時間:2023-07-31 17:25:32
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電氣工程學科概述,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】電氣工程,設計,問題分析
中圖分類號:F470.22 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
近年來,電氣工程發展迅速,但僅從設計環節而言,依然存在很多問題,設計的不合理,不僅僅影響了工程質量,也對工程的效益性和安全性造成了消極影響。因此,加強對電氣工程設計的優化,具有一定的社會現實意義。
二、電氣工程概述
電氣工程(Electrical Engineering簡稱EE)是現代科技領域中的核心學科之一,更是當今高新技術領域中不可或缺的關鍵學科。例如正是電子技術的巨大進步才推動了以計算機網絡為基礎的信息時代的到來,并將改變人類的生活工作模式等等。
從某種意義上講,電氣工程的發達程度代表著國家的科技進步水平。正因為此,電氣工程的教育和科研一直在發達國家大學中占據十分重要的地位。
美國大學電氣工程學科在機構名稱上有的學校稱電氣工程系,有的稱為電氣工程與信息科學系,有的稱為電氣工程與計算機科學系等等。該學科(系)在科研、教學及學術組織形式上與國內電氣工程學科有較大不同。了解國外學科狀態及教學、科研方向,對調整我們的學科方向、提高教學、科研水平具有十分重要的作用。
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。此定義本已經十分寬泛,但隨著科學技術的飛速發展,21世紀的電氣工程概念已經遠遠超出上述定義的范疇,斯坦福大學教授指出:今天的電氣工程涵蓋了幾乎所有與電子、光子有關的工程行為。本領域知識寬度的巨大增長,要求我們重新檢查甚至重新構造電氣工程的學科方向、課程設置及其內容,以便使電氣工程學科能有效地回應學生的需求、社會的需求、科技的進步和動態的科研環境。
三、建筑電氣設計的內容
當前,我國現代建筑趨于多元化的風格,高度大、面積大、功能復雜,電氣設計內容也日趨復雜,項目繁多。建筑電氣設計從狹義上僅指民用建筑中的電氣設計,從廣義上講應該包括工業建筑、構筑物和道路、廣場等戶外工程。傳統建筑電氣設計只包括供電和照明,而今天一般將其設計的內容形容為強電和弱電。將供電、照明、防雷歸類在強電,而其余部分,如電話、電視、消防和樓宇自控等內容統統歸于弱電。這種分類以電壓的高低為依據,強調了電氣設計中所增加的消防、電訊和自控內容與傳統電氣設計內容完全不同,容易理解,所以很快被人們所接受。
四、電氣工程設計的問題探討
1、設計的深度不夠
在進行建筑工程的設計過程中,很多工程的設計深度遠遠不夠,難以達到國家建設部所規定的《建設工程設計文件編制深度規定》的具體要求。在具體的操作工程中,一些設計人員因為對于設計的可實施性缺乏必要的思考,從而很容易導致設計的深度不夠,造成在施工安裝的過程中出現很多比較麻煩的事情,甚至有時候還存在設計的缺陷問題,導致對于工程的可操作性大大降低。也就是在說,在進行電氣工程的設計過程中,如果沒有按照必要的深度去進行設計計算和標注,就會造成設計文件的本身存在很多缺陷,甚至加上一些設計人員的粗心,都很有可能會造成常識性的問題。但因為這些錯誤往往都是一些深度上的問題,所以從表面來看很難被發現,因此很多都是在項目建設之后才被發現的,這時已經很難去挽救了,必然會對整個項目的使用功能造成很多不必要的影響。
2、設計的標準不夠規范
