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关键词:电子白板;师范生;教育技术能力;培训
中图分类号:G451.2 文献标识码:A 文章编号:1673-8454(2012)06-0086-03
引言
2004年,我国《中小学教师教育技术能力标准》的正式颁布,明确提出了教师教育技术能力的构成要素。高师院校对师范生教育技术能力的培养,主要通过《现代教育技术》公共课程来完成。但是随着近年来教育技术的快速发展以及学生信息技术水平和自学能力的提高,《现代教育技术》课程教学工作面临着一系列的问题。我国目前仍存在着师范生到工作岗位之后不能很快适应教学工作、新教师成长进程相对较缓慢的现状。因此,对师范生教育技术能力培训的模式和方法有待进一步研究。
电子白板的出现加快了我国教育信息化发展的脚步,正在逐渐步入我国教育领域特别是中小学校的课堂。师范生作为未来的教师,应尽早掌握并利用电子白板的功能提高课堂教学效果,以便尽快适应教学工作。
本文尝试将电子白板运用到师范生教育技术能力培训过程中,把电子白板的课堂教学应用和对师范生的教育技术能力培训结合起来。首先,通过相关理论基础提出了基于学习情境创设的“五要素”培训模式:然后,笔者选取了广西师范学院的师范生作为培训对象,以电子白板为培训工具,通过行动研究不断实践和完善培训模式。最后检验培训效果。
一、理论依据
1.SCLEs――以学生为中心的学习环境理论
关于“学习环境”的研究是从上个世纪80年代西方学习理论由行为主义范式向建构主义范式转向开始的,主张弥补正规学校教育与真实情境生活之间差距的情境学习是其中一支重要的学习理论。在此基础上,兰德(Land)和汉纳芬(Hannafin)将与“真实的”、“以学习者为中心”、“以学习为中心”、“情境化的”或“建构主义”等词语相联系的模式统称为“以学生为中心的学习环境(student centered learning environments――SCLEs)。SCLEs设计的理论基础是建构主义、情境认知和活动理论,且更加强调支持实践应用的境脉学习,使学习者可以将对问题的思考迁移到新任务的解决中,灵活地加以推理和应用。
美国著名教学设计师戴维,H・乔纳森(David.H.Jonassen)在《学习环境的理论基础》著作中概括出SCLEs设计模型的几个基本要素:问题/项目空间、相关案例、信息资源、认知(知识建构)工具、对话和协作工具。设计SCLEs要注意的原则包括:学习者的中心地位,情境化的、真实化的境脉的重要性,个人看法和多种观点的协商和解释,在意义建构中学习者的先前经验的重要性,运用技术来支撑高级的心智过程。
2.ASSURE模式
ASSURE模式是罗伯特・海涅克的经典著作《教学技术与媒体》中的核心内容,是一个系统整合教学媒体与技术,计划和实施教学的过程指南。具体内容包含:分析学习者(Analyze Learners)、陈述教学目标(State Obiectives)、选择教学方法、媒体和材料(Select Methods、Media and Materials)、使用媒体和材料(Utilize Media and Materials)、要求学习者参与(Require LearnerParticipation)、评价与修正(Evaluate and Revise)。ASSURE模式并不是一个完整的系统化教学设计过程,它只是一套围绕在教学环境下,怎样使用媒体而设计的一套模式。该模式包含了许多教学计划中的重要内容,教师在设计课程或演讲的时候都可以使用这个模式。
基于以上理论,本培训立足于以学生为中心、以任务(或)为驱动,将电子白板整合到系统化培训的过程中。设计过程注重学生的自主探索、知识建构、问题解决等能力的提升。
二、培训模式设计
基于以上理论基础和本次研究的具体内容构建出以下培训模式,该模式的设计以学习者为主,围绕学习者“解决问题/项目”为中心设计模式要素(见图1)。培训者的任务主要是为学习者提供一个丰富的情境,在相应的学习环境下帮助学习者建构知识、解决问题。
1.模式要素及关系分析
(1)解决问题/项目
问题解决是整个培训模式的中心,促进有意义学习的发生。需要解决的问题必须是真实世界的问题或任务,解决问题/项目的结果必然是能直接运用到实际工作或学习中去的知识或技能。所需解决的问题一般是一些复杂子任务的集合,将子任务放在整个任务的进展中去学习,会促进学习效果,这与传统学习环境中将“问题”作为为巩固教过的概念而设计的例子有本质的区别。
(2)知识获取
知识获取是指能够提升培训效果的相应理论、媒体操作等能力的学习。解决具体问题必须要有相应知识技能的支持。培训者引导学习者从过去经验中回忆、联系、应用理解培训所需的先前知识,使学习者获取问题解决所必备的知识。
(3)信息参照
信息参照是具体的案例、动画、图解等可提供学习者解决问题/项目时支持性信息的参考。参照信息的选择必须与所需解决的问题相一致,培训者应引导学习者清晰地描述参照信息中各阶段的关键事件及其因果联系,指导学习者将其应用到解决复杂问题的情境中。
(4)合作建构
合作建构是指学习者在解决问题的实践过程中,组成学习小组共同完成知识的建构。培训者应该引导学习者相互交流合作,完成初步设计方案的反馈、修改、提升。并选择相应的多媒体软件呈现。
(5)评价反馈
评价反馈有助于提高培训的整体效果。在培训模式的最后,学习者以作品展示的形式呈现已建构的知识,在互评和自我评价中进一步提升作品质量,进而达到解决问题/项目的培训目的。
该培训模式要素在具体运作过程中相互影响、相互促进。培训模式的各个要素围绕“问题/项目的解决”为中心,其它几个要素按照图1中所示的顺序依次进行。总体来讲,解决问题/项目是培训模式的核心内容,知识获取和信息参照是问题解决和培训模式其它环节运行的基础,合作建构是培训模式中解决问题/项目的关键,评价反馈是促进培训效果提升的保障,
2.培训模式主要特点
基于电子白板的师范生教育技术能力培训模式的主要特点体
现如下:
(1)学习目标设计真实、明确
该模式以学生为中心,学习目标设计真实、明确、可操作性强。强调为解决“问题”而学习相关领域中的知识,学习目标被赋予“情境化”的学习环境中。
(2)学习环境基于认知工具,资源丰富
培训模式的学习环境基于相应认知工具。学习者不仅要掌握认知工具的操作,更要把它运用到解决具体问题的过程中。学习环境提供基于Web的信息资源,以满足学习者提出问题解决方案所需的详细背景、预备知识等内容。
(3)学习过程强调对话与合作
培训中学习者对问题的解决并不是孤立进行的,而是依靠共同合作。培训者应尽量指导学习者相互交流、讨论、协商、共同建构知识,学习者可以通过与别人交流过程中的体验和收获调整对已有知识的建构。
(4)学习效果注重学生创造性作品的呈现
学习者在培训过程中的学习效果最终以小组作品汇报的形式呈现。不仅要求学习者运用认知工具、以多媒体课件的形式展示问题的解决方案,更要求学习者在汇报过程中参与评价反馈,学习效果的呈现体现出学习者的创造性。
三、培训实践
1.培训目标
本试验在“五要素”模式支持下,通过四轮行动研究过程,对结合电子白板的师范生教育技术能力培训进行探索,开展“电子白板功能”、“基于电子白板的教学设计与应用”、“基于电子白板的课件制作与应用”、“教学评价与反思”四个模块的培训,具体试验目标为:①通过培训,使师范生掌握电子白板的基本功能,能够结合电子白板设计并实施教学。②通过培训,有效提升师范生在教学资源与教学过程的设计、开发、应用、评价等方面的教育技术能力。③构建“五要素”培训模式。
2.培训内容和对象
选取符合电子白板的功能使用手册以及《中小学教师教育技术能力标准》中要求的教学设计、多媒体课件设计与制作、教学评价和反思、合作学习等作为本次培训的主要内容。培训对象为广西师范学院地理科学、化学、教育技术学等三个专业的师范生。
3.培训环境
本试验在广西师范学院“未来教师空间站一学习共同体”实验室中进行,该实验室包含交互式电子白板、笔记本电脑、投影仪、录播系统等设备。
4.培训过程
依据上述培训模式和试验内容,本试验通过四轮行动研究,在不断的计划、行动、观察、反思中归纳出图2所示的基于电子白板的师范生教育技术能力培训模式流程图。
四、效果分析
本研究采用小组作品评价、调查问卷、访谈的方法对培训效果进行综合分析。学习者对电子白板功能、教学设计、课件制作、教学评价等实践能力的掌握情况通过对小组作品评价的量化来测量,即设计相应的评价指标体系(即基于电子白板的师范生教育技术能力评价指标体系),以百分制得分的形式反映学习者实践技能的掌握情况。通过对小组作品的分析结果来看,小组作品得分的平均水平在80分以上,说明此次培训效果良好。
采用调查问卷的方式对每个学习者相应能力的掌握情况进行统计分析,问卷以相应技能的描述为问题,参照李克特量表,制定“非常符合”、“符合”、“不符合”、“非常不符合”等答案作为选项。统计数据显示,选择“非常符合”或“符合”的学生比例在71%至100%之间。即大多数人都掌握了本次培训所要求的电子白板功能、教学设计、课件设计与制作、教学评价与反思、团队合作学习、教学技能等师范生教育技术能力。
此外,通过访谈我们了解到学习者对本次培训的目标、内容、时间、方式等的态度,绝大多数人对本次培训的整体安排和取得的效果还是比较满意的,说明本次培训的整体设计有助于提高师范生的教育技术能力。
技工院校电子技术应用专业实训教学相关活动,在以往施行的传统教学模式加以优化调整逐渐转变为素质教学模式。通过激发学生学习兴趣,挖掘学生学习潜能,在实训教学中培养学生的创新能力。
关键词:电子技术 应用实训教学 创新能力
我国著名的教育家陶行知曾经提出“行动是中国教育的起始点,创造是中国教育的完成时”教育思想,其实就是把培养学生的创新能力当做了教育的终极目标。随着我国市场经济的不断发展,企业需求的人才标准也日益提高,更希望技工院校毕业生能够在实践过程中对现有的生产工艺、工作流程以及设计方案做出一定的改革创新,从而提高企业的市场竞争力。实训教学在技工院校设置的课程体系中占据着重要的地位,但是有些教师的教育思想较为传统,对实训教学不是十分重视,未能有效地培养学生的创新能力。笔者以多年的实际工作经验为基础,浅谈如何在实训教学过程中培养学生的创新能力。
一、对教学组织形式进行优化调整
电子技术应用实训是工艺性和实践性较强的基础技能训练课程,教学任务就是让学生掌握电子技术应用基础知识和基础技能,使学生了解生产制造工艺流程、仪器设备以及检测方法,能够在遵守电子技术文件以及相关规章制度的基础上完成电子产品的制作、焊接以及检测等工作,拥有一定的电子技术实际应用能力。教师在实训教学过程中应当引导学生创新思维,积极地寻找问题,结合理论知识对问题进行分析,探寻解决问题的方法,巩固在理论课程中学习到的知识。在此过程中培B学生的专业意识、职业技能以及创新能力,不断提升学生的综合素质水平。
电子技术应用实训整体设计是对小型电子产品生产流水线进行模拟,设置出元件测试、装配、焊接以及调试四个工位,并制定出与之相对应的工作岗位标准。实训教学中每一个小组中的成员应当在2~3人,为了能够保证每一个学生的实训达到教学目标,在实训教学开展之前需要编制出具体的实训进度表,在实训教学过程中实行轮换制度,使每一位同学的具体工作都在实训进度表格上有所体现,也便于对学生的实训效果做出评价。
在教学实训中是将项目制作当做核心工作,依据不同的工作岗位提出具体要求,在实际的教学活动中灵活地选用分层教学法、合作学习法以及多媒体辅助教学等方法。
二、优化调整考核方法,凸显创新能力评价
电子技术应用实训中应当遵循的目标是知识和技能并重,理论和实践的有机结合,对学生的知识理解程度、运用知识能力以及实践能力进行考核。在考核工作过程中需要做到既考核知识也考核能力,以便于能让学生主动地参与到考核工作中,检测自己的创新意识和创新能力是否得到了提升。在考核的过程中应当对学生的个性予以充分重视尊重学生的兴趣和多样化的性格,对学生做出的评价要以激励学生提升创新能力作为目的。针对某些接受能力强的学生应当灵活地对其实训时间进行安排,适当地开展基本技能方面的考核工作,使接受能力强的学生有更充足的时间进行创新设计,在实训中培养成为社会和企业需要的高技能创新型人才。
三、小结
综上所述,电子技术应用实训就是学生从学校到社会、从理论到实践的重要桥梁,在对学生的创新能力培养起到关键的作用。所以,在教学实训中,教师需要注重对学生分析问题、解决问题的能力进行培养,将创新思想稳固在学生的脑海中,为学生在工作岗位上能够创新工作,展现自身的创新思想、技能优势,为社会经济发展做出贡献。
参考文献:
[1]邹华东,陈小林,吴年祥等.电子技术应用创新能力培养模式的构建与实践[J].重庆科技院校学报(社会科学版),2012(3).
