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[2]《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》. 中华人民共和国教育部[EB/OL].
[3] 2015全电气工程及其自动化专业大学排名.
[EB/OL].
关键词:实验教学 考核 电气工程 自动化
中图分类号:G718 文献标识码:C 文章编号:1672-1578(2017)05-0294-01
随着教学条件的不断改善和职校改革的不断深入,电气工程及其自动化专业实验教学在全部教学过程中所占比例逐步增加。如何通过实验考核全面反映学生掌握知识及各种技能的程度,提高该专业毕业生的动手能力,培养出“合格+特长”的“应用型、技能型”人才,充分发挥实验考核的作用,促进实验教学质量的提高,值得电气工程及其自动化专业每一个教师深入探究。
1 明确考核目的
考核是一种手段,它可直接检查和反映出教师的“教”和学生“学”的情况。
1.1 考核的检查作用
考核可直接检查学生“学”的情况,间接检查教师“教”的质量,可暴露出在实验教学过程中“教”c“学”存在的问题。例如在讲授金属电阻率这个内容时,教师教的效果和学生学的效果到底怎么样,可以通过金属电阻率的测定这个实验来进行检查。
1.2 考核的反馈作用
考核是一面镜子,既照到了教师,也照到了学生,教师可利用考核提供的信息,调整和改进教学工作。中职电气工程及其自动化专业对学生要求的重点不在于懂了什么,记了多少,而是能够做什么,掌握了什么技能。加强实验教学的考核便能有效地达成教学目标。
1.3 考核的督促作用
考核可督促学生复习和巩固已学知识,找出不足,明确努力方向,它是实验教学过程中不可缺少环节,其目的就是督促学生更好地巩固理论知识和掌握实验技能。
2 精选考核内容
考核是学生最关心的问题,科学的考核内容应保证学生考核成绩呈正态分布,应是学生掌握知识全面性和综合性能力的总体反映。
2.1 实验考核要体现科学性
电气工程及其自动化专业的实验考核与理论课考试有着本质的区别,应注重学生技能与技巧的培养,应以挖掘和提高学生创造力为宗旨,通过考核检验来提高实验教学的质量。
(1)考核的可靠性指标:考核的可靠性要反映出学生学习的真实水平。提高考核的可靠性的主要途径是根据中专生的认知能力适当增加考核次数,寻找最佳考核方式,减少偶然因素的影响。
(2)考核的准确性指标:考核的准确性要反映出学生对实验理解及接受的程度。提高考核准确性的主要途径是测试内容和范围要涉及实验教学的主要部分,覆盖面广以减少出错成份。
(3)考核的难易性指标:考核的难易性要反应教师对实验教学体系的掌握程度。提高考核难易性的主要途径是教师吃透教材、掌握电气工程及自动化专业知识和学生学习情况。考核内容偏难或偏易,不但影响考核的可靠性和准确性,也会影响考核的鉴别性。例如,电子示波器的调整、单片机原理实验、电机拖动实验、过程控制实验目的不同、侧重点不同、复杂程度不同,在考核时就不能运用相同或相近的难易性指标。
(4)考核的鉴别性指标:考核的鉴别性要反映出考核对学生水平的区分能力,应使学生之间的成绩拉开档次,能准确鉴别不同学生的实验技能。提高鉴别性的主要途径是整个考核内容难易区间适宜,且考核内容要有难易梯度。
2.2 考核内容要求
电气工程及自动化专业应列入实验单独考试课,但如何考、采取什么方式考、如何确定考核内容等,无具体模式可循。从总体上讲考核内容应符合以下要求:
(1)要符合电气工程及其自动化专业教学计划中目标要求。(2)要符合实验教学大纲的要求。(3)要紧扣实验教材,能在其中找到依据,但又找不到现成答案。(4)要难易适度,但难而不偏。(5)要多少适量,有一定的综合性。(6)要形式多样,有一定的灵活性,但活而不怪。(7)要宽窄适当,有较大的覆盖面,但广而不杂。(8)要突出技能培养,但必须保持理论知识“够用”。
总之,要坚持“促实验、考能力”的原则,侧重检查学生应掌握的实际技能和技巧,对知识的理解和运用,以及实操能力。
3 确定考核方法
实验教学考核方法可分为考查和考试。考查的主要方式是学生在实验过程中的表现和对实验报告的评定。考试可分为单项考核和综合考核,单项考核是为了检查学生某一项技能的掌握程度和熟练状况,如电子技术实验考核。单项考核可定期进行。综合考核可在学期末或毕业前进行,主要是为了全面了解学生运用知识参与实践的能力及动手能力。
考核方式有很强的科学性和艺术性,要结合电气工程及自动化专业的实际情况,精选考核内容,精心设计考核方式,每次考试后应注意对实验的各环节进行分析,积累经验,不断提高实验考核的权威性。
实验考核的有效方法是建立符合实验考核的试题库,学校应组织电气工程及自动化专业的业务骨干进行各门专业课的题库建设,命题的原则要符合实验考核内容的要求,每一题应规定其难度系数和分值,试题库建成之后要定期修改补充。
4 加强考核管理
