電氣工程與自動化

電氣工程與自動化1

　　摘要：重視實驗室建設，為實踐教學改革提供推動力，已成為高校教育教學體系改革值得關注的內容之一。本文結合電氣工程與自動化專業的實際情況，提出多層次人才培養平臺的建設方法，構建基于“三層次、六類別”的實踐教學體系，并對該實踐教學體系的主要內容以及優勢特點進行分析。

　　關鍵詞：電氣工程；自動化；實踐性教學體系；優化策略

　　隨著電氣工程自動化相關技術在社會各行業領域中的應用日益廣泛，社會對相關專業的人才需求顯著增加。在這一背景下，各大高校紛紛開設并不斷完善電氣工程自動化專業，該專業實踐教學體系的構建關系到學生相關實踐能力的掌握水平。本文針對電氣工程與自動化課程的特點，提出“三層次、六類別”的實踐教學體系建設思路，對實踐教學方式與內容進行改革，以期促進課程體系的優化與完善。

　　一、實踐教學體系建設的背景分析

　　電氣工程與自動化專業向社會輸送的學生應具備扎實的自然科學知識、人文社會科學知識以及語言溝通能力等，能夠掌握本專業領域必須具備的技術基礎理論知識，如電子技術、電路理論、控制理論、電機拖動理論、計算機硬件、軟件設計等；掌握本專業相關實踐操作技能的應用標準，如能夠獨立完成對運動控制、電力電子技術以及工業過程控制等相關實踐內容的操作與應用。從上述分析中不難看出，電氣工程與自動化專業是一門實踐性非常強的工科類專業，強調學生對基礎知識的掌握，注重學生動手能力以及實踐創新能力的培養。實踐教學作為教學體系的組成部分，對培養高素質創新型人才具有非常重要的意義與價值。因此，結合電氣工程與自動化專業實踐，構建一套完整的實踐教學體系，有利于我國創新型人才的培養。

　　二、實踐教學體系基本結構分析

　　為促進學生實踐能力、實驗能力以及創新能力的綜合發展，在高校電氣工程與自動化實踐教學中推行“三層次、六類別”的實踐教學體系建設思路，以對學生基本實驗技能的培養為基礎，以獨立設計能力為中心，以創新研究能力為目標，展開相關實踐教學活動。其中，實踐教學共包括三層，分別為基本型實驗、提高型實驗以及研究創新型實驗三部分。在基本型實驗中，主要涉及電氣工程與自動化專業的相關實驗課程或單獨設立的實驗課程，有基本實驗與選修實驗兩類；在提高型實驗中，主要涉及電氣工程與自動化專業相關課程設計、實習以及綜合性、設計性實驗；在研究創新型實驗中，主要是根據學生興趣選擇實驗中心的不同開放型、創新型實驗室，由學生自主擬定研究課題，并建立基金項目或參與教師科研項目。

　　（一）基本型實驗

　　基本型實驗通常與電氣工程與自動化專業相關學科課堂理論教學同步進行，以培養學生實驗基礎技能為目標，實驗內容包括基礎原理以及理論驗證兩種類型。以“電力電子技術”基本型實驗為例，為體現高校電氣工程與自動化專業的教學特色，堅持自制與外購相結合，對相關實驗設備進行自主研制與生產，積極改進實驗條件。實驗基礎平臺由校企合作單位提供，實驗掛箱則由高校自主研發。通過校企合作，一方面能夠滿足實驗教學的需求；另一方面，能夠為本專業學生第二課堂的開展提供大量課題支持。此外，在開發各類自制儀器的過程中，可以選擇本專業的優秀學生參與其中，在教師的引導下參與資料收集、方案論證、電路設計以及調試安裝等環節，以培養學生的科學研究能力和團隊協作能力。

　　（二）提高型實驗

　　提高型實驗以基本型實驗為基礎，能夠為學生提供層次較高的綜合型實驗內容。開展此類實驗活動的基本目標是培養學生的設計能力。根據電氣工程及自動化專業的課程群類別設置綜合設計型實驗，實驗內容包括專業實習型實驗（如電力電子、電機學習實習實驗，電機開放性實驗，電機學、自動控制原理課程設計實驗等），綜合設計實驗（飛行控制實驗、過程控制實驗、導航測控實驗等）。以電力電子與電力傳動專業為例，本專業實驗平臺采取積木式結構，具有較好的響應性和可擴展性。在實踐教學過程中，教師可以借助基本單元模塊完成基礎性實驗內容，也可以在開放式實驗平臺中完成電路設計。提高型實驗的開展注重學生的綜合應用能力，如開關電源、電機學、自動控制、現代調速等多項課程專業知識的交叉，以促進相關專業的科研成果及時轉變為實驗教學內容。