[2]卢超,蒋媛,卢进军等.基于实践应用能力培养的数字电子技术课程创新教学模式研究与实践[J]. 廊坊师范院校学报(自然科学版),2012(4).
[3]周登荣.加强教学改革,培养创新能力,突出应用型人才培养――浅谈应用电子技术专业的教学改革[J].攀枝花院校学报,2010(3).
1.课程建设与改革思路
教学内容和教学体系的改革是“电力电子技术”课程改革中最重要的环节,直接关系到教学质量的提高,关系到应用型人才培养的要求。我校按照电力电子器件—电力电子变换电路—电力电子电路的微机控制技术—电力电子技术应用的思路,以电力电子器件为电路服务,电路为电力电子系统服务,系统为电力电子应用服务的理念作为教学内容设置的主导思想,以应用能力和工程素质培养为核心,精选理论内容,强化技术应用,及时而恰当地引入电力电子技术的新知识、新技术、新工艺。
2.调整教学内容
在教学设计上理论与实践相结合,知识传授与应用能力培养相结合,课内与课外相结合,讲授与研讨相结合。将电力电子器件、变换电路作为传统内容,将电力电子技术应用作为实用内容,将最先进的自动控制生产线作为新技术,对典型电力电子及电气传动系统分析作为讨论内容,将科研课题引入课堂作为启发内容,通过典型案例分析,将理论与实际结合,培养学生解决实际问题的能力,并通过渗透行业规范、安全操作规程、文明生产等知识培养学生的工程素质。课程的讲授以电力电子器件的工作原理、特性、参数、选择、驱动与保护电路为基础,以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC变换电路结构、工作原理、波形分析和参数计算及电路设计为核心,以微机控制的脉宽调制技术(PWM)和各种软开关技术作为新的控制方法和新技术,把电力电子学科的发展方向引入课堂。以电力电子器件的应用电路为教学的重点,解决实际工程问题,使学生能充分认识现代电力电子技术对交、直流电路的控制和变换能力,并掌握各种变换原理和方法,为后续课程“运动控制系统”深入学习及毕业设计打下坚实的基础。
二、强化实践教学,提高学生实践能力和创新能力
1.完善实践教学条件
“电力电子技术”课程具有很强的工程性和实用性,而实验是培养学生理论联系实际、动手能力、严谨的态度和科学研究方法的重要手段。因此,以营造真实的、先进的工程环境为目标,紧密结合工程实际应用,投入100多万元建设和完善了电力电子技术实验室。现实验室拥有实验设备24台套,开发了电力电子技术仿真研究平台,构建了电力电子技术实践教学体系(包括课内实验、课外实验、课程设计、生产实习和毕业设计等),编制相关的教学文件。实验室向学生全面开放,学生以团队的形式开展自主性实验和学科竞赛培训,并为学生提供实际工程技术资料、仿真实训教学软件,培养工程实践应用能力。
2.精心设计实验内容
课程组精心设计了实验教学项目和内容,引导学生从问题出发,逐步由基础实验走向设计性和综合性实验,再过渡到创新性实验。开设了晶闸管整流、逆变的验证性实验,使学生对本课程的应用有初步认识;对直流斩波、交交变换以及PWM控制技术部分的实验,则由教师给出电路参数要求,由学生自行设计主电路、驱动电路等,完成设计性实验,培养学生分析问题,解决问题的能力;软开关技术的实现等具有较高实用价值的实验项目,密切联系着当今电力电子技术发展的最前沿技术,并且在国民经济发展中起着重要作用。通过实验学生了解了电力电子新技术的发展动态,同时对本课程的应用领域、可以解决的问题有了更直观感性的认识。实验项目与科研、工程、社会应用实践密切联系,形成良性互动,实现基础与前沿、经典与现代的有机结合,有利于学生创新能力的培养和自主训练。3.增设课程设计与调试环节开设了1周“电力电子技术”课程设计与调试实践环节,以完整的电力电子系统为载体,将电力电子器件选择以及电力电子主电路、驱动电路、保护电路、检测电路、控制电路等内容有机地结合起来,使学生通过设计、组装、实验和调试“四位一体”的训练,培养学生的实践能力和创新能力。同时,在教学中使用计算机仿真软件Matlab/Simulink搭建各种常用电力电子电路,且可方便地调整电路的参数进行仿真,培养学生应用计算机处理复杂电力电子电路的能力,也为日后从事工程设计和科学研究打下良好的基础。
三、改进教学方法与手段,调动学生学习主动性和积极性
在实际教学实践中,笔者始终坚持以学生为主体、教师为主导、能力为主线的教育理念,根据课程内容合理采用不同的教学方法组织课堂教学,将“理论+实践+应用能力”的教学模式贯穿在整个教学活动中,由传统的教师满堂灌唱独角戏变成了教师学生共同参与的互动学习,教与学融为一体。教师有所教,学生有所学,极大地调动了学生的学习积极性,加深了学生的理解,加快了学习步伐。通过启发教学法、案例教学法、任务驱动教学方法等,增强学生主观能动性,活跃课堂气氛,挖掘学生潜力,增强专业素养,逐渐让学生由“学会”变成“会学”,由被动变主动汲取知识。为了分析电力电子器件和电路的工作状态,使学生弄清电路中能量的变换和传递,笔者制作了本课程比较完善的多媒体教学课件。利用多媒体技术将实际应用中的电路和电力电子装置做成影音资料带到课堂上,结合典型工程实例,并把电力电子前沿的研究状况、最新的研究成果以图表、图片等方式充实到教学课件中,提高学生的感性认识,激发学生学习的兴趣,不断提高教学效果及教学质量。同时,建设了本课程的教学网站,网站资料丰富,包括教学资料和典型工程实例等,学生可以在网上学习,教师可以在网上进行答疑,激发了学生学习的兴趣,提高了教学效果。
四、改革考核方式,提高学生对知识的综合运用能力
1.考试过程全程化
教师根据“电力电子技术”课程性质和不同阶段的教学要求,通过课堂提问、讨论、平时作业、单元测验、实际操作、撰写报告或论文等方式加强形成性考试评价,并安排阶段性考试以强化学生平时对课程教学内容的学习和掌握,弱化期末终结性考核。
2.考核内容能力化
考核内容围绕应用能力和工程素质培养为核心这个目标设置,结合新的“电力电子技术”教学内容体系,加大电力电子器件特性分析、实际电路分析、应用案例分析、实践技能的比例,侧重考查学生对知识的综合运用、解决问题的能力。
3.考核方式多元化
根据不同阶段的教学要求,考核采取口试、笔试(开卷、闭卷)、开发设计相结合的形式,变单一形式的考核为多种形式的考核。
五、组织课外科技创新活动,探索课内与课外培养的有效机制
按照课内培养与课外培养相结合的原则,把培养学生实践创新能力固化在教学任务中,成立了课外科技活动小组,注意引导和鼓励学生积极参加各种科技竞赛活动。依托电力电子实验室的硬件设施,积极组织学生参加全国大学生电子设计大赛和“挑战杯”竞赛,以培养和提高学生的自学能力、实践能力和创新意识。在运行中,加强课外实践活动的组织和管理,制订《大学生课外科技创新实践活动运行管理办法》和《实验室开放运行管理办法》,对大学生第二课堂教育的条件保障、激励政策、管理办法、评价办法等做了明确规定,形成了有效的大学生科技创新实践活动保障体系。
六、加强青年教师培养,提高课程组教师整体水平
师资队伍建设是课程建设的关键,课程组教师的理论教学水平、工程实践能力、科研水平直接关乎“电力电子技术”课程建设水平。按照校内培养与校外培养相结合、教学培养和科研培养相结合的原则,通过建立青年教师“导师制”、定期开展教学研讨和教学观摩、实行青年教师实验室坐班制、深入工业企业生产实际、选派教师参加新技术培训等措施,不断提高青年教师教学水平、学术水平和实践能力。
七、结语
关键词:电力电子技术;教学研究;备课;教学原则
作者简介:汤赐(1978-),男,湖南湘潭人,长沙理工大学电气与信息工程学院,讲师。(湖南 长沙 410114)
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0070-03
电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,其应用范围非常广泛,涉及一般工业、交通运输、电力系统、通信网络、计算机、新能源发电等,因而“电力电子技术”已成为本科教学阶段的专业基础课程,地位十分重要。然而由于课程难、内容多、课时少,所以上好“电力电子技术”是一件具有挑战性的工作。
评判“电力电子技术”课上得是否好,至少应关注它有无具备以下7个方面的特征:[1]内容丰富、概念明确、重点突出、脉络清晰、语言生动、板书精当和学时准确(不拖堂、不早退);其中第一、二点主要取决于授课教师的学术水平,而后面五点则与教师传授、帮促方面的基本功有关。目前,大学新进教师普遍为高学历人才,在学术上有着一定深度和广度,但在传授和帮促的基本功方面还显得有些薄弱。
作为大学新进教师中一员,笔者通过多听有丰富教学经验的老师授课,向他们请教,并拜读北京理工大学龚绍文教授所著《大学青年教师教学入门:大学施教学初步》,[1]对如何上好“电力电子技术”有了一些初步认识,概括起来,主要是注意四个方面的问题:做好整体性备课工作、做好每次课的课前备课工作、重视第一堂课以及掌握并运用好教学基本原则。
一、做好整体性备课工作
众所周知,要想上好一门课,首先是要备好课。备课有两种类型:[1]一种是针对全课程内容而言的整体性备课,另一种是每次课(大学中通常是将连续的两节课作为一次课)的课前备课。
整体性备课是对“电力电子技术”的全面准备,是教师能否讲好这门课程的最关键的一步。只有对“电力电子技术”有了整体上的把握,对教学内容已经做到了融会贯通,才能在具体讲授每次课时有一个全局的高度、有一种俯视的自信,才能清晰流畅、举重若轻地讲授课程,犹如庖丁解牛,游刃有余。在整体性备课时,关键是要弄清楚5个基本问题,并完成好6件准备工作。
1.5个基本问题
(1)“电力电子技术”的主体框架,基本内容、各部分内容之间的逻辑关系,以及贯穿全课程的关键线索是什么?这个问题是从整体上把握“电力电子技术”的首要问题,直接挑战教师对所授内容的理解深度和运用程度。
