)量是培養(yǎng)高水平人才的根本舉措。在考慮教學(xué)與科研的協(xié)調(diào)問(wèn)題上,團(tuán)隊(duì)在組成上需要進(jìn)行有效分工,年紀(jì)偏大、職稱(chēng)偏高、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教授可以肩負(fù)主要教學(xué)任務(wù),對(duì)于團(tuán)隊(duì)的科研情況做總的方向性指導(dǎo);而年輕力壯、精力充沛、有科研潛力的教師主要擔(dān)負(fù)科研攻關(guān)任務(wù),教學(xué)工作量可以適當(dāng)放寬。教學(xué)上以實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)為支撐,適當(dāng)擴(kuò)大開(kāi)放性課堂課時(shí),將科研成果結(jié)合課程大綱教學(xué)內(nèi)容,有針對(duì)性進(jìn)行項(xiàng)目性、多模塊教學(xué)模式。
三、結(jié)語(yǔ)
近年來(lái),隨著大眾化高等教育的推進(jìn),高校之間的競(jìng)爭(zhēng)也日益加劇,使得教師面臨的教學(xué)科研壓力也呈現(xiàn)前所未有的勢(shì)頭。電氣專(zhuān)業(yè)是應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè),實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的內(nèi)容和發(fā)展,直接反映了團(tuán)隊(duì)建設(shè)的內(nèi)涵和層次。大力促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和科研平臺(tái)建設(shè),建立一支技術(shù)過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員,并根據(jù)自身特色購(gòu)置先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,與團(tuán)隊(duì)建設(shè)相適應(yīng),形成一支前沿理論有開(kāi)拓,實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可支持的學(xué)術(shù)梯隊(duì),將學(xué)科與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)緊密結(jié)合,不斷優(yōu)化。
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作者簡(jiǎn)介:解璞(1977-),女,河北定州人,軍械工程學(xué)院車(chē)輛與電氣工程系,副教授;趙錦成(1962-),男,陜西西安人,軍械工程學(xué)院車(chē)輛與電氣工程系,教授。(河北 石家莊 050003)
基金項(xiàng)目:本文系軍械工程學(xué)院教學(xué)研究課題(課題編號(hào):Jxlx1382)的研究成果。
中圖分類(lèi)號(hào):G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)25-0155-02
實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力具有不可替代的作用。[1]軍械工程學(xué)院電氣工程學(xué)科針對(duì)裝備供電“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)”的軍事需求,圍繞裝備電氣系統(tǒng)中電能的發(fā)、輸、配、變、控、管、用等技術(shù)環(huán)節(jié),以提高電氣裝備的性能和維修保障能力為目標(biāo),研究裝備電氣工程新理論、新技術(shù)和新方法,體現(xiàn)為機(jī)械與電氣、強(qiáng)電與弱電、設(shè)備與系統(tǒng)相結(jié)合,技術(shù)內(nèi)涵有別于民用電網(wǎng),具有明顯的軍事特色和學(xué)科特色。本學(xué)科要求研究生除需熟悉電氣工程學(xué)科的科學(xué)研究方法,具有獨(dú)立獲取新知識(shí)以及從事科學(xué)研究的能力,還應(yīng)掌握較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
研究生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力是衡量研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是電氣工程學(xué)科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一。然而,相比于課堂教學(xué)和學(xué)位論文研究,實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是研究生培養(yǎng)工作中亟待加強(qiáng)的環(huán)節(jié)。[2]重理論輕實(shí)踐,致使大部分研究生理論水平很高,但動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力欠缺。因此如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,打造實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),培養(yǎng)出綜合性、創(chuàng)新型人才是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。
一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問(wèn)題
目前研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)得到足夠重視,導(dǎo)致很多研究生實(shí)驗(yàn)課程變成了一種形式上的教育,成為研究生用來(lái)“混學(xué)分”的課程。究其原因,目前研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要存在以下不足之處。
1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置欠合理
目前大多研究生實(shí)驗(yàn)沿用本科方式,依據(jù)理論教學(xué)的需要而設(shè)置,所開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)中原理性、驗(yàn)證性的基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多。由于受經(jīng)費(fèi)及現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的限制,針對(duì)裝備電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、變、用等各個(gè)環(huán)節(jié)電能的測(cè)量、調(diào)節(jié)、補(bǔ)償、控制則只能部分地進(jìn)行演示性實(shí)驗(yàn),無(wú)法反映電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié),不同程度脫離工程實(shí)際和裝備實(shí)際。另外,與研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)息息相關(guān)的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)數(shù)量相對(duì)較少,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容趨簡(jiǎn)避繁,從而導(dǎo)致研究生只能進(jìn)行低水平的重復(fù)實(shí)驗(yàn),而缺乏對(duì)其創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不足
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是教師在課堂上講授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、演示實(shí)驗(yàn)操作,再讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)按照固定實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這是一種灌輸式的教學(xué)模式,比較局限與死板。研究生大多只是忙于完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,而對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題沒(méi)能進(jìn)行獨(dú)立而深入的思考。該教學(xué)模式嚴(yán)重制約了研究生的獨(dú)立思考和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,無(wú)法達(dá)到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)效果。
3.實(shí)驗(yàn)資源利用率低下
目前多數(shù)院校簡(jiǎn)單地按任務(wù)目標(biāo)和所屬部門(mén)劃分實(shí)驗(yàn)室[3],教學(xué)實(shí)驗(yàn)室基本不涉及科研工作,科研實(shí)驗(yàn)室很少顧及教學(xué),人為地將教學(xué)與科研割裂開(kāi)來(lái),不利于實(shí)驗(yàn)室資源的充分利用。實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放不夠,研究生很少有機(jī)會(huì)進(jìn)入專(zhuān)業(yè)性更強(qiáng)、設(shè)備更先進(jìn)的科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合性與研究性的實(shí)驗(yàn)。有些研究生導(dǎo)師會(huì)利用自己的課題經(jīng)費(fèi)購(gòu)置或研制一些先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,但出于對(duì)設(shè)備的保護(hù),利用率低,很少為研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)所公用。
二、研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中采取的措施
如何解決研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程存在的上述問(wèn)題,充分利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高電氣工程研究生的創(chuàng)新能力?本文結(jié)合筆者在研究生實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的體會(huì),以及軍械工程學(xué)院電氣工程學(xué)科在研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),提出幾點(diǎn)改革措施。
1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排、選擇及合理分配對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的。為此,我們根據(jù)電氣工程學(xué)科不同層次、不同研究方向的研究生,由淺入深、由點(diǎn)到面,分層次優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。目前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要分為:驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)科研型實(shí)驗(yàn)。
驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)主要用于對(duì)研究生學(xué)員的基本實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行培訓(xùn)。通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作方法的培訓(xùn),提高學(xué)員動(dòng)手能力,為下一步進(jìn)入論文階段并順利開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),每名研究生必須完成這一階段的訓(xùn)練。
設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)主要培養(yǎng)研究生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題及最終解決問(wèn)題的能力。讓研究生根據(jù)自己的專(zhuān)業(yè)研究方向設(shè)計(jì)具有綜合性、典型性、開(kāi)拓性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn),由導(dǎo)師和任課教員共同指導(dǎo)學(xué)員查閱相關(guān)的參考資料,并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施給以指導(dǎo)和幫助。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)既鍛煉研究生形象思維,又培養(yǎng)其邏輯思維,是促進(jìn)研究生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力不斷提高的有效途徑,并可充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)研究興趣,為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下良好的基礎(chǔ)。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、分析到完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),能更好地提高研究生的創(chuàng)新科研能力。
科研型實(shí)驗(yàn)是讓研究生主動(dòng)參與到科研實(shí)際。充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì),利用科研實(shí)驗(yàn)室資源和強(qiáng)大的科研隊(duì)伍,與武器裝備和科研課題接軌,將前瞻性、先進(jìn)性的科研成果融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中去,從而使研究生在進(jìn)入做論文階段之前熟悉各種專(zhuān)業(yè)設(shè)備并掌握現(xiàn)本學(xué)科中具有代表性的重要研究方法,了解和掌握現(xiàn)代最先進(jìn)的技術(shù)思想,達(dá)到依托科研實(shí)踐培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的,為研究生學(xué)員到部隊(duì)任職打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革要服從服務(wù)于人才培養(yǎng)的需要。軍校研究生的培養(yǎng),是為了適應(yīng)軍隊(duì)建設(shè)和信息化條件下作戰(zhàn)的需要,為我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)各級(jí)各類(lèi)的自主創(chuàng)新人才。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化時(shí),必須在遵循本學(xué)科發(fā)展規(guī)律的前提下,針對(duì)武器裝備建設(shè)和發(fā)展中面臨的實(shí)際問(wèn)題及研究生后續(xù)的課題,明確軍事應(yīng)用背景。
以本教研室的電氣工程碩士點(diǎn)為例,該學(xué)科針對(duì)目前我軍裝備野戰(zhàn)供電保障多采用內(nèi)燃動(dòng)力發(fā)電機(jī)供電而油料保障壓力大、戰(zhàn)場(chǎng)安全性低、制約軍事意圖實(shí)現(xiàn)等不足,為適應(yīng)裝備供電保障發(fā)展趨勢(shì),堅(jiān)持自主創(chuàng)新,構(gòu)建了風(fēng)—光—柴混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)。該微型供電示范系統(tǒng)填補(bǔ)了我軍裝備野戰(zhàn)供電系統(tǒng)保障在混合能源互補(bǔ)供電領(lǐng)域的空白,并將此科研成果應(yīng)用到研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。目前依托該平臺(tái)可開(kāi)展混合能源互補(bǔ)供電組網(wǎng)、監(jiān)控、分配、變換、防護(hù)等實(shí)驗(yàn),使學(xué)員鞏固理論知識(shí),了解前沿動(dòng)態(tài),掌握實(shí)驗(yàn)方法,一方面為后續(xù)研究生學(xué)員開(kāi)展新能源發(fā)電技術(shù)、實(shí)時(shí)智能控制器、新型蓄電池及其充/放電控制技術(shù)、混合能源互補(bǔ)供電能量管理與監(jiān)控技術(shù)等方面的課題研究提供了基礎(chǔ)和保障,另一方面也使實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容更加具體化,促進(jìn)了課程教學(xué)內(nèi)容改革和創(chuàng)新。
2.豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
