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一、电气工程技术的发展史
电气工程(Electrical Engineering)是现代科技领域核心学科之一,传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。
1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展
大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识,天然磁石吸铁是人类对磁现象的最早观察,然而,人类对电磁现象的研究始于16世纪的英国,1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器,1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等,这是人类对电的早期实验,之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。
任何科学发明与发现都是许许多多的科学家不懈努力的成果,德国物理学家欧姆、高斯、赫兹,美国物理学家亨利,俄国物理学家楞次等等都为电磁理论的形成作出过贡献。
电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础,19世纪通信技术取得了突破性成果,先后发明了有线电报、有线电话和无线通信。
2.电工技术的初期发展
人类社会发展历程中经历了三次工业革命,对人类的进步起到了巨大的作用。第一次工业革命从18世纪中叶到19世纪中叶,以瓦特发明的蒸汽机为标志,以机械化为特征,中心在英国;第二次工业革命从19世纪后半期到20世纪中叶,以工业生产电气化为主要标志,其成果是电力、钢铁、化工“三大技术”与汽车、飞机和无线电通信“三大文明”,其中心在美国和德国;第三次工业革命从20世纪中叶到21世纪初,以社会生产、生活信息化为特点,又叫新技术革命。第二次工业革命就是从电工技术初创和应用开始的。
3. 新技术革命对电气工程技术的推动
20世纪中叶开始的第三次技术革命又称为新技术革命,以核能、宇航和电子计算机这三大技术为主要标志。这个时期的主要理论是信息论、系统论和控制论,这三大理论的创立为通信工程技术和现代科学技术的研究提供了全新的科学方法。
(1)计算机的升级换代对电气工程技术的推动。自19世纪第一台计算机问世以来,经过几十年的发展,计算机给人类社会带来了翻天覆地的变化,人类社会从此走进了信息时代。
(2)电子信息技术的发展。电子信息技术是计算机技术和电信技术相结合而形成的技术手段。20世纪通信技术得到了迅猛发展,人类社会生活也由此发生了巨大变革,人类从此进入信息时代。
电气工程技术发展史再次印证了这样两个真理:一是任何理论的创立和技术的进步都要靠众多科学家甚至一代代人的不懈努力而实现,特别是在学科相互融合交叉的今天。二是科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步,科技是第一生产力,创新是社会发展的推动力。
二、电气学科的发展
我国的电气工程始于1908年上海南洋公学的电机电工学科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的历史了。1917年该校的电机专科设立了电讯门,即我国最早的无线电专业,如今的电子信息及计算机专业群都是由此发展演化而来的。1932年,清华大学设置了电机系。建国后,我国建立了一大批以工科为主的多科性大学,其中大多设立了电机工程系。1977年以后,大部分高校的“电机工程系”陆续更名为“电气工程系”,近几年来,部分高校又把“电气工程系”发展成为“电气工程学院”。我国的电气工程虽然与国外名称相同,但内涵有很大区别,我国大学一般都是强弱电分开,即电气类与电信类分设在不同的学院。
100多年以来,电气工程学科已发展成为覆盖多门类交叉学科、应用领域广阔的完善的学科,形成了强弱电结合、软硬件结合、机电结合的学科特点。
国外发达国家电气工程学科的发展呈现以下趋势:
(1)在学科中融入大量信息技术知识。在全球信息化的当今,信息技术以指数速度进步,它曾对电气工程学科的发展起到了巨大的推动作用,还将为电气工程领域的技术创新提供工具与技术支持,对电气学科的发展产生了决定性作用。国外发达国家的著名大学(如耶鲁大学、麻省理工学院等)大都把电气工程、通信工程、计算机工程放在同一学院,以利于在电气工程学科中融入大量的信息技术知识。
(2)与其他学科不断交叉融合,拓展了研究领域,大量的研究都是在跨学科领域开展的。
(3)与企业联系密切,科技成果转换能力强,引领产业技术更新。
三、电气技术的发展趋势
与电气工程学科相关的产业主要有电力工业、电气装备制造业以及几乎所有使用电力的行业,电气技术的发展与应用也主要集中在这些行业。
1.可再生能源技术
1995年全球可再生能源仅占一次能源的18%,预测到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世纪,光伏技术、风电技术、生物质发电技术等得到了快速发展。下面着重介绍人类的未来能源――氢能。科学家们一直致力于研究把氢能作为人类未来的能源,氢能有其他能源无与伦比的优势:
(1)清洁。其反应后的生成物为水和氮化氢,对环境没有污染。
(2)储量丰富。地球上的海水所含的氢用来发电就够人类用数亿年。
(3)热值高。单位重量的发热量叫热值,氢的热值是汽油的3倍,煤炭的4倍。现在世界上很多国家正在斥巨资研究这一能源,但目前还处在实验室阶段,距工业应用还有一段距离。
2.输电信技术
超导技术在电气工程中的广泛应用已成为发展趋势。
(1)超导储能系统。将电能转换为电磁能,利用超导线圈储存起来。超导储能系统是除电池储能系统之外的又一储能系统,其使用将提高电网的安全性。
(2)超导故障限流器。利用超导体超导与正常状态的转变特性,快速限制电力系统故障短路电流,保障电网安全。
(3)超导大容量电缆。可大大降低输电过程中的电耗,提高能源效率。
关键词:实验室建设;学科建设;优化整合;新方法
作者简介:朱海燕(1976-),女,安徽明光人,嘉兴学院实验室与设备管理处,助理研究员;张今朝(1971-),男,安徽庐江人,嘉兴学院机电工程学院,讲师。(浙江 嘉兴 314001)
基金项目:本文系嘉兴学院2012年度教改项目(项目编号:N85151260)的研究成果。
中图分类号:G482 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)26-0104-02
学科建设一直是高等院校提升综合实力的重要手段,也是自身不断发展的终级推手;实验室建设,是学科团队进行教学、科研的物质支撑;而实验室管理则是两者结合的纽带,是体现高等院校特色的重要方面。[1-3]
在浙江省诸多高等院校中,嘉兴学院作为新建本科院校,几年来充分利用浙江省高等教育发展机遇,竭力发挥学校办学特色与优势,坚持“质量立校、人才兴校、科研强校”的办学理念,走可持续发展的办学道路,在实验室建设、管理、师资队伍建设、学科建设、科学研究水平、人才培养等方面取得了不菲成绩。目前已经具备一定的办学条件、办学规模、办学优势,积累了良好的社会声誉和社会知名度。
在新的历史条件下,随着大众化高等教育不断深化,学院在实验室建设和管理中出现的薄弱环节间接地反映了团队建设的不足。如何在学科建设中添加新的内涵,如何提升学科专业水平和综合实力,如何挖掘实验室建设中存在的丰富潜力,夯实实验室建设的每一个环节,再反馈至学科团队建设,形成一个健康良好的动态循环体系,是几个急需解决的问题,因而有着极其重要的社会意义和现实意义。[4-6]
一、电气类学科专业概貌
1.发展中初显规模
嘉兴学院机电工程学院电气工程及其自动化专业,分为电力系统自动化和电机及电气控制两个方向,两个学术基层组织:传动与控制工程研究所、电气装备及其自动化研究所。近几年来,无论在师资队伍引进和实验室平台建设方面都有较大的发展,如图1所示。从2008年至2012年间,电气工程类实验室建设经费从3100万增长到3800万元。
电气工程及其自动化专业建设要以深化教学改革为动力,以培养具有较强创新能力的电气工程高素质应用型人才为核心,以提高办学水平和教学质量为目的,以师资队伍建设为关键,以物质条件建设为保证,以相应的学科建设为依托,推动专业的建设和发展。在人才培养规格上体现强电与弱电相结合、电工技术与电子技术相结合、硬件与软件相结合、元件与系统相结合。在人才培养模式上要体现优化课程体系,保证学生知识结构的质量;积极推进素质教育,强化实践环节,努力培养出具有全面素质和竞争力的应用型人才。电气工程及其自动化专业2009年被指定为浙江省高校重点建设专业。
2.需要解决的问题
(1)科研和教学环节的薄弱导致实验室建设势头不足。大众化高等教育背景下,作为地方高校,培养应用型人才一直是教学过程中遵循的培养目标。科研可以提升教学质量,但如何将科研和教学融为一体,相互促进,在实际操作中却遇到问题,也反应在实验室建设中,如:电气工程及其自动化的两个主要专业电力电子与电力传动、电力系统及自动化近两年扩大了实训环节,但由于缺少高层次、高质量的项目支撑,很难将教学与科研融合起来,并落实到实训环节的平台上去。另外,很多教师还没有把科研和教学很好地统一起来,从而导致教学与科研的矛盾不可避免,新建本科院校的教学工作量在客观上一般偏多。于是一部分教师把主要精力放在教学上,对于科研只能是心有余而力不足;实验室建设虽然在硬件上每年投入比较大,但教师的精力有限,很难承担更多的实验室建设任务。
