導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇電氣工程及自動化學的專業，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類號：G718 文獻標識碼：C 文章編號：1672-1578（2017）05-0294-01

隨著教學條件的不斷改善和職校改革的不斷深入，電氣工程及其自動化專業實驗教學在全部教學過程中所占比例逐步增加。如何通過實驗考核全面反映學生掌握知識及各種技能的程度，提高該專業畢業生的動手能力，培養出“合格+特長”的“應用型、技能型”人才，充分發揮實驗考核的作用，促進實驗教學質量的提高，值得電氣工程及其自動化專業每一個教師深入探究。

1 明確考核目的

考核是一種手段，它可直接檢查和反映出教師的“教”和學生“學”的情況。

1.1 考核的檢查作用

考核可直接檢查學生“學”的情況，間接檢查教師“教”的質量，可暴露出在實驗教學過程中“教”c“學”存在的問題。例如在講授金屬電阻率這個內容時，教師教的效果和學生學的效果到底怎么樣，可以通過金屬電阻率的測定這個實驗來進行檢查。

1.2 考核的反饋作用

考核是一面鏡子，既照到了教師，也照到了學生，教師可利用考核提供的信息，調整和改進教學工作。中職電氣工程及其自動化專業對學生要求的重點不在于懂了什么，記了多少，而是能夠做什么，掌握了什么技能。加強實驗教學的考核便能有效地達成教學目標。

1.3 考核的督促作用

考核可督促學生復習和鞏固已學知識，找出不足，明確努力方向，它是實驗教學過程中不可缺少環節，其目的就是督促學生更好地鞏固理論知識和掌握實驗技能。

2 精選考核內容

考核是學生最關心的問題，科學的考核內容應保證學生考核成績呈正態分布，應是學生掌握知識全面性和綜合性能力的總體反映。

2.1 實驗考核要體現科學性

電氣工程及其自動化專業的實驗考核與理論課考試有著本質的區別，應注重學生技能與技巧的培養，應以挖掘和提高學生創造力為宗旨，通過考核檢驗來提高實驗教學的質量。

（1）考核的可靠性指標：考核的可靠性要反映出學生學習的真實水平。提高考核的可靠性的主要途徑是根據中專生的認知能力適當增加考核次數，尋找最佳考核方式，減少偶然因素的影響。

（2）考核的準確性指標：考核的準確性要反映出學生對實驗理解及接受的程度。提高考核準確性的主要途徑是測試內容和范圍要涉及實驗教學的主要部分，覆蓋面廣以減少出錯成份。

（3）考核的難易性指標：考核的難易性要反應教師對實驗教學體系的掌握程度。提高考核難易性的主要途徑是教師吃透教材、掌握電氣工程及自動化專業知識和學生學習情況。考核內容偏難或偏易，不但影響考核的可靠性和準確性，也會影響考核的鑒別性。例如，電子示波器的調整、單片機原理實驗、電機拖動實驗、過程控制實驗目的不同、側重點不同、復雜程度不同，在考核時就不能運用相同或相近的難易性指標。

（4）考核的鑒別性指標：考核的鑒別性要反映出考核對學生水平的區分能力，應使學生之間的成績拉開檔次，能準確鑒別不同學生的實驗技能。提高鑒別性的主要途徑是整個考核內容難易區間適宜，且考核內容要有難易梯度。

2.2 考核內容要求

電氣工程及自動化專業應列入實驗單獨考試課，但如何考、采取什么方式考、如何確定考核內容等，無具體模式可循。從總體上講考核內容應符合以下要求：

（1）要符合電氣工程及其自動化專業教學計劃中目標要求。（2）要符合實驗教學大綱的要求。（3）要緊扣實驗教材，能在其中找到依據，但又找不到現成答案。（4）要難易適度，但難而不偏。（5）要多少適量，有一定的綜合性。（6）要形式多樣，有一定的靈活性，但活而不怪。（7）要寬窄適當，有較大的覆蓋面，但廣而不雜。（8）要突出技能培養，但必須保持理論知識“夠用”。

總之，要堅持“促實驗、考能力”的原則，側重檢查學生應掌握的實際技能和技巧，對知識的理解和運用，以及實操能力。

3 確定考核方法

實驗教學考核方法可分為考查和考試。考查的主要方式是學生在實驗過程中的表現和對實驗報告的評定。考試可分為單項考核和綜合考核，單項考核是為了檢查學生某一項技能的掌握程度和熟練狀況，如電子技術實驗考核。單項考核可定期進行。綜合考核可在學期末或畢業前進行，主要是為了全面了解學生運用知識參與實踐的能力及動手能力。

考核方式有很強的科學性和藝術性，要結合電氣工程及自動化專業的實際情況，精選考核內容，精心設計考核方式，每次考試后應注意對實驗的各環節進行分析，積累經驗，不斷提高實驗考核的權威性。

實驗考核的有效方法是建立符合實驗考核的試題庫，學校應組織電氣工程及自動化專業的業務骨干進行各門專業課的題庫建設，命題的原則要符合實驗考核內容的要求，每一題應規定其難度系數和分值，試題庫建成之后要定期修改補充。

4 加強考核管理

考核是一項十分復雜而細致的工作，專業教師必須高度重視。首先合理安排考核時間、統一布置考核場地。其次精心設計考核范圍、形式及難度、分量等。再次要讓學生了解考核目的，取得學生的配合，教師應公正合理地評定學生的考核成績。考核結束后，教師要對考核成績進行分析研究，總結經驗。此外，還要重視平時的實驗考核，使學生形成勤動手的習慣，在實驗中培養學生的創新、創造能力。比如，金屬電阻率的測定和電容、電感的測定這類實驗內容相近、方法相似，教會其一便知其二，考核時教師除了看實驗結果，更要關注實驗方法的遷移和運用，促進學生舉一反三，不斷求新。

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【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）22-0078-02

一 引言

工科院校的實踐性教學一般分為：課程實驗、課程設計、實習環節和畢業設計。在這些教學環節中，“重知識、輕能力，重學術、輕應用，重說理、輕實效”是工科教學存在的普遍問題。基于這種現狀，我院以體現當今工程教育中先進教育理念CDIO模式為指導思想，對整個學院人才培養模式作了較為深入的改革和探索。本文結合我院人才培養模式的改革背景，將CDIO教育理念融入實踐性課程設置和教學過程中，針對電力系統方向的實踐環節中課程實驗、課程設計和畢業設計的指導思想、教學模式、設計內容和實施過程做出總結，希望對應用型本科學生的工程實踐能力和創新思維的培養能起到一定的指導作用。

二 我院電力系統方向設置的背景與定位

1.電力系統方向設置的背景

我院從2005年開始實行“按電氣信息類大類招生，兩年后按學生的興趣和需要分專業”的“2+2+x”教學改革。即兩年基礎課學習，兩年專業平臺課學習，“x”就是同一專業的學生到專業平臺課學習完成后，根據自己的專業興趣和目前的社會需求選報專業方向，選修一組某專業方向的限選課程和該方向的選修課程，并進入該方向為期一年的畢業設計過程，以達到學以致用，學有所長。我院電氣工程及其自動化專業在這項大的人才培養模式改革的背景下形成了“電機設計”、“電機控制”、“建筑電氣”和“電力系統”幾個專業方向。進入專業方向后，實踐性教學環節的安排除了課程實驗外，主要有：為期3周的方向課程設計，為期2周的畢業實習和為期1年的畢業設計。

2.電力系統方向人才培養目標定位

電氣工程及其自動化專業電力系統方向人才培養的目標定位是：培養能從事電力系統運行、設計、試驗、控制和計算機應用等領域工作的高級應用型工程技術人才。畢業生可在電力系統、發電廠、供電企業、電力工程設計單位、電力設備及電力自動化設備開發單位及用電單位等較寬范圍內就業。

三 基于CDIO工程教育模式的實踐性教學環節的改革與實踐

1.CDIO工程教育模式概述

CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate）四個英文單詞的縮寫，它是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。CDIO工程教育的理念是充分利用大學學科齊全、學習資源豐富的條件，以盡可能接近工程實際，涉及技術、經濟、企業和社會的團隊綜合設計項目為主要載體，結合專業核心課程的教學，使學生能得到全面的訓練和提高。