工作中遇到這樣一個實例。在一棟工程大樓的設計中,因為設計的時候沒有按照設計的標準來進行規范和設計。產生了以下幾個問題。首先是缺少必要的電氣保護和接地等必要的電位聯接的設計,其次是在配電回路中缺少電流開關的RCD的保護設計,第三是在進行噴水池的電氣設備的設計中沒有達到設計的標準和要求。因此在整個電氣工程完工之后就無法滿足日常的使用要求,所以在施工的過程中,很有可能會出現比較嚴重的安全隱患。
從上述例子中可以看出,設計標準在整個設計中的重要作用。如果不能達到設計標準,必然會帶來比較多的安全隱患。
3、設計的配合不夠科學
現代電器工程的設計是一個十分復雜的系統工程,這中間包含了很多電氣設備的安裝和施工。為了能夠更加順利的保證施工的進行,需要在設計的過程中,就應從全盤進行考慮。為了使得施工更加的方便,在進行電力施工的過程中,需要將設計之間的配合進行十分明確的標注,如對結構之間的預埋件和連接點等,同時配合比較詳細的說明書。但是在實際的施工過程中,很多施工圖缺乏科學性和完整性,在一些施工圖中,僅僅是電氣圖上才具備有防雷的地界圖,且很多時候忽略了沒有進行詳細的說明和標注。在一些土建的圖紙中,按照要求也應該有相應的標注與圖示,但很多時候卻被直接省略了。在具體施工的過程中,如果這種現象普遍存在,會給工程施工和監理帶來很多不必要的麻煩。在一些情況下,若一些施工單位缺乏相應的資質,很容易出現一些問題,比如,在進行具體施工的過程中,比較常見的是接地鋼筋網的連接點錯誤。漏焊或者是相關的監測點的漏設是比較嚴重的錯誤,這些問題的在施工中如果出現,會對施工的安全造成十分嚴重的威脅。
五、電氣工程設計中的對策分析
1、嚴格遵守設計標準和要求
為了有效解決電氣工程設計中深度不夠問題,首先我們電氣工程設計工作人員應當嚴格按照建筑部所頒布的《建設工程設計文件編制深度規定》的制度和要求。按照標準的深度和要求來進行電氣工程的設計。在給電氣工程進行設計前,設計人員應當對電氣設備及材料的名稱、型號、規格等有關參數和數量進行深入調查和確認。隨著我國電子產品市場的發展,市面上出現各種各樣規格、型號不同的產品。因此,在設計過程中,設計人員要根據建設部的標準和要求進行設計,以便提高電氣工程質量。
2、嚴格審核設計圖紙
為了有效解決設計標準不符合國家標準要求這一問題,審核人員在審查電氣工程設計草圖時,應當秉著認真、嚴謹的工作態度。如果認真審核設計圖那么會很容易發現這些問題。如果在審核中發現設計的規格不符合標準,就可以立馬修改并通知電氣工程施工單位。而一般采取的措施應當是:將TT 系統或TN-S 系統安裝在建筑工程的戶外庭院和噴水池,并且用RCD 來保護好他們。在關于電氣設備的設計中無論是噴水池的電位設計還是接地設備,都必須經過反復地檢驗,這樣才能有效確保電氣設備的每一個接口落到實處,以確保電氣設備質量合格。此外還需要注意的是,在選擇建筑工程的水下燈具和潛水泵時,要選擇好相對應的規格和型號。
3、標明預埋件和設備相互之間的記號
為了進一步提高電氣設備連接點之間的對應率和提高建筑工程項目的質量,在設計電氣工程時,設計師應當換位思考,設計師自己明白的設備連接點或預埋件,但是施工工作人員不一定知道。所以在設計電氣工程圖時應當盡量詳細標明預埋件和御用設備。同時,審查人員在審核設計圖紙時,應當注意到圖紙的相對應位置,不管是施工圖、設計圖紙還是建筑圖紙,都要嚴厲審核。唯有這樣才能避免電氣工程安裝出現差錯,提高電氣工程設備施工的質量。總之,隨著我國經濟的發展,我國人民生活質量越來越高,人們對居住環境的要求也越來越高,對于電氣工程安裝的要求也越來越高。我們的生活離不開室內室外的各種電氣設備,它們為我們的生活帶來了便利,提高了我們的生活質量。因此,作為電氣工程設計工作人員,我們一定要將電氣工程設計合格化、科學化,在設計過程中要善于發現漏洞和不足之處,及時地將它們糾正,唯有這樣才能讓電氣工程設備安裝得合理,安全。進一步保障建筑工程使用后的質量。