(2)学科特色不够明显。学科建设一直是支撑高等院校的生存和发展之柱,也是体现高校培养能力和学术水平的重要源动力。新建本科院校学科建设基本是从零开始,从师资队伍的组建到学科及专业拓展需要一个长期过程。如嘉兴学院电气类学科还没有从传统学科中走出来,也间接地反映在实验室平台建设中,将实验室建设与当前学科新领域新产业联系起来,发挥新的优势,体现新的特点,也需要长期的积累和沉淀。
(3)师资紧缺、力量分散,实验室建设内容不够丰富。教学和学科活动中,师资力量一直是最为核心的问题,对实验建设和管理质量也有直接的影响。学科建设在实质上还是人员的最优整合过程,作为地方高校,重视人才引进,加强教师队伍的培养教育,是保证学科发展壮大之根本。但由于新建本科院校科研平台较低,特别是近年来对于引进人才的要求更为严格,待遇提升空间不大,一部分科研能力较强的人才难以引进,造成一些紧缺专业如电力系统、电力传动等师资力量严重不足。即便引进一部分师资力量,但存在专业不对口,研究方向分散的队伍结构问题。因而在实验室建设过程中,建设方案缺少更多师资的参与,方案论证比较粗糙,严谨性不够。结果造成建设的专业性和可操作性存在一定缺陷,设备的组合不够完善,内容不够丰富。
二、实验室与学科团队建设的几点思路
1.实验室建设促进学科团队建设
电气工程学科是一个传统型学科,国内不乏名校在该学科领域内一直占领先地位。新建本科院校的共同之处在于学科积累不多,基础薄弱,短时期内很难缩小差距,需要培育团队的研究特色,凝炼团队的优势与亮点。以嘉兴学院电气工程学科建设为例,在继承传统学科精华的基础上,集合新时期学科建设与人才培养的新需求,如图2所示思路,应做好以下工作。
(1)学科团队参与实验室建设,找到自身薄弱环节,并加以提高。实验室建设不是一个简单创建流程,而是从方案的设想、论证、建立以及使用提高的过程,同是也为下一轮建设提升做准备,学科团队共同参与实验室建设,是不同专业和方向有机整合的过程。如电力电子与传动学科实验室,在筹建之初,参与方案制定的团队进行了分工,成员涉及到的不同研究方向包括电力电子、电力传动、控制工程、电子信息、数据传输与总线技术等。实验室建设小组其实是学科团队的一部分,大家充分发挥自身优势,取长补短。实验室平台是学科水平提高的物质基础,在实验室建设过程中,科研水平也得到相应的提高。
(2)将跨学科专业特色在实验室建设中体现出来。从学科特色出发,集合本学科专业特点,寻找新的学科衔接点,拓展跨学科专业。打造新型的实验室平台,提高学科层次,如电机领域可以与故障诊断、噪声处理、汽车工程等领域相集合,经过一段时间的积累,完全可以形成自己的学科特色与优势。另外,围绕实际生产过程的各种机电控制与信号检测及信息处理问题展开研究,研究实现生产过程各物理量检测的新原理、新方法和处理信息、实现控制的新原理、新技术。以新型复杂电气系统的研究为主线,应用嵌入式系统技术提高电子系统的实时处理速度、可靠性和集成度,研究多电机协同控制和研制新型节能电机和新型传感器等。
(3)集中团队力量,建设好实验室研发平台,申报高层次的科研项目,打造标志性科技类成果。通过近几年的课题申报结果来看,电气工程学科团队拿到的省级、国家级项目偏少,原因是多方面的,其中主要包括实验室环节中研究平台的薄弱,缺少技术成果的积累。集中力量挖掘实验室平台的研发潜力,以提高团队实力,夯实学科基础。
2.学科团队参与企业交流,扩充实验室“产、学、研”空间
优秀人才下企业活动是近年来新建本科院校与企业合作的新举措。特别是一些刚毕业的博士已具有一定的科研能力,是高校学科团队的中坚力量。让这些博士参与企业生产或产品开发活动,参加一些难题的攻关研究,了解相关领域在国内当前的发展状况,将企业信息反馈至工程研发环节,并和实验室建设项目结合起来,创办研究基地,加强横向、纵向课题合作,其成果必然为学科的拓展增加新的内涵。
(1)积极参与企业产品研发,优化学科团队结构,创建实验实践示范中心。学科团队不能闭门造车,科研项目中涉及到的实践环节,可以有针对性地带到企业中去,结合企业的生产实践和特点,对学科团队进行合理调整和优化,将实验室平台与实践需求接轨,加强实验室建设,提升层次。
(2)创建校企合作平台,通过“软引进”方法将企业高层次人才融入学科团队中来,互通科研信息,联合申报高层次课题,进行深层次合作。
(3)以研究所或技术研发中心形式,结合卓越工程师培养方式,将实践教学与科研项目结合起来,为未来研究生教育打下坚实基础。
3.学科团队依托实验室平台彰显教学特色
新建本科院校不同于资深本科院校,主要区别之一是新建本科院校以教学为主,重在培养应用型人才,以服务地区经济为主要基石。教学是第一位的,提高教学质量是培养高水平人才的根本举措。在考虑教学与科研的协调问题上,团队在组成上需要进行有效分工,年纪偏大、职称偏高、教学经验丰富的教授可以肩负主要教学任务,对于团队的科研情况做总的方向性指导;而年轻力壮、精力充沛、有科研潜力的教师主要担负科研攻关任务,教学工作量可以适当放宽。教学上以实验室平台为支撑,适当扩大开放性课堂课时,将科研成果结合课程大纲教学内容,有针对性进行项目性、多模块教学模式。
三、结语
近年来,随着大众化高等教育的推进,高校之间的竞争也日益加剧,使得教师面临的教学科研压力也呈现前所未有的势头。电气专业是应用性和实践性很强的专业,实验平台建设的内容和发展,直接反映了团队建设的内涵和层次。大力促进实验室教学和科研平台建设,建立一支技术过硬的专业技术人员,并根据自身特色购置先进的实验设备,与团队建设相适应,形成一支前沿理论有开拓,实验平台可支持的学术梯队,将学科与实验室建设紧密结合,不断优化。
参考文献:
[1]杨德磊,刘凌云,马长波.新建本科院校学科建设的对策与措施[J].教育理论与实践,2010,(18):10-11.
[2]李喆.谈地方高校内涵式发展的八对关系[J].中国高等教育,
2012,(8):16-18.
[3]史作安,李宪利,徐柳明.发挥学科建设优势提高本科教学质量[J].实验室研究与探索,2010,29(1):86-86.
[4]管志强,李献涛.应用教学型高校如何优化创新人才培养体系[J].中国成人教育,2012,(16):35-37.
关键词:电气工程技术;电气学科;发展史
中图分类号:F407文献标识码: A
一、电气工程技术的发展史
电气工程(Electrical Engineering)是现代科技领域核心学科之一,传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。21世纪的电气工程概念已经远远超出这一范畴,如今电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。电气工程的发展程度直接体现了国家的科技进步水平,因此,电气工程的教育和科研在发达国家大学中始终占据重要地位。
1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展
大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识,天然磁石吸铁是人类对磁现象的最早观察,然而,人类对电磁现象的研究始于16世纪的英国,1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器,1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等,这是人类对电的早期实验,之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。
(1)库仑定律。1785年法国物理学家库仑通过扭秤测量静电力和磁力总结出:两个电荷之间的作用力与它们间距离的平方成反比,与它们所带电荷量的乘积成正比,这就是著名的库仑定律。这一发现的历史意义在于它标志着人类对电磁现象的研究从定性阶段进入了定量阶段。
(2)“伏打电池”。1799年意大利物理学家伏特经过反复实验发现把任何潮湿物体放到两个不同金属之间都会产生电流,一年后伏特发明了世界上第一个电池,自此人类对电的研究由静电扩大到了动电,开辟了电学研究的新领域。
(3)奥斯特发现电流的磁效应和安培右手定则。1820年奥斯特偶然发现通电铂丝周围的小磁针发生轻微晃动,之后他经过反复实验证实了这一发现。其后安培进行了更深入的研究,提出了右手定则,发现了电流方向与磁针转动方向之间的关系。安培还通过实验发现了两个通电导体和两个通电线圈之间相互作用的规律,从而奠定了电动力学的基础。
(4)法拉第发现电磁感应。英国科学家法拉第是第一个成功完成磁生电实验的人,并归纳出产生感应电流的五种情况:一是变化着的电流;二是变化着的磁场;三是运动的稳定电流;四是运动的磁场;五是在磁场中运动的电线。法拉第把这一现象叫做“电磁感应”。电磁感应的发现使生产电成为可能,至今,发电机、电动机、变压器都是运用电磁感应原理工作的。
(5)麦克斯韦建立电磁场理论。英国数学家、物理学家麦克斯韦总结了前人的一系列成果,用数学方程式表示电磁场,建立了完整的电磁理论体系,揭示了光、电、磁本质上的统一,并预言了电磁波的存在。1873年他出版的电磁场理论经典著作《电磁学通论》是里程碑式的自然科学理论巨著。
任何科学发明与发现都是许许多多的科学家不懈努力的成果,德国物理学家欧姆、高斯、赫兹,美国物理学家亨利,俄国物理学家楞次等等都为电磁理论的形成作出过贡献,本文不在一一类举。
电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础,19世纪通信技术取得了突破性成果,先后发明了有线电报、有线电话和无线通信。
2.电工技术的初期发展