考核是一项十分复杂而细致的工作,专业教师必须高度重视。首先合理安排考核时间、统一布置考核场地。其次精心设计考核范围、形式及难度、分量等。再次要让学生了解考核目的,取得学生的配合,教师应公正合理地评定学生的考核成绩。考核结束后,教师要对考核成绩进行分析研究,总结经验。此外,还要重视平时的实验考核,使学生形成勤动手的习惯,在实验中培养学生的创新、创造能力。比如,金属电阻率的测定和电容、电感的测定这类实验内容相近、方法相似,教会其一便知其二,考核时教师除了看实验结果,更要关注实验方法的迁移和运用,促进学生举一反三,不断求新。
参考文献:
关键词 EDA技术;教学实践;电子技术;软件工具
中图分类号:G642.4 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)36-0124-03
1 引言
EDA技术是以计算机为工作平台,以相关的EDA开发软件为工具,以CPLD、FPGA等可编程逻辑器件为设计载体,以VHDL、Veriolg HDL等为硬件描述语言,实现复杂电子系统的设计[1-2]。随着计算机技术、电子技术、各种仿真软件的快速发展与进步,新兴的EDA技术使设计者逐步从使用硬件转向设计硬件,从单个电子产品开发转向系统级电子产品开发,可见基于EDA技术的设计是现代电子技术发展的核心和主流,是电子设计的重要工具。无论是设计芯片还是设计系统,如果没有EDA工具的支持,都将是难以完成。因此,学习EDA语言编程技术和利用EDA技术进行设计,必然成为许多高校电类专业学生的必修课。当然要学习和掌握这项技术,学生还应该具备数字电子、单片机技术、C语言等基础知识[3]。
EDA是一门应用广、实践性很强的课程,这样的课程理论学时较短且比较抽象。比如对于大规模逻辑器件CPLD和FPGA结构功能的学习,进行理论讲解时,学生就很难跟实际应用结合起来;对于VHDL语言要素的讲解,如果不结合程序进行分析,不结合软件进行编辑编译,发现问题、分析和解决问题,学生对语言要素的内容、程序的规范书写、应用软件的功能就很难理解,或许当时听明白了,但要应用于实际,还是很茫然。因此,应该结合EDA技术课程的特点,强化教学效果,达到能使学生学以致用,并将知识转化为生产力的目的。
笔者通过对电气专业该门课程的教学探索和思考,发现目前所面临的问题是理论课时短、内容多、进度快,实验教学创新不够,因此教学效果不明显,也体现不出以“学习为主,教学为辅”的思想。为了实现学生能够在实践中加深理论知识,同时能在理论指导下对实践进行验证的良好教学效果,本文从以下几个方面对EDA教学改革展开研究。
2 多练少讲,讲练结合
将理论与实训相结合,将教学地点设在机房,实现一人一机,全程在实训室教学。结合具体的教学内容,对于较难的内容可以“先讲后练”,不难理解的知识点可“边讲边练”,比较简单的知识可以“先练后讲”。这样不仅能使学生集中注意力,还能调动学生的主观能动性,改变了传统教学中学生只是被动接受,不思考、不动手的教学弊端。而且这种教学模式能很好地将理论和实践结合起来。
例如,在利用Quatrus进行VHDL语言程序设计时,首先要在MAX+PLUSⅡ软件环境中设计一个完整的工程,然后选择VHDL硬件描述语言方式输入,编辑好的文件经过编译、引脚分配,仿真测试成功后可以下载到指定芯片上,在对应的实验箱上进行硬件测试。虽然建立工程和进行程序设计的过程比较简单,但在MAX+PLUSⅡ软件使用过程中经常会遇到一些问题。比如编辑源文件时,不论是原理图编辑还是文本编辑,其文件的存盘路径中不能包含中文符号,且不能直接保存在驱动盘的根目录里,否则将会在编译时出现错误提示“can’t openwork”[4],正确的存盘路径应该是在驱动盘的子目录里。另外,源文件存盘的文件名不能和软件器件库中已有的器件名相同,同时所编辑的各个源文件模块名称不能冲突。如果源文件是文本文件,那么存盘的文件名必须和实体(ENTITY)名一致,文件的扩展名必须与语言类型相符,如描述语言是VHDL语言,则文件的扩展名就应为“.vhd”。
学生只有亲手操作,自己或者在教师的指导下解决了这些问题,才能有深刻的理解,也才能注意到这些细节,才能理解教师讲解过的理论知识,并把理论知识和实验实践联系起来,真正达到教与学的目的,体现出利用EDA技术进行电子设计的重要性和特点。
3 EDA教学与电子技术课程设计相结合
电子技术课程设计是在模拟电子技术、数字电子技术等课程之后,集中安排的重要实践性教学环节,是电子技术教学体系中非常必要的实践训练环节,是对电子技术基础知识的进一步学习和更深层次的领悟,也是对电子技术课程知识的全面贯通和综合应用。除此之外,课程设计能提高和增强学生综合分析问题、解决问题的能力,能把所学知识和实际应用相结合,启发学生的创新思维,激发学生的学习兴趣。尤其是将EDA的内容引入课程设计中后,利用EDA软件的强大功能,特别是仿真分析,学生可在计算机上利用EDA工具画出原理图并进行仿真验证,得出最理想的电路设计方案,最后在实验室进行搭线和电路调试。由此可见,DEA教学与电子技术课程设计结合的重要环节是如何选择EDA软件工具。