六、結束語
在新的形勢下,加強對電氣工程的設計至關重要。在此過程中,設計人員要不斷提高自身素質,提高設計水平,從而確保工程質量的提高。
參考文獻
隨著電氣工程系統的不斷健全,電氣學科理論知識也在不斷深化應用,這兩者實現了相互促進。我國對于電氣信息學科的劃分包括以下內容,其屬于工學門類,其學科分支有電氣工程、信息通信工程、計算機科學技術等。無論是哪一個學科分支,其都以計算機應用為基礎,這是電氣學科的理論實踐基礎,也是電氣工程的應用基礎。目前來說,國外發達國家的電氣工程專業體系是比較健全的,隨著經濟時代的發展,其內部理論實踐體系日益健全,伴隨著科學技術的發展而發展。在以前的電氣工程專業中,國外發達國家的教學是以電力工程為主要的模式,隨著知識經濟時代的發展,其電子技術及其計算機技術逐漸成為電氣工程的應用核心,其電氣學科體系日益健全。有些國外高校的電氣工程教學過程中,實現了對電力工程學科的取締,取而代之的是電氣工程的計算機應用教學,這滿足了國際經濟發展的局勢,實現了對電氣工程的更新。
電力企業電氣工程項目管理的現狀目前,在我國電力企業普遍存在的一種現象是,企業實施電氣工程項目是一種粗放式的管理,通常認為項目管理就是把工作任務分發給各部門間或相關人員,然后設想他們將取得預期的進展,結果導致許多項目的拖延;或者是有一個目標和大致的計劃, 但沒有具體的執行方法。部分電力企業,還停留在那種項目管理無序的狀態,企業硬軟件管理不規范、器具材料的現場擺放嚴重雜亂,更談不上用計算機來進行項目的全過程管理。
二、電氣工程項目管理
(一)電氣工程項目管理概述
電氣工程項目管理的定義對電力企業而言,在市場經濟環境下,隨著電力供求關系由賣方市場轉向買方市場,逐漸向法人企業轉變,電力市場競爭日益激烈,提高服務質量和開拓市場就成了電力企業(供用電施工企業)搞好經營管理的主題。當前國內在電力方面的投資非常火熱,因此,強化電力工程的管理以及提升電力工程的質量顯得越來越迫切和重要,也因此,精益管理等先進的現代管理學理念非常有必要使用及融入到當前電力工程管理工作中去,使電力工程中的每個環節及各種影響因素都有可控性和具有操作性,推動電力工程的質量改進和健康發展。
但電力企業的管理,關鍵在于項目管理,項目管理的好壞直接影響到企業的信譽、效益,能否在電力市場占有一席之地。精益管理的關鍵要素在于過程,重視和強調過程的有效管理和控制是強調、利用系統的先進管理思想。精益管理所謂的過程即為根據客戶的實際需要開發設計到產品最終滿足客戶需求的全過程。而電力企業主要的生產過程包括發電、供電和用電,其能夠瞬間完成,擁有極強的過程性,任何一部分都不容有半點失誤,否則會影響整個電網的正常運作。所以,精益管理的方法與電力企業的生產過程特點具有一致性。
(二)電氣工程項目管理具體方法
電氣工程項目質量管理項目質量管理是確保項目及其交付結果符合相關質量標準要求的過程。當前,質量關系到企業的生存,在電力企業中更是如此。一個線路跳閘,都能導致大面積停電,給電網造成巨大經濟損失及社會影響,這就對施工企業的管理提出了更高、更嚴的要求,施工企業有必要在管理上下功夫、挖潛力。尤其是項目部管理,在施工質量上起著至關重要的作用。