人类社会发展历程中经历了三次工业革命,对人类的进步起到了巨大的作用。第一次工业革命从18世纪中叶到19世纪中叶,以瓦特发明的蒸汽机为标志,以机械化为特征,中心在英国;第二次工业革命从19世纪后半期到20世纪中叶,以工业生产电气化为主要标志,其成果是电力、钢铁、化工“三大技术”与汽车、飞机和无线电通信“三大文明”,其中心在美国和德国;第三次工业革命从20世纪中叶到21世纪初,以社会生产、生活信息化为特点,又叫新技术革命。第二次工业革命就是从电工技术初创和应用开始的。
(1)直流发电机的诞生。1831年英国企业家研制出了史上第一台发电机――蒸汽动力永磁发电机;1832年法国科学家匹克斯发明了世界上第一台直流发动机;1866年西门子发明了自激式励磁直流发电机;1870年格拉姆发明了实用自激直流发电机,结构可靠,电流稳定,输出功率大,被各国广泛采用作为照明灯电源。
(2)远距离输电和电力工业技术体系的初步建立。1875年法国巴黎火车站建成世界上最早的一座火力发电厂。爱迪生不仅发明了灯泡,他还在1882年建立了美国第一家直流发电厂,装有6台直流发电机,通过电缆输送照明用电,不过当时的最大输送距离只有1.6km。之后爱迪生还建立了一座水电站,形成了电力工业体系的雏形。
(3)交流发电机电荷电动机的诞生。1876~1878年俄国人亚布洛切科夫成功试验了单相交流输电技术。1885年,英国工程师菲尔安基设计的第一座交流单相发电站建成。同年,美国人威斯汀豪率领的团队完成了交流发电、供电系统,并创建了交流配电网。1883年,美籍电气工程师特斯拉发明了世界上第一台感应电动机,5年后他又发明了两相异步电动机和交流电传输系统。1888年,俄国工程师德布罗夫斯基和德尔伏发明了三相交流制。1891年,德国安装了世界上第一台三相交流发电机,并建成了第一条三相交流输电线路。自此,三相异步电动机得到了广泛应用,电能逐步取代了蒸汽成为动力源,电力工业得到了迅速发展。
3.电工理论的建立
(1)电路理论的建立。关于电路的早期研究有:1778年伏特提出了电容的概念,给出了导体上储存电荷的计算方法Q=CU;1826年欧姆发表了欧姆定律;1831年法拉第提出了电磁感应定律;1832年亨利提出了磁通量计算公式。
1845年德国物理学家基尔霍夫提出了关于任意电路中电流、电压关系的基本定律:电流定律(任意时刻电路中任何一个节点的各条支路电流的代数和为零);电压定律(任何时刻电路中任意一个闭合回路的各元件电压的代数和为零)。这两个定律发展了欧姆定律,奠定了电路系统分析的基础。
1853年英国物理学家汤姆逊推导出了电路震荡方程,并得出了莱顿瓶发电过程中电流在反复震荡且不断衰减的结论,并计算出震荡频率与R、L、C参数之间的关系,奠定了动态电路分析的基础。1855年,汤姆逊还建立了长距离电缆的等效电路模型。
1893年美籍电气学家施泰因梅茨提出了计算交流电路的方法――“相量法”,其实用、易懂,至今在分析正弦交流电路时依然沿用此法。
其间,赫尔姆霍兹提出的等效发电机原理、基尔霍夫建立的长距离架空线路参数电路模型、亥维赛德找出的求解电路暂态过程运算法、傅立叶用数学方法建立的热传导定律等等都对电工理论的丰富和完善起到了重要作用。
(2)电网络理论的建立。通信技术的兴起推动了电网络理论的发展。1924年,福斯特给出了电感和电容二端网络的电抗定理,建立了由给定频率特性设计电路的电网络理论。
1945年美国科学家伯德总结出了分析线性电路和控制系统的频域分析方法。1953年梅森创建了采用信号流图分析复杂回馈系统的方法,并被广泛应用。20世界50年代美国科学家达默制成了第一批集成电路,从此电路理论中增加了对含源器件的电路分析和综合。20世纪70年代在L.O.Chua等科学家的努力下,器件建模理论逐渐日趋完善。20世纪中期计算机的出现使电网络的计算机辅助分析和设计成为电路理论研究中的基本手段。
4.新技术革命对电气工程技术的推动
20世纪中叶开始的第三次技术革命又称为新技术革命,以核能、宇航和电子计算机这三大技术为主要标志。这个时期的主要理论是信息论、系统论和控制论,这三大理论的创立为通信工程技术和现代科学技术的研究提供了全新的科学方法。
(1)计算机的升级换代对电气工程技术的推动。自19世纪第一台计算机问世以来,经过几十年的发展,计算机给人类社会带来了翻天覆地的变化,人类社会从此走进了信息时代。1952年出世的第一代计算机使用的是真空电子管,不仅体积巨大,而且耗电量惊人。1959年~1963年生产的第二代计算机用晶体管替代了真空电子管,大大提高了运算速度,减少了耗电量,减小了体积,运用在了军事和科研领域。1964年~1970年生产的第三代计算机用集成电路替代了晶体管,不仅极大地提高了运算速度而且降低了成本,计算机开始进入到了普及阶段。1971年至今生产的第四代计算机使用了超大规模集成电路,实现了计算机网络化,计算机普及到了个人。计算机的升级换代推动了控制技术的发展,形成了计算机管理生产系统,提高了生产效率和产品质量。
(2)电子信息技术的发展。电子信息技术是计算机技术和电信技术相结合而形成的技术手段。20世纪通信技术得到了迅猛发展,人类社会生活也由此发生了巨大变革,人类从此进入信息时代。
1920年人们发现电离层对无线电短波有反射作用。1935年人们发现了雷达并广泛应用于军事和民用通信领域。1964年美国发射了第一颗地球同步静止轨道通信卫星,突破了大气层对无线电波的屏蔽,实现了宇宙范围的无线电通信。20世纪70年代计算机网络系统的建立使人们开始通过互联网获取信息。20世纪80年代以后寻呼机和移动电话逐步得到广泛使用,现今信息服务业已成为世界上发展最快的新兴行业之一。
电气工程技术发展史再次印证了这样两个真理:一是任何理论的创立和技术的进步都要靠众多科学家甚至一代代人的不懈努力而实现,特别是在学科相互融合交叉的今天。二是科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步,科技是第一生产力,创新是社会发展的推动力。
五、电气学科的形成与发展
按我国高等教育学科划分,电气信息学科类属工学门类(门类编号08),其下设五个一级学科:电气工程(一级学科编号0808)、电子科学与技术(0809)、信息与通信工程(0810)、控制科学与工程(0811)和计算机科学与技术(0812)。这五个学科有着相同的学科基础,都是研究电磁现象及其应用的基础学科与技术工程的综合,电能的突出优点在于:它既是易于传输的工业动力,又是非常可靠的信息载体。电子科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术都是从电类专业派生出来的弱电学科,在19世纪末电工科学技术已形成了电力与电信两大分支。
我国电气工程一级学科下设五个二级学科:电机与电器(二级学科编号080801)、电力系统及其自动化(080802)、高电压与绝缘技术(080803)、电力电子与电力传动(080804)、电工理论与新技术(080805),电气工程包含的专业基础理论有电路原理、模拟电子、数字电子、微机原理与接口技术、单片机原理、自动控制原理、电磁理论、MATLAB仿真等。专业理论有电力系统及其暂态分析、电力电子、电机学、高电压与绝缘、电力拖动、输配电、工厂企业供电、电力市场等。
19世纪末欧美大学先后设立了电气工程(Electrical Engineering)专业,100多年来,其名称虽然没变,但内涵已随着科技的飞速发展有了非常大的变化。过去欧美的电气工程专业是以电力工程为主,现在电子技术和计算机已成为该专业的核心,美国一些著名高校甚至已不开设电力工程研究方向。有些大学把计算机技术从电气工程系分离了出去,单独成立了计算机科学系。
我国的电气工程始于1908年上海南洋公学的电机电工学科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的历史了。1917年该校的电机专科设立了电讯门,即我国最早的无线电专业,如今的电子信息及计算机专业群都是由此发展演化而来的。1932年,清华大学设置了电机系。建国后,我国建立了一大批以工科为主的多科性大学,其中大多设立了电机工程系。1977年以后,大部分高校的“电机工程系”陆续更名为“电气工程系”,近几年来,部分高校又把“电气工程系”发展成为“电气工程学院”。我国的电气工程虽然与国外名称相同,但内涵有很大区别,我国大学一般都是强弱电分开,即电气类与电信类分设在不同的学院。
100多年以来,电气工程学科已发展成为覆盖多门类交叉学科、应用领域广阔的完善的学科,形成了强弱电结合、软硬件结合、机电结合的学科特点。
六.国外发达国家电气工程学科的发展呈现以下趋势:
(1)在学科中融入大量信息技术知识。在全球信息化的当今,信息技术以指数速度进步,它曾对电气工程学科的发展起到了巨大的推动作用,还将为电气工程领域的技术创新提供工具与技术支持,对电气学科的发展产生了决定性作用。国外发达国家的著名大学(如耶鲁大学、麻省理工学院等)大都把电气工程、通信工程、计算机工程放在同一学院,以利于在电气工程学科中融入大量的信息技术知识。
(2)与其他学科不断交叉融合,拓展了研究领域,大量的研究都是在跨学科领域开展的。
(3)与企业联系密切,科技成果转换能力强,引领产业技术更新。
七.电气技术的发展趋势
与电气工程学科相关的产业主要有电力工业、电气装备制造业以及几乎所有使用电力的行业,电气技术的发展与应用也主要集中在这些行业。
1.可再生能源技术
1995年全球可再生能源仅占一次能源的18%,预测到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世纪,光伏技术、风电技术、生物质发电技术等得到了快速发展。下面着重介绍人类的未来能源――氢能。科学家们一直致力于研究把氢能作为人类未来的能源,氢能有其他能源无与伦比的优势:
