电气工程及自动化学的专业模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇电气工程及自动化学的专业，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

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。

篇2

【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

篇3

针对原有课程体系不能适应现代电力工业发展新形势;传统重知识传授教学模式不利于理论与实际相结合;原有实践教学内容杂散且与工程实际结合不紧密以及原有实践平台难以支撑工程实践能力培养的问题，东北电力大学提出“知识规格满足专业外延需求、能力素质胜任专业内涵发展”的人才培养理念。通过构建适应现代电力工业发展新形势的课程体系和突出工程实践能力培养的课内外相结合的实践教学体系，形成了遵循“系统-元件-系统”认知规律的做学结合教学模式，实现了知识传授与能力培养协调共进，促进了学生实践能力的提高和全面发展。

成果解决教学问题的方法

提出“知识规格满足专业外延需求、能力素质胜任专业内涵发展”的人才培养理念

针对生源质量下滑问题，面向行业发展对人才培养的新要求，认真分析原有人才培养方案的不适性，结合人才培养定位，总结已有办学传统和特色，提出了“知识规格满足专业外延需求、能力素质胜任专业内涵发展”的人才培养理念，面向工程，强化实践，统筹开展课程建设、实践环节建设、教学方法改革等方面的工作。

构建适应电力工业发展新形势的课程体系

构建了“（基础-技术-专业）课程群+技术前沿课”型的专业课程体系，将新能源发电技术、新型输电技术等前沿技术引入课堂，及时反映专业发展动态，既激发了学生的专业兴趣，又增强了人才培养对行业需求的适应性，为拓宽学生就业面奠定了必要的知识储备，实现了“知识规格满足专业外延需求”。

构建遵循“系统-元件-系统”认知规律的做学结合教学模式

根据系统构成及运行特点，构建了相应的元件特性认知实践项目，通过对元件特性的认知实验，加强对元件工作原理的认识;在此基础上，分析系统整体行为特性及元件个体行为特性的关联性，掌握基于元件运行状态调整的系统整体行为调节方法，明确实际系统实现过程中需要注意的问题，进而了解实际系统的运行约束和注意问题。此模式应用于“电力系统分析”“发电厂电气部分”等5门核心课程教学。

构建突出工程实践能力培养的课内外相结合的实践教学体系

构建了“实验-实训-实习-设计”和“电工数学竞赛-工程师认证考试”结合的课内外实践教学体系，以突出“工程认知-工程探究-工程实践-工程优化”能力的实践培养，即能力形成于实践，表现于实践，又升华于实践。

建设系列“工程场景式”的电力特色实践教学平台

新建全国高校唯一的教学用66kV/220kV真实变电站、全国规模最大的电力生产过程动态模型演示中心、国内领先水平的输变电运行仿真中心（获得中国电力企业联合会颁发认证资质）、电力系统安全运行与节能技术国家地方联合工程实验室（省部共建教育部重点实验室）等特色实践平台;另外，校企共建12个工程实践教育基地。

采用“引培结合、专兼相济、科研带动”等措施，加强师资队伍建设

引进和自主培养具有博士学位的教师28人，聘请电力企业专家17人作为兼职教师，师资队伍结构明显改善。教学之余，积极开展科研实践，提升教师的学术水平和科研能力，为“面向工程、强化实践”的人才培养提供了重要的师资保障。

成果的创新点

形成了以“知识规格满足专业外延需求、能力素质胜任专业内涵发展”的人才培养理念

优化课程体系，引入前沿技术课程，增强人才培养对行业快速发展的适应性，为拓宽学生就业面向奠定必要的知识储备，实现“知识规格满足专业外延需求”。理论教学注重教对学的促进作用，实现知识传授与能力培养协调共进;实践教学突出实践项目的工程导向性以激发学生的学习兴趣，贯穿于整个教学过程，即强化实践提升能力，增强人才素质对行业发展的适应性，实现“能力素质胜任专业内涵发展”。

形成了遵循“系统-元件-系统”认知规律的做学结合教学模式

通过对元件特性的认知，探究系统整体行为特性及元件个体行为特性的关联性，掌握基于元件运行状态调整的系统整体行为调节方法，明确实际系统实现过程中需要注意的问题，进而了解实际系统的运行约束和注意问题。既强化了知识运用，又培养了学生的认知能力，知识传授与能力培养协调共进。

构建了系列“工程场景式”电力特色实践平台支撑的突出“工程认知-工程探究-工程实践-工程优化”能力培养的实践教学体系

根据学生能力形成的不同阶段和认识发展的基本规律，将实践环节视为有机整体加以筹划，将突出“工程认知-工程探究-工程实践-工程优化”能力的培养贯穿于“实验-实训-实习-设计”和“电工数学竞赛-电气工程师认证考试”相结合的课内外实践教学环节中;“工程场景式”电力特色实践支撑平台增强了实践培养的工程导向性，激发了学生的学习兴趣;全国电工数学建模竞赛提供了能力展示平台。实现了能力形成于实践，表现于实践，又升华于实践。

成果的推广应用效果

近四年，“面向工程、强化实践”的电气工程及其自动化专业人才培养取得了丰硕成果，在校内外产生积极反响。

人才培养效果

该成果自2009年应用以来，受益学生3000多人;学生实践能力和创新能力明显提高，发表研究论文108篇，参加教研项目54项、科研课题24项，获奖273项（国家级23项、省级53项）。吸引国家（南方）电网公司、各发电集团等央企来校招聘，年均签约率79%，考入清华大学、西安交通大学、华中科技大学等著名高校读研学生占比11%，就业率94%。学校获推荐优秀应届本科毕业生攻读硕士学位的资格，并入选“2012-2013年度全国毕业生就业典型经验高校50强”。

辐射作用效果

自2009年以来，已有20多所高校前来学习、考察与交流。承办一次全国性教材教学研讨会议，400余人参会;8次在全国性教学研讨会上作经验交流。发表教研论文19篇，出版《电机学》《300MW（直吹）火电机组集控运行与仿真》《电网及变电站运行分析与仿真》等教材6部，应用于10多个省份高校。为国内外20多家电力企业开展业务培训1566人。承办的“全国大学生电工数学建模竞赛”已吸引198所高校、7506人参赛，成为全国电气工程学科的品牌特色竞赛活动，被誉为国内最具有影响的大学生学科竞赛之一。