2.基于CDIO工程教育理念的“板塊式”課程實驗設置

我院基于CDIO工程教育理念的“做中學”和“基于項目教育和學習”的思想，改革以往課程實驗以課程為主題，以知識點為核心，專業內各課程間條塊分割，沒有整體優化和統一的培養目標的缺點，提出課程實驗的“板塊化”設置。板塊化實驗項目的設置以專業核心課程和相應的選修課程之間知識點的相互聯系為原則，強調基于項目的實驗構思、設計、實現、運作。讓課程實驗真正起到“親身經歷與感受”的作用。

基于以上原則，我院把教學實驗設計成若干個具體的實際工程系統，每個工程系統由3級項目組成：1級項目為工程要求，提出總的培養目標和要培養的工程實訓能力；2級項目為進一步劃分的工程各子系統的設計與分析；3級項目

才是具體的實驗內容和試驗科目。如我院設置變電站設計與保護大板塊的實驗課程，將電力系統分析、發電廠電氣主系統、電力系統繼電保護、計算機仿真、電力系統規劃、高電壓技術等課程融合成為一個大板塊的實驗課程，這些課程都具有很強的內在聯系，即以發電廠電氣主接線方案為平臺，依托短路計算和潮流計算來實現電力系統中設備選擇與運行、保護的整定與實施、能量的變換和傳遞、系統的控制運行及其動態過程仿真分析等環節。學生通過這一個大板塊理論和實驗課程的學習，其工程實踐能力的培養在機制上就更加靈活，學生的實驗課程安排就不再受到理論課程的教學學時數的局限和理論課程教學前后次序的束縛，學生在學習理論課程的細節之前，就能樹立電力系統整體知識的要點和宏觀概念。在教學時間上也能夠得到有效的保障，如學生通過開放性實驗室的運行，可以獲得遠遠超過課內實驗學時的工程操作的訓練時間，通過自主性、綜合性、設計性、創新性實驗內容的設置，在學習效率和質量上能得到進一步的提高。

3.基于CDIO模式的課程設計的設置

從電力系統方向培養目標和基本要求中，可以看出：（1）課程設計是本方向主要實踐環節，傳統的課程設計一般是按照各主干課分別設置的，鑒于上述我校的專業設置背景，不可能有這么多的學時。（2）課程設計以發電廠、變電所設計和運行控制為主。基于此，我校在課程設計的模式上作了一些改革，即在完成全部課程后，進行為期3周的電力系統方向課程設計。我校選定電力系統分析、發電廠電氣主系統和電力系統繼電保護三門課程作為方向必修課程，選定高電壓技術、電力系統綜合自動化、電力系統規劃和電力系統運行和控制作為方向選修課程。按照人才培養模式的要求、知識體系的要求和時間的限制，把課程設計內容定為以發電廠、變電所設計為主線，貫穿所有課程的內容，完成一個完整的項目設計過程。

基于CDIO工程教育思想，把課程設計分解為一個具有三級項目的工程。項目設計的核心思想是鼓勵學生進行主動學習和綜合學習，開展學術研討活動，推動學生學習系統構建、模型分析、算法比較、仿真開發、科學結論分析等技能。在課程設計項目中，教師只起引導作用，通過專題講座、技術研討、方案研究等形式啟發學生的創新思維。通過CDIO模式下的課程設計，學生對于所選研究對象進行系統模型分析計算，可以培養學生用數學邏輯方法準確描述電力系統拓撲結構、反映系統行為的參數體系、系統行為的能力。項目內容可以完全跳出學生個體能力的差異，不同水平的學生可以選擇不同復雜程度且適合自己的設計方案，按照要求完成各個環節設計任務，同樣能起到能力鍛煉和鞏固知識的作用。另外，優秀的選題和成果可以用于替代今后教案中陳舊老套的實例，為更新教學素材作充分的積累。

4.基于CDIO模式的“產、學、研”相結合的畢業設計過程改革

CDIO工程教育思想是讓學生以主動、實踐和課程之間有機聯系的方式學習工程技術。教學過程中加強與社會各行各業特別是專業技術行業的聯系，這也是當前高等教育改革與發展的趨勢之一。我院基于CDIO工程教育思想，實施按“產、學、研”相結合的模式來組織和管理為期一年的畢業設計（包括畢業實習）的教學過程。

我院按照以下三個環節來管理畢業設計過程：首先，建立嚴格的設計課題審批制度。指導老師按要求填寫畢業設計選題審批表，包括課題來源、設計內容、技術要求、學生人數等。審批表先后通過課程組和學院組織的專家組審核合格后方可作為畢業設計題目；如果學生到生產單位或實踐性教學基地去做畢業設計，須事先提出書面申請，還必須按教學要求選題和選派指導教師，將課題內容摘要、主要指標、文獻資料和校外指導老師的姓名、學歷、職稱等以及單位提供的軟硬件條件以正規格式報送學院，經過審查后方準前往，并同時指定校內指導教師做教學指導。其次，進行定期的檢查匯報。為確保畢業設計的質量和進度，要求學生定期向專業課程組匯報畢業設計情況，我院的畢業設計質量監控體系設計了四個環節，即開題、中期檢查、畢業設計課題驗收、畢業設計答辯。這也是整個畢業設計質量監控體系的四個觀察點。其中開題要檢查的重點是檢查文獻閱讀與利用的情況、總體方案的設計內容；中期主要檢查總體方案中采用到的核心技術的試驗情況；課題驗收主要檢查學生所設計的系統運行情況，數據分析與結果如何，是否完成畢業設計任務；答辯主要考查學生的畢業設計論文、學生的語言表達能力。最后把好答辯與綜合評分關。學生的畢業設計成績應由綜合評分來確定，包括工作表現、能力和素質等方面的平時考查成績、畢業設計成果的驗收成績、論文成績及答辯成績。無論是在單位還是在學校答辯，都要求綜合考慮上述幾項成績，以確保畢業設計的質量。

四 結束語

從2005年開始，我院開始實施基于CDIO的實踐性教學環節的改革措施，通過這幾年的實施，取得了良好的效果。我院根據社會和企業的急需技術，有針對性地安排實踐性教學，培養學生的一技之長與工程實踐能力；堅持這個方針，我院培養的學生在激烈的人才市場競爭環境中，具有了自己的獨特優勢和生存空間，提高了學生的就業競爭力。同時，我院與企業聯合加強實踐性教學環節，在企業建立了長期穩定的實踐性教學基地，也彌補了學校實驗設備不足帶來的不便。因此，可以認為，這種教學模式的改革無論是對于學生，還是對于教師、學校乃至社會都是有利的。

參考文獻

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[2]張慧平、戴波、劉娜等.基于CDIO教育理念的自動化課程的改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2009（Z31）：138～141

篇3

針對原有課程體系不能適應現代電力工業發展新形勢;傳統重知識傳授教學模式不利于理論與實際相結合;原有實踐教學內容雜散且與工程實際結合不緊密以及原有實踐平臺難以支撐工程實踐能力培養的問題，東北電力大學提出“知識規格滿足專業外延需求、能力素質勝任專業內涵發展”的人才培養理念。通過構建適應現代電力工業發展新形勢的課程體系和突出工程實踐能力培養的課內外相結合的實踐教學體系，形成了遵循“系統-元件-系統”認知規律的做學結合教學模式，實現了知識傳授與能力培養協調共進，促進了學生實踐能力的提高和全面發展。

成果解決教學問題的方法

提出“知識規格滿足專業外延需求、能力素質勝任專業內涵發展”的人才培養理念

針對生源質量下滑問題，面向行業發展對人才培養的新要求，認真分析原有人才培養方案的不適性，結合人才培養定位，總結已有辦學傳統和特色，提出了“知識規格滿足專業外延需求、能力素質勝任專業內涵發展”的人才培養理念，面向工程，強化實踐，統籌開展課程建設、實踐環節建設、教學方法改革等方面的工作。