1、構建電力工程的主要環節包括電力工程的策劃、設計以及采購等。電力企業的管理者應當熟悉和掌握客戶的實際需求,并把客戶需求融入到具體的工作當中。在電力工程的施工和運營當中也要積極主動地聽取和分析電力用戶的諸多要求與建議,并且采取相應的整改措施。在對電線或電纜進行穿管時,要注意在線管的兩端加保護套。所有管和槽的連接處都要處理的非常光滑,不允許有毛刺,防止損傷電線或電纜。當電線或電纜穿過線管之后,應該檢測接地電阻、絕緣電阻和接觸電阻,符合標準之后才能進行下一步施工。要注意直接從變電站的接地端引出絕緣接地線作為專用的接地保護線,接地線材質規格應嚴格按設計要求選定,并利用等電位接地點作重復接地,接地電阻應小于4Ω。電力工程的最終服務對象是電力用戶,必須對顧客的實際需求進行準確確認,這樣,電力企業才能夠真正實現需求拉動經營管理及識別客戶的實際價值,從而推動電力企業更加深入地理解和應用精益管理理念。
2、電氣工程項目成本管理成本控制就是要通過制定項目成本計劃,監視實際成本執行情況,對照成本計劃找出正負偏差及原因,運用各種控制的方法和技術,使項目在達到客戶要求(如質量、工期等)的同時實現項目的目標成本。對于質量管理體系的建立及實施可以通過如下幾個方面分步進行:及時地了解和確定顧客及有關方面的實際期望和具體需求;要制訂具體的質量目標及質量方針,并在此基礎上明確規定相關的標準行為規范和對應的職責權利;保證提供質量目標能夠順利實現的諸多資源,并對各項活動的效率及有效程度進行定期測量和考核;當電力工程產生不合格原因的產品時應當及時查找和分析具體的原因,運用有效的控制手段和應對措施解決問題,及時處理不合格產品和改進相應的生產工藝。企業能否獲得一定的經濟效益,通常是通過利潤最大化和成本最小化來實現的。項目成本控制的好壞直接影響施工企業的經營管理水平,項目成本管理是施工企業永恒的主題,它貫穿在電氣工程項目的全過程之中。
關鍵詞:電氣;自動化工程;控制;系統;發展
中圖分類號:TB
文獻標識碼:A
doi:10.19311/ki.1672-3198.2016.23.131
在科技迅猛發展的態勢下,電氣工程自動化控制系統成了現代工業化發展的重要指標,它在一定程度上代表了國家的發展狀況及程度,可以極為有力地推動國家和社會的進步,在社會大多數行業之中,智能化和自動化作業都離不開電氣自動化工程,隨著市場經濟規模的擴大、競爭難度的加大等因素,電氣自動化工程控制系統需要不斷創新,以標準化、安全化、專業化作為電氣自動化工程發展的方向,從而推動社會現代工業化生產向更為安全可靠、高效的方向邁進。
1 電氣自動化工程的概念及其優勢體現
電氣工程簡稱為EE,是現代高新科技中的關鍵學科之一,在電子通信技術的迅速發展背景下,以計算機網絡為核心的信息網絡時代正在來臨,電氣工程也以其發達程度成了國家科技進步的標志性象征,電氣自動化工程技術融合了智能儀器和計算機設備、熱能工程知識等先進技術,通過電氣自動化設備的控制手段,對相關參數進行檢測、分析和控制,它可以達到機組自動適應、隨時變化的效果,涵括有三大主要系統,即:測量系統;執行系統;控制系統,這些系統之中都引入了智能化設備和微處理器,可以實現自動檢測、順序控制和自動預警等功能。
電氣自動化工程控制系統的主要優勢在實踐應用中,得到突出的體現,主要表現在以下幾個方面。
1.1 精準快速的高效性能
在電氣自動化工程控制系統之中,它通過數字化系統,對設備發出操作指令,這些操作指令由于有不同的地址代碼,因而不會相互干擾和混淆,可以極為精準地進行自動控制操作,誤操作的幾率極低,相較于人工操作而言,極大地提高了準確度。同時,電氣自動化工程控制系統還可以實現良好的實時交互功能,在網絡信息的實時交互之下,可以實現相關信息數據的及時反饋,從而最大程度地保證其信息傳輸和交互的精準度。
1.2 實現了全程全時段的自動化監控
經過大量的實踐證明,電氣故障發生時段大多處于深夜或管理盲區,這些時段之內較難把控,尤其是在人工傳統管理模式之下,極易發生疏漏,造成電氣安全故障事故或問題,因而,電氣數字化自動控制系統具有傳統模式不可比擬的優勢,它在實時信息采集之后,對信息數據進行精密的分析,并將信息數據的分析結果加以反饋,形成一整套系統而完善的監控系統,在監控系統和指令系統的協同作用下,可以實現全程、全時段的自動化監控和調配。