专家评价

清华大学电机系教授、中国工程院院士韩英铎评价“东北电力大学学生基础扎实、物理概念清晰、实践能力强”。国家电网公司总工程师张启平教授级高工评价“东北电力大学毕业生概念清晰、理论扎实、岗位适应快、不怕吃苦”。

师资队伍建设成效

篇4

电气工程及其自动化专业是一门实践性、应用性很强的学科，大多数专业课程都需要通过适量的实践活动来培养学生的实际动手能力和创新能力。根据我校关于本科培养方案指导思想的要求：以培养应用型高级人才为主，加强学生的创新意识、竞争意识和适应能力的教育，注重学生的知识、能力、综合素质的协调发展。因此，应用型本科专业在具体的实践教学中，应把培养学生分析和解决问题能力作为构建良好的实践教学体系的基础和核心。

一、实践性教学体系建设

1.实验室建设

随着我校顺利升格为本科院校及我系电气工程及其自动化本科专业的设置，提升电气自动化、电力系统的实验水平就迫在眉睫。但是众所周知，建设电力系统的相关实验室要求条件十分苛刻，加之所需的实验设备造价昂贵，而我院做为近几年刚刚升本的院校，争取上级有限的科研经费相对较为困难，导致对实验室建设的资金投入相对不足，实验条件相对有限，短期内难以满足电气工程及其自动化的相关实验要求。因此，这就要求我们必须广开门路，通过其他行之有效的措施和方法，不断满足该专业相关的实验要求。

在学习和借鉴外校实验室建设和管理的基础上，依据本校学生的基本素质和我校现有的实验条件，我系对实验室建设做以下改进。

（1）构建实验平台，满足课程需求。通过学院的持续投资和我系教师的不懈努力，我系建立了具有层次化、综合性的系统实验平台——电力系统综合实验室，该平台是对“电力系统分析”、“发电厂及变电站电气部分”、“供电技术”、“电力系统继电保护原理”、“电力系统自动装置”、“电力系统微机保护”及“电力系统综合自动化技术”等主要专业课程实践实验环节的系统整合。在此平台上，不仅能满足本专业核心课程的基础实验和综合实验的要求，还能使学生自主完成相关课程设计。

（2）依托仿真技术，调动学生兴趣。在课程中推广和运用仿真实验手段，实现仿真实验与相关课程的有机结合。教师在讲授专业课时，有选择的向学生介绍ANSYS、PSPICE、MATLAB等仿真软件以及应用组态王软件，并且通过较多实例的仿真讲解，使学生对该专业课有更深入的理解和应用，同时要求学生对该课程的实验内容预先进行仿真。这样既能提高学生的学习兴趣，又能使学生对该课程有更加全面的掌握。

（3）完善互动平台，提升教学效率。我们在现有的教学条件下，广泛收集网络上丰富的实验环节资源，建立完善了相关课程的网络实验室。如在《电力系统继电保护原理》教学网站上，增加了微机继电保护等教学、实验内容，搭建了师生互动平台，以此弥补实验教学时间的不足。教师的教学效率得以大大提升，也为学生更好的进行学习、实验创造了便利条件真正实现了教师与学生的教学互动和沟通交流。

（4）建立合作关系，拓宽实验领域。洛阳作为河南乃至全国有影响的重工业基地，本地众多的大中型工业企业也希望通过加强与科研院所的沟通联系来提高自己的技术水平。通过洛阳市政府的牵线搭桥，我们结合自身的学科优势和人才资源，近年来先后与黄河同力水泥有限公司、洛阳供电公司、龙羽电气等单位签订了校外实习合作单位协议，不断加强合作交流。我校每年都选送大批学生到相关企业，在其生产实验室内进行实践活动：如在龙羽电气有限公司进行的《高低压电器》实验，在黄河同力水泥有限公司进行的《工厂供电》实验，在庞屯变电站进行的《变电站综合自动化》实验等等。这样既解决了我们的有关实践难题，又提高了学生的实际动手能力。

（5）引入科研项目，注重实践培养。实践教学将由浅入深，由基础到综合将教师的科研内容和科研成果、工程实际问题等引入到实验教学中，把知识学习技能训练、能力培养等融合在一起，增强学生的实际应用能力，提高教学效果。适时引入设置创新型实验项目，让学生及时了解实验新技术的发展，注重培养学生掌握新实验技术的能力。此外，我校还组织学生积极参加全国技术大赛，进一步锻炼学生的综合能力。我校在全国电子设计大赛和“挑战杯”大赛中均取得了优异的成绩。

2.实习基地建设

本专业现有两个实习基地，分别是电工实习2和模拟变电所。

“电工实习2”实习基地分为两个部分，学生要在两周时间内完成电机的拆装和控制柜的安装实训，该实习基地主要面向经过专业课程学习，具有一定理论基础的大三或大四学生进行，该实习项目侧重工程技术应用、重视实践环节的锻炼，具有较强的工程适应能力，对于提高学生的实践动手能力、解决实际问题的能力，具有很大帮助。该实习项目至今已培训过数千名学生，学生反映实习效果非常好。

模拟变电所主要由380V模拟10kV电压进线，由真实的高低压一次设备完成整个的工厂供配电以及控制过程。该变电所模拟工程气氛浓厚，学生可以在该变电所中得到较好的工程锻炼机会。

除了校内实习基地的进一步建设与完善，还需要继续加强与同力水泥、洛阳供电公司、龙羽电气等合作单位在科研、人才培养、校外实习基地等方面的合作。

3.课程设计和毕业设计建设

专业课程设计建设的重点是如何提高学生的综合能力，而实现这一目标的前提是选择合理的课程设计题目。但是传统的课程设计题目大多较为单一，与具体的生产实际要求脱节较为严重，并且设计的标准也与工程规范相差甚远。因此，我院在具体的课程设计中，十分注重实践性和可操作性，要求选题与有关科研项目和相关企业紧密结合，如在工厂供电课程设计中，从企业得到第一手的详细资料，发给学生真学真练，使学生从中汲取更多的经验，既锻炼了独立思考的能力，也增强了实际操作能力。