構建適應電力工業發展新形勢的課程體系

構建了“（基礎-技術-專業）課程群+技術前沿課”型的專業課程體系，將新能源發電技術、新型輸電技術等前沿技術引入課堂，及時反映專業發展動態，既激發了學生的專業興趣，又增強了人才培養對行業需求的適應性，為拓寬學生就業面奠定了必要的知識儲備，實現了“知識規格滿足專業外延需求”。

構建遵循“系統-元件-系統”認知規律的做學結合教學模式

根據系統構成及運行特點，構建了相應的元件特性認知實踐項目，通過對元件特性的認知實驗，加強對元件工作原理的認識;在此基礎上，分析系統整體行為特性及元件個體行為特性的關聯性，掌握基于元件運行狀態調整的系統整體行為調節方法，明確實際系統實現過程中需要注意的問題，進而了解實際系統的運行約束和注意問題。此模式應用于“電力系統分析”“發電廠電氣部分”等5門核心課程教學。

構建突出工程實踐能力培養的課內外相結合的實踐教學體系

構建了“實驗-實訓-實習-設計”和“電工數學競賽-工程師認證考試”結合的課內外實踐教學體系，以突出“工程認知-工程探究-工程實踐-工程優化”能力的實踐培養，即能力形成于實踐，表現于實踐，又升華于實踐。

建設系列“工程場景式”的電力特色實踐教學平臺

新建全國高校唯一的教學用66kV/220kV真實變電站、全國規模最大的電力生產過程動態模型演示中心、國內領先水平的輸變電運行仿真中心（獲得中國電力企業聯合會頒發認證資質）、電力系統安全運行與節能技術國家地方聯合工程實驗室（省部共建教育部重點實驗室）等特色實踐平臺;另外，校企共建12個工程實踐教育基地。

采用“引培結合、專兼相濟、科研帶動”等措施，加強師資隊伍建設

引進和自主培養具有博士學位的教師28人，聘請電力企業專家17人作為兼職教師，師資隊伍結構明顯改善。教學之余，積極開展科研實踐，提升教師的學術水平和科研能力，為“面向工程、強化實踐”的人才培養提供了重要的師資保障。

成果的創新點

形成了以“知識規格滿足專業外延需求、能力素質勝任專業內涵發展”的人才培養理念

優化課程體系，引入前沿技術課程，增強人才培養對行業快速發展的適應性，為拓寬學生就業面向奠定必要的知識儲備，實現“知識規格滿足專業外延需求”。理論教學注重教對學的促進作用，實現知識傳授與能力培養協調共進;實踐教學突出實踐項目的工程導向性以激發學生的學習興趣，貫穿于整個教學過程，即強化實踐提升能力，增強人才素質對行業發展的適應性，實現“能力素質勝任專業內涵發展”。

形成了遵循“系統-元件-系統”認知規律的做學結合教學模式

通過對元件特性的認知，探究系統整體行為特性及元件個體行為特性的關聯性，掌握基于元件運行狀態調整的系統整體行為調節方法，明確實際系統實現過程中需要注意的問題，進而了解實際系統的運行約束和注意問題。既強化了知識運用，又培養了學生的認知能力，知識傳授與能力培養協調共進。

構建了系列“工程場景式”電力特色實踐平臺支撐的突出“工程認知-工程探究-工程實踐-工程優化”能力培養的實踐教學體系

根據學生能力形成的不同階段和認識發展的基本規律，將實踐環節視為有機整體加以籌劃，將突出“工程認知-工程探究-工程實踐-工程優化”能力的培養貫穿于“實驗-實訓-實習-設計”和“電工數學競賽-電氣工程師認證考試”相結合的課內外實踐教學環節中;“工程場景式”電力特色實踐支撐平臺增強了實踐培養的工程導向性，激發了學生的學習興趣;全國電工數學建模競賽提供了能力展示平臺。實現了能力形成于實踐，表現于實踐，又升華于實踐。

成果的推廣應用效果

近四年，“面向工程、強化實踐”的電氣工程及其自動化專業人才培養取得了豐碩成果，在校內外產生積極反響。

人才培養效果

該成果自2009年應用以來，受益學生3000多人;學生實踐能力和創新能力明顯提高，發表研究論文108篇，參加教研項目54項、科研課題24項，獲獎273項（國家級23項、省級53項）。吸引國家（南方）電網公司、各發電集團等央企來校招聘，年均簽約率79%，考入清華大學、西安交通大學、華中科技大學等著名高校讀研學生占比11%，就業率94%。學校獲推薦優秀應屆本科畢業生攻讀碩士學位的資格，并入選“2012-2013年度全國畢業生就業典型經驗高校50強”。

輻射作用效果

自2009年以來，已有20多所高校前來學習、考察與交流。承辦一次全國性教材教學研討會議，400余人參會;8次在全國性教學研討會上作經驗交流。發表教研論文19篇，出版《電機學》《300MW（直吹）火電機組集控運行與仿真》《電網及變電站運行分析與仿真》等教材6部，應用于10多個省份高校。為國內外20多家電力企業開展業務培訓1566人。承辦的“全國大學生電工數學建模競賽”已吸引198所高校、7506人參賽，成為全國電氣工程學科的品牌特色競賽活動，被譽為國內最具有影響的大學生學科競賽之一。

專家評價

清華大學電機系教授、中國工程院院士韓英鐸評價“東北電力大學學生基礎扎實、物理概念清晰、實踐能力強”。國家電網公司總工程師張啟平教授級高工評價“東北電力大學畢業生概念清晰、理論扎實、崗位適應快、不怕吃苦”。

師資隊伍建設成效

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電氣工程及其自動化專業是一門實踐性、應用性很強的學科，大多數專業課程都需要通過適量的實踐活動來培養學生的實際動手能力和創新能力。根據我校關于本科培養方案指導思想的要求：以培養應用型高級人才為主，加強學生的創新意識、競爭意識和適應能力的教育，注重學生的知識、能力、綜合素質的協調發展。因此，應用型本科專業在具體的實踐教學中，應把培養學生分析和解決問題能力作為構建良好的實踐教學體系的基礎和核心。

一、實踐性教學體系建設

1.實驗室建設

隨著我校順利升格為本科院校及我系電氣工程及其自動化本科專業的設置，提升電氣自動化、電力系統的實驗水平就迫在眉睫。但是眾所周知，建設電力系統的相關實驗室要求條件十分苛刻，加之所需的實驗設備造價昂貴，而我院做為近幾年剛剛升本的院校，爭取上級有限的科研經費相對較為困難，導致對實驗室建設的資金投入相對不足，實驗條件相對有限，短期內難以滿足電氣工程及其自動化的相關實驗要求。因此，這就要求我們必須廣開門路，通過其他行之有效的措施和方法，不斷滿足該專業相關的實驗要求。

在學習和借鑒外校實驗室建設和管理的基礎上，依據本校學生的基本素質和我校現有的實驗條件，我系對實驗室建設做以下改進。

（1）構建實驗平臺，滿足課程需求。通過學院的持續投資和我系教師的不懈努力，我系建立了具有層次化、綜合性的系統實驗平臺——電力系統綜合實驗室，該平臺是對“電力系統分析”、“發電廠及變電站電氣部分”、“供電技術”、“電力系統繼電保護原理”、“電力系統自動裝置”、“電力系統微機保護”及“電力系統綜合自動化技術”等主要專業課程實踐實驗環節的系統整合。在此平臺上，不僅能滿足本專業核心課程的基礎實驗和綜合實驗的要求，還能使學生自主完成相關課程設計。

（2）依托仿真技術，調動學生興趣。在課程中推廣和運用仿真實驗手段，實現仿真實驗與相關課程的有機結合。教師在講授專業課時，有選擇的向學生介紹ANSYS、PSPICE、MATLAB等仿真軟件以及應用組態王軟件，并且通過較多實例的仿真講解，使學生對該專業課有更深入的理解和應用，同時要求學生對該課程的實驗內容預先進行仿真。這樣既能提高學生的學習興趣，又能使學生對該課程有更加全面的掌握。

