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一、整合教學內容
專業課教學過程中,大多數存在教學內容多、繁、雜與教學課時數偏少以及學科專業技術發展快與教材更新慢的矛盾,要達到創新型、復合型人才的培養目標,必須首先對所授課程的教學目的和知識點的內涵十分明確。所以,要根據專業特征,結合學科專業發展方向和行業發展最新技術,優化整合教學內容,對現有的教材進行整合。應該以“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”原則來優化教學內容,創新課程教學體系。其教學內容改革理念就是指將原分散在各個章節屬同一類或相關的教學內容進行優化重組,刪除過時的舊內容,增加學科專業當前的最新技術、發展動態、研究熱點等內容;在內容編排上按照“基本原理與方法——應用技能——當前研究動態”的層層誘導遞進式順序來編排,使重組后的課程教學內容與知識結構更加科學合理、先進實用。如增加未來電力系統、新能源的開發與利用、新型電氣設備的發展趨勢等,以培養學生的專業思維和創新靈感。同時,電氣工程學科也要與時俱進,要和信息科學、自動化科學、計算機科學、電子科學、能源科學等其他學科進行交叉和融合,以求自身發展。
二、實施多種教學方法,激發學生的學習熱情
一是可以將課程的整個教學內容劃分為重要內容、一般內容和自學內容三個模塊。重要內容(主要是指基本原理、基本方法和應用技能)在課堂上精心講解,并通過課外作業、專題研究、實驗等其他環節的訓練得到鞏固和提高;一般內容(主要是指新技術、新產品的應用介紹等)則充分利用現代化教育技術進行展示、介紹;自學內容(主要培養學生的專業綜合素質和創新能力,進行個性化教育)則通過設問、質疑、寫讀書筆記、小論文的形式得到訓練。
二是采用“全程案例貫穿式”教學方法引起學生興趣。是指根據課程特點與專業特征精心選擇或設計一個規模大、有代表性、有實用價值的案例,通過案例引導學生進入課程,隨著課程教學的展開,讓學生一步步深入到案例中,學到案例中相關的知識,隨著課程教學的結束,學生在不知不覺中已把案例中的相關問題一一得到了解決。
三是采用技能訓練資格認定和校企互動方式,使學生學習知識與社會需求直接掛鉤,大大地調動學生的學習積極性,增加就業機會;同時,教師、學生深入企業,發現問題,找到研究問題的切入點,讓學生多角度、多方位地思考,培養學生進行科學研究的能力,培養學生運用所學知識分析和解決工程實際問題的能力,并將研究成果應用于企業,幫助企業解決生產過程中所遇到的難題和關鍵技術問題,產生經濟效益,形成教學、科研、實踐良性循環。
三、加強實踐教學
電氣工程及其自動化專業是一門實踐性很強的學科,學生需進行大量的實踐活動,才能培養其動手、創新等專業綜合能力,必須十分強調實踐能力的培養和訓練。因此,實踐教學體系至關重要,必須高度重視。
一是加強專業實驗教學設施建設,滿足專業實驗教學的需要。根據專業建設的需要,結合學科發展前沿,將實驗室建設成集實驗、實習、新產品開發與設計及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺,實現工程素質訓練、科學研究試驗與專業技術進步的有機結合。
二是針對原來實驗教學的狀況和存在的問題,科學整合實驗教學內容,并不斷探討和改進實驗教學方法。對教學內容要進行“遞進式”的整合,采取引導和啟發的方式培養學生的操作能力和創新思維;同時進行因材施教,加強過程監控,通過學生自查、教師中期檢查、遞交結題報告并進行結題答辯等形式,加強全部實驗過程的管理。這樣,較好地實現了“遞進式”實驗的預期效果,也適應了不同層次人才培養的需要。
三是在實習基地方面,在與已有的擔任實踐教學任務的校外實習基地保持良好聯系的基礎上,積極尋找與電氣工程及其自動化專業實踐教學環節相符合的校外實習基地,保證完成實踐教學任務,使學生的工程實踐能力真正得到培養。
四、加強師資隊伍建設
關鍵字:電氣工程;智能電網;專業碩士;校企合作
G643;TM1-4
相關研究報告顯示,2015年我國電力、新能源及其裝備制造行業人才需求分別為249萬、182萬和817萬,其中高層次專門工程技術人才分別為57萬、15萬和215萬。隨工業自動化水平越來越高,大量企業將引進先進設備并進行技術改造,其設備大量運用集成化信息平臺、可編程控制器、工控機、現場總線、變頻器和傳感器等電氣技術,必然急需大量高層次、具有較強工程實踐能力的人才。本文針對重慶市區域經濟發展急需相關人才的迫切形勢,提出了重慶市某高校電氣工程領域專業碩士研究生的培養目標,分析了當前專業碩士研究生培養存在的問題,最后提出了基于校企合作培養方式的專業碩士研究生培養方案,對培養高層次、具有較強工程實踐能力人才具有一定的指導作用。
一、重慶市電氣工程領域行業現狀分析
根據重慶市“十三五”規劃,重慶將基本建成國家重要的現代制造業基地和內陸出口商品加工基地,其中能源電力行業、裝備制造業、信息技術產業幾個方面的發展與電氣工程領域人才需求最為密切相關。在能源電力行業,重慶市將廣泛開展下一代新型智能及主動配電網的建設;在新能源汽車行業,重慶將大力打造節能與新能源汽車基地,重點發展混合動力和純電動汽車,加強動力電池、驅動電機、控制系統等關鍵技術開發;在信息技術產業,重慶正著力打造2億臺級電子終端產業基地,將建成世界最大智能云端集群。顯然,重慶市工業升級轉型需要大量具有工程背景和應用能力的高端電氣技術人才。
二、當前專業碩士研究生培養目標及存在的問題
1.培養目標
根據教育部規定,碩士研究生主要有學術學位和專業學位兩種,學術學位側重培養研究型人才,面向科學研究工作;專業學位主要培養應用型人才,面向工作崗位需要。因此,電氣工程領域專業碩士的培養目標應該為:為電氣工程領域內的企業和工程部門培養從事電能生產、傳輸直至使用全過程中技術創新與開發、新技術推廣與應用、工程規劃與設計及工程管理高層次應用型專門人才,能夠掌握本領域的基礎理論和專業知識,具有較強的工程實際能力,能承擔專業工程技術或管理工作、具有良好的職業素養。
2.存在的問題
重慶市某高校電氣工程領域專業碩士研究生主要針對電力行業,但部分學生不具有電力專業學習背景,有些專業課程學習較為困難。雖然學校明確了產學研用協同、校企合作的人才培養方式,但在具體如何操作、如何深度融合還有待進一步探索。部分指導教師由于和企業科研合作較少,企業合作指導教師選擇目標性不強,校內和校外導師的銜接存在一定問題。
三、基于校企合作的K堆芯可培養方案
基于校企合作的專碩研究生培養方案如圖1所示,主要從實行“校企聯合”培養模式、實施系列化項目過程教學、采用多樣化的考核方法及實行學位論文提前介入四個方面開展培養工作。專碩研究生培養采用工學交替、校企聯合培養模式,采用校企“雙導師”制;學校與合作企業共同設計系列化項目教學,強化學生分析問題能力及團隊意識,培養學生解決實際問題的能力和創新能力,企業對學生進行實踐培養的過程控制,學校對學生進行實踐培養的目標管控;依據不同類型課程和培養環節,采用現場答辯、研究報告、產品設計等多種方法評價學習質量,加大過程考核所占比例;學位論文選題在進企業實踐時確定,使學生能在企業見習期間帶著目的和問題學習,校企聯合指導小組和學校教學評估辦公室組織中期檢查,校企聯合答辯。