教學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。研究生的培養(yǎng)目標(biāo)是成為獨(dú)立從事科研工作的個(gè)體,因此研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能停留在傳統(tǒng)的教條式層面上。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革就是要本著“學(xué)員為主,教員為輔”、“學(xué)員獨(dú)立設(shè)計(jì),教員重點(diǎn)輔導(dǎo)”的原則。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),有必要培養(yǎng)研究生的實(shí)驗(yàn)流程自行規(guī)劃能力。比如對(duì)于驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn),只給出實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)要求,研究生則要按照自身的理解,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,并整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果,甚至自行補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。在與研究生課題聯(lián)系緊密的科研型實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)師應(yīng)盡量放手,讓研究生充分發(fā)揮聰明才智,讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為一種探索、求知、求新的過(guò)程。
同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)貫穿于研究生培養(yǎng)的全過(guò)程,導(dǎo)師應(yīng)及時(shí)根據(jù)研究生的課題進(jìn)展情況,了解其實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題并給予指導(dǎo)或協(xié)助解決,讓研究生少走彎路,提高效率,這也是一個(gè)教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程。通過(guò)這種研究式的實(shí)驗(yàn),可以循序漸進(jìn)地培養(yǎng)研究生獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力。
3.打造實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的保障。為彌補(bǔ)實(shí)際裝備缺乏所造成的教學(xué)條件不足,利用科研資源優(yōu)勢(shì)改善研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)實(shí)際裝備的依賴(lài)。我院電氣工程學(xué)科依托軍隊(duì)“2110”裝備野戰(zhàn)電力支持實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),結(jié)合裝備野戰(zhàn)供電的發(fā)展趨勢(shì)及需求,以“瞄準(zhǔn)前沿、圍繞目標(biāo)、結(jié)合裝備、強(qiáng)化特色”為發(fā)展目標(biāo)相繼搭建了軍用電站裝備綜合技術(shù)保障、野戰(zhàn)電力支持仿真、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制3個(gè)特色鮮明并互為補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
(1)電力綜合技術(shù)保障實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能培養(yǎng)電氣工程研究生在裝備野戰(zhàn)電力支持方向的理論聯(lián)系實(shí)際意識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能,為電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析、電氣檢測(cè)技術(shù)、供配電技術(shù)、電能質(zhì)量分析與控制等專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)提供了實(shí)驗(yàn)條件和良好的科研背景。
(2)野戰(zhàn)電力支持仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由1臺(tái)高效專(zhuān)業(yè)服務(wù)器和6臺(tái)臺(tái)式計(jì)算機(jī)及顯示設(shè)備和專(zhuān)業(yè)的電力支持仿真計(jì)算軟件組成,該仿真系統(tǒng)可彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不足,提高研究進(jìn)度,降低研究費(fèi)用,具有靈活性、可重復(fù)性及安全性高的特點(diǎn),研究生學(xué)員可在裝備野戰(zhàn)供電系統(tǒng)建模和穩(wěn)態(tài)/暫態(tài)仿真分析計(jì)算,優(yōu)化裝備野戰(zhàn)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì),提高系統(tǒng)的電能質(zhì)量、控制運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全穩(wěn)定性等方向開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。
(3)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)為開(kāi)展負(fù)荷結(jié)構(gòu)特性對(duì)電能質(zhì)量的影響研究,實(shí)現(xiàn)了負(fù)載形式的典型、多樣化,兼顧了實(shí)際和科研的需要。一方面配置了小型化的電機(jī)拖動(dòng)、照明、變頻調(diào)速電機(jī)、逆變裝置等非線性、沖擊性負(fù)荷,另一方面配置了電子負(fù)載、阻感負(fù)載等以便建立極端條件下的綜合負(fù)荷模型,同時(shí)還具有國(guó)際先進(jìn)水平的交/直流電壓跌落模擬器,可模擬極端的電能質(zhì)量問(wèn)題。為研究生電能質(zhì)量專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)提供了實(shí)驗(yàn)條件,為碩士研究生的培養(yǎng)提供了科研環(huán)境手段。
目前該實(shí)驗(yàn)室面向研究生學(xué)員全面開(kāi)放,共享及利用率較高,已能滿足野戰(zhàn)條件電能的產(chǎn)生、組網(wǎng)、分配、變換、監(jiān)控和保障等方面的科學(xué)研究,可在更高的研究層次培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力。近三年來(lái)以實(shí)驗(yàn)室為背景,先后培養(yǎng)各類(lèi)研究生12名,已畢業(yè)碩士研究生8名。實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)中自主開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了部分功能,混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)培養(yǎng)研究生3名,分別實(shí)現(xiàn)了混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和鉛酸蓄電池的虛擬測(cè)試;軍用電站性能檢測(cè)與測(cè)試分系統(tǒng)培養(yǎng)研究生3名,分別開(kāi)展了軍用電站電氣參數(shù)檢測(cè)及模塊電源虛擬測(cè)試系統(tǒng)的研究;2名研究生則分別開(kāi)展軍用電站AVR檢測(cè)診斷平臺(tái)及逆變電源供電負(fù)荷適應(yīng)性研究。把實(shí)際科研用的裝置用于實(shí)驗(yàn)教學(xué),使研究生在課程學(xué)習(xí)中就接觸到課題了,這些設(shè)備就是下一步研究生做課題直接要用的設(shè)備,這些科研平臺(tái)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)方法都成為課題可借鑒的資料。這使研究生盡早接觸到學(xué)科發(fā)展的前沿,拓展視野,并加強(qiáng)了研究生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
三、結(jié)語(yǔ)
幾年來(lái)的實(shí)踐證明,加強(qiáng)對(duì)研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革,一方面加深了研究生對(duì)本學(xué)科理論知識(shí)的進(jìn)一步理解和掌握,拓寬了知識(shí)面,另一方面也使他們學(xué)到了許多實(shí)驗(yàn)室工作的知識(shí)和技能,提高了實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、組織教學(xué)的能力和理論聯(lián)系實(shí)踐的能力,培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng),促進(jìn)了學(xué)業(yè)的進(jìn)步。研究生教育要圍繞學(xué)科特色優(yōu)勢(shì),重視研究生扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)、綜合運(yùn)用技能和創(chuàng)新思維的培養(yǎng),同時(shí)還應(yīng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,打造良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),從而為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供良好的條件,進(jìn)一步提高研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,達(dá)到全面提升電氣工程研究生綜合素質(zhì)的目標(biāo)。
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中圖分類(lèi)號(hào):F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、電氣工程技術(shù)的發(fā)展史
電氣工程(Electrical Engineering)是現(xiàn)代科技領(lǐng)域核心學(xué)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(guān)學(xué)科的總和。21世紀(jì)的電氣工程概念已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(guān)的工程行為。電氣工程的發(fā)展程度直接體現(xiàn)了國(guó)家的科技進(jìn)步水平,因此,電氣工程的教育和科研在發(fā)達(dá)國(guó)家大學(xué)中始終占據(jù)重要地位。
1.電磁學(xué)理論的建立及通訊技術(shù)的發(fā)展
大自然中的雷電使人類(lèi)對(duì)電有了最早、最樸素的認(rèn)識(shí),天然磁石吸鐵是人類(lèi)對(duì)磁現(xiàn)象的最早觀察,然而,人類(lèi)對(duì)電磁現(xiàn)象的研究始于16世紀(jì)的英國(guó),1663年德國(guó)科學(xué)家蓋利克發(fā)明了摩擦起電的儀器,1729年英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)電荷可以通過(guò)金屬傳導(dǎo)等等,這是人類(lèi)對(duì)電的早期實(shí)驗(yàn),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(kù)侖定律。1785年法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鐾ㄟ^(guò)扭秤測(cè)量靜電力和磁力總結(jié)出:兩個(gè)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(kù)侖定律。這一發(fā)現(xiàn)的歷史意義在于它標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)電磁現(xiàn)象的研究從定性階段進(jìn)入了定量階段。
(2)“伏打電池”。1799年意大利物理學(xué)家伏特經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)把任何潮濕物體放到兩個(gè)不同金屬之間都會(huì)產(chǎn)生電流,一年后伏特發(fā)明了世界上第一個(gè)電池,自此人類(lèi)對(duì)電的研究由靜電擴(kuò)大到了動(dòng)電,開(kāi)辟了電學(xué)研究的新領(lǐng)域。
(3)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)和安培右手定則。1820年奧斯特偶然發(fā)現(xiàn)通電鉑絲周?chē)男〈裴槹l(fā)生輕微晃動(dòng),之后他經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)。其后安培進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)方向之間的關(guān)系。安培還通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)通電導(dǎo)體和兩個(gè)通電線圈之間相互作用的規(guī)律,從而奠定了電動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。
(4)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)。英國(guó)科學(xué)家法拉第是第一個(gè)成功完成磁生電實(shí)驗(yàn)的人,并歸納出產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種情況:一是變化著的電流;二是變化著的磁場(chǎng);三是運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定電流;四是運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng);五是在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電線。法拉第把這一現(xiàn)象叫做“電磁感應(yīng)”。電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使生產(chǎn)電成為可能,至今,發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器都是運(yùn)用電磁感應(yīng)原理工作的。
(5)麥克斯韋建立電磁場(chǎng)理論。英國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家麥克斯韋總結(jié)了前人的一系列成果,用數(shù)學(xué)方程式表示電磁場(chǎng),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(yù)言了電磁波的存在。1873年他出版的電磁場(chǎng)理論經(jīng)典著作《電磁學(xué)通論》是里程碑式的自然科學(xué)理論巨著。
任何科學(xué)發(fā)明與發(fā)現(xiàn)都是許許多多的科學(xué)家不懈努力的成果,德國(guó)物理學(xué)家歐姆、高斯、赫茲,美國(guó)物理學(xué)家亨利,俄國(guó)物理學(xué)家楞次等等都為電磁理論的形成作出過(guò)貢獻(xiàn),本文不在一一類(lèi)舉。
電磁理論的建立為無(wú)線電通信揭示的發(fā)展奠定了基礎(chǔ),19世紀(jì)通信技術(shù)取得了突破性成果,先后發(fā)明了有線電報(bào)、有線電話和無(wú)線通信。
2.電工技術(shù)的初期發(fā)展
人類(lèi)社會(huì)發(fā)展歷程中經(jīng)歷了三次工業(yè)革命,對(duì)人類(lèi)的進(jìn)步起到了巨大的作用。第一次工業(yè)革命從18世紀(jì)中葉到19世紀(jì)中葉,以瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)為標(biāo)志,以機(jī)械化為特征,中心在英國(guó);第二次工業(yè)革命從19世紀(jì)后半期到20世紀(jì)中葉,以工業(yè)生產(chǎn)電氣化為主要標(biāo)志,其成果是電力、鋼鐵、化工“三大技術(shù)”與汽車(chē)、飛機(jī)和無(wú)線電通信“三大文明”,其中心在美國(guó)和德國(guó);第三次工業(yè)革命從20世紀(jì)中葉到21世紀(jì)初,以社會(huì)生產(chǎn)、生活信息化為特點(diǎn),又叫新技術(shù)革命。第二次工業(yè)革命就是從電工技術(shù)初創(chuàng)和應(yīng)用開(kāi)始的。
(1)直流發(fā)電機(jī)的誕生。1831年英國(guó)企業(yè)家研制出了史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)――蒸汽動(dòng)力永磁發(fā)電機(jī);1832年法國(guó)科學(xué)家匹克斯發(fā)明了世界上第一臺(tái)直流發(fā)動(dòng)機(jī);1866年西門(mén)子發(fā)明了自激式勵(lì)磁直流發(fā)電機(jī);1870年格拉姆發(fā)明了實(shí)用自激直流發(fā)電機(jī),結(jié)構(gòu)可靠,電流穩(wěn)定,輸出功率大,被各國(guó)廣泛采用作為照明燈電源。