毕业设计作为重要的实践教学环节，关键是要实现课题的真实性、知识的综合性和设计的创新性。近年来，随着电气工程及其自动化专业学生人数的不断增多，教师数量和毕业设计课题数量相对不足的问题日益突出，而用人单位也对新录用人员实际动手能力的要求越来越高。为此，我们在毕业设计课题的选择上，要求每位毕业生的毕业设计，或结合教师的科研项目，或结合企业的技术项目，或组织学生到外地公司和工厂开展毕业设计等工作尝试，使学生的综合素质、创新能力得到进一步提高。从2009届开始，我校就选送部分毕业生到龙羽电气和市内其他变电站进行毕业实习和毕业设计，并取得了较好的效果。

二、专业师资人才队伍建设

如何培养建设一批高水平人才，是每个高等院校都面临的共同难题。这不仅要求每一位教师具有扎实的理论知识，更要具备较强的实际动手能力。为此，我校积极做好人才的培养工作，把提升师资队伍的层次、优化师资队伍的结构、提高师资队伍的整体水平作为师资队伍建设的重点工作。以两个专业研究方向为目标，加强师资队伍建设，注意教师进修提高，积极引进博士，鼓励和支持青年教师攻读在职博士学位，促进学术带头人后备力量的培养工作，从而形成一支整体水平高、结构合理的教学和科研型教师队伍。主要通过以下几方面措施来实现。

（1）加大高层次人才引进力度，优化教师队伍的结构，不断增加师资队伍总量。

（2）加强专业带头人、课程负责人及骨干教师队伍建设，进一步明确其权利和义务，以激发教师积极向上的热情。

（3）充分培养和挖掘现有教师队伍的潜力，加强“双师型”教师的培养。一方面从企业引进工程技术人员，另一方面通过各种途径提高教师的实践技能。

三、实践性教学教材建设

通过综合了解国内、省内其他院校电力系统及其自动化专业教学、实验方面等情况，发现近年来在实践教材特别是综合实验方面教材编写的不多。因此，我们必须高度重视此项工作，以切实发挥实践性教学教材在教学、实验中的重要作用。

篇5

中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671—489X（2012）30—0120—02

电气工程及其自动化专业实验教学是专业教学的最重要的环节之一，学生的实践能力和创新能力是衡量该专业的重要指标。在本专业的实验教学上，基本采用一门课程一个实验室的模式，实验内容多为理论教学服务的验证性实验。专业实验分为3个层次。1）基础性实验，即把本专业基础课程对应的实验室整合到一起，满足各门课程实验教学的需要，如电路实验、数字电子实验、模拟电子实验等。2）综合性实验，即针对专业课程开展的实验，也可以是不局限于某门单一的课程，通过实验室结构的整合和调整，将相关课程的实验综合起来[1]，如电机学实验、继电保护实验、变配电实验等。3）创新性实验。创新性实验的方式可以是在教师的指导下，在自己的研究领域或学科方向，针对某一课题或某一研究方向，进行研究和探索的实验；也可以是根据本专业培养目标，建立起产学研联合开放实验室。这两种都是学生参加科学研究、教学科研相结合的重要形式。

3个层次上下承接，缺一不可，没有扎实的实验技能基础就不可能综合运用实验技能分析问题和解决问题，更谈不上研究创新，所以要强调重基础、抓综合、谋创新的思想指导实验教学[2]。

1 实验课程设置的特点与现状分析

1.1 基础性实验

基础性实验是电气工程专业学生初次接触实验课程，实验较为简单，但学生需要在基础性实验中培养起实验的基本思想和方法，这对今后的综合实验和创新实验是良好的垫脚石。例如，通过电路实验的教学使学生由浅入深地掌握基础实验方法、仪器的使用。在教学过程中要注意理论与实践的结合，学生应能够自行验证实验结果。在直流部分的实验中，验证戴维南定理的实验理论性较强，理论对实验具有一定的指导意义，若不理解定理的推导将无法理解和顺利完成实验；在操作上，线路的连接相对复杂，实验步骤相对较多，因此在第一学期的基础实验中是难度较高的一个，也是理论与实验紧密结合的典型例子。除此之外，各实验均有所侧重，如一阶电路暂态响应实验，不仅让学生理解储能元件的储能作用与充放电过程，还对示波器的使用有一定要求；再如，三相交流实验模拟实际负荷，同时实验的安全性也是特别需要注意的一点。综上，基础性实验的教学旨在让学生对今后本专业实验的学习打好基础。

1.2 综合性实验

综合性实验多配合专业课程，培养学生的综合应用能力、理论与实际相结合的能力，分别表现在知识结构方面、分析研究方面、综合应用方面全面的能力，应本着互补性原则、渗透性原则、递进性原则、系统性原则设计和开展[3]。以电机学实验为例，电机学作为本专业的核心专业课程，对应的实验教学也显得尤为重要。电机学实验主要包括变压器运行实验、直流电机运行实验、异步电机运行实验、电机拖动系统实验4个主要板块，每个实验均需要良好的实验基础和较高的安全意识，在此实验课程的学习中不仅测量变压器和电机的运行特性，还要与电力网的运行结合起来。例如电机是电力系统中的主要部分，为保证电网的安全可靠运行，电网调度人员必须时刻掌握和控制各发电机组的运行工况，了解其运行参数的变化，学生在实验过程中若能将电机的运行特性曲线与电网的稳定运行结合起来，实现对多门专业课程间的渗透理解，便能综合提高专业技能。