(1)清洁。其反应后的生成物为水和氮化氢,对环境没有污染。
(2)储量丰富。地球上的海水所含的氢用来发电就够人类用数亿年。
(3)热值高。单位重量的发热量叫热值,氢的热值是汽油的3倍,煤炭的4倍。现在世界上很多国家正在斥巨资研究这一能源,但目前还处在实验室阶段,距工业应用还有一段距离。
2.输电信技术
超导技术在电气工程中的广泛应用已成为发展趋势。
(1)超导储能系统。将电能转换为电磁能,利用超导线圈储存起来。超导储能系统是除电池储能系统之外的又一储能系统,其使用将提高电网的安全性。
(2)超导故障限流器。利用超导体超导与正常状态的转变特性,快速限制电力系统故障短路电流,保障电网安全。
(3)超导大容量电缆。可大大降低输电过程中的电耗,提高能源效率。
关键词:全日制专业学位;电气工程;研究生培养;培养模式
作者简介:桂淑华(1987-),女,江西南昌人,南京工程学院电力工程学院,研究实习员。(江苏 南京 210000)
基金项目:本文系南京工程学院高等教育研究项目(项目编号:GY201220)、江苏省高校哲学社会科学基金项目(项目编号:2013SJD880016)的研究成果。
中图分类号:G643 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)08-0014-02
为加强培养高层次应用性专业人才队伍建设,教育部自2009年开始招收全日制专业学位硕士研究生,[1]各高校在原有专业学位培养方案的基础上做出了一些针对性的探索和改革,使其培养模式在保持基础知识深度的同时,更注重实践环节的培养,然而在近几年的实践中也逐渐暴露了一些问题。针对电气工程全日制专业学位研究培养现状,如何更好地培养具有工程实际应用能力的电气工程领域的人才,是一个值得积极探讨的问题。该问题也得到了许多学者的关注。[2,3]
一、我国全日制专业学位研究生培养现状以及存在的问题
1.我国全日制专业学位研究生培养现状
研究生培养模式是指研究生培养所构建的知识、能力、素质结构以及实现这种结构总体运行方式,主要构成要素有培养目标、入学方式、课程学习、导师指导、科学研究、学位论文、培养评价等环节。[4]但是由于专业学位研究生培养的独特性,其培养目标主要是面向经济社会或行业发展需求,针对特定职业,注重知识、技术的应用能力,培养具有良好职业道德、专业能力和素养的特定社会职业的高层次应用型专门人才。从知识结构上看,其课程设置以实际应用为导向,以职业需求为目标,以综合素养和应用知识与能力的提高为核心,强调理论性与应用性课程的有机结合。从评价标准上看,专业学位表征的主要是获得者具备社会特定职业所要求的专业能力和素养,具备从业基本条件,注重与职业资格认证的衔接,其培养质量主要用行业标准和从业能力衡量,其学位论文可以采用多种形式,重在考查综合运用科学理论、方法和技术解决实际问题的能力。由于专业学位的上述特点与传统的学术学位有着较大差别,因此其培养模式不能照搬学术学位培养的经验,而是各个学校根据各自专业特点,以应用人才的培养目标为导向,寻求合理有效的培养办法。
2.目前培养模式实施中暴露的问题
目前各高校在培养全日制专业学位研究生时普遍采用了校企合作、联合培养的模式,并形成一些有效的具体实施办法。例如许多高校要求全日制专业学位研究生到企业完成半年到一年的专业实践,在实践过程中运用所学知识分析解决有一定难度的实际问题;有的高校采用双师型师资结构,实现学校、企业双导师制,利用学校和企业不同的资源和环境将理论知识和实际应用衔接起来。学校和企业如此深度合作在国内还未形成长期积累的经验和普遍适用的规范,因此具体实践起来会暴露出一些问题:
(1)知识产权问题,成果归属存争议。传统的学术学位研究生在整个研究生阶段依靠学校培养,其所取得成果自然归于所属学校,但专业学位研究生有着学校学习和企业实践两种不同的培养经历,甚至导师也是学校、企业双师制,在研究生阶段所取得的科研或技术成果的知识产权归属成为一个存在争议的问题。
(2)技术问题,实践内容难深入。在企业实践阶段,企业导师应当引导专业学位研究生,通过研究解决企业遇到的实际问题来提高能力,达到培养目标。然而,企业的专业技术往往是企业的机密,特别是一些正在攻克的问题更是高度机密,实习学生并不是企业员工,如果对企业机密涉入太深则对企业构成潜在威胁。因此,企业在对实习生培养上必然有所保留,实践内容难以真正深入。
(3)企业管理问题,学生身份难定位。企业作为一个运营机构有其自身完备的管理机制,但其管理制度都针对内部员工,对来此实践的学生缺乏约束力,又不完全适用,且存在学校与企业多头管理的问题。学生在企业中的权力和责任不明确,导致身份难以定位。
二、南京工程学院电气工程全日制专业学位研究生培养探讨
南京工程学院电气工程专业的专业教学有着悠久的历史,是国家级特色专业建设点,该专业设有电力系统、继电保护、电网监控、输配电、供用电、电气工程自动化六个培养方向,以强电为主线,实现强电与弱电结合、理论与实践结合、技术与技能结合,将培养电气工程及其自动化领域的“应用型”高级工程技术人才作为主要目标。学校对电气工程全日制专业硕士的培养,依托新能源、电力行业,创办具有电校特色、产学研紧密结合的优势学科,从理论和实践教学两方面,在借鉴其他院校专业型研究生培养模式的同时,针对目前全日制专业学位研究生培养遇到的问题,对于如何根据学校实际情况培养和造就出具有实际应用能力,能在电力领域服务国家特殊需求的高层次专门人才问题进行了思考。[5]
1.构建合理的课程体系
学校充分认识专业学位与学术学位在培养目标、能力结构、评价标准上的区别,在课程体系设计上突出工程硕士的培养特点。在体系构架上采用模块化:按培养方向划分课程模块,按模块培养,有利于毕业生在相应领域方向就业。在课程类型上体现多元化:除常规课堂教学外,增设工程实践和专题研究类课程,促进理论学习与实际应用相融合,体现实践―理论―再实践的螺旋式规律。在工程实践上注重系列化:采用集中实践与分段实践相结合的方式,培养需要经历基础实践、工程实践、专题研究、毕业论文逐层提高的实践环节,可以使学生受到工程师的完备训练。具体课程体系如图1所示。
2.实行开放办学,促进校企合作,优化专业学位研究生培养的思路
对于电气工程专业高层次应用型人才培养必须打破学校界限,整合学校、企业、科研院所的教育资源,优化培养环境,实现产学研融合。广泛开展校企共建,形成体现行业先进水平的优质教学资源环境;学校、企业、政府共建“产学研联合体”,形成“平台共建、资源共用、成果共享”的可持续发展机制,促进产学研良性互动;依据产业结构调整学科专业布局,学科专业链对接产业链;企业参与人才培养全过程,依据产业技术发展,整合理论知识与实践经验,融合学科体系与职业资质标准,开发新课程,合编新教材;实行工学结合,交叉培养,实习实训“双指导”,毕业设计“双导师”,培养质量“双评价”。切实提高人才培养与产业需求的符合度。
要使专业学位研究生达到高层次应用型专业人才的水平,在培养方式上需要不断优化,从实践反馈中吸取经验,促进校企合作培养的深化、细化。在此方面有些思路可供参考:
(1)权责分清,利益共享,调动各方积极性。校企合作培养中由学校、企业和学生三方构成了一个社会关系,且该关系是在学校和学生双方关系基础上建立起来的,在关系开始之前就应当将各自的权力义务划分清楚,而最为有效的办法就是事先签订三方协议。在以往的校企合作经验中,联合培养方面的经验本来就不多,规范、协议并不完善,且一般都只有校、企两方,后续实践中可以考虑通过协议条款来划分各方权责,保证各方利益,从而调动各方积极性,达到更好的培养效果。
(2)开放与约束并举,实现深度合作、深入培养。企业培养学生的过程中,涉及到核心技术往往会“放不开”,原因在于缺乏约束。对于企业自身的员工,有劳动合同的保护,不用担心由于人员流动等原因引起技术泄密,而在读的专业学位研究生并非定向生,其毕业流向等都是未知之数,技术开放对企业是有风险的。解决这一问题需要在企业和学生之间建立信息安全保障机制,增强双方约束力,从而提高双方开放程度,企业可以放心利用更多的人才资源,学生可以掌握更深入的专业技术。
(3)在企业中建立专门的学生管理办法。企业对其培养的学生建立日常管理规章制度,与学分挂钩,对学生行为形成制约力;同时,企业对其培养的学生建立优招优遇机制,以实质优惠吸引这些已提前熟悉工作的学生加入企业团队。
3.根据电气工程专业特点,因材施教,因才选企
电气工程是一门内容丰富、方向众多的大型学科,涉及到电力系统、电机、电工技术等多个二级学科,每个二级学科又有许多专业方向,以电力系统为例,有发电、输电、配电、电力运行、电力建设、电气设备等多个方向。在本专业的专业学位研究生招生时,可以不把每个学生的培养方向都划分到非常细致,而是在培养过程中综合学生个人素质、个人偏好以及行业发展需求现状,对方向选择进行推荐和引导。借助合作企业的资源让学生认识到各方向的真实内涵与内容,并帮助学生选择合适的企业开展实习学习,最终达到为社会培养高层次应用型电气工程专门人才的目标。
三、总结
电气工程全日制专业学位研究生的培养到目前为止并没有形成非常完善的培养模式,经验的积累、新办法新思路的尝试仍然需要实践的检验。把握教学定位、把握培养目标、把握专业特点是推进培养模式成熟化、高效化必须坚持的基本准则,也是在此方面优化和完善的思路来源。在教育部的大力支持和各高校的积极探索下,本专业的全日制专业学位研究生培养必将日趋完善,为经济、社会的发展贡献出更多的人才。
参考文献:
[1]唐欣.全日制专业学位研究生实践能力培养模式研究[J].中国电力教育,2013,(25).
[2]黎静华.电气工程学科研究生培养方法的思考[J].中国电力教育,2013,(16).
[3]李良碧.工科专业学位研究生培养质量提高途径之探析[J].中国电力教育,2013,(25).