　　（三）研究創新型實驗

　　此類實驗以電氣工程與自動化專業在新能源發電、航空航天等領域的應用為核心。通過構建創新型實驗研究平臺，可為學生提供實踐創新的環境支持。學生可以在專業學習過程中申請創新型項目，或在教師科研課題中分解小項目，也可直接參與創新基金項目，以提升實驗能力。以“航空航天應用”為例，多數高校建設了面向本專業學生的重點實驗室和實驗工程中心，實驗室內主要由二次電能變換裝置、配電系統、航空電源發電系統等平臺構成，本專業學生可以通過實驗工程中心，開展有關電力電子功率變化、發電機等相關創新型知識的研究。

　　三、實踐教學體系優勢分析

　　“三層次、六類別”的實踐教學體系建設思路充分突顯了行業特色。該教學體系以電氣工程與自動化相關崗位的實際需求為導向，充分體現學生的主體地位，以培養學生工程素質、創新能力以及實踐能力為核心目標，在實踐教學過程中引入本行業標準規范。此外，通過真實性電氣工程與自動化實訓平臺，全面實施實踐教學，以促進學生實踐能力、創新能力的提高。“三層次、六類別”的實踐教學體系還具有大型工程的特點，該體系教學目標與“大工程”的概念相吻合，即強調根據學生培養階段的不同，逐步滲透“工程概念”，以模擬的方式還原“工程師”的角色，以促進學生合作精神的培養。該體系通過分散工程設計環節，借助專業性的訓練環節將其貫穿起來，從而有效打破了課程界限，一方面能夠使本專業理論知識與實踐教學體系緊密聯系；另一方面，也促進了學生實踐能力的提升。

　　四、結語

　　構建電氣工程與自動化專業實踐教學體系，需要樹立以實現學生全面發展為目標的教育理念。當前，隨著高校教學改革的不斷深入以及專業課程的進一步綜合，實踐教學體系構建也需進行相應調整。本文通過分析電氣工程與自動化實踐教學體系的建設，提出構建“三層次、六類別”的實踐教學體系優化策略，并對該體系中的主要結構層次進行分析，探討了應用實驗教學體系的優勢，以期進一步完善該課程體系。

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電氣工程與自動化2

　　摘要 利用現代信息技術、新材料技術、儲能技術和新的電網組織結構和運行方式等的智能電網，能大規模地容納新能源系統的接入并使電網中的各個環節實現優化的自適應互動�？梢哉f，智能電網與清潔能源相輔相成、缺一不可，智能電網也可以稱為未來電網或下一代電網。智能化已成為世界電網發展的一個新趨勢，鑒于發展智能電網對于保障能源安全、提高能源效率、改善能源結構、應對氣候變化、提升服務水平都具有重要作用，有些國家已將其納入國家能源戰略，有的將其作為應對當前國際金融危機的重要舉措。將特高壓和智能電網作為今后一個時期電網發展的主要趨勢，無論從概念上，還是從實際上都是可行的，輸變電設備的未來發展戰略也應以特高壓和智能電網為基點來確定。

　　關鍵詞 智能電網；特高壓；自適應互動

　　一 電機與電氣

　　電氣工程與自動化是我們說學習的專業，在這個專業中包括發電，輸電，和用電端，電機就是機械能與電能轉化的工具，是一個很重要的環節，不同類型的電機都有不同的功能，但都是能源轉化的工具，像把煤，水，風等自然界的能源轉化為我們可以用的電能，同時，電機也可以把電能轉化為機械能，可以用來拉重物等。可以說在目前的各個領域都離不開電，我們平時常用的點燈，電視，等家用常見的電氣，還有一些大型的用電，電動車，發動機，大型車床等，在世界的各個地放，隨處可見，當我們突然失去電的時候，誰也不知道世界會變成什么樣子。隨著人們生活水平的提高，對電氣的要求也逐漸的提高，特別是在電機與電力電子技術、微電子技術、計算機技術等領域，人們的要求也更加的智能和方便，這就要求電氣的技術不斷地提高，電機有發動機，電動機，也有控制電機，用來控制電力系統的運行，保障各個環節的正常運行，各個行業使用的都是不同的電機，根據自己的使用要求對電機進行改造，使他完成不同的功能，有大型的又有小型的，電機在除了我們隨處可見的用處之外，還要一些高技術方面的應用，像信息技術，航天、航空、航海生物醫學工程，等地方運用于雷達，醫療設備等地方，隨著電機技術的發展，運用范圍也越來越廣泛。發動機由開始的直流大電