当前,EDA软件层出不穷,但要结合学生的专业特色和软件的使用功能,有选择性地学习和掌握,甚至熟悉部分EDA软件的功能和应用。为适应飞速发展的电子产品市场,改变传统设计思路,21世纪高校培养的电子技术人才必须掌握更加实用、快捷的EDA工具,以最快的速度开发出性能优良、质量一流的电子产品。另外考虑到课程设计与实践相结合的特点,建议在教学中选用以下三种EDA软件。
目前EDA技术设计过程中大部分时间在做仿真,因此在EDA工具中仿真工具占据重要的位置和主要的发展趋势。由加拿大Interative Image Technologies公司推出的一个用于电子线路设计仿真的“虚拟电子工作台”EWB(Electronics Workbench)软件是在Spice基础上开发出的一个用于仿真的设计软件。其最新版本Multisim是目前国内高校中应用最多的仿真软件之一,它功能强大,界面友好,仿真的手段切合实际,虚拟仪表使用不受限制,因此至今为止是在世界上使用最方便、最直观的仿真软件。工程师可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真[5-6]。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
Protel是PROTEL(现为Altium)公司在20世纪80年代末推出的CAD工具,是PCB设计者的首选软件。它较早在国内使用,普及率最高,很多的大、中专院校的电路专业开设了Protel课程,几乎所有的电路公司都要用到它。现在普遍使用的Protel99SE是完整的全方位电路设计系统,包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计(包含印刷电路板自动布局布线),可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server(客户/服务体系结构),同时还兼容一些其他设计软件的文件格式,如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。将EDA的全部内容整合为一体,因而该软件发展潜力很大,是EDA教学中最好的选择软件之一,必须让学生认真学习和掌握。
MAX+PLUSII是Altera公司推出的第三代PLD开发系统。使用MAX+PLUSII的设计者不需精通器件内部的复杂结构。设计者可以用自己熟悉的设计工具(如原理图输入或硬件描述语言)建立设计,MAX+PLUSII把这些设计自动转换成最终所需的格式[7-8]。其设计速度非常快。对于一般几千门的电路设计,使用MAX+PLUSII,从设计输入到器件编程完毕,用户拿到设计好的逻辑电路,大约只需几小时。特别是在原理图输入等方面,MAX+PLUSII被公认是最易使用、人机界面最友善的PLD开发软件。设计输入方式的多样性和灵活性是MAX+PLUSII的主要特点,学生通过该软件的学习不仅能掌握一种硬件描述语言(VHDL语言或Veriolg HDL语言)的编程,还可以理解可编程逻辑器件的原理与应用,并且在仿真后可在实验板上下载验证,能够激发学生的学习兴趣,也为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。
4 改革考核形式,注重学生勤于思考和动手能力的评价
许多课程的考核形式注重考察学生是否掌握了教学大纲要求的基础理论知识,而理论知识的学习虽不能理解,但可以靠记忆获得,因此学生即使平时不努力,考试前突击也可以取得较好的成绩。而对于像EDA这种以“实践为主,重在应用”性质的课程,旧式的考核方式显然跟不上时代的要求,也有失公平。因此,改革考核方式势在必行。
1)平时成绩考核(30%),包括三部分:①出勤率;②随堂测验;③上课讨论和创意发言情况。
2)结合MAX+PLUSII上机实验操作(40%):学生完成数字抢答器、数字钟、频率计、交通灯管理、乒乓球比赛机、彩灯控制器、洗衣机控制器、出租车计价显示等实验。可以选择原理图、VHDL语言、波形描述等任意形式,只要运行正确,即满分。
3)综合设计(30%):将学生进行分组,布置综合性比较强的设计题目,最后以答辩的形式进行考核。
结合上述考核方式,在授课之初就让学生明确善于思考、勤于动手的重要性,学生就会自主进行实践,增强学生学习的主动意识,并从学习中尝到乐趣;还能培养学生的团队意识和协作精神,为以后进入企业打下良好的基础。
5 结束语
总而言之,EDA是一门新型的学科,它在高等院校电气类专业的教学和科研工作中占有越来越重要的地位和作用,并以其鲜明的时代特征、不可阻挡的科技诱惑以及超凡的速度和效率走入教学。只有充分利用学校现有的EDA实训设备,给学生提供便利的学习、实践和极大的创造空间,采用新的教学模式和考核体系,培养和提高学生的创新思维和创新能力,注意学生知识层次的综合全面发展,才能培养出具有现代化电子设计能力的大学生.