培養方案由學校專職教師和企業工程技術人員共同制定,倡導學校教師走進企業進行工程實踐,企業技術人員走進高校講臺交流、現身說法,學校學科發展與專業建設充分接觸企業需求地氣,實現了良好的產學研的銜接,有利于促進工程技術人才的培養。畢業論文內容將以工程設計與研究、技術研究或技術改造方案研究、工程軟件或應用軟件開發、工程管理為主,突出應用型專業人才的培養。這些措施著力培養應用型的工程職業人才,其目的重在知識、技術的應用,培養具有較好職業道德、專業能力和素養的特定社會職業的專門人才,體現了輕學術重實踐的專業學位教育規律。
四、結語
電氣工程領域的人才培養方案應緊密結合國家和地方產業需求,以綜合素養、實踐能力與工程能力的提高為核心,以提高質量為目標,按照“服務需求、突出特色、創新模式、嚴格標準”的指導思想,通過在課程體系、課程內容及教學安排、學術及工程訓練、論文工作及培養指導等方面的精心設計,學校、企業在制度、政策、資金人員等方面的有力支持,創新實施“產學研多層次、多主體協同聯合培養工程領域應用型人才”的人才培養新體制,為培養富有創新精神和應用型高層次電氣工程技術人才提供了有力保障,有望取得突出效果。
參考文獻:
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論文關鍵詞:電氣工程;專業英語;教學方法;教學改革
專業英語,顧名思義,以英語講解專業知識,是大學英語的后續課程。專業英語課程的目的是為了使學生能夠閱讀英語專業文獻,了解國外學術及業內動態,為將來從事本專業工作后參加學術會議、聽取國外學者的演講報告、學術討論會、出國留學或參觀考察等提供基礎。專業英語也是電氣工程專業的基礎課程,它使學生能夠對國內外的行業現狀、研究前沿、研究難點和研究熱點有一個比較清晰的認識和了解。因此可以認為,專業英語為電氣工程專業學生的進一步發展建立了一個平臺?;谶@個平臺,學生可以深化既得知識,擴展專業知識領域,了解專業領域的全貌,洞察該領域中技術和理論研究的前沿,為學生在本專業領域中與國內外的同行進行交流創造條件。
電氣工程專業涉及面廣,設置課程包含“電氣工程”、“電子應用技術”、“計算機技術”、“控制理論”等內容,與之相應,專業英語也應涵蓋這些內容。因此學習專業英語要具備一定的專業知識,并且要區別于基礎英語的學習。為了使學生順利地從基礎英語過渡到專業英語,并將所學專業知識與英語能力相結合,提高專業英語的聽、說、讀、寫能力,本文結合實際教學,在教學內容、教學方法和教學設計與安排等方面提出一些改進方法。
一、教學內容
大學本科教育的目的主要是培養學生扎實的專業功底和獨立獲取知識的能力,為學生繼續學習和獨立從事本專業的研究工作奠定基礎。為此,專業英語課程對內容和教材的要求就不能局限于用英語念原文、翻譯課文、用中文講解難點、用中文解釋重點,這樣就很難把基礎英語與專業英語區分開。
電氣工程專業英語教材的課文內容主要包括構詞法、翻譯和寫作的內容。構詞法主要介紹電氣工程專業英語中一些常用的詞根、前綴、后綴以及合成詞等構詞方法。大學生掌握了構詞法,就可以達到對專業英語詞匯舉一反三、融會貫通的效果。熟練和掌握構詞法是學習專業英語的基礎,為以后閱讀英文專業文獻資料、學習新的詞匯做鋪墊,也是擴展詞匯量的一種高效方法。翻譯是針對專業英語的句子特點,比如長句多、句子結構復雜等,介紹其翻譯技巧。翻譯技巧涉及詞義選擇、語序的變換、用詞的增加和省略等內容。掌握翻譯技巧是學習專業英語的更高一層次要求。翻譯要做到信、達、雅,符合中英文的語言表達習慣和語法規則。寫作是比專業英語翻譯更高一層次的內容。英文寫作包括應用文、學術論文、學位論文等。熟悉應用文寫作有利于幫助學生到工作崗位后盡快適應工作、熟悉工作。學術論文、學位論文的寫作為學生進一步的深造奠定了基礎。這三方面內容是專業英語教材內容中要講解的重點。
學習專業英語,除了以上這些內容之外,內容安排還應該注意以下兩點。
第一,專業英語的教學內容越新越好,內容應與國內外最新的專業知識技術和前沿熱點保持同步。鑒于此,筆者認為,電氣工程專業英語的教材內容可以選取一些國外相關專業技術期刊或報紙上的文章,并且要與時俱進。每學期安排幾個學時,專門用來探討這些技術發展的新動態。
第二,電氣工程專業英語的教學內容還應該兼顧傳統內容與現代內容、基礎知識與前沿熱點之間的聯系。教材中的內容是一些基礎的專業詞匯以及基本的原理介紹。通過教材學習,可以讓學生從基礎英語過渡到專業英語,了解專業英語的特點以及一些詞法和句法特點,使學生在有限的教學時間內提高自己的聽、說、讀、寫能力,鍛煉出一種能夠終生受用的專業英語應用能力。
二、教學方法
傳統的教學觀以知識為本,而不是以人為本,立足于向學生傳授知識,而不考慮學生的需求和學生的接受程度。課堂上教師講、學生聽,“滿堂灌,注入式”的教學方法不根本改變,學生的學習主動性就不會調動起來,電氣工程專業英語教學要實現從知識傳授向綜合能力和素質培養的轉變,著力培養學生的創新精神和創新能力。這一實現過程,教學方法尤為重要。
1.采用啟發式與交流式教學
電氣工程專業英語內容本身比較枯燥,而且難于理解。因此,教師在教學過程中要采用各種手段和方法去調動學生學習的主動性和積極性,讓學生參與進來,營造一個輕松的學習環境,讓學生作為課堂的主體全身心投入到教學過程中,啟發和激勵學生的興趣使其主動地思考問題。學生在不知不覺中通過自己的積極參與、自由交流,無障礙地發表見解,在寬松和自由的氛圍中完成學習任務,枯燥的學習內容也變成了有趣的內容不容易忘記。例如在電氣工程專業英語教學中,專業術語和專業詞匯比較多,筆者啟發學生運用構詞法,如前綴、后綴、合成詞等聯想和記憶更多的單詞,并讓學生課下制作單詞卡片在課堂分組進行交流,讓學生在自由的交流中找到單詞的規律,激發興趣來記憶;另外利用多媒體教學方法給一些單詞增加適當的圖片解釋以活躍課堂氣氛。
2.覓食發現法
在教學中發揮學生的主體作用是一種教學的指導思想和理念。如何實現這一教學方法因課程、教師的不同而不同,其關鍵是從學生的角度出發。針對電氣工程專業英語,筆者認為,應該從“講、議、讀、練、評”這幾個方面使學生積極、主動地學習。
(1)講,是讓學生上講臺來講,改變教師講一課堂的做法。比如教材文章,可以提前布置給學生閱讀,自己歸納。在下一節課,以自愿的方式讓學生上臺講課,由其他學生來補充不足,最后教師進行歸納和點評。采用這種方法,使學生可以自由地發表自己的觀點,學生得到了交流的機會,又活躍了課堂氣氛。
(2)議,即精心地設計和組織課堂討論。結合當前電氣工程專業發展的新趨勢,確定一些具有代表性、普遍性和現實性的熱門話題,提前一周布置,指導學生閱讀有關資料和信息,分小組討論并推薦代表發言,最后由教師評析和總結。如在電氣工程專業英語教學中,筆者給學生布置關于智能電網、風能、光伏發電、電動汽車等熱點話題進行討論,討論其當前發展的現狀和未來發展的趨勢,以及發展過程中各自的優缺點和技術難題。通過自主學習和討論,使學生感受到身邊這些新技術和新科技為自己生活帶來的變化,讓學生加深對自己所學專業知識的了解。學生們積極發表自己的見解,踴躍討論,激發學習興奮點,從課堂討論中獲得了大量專業發展的前沿知識。教師從學生的發言和辯論中也獲得了大量的信息,從中掌握了學生的思想動態,增強了教學的針對性。