1.3 创新性实验

电气工程及其自动化专业是一门实践性很强的学科，学生除了要受到系统规范的理论教育，还必须能够将理论应用到实践中去，创新性实验是实现这一目标的最佳平台。创新性实验的内容一般都具有交叉性，包括力、热、电、磁、光等的交叉，也包括电气工程学科与其他学科的交叉。培养学生创新能力的途径可以是开始创新实验课程和设立创新项目，让学生在教师的启发引导下，通过实验、观察、思考、分析、归纳，掌握科学方法，从而培养其创新能力。其次，与企业建立产学研合作也是培养创新精神的重要途径，企业发展史就是不断创新的历史，是创新精神和创新方法教育的活教材。若能让学生加入到企业的实践中来，投身到实际项目中去，不仅能够提高创新能力，还能很好地将实际情况结合起来，针对具体问题具体分析，大面积多层面触发学生的创新灵感。

2 提高实验教学质量的探索与实践

2.1 注重计算机应用技术在实验课程中的应用

随着电力系统智能化程度越来越高，计算机在教学中的应用越来越广泛，如今电气工程及其自动化专业已非单纯的强电专业，渐渐融合自动控制、计算机等多学科相互交叉渗透。以电力工程课程中的潮流计算实验为例，潮流计算的计算过程繁琐，迭代次数多、系统复杂，若不借助计算机软件将很难实现，因此设置5节点、14节点、30节点的潮流计算实验需要通过计算机仿真软件来进行。除此之外，MATLAB、ATP—EMTP、COMSOL等电路、电磁分析仿真软件都适合用来开设仿真实验，应用到综合实验和创新实验中来。

篇6

一、实验及实践教学环节存在问题分析

电气工程及其自动化专业实验及实践教学环节一般分为三类：课程实验类、课程设计类、教学实习类。近些年，随着教育成本的提高，尤其民办高校教育经费的限制，以及办学经验不足等因素的限制，有些民办高等院校淡化了的实验及实践教学质量的提高，甚至忽视了此教学环节的重要作用，实验及实践教学环节成了理论教学的附属品。那么就不能顺应时代的发展潮流，更不能培养出适应社会需求的应用型本科人材。

结合本项目组老师的教学体会以及本项目的研究内容，在调查研究的基础上，分析现存实验及实践教学环节存在的问题如下。

1.课程实验的教学方法和教学内容单一

课程实验内容以验证性实验为主，很多教师采用多年不变的实践教学内容，教学内容陈旧，不能跟上新技术的发展，而学生又按部就班地做一样的实验，虽然学生为了获得平时成绩到实验室上课，但在课堂上几乎不动手，最后抄袭实验报告上交了事。学生缺乏基本的学习兴趣，无法调动和发挥学生学习的积极性和主动性，不利于学生的动手能力和创新精神的培养，不利于教学质量的提高。

2.课程设计及实习的教学考核内容不全面、不完善

课程设计及实习是本科教学过程中的重要实践教学环节，一般都是在学习完相关理论课程后，结合所学理论知识进行设计应用，或深入到生产实践中进行观察学习、实际操作，以达到理论与实践应用相结合的过程，是培养应用型人才不可或缺的教学环节。目前，很多高校实践在该环节的考核方式上比较简单，一般仅凭学生出勤情况、课程设计或实习中的表现以及最后提交的材料来评定学生的成绩，考核内容简单，没有与相关课程设计或实习的内容及实践课程的特点相结合，不能够客观评价学生的设计或实习效果，不能准确评价学生的能力和水平。缺少科学合理的考核测评指标体系，不利于实验及实践教学内容的改革。

3.教师的实践教学能力有待提高

电气工程及其自动化专业是实践性很强的专业，专业学习是螺旋式上升的过程，即理论-实践-再理论-再实践的提高过程。而目前很多教师，大多是由理论到理论的高学位的人才，但高学历不等于高技能，实际的专业实践教学能力比较薄弱，教师的动手能力与技术创新素质有待进一步提高。

4.校企双赢合作有待加强

技术创新是现代企业生存发展的源动力，企业需要技术创新，高校需要实践教学，要真正提高实践教学质量，校企合作是双赢的最佳途径。目前很多合作都流于形式，如何真正达到校企合作双赢，还需探讨。

二、实践教学体系的改革思路和对策

为了解决上述问题，切实提高实验及实践教学的实效性，从民办高等学校电气工程及其自动化专业学生的特点入手，构建科学合理的实践教学体系，只有这样，实验及实践教学才能真正落到实处，才能切实起到锻炼和培养高素质应用型人才的作用。

1.构建科学合理的实践教学体系

根据电气工程及其自动化专业的培养目标，对实践教学环节作精心梳理和研究，使各个实践环节和相应的理论教学密切衔接。以培养学生实践能力和创新能力为目标，遵循实践教学先基础后应用，构建科学合理的实践教学体系，如下图所示。

多年的教学实践证明，该实践教学体系有利于提高实验及实践教学的质量，对提高学生创新能力和培养学生综合素质起到了积极作用。采用了如下的方法：

整体优化课程体系与课程设置，构建合理的实践性教学体系，充实实践教学内容，明确能力培养目标；适当减少理论课教学学时，增加实验学时；重点学科基础课（如电子技术、单片机原理及应用等）、专业课的理论课与实验课内容，应有机的结合，尝试了理论课搬到实验室上课，边上课边做实验。

对重点的专业基础课和专业课，设置课程设计环节，重点增加设计、制作、调试环节，目标是培养专业技能和实践能力；同时加强对课程设计的选题、设计内容和指导能力等方面的研究与实践，提高教师指导课程设计的质量，提高学生工程实践与创新能力。

2.实验及实践教学效果要靠考核来检验。

实验及实践教学考核评价也必须充分考虑实验及实践教学的特点，细化评价内容，明确评价方法，增加考核模式的可操作性，以期彻底解决现有实验及实践教学考核模式存在的具体问题。

3.加强“双师型”的师资队伍建设，以及与企业合作建立实习基地

要提高实践教学质量，实验指导教师的工作不应只停留在一些验证性的实验上，而应花更多精力在提高学生工程观念和创新能力上。让更多既有深厚理论知识，又有丰富实践经验的教师到实验室中去。