(2)遠(yuǎn)距離輸電和電力工業(yè)技術(shù)體系的初步建立。1875年法國(guó)巴黎火車(chē)站建成世界上最早的一座火力發(fā)電廠。愛(ài)迪生不僅發(fā)明了燈泡,他還在1882年建立了美國(guó)第一家直流發(fā)電廠,裝有6臺(tái)直流發(fā)電機(jī),通過(guò)電纜輸送照明用電,不過(guò)當(dāng)時(shí)的最大輸送距離只有1.6km。之后愛(ài)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(jī)電荷電動(dòng)機(jī)的誕生。1876~1878年俄國(guó)人亞布洛切科夫成功試驗(yàn)了單相交流輸電技術(shù)。1885年,英國(guó)工程師菲爾安基設(shè)計(jì)的第一座交流單相發(fā)電站建成。同年,美國(guó)人威斯汀豪率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)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(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī),5年后他又發(fā)明了兩相異步電動(dòng)機(jī)和交流電傳輸系統(tǒng)。1888年,俄國(guó)工程師德布羅夫斯基和德?tīng)柗l(fā)明了三相交流制。1891年,德國(guó)安裝了世界上第一臺(tái)三相交流發(fā)電機(jī),并建成了第一條三相交流輸電線路。自此,三相異步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛應(yīng)用,電能逐步取代了蒸汽成為動(dòng)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(guān)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(dǎo)體上儲(chǔ)存電荷的計(jì)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(yīng)定律;1832年亨利提出了磁通量計(jì)算公式。
1845年德國(guó)物理學(xué)家基爾霍夫提出了關(guān)于任意電路中電流、電壓關(guān)系的基本定律:電流定律(任意時(shí)刻電路中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的各條支路電流的代數(shù)和為零);電壓定律(任何時(shí)刻電路中任意一個(gè)閉合回路的各元件電壓的代數(shù)和為零)。這兩個(gè)定律發(fā)展了歐姆定律,奠定了電路系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)。
1853年英國(guó)物理學(xué)家湯姆遜推導(dǎo)出了電路震蕩方程,并得出了萊頓瓶發(fā)電過(guò)程中電流在反復(fù)震蕩且不斷衰減的結(jié)論,并計(jì)算出震蕩頻率與R、L、C參數(shù)之間的關(guān)系,奠定了動(dòng)態(tài)電路分析的基礎(chǔ)。1855年,湯姆遜還建立了長(zhǎng)距離電纜的等效電路模型。
1893年美籍電氣學(xué)家施泰因梅茨提出了計(jì)算交流電路的方法――“相量法”,其實(shí)用、易懂,至今在分析正弦交流電路時(shí)依然沿用此法。
其間,赫爾姆霍茲提出的等效發(fā)電機(jī)原理、基爾霍夫建立的長(zhǎng)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(guò)程運(yùn)算法、傅立葉用數(shù)學(xué)方法建立的熱傳導(dǎo)定律等等都對(duì)電工理論的豐富和完善起到了重要作用。
(2)電網(wǎng)絡(luò)理論的建立。通信技術(shù)的興起推動(dòng)了電網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展。1924年,福斯特給出了電感和電容二端網(wǎng)絡(luò)的電抗定理,建立了由給定頻率特性設(shè)計(jì)電路的電網(wǎng)絡(luò)理論。
1945年美國(guó)科學(xué)家伯德總結(jié)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(hào)流圖分析復(fù)雜回饋系統(tǒng)的方法,并被廣泛應(yīng)用。20世界50年代美國(guó)科學(xué)家達(dá)默制成了第一批集成電路,從此電路理論中增加了對(duì)含源器件的電路分析和綜合。20世紀(jì)70年代在L.O.Chua等科學(xué)家的努力下,器件建模理論逐漸日趨完善。20世紀(jì)中期計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使電網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)輔助分析和設(shè)計(jì)成為電路理論研究中的基本手段。
4.新技術(shù)革命對(duì)電氣工程技術(shù)的推動(dòng)
20世紀(jì)中葉開(kāi)始的第三次技術(shù)革命又稱(chēng)為新技術(shù)革命,以核能、宇航和電子計(jì)算機(jī)這三大技術(shù)為主要標(biāo)志。這個(gè)時(shí)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(shù)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的研究提供了全新的科學(xué)方法。
(1)計(jì)算機(jī)的升級(jí)換代對(duì)電氣工程技術(shù)的推動(dòng)。自19世紀(jì)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái),經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,計(jì)算機(jī)給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了翻天覆地的變化,人類(lèi)社會(huì)從此走進(jìn)了信息時(shí)代。1952年出世的第一代計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)用晶體管替代了真空電子管,大大提高了運(yùn)算速度,減少了耗電量,減小了體積,運(yùn)用在了軍事和科研領(lǐng)域。1964年~1970年生產(chǎn)的第三代計(jì)算機(jī)用集成電路替代了晶體管,不僅極大地提高了運(yùn)算速度而且降低了成本,計(jì)算機(jī)開(kāi)始進(jìn)入到了普及階段。1971年至今生產(chǎn)的第四代計(jì)算機(jī)使用了超大規(guī)模集成電路,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,計(jì)算機(jī)普及到了個(gè)人。計(jì)算機(jī)的升級(jí)換代推動(dòng)了控制技術(shù)的發(fā)展,形成了計(jì)算機(jī)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(shù)的發(fā)展。電子信息技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電信技術(shù)相結(jié)合而形成的技術(shù)手段。20世紀(jì)通信技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,人類(lèi)社會(huì)生活也由此發(fā)生了巨大變革,人類(lèi)從此進(jìn)入信息時(shí)代。
1920年人們發(fā)現(xiàn)電離層對(duì)無(wú)線電短波有反射作用。1935年人們發(fā)現(xiàn)了雷達(dá)并廣泛應(yīng)用于軍事和民用通信領(lǐng)域。1964年美國(guó)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(duì)無(wú)線電波的屏蔽,實(shí)現(xiàn)了宇宙范圍的無(wú)線電通信。20世紀(jì)70年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立使人們開(kāi)始通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取信息。20世紀(jì)80年代以后尋呼機(jī)和移動(dòng)電話逐步得到廣泛使用,現(xiàn)今信息服務(wù)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(shù)發(fā)展史再次印證了這樣兩個(gè)真理:一是任何理論的創(chuàng)立和技術(shù)的進(jìn)步都要靠眾多科學(xué)家甚至一代代人的不懈努力而實(shí)現(xiàn),特別是在學(xué)科相互融合交叉的今天。二是科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)的巨大進(jìn)步,科技是第一生產(chǎn)力,創(chuàng)新是社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)力。
五、電氣學(xué)科的形成與發(fā)展
按我國(guó)高等教育學(xué)科劃分,電氣信息學(xué)科類(lèi)屬工學(xué)門(mén)類(lèi)(門(mén)類(lèi)編號(hào)08),其下設(shè)五個(gè)一級(jí)學(xué)科:電氣工程(一級(jí)學(xué)科編號(hào)0808)、電子科學(xué)與技術(shù)(0809)、信息與通信工程(0810)、控制科學(xué)與工程(0811)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)(0812)。這五個(gè)學(xué)科有著相同的學(xué)科基礎(chǔ),都是研究電磁現(xiàn)象及其應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科與技術(shù)工程的綜合,電能的突出優(yōu)點(diǎn)在于:它既是易于傳輸?shù)墓I(yè)動(dòng)力,又是非??煽康男畔⑤d體。電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)都是從電類(lèi)專(zhuān)業(yè)派生出來(lái)的弱電學(xué)科,在19世紀(jì)末電工科學(xué)技術(shù)已形成了電力與電信兩大分支。
我國(guó)電氣工程一級(jí)學(xué)科下設(shè)五個(gè)二級(jí)學(xué)科:電機(jī)與電器(二級(jí)學(xué)科編號(hào)080801)、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化(080802)、高電壓與絕緣技術(shù)(080803)、電力電子與電力傳動(dòng)(080804)、電工理論與新技術(shù)(080805),電氣工程包含的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論有電路原理、模擬電子、數(shù)字電子、微機(jī)原理與接口技術(shù)、單片機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、電磁理論、MATLAB仿真等。專(zhuān)業(yè)理論有電力系統(tǒng)及其暫態(tài)分析、電力電子、電機(jī)學(xué)、高電壓與絕緣、電力拖動(dòng)、輸配電、工廠企業(yè)供電、電力市場(chǎng)等。
19世紀(jì)末歐美大學(xué)先后設(shè)立了電氣工程(Electrical Engineering)專(zhuān)業(yè),100多年來(lái),其名稱(chēng)雖然沒(méi)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(guò)去歐美的電氣工程專(zhuān)業(yè)是以電力工程為主,現(xiàn)在電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)已成為該專(zhuān)業(yè)的核心,美國(guó)一些著名高校甚至已不開(kāi)設(shè)電力工程研究方向。有些大學(xué)把計(jì)算機(jī)技術(shù)從電氣工程系分離了出去,單獨(dú)成立了計(jì)算機(jī)科學(xué)系。
我國(guó)的電氣工程始于1908年上海南洋公學(xué)的電機(jī)電工學(xué)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(jī)專(zhuān)科設(shè)立了電訊門(mén),即我國(guó)最早的無(wú)線電專(zhuān)業(yè),如今的電子信息及計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)群都是由此發(fā)展演化而來(lái)的。1932年,清華大學(xué)設(shè)置了電機(jī)系。建國(guó)后,我國(guó)建立了一大批以工科為主的多科性大學(xué),其中大多設(shè)立了電機(jī)工程系。1977年以后,大部分高校的“電機(jī)工程系”陸續(xù)更名為“電氣工程系”,近幾年來(lái),部分高校又把“電氣工程系”發(fā)展成為“電氣工程學(xué)院”。我國(guó)的電氣工程雖然與國(guó)外名稱(chēng)相同,但內(nèi)涵有很大區(qū)別,我國(guó)大學(xué)一般都是強(qiáng)弱電分開(kāi),即電氣類(lèi)與電信類(lèi)分設(shè)在不同的學(xué)院。
100多年以來(lái),電氣工程學(xué)科已發(fā)展成為覆蓋多門(mén)類(lèi)交叉學(xué)科、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的完善的學(xué)科,形成了強(qiáng)弱電結(jié)合、軟硬件結(jié)合、機(jī)電結(jié)合的學(xué)科特點(diǎn)。
六.國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家電氣工程學(xué)科的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì):
(1)在學(xué)科中融入大量信息技術(shù)知識(shí)。在全球信息化的當(dāng)今,信息技術(shù)以指數(shù)速度進(jìn)步,它曾對(duì)電氣工程學(xué)科的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用,還將為電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供工具與技術(shù)支持,對(duì)電氣學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了決定性作用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的著名大學(xué)(如耶魯大學(xué)、麻省理工學(xué)院等)大都把電氣工程、通信工程、計(jì)算機(jī)工程放在同一學(xué)院,以利于在電氣工程學(xué)科中融入大量的信息技術(shù)知識(shí)。
(2)與其他學(xué)科不斷交叉融合,拓展了研究領(lǐng)域,大量的研究都是在跨學(xué)科領(lǐng)域開(kāi)展的。
(3)與企業(yè)聯(lián)系密切,科技成果轉(zhuǎn)換能力強(qiáng),引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)更新。
七.電氣技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
與電氣工程學(xué)科相關(guān)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(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也主要集中在這些行業(yè)。
1.可再生能源技術(shù)
1995年全球可再生能源僅占一次能源的18%,預(yù)測(cè)到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世紀(jì),光伏技術(shù)、風(fēng)電技術(shù)、生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)等得到了快速發(fā)展。下面著重介紹人類(lèi)的未來(lái)能源――氫能??茖W(xué)家們一直致力于研究把氫能作為人類(lèi)未來(lái)的能源,氫能有其他能源無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì):
(1)清潔。其反應(yīng)后的生成物為水和氮化氫,對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。
(2)儲(chǔ)量豐富。地球上的海水所含的氫用來(lái)發(fā)電就夠人類(lèi)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?,F(xiàn)在世界上很多國(guó)家正在斥巨資研究這一能源,但目前還處在實(shí)驗(yàn)室階段,距工業(yè)應(yīng)用還有一段距離。
2.輸電信技術(shù)
超導(dǎo)技術(shù)在電氣工程中的廣泛應(yīng)用已成為發(fā)展趨勢(shì)。
(1)超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)。將電能轉(zhuǎn)換為電磁能,利用超導(dǎo)線圈儲(chǔ)存起來(lái)。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)是除電池儲(chǔ)能系統(tǒng)之外的又一儲(chǔ)能系統(tǒng),其使用將提高電網(wǎng)的安全性。
(2)超導(dǎo)故障限流器。利用超導(dǎo)體超導(dǎo)與正常狀態(tài)的轉(zhuǎn)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(lèi)號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1671-489X(2016)24-0132-03
Study of Major Undergraduate Course System of Electrical En-gineering and Its Automation based on Concept of CDIO//LU Min,
GONG Lijiao, ZHAO Mi, CAI Xinhong
Abstract Based on CDIO model analysis, found the Shihezi Univer-
sity in electrical engineering and its automation major undergraduate curriculum problems through compared with electrical science and
engineering at the Massachusetts institute of technology, according to the CDIO mode and the specific data analysis to build the electri-cal engineering and its automation major undergraduate course system.