参考文献
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【关键词】电气工程;自动化;实践教学
【作者简介】王晓蓉,女,1980年9月出生,汉族,山西人,中级职称,硕士,主要从事电气自动化技术专业教学工作,单位:内蒙古机电职业技术学院电气工程系
21世纪是一个信息科技高速发展的时代,人们对于创新性人才的要求也越来越高,并且用人单位对学生的实践操作能力和水平的要求日渐提升,然而当前,在我国的高等学校的电气工程及其自动化专业实践教学过程中,由于教师的专业水平有限,只重视了学生基本知识教授,忽略了学生实验操作能力的有效提升,严重阻碍了学生的长期发展。因此,积极采取行之有效的措施,不断提高高校电气工程及其自动化专业实践教学质量,不仅有利于学生综合素质的全面提升,而且对于高校的长远发展具有重大的现实意义。
一、教师综合素质的提升
高校电气工程及其自动化专业实践教学工作作为一项极具专业性和挑战性的工作,对于计算机教师的综合素质和专业知识与技能有着极高的要求,不仅要求这些工作人员具备高水平的专业知识和技能,而且还要求他们具有高度的责任意识和科研能力。然而,笔者经过多年的调查研究发现:当前我们国家的高校中普遍存在着电气工程及其自动化专业教师教学总体水平较低的情况,严重制约了高校的有效发展。具体来说主要存在着两方面的问题:一方面是由于我们高校在开展电气工程及其自动化专业实践教学的过程中,由于欠缺科学的工作知识和理念,轻实践重理论,致使学生无法掌握真正的实践技能,使得教师无法有效开展各项实践教学工作,严重制约了学生的长远发展,另一方面是由于高校电气工程及其自动化专业教师自身专业知识和技能的欠缺,在开展实验教学的过程中,面对学生的提问以及相关的科研和课题研究工作时就会显得手足无措,十分茫然。
因此,不断提升高校电气工程及其自动化专业教师的综合素质,积极采用多样化的形式和方法,不断加强对教师的培训力度,具有积极的作用和意义。具体来说,有以下三点:一是高校教师应当针对自身的短板和问题,在工作之余制定科学有效的复习计划,增强自身理论知识和专业技能的提升。二是,高校应当为教师创造丰富的条件,积极开办电气工程及其自动化专业实践教学培训班,聘请更为专业的人才,加强对教师的培训力度,不断提升教师的综合素质。三是,电气工程及其自动化专业教师之间也应当采取多样化的形式,开展比学赶帮超活动,在有效的竞争学习之中,不断促进自身业务水平的有效提升,为开展电气工程及其自动化专业实践教学奠定坚实的基础,这样不仅有利于高校教师专业水平和综合素质的有效提升,而且对于高校的可持续性发展具有积极的作用和意义。
二、创新电气工程及其自动化专业实践教学的方式
近些年来,随着我国教育教学改革工作的不断深入进行,以及社会对于创新性人才的需求不断增强,一些高校在发展的过程中,由于欠缺对电气工程及其自动化专业实践教学工作的重视力度,一些人甚至认为电气工程及其自动化专业实践教学是一个可有可无的工作,严重限制了电气工程及其自动化专业实践工作培养人才职能的有效发挥,对于创新性人才的培养造成了严重的阻碍。因此,针对当前电气工程及其自动化专业实践教学工作中存在的问题,教师应当采取行之有效的措施,不断进行教学方式的创新,为创新性人才的培养奠定坚实的基础。
三、结束语
当前,随着经济建设的不断发展,以及信息化水平的不断提升,企业对于人才的实践水平和能力的要求不断提升,高校在培养人才方面承担着十分重要而艰巨的任务,不仅要为电气工程及其自动化专业实践教学工作的顺利开展提供完善的基础设施,还应当为电气工程及其自动化专业实践工作的长远发展提供强有力的资金支持,而高校的教师作为电气工程及其自动化专业实践教学工作的重要参与者,应不断依据社会发展的需求以及教学任务和目标,丰富和完善自身的理论知识和专业技能,为培养出适合社会发展趋势的综合性人才不断努力。
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关键词:现代化教学方法;电气工程及其自动化;专业教育;专业教育的发展
随着信息技术的发展和普及,现代教育呈现出信息化、现代化的发展趋势。由于信息社会的高度发展,为了适应信息化社会对创新人才的要求就必须对教育方式以及教育方法的改革,将信息技术的现代化教育方法引入教育教学中去,必然能够推动教育的现代化发展,使教育的科学化推进科学化的教育。将现代化的教学方法与电气工程及其自动化专业教育结合起来,是电气工程及其自动化专业教育的发展方向,也是电气工程及其自动化专业教育发展的重要内容。如何以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,笔者主要从以下几方面谈谈自己的看法。
一、完善电气工程及其自动化专业教育的现代教育设施
要以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,首先要完善各类现代教育设施,要使教师和学生有一个用于专业教学相关信息存贮、处理和传递的信息环境。在完善现代教育设施方面,要加强多媒体课室、CAI教室、网络教室、校园网、教育城域网、各级资源中心等的硬件建设。要以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,一方面要在电气工程及其自动化专业教育的现代化教育设施上加大投入,完善电气工程及其自动化专业教育的现代教育设施,另一方面也需要全体专业师生加强电气工程及其自动化专业教育的现代化教育设施的应用,使电气工程及其自动化专业教育的现代化教育设施得到充分的利用,从而实现电气工程及其自动化专业教育的现代化发展。