针对民办高等学校实践教学经费不足，要加强与企业建立产学研实习基地，充分利用一切资源，优化改善技术创新条件，实现真正意义上的产学双赢。

三、新型实践教学体系的实践与效果

新型实践教学考核体系已进行了试点实践，取得了理想的效果。不但可以激发学生参与实验及相关实践教学环节的主动性，提高了出勤率，而且使学生综合运用知识分析问题、解决问题的能力得到增强，对学生学习相关课程起到促进作用。

学生的实践能力和水平明显提高，学生积极参加各类科技竞赛活动、小发明、小制作、课外科研活动，哈尔滨剑桥学院电气与电子工程学院学生自2008年以来，参加全国电子设计大赛、美新杯国际大学生物联网创新创业大赛、飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛、K-工具“挑战杯”黑龙江省大学生创业计划竞赛，全国“TRIZ”杯大学生创新设计大赛，累计共获各类奖项55项，其中获国家二等奖2项，国家优胜奖4项，国家三等奖1项，省一等奖6项，省二等奖8项，省三等奖34项。

本文研究提出的新型实践教学体系为高等学校实验及实践教学改革探索出一条行之有效的途径。但在实践教学的进程中，还有很多内容值得进一步研究，使实践教学体系更加完善。

参考文献：

[1]程金林，吴斌，等.高校实验教学考核模式的改革与实践[J].实验室研究与探索，2005，24（4）：76-78.

[2]吴鸿霞，胡学芝.电气工程及其自动化专业实践教学改革研究[J]. 黄石理工学院学报，2008，24（5）：59-70.

篇7

【中图分类号】G71

基于工作过程的学习领域课程的开发，已成为近年来高等职业教育课程改革的热点。基于工作过程的学习领域课程的实质，在于课程的内容和结构追求的不是学科架构的系统化，而是工作过程的系统化。职业教育的课程开发必须打破传统学科系统化的束缚，将学习过程、工作过程与学生的能力和个性发展联系起来，将“工作过程的学习”和“课堂上的学习”整合为一个整体，将职业资格研究（包括职业分析、工作分析、企业生产过程分析）、个人发展目标分析与教学分析和教学设计结合在一起。

高职电气自动化技术专业中维修电工的考证及学习是重要项目之一，该专业的核心能力对应的职业是维修电工。因此，以“维修电工”国家职业资格为标准、以高职人才培养为目标，将维修电工职业标准有机地融合到专业学习领域课程开发中，以项目为导向、工作任务为载体，重建专业方向课程体系，以解决专业教学与“维修电工”考证相互脱节的问题。

一、确立专业及其面向的职业岗位分析

根据企业调研，维修电工在不同工业部门如机械与设备制造、汽车与配件工业、电子工业，从事自动化生产。除操作自动化生产设备以外，这些设备的维护成为其专业工作的重点。此外，维修电工参加生产设备的建造和改造，进行电子维修，在车间维修并制造电子、自动化和信息技术的组件和仪器。符合专业要求的工具、测量仪器和测试材料、旨在有效完成任务的工作和工作岗位设计以及与同事进行符合专业要求的交流，都属于维修电工的任务要求。同时，还要考虑经济、社会和生态的不同要求以及由此引起的对职业行动的要求。维修电工能对任务进行整体性观察并在完整性的工作过程背景下对其进行组织，也就是说，借助其企业关联知识关注过程的衔接并与其他部门（机械保养、物流、制造计划等）合作。

二、提取、划分、分析典型工作任务学习难度范围

电气自动化技术专业中以电气设备的运行、安装、调试与维护及营销服务等职业岗位为导向，重点突出技能培养，根据职业能力要求提炼难度1-4级的典型工作任务。

（一）职业定向的工作任务（学习难度范围1）

工厂车间照明设备的安装与维修、普通机床电气设备的安装与维修、电机的安装与维修、小型电子设备的调整与改装、工厂供电系统的计划与实施、做计算机控制系统的计划与实施、印刷电路板的设计与制作、现场总线与工业以太网的构建与维护。

（二）系统的工作任务（学习难度范围2）

交直流调速系统的安装与调试、设备运行的检测与控制、电气设备控制的安装于调试、生产过程的组织与实施。

（三）蕴含问题的特殊工作任务（学习难度范围3）

电气设备的调整与改装、数控设备的维护。

（四）无法预测的工作任务（学习难度范围4）

生产设备的调整及生产质量保障。

三、构建电气自动化技术专业维修电工方向教学计划

根据典型的工作任务，提炼支撑课程，形成了12门理实一体化的学习领域课程。

学习领域课程编号 学习领域课程 基准学时

小计 第一学年 第二学年 第三学年

1 电工基本技能 2周 2周

2 电气设备安装与维护 4周 4周

3 电子技术应用实训 4周 4周

4 电气绘图技术实训 8周 8周

5 PLC应用技术 5周 5周

6 组态控制技术 2周 2周

7 传感器技术及应用 4周 4周

8 交直流调速系统与应用 3周 3周

9 集散控制与现场总线 3周 3周

10 单片机应用技术 4周 4周

11 自动化课程综合实训 5周 5周

12 自动化课程设计 2周 2周

合计学时 1196 468 286 442

四、建立学习领域课程教学计划（举例）

以《自动化课程综合实训》学习领域课程为例，建立讲授单元和行动单元学习任务和内容。讲授单元主要对PLC的组成与基本工作原理；PLC的编程软件及编号范围；基本逻辑指令表示方法及其应用方法；掌握梯形图的绘制原则及PLC设计原则、步骤和方法；对典型生产线工业控制对象进行系统的意见设计、系统的软件设计、安装调试设计，共计150课时。

行动单元中建立五个子学习领域课程：

1、控制方案的初步设计（学时：12），学生根据项目设计要求对现有自动化生产线及需改造的生产线进行调查，并据此形成初步控制方案，讨论并完善，最后提交具体可操作性的控制方案。

2、交流电机的PLC变频控制（学时：48），根据项目设计要求对交流电机的控制所需器件进行选型，了解并掌握器件使用完成交流电机的PLC变频控制子系统，并进行系统测试调试，最后提交相关技术文档。