Key words CDIO mode; electrical engineering and its automation major; curriculum provision
1 CDIO背景介紹
電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)隸屬于電氣類(lèi),目標(biāo)是培養(yǎng)具有電氣工程領(lǐng)域相關(guān)的基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)技術(shù)和實(shí)踐能力,并且能在電氣工程領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、研發(fā)、運(yùn)行等工作的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員[1-2],具有典型的工科學(xué)科特征,即理論與工程實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科[3-4]。
CDIO分別指Conceive(構(gòu)思)、Design(設(shè)計(jì))、Im-
plement(實(shí)現(xiàn))、Operate(運(yùn)作),是由美國(guó)麻省理工學(xué)院、瑞典查爾姆斯工業(yè)大學(xué)、皇家技術(shù)學(xué)院和林雪平大學(xué)在2000年提出的一種工程教育改革模式,經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展和不斷完善,目前已有全球97所相關(guān)工程類(lèi)高校加入,代表了新世紀(jì)國(guó)際工程教育改革的優(yōu)秀成果(IET: Engi-neering and Technology Skills & Demand in Industry Annual Survey)。CDIO這一理念的核心是強(qiáng)調(diào)工程師的工程能力必須在真實(shí)的工程實(shí)踐和解決工程問(wèn)題的過(guò)程中取得,4個(gè)步驟代表了一個(gè)工業(yè)系統(tǒng)或過(guò)程的整個(gè)生命周期的所有環(huán)節(jié)[5]。
2 案例研究與比較
本文以提出CDIO理念的工程高校之一的麻省理工學(xué)院電子電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科最新設(shè)置為例,分析該校電氣專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的特點(diǎn),并與石河子大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案作對(duì)比,提出新的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置方案。
麻省理工學(xué)院電氣與計(jì)算機(jī)科學(xué)系核心課程設(shè)置 麻省理工學(xué)院電氣科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)最新的核心基礎(chǔ)課由2門(mén)學(xué)科入門(mén)課、3門(mén)基礎(chǔ)課(4選3)和3門(mén)專(zhuān)業(yè)課(4選3)組成,其中2門(mén)入門(mén)學(xué)科為實(shí)驗(yàn)課,結(jié)構(gòu)如圖1所示。
從圖1可以看出,不同于傳統(tǒng)授課形式,該專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置采用實(shí)驗(yàn)理論實(shí)驗(yàn)的授課方式。以實(shí)驗(yàn)課程入門(mén),可以使學(xué)生參與理論模型推導(dǎo)、歸納和驗(yàn)證環(huán)節(jié),加強(qiáng)基礎(chǔ)概念認(rèn)知,提倡和鼓勵(lì)學(xué)生自主探索,并且通過(guò)后續(xù)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程能夠再來(lái)驗(yàn)證前期形成的理論,這樣就構(gòu)成整個(gè)學(xué)習(xí)與實(shí)踐的循環(huán)。
麻省理工學(xué)院的電氣科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐教育中逐漸形成具有鮮明工程培養(yǎng)特色的課程體系。通過(guò)分析麻省理工學(xué)院電氣科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)課程的設(shè)置特點(diǎn),對(duì)比目前正在實(shí)施的石河子大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化2013級(jí)培養(yǎng)方案的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置,發(fā)現(xiàn)目前石河子大學(xué)的電氣工程及其自動(dòng)化的專(zhuān)業(yè)設(shè)置存在“重理論、輕實(shí)踐,重專(zhuān)業(yè)、輕人文,重必修、輕選修”的現(xiàn)象,具體表現(xiàn)為:
1)培養(yǎng)計(jì)劃中工程實(shí)踐課程所占比例較小,理論與實(shí)踐課程教學(xué)相互獨(dú)立,課程銜接性較差,課程內(nèi)容較少涉及工程實(shí)際;
2)培養(yǎng)計(jì)劃中工程科學(xué)和基礎(chǔ)科學(xué)課程較少,專(zhuān)業(yè)技術(shù)課程比例過(guò)高,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)的科學(xué)知識(shí)沒(méi)有了解;
3)輕視人文社科類(lèi)課程教學(xué),忽視學(xué)生個(gè)性的培養(yǎng),課程計(jì)劃中人文社科類(lèi)課程所占比例較小,工科學(xué)生的人文素養(yǎng)較差;
4)必修課程和選修課程比例分配不平衡,選修課程數(shù)量不足,必修課比例過(guò)高,學(xué)生自主選擇的范圍有限。
表1中列出具體的數(shù)據(jù),并且給出調(diào)整的方向和大小。
3 我國(guó)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科課程體系模型重構(gòu)
數(shù)據(jù)分析與結(jié)論 通過(guò)表1可以看出,與CDIO模式下的培養(yǎng)計(jì)劃中各類(lèi)課程在總學(xué)分中的比重相比,石河子大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科課程計(jì)劃的課程結(jié)構(gòu)模塊存在偏高或偏低的比例差距。這不僅反映了課程比例設(shè)置不合理,更重要的是反映了電氣工程專(zhuān)業(yè)在教育理念、培養(yǎng)模式等根本性問(wèn)題上的差距。因此,想要實(shí)現(xiàn)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科課程體系模型的重構(gòu),不僅僅是對(duì)課程結(jié)構(gòu)比例的調(diào)整,更重要的是對(duì)工科教育的指導(dǎo)思想和教育理念的改革。
在課程體系設(shè)計(jì)方面,目前石河子大學(xué)電氣工程專(zhuān)業(yè)本科課程體系還是采用傳統(tǒng)的公共基礎(chǔ)課程、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程的模式,這種模式下課程雖然是循序漸進(jìn)的,但是各個(gè)課程之間關(guān)聯(lián)性較差,理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)的聯(lián)系不夠緊密,導(dǎo)致學(xué)生理論和實(shí)踐脫節(jié),實(shí)際工程能力較差。所以,基于CDIO理念重新設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科課程體系,就要改變目前的課程設(shè)置模式和授課方式,將整個(gè)學(xué)科看作一個(gè)整體,按照知識(shí)接受程度規(guī)劃課程進(jìn)度,并將能力訓(xùn)練或項(xiàng)目設(shè)計(jì)交叉其中,達(dá)到理論與實(shí)踐相互結(jié)合,知識(shí)、能力和創(chuàng)新培養(yǎng)一體化。
基于CDIO理念的電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科課程體系模型 分析目前培養(yǎng)計(jì)劃不足,借鑒CDIO理念,提出電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科課程體系,如圖2所示。
從圖2可以看出,該課程體系模型中,從左到右是按課程或項(xiàng)目的時(shí)間進(jìn)度安排,從下到上表示可以同時(shí)開(kāi)展的課程。整個(gè)課程體系模型清楚地顯示了電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程結(jié)構(gòu)和課程組織形式,理論與實(shí)踐知識(shí)相互支撐的一體化課程體系。具體來(lái)說(shuō),體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。
1)項(xiàng)目培養(yǎng)為主線。課程體系模型中按照系統(tǒng)化理念分為三級(jí)項(xiàng)目,其中,―級(jí)項(xiàng)目用以提供基礎(chǔ)工程的經(jīng)驗(yàn)和能力;二級(jí)項(xiàng)目為學(xué)期項(xiàng)目,主要圍繞主題內(nèi)容進(jìn)行課程群學(xué)習(xí),并以課程群為基礎(chǔ),推動(dòng)課程計(jì)劃中―級(jí)項(xiàng)目的開(kāi)展;三級(jí)項(xiàng)目屬于課程群內(nèi)課程間或課程內(nèi)的小規(guī)模設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng),可以根據(jù)課程自身的內(nèi)容和特點(diǎn)靈活安排,其目的是強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知和理解,提高學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力,促進(jìn)二級(jí)項(xiàng)目的開(kāi)展。
2)圍繞核心課程的課程群。在課程組織方面,為了推動(dòng)和促進(jìn)二級(jí)項(xiàng)目的實(shí)施,將電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程按照不同的主題內(nèi)容進(jìn)行組織,形成相關(guān)核心學(xué)科課程群。
4 總結(jié)
本文首先探討CDIO理念下課程結(jié)構(gòu)組織原則,并具體分析石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科課程計(jì)劃與CDIO標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)課程計(jì)劃相比存在的差距。通過(guò)差距分析,認(rèn)為石河子大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系應(yīng)該在課程設(shè)計(jì)、課程計(jì)劃的頂層設(shè)計(jì)和課程體系結(jié)構(gòu)要素設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革。在CDIO理念的指導(dǎo)下,本文重新構(gòu)建電氣專(zhuān)業(yè)的課程體系模型,以系統(tǒng)化的三級(jí)項(xiàng)目為主線,與理論教學(xué)緊密結(jié)合,并按照核心課程構(gòu)建課程群,實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力和創(chuàng)新培養(yǎng)的一體化,理論與實(shí)踐的融合。
參考文獻(xiàn)
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8(2):51-53.