1.3 極大地提高了安全可靠性
由于電氣工程牽涉多個設備及機械設施,由于外在環境因素和自身內部的因素,電氣工程存在一定的風險性,甚至會造成重大的事故傷亡。而電氣自動化工程控制系統則可以憑借其優良的遠程實時控制,隨時發現電氣系統中的故障問題,對于異常情況可以及時進行靈敏的反應,尤其是在高壓、強電流或變電場所等危險區域,電氣自動化工程控制技術可以最大程度上減少安全威脅,從而提高電氣工程的安全可靠性能。
2 電氣自動化工程控制系統的現實狀態
電氣自動化與行業自動化技術密不可分,在市場經濟不斷擴大的規模之下,電氣自動化技術得到了廣泛的應用,然而,與國際電氣自動化技術相比,我國的電氣自動化工程控制系統還面臨諸多的挑戰,為此,需要對當前我國電氣自動化工程控制系統的發展現狀,加以全面的分析和探討。
2.1 電氣自動化工程的分布式控制
在電氣自動化工程控制系統中,還主要是由DCS分布式控制系統所構成,它是相對于集中式控制系統而言的,在工業生產領域得到了普及性的運用,具有實時性、擴展性等優點,然而,隨著DCS分布式控制系統的普及,我們也看到它所存在的缺陷,DCS分布式控制系統仍舊采用傳統的模擬型儀表,歸屬于模擬數字的混合體系,在極在大的程度上降低了其使用的可靠性,同時由于該分布式系統缺乏統一的標準,在維修過程中的互換性較差,因而,維修成本較為昂貴,有待于進一步改進和創新。
2.2 電氣自動化工程的集中監控
電氣自動化工程在集中監控方式下,存在處理速度緩慢的缺陷和不足,這主要是由于這種集中監控手段將所有的功能置于同一個處理器之中,而且系統所有的設備都處于監控之中,這樣,監控數量就顯得庸腫,縮小了系統空間,同時,由于集中監控狀態下的聯鎖、隔離器件中的閉鎖都是采用硬接線的方式,這樣,系統中的設備就難以實施擴容運作,并在接線反復的過程中,也在無形中增加了線路故障查找的難度,使指令下的誤操作增多,導致整修電氣自動化系統的控制安全性降低。
2.3 電氣自動化控制系統的信息集成化
電氣自動化控制系統可以從信息技術和信息管理兩個方面加以體現,從信息技術的層面而言,它會在自動化設施和系統設備中進行橫向的擴展性對比,而在微電子技術不斷應用的形勢下,原先清晰的設備界定逐漸模糊,這就突顯出結構軟件及統一通訊的重要意義。從信息管理的層面而言,它是采用縱向延伸的方式,如:企業人力資源管理、財務核算管理等,這些生產數據信息都是在特定的界面之下進行操作的,顯示出動態的、縱深化的監督與控制。
3 電氣自動化工程控制系統的發展前景展望
3.1 自動化技術不斷創新
隨著OPC技術以及Windows平臺的普及性運用,未來的電氣自動化技術正在以太網和Internet技術之下,進行創新的革命,在市場需求的驅動之下,電子商務以及IT平臺都在加速電氣自動化的進程,企業為了提升自身的核心競爭力,不斷加大創新力度,不斷增強對自動化系統的研發和自主知識產權的爭取,引領電氣自動化工程系統先進化、創新化。
3.2 電氣控制系統的標準化和統一化
在電氣自動化工程控制系統中,為了增強其應用的普適性,需要對系統的統一化和標準化進行研究,要最大程度地縮短系統的維修周期,從客戶的根本性需求出發,推進系統接口的標準化和統一化,從而使系統具有良好的普適性,可以使不同企業在不同的接口條件下,實現數據信息的傳輸和交換,最大程度上實現數據信息資源的共享與利用。并且,統一化的電氣自動化工程控制系統可以將開發系統獨立于運行系統,從而最大化地發揮其效能。
3.3 增強電氣自動化系統的安全性能