“电力电子技术”主要由三大部分组成:[2]电力电子器件;AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大类基本变流电路以及由它们组合而成的组合变流电路;对各种变流电路都适用的PWM控制技术和软开关技术。其中,各种变流电路及其控制技术的学习和掌握是本课程的主体。变流电路种类繁多,突出带有共性的分析方法对于理解各种电路的工作原理具有十分重要的作用。例如,通断型电力电子器件的存在,使得四大类变流电路及其他们的组合变流电路呈现出非线性特性;但当电路中各通断型电力电子器件的通断状态确定后,整个变流电路又可以根据线性电路的基本理论进行分析。相位控制和脉冲宽度调制(PWM)则是分别针对半控型器件和全控型器件组成的电路拓扑的两种控制技术。而所选用的通断型电力电子器件的类型(即不可控型、半控型、全控型)则是将各种变流电路及其控制技术(对不可控型器件构成的电路不存在控制问题)构成一个有机整体的关键线索。
(2)“电力电子技术”的教学目标是什么?也就是说,学了这门课程以后,学生能够做到些什么?为了从宏观上控制大学的教学质量,教育部对主要的基础性、专业基础性课程都制定了相应的“课程教学基本要求”,一般涉及两个方面的内容:一个方面是规定了一门课程必须包含的知识点和基本技能;另一个方面是学生对这些知识和技能应该掌握的程度层次,例如,识记、了解、理解、应用(可进一步细化为简单应用、分析、综合和评价等)。
通过对“电力电子技术”的学习,学生熟悉并掌握晶闸管、门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)、电力场效应晶体管(Power MOSFET)和绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)等电力电子器件的工作原理、开关特性和电气参数;熟悉并掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形分析,以及各种性质的负载对电路工作性能的影响;掌握直流斩波电路的工作原理、电路结构、换相方法及参数计算;掌握交流调压电路的电路结构、换相方法、波形分析和参数计算,了解交-交变频电路的基本原理;掌握逆变电路,特别是PWM型逆变电路的工作原理、控制方法、波形分析;了解软开关技术的基本概念;了解电力电子技术的发展方向。
(3)“电力电子技术”的历史、现状和发展方向是什么?了解历史,分析现状,是为了更好地预测未来。所谓“了解历史”,首先,要清楚所授课程的发展经历了几个阶段;其次,应知道每个阶段的标志性事件、代表性人物和重要结果;最后,对某些重要结果在历史上的获得过程也需有所涉猎,从而有助于利用历史所蕴含的科学精神、研究方法和思想启迪,创造性地挖掘新方法、新技术。[1]而在分析现状时,不但要聚焦本校、兄弟院校、国外高校对本课程在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面的情况,还应关注本课程所属学科的最新科研进展。
由于电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用,因此,电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。
使用电子管、水银整流器的时期属于电力电子技术的史前期或黎明期。在这一时期,各种整流电路、逆变电路和周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的正式诞生;随着晶闸管及晶闸管变流技术的发展,电力电子技术的概念和基础得以逐渐确立。由于晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件(即半控型器件),因而所采用的控制方式主要是相位控制,其关断通常需要依靠电网电压等外部条件来实现,实际应用时受到很大的局限。20世纪70年代后期,以GTO、BJT和Power MOSFET为代表的全控型器件迅速发展,把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。与晶闸管电路的相位控制方式相对应,采用全控型器件电路的主要控制方式为PWM。PWM方式不仅在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用,而且使得电路的控制性能大为改善,因而对电力电子技术的发展产生了极为深远的影响。在20世纪80年代后期,以IGBT为代表的复合型器件异军突起。由于综合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点,因此,IGBT成为了现代电力电子技术的主导器件。同IGBT相类似的,还有复合了MOSFET和GTO优良性能的MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(IGCT)。目前,把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起,构成功率集成电路(PIC)成为了电力电子技术发展的一个重要方向。
(4)“电力电子技术”在整个教学计划中的地位和作用是什么?整个大学四年的教学过程是一个系统工程,而具体到某一门课程则只属于它的一个局部,因此,各门课程的教学不能孤立地进行,而必须与其他课程相互配合,特别是要关注前修课和后续课。
“电力电子技术”是一门技术基础课,在学习它之前,学生应学过“电路”和“电子技术基础”,并已能熟练使用示波器等电子仪器;而“电力拖动自动控制系统”则是该课程的后续课之一。
(5)“电力电子技术”的主要内容应通过怎样的教学步骤和教学方法传授给学生?设计一个合理的教学步骤或教学过程,并采用科学的教学方法帮助和鼓励学生达到教学目标是整体性备课的最后一个基本问题。
一般来讲,教学过程可分为三步走:首先,是把“电力电子技术”的教学目标具体化、明确化,并通过教学内容这一载体反映出来。然后,采用各种行之有效的教学方法,帮助和鼓励学生通过自主学习来达到课程教学目标,所谓“授之鱼,不如授之以渔”。比如,可以帮助和鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑,[3]验证相位控制方式和PWM方式;帮助和鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型,并善于利用Google搜索网络资源;最后,就是要合理评价学生的进步。
教学方法是多种多样的,包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等,[1]上述方法都有它们各自的优势和不足,适用于不同的场合,因此,不应盲目肯定或否定一种方法,而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言,笔者非常信赖案例教学法――通过演示Matlab/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。
2.6件准备工作
有了对上述5个基本问题的认识后,接下来就应该做好以下6件准备工作了:认真研读“电力电子技术”教学基本要求和教学大纲;认真选择、研读教材及参考书;认真研读“电力电子技术”的前修课和后续课的教材;自己动手做过教材中的全部练习题及思考题;了解学生;撰写一份“电力电子技术”教学安排表,并在课前发放给每个学生。其中,最要紧的是研读教材、做好习题和了解学生。
所谓“研读”,是指通过仔细的、反复的、研究式的将选定的《电力电子技术》教材读上很多遍,从而把教材中的重点和难点部分完全吃透,即要读到不会被人就教材中的内容问倒、读到可以脉络清晰、有理有据地用自己的语言来阐述教材中的重点和难点内容。
西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第4版),[2]每章均提供有习题及思考题。这些习题及思考题都是精心安排的,与正文相互呼应、相互配合,有助于学生对教材内容的理解和能力的培养。然而学生在做题的过程中又最容易出现问题,也最需要教师的帮助和指导,因此,教师必须事先亲自动手做一遍,做到对所有习题都心中有数,这样才能使学生通过“带着问题自学”、“向教师寻求答疑释惑”的过程获得“豁然开朗”的明悟。
所谓了解学生,首先,是要了解学生当前的知识基础,因为一切新的知识都是在已有知识平台的基础上增加的。其次,是要了解学生的能力状况、所学专业、就业去向等信息,以便决定“电力电子技术”对本届学生的讲法,如何运用启发式教学原则以及如何与学生的专业、就业相结合。
只有在弄清楚5个基本问题并做好6件准备工作后,整体性备课才能算大致完成,所获得的一个重要结果就是写出一份“‘电力电子技术’教学安排表”;据此,实现每次课的课前备课,即写出一份针对每次课的教案,从而给学生具体上好每一次课。
二、做好每一次课的课前备课工作
整体性备课是非常重要的,但课还得一次课一次课地讲。事实上,只有每一次课都讲好了,整体性的把握才能落到实处,因此,在每一次讲课之前也要备好课,具体来说:要根据“电力电子技术”教学安排表明确每次课所讲授内容的大题目,确立教学目的,选择具体内容及讲授重点;根据教学的具体内容确定教学模式,例如,课堂讲授、实验或讨论等;要把选定的教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿,应服从并服务于主题,把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好;选择合适的教学方法和教学手段;写出一份教案来,准备在课堂中使用。其中,教案是做好每次课的课前备课工作的最为核心之处。
一般来说,一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成:概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想,涉及授课对象及其特点(重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力)、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[4]教学进程则负责具体组织教学步骤,用以落实概述中的基本分析和指导思想,通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。
三、重视第一堂课