(3)讀,即讀書,不僅讀課本,還要讀與專業相關的書,如國外電氣工程專業的期刊雜志,國外電氣工程專業網站等,一方面學生可以加深對課堂內容的理解,另一方面也可以豐富學生的文化底蘊,了解英語的語言表達習慣和語法規則,拓寬學生的知識面,有助于培養學生自主學習和獨立思考的能力。
(4)練,就是設計以培養學生能力為目的的“問題體系”。這個問題體系可以根據學生的能力發展水平分層次進行。通過不同層次的練習,逐步培養學生自主發現、分析問題、創造性解決問題的能力。
(5)評,每個教學階段結束,可以讓學生對自己學習專業英語的收獲進行自評和互評,并對教師的教學工作進行評價,發揚教學民主,了解學生對課堂的教學意見和建議,提高教學的透明度,支持和鼓勵學生參與到教學改革中來,增強學生的主體意識,同時也督促教師不斷提高自己的教學水平。
采用這些教學方法,引導學生創造性地獲取與運用知識,在不知不覺中培養專業英語能力。與此同時,教師的能力也獲得了提高,心智獲得了完善。
三、教學設計與安排
學完電氣工程專業英語后,學生應該掌握一定量的專業詞匯,掌握閱讀專業相關英文資料的技巧,能夠熟練閱讀和翻譯相關的專業文獻資料,并且具備一定的聽、說、讀、寫、譯的能力。因此,電氣工程專業英語的教學安排也應該培養學生的聽、說、讀、寫、譯的能力,而不是只偏重于某一面能力的培養,忽視了其他方面。
在規定的教學學時內,教學內容可以分塊進行講授。比如,安排幾個學時的聽說課教學,幾個學時的讀寫譯,再通過幾個學時把這幾個方面綜合起來。這樣學生會在每一階段教學結束后很有收獲感。并且課下也更容易有重點地去學習,去提高自己。
充分運用現代化的教學手段,建立了真正意義上的網絡課程。教學輔導、作業布置與批改、問題的討論與回答都在網上進行,除要求學生通過網絡完成并提交作業外,還規定每個學生必須提出當前最新的專業發展的技術前沿問題,并參與其他同學提出的問題的討論。課程結束時,每位學生在網上跟同學的討論都可以查到,并且點擊率很高。這不僅明顯提高了學生運用現代化手段進行學習的能力,而且還可以讓學生隨時參與討論自己想要了解的問題,教學效果與效率都令人滿意。
關鍵詞:自動化專業技術;應用型人才;教學體系;研究
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)30-0156-02
為了滿足當今時展對人才的需要,我國一些高校都在加快教學改革的步伐,分析應用型人才培養的新體系。文章將結合當今經濟的進程對自動化專業應用型人才的需求,本人近年來在專業構建中對培養措施、教學體系、課程內容以及實踐性教學等實施了一系列革新以及創新,獲得了十分理想的效果。
1 規劃一套合理的培養措施
1.1 培養方向
人才培養方面的合理定位與專業的生存及發展是密不可分的。找到專業的位置,細化培養方向是培養專業應用型人才的核心理念。高等院校培養的人才基本分為下述三種:第一種就是培養研究型人才,這些人才基礎好,有一定的自學能力,且后勁足,學校主要為其從事研究工作以及攻讀研究生做鋪墊;第二種則是培養應用型人才,這種人才基礎還算扎實,實踐能力以及創新思維較強,畢業后基本在企事業單位進行一些技術以及管理工作;第三種是培養技能型或者是技術型人才,這類人才的基礎知識基本滿足工作需求,有一定的專業能力,應該算是崗位群才。上述三種類型,國家重點大學主要對第一種人才進行培養,普通的本科主要對第二種人才進行培養,而高職高專院校則以培養第三種人才為主。
通常將自動化專業的人才培養方向鎖定在:培養有一定電子技術、電工技術,自動檢測和儀表、控制理論、信息處理、當代企業管理、網絡技術以及計算機技術與應用等領域的工程技術基礎以及相關專業知識,可以在工業過程控制、運動控制、檢測與自動化儀表、電力電子技術、信息處理以及電子與計算機技術等領域應用型技術
人才。
1.2 實施科學合理的培養措施
實施一套科學合理的培養措施是達成培養目標的核心要素。向畢業生用人單位以及聯誼院校進行相關的調研,吸收消化他們的培養經驗以及相關信息,還有當下一些優秀畢業生的反饋情況,在實施此專業培養措施上予以革新。按照培養目標去培養學生需要有的知識結構以及相關能力:對自然科學的基礎掌握較為扎實,有一定的人文社會科學基礎以及外語能力;了解此專業方面的必備技術理論。要熟悉工業過程控制、運動控制還有自動化儀表、信息處理以及電力電子技術等領域的內容,同時還要掌握此專業學科的發展態勢,并有較強的工作適應性。
2 深化教學革新
教學內容及方法的革新是教學革新的框架,同樣也是教學革新的基礎、課堂教學是課程體系下的主要構成因素,其從根本影響教學品質。為了深化學生創新思維的培養,一定全面探索相關途徑,在教學方式革新上多做功課,要注意課程調整以及內容,而且還要注重革新教學措施以及教學方法,從根本上提升教學品質。針對教學內容,在充分了解此領域發展趨勢的根本上,去調整革新的思路。對培養體系里的所有課程分層次的進行考慮,分析課程內容間的相關聯系,確定課程在人才培養環節中的影響,對課程內容實施全面優化。將必備的專業內容教給學生,且還要注意內容的前沿性,推陳出新,將學生需要的知識在一定的時間里傳授給他們。刪減一些課內學時,采用CAI等當代教育體系,提升教學品質,為學生未來的發展以及個性發展給出一定的空間。
3 實踐教學的革新
構建經驗豐富的實踐教師團隊是十分必要的。學院要構建以教授等科研主要力量為核心,以中青年教師為中堅力量的科研隊伍,深化中青年教師的科研水平;激勵中青年教師主動申報一些科研活動,學校可以拿出專項費用扶持中青年教師進行科研活動。激勵且組織教師進行校內校辦產業與自動化行業的產學研基地的工程技術項目研發以及培養實踐經驗。
開放一些實驗室,將驗證實驗轉換成開發性的實驗,且重視實驗措施和最新技術相融合,很多實驗都是驗證類型的實驗,我們要將常規的驗證性實驗提供給學生,要讓其分析實驗的內在因素,實驗手段以及實驗結果,在此根本上,給出新的實驗目標,讓學生主動設計相關的實驗,且實施驗證,若出現問題再研究問題的原因,直到達成設想的目標,從而去延伸學生的創造思維,實際動手能力,讓所學的知識滲透到學生的大腦。明確以綜合性、設計性實驗為核心的實驗內容革新體系。
4 結語
自動化專業應用型人才培養教學體系的革新和實踐,深化了學生的基礎理論,更為廣泛的專業知識、實踐教學體系的調整并提升了學生的實踐動手能力,通過多年的實踐,這種教學體系已經獲得了較為理想的效果,學生學位達標率已經超過了九十個百分點,畢業生的首次就業率也超過了九十個百分點,從用人系統反饋的相關信息去看,用人方對畢業生的各項能力均予以好評,且工作效率高,可以較快地融入到自己所在的崗位。
參考文獻
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論文關鍵詞:創新教學模式 教學與科研互動 創新課程體系 發電廠電氣主系統