　　機到異步電動機，到現在主要的三相系統，的一個發展過程，目前在電機方面的研究主要是在精確模型研究新能源技術，風力發電，波浪發電，高速電、熱、冷三聯供機組機電一體化，電機、電力電子與微電子結合，特殊新用途，電磁發射，納米電機等新的技術，在新型的能源方面，包括風能發電，波兩發電，潮汐，地熱等都要求人們去發展，這些都是無污染的新能源。在電機方面有著一些特殊的用途電磁發射技術，微電機與微型機器人技術，工心臟技術，航天超聲波電機，速發電的發電機，工肌肉直線電機，導電機，動機故障診斷 ，船驅動用電動機，能型電力電子變壓器。

　　在電的傳輸過程中還包括一個重要的裝置，那就是變壓器，變壓器是通過電磁感應原理，通過電磁耦合實現電能傳遞的一種靜止電氣設備。變壓器在電的發出和到用戶端都要用到，主要是要降低在傳輸過程的能量損失。電廠一般建于能源較豐富的地區，如何將發出的電能經濟、高效地輸送到遠距離用電區域，是電力系統運行的基本問題。目前普遍采用的辦法是將發電廠的電能通過升壓變壓器升壓后輸送出去。因此變壓器對整個電力系統的安全、經濟、高效的運行起著至關重要的作用。

　　二 電力電子與電力傳動

　　主要是運用電子系統的技術對電機進行控制，進行自動化的操作過程，在過去很多的操作都是人工進行，但是這樣很不方便，隨著電子技術的發展運用，對電機的控制也逐步提高，在交直流電機、電化學工業、冶金工業，電氣化鐵道、電動汽車、航空、航海，高壓直流輸電、柔性交流輸電、無功補償，UPS、 航天飛行器、新能源、發電裝置等都有著廣泛的運用�？傊�，電力電子技術的應用范圍十分廣泛，激發人們學習、研究電力電子技術并使其飛速發展。電氣傳動技術是電力電子與電機及其控制相結合的產物，內容涉及電機、電力電子、控制理論、計算機、微電子、現代檢測技術、仿真技術、電力系統、機械、材料和信息技術等多種學科，是這些學科交叉融合而形成的一門新型的綜合性學科。對于位置控制系統，也稱為運動控制。電氣傳動技術誕生于20世紀初的第二次工業革命時期，電氣傳動技術大大推動了人類社會的現代化進步。它是研究如何通過電動機控制物體和生產機械按要求運動的學科。隨著傳感器技術和自動控制理論的發展，由簡單的繼電、接觸、開環控制，發展為較復雜的閉環控制系統。

　　三 電力系統及其自動化

　　電力系統及其自動化主要涉及電能的產生、變換、輸送、分配、控制的理論，電力系統的規劃、運行規律、以及相應的測量、保護、調節、控制系統的理論和技術。電力工業的發展水平是反映國家經濟發達程度的重要標志。在世界人均用電量中，中國是很低的，相比較美國，加拿大等發達國家，還有很長的路要走，隨著電在人們中的廣泛運用，一旦突發停電，會造成很大的損失，在我國湖北1972年7月27日大面積停電事故，造成武漢、黃石、黃岡地區全部停電，經濟損失2400余萬元，華中1982年8月7日電網穩定破壞事故，造成湖北地區大面積停電，武鋼、冶鋼等重要用戶嚴重受損，部分設備損壞，10小時后恢復正常。

　　在發電的過程中包括電力網，電力系統，和動力部分，電力網是發電設備和用電設備之間輸送和分配電能的網絡。電力系統是由發電機、升降壓變壓器、各種電壓等級的輸電線路和廣大用戶的用電設備所組成的統一整體。動力部分是電力系統加上帶動發電機轉動的動力部分。電力網包括超高壓電力網，區域電力網，地方電力網。

　　電力系統中，發電廠是個很重要的環節，其中有火力，水力，核電廠，還包括一些新的能源，火力是利用固體、液體、氣體燃料的化學能來生產電能的工廠。水力是利用水庫、河流所蘊藏的水力資源來生產電能的工廠。核電廠是利用核能發電的工廠。潮汐能發電廠是利用核能發電的工廠。還有地熱發電廠，太陽能發電廠等，都是我們需要去開發的能源，中國電力工業展望：裝機容量成倍增長 20xx年達到900GW用于發電的能源比重大幅提高，發電能源占一次能源消費的比重提高，加強電源建設，繼續發展火電，大力發展水電，加速核電國產化，加強新能源的開發力度。