俗话说,良好的开端是成功的一半!第一堂课讲得好不好对整个“电力电子技术”课程能否顺利进行是至关重要的。如果学生对第一堂课的印象好,为以后的讲课就创造了良好条件;相反,如果第一堂课准备不足,给学生的印象不好,以后就要花上好几倍的工夫才能挽回。因此,教师首先要从思想上高度重视第一堂课。
那么,第一堂课怎样才算成功呢?“兴趣是最好的老师”,笔者认为,第一堂课应努力使学生产生三个兴趣:让学生对教师产生兴趣;让学生对电气工程学科产生兴趣;让学生对学习“电力电子技术”课程产生兴趣。为此,教师须明确教学目的,并完美演绎“三个介绍”。
1.明确教学目的
“电力电子技术”第一堂课通常为绪论课。考虑到大学生都有一定的自学能力,即表现为对具体问题的理解以及数学演绎能力,但从课程整体内容上把握实质问题的能力还较弱,因此,第一堂课的教学目的旨在把学生的注意力抓过来,免得课程一开头就使学生在没有任何思想准备的情况下盲目陷入到具体问题的思考之中。通过对一些教学内容,如“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用是什么,什么是电力电子技术,它的发展经历了哪些阶段,目前主要应用在哪些领域等具体教学内容的初步说明,使学生对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。在进行课堂讲授时,要重点分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用;阐述电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系;并结合授课对象所学专业的特点及需要,介绍电力电子技术目前主要应用的领域。
2.教师的自我介绍
对于任何一门新开课,简短的自我介绍是师生间建立起相互了解的第一步。教师良好的精神风貌、对本学科知识孜孜以求的精神以及求学、工作、生活中面对困难、挫折的勇气都会深深地感染学生,使对未来还多少感到迷茫的他们多一份信心,少一些顾虑。因此,教师在进行自我介绍时,需注意以下几个方面:第一,内容应尽量贴近电气工程学科的发展或“电力电子技术”课程的学习。例如,笔者通过自己本科阶段学习自动化专业、硕士研究生阶段从事电机与电器专业、博士研究生阶段毕业于电力电子与电力传动专业的求学历程介绍,为后续分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用埋下伏笔。第二,用语准确、规范、生动,有着自己鲜明或独特的语言风格和表达特点。第三,要把自己的学科造诣、科研成就适度的介绍给学生,使学生对教师产生信任感和敬佩感。
3.电气工程学科的介绍
电气工程是研究电磁现象、规律及应用的学科,下设5个二级学科,分别为电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动和电工理论与新技术。
作为现代科技领域中的核心学科之一,以及当今高新技术领域中不可或缺的关键学科,电气工程的教育和科研不仅在我国,而且在发达国家的大学中也一直占据着十分重要的地位。通过“电路原理”、“电路实验”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子技术实验”、“自动控制原理”、“微机原理与接口技术”等基础必修课,认识实习、电子实习、金工实习等基础实践环节,“工程电磁场”、“电机学”、“电力电子技术”、“电气控制与PLC技术”、“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“发电厂的电气部分”、“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“高电压与绝缘技术”、“电力系统微机继电保护”等专业必修课,“单片机原理及应用”、“控制系统仿真”、“嵌入式系统及应用”、“自动化仪表与过程控制”、“虚拟仪器”、“电力工程概论”、“电能质量分析与控制”、“新能源发电技术”、“配电自动化”、“绝缘在线检测技术”、“电力系统过电压”、“电力系统调度运行与控制”、“电力系统市场营销”、“电力系统自动化”等专业选修课,“电子技术课程设计”、“高电压与绝缘技术课程设计”、“发电厂的电气部分课程设计”、“电力系统分析课程设计”、“电力系统继电保护课程设计”、“变电站微机监控实训”、“生产实习”、“毕业实习”、“毕业设计(论文)”等专业实践环节的学习和培训,培养有关电能生产、传输直至使用的全过程中,各种电气设备和系统的设计、制造、运行、测量和控制等方面的高层次科学研究、工程技术与管理专门人才和高等学校师资。
由于电气工程研究范围广泛,应用前景乐观,加上在人才培养模式上突出了宽口径、复合型,因此,该专业的毕业生在就业时呈现出“点多、面宽、适应性强”等特点。一般来说,从电气工程专业顺利毕业后能够在系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作,也能到各级发电厂、供电局、电网调度所、各类大中型企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作,或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。
通过对电气工程学科的介绍,一方面让学生产生能有幸从事电气工程学习的自豪感,并形成正确的学习观,明确学习目的;另一方面也有助于引出“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用的学习内容。
4.“电力电子技术”学习方法的介绍
对于学生而言,他们最关心的是即将要开始学习的这门课程到底要学些什么,学完了以后有什么用,难不难学,该怎样学等,因此,教师在第一堂课上,应结合自己的学习经历和科研体会,向学生介绍“电力电子技术”的学习方法。例如,笔者通过介绍自己如何运用电力电子技术提高电能质量的科研经历,鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑,验证相位控制方式和PWM方式;鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型;将适合学生自主学习和探究学习的网络资源介绍给他们,以期达到“授之渔”的目的。
四、掌握并运用好教学基本原则
首先,要建立一个指导思想,就是“教完全是为了学”,即明确教学效果和学生的收获才是“电力电子技术”教学研究的出发点和落脚点。
其次,应确立启发式教学的原则。所谓启发式教学是指在教学活动中学生对于知识的获得不是被动地由教师灌入而来的,而是在教师的启发、引导下,通过自己的思考、推理或联想而来的。这种教学方式保证了学生是教学活动的主体,教师是教学活动的主导,有利于发挥二者的积极性。那么,每一堂课怎样实施启发式教学呢?是不是在讲述一个问题时,只有向学生不断提问才算是启发式教学呢?其实不然。
在讲述一个问题时,只要教师抓住了问题的本质,或通过剖析提炼出某类问题的共性,并深刻地阐明了它,在解决问题的讲述中体现了解决此类问题的一般方法和特殊技巧,那么对学生就会有启发作用,因而也就属于启发式教学。[1]例如,在讲授基本斩波电路的相关内容时,笔者以Buck电路为例,对其小信号建模方法进行了介绍。由于电路拓扑简单(开关器件的通断只衍生出两个线性子电路拓扑),涵盖内容却丰富(涉及电路分析、偏微分运算、状态方程求解,传递函数与控制框图表示等),因此,一方面学生能够轻松掌握对于变流电路这类因含有开关器件而呈现出非线性的电路的建模方法,另一方面,也让学生明白了整个大学阶段所学的各门课程其实是相互关联的,共同服务于解决问题的需要。
最后,需强调师生互动,发挥教师“教”与学生“学”的积极性。师生之间的互动有两种表现形式:一种是显性的,一种是隐形的。前者有明显的身体动作方面的互动;后者则体现为思维上、眼神上的互动,尤其是思维上的互动。要想在课堂上与学生有思维上的互动,教师要努力做到让学生的脑子里始终带有问题,引导学生自己去发现解决问题的方法,使之有成就感,教师再适时地给予肯定,让学生的学习积极性高涨起来。
五、结束语
由于课程难,内容多,课时少,所以对于大学新进教师来说,上好“电力电子技术”并非易事。笔者从做好整体性备课工作、做好每次课的课前备课工作、重视第一课堂以及掌握并运用教学的基本原则4个方面谈了谈自己讲授《电力电子技术》的认识和体会。
参考文献:
[1]龚绍文.大学青年教师教学入门――大学施教学初步[M].北京:北京理工大学出版社,2006.
[2]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京:机械工业出版社,2000.
关键词:电力系统;自动化控制;企业管理
中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2012)26-0050-02
随着经济的发展,人们对电能的要求也越来越高,电力企业所需要的技术水平也随之而提高,现在变电站自动化系统的设计首先要考虑的因素就是控制系统的可操作性与可靠性,现在采用的变电站综合自动化系统正在逐步向数字变电站发展,计算机技术、通信技术、电力电子技术的应用使得整个变电站的监控系统更加缜密。在电力系统中,有时候需要监测的数据多达一万多个点,数据浩瀚,并且数据之间的逻辑关系也非常复杂,如果没有自动化控制系统,根本不可能完成如此艰巨的监测任务。
在逐渐提高的工业自动化水平的驱动下,我国的电力自动化水平也不断提高,为电能的生产提供了可靠的保证。自动化控制系统是电力企业进行经营、管理的重要部分,在变电站中,控制系统主要有遥控、遥信、遥测和遥脉控制系统,这些控制系统直接关系到电力系统的可靠、经济运行,自动控制系统的作用发挥对整个电力系统的经济性和安全性非常重要,自动化控制系统的高速化、一体化和智能化的特点将越来越显示出其优越性和重要性。
1 电力自动化控制系统的控制目标
电力自动化控制系统的控制目标始终都是保证整个电力系统的正常运行,不论是在电能生产环节、输电环节、配电环节,电力自动化系统都是必不可少的。电力自动化控制系统的控制目标主要包括以下几个方面:
①保证电力系统运行的安全性。电力系统一旦发生安全事故,那么损失是不可估量的,轻则造成设备损坏,少数用户停电,重则造成广大区域范围的停电,甚至是整个电力系统的瓦解,设备损坏,大量用户停电,甚至造成人员的伤亡,经济损失巨大。因此电力系统运行的安全性是电力企业的头等大事,不可马虎对待。
②保证电能质量。电能如同一般的产品一样,电能只有达到了一定的质量标准才能够输送给用户进行使用,描述电能质量的指标有电能的电压、频率和电能的波形,电力系统中的设备都需要在一定的电压范围之内才能够工作,如果电压偏离太大,那么电力设备很可能不能启动或者被烧毁;电力波形如果不是正弦波,那么对电力系统中的电力电子设备、通信线路将会产生很大的影响,也会降低电机的运行性能,导致发热严重;在电能质量中,要求最为严格的一项是电能的频率,在我国频率允许的范围是,保证电力系统的频率稳定是保证电力系统有功功率输送时时刻刻都能够保持平衡的重要因素。
③保证电力系统运行的经济性。电力企业不仅需要注意电能的安全问题和质量问题,还需要尽可能地降低生产成本,提高电力系统运行效率,提高电力企业的生产效率。对于已经投入运行的电力设备而言,要提高电力系统的经济性,那么只有通过合理的电力调度优化系统运行性能,并且由于系统的负荷是在时刻发生变化的,只有在不同的负荷情况之下对系统的运行方案进行计算和选择,根据负荷状况选择调度方案使得电力系统始终是在最优化的情况下运行。
④保证电力系统符合环境保护的要求。现在环境保护是可持续发展的重要课题,作为国民经济的基础性产业,如果以破坏环境换来一时的发展,那么是得不偿失的。合理地安排设备的容量和分布,满足经济性的同时也减少对环境的污染。
2 电力自动化控制管理
2.1 加强自动化控制
现在电力企业市场化的进程不断加速,电力企业之间的竞争也越发激烈,然而为了提高企业的竞争实力,除了具有良好的基础条件,先进的技术水平,还需要加强自动化控制,提高经营的自动化水平和管理的现代化水平。自动化控制随着电力电子技术的发展也日新月异,在电力企业中往往需要对上百个子系统进行控制,为了保证电力系统的正常运行,此时自动化的控制系统的加强就显得更加重要。
在电力系统当中,控制系统作为一个重要的组成部分对其运行的安全性和可靠性具有重要的影响,现在变电站综合自动化正在向数字化发展,逐步实现智能化,随着上述控制系统在电厂中的应用,变电站逐渐实现了网络化和数字化,与此同时,自动化控制系统的应用也使得变电站的运行和管理的自动化水平有了很大的提高,供电的安全性、可靠性和供电质量都得到了显著的改善。
自动控制系统工作的可靠性对电力系统正常工作至关重要,作为工作人员需要对自动控制系统进行定期维修,因此加强员工的职业修养非常重要。在电力企业管理中,加强对人员的培训和管理也是重要的课题,提高工作人员的业务水平是一切工作的基础。对电力自动化系统中的设备进行全方位的维护,对发电厂的设备进行全程监视和管理,保证在出现了故障之后能够及时地处理,这样才能够从根本上保证电力自动化系统的安全运行。
2.2 设备的应用与管理
随着科学技术的发展,电力系统的自动化管理水平也提出了更高的要求,在实际应用中要注意转变重视硬件而轻视软件的观点,推进并且优化软件的应用,认真地分析生产与管理各个方面的关系,积极开发高效的管理设备,管理软件。管理软件不仅要适合当前的管理体制,还需要结合国内外的研究成果,做到不断创新,不断优化。在一些软件技术上,我国与国外相比还存在一定的差距,那么这就需要我们有足够的危机感,加快产业化升级,加大战略投入。
在变电站综合自动化系统中将先进的计算机技术、电力电子技术、通信技术以及数字信号处理技术等融合应用,实现了对变电站中主要设备的自动监控,微机保护实现对站内所有的电气设备进行保护,并具有故障记录、多套定值存储的功能;数据采集采用了多种采集方法,在满足测量精度的同时还能够与计算机分析功能相结合,进行数据快速分析;操作人员对断路器、隔离开关进行控制的时候可以通过CRT屏直接进行,提高了控制精度、降低了控制工作的工作量。在辅助系统当中把那些地理位置相近、工艺性质相同的系统实行集中控制,实现了控制系统的简化和压缩,同时也提高了控制技术水平。变电站防火、保安控制措施使得无人值班变电站多了一道保护屏障。
为了保证自动控制系统的可靠性和准确性,变电站的防误操作系统也是一项重要自动化系统。由于采用了计算机控制,变电站不再像以往那样采用复杂的电气连锁,而对于分层分布的自动化控制系统,防误操作闭锁方式也分层分级分布并与相应的系统结构对应,每一个间隔的控制装置都引入该层间隔的交流电压、电流、断路器位置等信息为遥测、遥信所用。智能化的装置可以很方便的采用上面的信号进行编程控制,实现闭锁功能,防止误操作。
在当前,电力系统的信息化发展和自动化发展的关键,现在集中在了软件的应用层面上,在对软件进行管理的时候,我们必须要充分地认识软技术价值,学会辨识软技术价值的方法和眼光,在遵循市场经济规律的前提下,借助于经济杠杆采取有效的机制进行发展。在电力系统中出现故障的情况下,要学会对这些故障或者异常进行原因分析和判断,为生成的智能画面提供智能化的快速的指导,及时地为反映系统和设备异常的参数以及能量的平衡状态做出快速的分析,和趋势判断,在电力系统的安全管理方面,比如当气温下降的速度达到一定程度时候,智能化的设备就会进行报警做出一些简单的处理,甚至停机。因此作为工作人员,应当做好设备的管理和维护,在出现故障的情况下才能够更好地应对,防止重大事故的发生。
电力系统中设备管理的优化,是自动化控制系统不断改进和应用所取得的成果,不仅实现了运行过程的实时监控,还能够对运行过程中的各个参数进行控制和优化,随着管理信息系统、视频监视系统、视频会议系统等系统的综合应用,电力系统的管理将更加全面,自动化水平将会更高。
2.3 人员的管理
电力自动化系统的控制和管理不仅具有很强的理论性,并且随着技术的不断升级和应用的深化,其实践性也在不断地提高,自动化控制系统在电力系统自动化应用中的效率的决定性因素是人员,不论是多么智能化的设备,其运行、管理和维护的工作始终需要人来进行操作和控制,因此工作人员需要具备一定的技术知识,并且还需要有丰富的运行经验,做好人员的管理,加强员工的技术培训是至关重要的,由于现在自动化技术水平的不断提升,设备和软件的不断改进,因此及时地更新人员的技术知识也十分地重要。在现在自动控制技术不断提高,应用不断深化的情况下,电力系统需要的高科技人才也越来越多,工作人员的管理模式需要得到创新性的改进,控制策略也需要得到科学性的改进,也只有这样才能够保持企业的发展活力,提高企业在市场化的环境下的竞争力。
3 结 语
虽然电力系统自动化控制系统得到了很大的发展,也逐渐得到了普及,但是在这个过程中仍然存在着自动化控制技术的智能化、网络化、数字化层面上的问题,仪器仪表的稳定性、精确性存在着较大的差异,网络连接的标准还没有达到完全的一体化,信息交流还没有达到预期的畅通无阻。因此管理工作是否到位,是否能够达到要求对电力系统的正常运行产生非常重要的作用。采用优化的设备和软件,实行优化的管理模式和科学合理的控制方式,加强人员的管理是提高电力系统安全性、可靠性的重要保证,也是提高自动化控制水平的必经之路。
参考文献:
[1] 梁海葵,覃夏.电力系统自动化控制技术探讨[J].黑龙江科技信息,2012,(4).
根据美国电力科学研究院的一项关于电能质量的粗略估计,认为当今和电能质量相关的问题在美国每年造成的损失高达260亿美元。而根据1992年日本电气协会发表的一项关于对电能质量问题之一——谐波源的调查报告中指明:最大谐波源来自整流器的用户占全部用户的90%,而在各行业产生的谐波量分布中,由建筑产生的谐波量占总数的40.6%,见图1产生谐波的行业分布情况。因此,研究和改善建筑供电电能质量,使之满足居民生产、生活水平发展的需求已经成为现代建筑电气领域迫切需要解决的重要课题之一。
2建筑供电电能质现状
2.1建筑内用电设备供电电能质量现状建筑内非线性用电设备主要有:电视机、各种荧光节能灯、空调机、计算机、充电器和信息技术设备等,这些设备大多数为数十瓦到数千瓦,容量小,但数量极多,其整体对谐波的影响严重。在发达国家中,居民和商业用的非线性负荷早已成为电网背景谐波的重要组成部分,我国几个大城市将要或已经进入这个阶段。下面将几种用电设备的电流总谐波畸变率THn总结在表1中。从以上的数据可以看出电压偏差、三相电压不平衡度、电压总谐波畸变率均在国标限值以内,但电压总谐波畸变率接近限值,电流总谐波畸变率较大,特别是中性线电流总谐波畸变率很大。
2.3某学校供电电能质量现状从表3测试结果分析可知:①三相电压比较正常,符合国标规定的+7%,一10%要求。②频率偏差符合国标规定,不超过±2%的要求。③三相电压不平衡度均在2%以下,符合国标要求。~GWr14549~1993(电能质量公用电网谐波》规定,380V低压系统的电压总谐波畸变率(THD)的限值为5.O%,奇次谐波含有率的限值为4.0%。电压总谐波畸变率严重超标,在7%以上。
2.4某大型商用办公楼供电电能质量现状从上面数据看出,谐波总畸变率均超过国标限值要求,用户电路的谐波畸变水平最高,特别是高层用户接入系统的公共连接点上的THD值普遍超标,有的甚至超出2到3倍。综上所述,现代建筑供电频率偏差一般不超过±2%的要求,符合国标规定。电压偏差、三相电压不平衡度较小,一般都在国标限值以内。建筑供电的质量问题主要是谐波,特别是电流波形畸变较严重,且电流中含有大量三次、五次谐波,偶次谐波很小,甚至可以忽略:中性线上的电流主要是三次谐波电流。
3建筑供电电能质量的对策
3.1电压偏差、波动和闪变、暂时过电压和瞬态过电压的改善措施
3.1.1采用隔离变压器、稳压器和滤波器组合系统该系统能消除电网中的瞬变干扰、较大负荷启动和制动引起的电压波动、电磁干扰等。其优点是投资少、运行可靠、维护方便、运行费用低等;其缺点是对突然停电或电网出现较大频率波动没有防护。
3.1.2不间断供电电源不间断供电电源具有稳压、稳频、抗干扰、防浪涌等功能;当遇到突然停电时,不问断供电电源可以对用电设备继续供电一段时间,使人们能及时处理计算机等设备中内存的信息,或者立即启动备用电源。
3.1.3高频信号保护器高频信号保护器主要防止天线的雷击和感应雷电。因为天线受雷击或雷电感应时,天线对偶极子上都将形成对地的暂态过电压。天馈线上两极导线上的暂态过电压是对共同地的,形成共模暂态电压。高频信号保护器的内部,采用特制的电感线圈,线圈两头并接在馈线上,中心抽头接地。高频信号保护器,主要用于防护雷击或雷电感应引起的天馈线对地的共模暂态电压幅值,从而保护通信设备免受暂态过电压侵害。