（3）完善互動平臺，提升教學效率。我們在現有的教學條件下，廣泛收集網絡上豐富的實驗環節資源，建立完善了相關課程的網絡實驗室。如在《電力系統繼電保護原理》教學網站上，增加了微機繼電保護等教學、實驗內容，搭建了師生互動平臺，以此彌補實驗教學時間的不足。教師的教學效率得以大大提升，也為學生更好的進行學習、實驗創造了便利條件真正實現了教師與學生的教學互動和溝通交流。

（4）建立合作關系，拓寬實驗領域。洛陽作為河南乃至全國有影響的重工業基地，本地眾多的大中型工業企業也希望通過加強與科研院所的溝通聯系來提高自己的技術水平。通過洛陽市政府的牽線搭橋，我們結合自身的學科優勢和人才資源，近年來先后與黃河同力水泥有限公司、洛陽供電公司、龍羽電氣等單位簽訂了校外實習合作單位協議，不斷加強合作交流。我校每年都選送大批學生到相關企業，在其生產實驗室內進行實踐活動：如在龍羽電氣有限公司進行的《高低壓電器》實驗，在黃河同力水泥有限公司進行的《工廠供電》實驗，在龐屯變電站進行的《變電站綜合自動化》實驗等等。這樣既解決了我們的有關實踐難題，又提高了學生的實際動手能力。

（5）引入科研項目，注重實踐培養。實踐教學將由淺入深，由基礎到綜合將教師的科研內容和科研成果、工程實際問題等引入到實驗教學中，把知識學習技能訓練、能力培養等融合在一起，增強學生的實際應用能力，提高教學效果。適時引入設置創新型實驗項目，讓學生及時了解實驗新技術的發展，注重培養學生掌握新實驗技術的能力。此外，我校還組織學生積極參加全國技術大賽，進一步鍛煉學生的綜合能力。我校在全國電子設計大賽和“挑戰杯”大賽中均取得了優異的成績。

2.實習基地建設

本專業現有兩個實習基地，分別是電工實習2和模擬變電所。

“電工實習2”實習基地分為兩個部分，學生要在兩周時間內完成電機的拆裝和控制柜的安裝實訓，該實習基地主要面向經過專業課程學習，具有一定理論基礎的大三或大四學生進行，該實習項目側重工程技術應用、重視實踐環節的鍛煉，具有較強的工程適應能力，對于提高學生的實踐動手能力、解決實際問題的能力，具有很大幫助。該實習項目至今已培訓過數千名學生，學生反映實習效果非常好。

模擬變電所主要由380V模擬10kV電壓進線，由真實的高低壓一次設備完成整個的工廠供配電以及控制過程。該變電所模擬工程氣氛濃厚，學生可以在該變電所中得到較好的工程鍛煉機會。

除了校內實習基地的進一步建設與完善，還需要繼續加強與同力水泥、洛陽供電公司、龍羽電氣等合作單位在科研、人才培養、校外實習基地等方面的合作。

3.課程設計和畢業設計建設

專業課程設計建設的重點是如何提高學生的綜合能力，而實現這一目標的前提是選擇合理的課程設計題目。但是傳統的課程設計題目大多較為單一，與具體的生產實際要求脫節較為嚴重，并且設計的標準也與工程規范相差甚遠。因此，我院在具體的課程設計中，十分注重實踐性和可操作性，要求選題與有關科研項目和相關企業緊密結合，如在工廠供電課程設計中，從企業得到第一手的詳細資料，發給學生真學真練，使學生從中汲取更多的經驗，既鍛煉了獨立思考的能力，也增強了實際操作能力。

畢業設計作為重要的實踐教學環節，關鍵是要實現課題的真實性、知識的綜合性和設計的創新性。近年來，隨著電氣工程及其自動化專業學生人數的不斷增多，教師數量和畢業設計課題數量相對不足的問題日益突出，而用人單位也對新錄用人員實際動手能力的要求越來越高。為此，我們在畢業設計課題的選擇上，要求每位畢業生的畢業設計，或結合教師的科研項目，或結合企業的技術項目，或組織學生到外地公司和工廠開展畢業設計等工作嘗試，使學生的綜合素質、創新能力得到進一步提高。從2009屆開始，我校就選送部分畢業生到龍羽電氣和市內其他變電站進行畢業實習和畢業設計，并取得了較好的效果。

二、專業師資人才隊伍建設

如何培養建設一批高水平人才，是每個高等院校都面臨的共同難題。這不僅要求每一位教師具有扎實的理論知識，更要具備較強的實際動手能力。為此，我校積極做好人才的培養工作，把提升師資隊伍的層次、優化師資隊伍的結構、提高師資隊伍的整體水平作為師資隊伍建設的重點工作。以兩個專業研究方向為目標，加強師資隊伍建設，注意教師進修提高，積極引進博士，鼓勵和支持青年教師攻讀在職博士學位，促進學術帶頭人后備力量的培養工作，從而形成一支整體水平高、結構合理的教學和科研型教師隊伍。主要通過以下幾方面措施來實現。

（1）加大高層次人才引進力度，優化教師隊伍的結構，不斷增加師資隊伍總量。

（2）加強專業帶頭人、課程負責人及骨干教師隊伍建設，進一步明確其權利和義務，以激發教師積極向上的熱情。

（3）充分培養和挖掘現有教師隊伍的潛力，加強“雙師型”教師的培養。一方面從企業引進工程技術人員，另一方面通過各種途徑提高教師的實踐技能。

三、實踐性教學教材建設

通過綜合了解國內、省內其他院校電力系統及其自動化專業教學、實驗方面等情況，發現近年來在實踐教材特別是綜合實驗方面教材編寫的不多。因此，我們必須高度重視此項工作，以切實發揮實踐性教學教材在教學、實驗中的重要作用。

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中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B 文章編號：1671—489X（2012）30—0120—02

電氣工程及其自動化專業實驗教學是專業教學的最重要的環節之一，學生的實踐能力和創新能力是衡量該專業的重要指標。在本專業的實驗教學上，基本采用一門課程一個實驗室的模式，實驗內容多為理論教學服務的驗證性實驗。專業實驗分為3個層次。1）基礎性實驗，即把本專業基礎課程對應的實驗室整合到一起，滿足各門課程實驗教學的需要，如電路實驗、數字電子實驗、模擬電子實驗等。2）綜合性實驗，即針對專業課程開展的實驗，也可以是不局限于某門單一的課程，通過實驗室結構的整合和調整，將相關課程的實驗綜合起來[1]，如電機學實驗、繼電保護實驗、變配電實驗等。3）創新性實驗。創新性實驗的方式可以是在教師的指導下，在自己的研究領域或學科方向，針對某一課題或某一研究方向，進行研究和探索的實驗；也可以是根據本專業培養目標，建立起產學研聯合開放實驗室。這兩種都是學生參加科學研究、教學科研相結合的重要形式。

3個層次上下承接，缺一不可，沒有扎實的實驗技能基礎就不可能綜合運用實驗技能分析問題和解決問題，更談不上研究創新，所以要強調重基礎、抓綜合、謀創新的思想指導實驗教學[2]。

1 實驗課程設置的特點與現狀分析

1.1 基礎性實驗

基礎性實驗是電氣工程專業學生初次接觸實驗課程，實驗較為簡單，但學生需要在基礎性實驗中培養起實驗的基本思想和方法，這對今后的綜合實驗和創新實驗是良好的墊腳石。例如，通過電路實驗的教學使學生由淺入深地掌握基礎實驗方法、儀器的使用。在教學過程中要注意理論與實踐的結合，學生應能夠自行驗證實驗結果。在直流部分的實驗中，驗證戴維南定理的實驗理論性較強，理論對實驗具有一定的指導意義，若不理解定理的推導將無法理解和順利完成實驗；在操作上，線路的連接相對復雜，實驗步驟相對較多，因此在第一學期的基礎實驗中是難度較高的一個，也是理論與實驗緊密結合的典型例子。除此之外，各實驗均有所側重，如一階電路暫態響應實驗，不僅讓學生理解儲能元件的儲能作用與充放電過程，還對示波器的使用有一定要求；再如，三相交流實驗模擬實際負荷，同時實驗的安全性也是特別需要注意的一點。綜上，基礎性實驗的教學旨在讓學生對今后本專業實驗的學習打好基礎。