電氣自動化工程控制系統要以安全為前提,在我國工業化發展進程中,電氣自動化水平的安全性能備受關注,它正在朝著安全防范技術的集成系統方向發展,更為強調和注重安全與非安全系統控制的一體化集成,并以市場實際特點為切入點,全面而深入地研究電氣自動化系統的安全與防范設計與開發。
3.4 提升電氣自動化控制系統的專業化
在未來的電氣自動化工程控制系統領域,專業人才是關鍵,這不僅包括研發人員和制造人員,還包括操作人員,要注重對新員工的技術培訓,加強電氣自動化崗位的專業技能培訓,讓他們明晰整個安裝流程,提升電氣自動化工程控制系統的專業化水平。
4 結束語
綜上所述,在我國現代化經濟迅猛發展的背景下,電氣自動化應用顯現出不可比擬的優勢,具有極為廣泛的適用性和寬闊的專業性,并且隨著各種新技術、新理論的研究和應用,在極大程度上推進了電氣自動化工程的應用水平,使我國的電氣自動化控制不斷向縱深方向發展,呈現出創新化、標準化、安全化、專業化的發展趨勢,更好地應用于社會各個行業之中,為社會創造更多的價值。
參考文獻
[1]王挺.分析建筑電氣安裝工程施工方法及技術措施[J].中國城市經濟,2011,(18).
[2]冷金剛.電氣工程中電氣和自動化的融合運用剖析[J].中國住宅設施,2016,(05).
[3]彭嘉琳.電氣工程及其自動化技術在智能建筑中的應用研究[J].科學中國人,2016,(21).
[4]于金芳.電氣工程學科建設和發展[J].四川水泥,2015,(05).
[5]劉源,馬曬,楊力.淺談電氣工程的管理[J].企業研究,2014,(16).
【關鍵詞】電力系統 實踐性教學 CDIO 改革與實踐
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)22-0078-02
一 引言
工科院校的實踐性教學一般分為:課程實驗、課程設計、實習環節和畢業設計。在這些教學環節中,“重知識、輕能力,重學術、輕應用,重說理、輕實效”是工科教學存在的普遍問題。基于這種現狀,我院以體現當今工程教育中先進教育理念CDIO模式為指導思想,對整個學院人才培養模式作了較為深入的改革和探索。本文結合我院人才培養模式的改革背景,將CDIO教育理念融入實踐性課程設置和教學過程中,針對電力系統方向的實踐環節中課程實驗、課程設計和畢業設計的指導思想、教學模式、設計內容和實施過程做出總結,希望對應用型本科學生的工程實踐能力和創新思維的培養能起到一定的指導作用。
二 我院電力系統方向設置的背景與定位
1.電力系統方向設置的背景
我院從2005年開始實行“按電氣信息類大類招生,兩年后按學生的興趣和需要分專業”的“2+2+x”教學改革。即兩年基礎課學習,兩年專業平臺課學習,“x”就是同一專業的學生到專業平臺課學習完成后,根據自己的專業興趣和目前的社會需求選報專業方向,選修一組某專業方向的限選課程和該方向的選修課程,并進入該方向為期一年的畢業設計過程,以達到學以致用,學有所長。我院電氣工程及其自動化專業在這項大的人才培養模式改革的背景下形成了“電機設計”、“電機控制”、“建筑電氣”和“電力系統”幾個專業方向。進入專業方向后,實踐性教學環節的安排除了課程實驗外,主要有:為期3周的方向課程設計,為期2周的畢業實習和為期1年的畢業設計。
2.電力系統方向人才培養目標定位
電氣工程及其自動化專業電力系統方向人才培養的目標定位是:培養能從事電力系統運行、設計、試驗、控制和計算機應用等領域工作的高級應用型工程技術人才。畢業生可在電力系統、發電廠、供電企業、電力工程設計單位、電力設備及電力自動化設備開發單位及用電單位等較寬范圍內就業。
三 基于CDIO工程教育模式的實踐性教學環節的改革與實踐
1.CDIO工程教育模式概述