論文摘要:針對電氣工程及其自動化專業的課程體系和教學內容進行改革與創新,提出了“以創新教育與科學研究貫穿干教學全過程”為主線,創建了以“教學、科研、實踐”三結合的課程教學創新模式,構建了“同類合并、相對腳、教學內容與當前專業最新技術相結合”的課程教學內容改革理念與思路,優化教學內容,改革教學方法與教學手段,以達到全面提高學生綜合素質能力的目的。
教育教學改革涵蓋了學科專業建設、專業教學內容、課程體系、教學方法與手段等各個方面,只有通過這一系列的改革才能不斷完善高等教育的目的,從而達到創新型、應用型、復合型人才培養的根本目標。而作為工作在第一線的工科教師,尤其對剛提升為本科院校的中青年教師,如何把自己所教的課程不斷地改革完善,怎樣“以教學促科研、搞好科研為教學”則是首先應該考慮的問題。
本文針對電氣工程及其自動化專業的《發電廠電氣主系統》課程體系和教學內容進行了改革與實踐,提出了“以創新教育與科學研究貫穿于教學全過程”為主線,創建了“教學、科研、實踐”三結合的課程教學創新模式,構建了“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”的課程教學內容改革理念與思路,優化教學內容,改革教學方法與教學手段,合理地解決了專業課程教學過程中教學內容繁、多、雜與教學時數偏少以及專業課程教學內容交叉與學生難以理解和掌握之間的矛盾。
一堅持“教學、科研、實踐三結合”的思路來構建創新教學模式
教學要發展,培養創新型人才,科研水平的提高是關鍵。沒有科研的支撐,就沒有創新型教學,科研可以保證創新型教師的培養,只有創新之師才能造就創新之生。作為剛提升為本科的地方性院校來說,科研水平相對滯后,相當一部分教師,尤其是中青年教師由于教學任務重,難以找到自己的研究課題和研究方向。作者通過幾年的努力實踐和探索,總結出以下三條經驗,以供商榷。
一是要堅持創新教學與科學研究相結合,實現教學科研互動。在教學中搞科研,深入鉆研每一個知識點的內涵,面向生產實際和專業前沿發現問題,尋找課題,以挖掘創新潛能和發現所要解決的問題;搞好科研促教學,將在科研工作中所取得的一些成果及科研論文中的主要論點引入課堂教學和指導學生畢業設計(論文)中,以此啟發學生獨立思維與專業思維,努力形成師生互動,激發學生的創新靈感。
二是堅持科學研究與創新實踐教學相結合。結合電力行業特征,采用技能訓練資格認定和校企互動方式,使學生學習知識與社會需求直接掛鉤,大大地調動了學生的學習積極性,增加了就業機會;同時,教師、學生深入企業,發現問題,找到研究問題的切入點,師生共同研究,并將研究成果應用于企業,幫助企業解決生產過程中所遇到的難題和關鍵技術問題,產生經濟效益,形成教學、科研、實踐良性循環。
三是堅持創新實踐教學與專業技術發展相結合。根據專業建設的需要,結合學科發展前沿,將實驗室建設成集實驗、實習、新產品開發與設計及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺,實現了工程素質訓練、科學研究試驗與專業技術進步的有機結合。
二以“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”原則來優化教學內容,創新課程教學體系
專業課教學過程中,大多數存在教學內容多、繁、雜與教學時數偏少以及學科專業技術發展快與教材更新慢的矛盾,要達到創新型、復合型人才的培養目標,必須首先要對所授課程的教學目的和知識點的內涵十分明確,根據專業特征,結合學科專業發展方向和行業發展最新技術,優化整合教學內容。
“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”的課程教學內容改革理念就是指將原分散在各個章節屬同一類或相關的教學內容進行優化重組,刪除過時的舊內容,增加學科專業當前的最新技術、發展動態、研究熱點等內容,在內容編排上按照“基本原理與方法——應用技能——當前研究動態”的層層誘導遞進式順序來編寫,使重組后的課程教學內容與知識結構更加科學合理、先進實用。
《發電廠電氣主系統》是一門涉及面廣、內容豐富,實踐性、綜合性強,面向工程,與其它專業技術基礎課、專業課聯系非常緊密相互交叉的主干專業課。根據上述特點和要求,對
三實施“三個模塊”,采用“全程案例貫穿式”教學方法.激發了學生的學習熱情
“三個模塊”是指將課程的整個教學內容劃分為重要內容、一般內容和自學內容三個模塊。重要內容(主要是指基本原理、基本方法和應用技能)在課堂上精心講解,并通過課外作業、專題研究、實驗等其他環節的訓練得到鞏固和提高;一般內容(主要是指新技術、新產品應用介紹等)則充分利用現代化教育技術進行展示、介紹;自學內容(主要培養學生的專業綜合素質和創新能力,進行個性化教育)則通過設問、質疑、寫讀書筆記、小論文的形式得到訓練。
“全程案例貫穿式”教學法是指根據課程特點與專業特征精心選擇或設計一個規模大、有代表性、有實用價值,并且能引起學生興趣的典型案例,通過案例引導學生進入課程,隨著課程教學的展開,讓學生一步步深入到案例中,學到案例中相關的知識,隨著課程教學的結束,學生在不知不覺中已把案例中的相關問題一一得到解決。
本課程選擇推出“一個火力發電廠電氣部分的設計”為全程教學案例,圍繞該案例,實施“三個模塊”,引導學生深入探究,展開一個個知識點,最終完成整個課程的學習。
關鍵詞:工廠電氣工程;設計;接地系統
Abstract: in the design process of electrical engineering, the design of grounding system is important to the choice of meaning, scientific and reasonable grounding system is very important, if there is no choice good grounding system, so in the use process is prone to security issues, and has the security problem is difficult to repair, about Grounding system design electrical workshop, there are clear criteria for the selection of grounding system, grounding system, divided into TN, TT grounding system and grounding system of IT three, in the three kinds of grounding system, and has a different design form, this paper mainly on plant electrical engineering grounding system is discussed.