二、电气工程及其自动化专业教育的现代教育技术应用模式多样化
要以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,需要促进电气工程及其自动化专业教育的现代教育技术应用模式多样化。在电气工程及其自动化专业教育的现代教育技术应用模式中,主要有基于计算机媒体技术的多媒体教学形式、基于卫星通信技术的远距离教学形式、基于Internet及其他网络技术的网络教学形式、基于计算机仿真技术的“虚拟现实”教学形式。基于计算机媒体技术的多媒体教学形式,主要采用的技术手段有幻灯片、投影仪、录像、CAI课件、软件开发实验室等,例如,在教授电力系统结构时,利用多媒体教学形式,将电力系统的结构、系统运行、系统变化以及理论模型等通过图象影片、动画、影片等形式展现出来,可以使学生对电气工程及其自动化专业的电力系统结构有深刻的理解和认识。基于Internet及其他网络技术的网络教学形式,主要是用互联网、局域网等网络技术,使师生实现资源共享以及相互互动,从而提高知识获取速度能力的整体提升。如,在教授模拟电子技术基础时,可以利用网络技术对模拟电子技术的文献资料进行收集整理,然后通过专题讨论、个别辅导等方式,使学生加强对模拟电子技术基础的深入了解,同时也增进了师生之间以及生生之间的情感交流,使电气工程及其自动化专业的模拟电子技术基础教学达到快速、优质、高效的目的。基于卫星通信技术的远距离教学形式,能实现远程教育,使师生、生生之间随时随地地开展电气工程及其自动化专业教育。基于计算机仿真技术的“虚拟现实”教学形式,可以使抽象的理论知识具体化,提高学生对专业课的积极性。
三、加强电气工程及其自动化专业教师现代教育技术培训
要以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,关键在于要有一批掌握电气工程及其自动化专业现代化教学方法的教师队伍。作为电气工程及其自动化专业教师,一方面要积极转变教育教学的传统观念,使传统教育教学观念向现代化教育教学观念转变;另一方面要提高电气工程及其自动化专业教师对现代化教学方法的应用水平。教师可以通过高电气工程及其自动化的相关企业进行实地参观考察,了解电气工程及其自动化时下流行技术手段,了解行业发展动向,以便及时对教育教学进行调整,同时教师要积极参加电气工程及其自动化专业现代化教学的科学研讨会以及相关教学技术的培训,提高职业素养,推动现代化教学方法对电气工程及其自动化专业教育发展的带动作用。
以现代化教学方法带动电气工程及其自动化专业教育的发展,是电气工程及其自动化专业教育发展的重要内容,也是电气工程及其自动化专业教育的重要发展趋势。作为一线教师,要主动提高自身专业素养和教育教学水平,充分利用现代化教学方法,推动电气工程及其自动化专业教育的发展。
参考文献:
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关键词:电气工程;工程教育模式(CDIO);教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)01-0096-03
一、引言
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国研究获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元巨额资助,经过四年的探索研究,创立了CDIO工程教育理念,并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念,更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。
CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。CDIO工程教育模式是一种基于项目驱动的教学法,是一个打破课程界限进行教学的方法。教师把教学内容设计成一个或多个具体任务,让学生通过完成一个个具体的任务,掌握教学内容,达到教学目标。信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价,都由学生自己负责。为了使学生在解决问题的过程中能学以致用,所设置的“项目”需要综合应用多门课程的知识。在老师的指导下,将一个相对独立的项目交由学生自己处理,信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价,都由学生自己负责。
二、项目式教学目标
“项目式教学”,顾名思义,就是通过完成项目来进行教学。项目式教学最显著的特点是“以项目为主线,教师为主导,学生为主体”,改变了以往“教师讲,学生听”被动的教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。项目式教学对学生而言,通过转变学习方式,在主动积极的学习环境中,激发好奇心和创造力,培养分析和解决实际问题的能力;对教师而言,通过对学生的指导,转变教育观念和教学方式,从单纯的知识传递者变为学生学习的促进者、组织者和指导者;对学校而言,建立全新的课程理念,提升学校的办学思想和办学目标,通过项目式教学法的实施,探索组织形式、活动内容、管理特点、考核评价、支撑条件等的革新,逐步完善和重新整合学校课程体系。