具體實(shí)施方案
1.以實(shí)際辦學(xué)條件為基礎(chǔ),確立專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)
根據(jù)溫州大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)鮮明的服務(wù)于地方電器行業(yè)的專(zhuān)業(yè)定位,本專(zhuān)業(yè)旨在培養(yǎng)具有電氣工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)扎實(shí)的基礎(chǔ)理論與專(zhuān)業(yè)知識(shí),具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)以及良好的團(tuán)隊(duì)合作精神,具有知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展,能夠在電力系統(tǒng)、建筑設(shè)計(jì)與施工單位、科研機(jī)構(gòu)、電器制造企業(yè)等企事業(yè)單位與電氣工程專(zhuān)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)、研發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、管理和教育等工作的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才,特別是在電器及其智能化方面能夠從事研制開(kāi)發(fā)、應(yīng)用研究、試驗(yàn)分析和生產(chǎn)管理等工作的電氣工程師。
2.以CDIO培養(yǎng)模式為基礎(chǔ),確定專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式
在人才培養(yǎng)方案的制訂過(guò)程中,加強(qiáng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)及人才需求的調(diào)研,吸引產(chǎn)業(yè)、行業(yè)和用人部門(mén)共同研究教學(xué)內(nèi)容,制訂與企業(yè)生產(chǎn)、區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要相結(jié)合的培養(yǎng)方案和課程體系。人才培養(yǎng)模式將學(xué)習(xí)美國(guó)麻省理工學(xué)院CDIO培養(yǎng)模式,強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)的社會(huì)和工程環(huán)境,結(jié)合產(chǎn)業(yè)背景和社會(huì)人才需求情況,制訂培養(yǎng)方案、課程體系和教學(xué)方式,適應(yīng)職場(chǎng)目標(biāo)和社會(huì)工作崗位的需求,通過(guò)專(zhuān)業(yè)評(píng)估、社會(huì)評(píng)價(jià)和學(xué)生評(píng)價(jià)去修正培養(yǎng)方案、課程體系和教學(xué)方式,旨在培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)扎實(shí)、個(gè)人工程實(shí)踐能力強(qiáng)、具備團(tuán)隊(duì)合作精神的電氣工程師,以達(dá)到質(zhì)量工程教育的目的。圖1為電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)框架。
3.以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo),注重工程素質(zhì)訓(xùn)練
本專(zhuān)業(yè)緊緊圍繞溫州市智能電子電器行業(yè)技術(shù)研究中心、浙江省低壓電器技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái),以電氣工程師為培養(yǎng)目標(biāo),要求學(xué)生具備以下幾方面的知識(shí)和能力:
(1)電子設(shè)計(jì)能力。要求學(xué)生掌握電路原理、模擬和數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、自動(dòng)控制原理等主要基礎(chǔ)知識(shí),熟練掌握PROTEL等電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具,具備電子設(shè)計(jì)基本能力,包括電子硬件設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā),能夠綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和調(diào)試,具有一定的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。爭(zhēng)取讓學(xué)生在大二階段就能完成電路、模電、數(shù)電和單片機(jī)課程的學(xué)習(xí),利用暑假參加電子競(jìng)賽的培訓(xùn),通過(guò)參賽以提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣。
(2)電氣產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力。要求學(xué)生具有工程制圖的基本能力,能看懂一般的機(jī)械工程圖紙,掌握電器學(xué)的基本知識(shí),掌握電氣產(chǎn)品的工作原理和設(shè)計(jì)方法,特別是電器智能化方面的知識(shí),掌握電氣工程師必須具備的計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試、仿真等基本技能,特別是電器智能化方面的設(shè)計(jì)能力,能熟練運(yùn)用常用的設(shè)計(jì)軟件(如AUTOCAD等)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)與分析。
(3)電氣工程設(shè)計(jì)能力。掌握電氣工程領(lǐng)域供配電方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí),如供配電技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)及其控制技術(shù)、電氣檢測(cè)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù),具備自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí),熟悉國(guó)家及行業(yè)的電氣標(biāo)準(zhǔn),了解機(jī)電工程安裝與項(xiàng)目管理方面的知識(shí);掌握注冊(cè)電氣工程師(供配電方向)必須具備的電氣工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力,初步具備項(xiàng)目從立項(xiàng)、招投標(biāo)、安裝施工、監(jiān)理與驗(yàn)收等一系列的項(xiàng)目組織管理和協(xié)調(diào)能力。
(4)以工程實(shí)踐能力與工程意識(shí)培養(yǎng)為核心建立實(shí)踐教學(xué)體系。工程實(shí)踐能力培養(yǎng)是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工程型應(yīng)用人才培養(yǎng)模式的重要組成部分。在制訂人才培養(yǎng)方案時(shí)應(yīng)注重實(shí)踐,把實(shí)踐教學(xué)貫穿在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,以電子電氣工程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心、校內(nèi)實(shí)踐與實(shí)習(xí)基地、校外實(shí)習(xí)基地為依托,采用課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、專(zhuān)業(yè)見(jiàn)習(xí)、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)、工程技術(shù)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多種形式,通過(guò)學(xué)生、學(xué)校、企業(yè)之間的有機(jī)結(jié)合構(gòu)建一個(gè)與理論教學(xué)體系相對(duì)應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)體系,如圖2所示。主要開(kāi)展以下幾個(gè)方面的實(shí)踐環(huán)節(jié):1)以問(wèn)題為先導(dǎo)——工程認(rèn)知環(huán)節(jié)。[3]通過(guò)基本技能訓(xùn)練、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)見(jiàn)習(xí)等實(shí)踐環(huán)節(jié),讓學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)基本電子、電氣類(lèi)元件和產(chǎn)品、機(jī)電或機(jī)械零件,如電阻、電感、電容、晶閘管、繼電器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)、凸輪、曲軸以及簡(jiǎn)單的控制電路等,初步了解課堂上講解的理論知識(shí)在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用,增加其感性認(rèn)識(shí),激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。2)以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)——面向行業(yè)的工程實(shí)踐和創(chuàng)新環(huán)節(jié)。[3]該環(huán)節(jié)結(jié)合電氣工程學(xué)科特點(diǎn),將實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際項(xiàng)目相關(guān)聯(lián),在電器行業(yè)、電氣工程設(shè)計(jì)、電力拖動(dòng)等方面引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐創(chuàng)新。教師以案例的方式給學(xué)生布置題目,學(xué)生則以項(xiàng)目組的形式進(jìn)行組織討論、設(shè)計(jì)和分析,提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)意識(shí)和工程實(shí)踐能力,同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和相互溝通的能力。另外,通過(guò)電子電氣產(chǎn)品創(chuàng)新、挑戰(zhàn)杯創(chuàng)業(yè)大賽、科研項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng),提高學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,努力將學(xué)生培養(yǎng)成為工程應(yīng)用型技術(shù)人才。
4.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè),提高教學(xué)質(zhì)量加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè),建設(shè)一支適應(yīng)高質(zhì)量教學(xué)要求的師資隊(duì)伍是提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的關(guān)鍵。引進(jìn)和培養(yǎng)學(xué)歷職稱(chēng)層次高、學(xué)術(shù)研究水平高、社會(huì)行業(yè)知名度高的高級(jí)人才,以加強(qiáng)學(xué)術(shù)梯隊(duì)建設(shè)。加強(qiáng)校內(nèi)專(zhuān)任教師到相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域一線學(xué)習(xí)交流;建立相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域的人員到學(xué)校兼職授課的制度,進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合,提升本專(zhuān)業(yè)建設(shè)的整體水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。
5.建立考核評(píng)估機(jī)制,完善培養(yǎng)方案和課程體系構(gòu)建學(xué)生、教師雙向信息反饋與評(píng)估機(jī)制;加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系,及時(shí)反饋人才需求和學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量,提升本專(zhuān)業(yè)建設(shè)的整體水平和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。
特色
1.專(zhuān)業(yè)定位體現(xiàn)地方性
針對(duì)浙江省及溫州樂(lè)清區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、企業(yè)人才需求,就溫州大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)形成鮮明的服務(wù)于地方電器行業(yè)的專(zhuān)業(yè)定位;努力為地方培養(yǎng)、輸送高質(zhì)量的專(zhuān)業(yè)人才,實(shí)現(xiàn)人才的就地培養(yǎng)。
前言
下面首先探析了電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀,其次分析了電氣工程中的問(wèn)題,最后就電氣自動(dòng)化中的問(wèn)題及對(duì)策進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。
一、電氣工程及其自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀
1.依靠信息技術(shù)發(fā)展
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等信息技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用,其中對(duì)信息技術(shù)的使用是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中最重要的方面,它具有科學(xué)性、高效性和實(shí)用性的特點(diǎn)。信息技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的使用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方向。第一,表現(xiàn)在管理層面。例如人力資源管理、會(huì)計(jì)部門(mén)核算工作的相關(guān)數(shù)據(jù)的存取,管理層利用信息技術(shù)對(duì)基層生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)監(jiān)控。第二,表現(xiàn)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備的比較層面,由于數(shù)據(jù)比較的功能是信息技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn),所以可以對(duì)不同設(shè)備的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)比較,這在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下表現(xiàn)出實(shí)用價(jià)值;隨著微電子和微處理器技術(shù)的普遍應(yīng)用,曾經(jīng)定義明確的設(shè)備界限開(kāi)始慢慢的模糊,以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的通訊能力、軟件結(jié)構(gòu)和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境就變的必不可少。
2.DCS控制系統(tǒng)
DCS控制系統(tǒng)即分布式控制系統(tǒng),以微處理器為基礎(chǔ),以控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)為設(shè)計(jì)原則的儀表控制系統(tǒng)。分布式控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)獲取、直接數(shù)字控制、人機(jī)交互以及監(jiān)控和管理等功能。與傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)相比較而言,更為高級(jí)和先進(jìn),是一種比較完善的控制與管理系統(tǒng)。DCS控制系統(tǒng)操作層采用WINDOWS NT操作系統(tǒng);控制站采用成熟的嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)QNS以確??刂葡到y(tǒng)的安全性、實(shí)時(shí)性和可靠性。
3.采用集中控制手段
將各種信息統(tǒng)一放入一個(gè)處理器中綜合處理就是集中控制,這種集中控制手段存在明顯的缺點(diǎn)。第一、集中控制會(huì)使所有的信息集中在一個(gè)的處理器中,會(huì)大大降低電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行速度,從而使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行受到影響。第二,集中控制使全部信息都存入主機(jī)內(nèi)部,導(dǎo)致主機(jī)容量不斷減少,后期為了保證系統(tǒng)正常高效的運(yùn)轉(zhuǎn),就需要增加電纜數(shù)量,大大的增加了系統(tǒng)運(yùn)行的成本。
二、電氣工程的問(wèn)題及對(duì)策
1.電氣工程的問(wèn)題分析
電氣工程的問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。首先便是電氣工程的質(zhì)量問(wèn)題。大多數(shù)電氣工程管理部門(mén)在工程質(zhì)量管理工作方面都普遍存在認(rèn)識(shí)不到位的現(xiàn)象,即過(guò)于關(guān)注對(duì)工程質(zhì)量的檢測(cè),而忽略了對(duì)施工質(zhì)量的管理與控制。這不僅影響了電氣工程的施工進(jìn)度,還降低了電氣工程的質(zhì)量,不利于電氣相關(guān)部門(mén)競(jìng)爭(zhēng)力的有效提升。另外就是電氣工程的節(jié)能問(wèn)題。電氣工程為了從多方面的滿足建筑項(xiàng)目的建設(shè)需求,不僅需要提供照明和溫度調(diào)節(jié),還需要對(duì)保證必要的能源量,在此過(guò)程中,則很難避免產(chǎn)生能源浪費(fèi)的問(wèn)題。因此,能源浪費(fèi)造成的資源利用率的降低,也成為了阻礙電氣工程發(fā)展的又一大重要問(wèn)題。
2.電氣工程問(wèn)題的對(duì)策分析