Keywords: plant electrical engineering; design; earthing system
[中圖分類號] TU74 [文獻標識碼]A[文章編號]
一、引言
在工廠電氣的設計過程中選擇科學合理的接地系統具體十分重要的意義,如果沒有選擇好接地系統,那么在使用的過程中就很容易出現安全問題,且發生安全問題之后難以補救,關于工廠電氣接地系統的設計,國際上已經有了明確的標準,對于接地系統的選擇,分為TN接地系統、TT接地系統以及IT接地系統三種,在三種接地系統之中,又有著不同的設計形式,在TN接地系統中可以分為TN-S接地系統、TN-C接地系統和TN-C-S接地系統三種,其中,T是電源處接地、I是經阻抗接地或者對地隔離接地、N是電源處接地、C是保護線和中性線合為一根、S是保護線和中性線分開各用一根。
二、工廠電氣工程設計中接地系統
(一)TN-C-S系統簡介
TN-C-S系統是工廠電氣工程設計中常用的接地系統,在這種系統之中,保護線與中性線一部分分開,另外一部分是合用的,TN-C-S系統在民用的工廠電氣工程中十分常用,在實際的設計過程中,一般會將電源線分為N線以及PE線,TN-C-S系統相對較為簡單,安全性也比較高,在這個系統中,由于電源線路中有電壓降,線路上的電位將會與設備的外殼中出現,因此,在線路接地系統的設計上,需要將線路重復接地,當接地電阻小于等于10歐姆的時候,將線路分為N線和PE線,N線的設計要與地面絕緣。
(二)TN-S系統簡介
TN-S系統也是常用的接地系統之一,該系統中保護線與中性線是分開的,保護線并不是通過正常負荷電流設置,在這種情況下,保護線只有在線路發生故障時才會產生電位,因此,該系統可以用在精密電子設備的供電中,也可以用在民用工廠電氣供電中,但是,TN-S系統的運用并不能解決相線對地短路以及電壓故障引起的點電位升高的問題,且在該系統之中,中性線之中會帶有諧波電流、單相工作電流以及三相不平衡電流,其中,諧波電流會給中性線帶來電源污染,隨著諧波電流的增加,會逐漸的大于相線電流,因此,在供電回路中需要使用4根截面相同的電纜或者電線進行供電;單相工作電流也是一個不容忽視的問題,由于中性線的電流與相線電流相同,在照明時間的增加以及照明強度的增加下,單相工作電流也會越來越大,會產生一些負面影響,因此,單相工作電流也是一個不容忽視的問題;此外,在供電的過程中也會產生三相不平衡電流,這也是在供電系統中必然會發生的問題之一,且隨著供電時間的增加,這種情況也會逐漸變得復雜,由于TN-S系統的供電是根據三項不平衡電荷設置,因此,在線路中會有三種電流通過,加上中性線中存在阻抗值,且線路越長,阻抗值就越大,在供電的過程中也必然會產生對地電壓,因此,在設計的過程中,也必須要考慮以上存在的問題。
(三)TN-C系統簡介
在TN-C系統中,中性線與保護線是合用的,在實際的設計過程中,設備金屬外殼中的保護線與中性線都是設置在PEN線中,在PEN線除了會有正常的負荷電流通過,還會有諧波電流通過,PEN線中的電降壓也會出現在線路的金屬管線以及用電設備的外殼中,一旦PEN線路中出現碰地短路以及斷線的情況時,將會隨之產生較高的對地電壓,如果同一臺設備中PEN線是連通起來的,那么當故障產生之后,故障電壓很有可能會沿著PEN線蔓延至其他的工業設備,導致人員觸電,情況嚴重時還會引起火災,威脅著人員和設備的安全。因此,TN-C系統適合用在三相負荷平衡并且諧波電流較少的供電系統之中,一些精密的電子設備、無保護的民用工廠以及有爆炸、火災威脅的場所中不宜使用。
(四)等電位聯結
采取等電位聯結的方式可以有效的降低預期接觸電壓,這種方式的效果也比重復接地的效果要好,也更加容易實現,等電位聯結可以分為主等電位聯結以及輔助等電位聯結,主等電位聯結就是用于主接地導體、保護導體以及電氣裝置外部的導體的連接中,在主等電位的區域中,其電機防護的水平要比其他區域高;輔助等電位聯結就是在局部范圍之內將外部的可導電部分相互連接起來,使這一部分可以處于同一電位。
三、結束語
在電氣工程設計過程中,接地系統的設計是其中的重要工作,因此,電氣設計人員在整個接地系統的設計中要考慮全面,對不同方案的優勢和劣勢進行比較,綜合考慮各個方案的經濟型、可靠性以及安全性,選擇科學合理的接地系統設計方案,在方案設計完成后,要對方案的每一項細節進行審查,看是否與工程的實際設計要求向符合,待審查完成后,方可投入使用。
參考文獻:
【1】何樹生:對電氣施工中電氣接地裝置設計的分析研究[期刊論文],河南科技,2010,06(30)
【2】郁碩彥:高層建筑電氣工程中接地系統的探討[期刊論文],中國高新技術企業,2008,06(01)
【關鍵詞】石化工程 建設質量 工程質量 質量通病 認識 防治措施
中圖分類號:F407.22文獻標識碼: A
一.引言
隨著我國經濟的快速增長,石化工程建設在近些年取得較大發展。在石化工程建設過程中,對工程質量影響的因素較多,存在施工風險,施工中如果不加以重視,將導致工程質量不符合設計要求,難以達到工程設計標準。如何認識石化工程建設的質量通病,是防治質量事故的基礎措施。了解質量通病,防治質量事故,才能提高施工水平,確保工程質量。
二.石化工程建設質量通病的認識與防治
1.石化工程土建結構工程質量問題。
我國的石化工程土建結構中,混凝土結構占據多數。在我國建成的石化工程土建工程中,普遍存在建成后短時間內出現質量問題,結構質量問題的出現大大減少了石化工程的使用壽命。由于鋼筋混凝土結構的保護層抗滲性差、密實度差、厚度較薄,在鋼筋混凝土結構中,往往出現混凝土開裂或鋼筋銹蝕的現象。大約在工程完工30年后,石化工程土建結構由于受到地下水或環境的影響,出現開裂及滲漏現象,破壞結構穩定性。