1.2 綜合性實驗

綜合性實驗多配合專業課程，培養學生的綜合應用能力、理論與實際相結合的能力，分別表現在知識結構方面、分析研究方面、綜合應用方面全面的能力，應本著互補性原則、滲透性原則、遞進性原則、系統性原則設計和開展[3]。以電機學實驗為例，電機學作為本專業的核心專業課程，對應的實驗教學也顯得尤為重要。電機學實驗主要包括變壓器運行實驗、直流電機運行實驗、異步電機運行實驗、電機拖動系統實驗4個主要板塊，每個實驗均需要良好的實驗基礎和較高的安全意識，在此實驗課程的學習中不僅測量變壓器和電機的運行特性，還要與電力網的運行結合起來。例如電機是電力系統中的主要部分，為保證電網的安全可靠運行，電網調度人員必須時刻掌握和控制各發電機組的運行工況，了解其運行參數的變化，學生在實驗過程中若能將電機的運行特性曲線與電網的穩定運行結合起來，實現對多門專業課程間的滲透理解，便能綜合提高專業技能。

1.3 創新性實驗

電氣工程及其自動化專業是一門實踐性很強的學科，學生除了要受到系統規范的理論教育，還必須能夠將理論應用到實踐中去，創新性實驗是實現這一目標的最佳平臺。創新性實驗的內容一般都具有交叉性，包括力、熱、電、磁、光等的交叉，也包括電氣工程學科與其他學科的交叉。培養學生創新能力的途徑可以是開始創新實驗課程和設立創新項目，讓學生在教師的啟發引導下，通過實驗、觀察、思考、分析、歸納，掌握科學方法，從而培養其創新能力。其次，與企業建立產學研合作也是培養創新精神的重要途徑，企業發展史就是不斷創新的歷史，是創新精神和創新方法教育的活教材。若能讓學生加入到企業的實踐中來，投身到實際項目中去，不僅能夠提高創新能力，還能很好地將實際情況結合起來，針對具體問題具體分析，大面積多層面觸發學生的創新靈感。

2 提高實驗教學質量的探索與實踐

2.1 注重計算機應用技術在實驗課程中的應用

隨著電力系統智能化程度越來越高，計算機在教學中的應用越來越廣泛，如今電氣工程及其自動化專業已非單純的強電專業，漸漸融合自動控制、計算機等多學科相互交叉滲透。以電力工程課程中的潮流計算實驗為例，潮流計算的計算過程繁瑣，迭代次數多、系統復雜，若不借助計算機軟件將很難實現，因此設置5節點、14節點、30節點的潮流計算實驗需要通過計算機仿真軟件來進行。除此之外，MATLAB、ATP—EMTP、COMSOL等電路、電磁分析仿真軟件都適合用來開設仿真實驗，應用到綜合實驗和創新實驗中來。

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一、實驗及實踐教學環節存在問題分析

電氣工程及其自動化專業實驗及實踐教學環節一般分為三類：課程實驗類、課程設計類、教學實習類。近些年，隨著教育成本的提高，尤其民辦高校教育經費的限制，以及辦學經驗不足等因素的限制，有些民辦高等院校淡化了的實驗及實踐教學質量的提高，甚至忽視了此教學環節的重要作用，實驗及實踐教學環節成了理論教學的附屬品。那么就不能順應時代的發展潮流，更不能培養出適應社會需求的應用型本科人材。

結合本項目組老師的教學體會以及本項目的研究內容，在調查研究的基礎上，分析現存實驗及實踐教學環節存在的問題如下。

1.課程實驗的教學方法和教學內容單一

課程實驗內容以驗證性實驗為主，很多教師采用多年不變的實踐教學內容，教學內容陳舊，不能跟上新技術的發展，而學生又按部就班地做一樣的實驗，雖然學生為了獲得平時成績到實驗室上課，但在課堂上幾乎不動手，最后抄襲實驗報告上交了事。學生缺乏基本的學習興趣，無法調動和發揮學生學習的積極性和主動性，不利于學生的動手能力和創新精神的培養，不利于教學質量的提高。

2.課程設計及實習的教學考核內容不全面、不完善

課程設計及實習是本科教學過程中的重要實踐教學環節，一般都是在學習完相關理論課程后，結合所學理論知識進行設計應用，或深入到生產實踐中進行觀察學習、實際操作，以達到理論與實踐應用相結合的過程，是培養應用型人才不可或缺的教學環節。目前，很多高校實踐在該環節的考核方式上比較簡單，一般僅憑學生出勤情況、課程設計或實習中的表現以及最后提交的材料來評定學生的成績，考核內容簡單，沒有與相關課程設計或實習的內容及實踐課程的特點相結合，不能夠客觀評價學生的設計或實習效果，不能準確評價學生的能力和水平。缺少科學合理的考核測評指標體系，不利于實驗及實踐教學內容的改革。

3.教師的實踐教學能力有待提高

電氣工程及其自動化專業是實踐性很強的專業，專業學習是螺旋式上升的過程，即理論-實踐-再理論-再實踐的提高過程。而目前很多教師，大多是由理論到理論的高學位的人才，但高學歷不等于高技能，實際的專業實踐教學能力比較薄弱，教師的動手能力與技術創新素質有待進一步提高。

4.校企雙贏合作有待加強

技術創新是現代企業生存發展的源動力，企業需要技術創新，高校需要實踐教學，要真正提高實踐教學質量，校企合作是雙贏的最佳途徑。目前很多合作都流于形式，如何真正達到校企合作雙贏，還需探討。

二、實踐教學體系的改革思路和對策

為了解決上述問題，切實提高實驗及實踐教學的實效性，從民辦高等學校電氣工程及其自動化專業學生的特點入手，構建科學合理的實踐教學體系，只有這樣，實驗及實踐教學才能真正落到實處，才能切實起到鍛煉和培養高素質應用型人才的作用。

1.構建科學合理的實踐教學體系

根據電氣工程及其自動化專業的培養目標，對實踐教學環節作精心梳理和研究，使各個實踐環節和相應的理論教學密切銜接。以培養學生實踐能力和創新能力為目標，遵循實踐教學先基礎后應用，構建科學合理的實踐教學體系，如下圖所示。

多年的教學實踐證明，該實踐教學體系有利于提高實驗及實踐教學的質量，對提高學生創新能力和培養學生綜合素質起到了積極作用。采用了如下的方法：

整體優化課程體系與課程設置，構建合理的實踐性教學體系，充實實踐教學內容，明確能力培養目標；適當減少理論課教學學時，增加實驗學時；重點學科基礎課（如電子技術、單片機原理及應用等）、專業課的理論課與實驗課內容，應有機的結合，嘗試了理論課搬到實驗室上課，邊上課邊做實驗。

對重點的專業基礎課和專業課，設置課程設計環節，重點增加設計、制作、調試環節，目標是培養專業技能和實踐能力；同時加強對課程設計的選題、設計內容和指導能力等方面的研究與實踐，提高教師指導課程設計的質量，提高學生工程實踐與創新能力。

2.實驗及實踐教學效果要靠考核來檢驗。

實驗及實踐教學考核評價也必須充分考慮實驗及實踐教學的特點，細化評價內容，明確評價方法，增加考核模式的可操作性，以期徹底解決現有實驗及實踐教學考核模式存在的具體問題。

3.加強“雙師型”的師資隊伍建設，以及與企業合作建立實習基地

要提高實踐教學質量，實驗指導教師的工作不應只停留在一些驗證性的實驗上，而應花更多精力在提高學生工程觀念和創新能力上。讓更多既有深厚理論知識，又有豐富實踐經驗的教師到實驗室中去。

針對民辦高等學校實踐教學經費不足，要加強與企業建立產學研實習基地，充分利用一切資源，優化改善技術創新條件，實現真正意義上的產學雙贏。

三、新型實踐教學體系的實踐與效果

新型實踐教學考核體系已進行了試點實踐，取得了理想的效果。不但可以激發學生參與實驗及相關實踐教學環節的主動性，提高了出勤率，而且使學生綜合運用知識分析問題、解決問題的能力得到增強，對學生學習相關課程起到促進作用。

學生的實踐能力和水平明顯提高，學生積極參加各類科技競賽活動、小發明、小制作、課外科研活動，哈爾濱劍橋學院電氣與電子工程學院學生自2008年以來，參加全國電子設計大賽、美新杯國際大學生物聯網創新創業大賽、飛思卡爾杯全國大學生智能車競賽、K-工具“挑戰杯”黑龍江省大學生創業計劃競賽，全國“TRIZ”杯大學生創新設計大賽，累計共獲各類獎項55項，其中獲國家二等獎2項，國家優勝獎4項，國家三等獎1項，省一等獎6項，省二等獎8項，省三等獎34項。

本文研究提出的新型實踐教學體系為高等學校實驗及實踐教學改革探索出一條行之有效的途徑。但在實踐教學的進程中，還有很多內容值得進一步研究，使實踐教學體系更加完善。

參考文獻：

[1]程金林，吳斌，等.高校實驗教學考核模式的改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2005，24（4）：76-78.