首先,加強(qiáng)電氣工程質(zhì)量的管理力度。具體來(lái)說(shuō),既是加強(qiáng)電氣工程質(zhì)量管理隊(duì)伍的建設(shè)力度,對(duì)相關(guān)管理人員展開(kāi)定期的培訓(xùn),以不斷提升其對(duì)工程質(zhì)量管理的認(rèn)識(shí)和業(yè)務(wù)水平;將競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制進(jìn)行不斷完善,以有效提升員工的積極性與主動(dòng)性。與此同時(shí),對(duì)電氣工程的原材料和設(shè)備管理進(jìn)行嚴(yán)格的控制。對(duì)于進(jìn)場(chǎng)的材料及設(shè)備,要對(duì)其出廠報(bào)告及質(zhì)量證書(shū)進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn),只有通過(guò)檢驗(yàn)的材料或設(shè)備才能夠投入到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行使用,以此有效保證電氣工程的質(zhì)量控制水平。其次,對(duì)電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。相關(guān)電氣部門(mén)應(yīng)有效找出消耗、浪費(fèi)能源較高的環(huán)節(jié),并在保證滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上,有針對(duì)性的對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行改良與優(yōu)化。例如,在建筑的照明方面,應(yīng)當(dāng)盡量利用自然光來(lái)代替照明設(shè)施,并將壽命長(zhǎng)、功效高的智能照明裝置安裝在走廊等地方,以充分發(fā)揮智能照明的智能化的作用,將照明所需的電能消耗降到最低。
三、電氣工程自動(dòng)化存在的問(wèn)題及對(duì)策
1.電氣工程自動(dòng)化存在的問(wèn)題
電氣工程自動(dòng)化存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。其一,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不夠統(tǒng)一。相關(guān)企業(yè)及部門(mén)不統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),嚴(yán)重阻礙了電力工程自動(dòng)化系統(tǒng)的有效建設(shè);再加上不同企業(yè)之間在程序接口上的差異性,使得軟、硬件信息數(shù)據(jù)的交流與運(yùn)輸受到嚴(yán)重影響,不利于實(shí)現(xiàn)企業(yè)間資源信息的共享。其二,電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的集成性不高。我國(guó)現(xiàn)階段的電氣自動(dòng)化的程度較低,大多數(shù)都還停留在多島自動(dòng)化的層面上。而這種多島自動(dòng)化往往由于功能單一的局限性,而不能實(shí)現(xiàn)信息的共享,這便很大程度上影響了電氣自動(dòng)化功效的充分發(fā)揮。其三,電氣自動(dòng)化技術(shù)的使用一定程度上受主觀支配。相關(guān)技術(shù)人員在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的過(guò)程中,往往容易被主觀意識(shí)所支配;再加上各技術(shù)人員在技能水平上存在差異性,便使得自動(dòng)化平臺(tái)之間的差異也較大,進(jìn)而造成電氣工程自動(dòng)化成本的增加。
2.電氣工程自動(dòng)化問(wèn)題的對(duì)策分析
首先,實(shí)現(xiàn)電氣工程的科技化。將先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備引入到電氣工程自動(dòng)化的建設(shè)與發(fā)展中,并利用新技術(shù)、新材料及新設(shè)備的應(yīng)用,來(lái)將我國(guó)電氣工程自動(dòng)化程度進(jìn)行不斷提升,與此同時(shí),以降低能源消耗為重要方向,對(duì)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行不斷研究與創(chuàng)新。其次,實(shí)現(xiàn)電氣工程的信息化。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合,并將網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)有效應(yīng)用到計(jì)算機(jī)的優(yōu)化與仿真技術(shù)以及人工智能分析,和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)與運(yùn)行中,以有效促進(jìn)電氣工程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。再次,實(shí)現(xiàn)電氣工程的開(kāi)放化。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的各個(gè)元件和局部系統(tǒng)的監(jiān)督和調(diào)解中去,并利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)完成信息的實(shí)時(shí)交換和網(wǎng)絡(luò)資源的共享,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化管理、決策和控制的一體化。
結(jié)語(yǔ)
總而言之,電氣工程及其自動(dòng)化作為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的核心技術(shù),在現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)中有著不可替代的重要作用。而相關(guān)企業(yè)要想有效促進(jìn)電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展,就必須要加大人才的建設(shè)力度,將相關(guān)制度規(guī)范進(jìn)行不斷完善,并在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行自主研發(fā)。唯有如此,才能讓我國(guó)電氣工程及其自動(dòng)化邁向一個(gè)新的臺(tái)階,進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展,為提高我國(guó)綜合國(guó)力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
一、應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的特點(diǎn)
應(yīng)用型本科教育的任務(wù)是培養(yǎng)面向生產(chǎn)、工程、管理和服務(wù)等一線的高級(jí)應(yīng)用型專(zhuān)門(mén)人才,它既不是基于技能的職業(yè)型教育,也不是基于理論的研究型教育,而是培養(yǎng)介于技能應(yīng)用型和工程研究型之間的工程應(yīng)用型人才。專(zhuān)業(yè)建設(shè)圍繞“重基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)實(shí)踐、擅應(yīng)用”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo),通過(guò)加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè),加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)合作,將其建成特色明顯的應(yīng)用型工程技術(shù)專(zhuān)業(yè),培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才。
二、實(shí)踐教學(xué)在電氣工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中的重要性
1.目標(biāo)定位
應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)必須是專(zhuān)業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力和專(zhuān)業(yè)技術(shù)理論有機(jī)的結(jié)合。因?yàn)槭轻槍?duì)高科技部門(mén)、技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)高級(jí)技術(shù)應(yīng)用型人才,故要求具有一定的基礎(chǔ)知識(shí)理論、具有較高的綜合素質(zhì)、具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和適應(yīng)性,具有一定創(chuàng)新潛力的技術(shù)和技術(shù)開(kāi)發(fā)能力,具備解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的現(xiàn)場(chǎng)工程師。除此之外,實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)過(guò)程中還可拓寬專(zhuān)業(yè)面和知識(shí)面,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)際工作能力的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)后續(xù)發(fā)展。
2.學(xué)科特色
我校電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是湖南省普通高等學(xué)校重點(diǎn)專(zhuān)業(yè),其二級(jí)學(xué)科電機(jī)與電器是湖南工程學(xué)院重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科。電氣工程學(xué)科專(zhuān)業(yè)堅(jiān)持培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才,在全國(guó)電機(jī)、電器行業(yè)享有較高知名度和聲譽(yù)。本學(xué)科專(zhuān)業(yè)的二級(jí)學(xué)科電機(jī)與電器,在湖南省高校中處于優(yōu)勢(shì)地位。在全國(guó)高校同類(lèi)專(zhuān)業(yè)中,也有自己的特色,那就是始終堅(jiān)持培養(yǎng)面向全國(guó)電機(jī)電器行業(yè)從事設(shè)計(jì)與制造的高級(jí)工程技術(shù)人才。
3.出現(xiàn)的問(wèn)題
工科院校人才培養(yǎng)計(jì)劃中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)一般都有隨課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)。這些實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)大多為具體的理論課程服務(wù),沒(méi)有形成體系,整體優(yōu)化程度低,模式比較單一,綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)較缺乏;部分實(shí)踐教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)不明確或教學(xué)內(nèi)容與培養(yǎng)目標(biāo)脫節(jié);設(shè)計(jì)性的實(shí)踐教學(xué)大多停留在書(shū)本上、圖紙上,而結(jié)合工程實(shí)際的內(nèi)容較少,實(shí)施性差;針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)象陳舊,脫離實(shí)際;學(xué)生一般處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài),創(chuàng)造性難以得到發(fā)揮等。
三、頂崗實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施方案
1.基本思路
頂崗實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與其它實(shí)踐環(huán)節(jié)不同。其一是所處學(xué)習(xí)階段特別,執(zhí)行時(shí)間一定要在學(xué)生已學(xué)完公共基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,而專(zhuān)業(yè)課已開(kāi)設(shè)一段時(shí)間后。其二是教學(xué)環(huán)境特別,執(zhí)行場(chǎng)所一定要在專(zhuān)業(yè)對(duì)口的企業(yè)進(jìn)行,學(xué)生在工作崗位上與工程技術(shù)人員或工人一起工作、學(xué)習(xí),真實(shí)地進(jìn)行工程綜合能力訓(xùn)練。其三是學(xué)習(xí)目的特別,執(zhí)行的目的一定是針對(duì)實(shí)際工作對(duì)象解決實(shí)際問(wèn)題,面對(duì)的是立體的事物、交叉的技術(shù),而不是平面的、單一理論上的問(wèn)題。因此,頂崗實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)形式、內(nèi)容、方法和手段都要進(jìn)行相應(yīng)的改革。頂崗實(shí)踐教學(xué)的總體思路是:根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求,以實(shí)踐技能訓(xùn)練為手段,充分利用社會(huì)資源,結(jié)合理論知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的工程綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力,以達(dá)到學(xué)以致用的目的。
2.組織保證
(1)學(xué)校在四年制電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生的人才培養(yǎng)計(jì)劃中設(shè)置頂崗實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)。頂崗實(shí)踐教學(xué)設(shè)置為2~4周,一般安排在三年級(jí)至四年級(jí)的暑假或三年級(jí)下半學(xué)期。這個(gè)階段的學(xué)生既修完了公共基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,又學(xué)習(xí)了一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí),是結(jié)合已學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論理解、消化專(zhuān)業(yè)知識(shí)的最佳時(shí)期,既有理性認(rèn)識(shí),又可增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。
轉(zhuǎn)貼于
(2)學(xué)校應(yīng)與企業(yè)建立長(zhǎng)期互利的合作關(guān)系。學(xué)校在企業(yè)創(chuàng)建實(shí)習(xí)基地,簽訂長(zhǎng)期產(chǎn)學(xué)合作的協(xié)議,一方面企業(yè)為學(xué)校提供頂崗實(shí)習(xí)基地,委派有經(jīng)驗(yàn)、能勝任的工程技術(shù)人員或高級(jí)技術(shù)工人給學(xué)生集中講課,指導(dǎo)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)操作,形成良好的“師徒”關(guān)系。另一方面,學(xué)校為企業(yè)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持,幫助企業(yè)解決生產(chǎn)中的技術(shù)攻關(guān)課題。再一方面,企業(yè)可以在實(shí)習(xí)的學(xué)生中擇優(yōu)挑選滿意的學(xué)生作為企業(yè)的后備人才,提高了學(xué)校的一次就業(yè)率,同時(shí)也提高了企業(yè)的知名度。
3.頂崗實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中的具體執(zhí)行辦法
我校在各企業(yè)都建有實(shí)習(xí)基地,針對(duì)學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)方向的不同,把學(xué)生分散到企業(yè)的各個(gè)分廠和車(chē)間,采用崗位輪換的辦法,安排學(xué)生從事技術(shù)、管理、生產(chǎn)等不同的工作崗位,按每個(gè)崗位的性質(zhì)不同,定期輪換,在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下參與實(shí)際工作,提高動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,實(shí)現(xiàn)真正意義上的頂崗。
2004級(jí)的學(xué)生在湘潭電機(jī)集團(tuán)頂崗實(shí)踐教學(xué)期間,電機(jī)專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)生不僅要在生產(chǎn)電機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)件分公司下料車(chē)間、零件車(chē)間、線圈車(chē)間、模具車(chē)間頂崗實(shí)習(xí),而且還要在電機(jī)事業(yè)部的大電機(jī)生產(chǎn)車(chē)間、中型電機(jī)生產(chǎn)車(chē)間從事電機(jī)局部裝配、整裝、調(diào)試以及型式或出廠試驗(yàn)等工作。對(duì)于電器專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),電器結(jié)構(gòu)的表面現(xiàn)象不難理解,而為什么要采用不同的結(jié)構(gòu)形式,結(jié)構(gòu)形式對(duì)產(chǎn)品的性能有何影響就不那么容易掌握了,尤其是觸頭電弧的燃燒過(guò)程與電弧熄滅需采用的措施,抽象的書(shū)本知識(shí)是很難理解透徹的。通過(guò)頂崗實(shí)踐教學(xué),學(xué)生親手安裝觸頭、滅弧室,調(diào)整觸頭結(jié)構(gòu)參數(shù),進(jìn)行出廠試驗(yàn),在生產(chǎn)過(guò)程中與企業(yè)技術(shù)人員溝通交流,再對(duì)照書(shū)本上講過(guò)的理論知識(shí),從理論到實(shí)際,從淺到深,從表面到內(nèi)涵,從知其然不知其所以然到完全理解,學(xué)生從真正意義上掌握了所學(xué)知識(shí),學(xué)以致用。
四、頂崗實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施效果
通過(guò)頂崗實(shí)踐教學(xué)后培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生,用人單位普遍反映:(1)學(xué)生的綜合素質(zhì)明顯提高。(2)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)明顯提升。(3)自信心明顯增強(qiáng)。經(jīng)過(guò)各個(gè)崗位的輪換后,學(xué)生還清楚地了解到自己真正適合什么樣的工作,畢業(yè)時(shí)有目的地尋找適合自己的工作崗位,明確了自己奮斗的目標(biāo),最大程度地實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值。
應(yīng)用型本科院校畢業(yè)生在頂崗實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的收獲不僅體現(xiàn)在專(zhuān)業(yè)知識(shí)的拓展、專(zhuān)業(yè)技能的提高上,而且還塑造出了膽大心細(xì),不迷信書(shū)本,實(shí)踐出真知的創(chuàng)新意識(shí)。在人際方面,畢業(yè)生還充分認(rèn)識(shí)到與人為善、尊重他人、寬容的為人之道。
參考文獻(xiàn)
[1]夏建國(guó),劉曉保.應(yīng)用型本科教育:背景與實(shí)質(zhì)[J].高等工程教育研究,2007,(3).