CDIO是構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)、運作(Operate)四個英文單詞的縮寫,它是“做中學”和“基于項目教育和學習”的集中概括和抽象表達。CDIO工程教育的理念是充分利用大學學科齊全、學習資源豐富的條件,以盡可能接近工程實際,涉及技術、經濟、企業和社會的團隊綜合設計項目為主要載體,結合專業核心課程的教學,使學生能得到全面的訓練和提高。
2.基于CDIO工程教育理念的“板塊式”課程實驗設置
我院基于CDIO工程教育理念的“做中學”和“基于項目教育和學習”的思想,改革以往課程實驗以課程為主題,以知識點為核心,專業內各課程間條塊分割,沒有整體優化和統一的培養目標的缺點,提出課程實驗的“板塊化”設置。板塊化實驗項目的設置以專業核心課程和相應的選修課程之間知識點的相互聯系為原則,強調基于項目的實驗構思、設計、實現、運作。讓課程實驗真正起到“親身經歷與感受”的作用。
基于以上原則,我院把教學實驗設計成若干個具體的實際工程系統,每個工程系統由3級項目組成:1級項目為工程要求,提出總的培養目標和要培養的工程實訓能力;2級項目為進一步劃分的工程各子系統的設計與分析;3級項目
才是具體的實驗內容和試驗科目。如我院設置變電站設計與保護大板塊的實驗課程,將電力系統分析、發電廠電氣主系統、電力系統繼電保護、計算機仿真、電力系統規劃、高電壓技術等課程融合成為一個大板塊的實驗課程,這些課程都具有很強的內在聯系,即以發電廠電氣主接線方案為平臺,依托短路計算和潮流計算來實現電力系統中設備選擇與運行、保護的整定與實施、能量的變換和傳遞、系統的控制運行及其動態過程仿真分析等環節。學生通過這一個大板塊理論和實驗課程的學習,其工程實踐能力的培養在機制上就更加靈活,學生的實驗課程安排就不再受到理論課程的教學學時數的局限和理論課程教學前后次序的束縛,學生在學習理論課程的細節之前,就能樹立電力系統整體知識的要點和宏觀概念。在教學時間上也能夠得到有效的保障,如學生通過開放性實驗室的運行,可以獲得遠遠超過課內實驗學時的工程操作的訓練時間,通過自主性、綜合性、設計性、創新性實驗內容的設置,在學習效率和質量上能得到進一步的提高。
3.基于CDIO模式的課程設計的設置
從電力系統方向培養目標和基本要求中,可以看出:(1)課程設計是本方向主要實踐環節,傳統的課程設計一般是按照各主干課分別設置的,鑒于上述我校的專業設置背景,不可能有這么多的學時。(2)課程設計以發電廠、變電所設計和運行控制為主。基于此,我校在課程設計的模式上作了一些改革,即在完成全部課程后,進行為期3周的電力系統方向課程設計。我校選定電力系統分析、發電廠電氣主系統和電力系統繼電保護三門課程作為方向必修課程,選定高電壓技術、電力系統綜合自動化、電力系統規劃和電力系統運行和控制作為方向選修課程。按照人才培養模式的要求、知識體系的要求和時間的限制,把課程設計內容定為以發電廠、變電所設計為主線,貫穿所有課程的內容,完成一個完整的項目設計過程。
基于CDIO工程教育思想,把課程設計分解為一個具有三級項目的工程。項目設計的核心思想是鼓勵學生進行主動學習和綜合學習,開展學術研討活動,推動學生學習系統構建、模型分析、算法比較、仿真開發、科學結論分析等技能。在課程設計項目中,教師只起引導作用,通過專題講座、技術研討、方案研究等形式啟發學生的創新思維。通過CDIO模式下的課程設計,學生對于所選研究對象進行系統模型分析計算,可以培養學生用數學邏輯方法準確描述電力系統拓撲結構、反映系統行為的參數體系、系統行為的能力。項目內容可以完全跳出學生個體能力的差異,不同水平的學生可以選擇不同復雜程度且適合自己的設計方案,按照要求完成各個環節設計任務,同樣能起到能力鍛煉和鞏固知識的作用。另外,優秀的選題和成果可以用于替代今后教案中陳舊老套的實例,為更新教學素材作充分的積累。