关键词:电气工程;自动化;现状
中图分类号:F407文献标识码: A
前言
电气工程及其自动化是我国的重点建设学科,从建国初期至今,我国从保障国家安全和社会民生以及经济建设的角度出发,就对电气工程非常重视。伴随着我国高等教育在电气工程方面的长期的投入,培养了大批电气工程及其自动化领域的建设者,从而支撑起我国改革开放三十多年来社会经济突飞猛进的进程,也进而推动了自身的完善和突破。
一、电气工程及其自动化概述
1.电气工程及其自动化的发展概述
电气工程及其自动化是电气工程领域的新兴学科,在原有的电气信息领域基础上,跟随现代科技发展的步伐,市场经济建设的需要,其自身也开启了自动化的进程。它本身既是一门较为复杂的交叉学科,又是现代电气工程建设所依赖的技术基础。电气工程及其自动化起步于上个世纪70年代的美国,后伴随着第三次科技革命的浪潮给各国在经济建设领域贡献了极大的价值。由于涉及信息与计算机技术,自动控制技术,电力、电工、电子、电机等基础技术,故而电气工程及其自动化需要进行内部的协调发展,通过不断地技术优化组合和关键技术的突破以实现电气工程及其自动化的不断进步。随着电网改造等一系列国家级重大电气工程项目的建设开工,电气工程及其自动化在我国也取得了长足的发展和进步。
2.电气工程及其自动化的价值概论
电气工程及其自动化已经深入到我国经济发展的每一个细节中去,发挥着提高生产力,促进生产方式的优化革新,对国计民生有着突出的贡献。笔者结合自身工作经验认为电气工程及其自动化在以下四个方面发挥着无可替代的积极作用。第一,在工业制造上,通过一系列的电气工程及其自动化措施实现了远程控制以及自动化高效率的生产;第二,在交通上通过电气工程的改造,实现了轨道交通的提速和安全性保证,为运输行业的蓬勃发展奠定了良好的基础;第三,在民用领域,实现了大型电网升级改造,民用配电、安防系统等一系列民用设施的应用,提高了人民生活质量与水平;第四,在现代信息通讯上,电气工程自动化设计无处不在,为国家安全和人民生活以及经济建设做出有力保障。
二、电气工程及其自动化的现状
1.电气工程及其自动化在技术领域的现状
电气工程及其自动化是一个跨学科的工程学专业,伴随着第三次科技革命在世界范围内的广泛影响,人们的工作与生活也步入了电气化时代,而电气工程及其自动化则是顺应现代市场经济和生产力的需求而逐步开启自动化元素,但其基础技术支持依然未变,通过对电力系统的实验与应用,电子技术的研发,计算机信息技术的广泛应用,电气工程及其自动化形成了一个较为庞大的多学科实践体系。
1992 年国际电工委员会颁布了IEC6113-3标准,为全球各厂商在可编程控制器上提供了一套标准的国际化控制器编程语言,以实现了计算机系统开发下搭建开放的开发平台,通过几十年的技术经验积累,结合智能仪表、可编程控制器、马达启动与控制器等一系列设备及技术,目前已形成了分布式和现场总线式控制系统,广泛应用在生产生活中,伴随着信息技术对各类设备的深入影响,现今电气工程及其自动化还结合了多种传感器和控制器以实现远程监督与控制,从而大大提高生产效率和安全性。
2.电气工程及其自动化在人才培养的现状
我国在电气工程领域的教育投入长期保持高度重视,建国初期便在整合院校资源时将电气工程作为重点学科单独重组院校,相继建设了三大重点电气工程学校,分别是华北电力大学、东北电力大学和上海电力学院。由于国家经济建设的需要,在改革开放的三十多年间,电气工程及其自动化几乎成为各理工类高校必设专业,为我国电气工程的建设与发展培养了大量的电气工程师。但伴随着我国产业升级和经济结构调整,以及节能减排和产业创新等政策的提出,电气工程作为基础性行业也必将面临新的挑战,传统的人才培养模式对于我国社会经济发展形势而言,已经暴露出创新实践能力不足,设计开发思路传统,技术平台支持薄弱等现象,这些现象也急需在政府的引导下,企业和高校共同合作解决,从而带来良好的社会经济效益。
三、电气工程及其自动化的现状分析及个人观点
1.电气工程及其自动化领域培养模式需要与时俱进
我国现有的电气工程及其自动化人才培养模式急需改进,在面对商业市场需求时,单纯的理论成果或者实践经验无法单方面完成预定的项目目标,这就需要在其人才培养上重视卓越工程师的培养。现实的人才培养体系中,从该专业从事的工作分开进行理论和实践的部分,已经不能适应我国庞大的产业升级需求了。所以笔者认为企业与高校要积极合作,同时吸取国际先进培养经验,就未来的电气工程及其自动化发展根据社会经济发展趋势做出预估,锚定人才培养方向,使电气工程师既有理论研究水准,还有实践创新能力,并在跨学科上拥有丰富的知识技术储备,在高精尖领域有广阔的视野,在设计思维和理念上有人文内涵。这一切都需要企业与高校积极营造良好的人才培养环境,夯实技术实践基础等系列措施来实现,以促进电气工程及其自动化实现与时俱进。
2.电气工程及其自动化需要实现重大课题的突破
电气工程及其自动化的自我完善与进步来自于理论创新和实践创新,而我国在进行着产业升级和经济结构调整,面对即将消失的人口红利,工业生产方式必将走向高科技、自动化的轨道,一大批工业企业将面临电气工程方面的重大改造甚至要求有突破性的创新设计和技术应用,而这些也正是电气工程及其自动化完成自我进步良好机遇。凭借着广阔的技术需求市场,我国在电气工程及其自动化领域应该设立重大课题进行集中攻坚,抓住重点,实现我国电气工程自动化的不断进步。
3.电气工程及其自动化需要搭建更加智能化的系统开发平台
在面对商业市场的需求时,除了在大型课题上需求电气工程的专业技术进步与突破,还要满足一般企业和市场主体对电气工程及其自动化的经济型需求。为此,在信息技术日益发展的今天,搭建更智能化的电气工程及其自动化开发平台以实现低成本、高效益的目标,能够满足普遍企业追求经济效益的诉求,也能大大提高我国各领域在电气工程及其自动化方面的普及程度。
结束语
通过对电气工程及其自动化的概念和作用进行简述,并认为电气工程及其自动化在现今面临人才培养模式脱节,在个别领域因为经济效益欠佳,行业技术普及程度还不够高等现象,结合笔者自身经验认为应该在电气工程及其自动化人才培养上走向校企联合、国际合作的大方向,在电气工程自动化上要结合我国发展需要,积极实践实现关键技术的进步与突破,同时还要兼顾中小企业在经济效益上的诉求,结合现代信息技术的发展,搭建更加智能化的电气工程及其自动化开发平台以提供更高价值的技术支持,以取得良好的社会经济效益。
参考文献:
[1]刘海蛟.电气工程及其自动化的发展[J].工业技术.2013.
[2]周焕涵.浅析电气工程及其自动化的建设与发展趋势[J].动力与电气工程.2014.
[关键词]电气工程;自动化;现状;建设;发展
中图分类号:TN830.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)02-0144-01
电气工程及其自动化是我国的重点建设学科,从建国初期至今,我国从保障国家安全和社会民生以及经济建设的角度出发,就对电气工程非常重视。伴随着我国高等教育在电气工程方面的长期的投入,培养了大批电气工程及其自动化领域的建设者,从而支撑起我国改革开放三十多年来社会经济突飞猛进的进程,也进而推动了自身的完善和突破。
一、电气工程及其自动化的发展概述
1、电气工程及其自动化的发展概述
电气工程及其自动化是目前电气工程中新型且先进的科学技术,新时代下市场经济建设对电气工程及其自动化建设需求越来越高,推动自动化全面启动。电气工程及其自动化自身属于一种比较复杂的学科,同时在电气工程发展中又是一项不可缺少的技术。由于电气工程及其自动化建设是依托信息技术、计算机技术、自动控制技术以及多种基础技术相结合而成的新型技术,所以,电气工程及其自动化建设若想取得良好发展,首先要对其内部进行科学、合理调整与搭配,将所含技术不断优化,并不断加强创新与突破,推动电气工程及其自动化可持续性发展。
2、电气工程及其自动化的价值概述
电气工程及其自动化建设为我国经济、社会发展做出巨大贡献,在各生产行业中也有着非常重要的作用,不仅可以提升各个企业的生产力,同时也促进生产方式以及生产技术的优化与进步。例如:电气工程及其自动化在工业制造、交通运输、民用领域以及通讯设施等多方面作用尤为突出。各领域中采用电气工程及其自动化措施后均有良好的改变,工业制造不仅提高了生产效率,同时实现了远程监控;电气工程及其自动化完全提高了交通运营管理效率,并且提升了交通运输的安全性;在电气工程及其自动化的建设下,民用配电、安全防预等多方面系统功能明显增强,为人们用电提供方便与安全,改善人们生活质量,提高生活水平;同时电气工程及其自动化在现代信息通讯上起到了非常广泛的应用效果,实现信息自动化,全面提高国家以及人们的经济效益。
二、电气工程及其自动化的现状
1、电气工程及其自动化在技术领域的现状
电气工程及其自动化属于交叉式学科,包含学科种类较多,涉及到的技术也比较多样化。在科技革命的影响下,电气工程及其自动化已经逐渐深入到生产与生活中,电气工程及其自动化与现代科技发展共进步,对市场经济以及各行业生产力有着很大的影响,自动化目前已经成为当代的主力运行模式。但是由于电气工程及其自动化建设中基础技术还在保持原有的能力中,经过不断加强电子技术的研究,并多次试验与实践,目前电气工程及其自动化建设已经发展成为一项可实践与应用的学科。
1992年国际电工委员会颁布了IEC6113-3标准,为全球各厂商在可编程控制器上提供了一套标准的国际化控制器编程语言,以实现了计算机系统开发下搭建开放的开发平台,通过几十年的技术经验积累,结合智能仪表、可编程控制器、马达启动与控制器等一系列设备及技术,目前已形成了分布式和现场总线式控制系统,广泛应用在生产生活中,伴随着信息技术对各类设备的深入影响,现今电气工程及其自动化还结合了多种传感器和控制器以实现远程监督与控制,从而大大提高生产效率和安全性。
2、电气工程及其自动化在人才培养的现状
我国在电气工程领域的教育投入长期保持高度重视,建国初期便在整合院校资源时将电气工程作为重点学科单独重组院校,相继建设了三大重点电气工程学校,分别是华北电力大学、东北电力大学和上海电力学院。由于国家经济建设的需要,在改革开放的三十多年间,电气工程及其自动化几乎成为各理工类高校必设专业,为我国电气工程的建设与发展培养了大量的电气工程师。