3、物料分控系统的PLC控制（学时：24），根据控制方案要求对物料分控所需器件进行选型，了解并掌握器件的使用方法，完成物料分控子系统，并进行系统测试调试，最后提交相关技术文档。

4、机械手的PLC控制（学时：30），根据控制方案要求，了解并掌握机械手的使用方法，完成机械手控制子系统，并进行测试与调试，最后提交相关技术文档。

5、系统综合计划与调试（学时：36），根据控制方案要求，对全系统进行联合调试，分析并找出其中的问题，完成全系统了，并提交相关技术文档。

将维修电工职业标准融合到高职电气自动化技术专业的学习领域进行课程开发中，解构原有的基于知识储备的学科体系架构课程，重构基于知识应用的行动体系架构课程，凝练工作过程要素，在现实的职业资格基础上，培养学生普适的职业资格，为未来的职业资格奠定基础，提升学生的“职业竞争力”。通过学习领域课程的开发研究，可有效的优化学校课程资源，在有限的课时内发挥课程最大的作用；可优化课程结构，提高人才培养质量，体现高等职业教育人才培养的特色；为相关专业的课程结构的改革提供思路，使之更加适应培养学生综合职业能力和全面素质的需求。

参考文献：

[1]王平均，王伟，韩宝如.基于工作过程的课程考核评价体系研究――以高职维修电工实训课程为例[J].辽宁高职学报2013(5):49-51.

篇8

1.1物理学课程对于生命科学中的作用

物理学为生命科学提供了现代化的实验手段和技术，物理学的许多技术方法已成为生命科学研究中的重要技术手段。在生物学中开设《大学物理》课及《大学物理实验》课可以让学生掌握或了解显微镜、中子衍射、核磁共振谱仪、同步辐射、扫描隧道显微镜等种种研究手段及其原理，让学生知其然还知其所以然，必定会对今后的新技术研发带来极大的便利。

1.2物理学课程对于建筑工程学科的作用

物理学为建筑提供了非常大的理论支撑，建筑中光学、声学、热工学的物理现象和结构稳定规律都是由物理学进行阐述。许多建筑理论都是在实验室进行理论实验研究，通过实验结果揭示物理现象的基本规律，形成比较完整的理论，然后在生产实践中发展为一种新的技术。在建筑学专业中开设《大学物理》课及《大学物理实验》课程不仅可以使学生学习建筑专业应具有的专业基础，还可以使学生具有技术研发的功底。为成为行业的领先者铺好宽泛且坚实的道路。

1.3物理学课程对于化学学科的作用

物理与化学的交叉历来就是最融洽的,并且经常是难以区分的。如导电聚合物的研究，有机光电材料研究，或是近年来纳米科学与技术的发展等等。而许多电化学测试原理就是大学物理学中电学的积分电路与微分电路原理。不懂得物理学的化学技术工作者在以后的工作中遇到的困难是难以想象的。在化学专业中开设《大学物理》课及《大学物理实验》课程能让学生学习基本的物理研究方法与实验方法，对于学生在今后工作中技能的培养和应用型研发视野的拓展有相当大的好处。物理学与其它自然科学的交叉、融合、渗透,不仅在以上几个方面,当今科学技术前沿科学中,例如机械制造，电气自动化，计算机科学，甚至艺术领域没有与物理学无关的。所以,我们可以肯定，放弃了物理学,也就放弃了当今世界的现代科学技术。我们也应该认识到，应用型学校物理学的发展虽然是必要的，但着眼点不在于使非物理专业学生达到综合性大学理科生的水平,而是在于通过构建学生基础性、交叉性的知识体系,解决在技术学习、研发中遇到的基础性技术问题,拓展其眼界，为学校转型提供有力支撑。所以笔者认为我们的物理课程也必须进行相应的改革。

2目前我校物理课程的改革方向

2.1加大物理学课程与其它专业课程的横向联系

根据上述转型过程中对于物理课程的任务，就要求教非物理系普通物理的教师,了解物理学与其所教院系的学科的结合点,讲课时指出所讲内容在后续课中哪一部分有应用,对提高学生学习物理学的兴趣也有益。然而就在那些结合点上,我们也只能从物理学角度把问题交待清楚,不可能去讲其它学科课程本身;另外,我们要站得高些,看得远些，从交叉学科发展的角度来看,今天尚未有结合到的内容,说不定明天就会是结合点。所以既代表现代物理学的支柱，又是将来科学发展的方向的量子力学、狭义相对论等近代物理学知识,就必须要让学生了解。我们必须把物理学真正当作基础科学来教,更多地强调物理学的思想、概念、方法对其它自然科学的渗透,把物理学完整的体系教给非物理类学生,使他们通过普通物理的学习,打下一个坚实的物理学基础,为今后的学习和研究拓宽思路。

2.2鼓励物理相关专业教师做科研

随着各个学科的逐步交叉与融合，人们对许多科学现象及其本质的联系有了新的更加宽泛、更加深入的认识和解释。但教科书中的概念和范畴却由于其具有的相对稳定不变的滞后性而无法去更加全面、及时地反映这些已经变化了的现实，所以笔者认为必须大力鼓励物理教师做相关的科研工作，在科研活动中，教师创新的能力、实践的能力均得到训练和提高，而这些能力又会内化为教师的知识能力，扩展了教师的知识范围，认识水平，使之在教学中对学生知识的传授更具有前沿性、综合性。这些对于普通物理教师找到物理学与其他学科的结合点有很大的帮助。物理教师对于这些结合点的阐述加上学生在本身专业知识范畴内的理解，谁知道会不会催生出一项新的技术、发明呢？