[2]吳鴻霞，胡學芝.電氣工程及其自動化專業實踐教學改革研究[J]. 黃石理工學院學報，2008，24（5）：59-70.

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【中圖分類號】G71

基于工作過程的學習領域課程的開發，已成為近年來高等職業教育課程改革的熱點。基于工作過程的學習領域課程的實質，在于課程的內容和結構追求的不是學科架構的系統化，而是工作過程的系統化。職業教育的課程開發必須打破傳統學科系統化的束縛，將學習過程、工作過程與學生的能力和個性發展聯系起來，將“工作過程的學習”和“課堂上的學習”整合為一個整體，將職業資格研究（包括職業分析、工作分析、企業生產過程分析）、個人發展目標分析與教學分析和教學設計結合在一起。

高職電氣自動化技術專業中維修電工的考證及學習是重要項目之一，該專業的核心能力對應的職業是維修電工。因此，以“維修電工”國家職業資格為標準、以高職人才培養為目標，將維修電工職業標準有機地融合到專業學習領域課程開發中，以項目為導向、工作任務為載體，重建專業方向課程體系，以解決專業教學與“維修電工”考證相互脫節的問題。

一、確立專業及其面向的職業崗位分析

根據企業調研，維修電工在不同工業部門如機械與設備制造、汽車與配件工業、電子工業，從事自動化生產。除操作自動化生產設備以外，這些設備的維護成為其專業工作的重點。此外，維修電工參加生產設備的建造和改造，進行電子維修，在車間維修并制造電子、自動化和信息技術的組件和儀器。符合專業要求的工具、測量儀器和測試材料、旨在有效完成任務的工作和工作崗位設計以及與同事進行符合專業要求的交流，都屬于維修電工的任務要求。同時，還要考慮經濟、社會和生態的不同要求以及由此引起的對職業行動的要求。維修電工能對任務進行整體性觀察并在完整性的工作過程背景下對其進行組織，也就是說，借助其企業關聯知識關注過程的銜接并與其他部門（機械保養、物流、制造計劃等）合作。

二、提取、劃分、分析典型工作任務學習難度范圍

電氣自動化技術專業中以電氣設備的運行、安裝、調試與維護及營銷服務等職業崗位為導向，重點突出技能培養，根據職業能力要求提煉難度1-4級的典型工作任務。

（一）職業定向的工作任務（學習難度范圍1）

工廠車間照明設備的安裝與維修、普通機床電氣設備的安裝與維修、電機的安裝與維修、小型電子設備的調整與改裝、工廠供電系統的計劃與實施、做計算機控制系統的計劃與實施、印刷電路板的設計與制作、現場總線與工業以太網的構建與維護。

（二）系統的工作任務（學習難度范圍2）

交直流調速系統的安裝與調試、設備運行的檢測與控制、電氣設備控制的安裝于調試、生產過程的組織與實施。

（三）蘊含問題的特殊工作任務（學習難度范圍3）

電氣設備的調整與改裝、數控設備的維護。

（四）無法預測的工作任務（學習難度范圍4）

生產設備的調整及生產質量保障。

三、構建電氣自動化技術專業維修電工方向教學計劃

根據典型的工作任務，提煉支撐課程，形成了12門理實一體化的學習領域課程。

學習領域課程編號 學習領域課程 基準學時

小計 第一學年 第二學年 第三學年

1 電工基本技能 2周 2周

2 電氣設備安裝與維護 4周 4周

3 電子技術應用實訓 4周 4周

4 電氣繪圖技術實訓 8周 8周

5 PLC應用技術 5周 5周

6 組態控制技術 2周 2周

7 傳感器技術及應用 4周 4周

8 交直流調速系統與應用 3周 3周

9 集散控制與現場總線 3周 3周

10 單片機應用技術 4周 4周

11 自動化課程綜合實訓 5周 5周

12 自動化課程設計 2周 2周

合計學時 1196 468 286 442

四、建立學習領域課程教學計劃（舉例）

以《自動化課程綜合實訓》學習領域課程為例，建立講授單元和行動單元學習任務和內容。講授單元主要對PLC的組成與基本工作原理；PLC的編程軟件及編號范圍；基本邏輯指令表示方法及其應用方法；掌握梯形圖的繪制原則及PLC設計原則、步驟和方法；對典型生產線工業控制對象進行系統的意見設計、系統的軟件設計、安裝調試設計，共計150課時。

行動單元中建立五個子學習領域課程：

1、控制方案的初步設計（學時：12），學生根據項目設計要求對現有自動化生產線及需改造的生產線進行調查，并據此形成初步控制方案，討論并完善，最后提交具體可操作性的控制方案。

2、交流電機的PLC變頻控制（學時：48），根據項目設計要求對交流電機的控制所需器件進行選型，了解并掌握器件使用完成交流電機的PLC變頻控制子系統，并進行系統測試調試，最后提交相關技術文檔。

3、物料分控系統的PLC控制（學時：24），根據控制方案要求對物料分控所需器件進行選型，了解并掌握器件的使用方法，完成物料分控子系統，并進行系統測試調試，最后提交相關技術文檔。

4、機械手的PLC控制（學時：30），根據控制方案要求，了解并掌握機械手的使用方法，完成機械手控制子系統，并進行測試與調試，最后提交相關技術文檔。

5、系統綜合計劃與調試（學時：36），根據控制方案要求，對全系統進行聯合調試，分析并找出其中的問題，完成全系統了，并提交相關技術文檔。

將維修電工職業標準融合到高職電氣自動化技術專業的學習領域進行課程開發中，解構原有的基于知識儲備的學科體系架構課程，重構基于知識應用的行動體系架構課程，凝練工作過程要素，在現實的職業資格基礎上，培養學生普適的職業資格，為未來的職業資格奠定基礎，提升學生的“職業競爭力”。通過學習領域課程的開發研究，可有效的優化學校課程資源，在有限的課時內發揮課程最大的作用；可優化課程結構，提高人才培養質量，體現高等職業教育人才培養的特色；為相關專業的課程結構的改革提供思路，使之更加適應培養學生綜合職業能力和全面素質的需求。

參考文獻：

[1]王平均，王偉，韓寶如.基于工作過程的課程考核評價體系研究――以高職維修電工實訓課程為例[J].遼寧高職學報2013(5):49-51.