电气工程及其自动化专业是一个综合性较强的工科专业,学生在校期间要能获得工程师的基础训练,能做到理论联系实际,具备电工技术、电子技术、自动检测与仪表、信号处理、计算机技术与应用等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识,专业主要课程包括《电路理论》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《自动控制原理》、《微机原理与应用》、《电力电子技术》、《电气控制与PLC》、《单片机原理与应用》、《传感器与检测技术》等。普通的课堂教学中,教师利用课堂讲授和实验演示等方式对学生进行了专业知识的讲解和训练,虽然根据课程的不同要求配置了一定学时的实验,但是对于反应不同课程之间联系的综合实验却很少,学生在进入高年级后一度疑惑:“这么多专业课知识都是零零散散的,它们之间有什么联系?”电气工程专业的大三学生带着这样的疑惑参与了本校的项目式教学。
“项目式教学”是跨专业课程的教学方法,在教学过程中,指导老师会将一个相对独立的项目交由学生自己处理,这个“项目”的设置应包含多门课程的知识,学生在拿到“项目”后要收集项目信息、设计方案以及项目实施并最终对项目进行总结。
“项目教学法”通过任务驱动让学生去发现问题、学习知识、解决问题,充分发掘了学生的创造潜能。全面培养学生分析问题和解决问题的思想和方法,提高学生的各种能力,包括实践能力、动手能力、分析能力、应变能力、交流能力、合作能力和解决实际问题的综合能力。最关键的是“项目教学法”的实践过程中整个计划要同学们自主选题自主设计。
三、项目式教学实施方法
项目式教学的实施过程主要按照选题、查阅资料、电路原理图设计、结合硬件电路编程、仿真调试、电路焊接及硬件调试等几个阶段流程图来进行。整个实施过程中,教师不再是教学过程的“主角”,强调的是学生的自主学习,学生根据自己的兴趣选择相应的项目,从尝试入手,从练习开始,主动参与到教学中。实施过程中的不同环节将电气工程专业中不同的专业课程综合起来运用,其中电路设计部分,综合考察了《电路理论》、《电子技术基础》、《单片机原理与接口技术》、《PLC原理及其应用》、《自动控制原理》等各课程,电路绘制则考察的是学生对于ORCAD、AltiumDesigner、ProtelDXP的使用;系统编程考察的是学生C语言或者汇编语言的使用,其中涉及到了控制理论中的各种算法;仿真调试部分考察了学生对仿真软件Proteus的使用和PCB设计等内容;电路焊接考察了学生的电工技术,包括电子元件的识别、测试、焊接及组装技术,电子仪器的使用,电路板的调试等。
在我校的项目式教学中,教师根据专业的特性设置了数十个不同的项目,项目名称和简介参考表1,不同项目侧重不同的专业课,学生在选好自己感兴趣的项目后开始查阅资料,大多数学生能够很好的运用网络来检索相关资料,不论是学校电子图书馆还是大师云集的论坛,学生总是能找到自己需要的项目资料从而设计自己所选项目的电路图并进行电路图的绘制、电路编程、仿真调试、电路焊机及硬件调试。教师针对学生在项目实施过程中遇到的问题进行解答和帮助,从问题入手,深刻的讲解书本提到过的重难点知识,让学生受益匪浅。
四、项目式教学成果
项目式教学的实施,学生通过做项目发现问题再回头查阅课本或者通过网络搜索来解决问题,达到了很好的学习效果。我校的项目式教学前后共进行了十二周,在最后一周的成果展示活动中,85%以上的同学都做出了功能齐全的实物成品。项目式教学在学生中反响热烈,不少学生表示这次教学改革给他们带来了很大的启发,让他们真正的将书本上的理论和动手实践相结合,同时也大大的提升了学生的自学能力,对书本知识的理解也更加深入。课堂学习虽然知识量丰富,但不够直观,难免的晦涩难懂,伴随着项目的实施,学生发现问题再回头查阅课本或者通过网络搜索来解决问题,达到了很好的学习效果。在成果展示期间,很多学生表达了他们的震撼,讲解员通过为参观的学生讲解原理和使用说明,让不少其他专业的学生对机电与信息工程学院的项目式教学也产生了浓厚的兴趣,更是有不少同学向作品的作者咨询讨教,互留联系方式,也有部分同学大呼要“转专业”,虽然“转专业”是一个玩笑,但也能反应出学生对提高动手能力的迫切希望。
五、结束语
“项目式教学”在我院是一次教学改革的创新实践,取得了初步成果。希望通过实践教学,让学生更加明白:“实践出真知,动手添能力”,使更多的学生从被动学习变为主动学习,掀起爱学习、爱钻研、爱动手、爱实践的热潮。项目式教学在电气工程专业的实施,在一定程度上解决了应用型人才的培养与社会需求之间的矛盾,增强了学生学习的积极主动性,提到了学生的实践能力和创新能力,并培养了学生分析问题解决问题的实际能力以及团队协作能力,从侧面提升了电气工程专业学生的就业能力。
参考文献:
[1]陈春玲,费宁.基于“项目驱动”的软件人才培养模式探索[J].南京航空航天大学学报(社会科学版),2009,11(4).