石化工程中土建結構工程質量主要包括土建結構的安全性和耐久性。石化工程土建結構的安全性主要同土建結構的維護、檢測、工程施工質量、工程設計規范緊密相關,安全性的最終目標是避免土建結構出現結構破壞或倒塌。為了確保土建結構安全性,在設計中要體現結構的整體牢固性、結構構建承載能力的安全性和結構耐久的安全性等安全設計。而石化工程土建結構的耐久性主要包括結構的安全性和結構的適用性,在石化工程土建結構中,表面混凝土耐久抗損能力相對較強。
為了提高石化工程土建結構的耐久性和安全性,在施工中要嚴格控制施工材料的質量,對材料的進場檢驗、采購調查等要嚴格落實,嚴守施工操作規范,確保結構構建的承載能力。除此之外,要積極開展自主研發工作,根據工程實際情況,利用新工藝、新技術、新材料,提高工程質量。施工中利用回彈法、射線法等檢測手段,加強對土建結構強度的系統性檢測,提高混凝土結構抗開裂、抗滲漏、抗剝蝕的能力。
2.石化工程建筑電氣質量問題。
在施工過程中,對厚壁鋼管進行對焊連接時,容易在鋼管內部產生結瘤現象,當線纜穿過時,結瘤容易破壞線纜的絕緣層。焊接薄壁鋼管則容易燒穿,將此種鋼管埋入混凝土架構內部后,容易滲入漿水,導致管道內部堵塞,造成線纜無法穿過。同時由于石化工程的特殊性,其照明器具不同于一般建筑,器具的型號、規格及安裝基本要求都有嚴格的規定,而很多時候,都被設計人員和施工人員所忽略,形成安全隱患。
當代建筑的電氣工程不單單是點亮電燈、埋管穿線如此簡單,其中包括了大量的現代電氣設備的安裝和使用。在石化工程中,建筑電氣的質量是衡量工程建設水準和安全性的關鍵指標。隨著建筑智能化的發展,石化工程建筑電氣質量同時提高了對電氣工程的要求。由于石化企業具有的易燃易爆、有毒有害等特殊環境,確保建筑電氣和電氣設備的安全、有效的運行是保障石化工程穩定的關鍵因素。
對石化工程的建筑電氣工程質量管理,主要在控制施工過程,要將質量管理貫穿到施工所有環節中。在施工準備階段,要進行全面的質量控制。建筑電氣技術人員要熟悉設計圖紙,要仔細分析設計上存在的問題,提出可行的改進方案,確保工程具有正確的指導方向。在施工中,要嚴格遵守操作規范和流程要求,在關鍵崗位設置技術人員操作,特殊崗位要求執證上崗。施工單位要對施工人員進行培訓,提高施工人員的技術水平。
3. 石化工程項目防雷接地施工質量問題
在很多石化工程中,建筑物頂部設置了高度超過接閃器的金屬物,但該金屬物體并沒有同避雷帶網相連接,此外,還有較多的石化單位在建筑物頂部的接閃器上纏繞了電線,形成了雷擊隱患。一旦遭受雷擊,此類線路成為雷電波侵入的線路,容易造成不可估量的損失。
石化工程建筑接地防雷是工程中較為容易忽視的問題,由于其造成的重大破壞,在施工中要加以重視。石化建筑頂部要和避雷帶網保持可靠的連接,纏繞在接閃器上的電線要設置對應的鋼管,并進行埋地,避免造成雷擊侵入。化工建筑物頂部的避雷帶和避雷針以及建筑頂部的其他金屬物體要同化工裝置連接成為一個整體的電氣通路,要于避雷引下線保持可靠的連接。通過此種方式,確保石化建筑的防雷性能。
三.結束語。
石化工程建設質量對于后期使用影響較大。在施工中要提高土建結構的穩定性和安全性,科學合理的安裝建筑電氣系統,嚴格按照相關法律法規和行業規范,提高建筑防雷能力。施工中落實質量檢驗制度,驗收操作規程,防止出現質量事故,提高工程質量。
參考文獻:
[1] 王振平 石油化工建設工程質量監督管理體制研究 [學位論文]2009 - 北京化工大學:項目管理
[2]張佐 淺析石化建筑工程施工管理的重點[期刊論文] 《中國石油和化工標準與質量》 -2011年8期
[3]孫東彥 SUN Dong-yan石化工程項目質量管理實踐[期刊論文] 《廣州化工》 -2013年14期
論文關鍵詞:電氣工程技術;電氣學科;發展史
一、電氣工程技術的發展史
電氣工程(Electrical Engineering)是現代科技領域核心學科之一,傳統的電氣工程定義為用于創造產生電氣與電子系統的有關學科的總和。21世紀的電氣工程概念已經遠遠超出這一范疇,如今電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關的工程行為。電氣工程的發展程度直接體現了國家的科技進步水平,因此,電氣工程的教育和科研在發達國家大學中始終占據重要地位。
1.電磁學理論的建立及通訊技術的發展
大自然中的雷電使人類對電有了最早、最樸素的認識,天然磁石吸鐵是人類對磁現象的最早觀察,然而,人類對電磁現象的研究始于16世紀的英國,1663年德國科學家蓋利克發明了摩擦起電的儀器,1729年英國科學家發現電荷可以通過金屬傳導等等,這是人類對電的早期實驗,之后又出現了一系列具有里程碑意義的發現與發明。
(1)庫侖定律。1785年法國物理學家庫侖通過扭秤測量靜電力和磁力總結出:兩個電荷之間的作用力與它們間距離的平方成反比,與它們所帶電荷量的乘積成正比,這就是著名的庫侖定律。這一發現的歷史意義在于它標志著人類對電磁現象的研究從定性階段進入了定量階段。
(2)“伏打電池”。1799年意大利物理學家伏特經過反復實驗發現把任何潮濕物體放到兩個不同金屬之間都會產生電流,一年后伏特發明了世界上第一個電池,自此人類對電的研究由靜電擴大到了動電,開辟了電學研究的新領域。
(3)奧斯特發現電流的磁效應和安培右手定則。1820年奧斯特偶然發現通電鉑絲周圍的小磁針發生輕微晃動,之后他經過反復實驗證實了這一發現。其后安培進行了更深入的研究,提出了右手定則,發現了電流方向與磁針轉動方向之間的關系。安培還通過實驗發現了兩個通電導體和兩個通電線圈之間相互作用的規律,從而奠定了電動力學的基礎。
(4)法拉第發現電磁感應。英國科學家法拉第是第一個成功完成磁生電實驗的人,并歸納出產生感應電流的五種情況:一是變化著的電流;二是變化著的磁場;三是運動的穩定電流;四是運動的磁場;五是在磁場中運動的電線。法拉第把這一現象叫做“電磁感應”。電磁感應的發現使生產電成為可能,至今,發電機、電動機、變壓器都是運用電磁感應原理工作的。