　　四 前沿展望

　　如果在二十世紀中期以前，電工學的發展主要基于電磁場與固體的相互作用， 電機學主要在發展旋轉電機， 則從新原理與新理論的角度看， 二十世紀后半期電工新技術的重大進展則基于電磁場與流體的相互作用的研究和直線電機研究的深入。這時物理與天文研究中發展起來的等離子體物理學與電磁流體力學開始向工程應用方面蓬勃前進，與人類能源、電力、交通及其他工業發展的需要相結合，開創并推進著受控核聚變，半導體的發展為電工領域提供了多種電力器件與光電器件。電力電子器件為直流輸電，電氣鐵路，各種節能電源和自動控制的發展做出了重大貢獻。 光電池效率的提高及成本的降低為光電技術的應用與發展提供了良好基礎，使太陽能發電已在邊遠、缺電地區得到了實際應用，并有可能在未來電力提供中占有一定的份額。

　　五 體會

　　通過對電氣工程相關書籍的學習，我們對要學習的課程有了更進一步的了解，也了解到了目前電氣工程發展的狀況，和我國電力的現狀，目前我國的電力發展還很低，相比較發達國家而言，還有很大的路要走，隨著各行業對電力依賴越來越高，電力工業成為國民生產的基礎命脈。怎樣節約能源，和發展新的能源，方便的運用能源，是我們需要去研究的，電網的自動調節，新型能源的開放，都是新的發展方向。

　　參考文獻

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電氣工程與自動化3

　　電氣工程專業一直以來在我國的高等工程教育中有著十分重要的地位，具有寬口徑和相關學科相互滲透融合的特點，該專業的大學生必須具備較強的實踐能力，才能成為適應社會的“寬口徑、復合型”人才，才能成為國家電氣信息技術發展的生力軍[1]。

　　隨著國發2號文件《關于進一步促進貴州經濟社會又好又快發展的若干意見》的頒布[2]，再一次拉開了西部大開發改革的序幕，工業強省，大力發展貴州經濟成為又一個五年計劃的開始；工業強省，大力發展貴州經濟，給貴州高等教育提出了新的要求，特別是對工程人才的培養提出了新的要求。為適應地方經濟和社會的發展，師范院校紛紛發展非師范專業[3-4]，拓展辦學空間，但作為一所地方師范院校，開辦非師范類工科專業，存在辦學基礎薄弱、專業課程設置不當、實踐實訓及師資隊伍建設不完善等問題[5]。所以，探討地方師范院校電氣工程與自動化專業實踐教學十分必要。

　　1 培養適應地方經濟建設發展的電氣工程與自動化專業人才

　　貴州省社科院及社會科學文獻出版社共同舉辦的20xx年《貴州藍皮書》發布會在貴陽舉行，會議發布了《貴州社會發展報告（20xx）》及《貴州人才發展報告（20xx）》。藍皮書指出，貴州省緊緊圍繞經濟社會發展需要，在能源、煙酒、材料、電子信息、先進制造、航空航天、文化旅游、金融外貿、民族制藥、特色食品和現代物流業等經濟發展領域，在教育衛生、宣傳文化、社會保障等社會發展領域，加快人才集聚，突出發展四類急需緊缺人才，著力培養造就一支結構合理、素質優良、門類齊全、業務精湛的人才隊伍。到20xx年，貴州需要培養從事技術技能型、復合型和知識技能型產業人才約10萬人。因此，作為一所地方師范院校，如何培養既懂生產技術和生產工藝，又具備有扎實的理論知識的復合型和知識技能型人才，達到學生滿意就業、企事單位業滿意用人的目的。

　　2 電氣工程與自動化專業特點及人才培養目標

　　電氣工程及自動化是一門綜合型很強、應用范圍廣泛的專業，具有強電與弱電結合，電工技術與電子技術結合，軟件與硬件結合，元件與系統結合的特點。廣泛用于工業、農業、國防、科學研究、交通運輸、商業、醫療衛生、金融、服務、政府管理部門乃至家庭等各方面，具有實踐性、時代性、系統性和交叉性的特征。據此制定電氣工程與自動化專業人才培養目標：即培養在電氣工程、自動化、電力電子技術、監測與自動化儀表、電子與計算機技術等應用領域內的工程技術人才，培養“厚基礎、寬知識、強能力、高素質、重創新、廣適應”的應用型人才。