[2]王京.项目教学法在应用型技能人才培养模式中的应用[J].资治文摘(管理版),2009,2(1).
【关键词】电力系统 实践性教学 CDIO 改革与实践
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)22-0078-02
一 引言
工科院校的实践性教学一般分为:课程实验、课程设计、实习环节和毕业设计。在这些教学环节中,“重知识、轻能力,重学术、轻应用,重说理、轻实效”是工科教学存在的普遍问题。基于这种现状,我院以体现当今工程教育中先进教育理念CDIO模式为指导思想,对整个学院人才培养模式作了较为深入的改革和探索。本文结合我院人才培养模式的改革背景,将CDIO教育理念融入实践性课程设置和教学过程中,针对电力系统方向的实践环节中课程实验、课程设计和毕业设计的指导思想、教学模式、设计内容和实施过程做出总结,希望对应用型本科学生的工程实践能力和创新思维的培养能起到一定的指导作用。
二 我院电力系统方向设置的背景与定位
1.电力系统方向设置的背景
我院从2005年开始实行“按电气信息类大类招生,两年后按学生的兴趣和需要分专业”的“2+2+x”教学改革。即两年基础课学习,两年专业平台课学习,“x”就是同一专业的学生到专业平台课学习完成后,根据自己的专业兴趣和目前的社会需求选报专业方向,选修一组某专业方向的限选课程和该方向的选修课程,并进入该方向为期一年的毕业设计过程,以达到学以致用,学有所长。我院电气工程及其自动化专业在这项大的人才培养模式改革的背景下形成了“电机设计”、“电机控制”、“建筑电气”和“电力系统”几个专业方向。进入专业方向后,实践性教学环节的安排除了课程实验外,主要有:为期3周的方向课程设计,为期2周的毕业实习和为期1年的毕业设计。
2.电力系统方向人才培养目标定位
电气工程及其自动化专业电力系统方向人才培养的目标定位是:培养能从事电力系统运行、设计、试验、控制和计算机应用等领域工作的高级应用型工程技术人才。毕业生可在电力系统、发电厂、供电企业、电力工程设计单位、电力设备及电力自动化设备开发单位及用电单位等较宽范围内就业。
三 基于CDIO工程教育模式的实践性教学环节的改革与实践
1.CDIO工程教育模式概述
CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)四个英文单词的缩写,它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO工程教育的理念是充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件,以尽可能接近工程实际,涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计项目为主要载体,结合专业核心课程的教学,使学生能得到全面的训练和提高。
2.基于CDIO工程教育理念的“板块式”课程实验设置
我院基于CDIO工程教育理念的“做中学”和“基于项目教育和学习”的思想,改革以往课程实验以课程为主题,以知识点为核心,专业内各课程间条块分割,没有整体优化和统一的培养目标的缺点,提出课程实验的“板块化”设置。板块化实验项目的设置以专业核心课程和相应的选修课程之间知识点的相互联系为原则,强调基于项目的实验构思、设计、实现、运作。让课程实验真正起到“亲身经历与感受”的作用。
基于以上原则,我院把教学实验设计成若干个具体的实际工程系统,每个工程系统由3级项目组成:1级项目为工程要求,提出总的培养目标和要培养的工程实训能力;2级项目为进一步划分的工程各子系统的设计与分析;3级项目
才是具体的实验内容和试验科目。如我院设置变电站设计与保护大板块的实验课程,将电力系统分析、发电厂电气主系统、电力系统继电保护、计算机仿真、电力系统规划、高电压技术等课程融合成为一个大板块的实验课程,这些课程都具有很强的内在联系,即以发电厂电气主接线方案为平台,依托短路计算和潮流计算来实现电力系统中设备选择与运行、保护的整定与实施、能量的变换和传递、系统的控制运行及其动态过程仿真分析等环节。学生通过这一个大板块理论和实验课程的学习,其工程实践能力的培养在机制上就更加灵活,学生的实验课程安排就不再受到理论课程的教学学时数的局限和理论课程教学前后次序的束缚,学生在学习理论课程的细节之前,就能树立电力系统整体知识的要点和宏观概念。在教学时间上也能够得到有效的保障,如学生通过开放性实验室的运行,可以获得远远超过课内实验学时的工程操作的训练时间,通过自主性、综合性、设计性、创新性实验内容的设置,在学习效率和质量上能得到进一步的提高。