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1.1物理學課程對于生命科學中的作用

物理學為生命科學提供了現代化的實驗手段和技術，物理學的許多技術方法已成為生命科學研究中的重要技術手段。在生物學中開設《大學物理》課及《大學物理實驗》課可以讓學生掌握或了解顯微鏡、中子衍射、核磁共振譜儀、同步輻射、掃描隧道顯微鏡等種種研究手段及其原理，讓學生知其然還知其所以然，必定會對今后的新技術研發帶來極大的便利。

1.2物理學課程對于建筑工程學科的作用

物理學為建筑提供了非常大的理論支撐，建筑中光學、聲學、熱工學的物理現象和結構穩定規律都是由物理學進行闡述。許多建筑理論都是在實驗室進行理論實驗研究，通過實驗結果揭示物理現象的基本規律，形成比較完整的理論，然后在生產實踐中發展為一種新的技術。在建筑學專業中開設《大學物理》課及《大學物理實驗》課程不僅可以使學生學習建筑專業應具有的專業基礎，還可以使學生具有技術研發的功底。為成為行業的領先者鋪好寬泛且堅實的道路。

1.3物理學課程對于化學學科的作用

物理與化學的交叉歷來就是最融洽的,并且經常是難以區分的。如導電聚合物的研究，有機光電材料研究，或是近年來納米科學與技術的發展等等。而許多電化學測試原理就是大學物理學中電學的積分電路與微分電路原理。不懂得物理學的化學技術工作者在以后的工作中遇到的困難是難以想象的。在化學專業中開設《大學物理》課及《大學物理實驗》課程能讓學生學習基本的物理研究方法與實驗方法，對于學生在今后工作中技能的培養和應用型研發視野的拓展有相當大的好處。物理學與其它自然科學的交叉、融合、滲透,不僅在以上幾個方面,當今科學技術前沿科學中,例如機械制造，電氣自動化，計算機科學，甚至藝術領域沒有與物理學無關的。所以,我們可以肯定，放棄了物理學,也就放棄了當今世界的現代科學技術。我們也應該認識到，應用型學校物理學的發展雖然是必要的，但著眼點不在于使非物理專業學生達到綜合性大學理科生的水平,而是在于通過構建學生基礎性、交叉性的知識體系,解決在技術學習、研發中遇到的基礎性技術問題,拓展其眼界，為學校轉型提供有力支撐。所以筆者認為我們的物理課程也必須進行相應的改革。

2目前我校物理課程的改革方向

2.1加大物理學課程與其它專業課程的橫向聯系

根據上述轉型過程中對于物理課程的任務，就要求教非物理系普通物理的教師,了解物理學與其所教院系的學科的結合點,講課時指出所講內容在后續課中哪一部分有應用,對提高學生學習物理學的興趣也有益。然而就在那些結合點上,我們也只能從物理學角度把問題交待清楚,不可能去講其它學科課程本身;另外,我們要站得高些,看得遠些，從交叉學科發展的角度來看,今天尚未有結合到的內容,說不定明天就會是結合點。所以既代表現代物理學的支柱，又是將來科學發展的方向的量子力學、狹義相對論等近代物理學知識,就必須要讓學生了解。我們必須把物理學真正當作基礎科學來教,更多地強調物理學的思想、概念、方法對其它自然科學的滲透,把物理學完整的體系教給非物理類學生,使他們通過普通物理的學習,打下一個堅實的物理學基礎,為今后的學習和研究拓寬思路。

2.2鼓勵物理相關專業教師做科研

隨著各個學科的逐步交叉與融合，人們對許多科學現象及其本質的聯系有了新的更加寬泛、更加深入的認識和解釋。但教科書中的概念和范疇卻由于其具有的相對穩定不變的滯后性而無法去更加全面、及時地反映這些已經變化了的現實，所以筆者認為必須大力鼓勵物理教師做相關的科研工作，在科研活動中，教師創新的能力、實踐的能力均得到訓練和提高，而這些能力又會內化為教師的知識能力，擴展了教師的知識范圍，認識水平，使之在教學中對學生知識的傳授更具有前沿性、綜合性。這些對于普通物理教師找到物理學與其他學科的結合點有很大的幫助。物理教師對于這些結合點的闡述加上學生在本身專業知識范疇內的理解，誰知道會不會催生出一項新的技術、發明呢？

2.3重視大學物理實驗在應用型本科轉型中的作用

由于工科院校一般課程任務都比較繁重，物理實驗一般都是考查課程，造成了學生和教學院系對實驗課程的輕視，一定程度上挫傷了實驗課教師的教學積極性。然而科學家密立根說過：科學靠兩條腿走路，一是理論，一是實驗，有時一條腿走在前面，有時候另一條腿走在前面，但必須靠兩條腿才能前進。大學物理實驗是通過精心設計準備實驗過程，排除了次要干擾因素，使學生預測、驗證或獲取新的信息,通過技術性操作來觀測由預先安排的方法所產生的現象，根據產生的現象來判斷假設和預見的真偽。它最大限度地模擬了真實的科學發展的過程，通過多個基礎性的實驗讓學生對物理的力、熱、光、電、原子等概念有深刻的認識，對研究與發現過程有清楚的脈絡。極大地拓展了學生的視野，在學生的知識結構中加強了學科之間的交叉融合。大學物理實驗必然在學校應用型本科轉型中起著巨大的推動作用。

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中圖分類號： U664 文獻標識碼： A

引言

伴隨著科技的迅猛發展和人們生活環境的改善，人們對于潔凈水源也提出了更高的要求。水是人們日常生活中不可或缺的重要資源，水處理自動化系統是否可靠穩定已經成了當前城市水資源管理部分重點關注的問題。信息技術和自動化控制技術的發展，提高了水處理控制的智能化程度，因為PLC和3C技術相結合具有較強的抗干擾性、穩定性、靈活性而成了水處理自動化系統中的主要控制部件，并有效提高了水處理自動化系統的智能化程度，減少了人力資源的投入。

一、污水處理廠自動控制系統設計原則污水處理廠自動控制系統為了實現被控對象的工藝要求，以提升生產效率和出水水質，在對控制系統進行設計時應遵循以下幾項原則：(1)可靠性原則：污水處理與一個城市居民的身體健康和居住投資環境息息相關，所以設計的可靠性原則為所有原則之首。(2)技術成熟性原則：在設計的適合，不但要考慮滿足設計的需要，還要重視使用較為成熟、先進、方便后期維護的設備和技術。(3)技術經濟性原則：重視當前以及未來技術發展的需求，選擇實用性強、兼容性好、性價比高的方案和設備配置。

二、污水處理控制系統設計與實現

（一）污水處理控制系統結構

依據污水處理工藝過程要求，為了使自動控制實現可靠性，系統采用分層控制結構。控制系統分三層結構和二級網絡。三層結構有：設備層、數據采集層和監控層(中心控制室) 。其中，設備層主要由設置在各污水處理單元內的COD 監測儀、氨氮監測儀、PH 計、電流傳感器等等設備組成；數據采集層由設置在現場的PLC 數據采集單元(下位機) 組成；監控層由設置在中心控制室內的操作站計算機(上位機) 及組態軟件組成。現場每一種數據通過現場數據采集模塊采集，并通過Profibus DP 現場通訊總線傳送至中央控制室操作站進行集中監視和管理。二級網絡主要有： PROFIBUS－DP 現場通訊總線和以太網。PROFIBUS－DP 現場通訊總線負責設備層和數據采集層之間的通訊和數據傳輸；以太網負責數據采集層和監控層之間的通訊和數據傳輸。系統的總體結構圖如圖1所示。

（圖1 系統總體結構圖 ）

（二）PLC的選擇

污水處理自動控制系統要求PLC 的性能較高，首先，PLC是污水處理自動控制系統的核心，需具備穩定可靠的特點，可以預處理數據并進行集中傳輸，故障保護能力高；其次，控制分站中的控制器要具備可以獨立控制分區各項任務的功能，如果監控站或者監控中心意外停止運行，相鄰區域控制器也能進行數據信息交換；再次，如果某控制站中的控制量出現變化，就要根據預定方案采取措施，相應的調整相關區域設備。因此，必須要具備實現集中或獨立工作方式，尤其是能在獨立控制時實現與相鄰控制器進行數據交換數據采集存儲處理、容錯等功能。綜合考慮整個監控系統性能及運營周期等因素之后再選擇適宜的設備，尤其在氣候環境條件惡劣的情況下及規模相對較大的污水處理廠，必須選用性能更高的雙機熱備冗余PLC。

一般環境下或規模較小的污水處理廠，通常多使用SIMATIC S7系列標準機型作為現場控制器，對工業以太網與多種現場總線的支持性、系統開放性及兼容性都很好，采取遠程智能分布式結構控制方式，可以符合污水處理自動控制系統對信號處理的不同需求。