但伴随着我国产业升级和经济结构调整,以及节能减排和产业创新等政策的提出,电气工程作为基础性行业也必将面临新的挑战,传统的人才培养模式对于我国社会经济发展形势而言,已经暴露出创新实践能力不足,设计开发思路传统,技术平台支持薄弱等现象,这些现象也急需在政府的引导下,企业和高校共同合作解决,从而带来良好的社会经济效益。
三、电气工程及其自动化的现状分析及个人观点
1、电气工程及其自动化领域培养模式需要与时俱进
我国现有的电气工程及其自动化人才培养模式急需改进,在面对商业市场需求时,单纯的理论成果或者实践经验无法单方面完成预定的项目目标,这就需要在其人才培B上重视卓越工程师的培养。现实的人才培养体系中,从该专业从事的工作分开进行理论和实践的部分,已经不能适应我国庞大的产业升级需求了。所以笔者认为企业与高校要积极合作,同时吸取国际先进培养经验,就未来的电气工程及其自动化发展根据社会经济发展趋势做出预估,锚定人才培养方向,使电气工程师既有理论研究水准,还有实践创新能力,并在跨学科上拥有丰富的知识技术储备,在高精尖领域有广阔的视野,在设计思维和理念上有人文内涵。
2、电气工程及其自动化需要实现重大课题的突破
电气工程及其自动化的自我完善与进步来自于理论创新和实践创新,而我国在进行着产业升级和经济结构调整,面对即将消失的人口红利,工业生产方式必将走向高科技、自动化的轨道,一大批工业企业将面临电气工程方面的重大改造甚至要求有突破性的创新设计和技术应用,而这些也正是电气工程及其自动化完成自我进步良好机遇。凭借着广阔的技术需求市场,我国在电气工程及其自动化领域应该设立重大课题进行集中攻坚,抓住重点,实现我国电气工程自动化的不断进步。
3、电气工程及其自动化需要搭建更加智能化的系统开发平台
在面对商业市场的需求时,除了在大型课题上需求电气工程的专业技术进步与突破,还要满足一般企业和市场主体对电气工程及其自动化的经济型需求。为此,在信息技术日益发展的今天,搭建更智能化的电气工程及其自动化开发平台以实现低成本、高效益的目标,能够满足普遍企业追求经济效益的诉求,也能大大提高我国各领域在电气工程及其自动化方面的普及程度。
结语
电气工程及其自动化在现今面临人才培养模式脱节,在个别领域因为经济效益欠佳,行业技术普及程度还不够高等现象。因此,应该在电气工程及其自动化人才培养上走向校企联合、国际合作的大方向,在电气工程自动化上要结合我国发展需要,积极实践实现关键技术的进步与突破,同时还要兼顾中小企业在经济效益上的诉求,结合现代信息技术的发展,搭建更加智能化的电气工程及其自动化开发平台以提供更高价值的技术支持,以取得良好的社会经济效益。
[关键词]电力工程;课程群;优化方案
电气工程及其自动化专业作为传统的工程学科,已有上百年的发展历史。为适应新时期社会对电气工程人才的不同需求,国内外高校不断推动电气工程教育的发展与改革,教育理念也随着时代的发展而变化,从原来的“重理论轻实践”,逐步发展为“厚基础、宽口径、重能力”。[1][2]电力工程作为电气工程及其自动化本科生培养的主干课程,是电气工程本科生人才培养的重点课程,也是整个电气工程专业的基础课程。[3]可见,如何提高电力工程课程的教学水平,这对于提高本科生的教育水平及毕业质量有着重要的意义。电力工程作为一门整合工厂供电及电力系统分析两门课程的综合性课程,对构建本科生电力系统知识体系具有举足轻重的作用。课程内容的丰富性造成了学时紧张、讲课内容泛而不精的情况。为解决该问题,可以从宏观层面出发,将若干电力工程相关课程内容统一整合,从而优化学时,突出重点,推动电力工程课程群建设,使学生对电力系统的整体设备运行、调度、保护及设计有一个完整的了解,最终让学生构建完整的电力工程知识体系,满足电力工业对人才发展的需求。这样,加紧推进电力工程课程群建设与实践,就成为了电气工程本科生教育改革的首要任务。
一、课程群建设理念简介
20世纪90年代,北京理工大学在题为《在课程建设中应当以教学计划的整体优化为目标》的教育改革项目中,首先提出了课程群建设的总体思路,继而逐渐发展成为学科教育改革的新兴理念,为国内众多高校教育改革提供了参考。课程群的主要内涵为[4]:整合三门及三门以上学科相关课程,相互传承,相互渗透,相互补充,从而整合课程授课内容,使课程结构合理,层次清晰,进一步挖掘课程的整体优势,从而建立起学科优势。课程群不仅能使学生能够在较短的学时内掌握重点、有效的知识,构建坚实的知识体系,也能使教师在授课过程中将有限的知识点讲透讲精。课程群的整体是全面而严谨的,这就避免了原来单一课程为求知识全面而进行“蜻蜓点水”般的讲课模式。
二、电力工程课程群建设方案
建立电力工程课程群,首先应分析原有课程授课模式的不足,然后参考课程群的内涵,选择合理的相关课程,建立对应的课程群,这样才能提出合理的优化整合方案。
(一)原有授课模式的不足
电力工程课程是整合工厂供电及电力系统分析相关课程的一门综合性课程,主要讲授电力系统的基本组成和运行原理,电力系统的元件参数计算、稳定运行分析和故障分析的基本方法,电力系统电气主接线设计、主要电器设备选择的原则和方法、继电保护等内容。由于囊括了工厂供电及电力系统分析两门课程的内容,其课程内容丰富且繁重。在有限的学时中讲授如此多的内容在给教师带来极大授课压力的同时,也会让学生渐渐失去学习热情,并最终影响其对整个电力系统知识体系的构建。
(二)课程群课程的选择
电力工程课程群建设,须秉承学科相近的原则,对知识点有重复或传承的课程进行整合优化,从而建立起合理有效的课程群,使教师能轻松地传播知识,学生能有效地学习知识。为此,结合我校电气工程教育的特色与传统,我们挑选出了电力系统继电保护原理、电气控制技术及电力系统调度自动化等三门课程,结合电力工程课程来建设电力工程课程群。电力系统继电保护原理主要讲授继电保护的基本概念、输电线路的电流保护、接地保护、距离保护、纵联保护的基本原理,变压器保护的基本配置及主要保护的基本原理,自动重合闸、发电机保护、母线保护等内容。电气控制技术则主要讨论异步电动机拖动系统和直流电动机调速系统的起动和调速控制技术,以及电气线路的分析和设计,常用电磁式低压电器的作用与分类、结构与工作原理,可编程控制器的基本工作原理等。电力系统调度自动化则以电力系统“四遥”为主线,主要讲述电力系统调度自动化的有关理论,性能和运行特性,涉及电力系统稳态运行的相关基础理论。从上述三门课程讲授的内容可以看出,其与电力工程的课程内容互有传承,相互渗透,并有较多的重复。电力工程主要讲授电力系统分析的基础内容,继电保护则是在其基础上的升华。因为系统的稳定运行离不开保护装置的调节与动作,而保护装置的调节与动作又离不开电气控制设备的判断与运行,而这一切设备的自动化管理都离不开“四遥”技术的调度与管理。因此,从内容上可以较为清晰地看出,这四门课程存在明显的传承关系,因而在授课过程中存在较多知识重复的问题。建立电力工程课程群,就是以电力系统稳定运行为基点,逐步提升知识的难度与高度,使知识结构紧密,易于学生掌握。为建立结构合理、层次清晰的电力工程课程群,就要对教学内容及课时进行整体优化。
(三)电力工程课程群整体优化方案
可以从三个角度来优化电力工程课程群,分别为课程优化、实验优化以及考核优化。课程及实验优化主要以教师为主体,即明确“教什么”,而考核优化则主要以学生为主体,即明确“学什么”。1.课程优化针对四门课程授课内容的特点,可以首先将电力工程课程中的继电保护一节的内容移到电力系统继电保护课程专门讲授,而电力系统监测与控制的内容并入电力系统调度自动化课程中讲授,与开关电器电弧、灭弧相关的原理及相应保护设备,则并入电气控制技术的高低压电器一节讲授。此外,电力系统继电保护的微机保护一节与电力系统调度自动化课程内容有较大的重复,特别是硬件部分有许多相同之处,因此可以考虑将其并入电力调度自动化课程中讲授。由此,通过重新制订教学大纲,根据教学内容重新安排学时,可以使每一门课程的学时数得到合理安排。2.实验优化以往为促进学生理论与实践相结合的能力,每一门课程都配以相应的实验。该类实验的特点是与教材内容结合较为紧密,但主要以验证性及演示性实验为主,实验时间分散,实验内容缺乏系统化。学生通过实验只能片面地了解一部分课程内容,且只能了解部分设备的运行情况,缺乏对整个电力系统运行的深入理解。因此,有必要整合实验内容,将单一分散的实验课时整合为持续时间较长的整体的课程设计。以上述四门课程为例,可以强调四门课程综合的课程设计,如要求学生设计某厂矿的变电所,从而考核学生电气设备选择、电气主接线设计、负荷计算等方面的知识。同时,还可以在此基础上增加继电保护装置的要求,并要求学生绘出遥信遥感的结构图,从而考查学生综合运用知识的能力,使学生能够通过课程设计,达到整体了解变电所设计运行的基本方法以及注意点,从而提高学生系统学习能力的目的。此外,还可以安排学生到临近变电站进行参观实习,让学生了解相关电气设备具体的作用,增强学生的感官认识。相较于以往效率较低的课程实验,这样可以极大地提高学生的学习效率,并促进学生知识的整体消化吸收。3.考核优化课程内容的优化必然带来考核内容的优化。以往由于课程知识点繁杂,学生在期末复习时需要记忆许多与本门课程内容关联度不高的知识点,而课程的核心知识点却由于复习时间紧而未能有效地掌握,从而影响了学生的成绩。因此,通过课程群内容的整体优化,每一门课程都有相应的重点内容,这使得学生能够在复习时能紧紧围绕课程的核心知识点展开,而将关联度并不高的内容放入课程群的其他课程中进行复习,从而提高每一门课程的学习和复习效率。这样既能够提高学生的学习成绩,也能使学生掌握合理有效的学习方法。课程优化、实验优化以及考核优化有效地改善了教师与学生的教学及学习情况,使得教师讲授最优化,学生学习最优化,使学生在有效的时间内牢固掌握核心知识成为可能,从而实现了课程群建设的目标与意义。
三、结束语
本文针对建设的电力工程课程群,分析了课程群内不同课程的特点,从课程、实验、考核三个方面提出了具体的优化方案,为进一步推动电气工程本科生教育改革提供了参考。当然,相关优化方案还需在后续教学过程中根据实际教学效果不断地完善改进,这样才能使教学方法紧跟时展的脚步,使培养的学生能够符合社会对人才发展的要求。
作者:牟龙华 李松峰 张 鑫 王伊健 单位:同济大学
[参考文献]
[1]丁守成,张爱华,黄瑞,等.电工电子实验系列课程体系建设[J].电气电子教学学报,2015(6):98-100,104.