2.3重视大学物理实验在应用型本科转型中的作用

由于工科院校一般课程任务都比较繁重，物理实验一般都是考查课程，造成了学生和教学院系对实验课程的轻视，一定程度上挫伤了实验课教师的教学积极性。然而科学家密立根说过：科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验，有时一条腿走在前面，有时候另一条腿走在前面，但必须靠两条腿才能前进。大学物理实验是通过精心设计准备实验过程，排除了次要干扰因素，使学生预测、验证或获取新的信息,通过技术性操作来观测由预先安排的方法所产生的现象，根据产生的现象来判断假设和预见的真伪。它最大限度地模拟了真实的科学发展的过程，通过多个基础性的实验让学生对物理的力、热、光、电、原子等概念有深刻的认识，对研究与发现过程有清楚的脉络。极大地拓展了学生的视野，在学生的知识结构中加强了学科之间的交叉融合。大学物理实验必然在学校应用型本科转型中起着巨大的推动作用。

篇9

中图分类号： U664 文献标识码： A

引言

伴随着科技的迅猛发展和人们生活环境的改善，人们对于洁净水源也提出了更高的要求。水是人们日常生活中不可或缺的重要资源，水处理自动化系统是否可靠稳定已经成了当前城市水资源管理部分重点关注的问题。信息技术和自动化控制技术的发展，提高了水处理控制的智能化程度，因为PLC和3C技术相结合具有较强的抗干扰性、稳定性、灵活性而成了水处理自动化系统中的主要控制部件，并有效提高了水处理自动化系统的智能化程度，减少了人力资源的投入。

一、污水处理厂自动控制系统设计原则污水处理厂自动控制系统为了实现被控对象的工艺要求，以提升生产效率和出水水质，在对控制系统进行设计时应遵循以下几项原则：(1)可靠性原则：污水处理与一个城市居民的身体健康和居住投资环境息息相关，所以设计的可靠性原则为所有原则之首。(2)技术成熟性原则：在设计的适合，不但要考虑满足设计的需要，还要重视使用较为成熟、先进、方便后期维护的设备和技术。(3)技术经济性原则：重视当前以及未来技术发展的需求，选择实用性强、兼容性好、性价比高的方案和设备配置。

二、污水处理控制系统设计与实现

（一）污水处理控制系统结构

依据污水处理工艺过程要求，为了使自动控制实现可靠性，系统采用分层控制结构。控制系统分三层结构和二级网络。三层结构有：设备层、数据采集层和监控层(中心控制室) 。其中，设备层主要由设置在各污水处理单元内的COD 监测仪、氨氮监测仪、PH 计、电流传感器等等设备组成；数据采集层由设置在现场的PLC 数据采集单元(下位机) 组成；监控层由设置在中心控制室内的操作站计算机(上位机) 及组态软件组成。现场每一种数据通过现场数据采集模块采集，并通过Profibus DP 现场通讯总线传送至中央控制室操作站进行集中监视和管理。二级网络主要有： PROFIBUS－DP 现场通讯总线和以太网。PROFIBUS－DP 现场通讯总线负责设备层和数据采集层之间的通讯和数据传输；以太网负责数据采集层和监控层之间的通讯和数据传输。系统的总体结构图如图1所示。

（图1 系统总体结构图 ）

（二）PLC的选择

污水处理自动控制系统要求PLC 的性能较高，首先，PLC是污水处理自动控制系统的核心，需具备稳定可靠的特点，可以预处理数据并进行集中传输，故障保护能力高；其次，控制分站中的控制器要具备可以独立控制分区各项任务的功能，如果监控站或者监控中心意外停止运行，相邻区域控制器也能进行数据信息交换；再次，如果某控制站中的控制量出现变化，就要根据预定方案采取措施，相应的调整相关区域设备。因此，必须要具备实现集中或独立工作方式，尤其是能在独立控制时实现与相邻控制器进行数据交换数据采集存储处理、容错等功能。综合考虑整个监控系统性能及运营周期等因素之后再选择适宜的设备，尤其在气候环境条件恶劣的情况下及规模相对较大的污水处理厂，必须选用性能更高的双机热备冗余PLC。

一般环境下或规模较小的污水处理厂，通常多使用SIMATIC S7系列标准机型作为现场控制器，对工业以太网与多种现场总线的支持性、系统开放性及兼容性都很好，采取远程智能分布式结构控制方式，可以符合污水处理自动控制系统对信号处理的不同需求。

（三）系统软件设计

1、PLC 程序设计

Step7 v5.4 是西门子S7－300 系列PLC的编程软件，支持梯形图编程、STL 语句表编程、I /O 模块布局配置、数据库编辑，且能进行程序的线上更改、监控及调试。PLC 具体程序控制流程图如图2所示。

（图2 PLC 程序控制流程图 ）

（三）组态软件设计

上位工控机软件运用北京亚控公司的组态王V6．55版本。组态王是专门为过程控制和现场监控而开发的监控系统组态软件，具有很好的数据处理能力和友好的用户界面，并提供了大量的数据库功能和在线帮助功能，因为它简单易学，具有丰富的工具箱、图库和操作向导，界面为全中文，所以深受国内广大用户的青睐，在电力、制冷、化工、机械制造、交通管理等领域已经被广泛应用。在任何应用场合，都能使用组态王快速构造出美观的监控和数据采集系统。现场生化曝气池运行工艺画面和日报表画面分别如图3、图4所示。

（图3现场生化曝气池运行工艺画面）

（图4 日报表画面）

三、污水处理厂的自动化系统中的问题

1、不能够精确地对程序进行控制，且运行人员的工作量没有减少。污水处理工艺较为复杂，一般是由多个子系统完成不同的过程,然而现行的计算机监控系统的控制只是针对某一个工艺过程,缺乏完善的联动程序实现多个工艺过程的控制，且没有实现其自动控制过程。

2、没有研制出具有人性化的计算机监控程序，所以缺乏操作性，使得自动化系统的效率未能提高。

网络设计滞后，缺乏可靠性，使得生产无法正常进行。现行的网络基本都属于星型网络，如果一个节点割断，就会影响到其他子系统的运行。

四、解决措施

1、在计算机的监控系统中需要研发出可以把多个工艺过程相连接的联动程序。比如自动控制格栅间及进水泵房；格栅间实现螺旋输送机先于格栅机打开,滞后于格栅机停，并能在监控软件中设定启停的间隔时间。