3.1.4瞬变浪涌保护器暂态过电压是配电系统中最常见的干扰形式,雷电仅是一种;主开关操作、补偿电容器的切换、重负荷的启动和运行等,都会产生暂态过电压。大部分过电压的产生带有随机性和重复性,往往伴随电网中其他干扰的发生而产生。采用瞬变浪涌保护器,来限制暂态过电压和分走浪涌电流,保障电子设备免受暂态过电压的干扰和侵害。
3.1.5电源过电压保护器雷电及其它瞬变浪涌冲击现象,对电子计算机等微电子设备造成很大的危害。电源过电压保护器是利用快速响应模块,通过其优良的非线性伏安特性,来实现抑制暂态过电压的。在正常工作时,模块呈高阻抗特性,泄漏电流很低不影响正常工作:当出现暂态过电压时,模块呈低阻抗特性,使暂态过电流迅速泄放,从而抑制暂态过电压,维持电压稳定。
3.2改善谐波的方法和措施在国内标准对建筑的低压供电网
总谐波电压畸变率限值尚无明确规定时,可考虑将电源系统的总谐波电压畸变率限制在5%以下。若超过5%应适当采取防范措施,以保证建筑供电系统的安全运行。抑制谐波的方法有两种,一是设计谐波补偿装置来补偿谐波,这对各种谐波源都适用;另一种是合理设计用电系统,对电力电子装置本身进行改造,使其不产生谐波,而且功率因数接近为1。
3.2.1合理设计用电系统,对用电设备进行改造,选用低谐波源用电设备①采用D,vn型配电变压器。在D,yn联结组变压器中,3n次谐波励磁电流在其接线的一次绕组内形成环流,不注入到公共的高压电网中去,较一次绕组Y接线的Y,vn联结组变压器更有利于抑制谐波。②对变流器本身进行改造,采用高功率因数变流器。具体可以有采用整流电路的多重化,即将几个桥式接流电路以串联方式多重联结,可以减少输入电流谐波;采用PWM整流电路;采用带斩波器的二极管整流电路:采用矩阵式变频电路等等。③合理设计用电系统,将非线性负荷与敏感负荷分开,分别由不同母线供电。④对有变频控制需要的用电设备,其变频装置应尽量靠近被控设备安装,并抑制谐波:对一些谐波源较大的回路应就地设置有源滤波器。⑤适当增大回路中配电线的线径,减小谐波电流对导线的影响和避免电气火灾。⑥严格选用符合电磁兼容性要求的电力电缆、信号电缆及通信电缆。
3.2.2设计谐波补偿装置来补偿谐波
(1)无源电力滤波器。无源电力滤波器由一组串并联的电容器、电感器和电阻元件构成,利用其在某一谐波频率下谐振时的低阻抗状态对谐波形成分流,从而降低注入电网的谐波电流起到滤波作用。无源滤波器的优点是投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便,因此无源滤波是目前广泛采用的抑制谐波及进行无功补偿的主要手段。无源滤波器的缺点在于其滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定,只能消除特定的几次谐波,而对其它次谐波会产生放大作用,在特定情况下可能与系统发生谐振:谐波电流增大时滤波器负担随之加重,可能造成滤波器过载:有效材料消耗多,体积大:且在兼顾其它性能,如抑制电压偏差和不平衡度、以及由波动性负荷产生的无功倒送问题有时难以协调。
(2)有源电力滤波器(APFo有源电力滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿,之所以称为有源,顾名思义该装置需要提供电源,图2电力有源滤波器基本原理图其应用可克服无源滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿),实现了动态跟踪补偿。图2为电力有源滤波器基本原理图。有源电力滤波器的主要特点是:①实现了动态补偿,可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率都进行补偿,对补偿对象的变化有极快的响应。②可同时对谐波和无功功率进行补偿,且补偿无功功率的大小可做到连续调节。⑧补偿无功功率时不需要储能元件:补偿谐波时所需储能元件容量也不大。(即使补偿对象电流过大,有源电力滤波器也不会发生过载,并能发生正常补偿作用。⑤受电网阻抗的影响不大,不容易和电网阻抗发生谐振。⑥能跟踪电网频率的变化,故补偿性能不受电网频率变化的影响。⑦既可对一个谐波和无功源单独补偿,也可对多个谐波和无功集中补偿。APF按与系统连接方式分类,可分为串联型、并联型、混合型和串一并联型。
(3)谐波保护器。谐波保护器能从源头消除谐波污染,为用电设备提供谐波保护,是一种并联在用户电路中的电力装置,可以连续地监测电力系统中电流的状态,同时阻隔并吸收电路中的高次谐波,使各类设备本身产生的谐波不干扰其他设备。谐波保护器可对波形进行纠正,在消除谐波的同时,可消除对用电设备极具破坏性的浪涌电压、尖峰信号等杂波,从而使各相电路中的电流、电压趋于平衡,相位差保持一致,充分发挥了各类设备的设计功能。
(4)谐波抵消电抗器。在涉及大电流时采用磁性方法治理谐波比有源滤波器有更低的成本。用磁场相互抵消方法解决谐波问题,没有电容器,仅仅是磁性设计方案,因此具有很高的可靠性与使用寿命:对3次序列谐波,即3次谐波的奇数整数倍(如3、9、15、21、27)的治理,采用低的零序阻抗;对5、7、9、l1、13等次谐波的治理采用相移办法,对3次谐波有很低阻抗,能清除3次谐波和中性线对地电压,它与负载并联连接,安装在配电柜内或竖井中,成本低,降低不平衡电流。
3.2.3建筑配电系统谐波治理现状、存在的问题
(1)存在的主要问题。其一,目前尚无建筑电能质量标准,国家颁布的和国际上有关电能质量标准均不适用于建筑;其二,很多建筑用户只重视无功补偿,提高功率因数,不重视谐波治理。当建筒谐波负荷较大时,如果仅仅考虑无功补偿,会造成谐波放大,使电容器无法投运:其三,技术上尚缺能综合治理建筑低压三相配电系统(380/220V)和低压单相配电系统(220V)谐波和无功的电力电子装置。
(2)建筑配电系统谐波治理现状。低成本的无源滤波器是目前普遍采用的补偿方法,但其滤波效果与系统运行参数密切相关,在特定情况下无源滤波器还可能与系统发生谐振,并且因电容器组无功功率补偿能力与公共连接点电压的平方成正比关系,补偿效果适得其反。8O年代以来,利用功率开关的有源电力滤波器(APF)的研究越来越引起人们的关注,被认为是治理电网谐波的最有前途的方法。有源电力滤波器的工业应用尚处于初期阶段,日本和美国已有此类产品投入实际运行。我国还处于研制阶段,有关研究还停留在实验室研究和工业化实验阶段,到目前为止,有源电力滤波器还未能在我国得到广泛运用。近来,国外又提出了“用户电力技术”(CustomPowerTechnology)这一解决谐波及无功功率问题的新概念,即使用电力电子技术提高供电可靠性并实现电能质量严格控制。用户电力技术是将现代电力电子技术、自动控制技术和数字信号处理技术等高新技术结合,为用户提供特定要求的电力供应的技术。将它运用于中、低配电系统,能有效地抑制谐波,补偿无功功率,消除电压波动和闪变、各相电压不对称,从而提高供电的安全性和可靠性。国内在电能质量控制方面的研究还处在起步阶段,并且大都局限在谐波问题的范围内,先后开发了一些改善和提高电能质量的电能质量补偿装置,包括各种有源电力滤波器(APF)、电能质量综合补偿器(UPQC)、动态电压恢复器(DVR)等,但这些装置多采用集中式补偿的方式着眼于电网,着眼于用户端的分布式电能质量补偿装置非常少,可见我国电能质量控制水平方面与国外的差距非常明显。
3.3三相电压不平衡通过找出因电源电压、线路阻抗、负荷特性因素导致的三相不平衡原因,并加以消除,如合理设计单相负载的安装位置等。该方案可以有效减小系统中琴序谐波的产生,有利于设备的正常用电,减小损耗。
4提高供电质量的展望
4.1建立健全电能质量监督管理体系以各级电力调度部门为中心,逐步加强对电能质量指标的全面运行监测。这里“全面”的含义,包括电能质量指标的全面性、时间上连续性和监测上普及性,使本系统的电能质量受到全面、实时监测,其相关的统计数据最终能真实反映用户电能质量状况。
4.2完善电能质量标准体系历年来我国虽然制定了一些电能质量的标准,但离市场运作还有很大差距,表现在:电能质量的国家标准不完善;电气产品的电能质量标准差距相当大,对于大量干扰源的电气产品,应制定产生干扰的限制标准。
4.3加强电能质量的测量和治理运行监督部门应对电能质量指标做到全面运行监测。在电能质量治理上必须遵循《电力法》规定,“谁污染、谁治理”的原则。目前在管理上应加大宣传力度,提高对电能质量重要性认识,在普及电能质量知识基础上对相关专业人员进行技术培训,使其对标准的使用和治理措施选择上不出错。
【摘要】电气工程及其自动化涉及电力电子技术,计算机技术,电机电器技术信息与网络控制技术,机电一体化技术等诸多领域,是一门综合性较强的学科,其主要特点是强弱电结合、机电结合、软硬件结合。目前,电气工程及其自动化作为电气信息领域的新兴学科,由于和人们的日常生活以及工业生产联系密切,已经获得了非常迅猛的发展,技术上也比较成熟,被广泛应用在工业建筑、国防、农业生产等各个领域。该文对我国电气工程及其自动化的发展现状进行分析,并提出意见,希望对我国电气工程的发展有一定的推动作用。
【关键词】电气工程 自动化 发展现状
当前,我国电气工程及其自动化已经取得了长足的发展,逐步实现了由多岛自动化向系统集成进行转变,新型的系统集成化的电气工程自动化成功实现了通道共用、功能互补、信息共享,弥补了多岛自动化的互不连接、功能单一和信息独享的不足。透过计算机的模拟操作,能够对电力系统的运行状况进行判断和监控,从而达到精密有效的控制。目前,PC技术和网络手段已经慢慢地渗透到工商管理中了,采用PC的入机界面可以灵活地、直观地掌握数据的动态运动。
一、我国电气工程及自动化发展现状