（三）系統軟件設計

1、PLC 程序設計

Step7 v5.4 是西門子S7－300 系列PLC的編程軟件，支持梯形圖編程、STL 語句表編程、I /O 模塊布局配置、數據庫編輯，且能進行程序的線上更改、監控及調試。PLC 具體程序控制流程圖如圖2所示。

（圖2 PLC 程序控制流程圖 ）

（三）組態軟件設計

上位工控機軟件運用北京亞控公司的組態王V6．55版本。組態王是專門為過程控制和現場監控而開發的監控系統組態軟件，具有很好的數據處理能力和友好的用戶界面，并提供了大量的數據庫功能和在線幫助功能，因為它簡單易學，具有豐富的工具箱、圖庫和操作向導，界面為全中文，所以深受國內廣大用戶的青睞，在電力、制冷、化工、機械制造、交通管理等領域已經被廣泛應用。在任何應用場合，都能使用組態王快速構造出美觀的監控和數據采集系統。現場生化曝氣池運行工藝畫面和日報表畫面分別如圖3、圖4所示。

（圖3現場生化曝氣池運行工藝畫面）

（圖4 日報表畫面）

三、污水處理廠的自動化系統中的問題

1、不能夠精確地對程序進行控制，且運行人員的工作量沒有減少。污水處理工藝較為復雜，一般是由多個子系統完成不同的過程,然而現行的計算機監控系統的控制只是針對某一個工藝過程,缺乏完善的聯動程序實現多個工藝過程的控制，且沒有實現其自動控制過程。

2、沒有研制出具有人性化的計算機監控程序，所以缺乏操作性，使得自動化系統的效率未能提高。

網絡設計滯后，缺乏可靠性，使得生產無法正常進行。現行的網絡基本都屬于星型網絡，如果一個節點割斷，就會影響到其他子系統的運行。

四、解決措施

1、在計算機的監控系統中需要研發出可以把多個工藝過程相連接的聯動程序。比如自動控制格柵間及進水泵房；格柵間實現螺旋輸送機先于格柵機打開,滯后于格柵機停，并能在監控軟件中設定啟停的間隔時間。

2、開發出具有人性化的計算機監控系統，便于操作人員的工作，能夠促進多個指定畫面的研發。

3、對污水處理廠的計算機監控系統中的網絡結構進行改善,可采用光纖環網，這樣則可以避免星形網絡結構引發的問題，增強其可靠性。

五、污水處理過程的單元控制

（一）提升泵房運行以及控制

由于排水管網的實時調度難度比較大，所以要提高泵房就應運用合理的編組策略，要主動適應管網的淶水流量進行變化。泵選型的提升直接影響著編組策略，需要綜合的考慮控制流量與能源效率的關系。在確定提升泵以后，其提升水量還要與提升出口液位、集水井液位以及格柵前液位具有一定的函數關系。提升泵的編組數學含義就是需要采用不同的編組的數字含義，就是要運用不同的編組形成的流量分段函數接近于連續變化的管網來水流量。

在工程施工過程中，一般情況下要依據集水井液位進行模糊的控制和分段控制，控制的效果會受到提升泵選型以及排水管網特性等一些因素的影響。 （二）初沉池的運行以及控制

初沉池的運營會極易受水量波動的影響，從而使泥層的厚度以及初沉出水的水質發生改變。初沉池的控制參數也主要是排泥量及其停留時間，降低排泥量、延長停留的時間有對于難降解有機質在初沉池的泥層中進行水解以及發酵反應有幫助，可以提升初沉池的出水有機質的濃度以及易降解組分的比例，大部分都是被應用在進水碳源含量相對較低的情況。

（三）生化處理單元的運行以及控制

生化處理單元的過程參數主要有內回流以及曝氣量等，過程的主要特征是滯后性明顯、慣性較大，很難精細的對其進行控制。目前，較成熟的對策就是以曝氣量以及管道壓力作為中間變量的串級反饋的控制算法。串級反饋結構主要是分離了相對較快的曝氣過程以及相對緩慢的氧傳質以及消耗的過程，而且還能夠較好的實現溶解氧濃度的穩定控制情況。此外，還有很多關于模糊控制、專家系統以及神經網絡等溶解氧的控制算法的研究成果，還可以在工程的實踐過程中進行嘗試以及完善。

內回流的控制與水負荷情況息息相關，依據進水的水質和水量情況特點，對內回流泵進行動態的調節，可以在一定的條件下對其總氮的去除效果進行改善。

（四）二沉池的運行以及控制

二沉池的控制過程主要包含外回流、泥位以及排泥量。控制二沉池的泥位進行可以獲取較為穩定的泥水分離的效果，可以對二沉池出水的水質量進行改善。對外回流的控制可以對系統內的活性污泥濃度進行改變和控制，從而獲取穩定的污泥負荷或者是生物量。對排泥量的控制可以考慮改變系統的污泥齡。

同時二沉池的控制還需要綜合、統一的和生化單元的控制進行考慮，可以依據進水流量的整體變化，時的預警和判斷泥位，對于排泥泵和回流泵進行及時和有效的控制。

（五）化學除磷過程的運行以及控制

由于生物的除磷過程有一定的局限性，污水的處理廠還常常需要增加化學的除磷單元對出水的總磷進行控制實現達標。目前，一般所采用恒量的投加化學除磷藥劑的方式和方法，極易導致藥劑的浪費或者是影響污泥的活性等。化學除磷的控制技術通常都包含磷符合前饋控制技術以及出水磷濃度的反饋控制技術等等。在進行控制的策略方面，可以依據有關工藝的特點選擇合適的加藥點，分析化學藥劑的性能，從而再依據磷的濃度或者是符合的變化對藥劑的投加量進行動態的控制。

（六）深度處理單元的運行以及控制

深度的處理單元主要包含過濾、消毒以及高級氧化等其他工藝，一般都是成套化的設備，具備獨立的控制系統。目前，深度處理單元的水力學控制技術相對較為成熟，然而在水質學的控制方面還有很多不足之處，還不對污染物的去除量進行準確的估計此外，要是還需要在整個工藝過程中只能對污染物的去除比例進行合理的分配，這就需要統籌的對整個流程進行考慮。

六、污水處理工藝的整個流程控制策略

為了可以實現對整個流程的控制，需要有效的對以下問題進行解決。

（一）進一步發展和完善單元的控制技術

單元的控制技術是整個流程控制的基礎。目前，提升泵房控制以及溶解氧等控制單元的過程控制技術，紫外線消毒以及深度處理濾池等設備控制技術也已經在大型的污水處理廠有了較為廣泛的應用。其他的單元控制技術還是需要進一步結合工程的實際情況加以完善，從而提高技術的使用性。

（二）提高在線儀表的可靠性

要開發新型的過程類儀表。在線的水質測量儀表的價格比較昂貴，維護起來也有些困難，而且其可靠性不足，這些都對我國城市污水處理廠實現實時控制技術形成了制約。因此，這就需要可以提高在線水質儀表的質量以及國產化的水平，從而改變運行人員對在線所測定的水質數據的信心不足問題。此外，由于水質參數主要是狀態變量，還不可以快捷和直觀的對過程特征進行反映，因此還需要推廣在線沉降速率儀、在線呼吸速度儀等價格低廉的新型過程類的儀表，進而適應過程控制的需要。

（三）對不同系統便捷的工藝優化運行策略進行研究

污水處理系統的控制對策主要可以分為生化單元控制、廠網聯合優化運行以及污水處理工藝優化運行三個層次。不同的系統邊界所產生的優化結果往往不同，因此，就需要詳細的對工藝進行分析，從而得到主要矛盾選取合適的邊界進行研究以及示范。

結束語

伴隨信息技術的發展，我國污水處理廠的程序開始大量引進自動化技術。通過運用自動化系統，可以實現污水處理的無人無人值守全自動控制。因此自動化系統也就成了現在污水處理的關鍵，需要注重研制出有效的、科學的、合理的計算機監控系統，使污水處理可以更加有效。

參考文獻：

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