教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容的全新定位
依托于本校的特色,本專(zhuān)業(yè)的定位為在電氣工程領(lǐng)域,以鐵道電氣化為依托,拓展為地方電力系統(tǒng)和城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)服務(wù)的職能,既服務(wù)于鐵路建設(shè)事業(yè),又能適應(yīng)地方電力部門(mén)需要?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容必須緊密聯(lián)系特色專(zhuān)業(yè)的定位和行業(yè)發(fā)展動(dòng)向,聯(lián)系新技術(shù)及其應(yīng)用。對(duì)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行合理組織,精心編排,有機(jī)融合相關(guān)知識(shí)點(diǎn),避免將各種電力電子器件、功能電路做孤立講解。此外,可將電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、牽引供變電技術(shù)、高電壓技術(shù)等課程結(jié)合起來(lái),形成支撐特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)的學(xué)科體系,同時(shí)也體現(xiàn)出“電力電子技術(shù)”這門(mén)課程在專(zhuān)業(yè)知識(shí)鏈中的橋梁作用。
教學(xué)內(nèi)容的全新定位也離不開(kāi)教材的建設(shè)。在傳統(tǒng)教材及參考書(shū)的基礎(chǔ)上,加入電子教案、多媒體教學(xué)課件、習(xí)題庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)課程等多種元素,豐富教學(xué)資源,有利用促進(jìn)教學(xué)改革、提供教師水平,開(kāi)拓學(xué)生知識(shí)獲取途徑。
教學(xué)方式及教學(xué)手段的多樣化
“電力電子技術(shù)”教學(xué)過(guò)程中主要采用分析法,通過(guò)對(duì)各種電量的波形分析,使學(xué)生了解到電力電子器件和變換電路在各時(shí)段的工作狀態(tài)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式都是以教師的講授為主,將動(dòng)態(tài)的電路工作過(guò)程通過(guò)語(yǔ)言和靜態(tài)的波形輸出圖給學(xué)生逐一分析,細(xì)致不夠形象,往往適得其反,會(huì)讓學(xué)生因?yàn)樾枰粍?dòng)地接受知識(shí)而產(chǎn)生厭煩情緒,教學(xué)效率會(huì)受到影響。反之,若是單純依靠學(xué)生去自主學(xué)習(xí),課堂上只做簡(jiǎn)單引導(dǎo),只能適于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生,并不適合學(xué)習(xí)自制能力較弱的學(xué)生。對(duì)于這種兩相矛盾的情況,應(yīng)該從兩個(gè)角度入手。一方面,在課堂上對(duì)于重點(diǎn)難點(diǎn)應(yīng)盡力突出,內(nèi)容要由淺入深,既要保證課程的系統(tǒng)完整性,又要反復(fù)強(qiáng)調(diào)重、難點(diǎn),提高課堂效率。另一方面,結(jié)合特色專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn),采取開(kāi)放型教學(xué)方式,啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生。具體可采用以下方式:
案例與自學(xué)討論
根據(jù)特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)和教學(xué)目標(biāo)的需要,可選取實(shí)踐性較強(qiáng)的電路案例提供給學(xué)生,如SWPM逆變電源,高頻高壓脈沖電源等。學(xué)生可在教師的幫助下深入學(xué)習(xí)教材中涉及案例的相關(guān)內(nèi)容,并通過(guò)文獻(xiàn)檢索工具查閱相關(guān)資料,進(jìn)行拓展學(xué)習(xí)。并利用軟件平臺(tái)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。之后根據(jù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐的結(jié)果提交一份研究性的報(bào)告。
對(duì)于一些適當(dāng)?shù)恼n程內(nèi)容,可組織學(xué)生通過(guò)自學(xué)討論的方式進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生課前進(jìn)行自學(xué),課堂上與教師進(jìn)行互相問(wèn)答的方式進(jìn)行知識(shí)的鞏固和細(xì)化,最后掌握。
習(xí)題討論
學(xué)生完成課后習(xí)題后,以小組的形式進(jìn)行談?wù)?,互相交流解題思路,之后教師對(duì)習(xí)題涉及的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。
實(shí)驗(yàn)實(shí)踐
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)多是規(guī)定了具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上只是在老師的教學(xué)基礎(chǔ)中依葫蘆畫(huà)瓢地動(dòng)手連接電路或是測(cè)量數(shù)據(jù),一堂課下來(lái)甚至于對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課程哪些部分相關(guān)都毫無(wú)印象。實(shí)驗(yàn)的目的更多的是學(xué)生去實(shí)踐學(xué)習(xí)如何去搭建和調(diào)試電路,并且還要幫助學(xué)生把調(diào)試成功的電路與理論課上的基本電路聯(lián)系起來(lái)。另外還可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一些簡(jiǎn)單實(shí)用的綜合項(xiàng)目,例如直流電源的實(shí)踐創(chuàng)新設(shè)計(jì),幫助學(xué)生提供綜合專(zhuān)業(yè)能力。
參觀學(xué)習(xí)
2010年蘭州交通大學(xué)電氣工程專(zhuān)業(yè)獲批為國(guó)家級(jí)特色專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn),2011年被教育部授予第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)專(zhuān),并于2012級(jí)電氣工程專(zhuān)業(yè)招手了第一屆“卓越試點(diǎn)班”。針對(duì)本專(zhuān)業(yè)服務(wù)鐵路面向本地電力系統(tǒng)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)原則,在課程的教學(xué)過(guò)程中要為學(xué)生創(chuàng)造能夠去企業(yè)參觀的學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),讓學(xué)生接觸一些“電力電子技術(shù)”這門(mén)課程在機(jī)車(chē)牽引供電、電力傳輸、城軌供電等領(lǐng)域中的應(yīng)用。這樣電力變換電路不再是書(shū)本上的電路,而是完整的電力電子控制系統(tǒng),讓學(xué)生身臨其境大開(kāi)眼界,做到理論與實(shí)際的聯(lián)系。
這些方式讓學(xué)生真正參與到教學(xué)過(guò)程中,并且課將學(xué)生的表現(xiàn)結(jié)合到平時(shí)成績(jī)考核中,對(duì)能力強(qiáng)的學(xué)生有提高作用,對(duì)學(xué)習(xí)能力弱的學(xué)生有警醒作用。
對(duì)于“電力電子技術(shù)”課程來(lái)說(shuō),電力電子器件和變換電路種類(lèi)繁多,波形變化復(fù)雜,需要在教學(xué)手段上加入多媒體教學(xué)手段才能解決教師板書(shū)畫(huà)圖占用時(shí)間太長(zhǎng)且不夠形象的問(wèn)題。但是多媒體教學(xué)時(shí)容易因?yàn)榉?yè)過(guò)快,學(xué)生往往來(lái)不及思考,對(duì)知識(shí)認(rèn)識(shí)比較膚淺,所以在課件的制作時(shí)不能單純地復(fù)制書(shū)本內(nèi)容,授課時(shí)單純地宣讀課件內(nèi)容,而是配合傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)模式,通過(guò)制作精良的課件為學(xué)生講授。采用多媒體教學(xué)方式的同時(shí),也應(yīng)配合多種仿真分析軟件,可以使教學(xué)更加生動(dòng)和直觀。下面以三相橋式全控整流電路的教學(xué)過(guò)程來(lái)進(jìn)行具體說(shuō)明。
首先,在多媒體課件中加入Flas,利用Flas來(lái)完整仿真器件導(dǎo)通、關(guān)斷過(guò)程中電壓電流波形形成的動(dòng)畫(huà)過(guò)程,如圖1所示,使學(xué)生有直觀印象,更加容易理解。
另外,可以引領(lǐng)學(xué)生利用已學(xué)過(guò)的仿真軟件對(duì)教材中的一些典型的、難點(diǎn)的、重點(diǎn)的變換電路進(jìn)行仿真實(shí)踐。Simulink提供了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、分析和仿真的交互環(huán)境,用戶只需應(yīng)用鼠標(biāo)拖放的方式將所需電氣元件的模塊添加到模型編輯窗口,并將它們連接起來(lái)就可以快速地組建仿真模型實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的計(jì)算仿真。以三相橋式全控整流電路為例,使用Simulink對(duì)三相橋式全控整流電路進(jìn)行仿真的電路及結(jié)果。通過(guò)提取模型元件庫(kù)中合適的模塊在仿真平臺(tái)上按電路原理圖連接建立仿真模型并進(jìn)行仿真(α=0°),仿真模型及輸出波形如圖2所示。
Multisim仿真軟件系統(tǒng)高度集成,界面直觀操作簡(jiǎn)捷,可交互式搭建電路原理圖并對(duì)電路仿真。上例中的三相橋式全控整流電路也可以利用Multisim進(jìn)行模型搭建及仿真運(yùn)行,如圖3所示。
通過(guò)仿真可以看出,α=0°時(shí)負(fù)載電壓ud為三相線電壓在正半周的包絡(luò)線,還可以得到負(fù)載電流波形及各相橋臂上晶閘管的電流、電壓波形。
在此基礎(chǔ)之上,應(yīng)有計(jì)劃地進(jìn)行開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè),即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的虛擬實(shí)驗(yàn)室。區(qū)別于利用仿真軟件的虛擬實(shí)驗(yàn),所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)皆由設(shè)在遠(yuǎn)端的物理設(shè)備真實(shí)產(chǎn)生。學(xué)生可遠(yuǎn)程選擇實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行組合搭建,并直接獲得由遠(yuǎn)端的實(shí)際設(shè)備裝置測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
教師與學(xué)生觀念的轉(zhuǎn)變
首先需要轉(zhuǎn)變的就是一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)的情況。除了筆試成績(jī)外,應(yīng)將平時(shí)作業(yè)遞交、討論任務(wù)完成、課堂及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)表現(xiàn)、學(xué)習(xí)態(tài)度等情況記入成績(jī),減少筆試成績(jī)所占總評(píng)比例,使考核能夠真正、全面、客觀地反映學(xué)生的實(shí)際情況。
中圖分類(lèi)號(hào):G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2016)08(a)-0113-02
“電路原理”是東北電力大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、通信工程等電氣信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)第一門(mén)必修的基礎(chǔ)課程[1]。內(nèi)容主要包括直流穩(wěn)態(tài)分析、交流穩(wěn)態(tài)分析、暫態(tài)分析和均勻傳輸線。該門(mén)課程在提供基礎(chǔ)知識(shí)、計(jì)算方法及初步實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)也著力培養(yǎng)學(xué)生對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)能力和從事工程技術(shù)工作的專(zhuān)業(yè)興趣、思維方式及解決實(shí)際問(wèn)題的能力[2]。
區(qū)別于其他基礎(chǔ)課程,“電路原理”概念較多,原理較復(fù)雜,其內(nèi)容涉及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推導(dǎo)和繁雜的定理定義,學(xué)生大多僅限于完成列方程求解電路響應(yīng)的習(xí)題,卻缺乏電路從實(shí)際元件到模型建模過(guò)渡的思維,導(dǎo)致學(xué)完該門(mén)課程后只能死背公式定理而無(wú)法將其解決問(wèn)題的思維應(yīng)用于后續(xù)課程。隨著實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法不斷創(chuàng)新,傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式已無(wú)法滿足教育發(fā)展需求。結(jié)合學(xué)科特色,針對(duì)課程體系、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、評(píng)價(jià)體系等方面進(jìn)行深入調(diào)研,提出相應(yīng)的改革措施與方法,是“電路原理”課程亟需解決的問(wèn)題。