(5)麥克斯韋建立電磁場理論。英國數學家、物理學家麥克斯韋總結了前人的一系列成果,用數學方程式表示電磁場,建立了完整的電磁理論體系,揭示了光、電、磁本質上的統一,并預言了電磁波的存在。1873年他出版的電磁場理論經典著作《電磁學通論》是里程碑式的自然科學理論巨著。
任何科學發明與發現都是許許多多的科學家不懈努力的成果,德國物理學家歐姆、高斯、赫茲,美國物理學家亨利,俄國物理學家楞次等等都為電磁理論的形成作出過貢獻,本文不在一一類舉。
電磁理論的建立為無線電通信揭示的發展奠定了基礎,19世紀通信技術取得了突破性成果,先后發明了有線電報、有線電話和無線通信。
2.電工技術的初期發展
人類社會發展歷程中經歷了三次工業革命,對人類的進步起到了巨大的作用。第一次工業革命從18世紀中葉到19世紀中葉,以瓦特發明的蒸汽機為標志,以機械化為特征,中心在英國;第二次工業革命從19世紀后半期到20世紀中葉,以工業生產電氣化為主要標志,其成果是電力、鋼鐵、化工“三大技術”與汽車、飛機和無線電通信“三大文明”,其中心在美國和德國;第三次工業革命從20世紀中葉到21世紀初,以社會生產、生活信息化為特點,又叫新技術革命。第二次工業革命就是從電工技術初創和應用開始的。
(1)直流發電機的誕生。1831年英國企業家研制出了史上第一臺發電機——蒸汽動力永磁發電機;1832年法國科學家匹克斯發明了世界上第一臺直流發動機;1866年西門子發明了自激式勵磁直流發電機;1870年格拉姆發明了實用自激直流發電機,結構可靠,電流穩定,輸出功率大,被各國廣泛采用作為照明燈電源。
(2)遠距離輸電和電力工業技術體系的初步建立。1875年法國巴黎火車站建成世界上最早的一座火力發電廠。愛迪生不僅發明了燈泡,他還在1882年建立了美國第一家直流發電廠,裝有6臺直流發電機,通過電纜輸送照明用電,不過當時的最大輸送距離只有1.6km。之后愛迪生還建立了一座水電站,形成了電力工業體系的雛形。
(3)交流發電機電荷電動機的誕生。1876~1878年俄國人亞布洛切科夫成功試驗了單相交流輸電技術。1885年,英國工程師菲爾安基設計的第一座交流單相發電站建成。同年,美國人威斯汀豪率領的團隊完成了交流發電、供電系統,并創建了交流配電網。1883年,美籍電氣工程師特斯拉發明了世界上第一臺感應電動機,5年后他又發明了兩相異步電動機和交流電傳輸系統。1888年,俄國工程師德布羅夫斯基和德爾伏發明了三相交流制。1891年,德國安裝了世界上第一臺三相交流發電機,并建成了第一條三相交流輸電線路。自此,三相異步電動機得到了廣泛應用,電能逐步取代了蒸汽成為動力源,電力工業得到了迅速發展。
3.電工理論的建立
(1)電路理論的建立。關于電路的早期研究有:1778年伏特提出了電容的概念,給出了導體上儲存電荷的計算方法Q=CU;1826年歐姆發表了歐姆定律;1831年法拉第提出了電磁感應定律;1832年亨利提出了磁通量計算公式。
1845年德國物理學家基爾霍夫提出了關于任意電路中電流、電壓關系的基本定律:電流定律(任意時刻電路中任何一個節點的各條支路電流的代數和為零);電壓定律(任何時刻電路中任意一個閉合回路的各元件電壓的代數和為零)。這兩個定律發展了歐姆定律,奠定了電路系統分析的基礎。
1853年英國物理學家湯姆遜推導出了電路震蕩方程,并得出了萊頓瓶發電過程中電流在反復震蕩且不斷衰減的結論,并計算出震蕩頻率與R、L、C參數之間的關系,奠定了動態電路分析的基礎。1855年,湯姆遜還建立了長距離電纜的等效電路模型。
1893年美籍電氣學家施泰因梅茨提出了計算交流電路的方法——“相量法”,其實用、易懂,至今在分析正弦交流電路時依然沿用此法。
其間,赫爾姆霍茲提出的等效發電機原理、基爾霍夫建立的長距離架空線路參數電路模型、亥維賽德找出的求解電路暫態過程運算法、傅立葉用數學方法建立的熱傳導定律等等都對電工理論的豐富和完善起到了重要作用。
(2)電網絡理論的建立。通信技術的興起推動了電網絡理論的發展。1924年,福斯特給出了電感和電容二端網絡的電抗定理,建立了由給定頻率特性設計電路的電網絡理論。
1945年美國科學家伯德總結出了分析線性電路和控制系統的頻域分析方法。1953年梅森創建了采用信號流圖分析復雜回饋系統的方法,并被廣泛應用。20世界50年代美國科學家達默制成了第一批集成電路,從此電路理論中增加了對含源器件的電路分析和綜合。20世紀70年代在L.O.Chua等科學家的努力下,器件建模理論逐漸日趨完善。20世紀中期計算機的出現使電網絡的計算機輔助分析和設計成為電路理論研究中的基本手段。
4.新技術革命對電氣工程技術的推動
20世紀中葉開始的第三次技術革命又稱為新技術革命,以核能、宇航和電子計算機這三大技術為主要標志。這個時期的主要理論是信息論、系統論和控制論,這三大理論的創立為通信工程技術和現代科學技術的研究提供了全新的科學方法。
(1)計算機的升級換代對電氣工程技術的推動。自19世紀第一臺計算機問世以來,經過幾十年的發展,計算機給人類社會帶來了翻天覆地的變化,人類社會從此走進了信息時代。1952年出世的第一代計算機使用的是真空電子管,不僅體積巨大,而且耗電量驚人。1959年~1963年生產的第二代計算機用晶體管替代了真空電子管,大大提高了運算速度,減少了耗電量,減小了體積,運用在了軍事和科研領域。1964年~1970年生產的第三代計算機用集成電路替代了晶體管,不僅極大地提高了運算速度而且降低了成本,計算機開始進入到了普及階段。1971年至今生產的第四代計算機使用了超大規模集成電路,實現了計算機網絡化,計算機普及到了個人。計算機的升級換代推動了控制技術的發展,形成了計算機管理生產系統,提高了生產效率和產品質量。