[2]张涛,吴谨,熊庆国,等.电子电气类工程教育的探索与实践[J].大学教育,2013(5):30-31.
关键词:电气工程及其自动化;人才培养模式;课程体系
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)33-0038-02
为解决山东省高等学校面临的办学模式单一、同质化倾向明显、学科专业结构不能够适应经济社会发展等问题,山东省在地方高校中遴选了一批基础型、应用型和高素质技能型人才培养特色名校进行重点建设。山东理工大学(以下简称“我校”)入选了首批应用型特色名校立项建设单位,电气工程及其自动化专业是我校重点建设的专业之一。
根据我校的办学特色,以及电气工程及其自动化专业特点,设立的建设目标是立足山东半岛制造业和蓝黄经济区建设,面向全国城乡电网改造升级与智能电网发展,培养具有“基础厚、能力强、扎根基层、踏实肯干”的应用型人才。学校和学院从深化人才培养模式与课程体系改革,加强师资队伍建设,完善产学研合作体制机制,改善实验实训条件建设,增强社会服务能力,辐射带动专业群等6个方面对专业进行了建设。
一、专业基础及特色
我校电气工程及其自动化专业本专业前身为农业电气化专业,1977年开始招收本科生,1998年改为电气工程及其自动化。在30多年的发展历程中,始终以培养具有“基础厚、能力强、扎根基层、踏实肯干”的应用型人才为目标,积极服务于电力及其相关企业。本专业2007年被评为山东省特色专业,2009年被确定为国家级特色专业建设点;紧密围绕智能电网建设以及节能降耗等生产实际,形成了智能配电网自动化、输电线路暂态分析与保护、现代电气传动与节能技术、新能源发电及并网控制技术等特色优势方向。电气工程及其自动化专业所在的电气与电子工程学院现有4个本科专业,另外3个分别是自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术。由于4个专业中既有“强电”专业,也有“弱电”专业,因此在发展和建设过程中,可以强弱结合,协调发展。
我国智能电网的迅速发展,加大了电力及其相关企业对电气工程及其自动化专业人才的需求。随着山东半岛制造业的蓬勃发展和山东“一蓝一黄”经济区建设的推进,城乡电力需求越来越大,城网、农网智能化改造升级陆续展开,对电力系统运行维护、设计开发、分析研究等人才需求越来越大。同时,相关企业对电气传动与节能、新能源开发利用等技术人才的需求日趋旺盛。因此需要紧密结合电力及其相关企业的人才需求,根据行业的动态发展,不断改革培养模式和课程体系,以实现学生知识、能力、素质协调发展。
二、人才培养模式建设思路及内涵
根据山东省特色名校的建设要求,以及我校的办学基础和特色,我校电气工程及其自动化专业的办学定位是应用型人才培养。在学校制订的“知识、能力、素质”三位一体的人才培养体系的大框架下,针对电气工程及其自动化领域的新发展、新要求,制订了“一强二弱,三融四化”的人才培养模式。
“一强”指电力系统强电知识和技能。主要学习电机、发电厂电气部分、高电压技术、电力系统分析、电力系统继电保护、电力电子等方面的知识和技能。
“二弱”指电力系统控制与通信两方面弱电知识和技能。其中在电力系统控制方面,主要学习计算机控制、电力系统微机保护、嵌入式系统、电气控制与PLC等方面的知识和技能;在电力系统通信方面,主要学习信号与系统、通信网络、无线通信、光纤通信等方面的知识和技能。
“三融”指企业技术人员融入师资队伍、学科前沿融入课堂教学、研究成果融入教学全程。其中企业专家融入师资队伍,指从企业聘请具有丰富工程实践经验的工程技术人员和管理人员担任兼职教师,举办讲座、指导毕业设计和实习,参与专业建设、课程开发和教研教改活动;学科前沿融入课堂教学,指将行业与产业发展形成的新知识、新成果、新技术引入课堂教学;研究成果融入教学全程,指将本专业在电力系统故障监测与定位、智能配电与用电、电气传动与节能、特种电机及其控制、分布式电源及其并网控制等方面的研究成果融入课堂教学和实践教学全程。
“四化”指课堂教学同步化、实践项目层次化、课程设计综合化、毕业设计实战化。其中,课堂教学同步化,指将数字电子技术、嵌入式系统基础等基础课实施“同步互动式”课堂教学改革,课堂教学与实践教学同步,教师与学生、学生与学生进行教学互动;实践项目层次化,指实践主要包括实验课程、电工电子实训和生产实习,实验课程由验证性加深过渡到综合性,由实验室过渡到实训中心,再由综合性发展到创新性,由实训中心过渡到创新实验室,分阶段分层次进行;课程设计综合化,指专业课程设计内容综合2门以上课程,3~4名学生设计一个题目,培养学生的创新意识和团队合作精神,为做好毕业设计打下良好的基础;毕业设计实战化,指毕业设计题目紧密联系科研课题或生产实际,实行一人一题,真题真做。
三、课程体系建设
课程体系建设是实现人才培养目标,实践培养模式的基础,在对电力行业及相关企业充分调研的基础上,结合我校自身特点和专业特色,紧密围绕智能电网建设、新能源开发与利用、厂矿企业节能降耗的发展需求,在专业课的设置上,构建“一强二弱,三融四化”课程体系,提出以精品课程体系建设为龙头,构建模块化培养框架,[1]在公共必修课、学科基础课和素质教育课的基础上,专业课由专业公共课、电力系统运行与控制、电力系统继电保护与自动化、电力电子及其应用4个方向模块构成,如表1所示。
表1 电气工程及其自动化专业课程体系
序
号 课程类别 课程名称 备注
1 专
业
课 强电课程 弱电课程 专
业
公
共
课
控制类 通信类
电机学
电力电子技术
电力系统分析
电气控制与PLC
高电压技术
电力系统电气部分设计
电力系统继电保护 自动控制原理
嵌入式系统基础
计算机控制技术
电气检测技术 信号与系统
现代通信原理
电力系统通信
电力系统安全分析
电力系统控制
学科前沿课(1) 学科前沿课(2) 电力系统运行与控制方向
电力系统微机保护原理与算法
电力系统自动化
学科前沿课(1) 学科前沿课(2) 电力系统继电保护与自动化方向
电力传动与控制系统
电力系统柔性输配电技术
学科前沿课(1) 学科前沿课(2) 电力电子及其应用方向
2 公共必修课 大学英语、计算机应用基础、C语言、基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、形势与政策、军事理论、体育、文献检索
3 学科基础课 高等数学、复变函数与积分变换、概率论与数理统计、线性代数、大学物理、工程制图、大学物理实验、电路、电磁场、模拟电子技术、数字电子技术
4 素质教育课 中国传统文化、大学生发展与职业规划、大学生就业指导、学科导论、经济学概论等
5 实践环节 入学教育及军训、社会实践、公益劳动、金工实习
电子工艺实训、电气工程实训、生产实习
模拟电子技术课程设计、数字电子技术课程设计、综合课程设计
毕业实践与毕业设计、毕业鉴定
提出对“嵌入式系统基础”“电机学”“电气控制与PLC”“发电厂电气部分”“电力系统自动化”“高电压技术”“电力系统继电保护”等专业核心课程按照省级精品课程标准进行建设;对实践性比较强的课程,如“电力系统安全分析与控制”“电力系统柔性输配电技术”“电力系统继电保护”“电力信息技术”等,开展校企共建,即按照企业工作流程、岗位技能和综合素质要求,确定课程结构、选择课程内容、开发专业教材、共同组织教学;先由学校的专业教师进行课程基础知识讲授,再由企业一线工程师进行实际项目的实战技巧讲解,并形成教学案例。
在培养计划的制订过程中,对专业课程教学内容进行了重新审视和更新,不求全和细,重视精和新,并且要求每门课程至少有3名教师可以讲授,制订了所有课程的教学大纲。在制订过程中充分注意了课程之间的衔接,剔除了后续课程中学生在其他课程中已经学习的内容,减少课程门数和课程内容的重复,实现了课程的重组和整合,提高了课程综合化程度。[1]
在教师教学过程中,鼓励教师进行先进教学方式改革。在山东省特色名校工程建设的资助下,学院通过硬件条件的建设,实现了“嵌入式系统基础”课程的“同步互动式”教学,即讲、学、练、考一体化的教学方式,取得了很好的教学效果,下一步将对“电气控制与PLC”等实践性强的课程进行“同步互动式”教学改革;另外,学院积极鼓励教师将科研成果向教学转化,改革教学内容,组织教学案例,对专业性很强的课程,如“电路系统自动化”“电力系统分析”等进行了“案例式教学”改革,[2,3]拓宽学生的视野;为了加强学生自主学习和创新能力的培养;鼓励教师进行“框架式”教学改革,打破传统的“教与学”课堂教学模式,在教学大纲和教师的引导下,让学生参与到课堂教学中来,并能自主创新的完成教学内容。
四、主要改革成果
第一,在“一强二弱,三融四化”人才培养模式的引领下,制订了电气工程及其自动化专业培养方案,对未来人才培养的培养目标、主干学科、课程体系、专业主干课程、主要实践环节及教学安排进行了规定,并进行了实施。培养方案中增加了实践性课程的比重,通过增加实验、实习、实训等环节的课时和科目,在保证质量的前提下,增强学生实践动手能力的培养,满足应用型人才的培养要求。
第二,通过“培养、引进、共享”的师资队伍建设措施,对人才队伍进行了建设,每年选派至少2名骨干教师到国内外知名高校访学,启动了青年教师素质提升工作,通过到知名高校助课、下企业锻炼、学历提升等渠道,对青年教师的教学和科研素质进行提升,同时每年至少聘任两名行业企业技术骨干担任兼职教师。
第三,对实验实训条件进行了建设,新建高电压技术实验室,110KV变电站仿真实验室,扩建了电力自动化综合实验室,使电气工程及其自动化专业的实验实训内容更加贴近行业及相关企业的生产实际。
第四,积极发挥已有精品课程的示范和引领作用,按照精品课程的标准建设了多门核心课程、校企共建课程和双语课程,形成高质量课程教学资源。
第五,通过电气工程及其自动化专业建设的带动作用,促进自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术等专业的人才培养模式和课程体系改革,并且对3个专业的师资队伍建设、核心课程、实验实训条件等方面起到了很好辐射带动作用,带动了3个专业的发展。
参考文献:
[1]赵舵,冯晓云.电气工程及其自动化专业人才培养及课程改革的研究[J].电气电子教学学报,2008,(S1):88-89.