2、开发出具有人性化的计算机监控系统，便于操作人员的工作，能够促进多个指定画面的研发。

3、对污水处理厂的计算机监控系统中的网络结构进行改善,可采用光纤环网，这样则可以避免星形网络结构引发的问题，增强其可靠性。

五、污水处理过程的单元控制

（一）提升泵房运行以及控制

由于排水管网的实时调度难度比较大，所以要提高泵房就应运用合理的编组策略，要主动适应管网的涞水流量进行变化。泵选型的提升直接影响着编组策略，需要综合的考虑控制流量与能源效率的关系。在确定提升泵以后，其提升水量还要与提升出口液位、集水井液位以及格栅前液位具有一定的函数关系。提升泵的编组数学含义就是需要采用不同的编组的数字含义，就是要运用不同的编组形成的流量分段函数接近于连续变化的管网来水流量。

在工程施工过程中，一般情况下要依据集水井液位进行模糊的控制和分段控制，控制的效果会受到提升泵选型以及排水管网特性等一些因素的影响。 （二）初沉池的运行以及控制

初沉池的运营会极易受水量波动的影响，从而使泥层的厚度以及初沉出水的水质发生改变。初沉池的控制参数也主要是排泥量及其停留时间，降低排泥量、延长停留的时间有对于难降解有机质在初沉池的泥层中进行水解以及发酵反应有帮助，可以提升初沉池的出水有机质的浓度以及易降解组分的比例，大部分都是被应用在进水碳源含量相对较低的情况。

（三）生化处理单元的运行以及控制

生化处理单元的过程参数主要有内回流以及曝气量等，过程的主要特征是滞后性明显、惯性较大，很难精细的对其进行控制。目前，较成熟的对策就是以曝气量以及管道压力作为中间变量的串级反馈的控制算法。串级反馈结构主要是分离了相对较快的曝气过程以及相对缓慢的氧传质以及消耗的过程，而且还能够较好的实现溶解氧浓度的稳定控制情况。此外，还有很多关于模糊控制、专家系统以及神经网络等溶解氧的控制算法的研究成果，还可以在工程的实践过程中进行尝试以及完善。

内回流的控制与水负荷情况息息相关，依据进水的水质和水量情况特点，对内回流泵进行动态的调节，可以在一定的条件下对其总氮的去除效果进行改善。

（四）二沉池的运行以及控制

二沉池的控制过程主要包含外回流、泥位以及排泥量。控制二沉池的泥位进行可以获取较为稳定的泥水分离的效果，可以对二沉池出水的水质量进行改善。对外回流的控制可以对系统内的活性污泥浓度进行改变和控制，从而获取稳定的污泥负荷或者是生物量。对排泥量的控制可以考虑改变系统的污泥龄。

同时二沉池的控制还需要综合、统一的和生化单元的控制进行考虑，可以依据进水流量的整体变化，时的预警和判断泥位，对于排泥泵和回流泵进行及时和有效的控制。

（五）化学除磷过程的运行以及控制

由于生物的除磷过程有一定的局限性，污水的处理厂还常常需要增加化学的除磷单元对出水的总磷进行控制实现达标。目前，一般所采用恒量的投加化学除磷药剂的方式和方法，极易导致药剂的浪费或者是影响污泥的活性等。化学除磷的控制技术通常都包含磷符合前馈控制技术以及出水磷浓度的反馈控制技术等等。在进行控制的策略方面，可以依据有关工艺的特点选择合适的加药点，分析化学药剂的性能，从而再依据磷的浓度或者是符合的变化对药剂的投加量进行动态的控制。

（六）深度处理单元的运行以及控制

深度的处理单元主要包含过滤、消毒以及高级氧化等其他工艺，一般都是成套化的设备，具备独立的控制系统。目前，深度处理单元的水力学控制技术相对较为成熟，然而在水质学的控制方面还有很多不足之处，还不对污染物的去除量进行准确的估计此外，要是还需要在整个工艺过程中只能对污染物的去除比例进行合理的分配，这就需要统筹的对整个流程进行考虑。

六、污水处理工艺的整个流程控制策略

为了可以实现对整个流程的控制，需要有效的对以下问题进行解决。

（一）进一步发展和完善单元的控制技术

单元的控制技术是整个流程控制的基础。目前，提升泵房控制以及溶解氧等控制单元的过程控制技术，紫外线消毒以及深度处理滤池等设备控制技术也已经在大型的污水处理厂有了较为广泛的应用。其他的单元控制技术还是需要进一步结合工程的实际情况加以完善，从而提高技术的使用性。

（二）提高在线仪表的可靠性

要开发新型的过程类仪表。在线的水质测量仪表的价格比较昂贵，维护起来也有些困难，而且其可靠性不足，这些都对我国城市污水处理厂实现实时控制技术形成了制约。因此，这就需要可以提高在线水质仪表的质量以及国产化的水平，从而改变运行人员对在线所测定的水质数据的信心不足问题。此外，由于水质参数主要是状态变量，还不可以快捷和直观的对过程特征进行反映，因此还需要推广在线沉降速率仪、在线呼吸速度仪等价格低廉的新型过程类的仪表，进而适应过程控制的需要。

（三）对不同系统便捷的工艺优化运行策略进行研究

污水处理系统的控制对策主要可以分为生化单元控制、厂网联合优化运行以及污水处理工艺优化运行三个层次。不同的系统边界所产生的优化结果往往不同，因此，就需要详细的对工艺进行分析，从而得到主要矛盾选取合适的边界进行研究以及示范。

结束语

伴随信息技术的发展，我国污水处理厂的程序开始大量引进自动化技术。通过运用自动化系统，可以实现污水处理的无人无人值守全自动控制。因此自动化系统也就成了现在污水处理的关键，需要注重研制出有效的、科学的、合理的计算机监控系统，使污水处理可以更加有效。

参考文献：

[1]常帅. 自动控制系统在污水处理厂中的应用[J]. 科技资讯,2009,06:122.

[2]姜西羚,庞晶晶. 基于PLC的污水处理厂自动控制系统[J]. 建筑电气,2009,06:48-50.