电气工程及其自动化在电力系统中的应用。电网调度自动化主要通过安全分析与对策提出(SA)、数据采集与安全监控(SCADA)和自动发电控制(AGC)与经济调度控制(EDC)三个手段来实现对电网安全经济运行调整。发电厂自动化系统主要包括了动力机械自动控制、自动发电量控制系统(AGC)和自动电压控制系统(AVC)系统。发电厂自动化系统能自动对发电厂进行自动检测、电能预估、调节、监视和管理,提高发电厂运行效率。变电站综合自动化系统的5个子系统包括控制系统、继电子保护系统,电压、无功综合控制子系统、通信子系统和低频减负荷控制及备用电源自动投入子系统。通过计算机硬件系统或者自动化装置,代替人工进行各种运行作业,提高变电站运行水平和管理水平的自动化系统。配电系统自动化的主要功能是降低电网的损耗、监控配电网的运行状况、优化配电网的运行方式、提高配电网设备自身的可靠性运行能力,以及减轻了运行人员的劳动强度和维护费用。
我国电气自动化形成了平台开放式的发展模式。个人计算机的发展逐渐改变了人们原有的生活方式。但是个人计算机系统不仅仅对人民的生活方式进行了改造,在社会生产层面也产生了重要的作用。基于个人计算机系统的技术,电气自动化领域对于操作系统进行了进一步的改进,系统操作界面更加灵活。
目前,企业对实施生产线电气自动化的方式主要在原有的测控仪表内部插入相关电子微处理器,经过插入电子芯片处理器的测控仪器表就能够对数据进行计算和运输。不同的设备生产厂家对设备内部精密信息的处理各不相同,这就导致了不同的设备由于各自标准不一而无法进行信息的交流和共享。为了妥善解决这一问题,开放式平台发展模式应运而生。
电子技术与机械生产相结合。目前,我国的电气自动化普遍应用于企业生产流水线,对生产所用的机械设备进行精密的控制,并对生产过程中的相关数据进行精确的记录。由于电子技术具有人力操作不可比拟的优越性,越来越多的企业将其余机械生产相结合,目的在于提高机械产品的优越性。应用电子技术的机械设备在生产产品的质量、技术指导等方面远远超过了传统的人力操作机械。
二、未来我国电气工程及其自动化发展方向
虽然我国在电气工程自动化领域已经取得了长足的发展和进步,但相比于起步早、技术较为成熟的国外电气自动化技术,我国的电气工程化的发展还处于相对落后的阶段,特别是部分高端核心技g还掌握在欧美发达国家的手中。所以,我国的电气工程及其自动化技术未来的发展方向还是要集中在技术的研发上。掌握研发技术的核心部分,实现知识产权的自主化。
提高科研人员和操作人员的整体素质。科学技术的发展离不开人,只有拥有一支优秀的科研队伍,才能保证我国的电气工程及其自动化技术在世界竞争的浪潮中立于不败之地。操作人员的技术水平也是影响电气自动化设备正常运行的关键。部分操作人员由于没有经过专业的技术培训,对电气自动化的设备使用不当,在一定程度上也制约了我国电气工程及其自动化技术的发展。
实现数字化与自动化的有机结合。电气自动化和信息技术的结合所产生的典型代表形式为数字化技术。这是一种富含自动化创新经验,并且有效实现信息动态、高分辨率表现的重要措施。将这些信息与地球空间信息整合,建立一个科学精确的数字化地球,将各种信息存储在计算机系统内,与网络有机结合。
电气自动化系统结构通用化。电气的自动化系统结构自身的通用性,对于一个高稳定性的电气自动化的控制系统来说是极为重要的,极大地保障了企业网络结构内的计算机监控系统、计算机控制系统、企业管理系统这几者之间的数据传输工作的通畅性。企业内部的管理层人员也可以通过外界互联网,对实地的生产设备现状进行监督。在对自动化系统进行网络规划的过程中,要充分地保证与整个自动化生产线处在一个系统的通讯范围内。
三、结论
当前,我国电气工程及其自动化已经取得了长足的发展,逐步实现了由多岛自动化向系统集成进行转变,但和发达国家相比,在技术上仍有不成熟的地方。电气工程及其自动化的应用范围不再局限于单纯的电力工程系统体系,而是更加广泛地融入人类生产活动中。例如企业的综合性自动化系统、交通控制自动化系统、经济管理自动化控制系统都将投入运行中。自动化将在更大程度上匹配当今社会飞快发展的速度,在最大程度上实现拟人化。
参考文献:
[1]张军,李楠.浅谈电气控制系统(RcS)的应用和发展[J].自动化博览,2004,(6).
从入学情况调查发现,并不是所有人对自己所投身的事业都有着清楚的了解。尽管在新生入学后,系里的老师就为同学们做了专业认知方面的报告,但是在这些报告中并未对整个电力行业作过多介绍,也缺乏对电力专业的就业前景分析,而这恰恰是大部分同学关心却又不清楚的。经观察和调研,目前报考电力专业的同学大体可分为3类:一是在填报志愿时第一志愿并未填写电力专业,因未及其他专业分数线而经调整而来。二是填报志愿时并不了解专业实质,只因专业“时髦”、“热门”而盲目填写。三是对电力专业有一定的客观了解,立志投身电力行业。但这一类同学的数量大约只占总人数的1/5左右,且其中大部分属于电力系统的子弟。
由此可见,电力专业的高校学生对专业、行业缺乏了解的大有人在,对就业前景的迷茫,甚至是因性别因素对未来工作的顾虑等导致的消极影响,致使学生中弥漫着一股沮丧的情绪,很多人后悔自己当初的选择,甚至有人已经开始打算毕业后转行。电力行业是否真的已成为一个夕阳产业,毫无发展前途?性别差异在电力系统中究竟有多严重?现阶段电力行业的就业形势又是怎样的?
电力行业的形势分析
目前我国已进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。虽然时至今日,电力工业经过长时期的发展已经几近完善,但随着国民经济的飞速发展,整个社会对电力的需求仍不断增加,加之计算机网络等新技术在电力中的采用,整个电力行业的发展前景非常广阔。电力行业的发展虽然不如新兴的电子通信行业那样突飞猛进,但作为推动一切新兴产业发展的基础能源工业,电力工业还是迈着坚实的步伐,正以稳定的速度向前发展。电力行业属于技术密集型、知识密集型产业,要求从业人员拥有较高的理论水平和处理问题的能力。从目前整个电力职工队伍的素质看还存在较大的提升空间,迫切需要大批具有高学历、高能力的优秀人才的加盟。
电力专业毕业生就业现状
每年全国各高校的电气工程及其自动化专业都有大量毕业生走向社会,主要流向的工作岗位大致分为4个方向:(1)高等院校。留在各高等学校的电力专业任教。本科生毕业生因学术知识水平有限,一般从事学生管理等非教学工作,而从事教学岗至少需要具备硕士以上学历。(2)科研院所。包括各级电力科学研究院及下属研究机构,主要负责电力技术的科研开发,向电力相关企业提供技术信息、技术服务以及负责电力基建项目的调试工作。(3)电力企业,包括国家、地区、省的各级电力公司及市县的供电局,负责电力部门的行政管理工作和调度全国各级电网进行电力的输送和分配;发电厂,包括各级火电站、水电站、核电站;电力建设,包括各省的火电建设工程公司和直属国电公司的13个水电工程局,担负着全国大型电力设施及其配套工程的建设工作,同时还包含各电管局下属的电力工程设计院,主要从事电力工程的设计工作。(4)高新技术产业,进行电力电子相关产品的制造开发、技术研究。这类单位属于纯粹的经济企业,工作强度大但相应待遇也很好,是许多大学生毕业后工作选择的去向。
以上可见,电力专业研究范围广,应用前景乐观,毕业生就业形势大都较好。电力专业毕业生具有“点多、面宽、适应性强”的特点。一般来说,毕业生能够在电气工程相关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作,也能到各级发电厂、供电局、电网调度所、各类大中型企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作,或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。此外,还可从事其他行业中的电气技术工作。
电力专业学生应该面对的问题
对于“电气工程及其自动化”专业的学生,各院校普遍要求经过三到四年的本专科教育后应具备的知识和能力包括:(1)掌握本专业所必需的数学、物理、电工理论、电机学、电子技术、自动控制理论、电力系统、计算机技术等方面的基础理论和应用知识。(2)掌握必要的工程技术知识和现代化的专业知识,初步了解本专业范围内科学技术发展的新动向。(3)具有本专业所必需的实验、测试、设计等基本技能和较强的计算机应用能力。(4)具有一定的经济和管理知识、人文和社会科学知识。(5)初步具备科学研究、科技开发和解决工程实际问题的能力,并具有较强的适应能力和一定的组织管理能力。(6)掌握一门外语,具有听、说、写、译的基础,能够顺利地阅读本专业外文书刊。
国有企业是我国国民经济的支柱,在全面建设现代化社会的进程中,肩负着重大历史使命。在经济全球化背景下,随着我国市场的逐步开放,国有企业不仅面临着与国内非国有经济组织的竞争,同时还面临着同国外跨国公司的激励竞争。如何提高国有企业的核心竞争力,对国有企业做强做大具有重要意义,是关系着我国社会主义事业更好发展的重要问题。
1 企业核心竞争力
美国经济学家普拉哈拉德(Prahalad)和哈默(Hamel)1990年在《哈佛商业评论》上发表《公司核心竞争力》一文,提出了公司竞争优势的核心是公司拥有自己独特的核心竞争力这一重要观点,并把核心竞争力定义为“能够使公司为客户带来特别利益的一类独有的技能和技术”,引起了理论界和学术界的巨大影响。之后,大量学者在这一领域开展研究,取得了丰硕的成果。总体而言,对于核心竞争力的研究可以归为以下几类:
1.1 基于整合观的核心竞争力。该观点认为,核心竞争力是组织中的共有性学识,尤其是如何协调各种生产技能和整合多种技术流的学识。核心竞争力的构建在于“协调”和“整合”,它的形成不是企业内技能或技术的简单堆砌,而是需要有机协调和整合。
1.2 基于组合观的核心竞争力。该观点认为,核心竞争力就是能给组织在某一特定领域带来持续竞争优势的一组差异化技术、互补资产和惯例,同时也是组织中主要创造价值并被多个产品或多种业务共享的技能和能力。这个定义除了指出创造价值和能被多个产品或业务共享这两个核心竞争力的特征外,也把核心竞争力定义在技能上。
1.3 基于知识观的核心竞争力。该观点认为,应该从企业所拥有的知识能否为外部获得或模仿的角度来定义企业的核心竞争力。巴顿认为,企业核心竞争力是指具有企业特性的、不易交易的并为企业带来竞争优势的企业专有的知识信息,是企业所拥有的提供竞争优势的知识体系。芮明杰等认为企业核心竞争力是一种隐性知识,企业核心竞争力的形成过程就是隐性知识创新的过程。