3.基于CDIO模式的课程设计的设置
从电力系统方向培养目标和基本要求中,可以看出:(1)课程设计是本方向主要实践环节,传统的课程设计一般是按照各主干课分别设置的,鉴于上述我校的专业设置背景,不可能有这么多的学时。(2)课程设计以发电厂、变电所设计和运行控制为主。基于此,我校在课程设计的模式上作了一些改革,即在完成全部课程后,进行为期3周的电力系统方向课程设计。我校选定电力系统分析、发电厂电气主系统和电力系统继电保护三门课程作为方向必修课程,选定高电压技术、电力系统综合自动化、电力系统规划和电力系统运行和控制作为方向选修课程。按照人才培养模式的要求、知识体系的要求和时间的限制,把课程设计内容定为以发电厂、变电所设计为主线,贯穿所有课程的内容,完成一个完整的项目设计过程。
基于CDIO工程教育思想,把课程设计分解为一个具有三级项目的工程。项目设计的核心思想是鼓励学生进行主动学习和综合学习,开展学术研讨活动,推动学生学习系统构建、模型分析、算法比较、仿真开发、科学结论分析等技能。在课程设计项目中,教师只起引导作用,通过专题讲座、技术研讨、方案研究等形式启发学生的创新思维。通过CDIO模式下的课程设计,学生对于所选研究对象进行系统模型分析计算,可以培养学生用数学逻辑方法准确描述电力系统拓扑结构、反映系统行为的参数体系、系统行为的能力。项目内容可以完全跳出学生个体能力的差异,不同水平的学生可以选择不同复杂程度且适合自己的设计方案,按照要求完成各个环节设计任务,同样能起到能力锻炼和巩固知识的作用。另外,优秀的选题和成果可以用于替代今后教案中陈旧老套的实例,为更新教学素材作充分的积累。
4.基于CDIO模式的“产、学、研”相结合的毕业设计过程改革
CDIO工程教育思想是让学生以主动、实践和课程之间有机联系的方式学习工程技术。教学过程中加强与社会各行各业特别是专业技术行业的联系,这也是当前高等教育改革与发展的趋势之一。我院基于CDIO工程教育思想,实施按“产、学、研”相结合的模式来组织和管理为期一年的毕业设计(包括毕业实习)的教学过程。
我院按照以下三个环节来管理毕业设计过程:首先,建立严格的设计课题审批制度。指导老师按要求填写毕业设计选题审批表,包括课题来源、设计内容、技术要求、学生人数等。审批表先后通过课程组和学院组织的专家组审核合格后方可作为毕业设计题目;如果学生到生产单位或实践性教学基地去做毕业设计,须事先提出书面申请,还必须按教学要求选题和选派指导教师,将课题内容摘要、主要指标、文献资料和校外指导老师的姓名、学历、职称等以及单位提供的软硬件条件以正规格式报送学院,经过审查后方准前往,并同时指定校内指导教师做教学指导。其次,进行定期的检查汇报。为确保毕业设计的质量和进度,要求学生定期向专业课程组汇报毕业设计情况,我院的毕业设计质量监控体系设计了四个环节,即开题、中期检查、毕业设计课题验收、毕业设计答辩。这也是整个毕业设计质量监控体系的四个观察点。其中开题要检查的重点是检查文献阅读与利用的情况、总体方案的设计内容;中期主要检查总体方案中采用到的核心技术的试验情况;课题验收主要检查学生所设计的系统运行情况,数据分析与结果如何,是否完成毕业设计任务;答辩主要考查学生的毕业设计论文、学生的语言表达能力。最后把好答辩与综合评分关。学生的毕业设计成绩应由综合评分来确定,包括工作表现、能力和素质等方面的平时考查成绩、毕业设计成果的验收成绩、论文成绩及答辩成绩。无论是在单位还是在学校答辩,都要求综合考虑上述几项成绩,以确保毕业设计的质量。
四 结束语
从2005年开始,我院开始实施基于CDIO的实践性教学环节的改革措施,通过这几年的实施,取得了良好的效果。我院根据社会和企业的急需技术,有针对性地安排实践性教学,培养学生的一技之长与工程实践能力;坚持这个方针,我院培养的学生在激烈的人才市场竞争环境中,具有了自己的独特优势和生存空间,提高了学生的就业竞争力。同时,我院与企业联合加强实践性教学环节,在企业建立了长期稳定的实践性教学基地,也弥补了学校实验设备不足带来的不便。因此,可以认为,这种教学模式的改革无论是对于学生,还是对于教师、学校乃至社会都是有利的。
参考文献
[1]毕睿华、刘海涛、李军.基于CDIO模式下电力系统分析课程教学的探讨[J].南京工程学院学报(社会科学版),2009(9):65~68
[2]张慧平、戴波、刘娜等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报,2009(Z31):138~141
[3]霍俊仪、万东梅、靳会超.基于CEC-CDIO模式电气自动化技术专业课程体系构建与实施[J].职业与教育,2009(26):20~22