　　為適應時代和地方經濟發展的需要，培養復合型和知識技能型人才，在課程設置和教學中應重視實踐教學。實踐教學是鞏固理論知識及加深對理論認識的有效途徑，是培養具有創新意識的工程技術人員的重要環節，也是培養學生理論聯系實際、掌握科學方法和提高動手能力的重要平臺，是培養創新人才不可缺少的重要條件。學生只有通過具體的實踐活動，才能將所學知識內化為自身的知識，構建自身知識結構，通過見習與工廠實習，提高學生理論聯系實際和解決實際問題的能力。

　　3 電氣工程與自動化專業實踐教學探討

　　“高等教育法”首次以立法的形式明確了“高等教育的任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才”[5]。但實踐教學相對于理論教學而言，是教學過程中最薄弱的環節。因此，對地方師范院校非師范類工科專業實踐教學中存在的問題進行了探討。

　　3.1 建立實踐教學基地，強化學生的實際動手能力

　　由于我院是一個以師范教育專業為主的地方本科院校，師范教育是我院的強項，有著強大的教育實習基地；但作為非師范類工科專業，不論在實驗設備投入，還是在實踐教學基地的建設上都還不夠，實踐教學條件有待進一步加強，為滿足實踐教學的需要，學院與省外一些大型企業聯系，建立實踐教學基地。同時學院還可可結合貴州實際，與當地企事業單位聯合，有選擇地在民營、合資、獨資企業，與貴州航天航空軍工單位或企業建立相對穩定的實踐基地，接納本科生校外生產實習基地和社會實踐基地。

　　3.2 與當地企事業單位聯合，創辦產學研實踐教學基地

　　根據國發2號文件精神，貴州處于全國重要的能源基地、資源深加工基地、特色輕工業基地、以及航空航天為重點的裝備制造基地和西南重要陸路交通樞紐。“文件”指出：大力實施優勢資源轉化戰略，構建特色鮮明、結構合理、功能配套、競爭力強的現代產業體系；加快發展裝備制造業，大力發展航空航天裝備、汽車及零部件、工程機械、精密數控裝備、新型電子元器件、軟件、混合集成電路和電力裝備等產業；支持發展新一代移動通信技術相關產業，推進數字化城市建設和信息資源整合，強化信息網絡安全與應急保障基礎設施建設；建設通用飛機、無人機、教練機等生產和試訓基地，配套發展通用航空產業，加快發展航天產業，鼓勵地方科研單位和軍工科研院所合作，促進軍工、民用技術雙向轉化和科研機構資源共享。因此，學院可結合貴州實際，與當地企事業單位聯合，如中國電信、中國移動數據中心、南方匯通微硬盤、富士康工業園、中關村科技園區、以及云計算、大數據產業等聯系，建立產學研基地與實踐實習平臺。

　　3.3 構建“教學生產型”實踐指導教師隊伍

　　實踐教學是培養學生實踐能力和綜合能力的關鍵環節，也是電氣工程與自動化專業的重要環節，實踐指導教師在具體的實踐教學過程中承擔著重要的作用。實踐教師是學院教師隊伍的重要組成部分，學校除了加強實驗室建設，加強實踐教學外，還應提高實踐教學師資隊伍的整體水平，培養專業理論深厚、責任心強、善于與學生溝通、關心學生安全的優秀實習指導教師。作為教師，在指導實踐教學的過程中也能促進理論聯系實際的能力。一支優秀的實踐指導教師隊伍是提高實踐、實習質量的重要保障[6]，培養一支年齡、學歷、職稱及男女教師比例等合理的實習指導教師隊伍，打造一支既能指導生產實踐教學、又具有實踐能力強、教學水平高、形成自身科研特色的“教學生產型”的教師隊伍。

　　3.4 加強實踐教學組織管理與考核體系的建設

　　一個嚴格、科學的實踐教學管理與考核體系，關系著實踐實習過程的安全性與實習質量的優劣[7]。但實際上仍存在“重理論，輕實踐，重課堂，輕課外”的傾向，把實踐作為理論教學的補充；作為學生對實踐教學也不重視，實習不認真或不參加實習；同時作為剛起步的工科專業在實踐教學組織管理與考核體系方面有待加強和完善。所以，制定一個較為詳細的實踐教學大綱、嚴格組織紀律和科學合理的考核標準是提高學生實踐教學能力的關鍵；嚴格實踐考勤制度，并實踐成績、實習紀律等掛鉤，重視學生實踐的安全性管理；明確實踐教學人員的工作職責和崗位職責。

　　綜上所述，為地方經濟和社會發展培養復合型和知識技能型人才，深化實踐教學改革，研究、探索人才培養的新模式，體現“以學生為本”，貫徹因人施教的育人原則，全面提高學生的綜合素質，構建具有特色的實踐教學體系，培養面向生產、建設、管理和服務第一線的應用型人才。