1 優(yōu)化課程體系
課程體系的優(yōu)化是培養(yǎng)高素質(zhì)工程技術(shù)人才的重要前提?!半娐吩怼笔且婚T(mén)較成熟的基礎(chǔ)課程,在基礎(chǔ)教學(xué)中似乎變化甚微,但隨著新技術(shù)、新方法的不斷出現(xiàn),結(jié)合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方向,應(yīng)對(duì)課程體系的細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行重新整合和優(yōu)化。
第一,根據(jù)不同課程的授課目的及要求的差異,從不同角度去設(shè)置教學(xué)內(nèi)容,以此達(dá)到優(yōu)化與其他學(xué)科出現(xiàn)重疊內(nèi)容的要求。例如“自動(dòng)控制原理”與“電路原理”同時(shí)涉及“二階系統(tǒng)的時(shí)域分析”內(nèi)容,在“自動(dòng)控制原理”中主要分析的是閉環(huán)極點(diǎn)對(duì)響應(yīng)的影響及系統(tǒng)的上升時(shí)間、峰值時(shí)間、超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間等性能指標(biāo)[3];而“電路原理”是以典型電路為例,側(cè)重于求解二階電路響應(yīng)的方法并討論電氣參數(shù)對(duì)響應(yīng)的影響。
第二,在教學(xué)內(nèi)容上不同專(zhuān)業(yè)側(cè)重點(diǎn)應(yīng)相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整,并設(shè)計(jì)不同層次的課程體系,提高教學(xué)質(zhì)量。針對(duì)我校電氣工程及將自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,在教學(xué)中突出“系統(tǒng)”的概念,要求學(xué)生重點(diǎn)掌握正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析并注重相關(guān)知識(shí)在電力系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用;而對(duì)于電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)等弱電專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō),應(yīng)讓學(xué)生理解能量處理和信號(hào)處理之間的關(guān)系,了解同一實(shí)際元件在不同工程背景下建立不同模型,并注重介紹相關(guān)知識(shí)在計(jì)算機(jī)通信、信號(hào)處理等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
2 改革教學(xué)方法
教學(xué)過(guò)程中采取正確的教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。針對(duì)“電路原理”課程性質(zhì)和內(nèi)容,提出以下4點(diǎn)要求。
首先,在原理及公式推導(dǎo)過(guò)程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)其物理意義。由于該課程涉及了大量過(guò)程較繁瑣,理論性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo),如若在課堂中過(guò)多地關(guān)注推導(dǎo)過(guò)程,必將使整個(gè)課堂的授課過(guò)程變得枯燥乏味,而學(xué)生對(duì)整個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解也會(huì)變得避重就輕。因此,授課過(guò)程中如果淡化繁復(fù)的公式推導(dǎo)過(guò)程,并強(qiáng)調(diào)公式的物理意義,引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)學(xué)推導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鑫锢磉^(guò)程,不僅能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力,還可以使教學(xué)效果得到一定的提升。
其次,在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)采取多元化的教學(xué)方法。由于“電路原理”具有較強(qiáng)的理論性,所以在傳統(tǒng)的教學(xué)方式基礎(chǔ)上應(yīng)逐步引入多元化的教學(xué)方法,如啟發(fā)式教學(xué)、類(lèi)比教學(xué)、討論式教學(xué)、案例教學(xué)等,從而達(dá)到理想的教學(xué)效果。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生用分析電路的思維去分析本專(zhuān)業(yè)工程領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng),從而提升學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。
“啟發(fā)式”教學(xué)方法是教師引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題,并分析問(wèn)題,從而解決問(wèn)題的過(guò)程,啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考,提高解決問(wèn)題的能力。例如,在求解一階電路RC的零輸入與零狀態(tài)響應(yīng)中,應(yīng)啟發(fā)學(xué)生抓住兩種響應(yīng)的特點(diǎn),運(yùn)用以往學(xué)過(guò)的知識(shí)分析其響應(yīng)的實(shí)質(zhì)即是電容電路的充放電物理過(guò)程。這樣采取啟發(fā)式教學(xué)方法替代枯燥的數(shù)學(xué)推導(dǎo)與講解更能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。
“類(lèi)比”教學(xué)法是將以往學(xué)過(guò)的知識(shí)或分析方法同新的知識(shí)點(diǎn)相比較,推斷出其相對(duì)或相似的特點(diǎn)[4]。例如,在電容和電感元件的學(xué)習(xí)過(guò)程中引入類(lèi)比教學(xué),把電感電容的定義、電壓電流的瞬時(shí)值關(guān)系、相量關(guān)系、相位關(guān)系、有效值相類(lèi)比,使這兩個(gè)容易混淆的元件的特性和關(guān)系一目了然,不僅加深了學(xué)生的記憶,而且提高了教學(xué)的效果。
“討論式”教學(xué)法是教師針對(duì)某知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)問(wèn)題組織討論,促進(jìn)教師與學(xué)生之間的互動(dòng),并使學(xué)生在討論中進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。例如,在講到功率因數(shù)的提高時(shí),可以結(jié)合相量圖討論如何提高功率因數(shù),減小功率因數(shù)角,并在與學(xué)生的互動(dòng)中得出結(jié)論。
再次,要與后續(xù)課程內(nèi)容相結(jié)合,面向工程教學(xué)?!半娐吩怼鄙婕暗膬?nèi)容及思想是基礎(chǔ)課與專(zhuān)業(yè)課的橋梁,后續(xù)所有專(zhuān)業(yè)課都有所涉及,在學(xué)科中起到承上啟下的作用。因此在講授基本原理及方法時(shí),應(yīng)突出專(zhuān)業(yè)背景,強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐及應(yīng)用。例如,以電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)為例,在講授基爾霍夫電流定律時(shí),應(yīng)提到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的縱聯(lián)保護(hù)就是基爾霍夫電流定律KCL在工程實(shí)踐中的重要應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生關(guān)注電氣工程學(xué)科技術(shù)發(fā)展的前沿,提高對(duì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。
最后,要采取多樣化的教學(xué)手段?!半娐吩怼闭n程中也存在一些學(xué)生難以理解的抽象內(nèi)容,比如向量法等知識(shí)點(diǎn),授課時(shí)可以借助音頻、視頻、軟件仿真等媒體課件,將抽象的理論形象化,使學(xué)生能清晰全面理解課堂內(nèi)容,并透徹理解所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。
3 構(gòu)建合理的實(shí)踐環(huán)節(jié)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,能夠培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力,并加深對(duì)理論知識(shí)的理解,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,是“電路原理”教學(xué)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)中以硬件實(shí)驗(yàn)為主,將EWB、Multisim等虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)際硬件設(shè)備相結(jié)合,設(shè)計(jì)多個(gè)驗(yàn)證性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),使學(xué)生可以直觀分析不同參數(shù)不同條件下電路響應(yīng)的變化,并實(shí)現(xiàn)從接受知識(shí)到應(yīng)用知識(shí)的轉(zhuǎn)變。應(yīng)增加小型綜合性的實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)自行搭建電路同時(shí)進(jìn)行參數(shù)測(cè)定,分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。對(duì)于大型綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),應(yīng)從具體科研項(xiàng)目、工程案例中提煉適宜的工程問(wèn)題,并鼓勵(lì)學(xué)生查閱資料,運(yùn)用所學(xué)知識(shí)建模尋求解決方案[5]。
4 完善評(píng)價(jià)體系
有效的課程考核體系是提高教學(xué)質(zhì)量,提升教學(xué)成果的重要保障。在評(píng)定過(guò)程中以綜合評(píng)價(jià)為前提,以能力培養(yǎng)為核心,對(duì)全面評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)尤為重要。理論課程應(yīng)注重考核評(píng)價(jià)的多元化,應(yīng)由教學(xué)過(guò)程考核以及考試考核兩部分構(gòu)成。教學(xué)過(guò)程考核應(yīng)同時(shí)兼顧出勤、作業(yè)、測(cè)驗(yàn)及課堂提問(wèn)等方面,主要考察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度以及對(duì)課程掌握情況,同時(shí)也能將基本情況及時(shí)反饋到老師手中,并適當(dāng)調(diào)整教學(xué)方法及教學(xué)內(nèi)容,合理安排教學(xué)資源。綜合考試應(yīng)由期末考試和課程設(shè)計(jì)兩部分組成。其中期末考試應(yīng)同時(shí)兼顧基礎(chǔ)概念理論與綜合運(yùn)用能力的考察,且比例根據(jù)學(xué)生掌握情況做相應(yīng)的調(diào)整;課程設(shè)計(jì)應(yīng)以小型設(shè)計(jì)為主,注重學(xué)生的鉆研與探索,讓其能夠在提出問(wèn)題到解決問(wèn)題的過(guò)程中獲得思考,同時(shí)加深對(duì)課程內(nèi)容的理解。
5 結(jié)語(yǔ)
該文通過(guò)對(duì)“電路原理”課程的特點(diǎn)以及教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析,總結(jié)了教學(xué)中存在的問(wèn)題,并從優(yōu)化課程體系、改革教學(xué)方法、合理安排實(shí)踐環(huán)節(jié)、完善評(píng)價(jià)體系4個(gè)方面進(jìn)行分析,提出一系列的改革措施及建議,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的基本素質(zhì)、提高教學(xué)質(zhì)量有很大的幫助,也為該課程今后的教學(xué)工作指明了方向。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉耀年.電路[M].2版.北京:中國(guó)電力出版社,2013.
[2] 郝靜,劉耀年.電路課程教學(xué)改革的方法和體會(huì)[J].東北電力學(xué)院學(xué)報(bào),2004,24(3):70-73.