(2)電子信息技術的發展。電子信息技術是計算機技術和電信技術相結合而形成的技術手段。20世紀通信技術得到了迅猛發展,人類社會生活也由此發生了巨大變革,人類從此進入信息時代。
1920年人們發現電離層對無線電短波有反射作用。1935年人們發現了雷達并廣泛應用于軍事和民用通信領域。1964年美國發射了第一顆地球同步靜止軌道通信衛星,突破了大氣層對無線電波的屏蔽,實現了宇宙范圍的無線電通信。20世紀70年代計算機網絡系統的建立使人們開始通過互聯網獲取信息。20世紀80年代以后尋呼機和移動電話逐步得到廣泛使用,現今信息服務業已成為世界上發展最快的新興行業之一。
電氣工程技術發展史再次印證了這樣兩個真理:一是任何理論的創立和技術的進步都要靠眾多科學家甚至一代代人的不懈努力而實現,特別是在學科相互融合交叉的今天。二是科學技術的每一次重大突破都會導致生產力的跨越式發展和人類社會的巨大進步,科技是第一生產力,創新是社會發展的推動力。
二、電氣學科的形成與發展
按我國高等教育學科劃分,電氣信息學科類屬工學門類(門類編號08),其下設五個一級學科:電氣工程(一級學科編號0808)、電子科學與技術(0809)、信息與通信工程(0810)、控制科學與工程(0811)和計算機科學與技術(0812)。這五個學科有著相同的學科基礎,都是研究電磁現象及其應用的基礎學科與技術工程的綜合,電能的突出優點在于:它既是易于傳輸的工業動力,又是非常可靠的信息載體。電子科學與技術、信息與通信工程和計算機科學與技術都是從電類專業派生出來的弱電學科,在19世紀末電工科學技術已形成了電力與電信兩大分支。
我國電氣工程一級學科下設五個二級學科:電機與電器(二級學科編號080801)、電力系統及其自動化(080802)、高電壓與絕緣技術(080803)、電力電子與電力傳動(080804)、電工理論與新技術(080805),電氣工程包含的專業基礎理論有電路原理、模擬電子、數字電子、微機原理與接口技術、單片機原理、自動控制原理、電磁理論、MATLAB仿真等。專業理論有電力系統及其暫態分析、電力電子、電機學、高電壓與絕緣、電力拖動、輸配電、工廠企業供電、電力市場等。
19世紀末歐美大學先后設立了電氣工程(Electrical Engineering)專業,100多年來,其名稱雖然沒變,但內涵已隨著科技的飛速發展有了非常大的變化。過去歐美的電氣工程專業是以電力工程為主,現在電子技術和計算機已成為該專業的核心,美國一些著名高校甚至已不開設電力工程研究方向。有些大學把計算機技術從電氣工程系分離了出去,單獨成立了計算機科學系。
我國的電氣工程始于1908年上海南洋公學的電機電工學科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的歷史了。1917年該校的電機??圃O立了電訊門,即我國最早的無線電專業,如今的電子信息及計算機專業群都是由此發展演化而來的。1932年,清華大學設置了電機系。建國后,我國建立了一大批以工科為主的多科性大學,其中大多設立了電機工程系。1977年以后,大部分高校的“電機工程系”陸續更名為“電氣工程系”,近幾年來,部分高校又把“電氣工程系”發展成為“電氣工程學院”。我國的電氣工程雖然與國外名稱相同,但內涵有很大區別,我國大學一般都是強弱電分開,即電氣類與電信類分設在不同的學院。
100多年以來,電氣工程學科已發展成為覆蓋多門類交叉學科、應用領域廣闊的完善的學科,形成了強弱電結合、軟硬件結合、機電結合的學科特點。
國外發達國家電氣工程學科的發展呈現以下趨勢:
(1)在學科中融入大量信息技術知識。在全球信息化的當今,信息技術以指數速度進步,它曾對電氣工程學科的發展起到了巨大的推動作用,還將為電氣工程領域的技術創新提供工具與技術支持,對電氣學科的發展產生了決定性作用。國外發達國家的著名大學(如耶魯大學、麻省理工學院等)大都把電氣工程、通信工程、計算機工程放在同一學院,以利于在電氣工程學科中融入大量的信息技術知識。
(2)與其他學科不斷交叉融合,拓展了研究領域,大量的研究都是在跨學科領域開展的。
(3)與企業聯系密切,科技成果轉換能力強,引領產業技術更新。
三、電氣技術的發展趨勢
與電氣工程學科相關的產業主要有電力工業、電氣裝備制造業以及幾乎所有使用電力的行業,電氣技術的發展與應用也主要集中在這些行業。
1.可再生能源技術
1995年全球可再生能源僅占一次能源的18%,預測到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世紀,光伏技術、風電技術、生物質發電技術等得到了快速發展。下面著重介紹人類的未來能源——氫能??茖W家們一直致力于研究把氫能作為人類未來的能源,氫能有其他能源無與倫比的優勢:
(1)清潔。其反應后的生成物為水和氮化氫,對環境沒有污染。
(2)儲量豐富。地球上的海水所含的氫用來發電就夠人類用數億年。
(3)熱值高。單位重量的發熱量叫熱值,氫的熱值是汽油的3倍,煤炭的4倍?,F在世界上很多國家正在斥巨資研究這一能源,但目前還處在實驗室階段,距工業應用還有一段距離。
2.輸電信技術
超導技術在電氣工程中的廣泛應用已成為發展趨勢。
(1)超導儲能系統。將電能轉換為電磁能,利用超導線圈儲存起來。超導儲能系統是除電池儲能系統之外的又一儲能系統,其使用將提高電網的安全性。
(2)超導故障限流器。利用超導體超導與正常狀態的轉變特性,快速限制電力系統故障短路電流,保障電網安全。
(3)超導大容量電纜??纱蟠蠼档洼旊娺^程中的電耗,提高能源效率。
靈活交流輸電技術(FACTS)。用大功率電子器實現對電力系統電壓、參數、功率、相位角等的實時調節控制,以實現電力系統的安全穩定性和輸電過程中的能耗。