关键词:新工科;电气工程;人才培养
2017年2月18日,教育部指导高等工程教育发展战略研讨会在复旦大学召开,并了《新工科建设复旦共识》。教育部高教司在指导新工科高校建设时提出主题为“新工科建设:愿景与行动”,目的在于加速发展新工科建设,紧密结合高校工科实践教学改革所面临的问题、解决途径进行深入探讨,最终提出新形势下新工科建设行动计划(“天大行动”)。同年4月28日CDIO联盟年会在浙江大学城市学院召开,大会提出“专业认证、建设新工科背景下的CDIO工程教育改革与发展”这一主题,并展开充分交流和研讨,经大会决议正式开展工程教育专业委员会的“千生计划”。5月11日,在湖南工程学院由全国地方高校卓越工程教育校企联盟、CDIO工程教育联盟联合主办的“全国地方高校新工科发展高峰论坛”召开,论坛指出应高度凝聚地方高校发展新工科建设。新工科建设是高等教育为适应产业发展而提出的新的教育改革,是未来提升国家综合竞争力和国际市场竞争力的保障,能够有效改变目前高校工程教育现状,为适应我国新型产业经济发展需求培养创新人才。目前我国正朝着从“中国制造”到“中国创造”的经济发展转型,这就需要培养能适应新产业的大量具有创新能力的高水平工程人才,从而我国高等教育改革面临着培养高等工程人才的转变。笔者作为一名从事多年高校电气工程专业一线教师,结合自身的经验与新工科的内涵,提出对新工科背景下地方院校电气工程专业人才培养的思考,现将思考总结如下。
一、普通电气专业人才培养
电气专业本科生的培养已经具有了比较成熟且模式固定的培养方式,就专业骨干课程为例,通常是以第一、第二学年进行通识基础课学习,第三学年度完成专业基础课学习,第四学年度对开展专业课及毕业论文的设计。传统培养模式的优点在于依托完备的教学体系完成知识传授的过程,以课程知识为中心、学生掌握为目的。然而在全面展开教育教学改革的大潮中,这种传统授课方式存在知识结构简单化、教学方法单一化的弊端,很难与现代高等教育发展需求相适应。传统的人才培养模式是以教师为中心的单声道授课,简单、枯燥的形式完成传道、授业、解惑的过程,缺乏与学生的互动过程,忽视了学生能力的培养;考核机制的单一,过度重视卷面成绩,也不利于学生能力的培养。新工科背景下课堂改革应以学生作为主体,应当充分发挥学生能动性,提高学生学习主动性和积极性,这样,学生才能在学习过程中利用多种手段和方式培养其创新意识和创新能力,才能成为符合产业经济发展需求的合格人才。
二、新工科背景下适应产业发展的人才培养
高等院校工程人才培养应与产业发展需求密不可分和相互支撑。只有培养出既掌握基础理论和基础知识,又具有工程实践能力的高素质应用型工程科技人才,才能在未来国际市场新技术和新产业的竞争中处于优势地位,才能适应产业发展的需求。目前信息技术的应用已与传统行业完成相互融合,尤其是传统产业智能化改造,迎来了“互联网+”“工业4.0”时代的到来,促进了智能电网、数字工厂、电子商务、生物信息、智慧城市等新兴产业发展。传统和相对单一的技术创新正转化为具有商业模式的设计、制造、流通、消费等全面式的技术创新。高等工程技术人才的核心是實践能力,并具有研发核心技术、组织管理等素养的综合性创新型人才。在电气工程专业人才的培养过程中,应注重知识传授与技术创造的紧密结合,应注重技术资源整合与创新能力的紧密结合,使工程技术人才充分全面地理解社会产业的需要,推动新兴产业的发展。
在产业发展形势转变的背景下,应充分地认识到人才的重要性。首先要将人才的培养定位在创新层面,注重具有工程意识的技术人才,为未来产业发展培养具有工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力的科学家、工程师和企业家。其次是人才的培养质量。合格的具备工程素养的人才应具备多维知识与能力结构,能够满足未来产业发展在技术运用、创新等方面的需求。适应产业发展的新工科创新人才的培养核心在于创新能力的提高,涉及专业知识、创造意识、创新思维等多方面,同时还要求具备整合与开发、团队合作、组织领导、相互交流和终身学习等能力,因此培养具有开拓进取创新能力的人才势在必行。
三、新工科背景下交叉开放的创新人才培养
现有电气工程专业人才培养模式可能会限制教师和学生的思维方式,应充分地发挥专业基础知识支撑作用,并与多学科相互交叉结合,形成专业开放状态。为改变新工科背景下人才培养的现状,加快创新人才培养进程,在实际教学过程中应进行以下几方面的改进。其一,开放课程。精减专业核心课程,优化课程内容,同时辅助开设多学科课程,在专业知识中融入新知识要点和技术要点。改革专业知识结构设计,制定跨学科课程融入机制,借助网络信息手段扩展多学科专业知识的辅修,打破传统单一专业学习,以需求为导向,建立多学科交叉课程群,扩大辅修课程覆盖面。其二,开放环节。努力实现开放课堂以外所有环节,特别是不同学科间的交流互动环节,形成相互学习、相互借鉴的培养模式。多学科不同专业的跨界融合是发展的必然趋势,最终实现工程复合创新型人才培养的目标。其三,融合要素。新工科背景下电气工程专业人才培养应注重创新和创业要素的融合。培养过程中要注重专业课程与创新创业通识课程的融合,将创新意识、创新思维融入课程教育,加强创新创业实践能力训练,依托大学生创新创业实践基地和科研院所等机构拓展发展空间。其四,多维时空培养。新工科背景下电气工程专业人才培养应全方位思考、实践。从时间节点上看,本科阶段界于基础教育和研究生教育之间,具有重要的承前启后过渡的作用;从空间节点上看,本科阶段处于理论联系实际阶段,是将课堂理论知识如何应用到实践中的重要时期,是实现产学合作和科教融合的过程;从内涵角度上看,倡导“开放、合作、创新”的指导理念,实行“全人教育”,实现产学研协同育人。新工科背景下工程人才的培养过程是从“工学交替”向“工学交融”的转变,是科技信息、市场和社会需求、专业知识的集成体现,是培养兼具多学科背景和社会使命感人才教学模式重要效果体现。
四、新工科背景下校企协同的人才培养
校企合作协同育人是新工科背景下提出的一种新的高校教育改革模式,也是学校开放办学的重要形式。通过与企业的交流和反馈,高校毕业生往往出现学用脱节的情况,依据这样的情况就要求对相应人才培养机制进行转变。高等院校应紧紧围绕新工科人才需求,展开与企业的深度合作,邀请或聘请企业人事高管参与到专业人才培养方案的制定或修订过程,听取企业合理化建议,将新时期新工科背景下人才应具备的素质与企业需求相吻合,对新形势下高校工程人才的培养体系进行合理化修改,做到深化、细化。首先,依据国际工程教育改革提出的构思、设计、实现和运作教育模式,调整专业课程的设置和授课内容,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,提高工程毕业生的综合能力,满足企业需求。同时可积极引进社会资源,与企业共建校内实验室和实践基地,使学生尽早了解新工科背景下的产业发展情况,了解毕业后从事岗位需求,能够迅速上岗,适应行业发展要求,形成无缝对接。其次,积极申请加入中国高等教育学会工程教育专业委员会正在组织实施的“千生计划”,利用CDIO联盟的共享实习资源改善实习环境,结合本地资源实现平台互联,形成学校、企业间深度互动,促进特色电气工程专业与学科建设,加快新工科人才培养进程。再次,加强具有工程教育意识的师资队伍,加大教师在企业深造学习力度或聘请企业优秀员工走进课堂,充实实践教学环节。通过校企协同合作加强地方区域内高校和企业双赢模式,形成一种具有鲜明特色的新工科创新人才培养模式。最后,加强高校和企业对教师和学生创新创业的支持保障力度。企业通过科研项目、创新创业平台建设等措施提升整体工程实践能力,反哺教学工作,同时高校也会成为企业研发能力和核心竞争力的后方保障,最终实现双向合作共赢。