1.4 基于文化观的核心竞争力。该观点认为,企业核心竞争力不仅存在于企业的业务操作系统中,而且存在于企业的文化系统中,根植于复杂的人与人,以及人与环境的关系中。核心竞争力的积累蕴藏于企业文化中,渗透在整个组织中,而恰恰是在组织内达成共识并为组织成员深刻理解并指导行动的企业文化,为一个综合的、不可模仿的核心竞争力提供了基础。
基于以上四种观点不难看出,核心竞争力就是知识、技术与技能再加上文化,而文化是建立在前者之上的,企业发展了就会有企业文件,反之就很难有企业文化。
2 影响国有企业核心竞争力的原因分析
当前国有企业的核心竞争力总体上比较偏低,究其原因主要表现在以下方面:
2.1 部分重要岗位管理者的指导思想和形为意识“偏离跑道”。目前,国有体制官员实行是“任命制”和“任期制”,由于法律的不健全或不具备可操作性和监管性,部分“决策者”和“管理者”的权力至高无上,“短期行为”、“面子工程”和“立竿见影”的操作方式往往会使企业的发展方向“偏离跑道”。
2.2 市场经济体制不健全和现代企业制度不规范。目前,国有企业处在由传统政企不分的企业制度向较为规范的现代企业制度过度时期,企业核心竞争力机制赖以建立的制度基础还十分薄弱。“所有者缺位”的制度令众多国有企业缺乏效率;政企不分的“婆媳关系”仍然存在,使国有企业市场化行为扭曲,使一批企业害上了“软骨病”;国有企业冗员多,社会负担重,活力不足,法制不够健全,对国有企业核心竞争力的培育和提高造成极大障碍。
2.3 国有企业原有管理体制模式中漠视企业核心竞争力。尽管体制改革已经30多年了,我国市场经济体制正在逐步发展和完善,但国有企业关于核心竞争力理论和实践的认识仍然很浅显,国有企业的决策者还未将企业核心竞争力的培育放到关系企业生死存亡的战略高度,缺乏对企业发展的长远考虑。许多企业往往迫于应付当前日益加剧的市场竞争,对短期经济利益过分注重,而对企业的持续竞争力的发展缺乏关注。
2.4 国有企业知识技能的学习与积累不足。强大的核心竞争力必须重视知识等无形资源的学习和积累,而在我国国有企业中,有相当一部分国有企业经营者文化程度偏低,高级技术人才、高级管理人才、市场营销及技术与管理等复合型人才普遍缺乏,多数企业忽视市场信息、商标、品牌、专利等无形资产的积累与维护,忽视知识结构的重组与知识技能的提高,制约了我国企业核心竞争力的形成。
2.5 企业内部还未形成创新机制。国有企业核心竞争力的形成,还有赖于在企业内部建立一整套创新机制。包括企业价值观的更新、企业文化的培育、人才获取和使用机制、激励机制、企业创新环境、内部民主及沟通渠道、知识管理机制等。由于受传统经济体制和思维模式的影响,不少国有企业经营者观念落后,墨守成规,惧怕风险,排斥创新,以致企业不能适应外部环境的变化和自身发展的需要,企业成员对企业变革的信心和支持降低,甚至抵制,从而使企业的竞争力和凝聚力弱化,国有企业难以形成核心竞争力。
2.6 提高技术技能还必须依赖于硬件设备的投入。现在很多国企在技术与技能培训方面,绝大部分仅停留在口头上,没有大系统及大规划,也没有投入大型、系统、实质性的设施设备,培养操控设施设备的技术与技能只能“动口”不能“动手”,所以,进口昂贵、先进生产线及重大设施设备的“出力”,不能满“负荷”工作,很多技术检修公司根本不能“修”,只能“换”,如同汽车“4S”店一样,设备部件的检修就是全面更换,试想某重大设备重要部件的更换,其价格要超出修理成千上万倍,而且从大型设备(生产线)设计的理念出发,它是预留了检修空间的,因此,技术技能的提高必须依赖于强大的培训硬件做支撑。
3 提升大型国有企业核心竞争力的紧迫性(以电网为例)
2012年7月末两天,印度史无前例的断电事故,已经令半个印度陷入瘫痪,受影响地区从北部延伸到东部、东北部地区,即使是首都新德里、加尔各答这样的大城市,也未能幸免于这次危机冲击,受断电影响人口高达6亿之众,占印度全国总人口一半。
据印度联邦官员最新表态称,此次因“电网不胜负荷”而导致的停电事故,是11年来印度、“乃至全世界”最恶劣的一次供电系统事故,说到底,印度供电系统用一次近乎恶作剧的“大趴窝”,给印度和情形类似的发展中大国们发出一个严肃警告;印度史无前例的断电事故是基于两个“跨越”,即电力发展的增长只重数量,“跨越”了质量;只重“硬件”的投入,“跨越”了“软件”的投入,对于新兴国家而言,希望“超常规发展”,希望尽快超越“领先者”的心情是可以理解的,但路是要一步步走的,越是面积大、人口多、底子薄的国家,就越不能在基础设施等“硬底子”方面急功近利,越不能在基础建设上“偷工减料”。印度大停电无疑给出一个明确的提示——质量是发展的前提,技术是提高质量的保障。
中国和印度都有很多相似的地方,由于能源的短缺,中国电网也正面临着一次跨越式的改革——“特高压和智能电网”,这项改革将涉及到全国绝大部分省市,智能电网本身就是通过数字化信息网络系统,将能源资源开发、输送、存储、转换(发电)、输电、配电、供电、售电、服务以及蓄能与能源终端用户的各种电气设备和其它有能设施连接一起,经过智能化控制实现精确供能,对应供能,互助供能和互补供能,将能源利用效率和能源供应安全提高到全新水平,将污染与温室气体排放降低到环境可以接受的程度,使用户成本和投资利益达到一种合理状态。智能电网是电网发展中一种新前景,成为“全球工业与信息业的一次新产业革命、技术革命、管理革命”。
“特高压和智能电网”在国家电网系统内已经启动,相关的硬件及软件都相继投入,如何在数量与质量;硬件及软件两个方面齐头并进,如何在“跨越”式发展的初期打造一个人、材、物投资、培养、受益且合理的架构模式,形成一种稳定的可持续发展的核心竞争力,形成一种硬件设备投入的同时,人员技术培训同步跟上或人员培训超前的软硬件“相得益彰”的结构模式,适应在新的建设时期发展战略,避免印度事故的重演是势在必行和相当紧迫的。
4 提升大型国企核心竞争力的架构分析
提升竞争力简言之就是从“硬件”及“软件”两个方面提升,这两个方面的重点是“质量”(包括人和物),以电网公司为例,“特高压和智能电网”实施,是电力企业一次“跨越”式的改革,是“质”的飞跃,绝大部分传统的相关技术和设施设备都要进行更新换代,为使全国以“特高压”为骨干网架及几十万电力从业人员掌握这些新设备及新技术,达到提升国企核心竞争力的目的,笔者认为“硬件”是物质基础,“软件”是能力保障,从投资主体、技术传承到培训提高员工受益等三个方面以及目前国企实际现状予以分析,拟出以下大型国企提高核心竞争力的架构模式。(以下三点分析以国家电网公司为例)
4.1 投资主体——大型国有企业。电力是国民经济发展的命脉。国家电网公司在全国推行“特高压和智能电网”,从公司发展方式转变和电网发展方式转变以及人财物集约化管理和“大规划、大建设、大运行、大检修、大营销”体系建设等方面,都是围绕提高国有企业核心竞争力的有力举措,电网公司是这项工程当然的投资主体,它在项目开发及智能电网的关键技术(如:发电与储能技术、输配电技术、高速双向通信技术、智能固态表针、先进的电力电子技术、智能调度技术等)研究、开发和设备选购方面将投入大量的资金或资源,同时,它还必须以特有的垂直管理模式将其设备和技术逐步推广、贯穿到全国各地区电力公司,达到“纲举目张”的效果。
4.2 传承载体——企业技术培训中心或企业院校。国家电网公司在全国推行“特高压和智能电网”,是一场强大的工业与信息业产业革命、技术革命、管理革命,它将涉及到几十万电力产业员工及数以千万计的设备技术更新,在这场至上而下的产业革命中,从技术的吸收、消化到转换;从新设备的认识、操作、控制到传授等,都需要一批强大的传承载体,这批载体担负着承上启下的作用,它必须将上级推行的技术变革过程中所有软硬件技术进行吸收、消化、转换、普及到所有的电力产业员工,即完成整个技术变革中的全员培训过程。这个载体,笔者认为,它必然是国家电网公司名下的企业技术培训中心或企业院校。原因之一是投资者会将巨大的培训资源投资放在自己系统中,便于撑控;原因之二是本系统的员工在本系统的技术培训中心或院校培训及技术更新来得更快和更直接,不会受到外力干扰或资源流失;原因之三是电网公司系统上从至下本身就有一批技术培训中心或企业院校,并有一大批长期从事电力行业生产技术的师资、场地和设备,很容易消化电力变革带来的技术转换。例如:武汉电力职业技术学院是国家电网公司下属的一所高职院校和技术培训中心,2011年3月至7月间,接受国家电网公司继电保护(供电类)单个项目投资达4000余万元(另有多个项目),仅用4个月就完成设备采购、安装、调试运营工作。同时,在国家电网公司统一调配下,武汉电力职业技术学院直接接受来自于全国各供电企业继电保护岗位员工的培训工作,形成了一条至上而下的培训链,在资源不外流的情况下,企业院校和技术培训中心能快速、准确、高效的贯彻执行上级的方针政策,发挥了在技术重大变革时期企业院校和技术培训中心特有的专业技术传承载体和职业技术培训的重要作用。
在提高国企业核心竞争力的架构中,传承载体(技术培训中心或企业院校)无论是在技术技能的消化、吸收、培训、推广、普及过程中,还是在技术变革、产品升级换代和人力资源方面都将起着重要且不可替代的作用。
4.3 受益群体——电力企业员工(含相关涉电人员)。电力的重大变革时期,全国几十万(甚至百万)生产一线的电力员工,对新设备的认识、掌握绝大部分都是盲目的、被动的,这都需要一个培训和知识更新的过程,因此,只有企业院校或企业技术培训中心在上级部门大量资金及现代设备的投入下,电力企业员工全员培训,才能使广大电力员工受益(没有跟上电力改革步伐的员工同样会被淘汰),也只有更新设备,更新技术,企业核心竞争力才能得到实质上提高。例如:2012年7月至8月期间,湖北省电力公司技术培训中心(武汉电力职业技术学院)受上级委派,就“特高压及智能电网”主题,组成了若干个“宣贯”讲师团,分别前往湖北电区各地市电力公司演讲,其意义就在于,全员知晓,全员参与。
5 结语
5.1 投资主体——大型国企是投资的主体(多头及多渠道),是主导企业发展的源头。
5.2 传承载体——技术培训中心或企业院校是技术吸收、转换、传播及传授的载体。
5.3 受益群体——企业员工技术受益是国企核心竞争力提高的根本,也是企业安全、稳定、高效发展的基础。
提升大型国有企业核心竞争力是一项系统工程,只有从战略的高度进行资源配置和能力整合,才能使企业稳步快速发展。
参考文献
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