4.基于CDIO模式的“產、學、研”相結合的畢業設計過程改革
CDIO工程教育思想是讓學生以主動、實踐和課程之間有機聯系的方式學習工程技術。教學過程中加強與社會各行各業特別是專業技術行業的聯系,這也是當前高等教育改革與發展的趨勢之一。我院基于CDIO工程教育思想,實施按“產、學、研”相結合的模式來組織和管理為期一年的畢業設計(包括畢業實習)的教學過程。
我院按照以下三個環節來管理畢業設計過程:首先,建立嚴格的設計課題審批制度。指導老師按要求填寫畢業設計選題審批表,包括課題來源、設計內容、技術要求、學生人數等。審批表先后通過課程組和學院組織的專家組審核合格后方可作為畢業設計題目;如果學生到生產單位或實踐性教學基地去做畢業設計,須事先提出書面申請,還必須按教學要求選題和選派指導教師,將課題內容摘要、主要指標、文獻資料和校外指導老師的姓名、學歷、職稱等以及單位提供的軟硬件條件以正規格式報送學院,經過審查后方準前往,并同時指定校內指導教師做教學指導。其次,進行定期的檢查匯報。為確保畢業設計的質量和進度,要求學生定期向專業課程組匯報畢業設計情況,我院的畢業設計質量監控體系設計了四個環節,即開題、中期檢查、畢業設計課題驗收、畢業設計答辯。這也是整個畢業設計質量監控體系的四個觀察點。其中開題要檢查的重點是檢查文獻閱讀與利用的情況、總體方案的設計內容;中期主要檢查總體方案中采用到的核心技術的試驗情況;課題驗收主要檢查學生所設計的系統運行情況,數據分析與結果如何,是否完成畢業設計任務;答辯主要考查學生的畢業設計論文、學生的語言表達能力。最后把好答辯與綜合評分關。學生的畢業設計成績應由綜合評分來確定,包括工作表現、能力和素質等方面的平時考查成績、畢業設計成果的驗收成績、論文成績及答辯成績。無論是在單位還是在學校答辯,都要求綜合考慮上述幾項成績,以確保畢業設計的質量。
四 結束語
從2005年開始,我院開始實施基于CDIO的實踐性教學環節的改革措施,通過這幾年的實施,取得了良好的效果。我院根據社會和企業的急需技術,有針對性地安排實踐性教學,培養學生的一技之長與工程實踐能力;堅持這個方針,我院培養的學生在激烈的人才市場競爭環境中,具有了自己的獨特優勢和生存空間,提高了學生的就業競爭力。同時,我院與企業聯合加強實踐性教學環節,在企業建立了長期穩定的實踐性教學基地,也彌補了學校實驗設備不足帶來的不便。因此,可以認為,這種教學模式的改革無論是對于學生,還是對于教師、學校乃至社會都是有利的。
參考文獻
[1]畢睿華、劉海濤、李軍.基于CDIO模式下電力系統分析課程教學的探討[J].南京工程學院學報(社會科學版),2009(9):65~68
[2]張慧平、戴波、劉娜等.基于CDIO教育理念的自動化課程的改革與實踐[J].電氣電子教學學報,2009(Z31):138~141
[3]霍俊儀、萬東梅、靳會超.基于CEC-CDIO模式電氣自動化技術專業課程體系構建與實施[J].職業與教育,2009(26):20~22
關鍵詞:電子信息工程;發展;就業方向
一、電子信息工程的概念及內容概述
電子信息工程與技術科學有緊密的聯系,技術科學就是發現事物之間的聯系,將理論應用到實踐中,在基礎科學和應用技術之間相互轉化的一種科學,人類的技術發展有著重要的影響力。電子信息工程在科學技術方面有廣泛的應用,主要研究信息的獲取和處理。電子信息工程包含的學科有電路分析基礎,模擬電子技術,數字電子技術,信號與系統,多媒體技術,計算機原理,高頻電路,C語言程序設計,單片機原理及應用等等。電子工程是電氣工程的一個子類,是面向電子領域的工程學。本專業培養具備電子技術和信息系統的基礎知識,能從事各類電子設備和信息系統的研究,設計,制造,應用和開發的高等工程技術人才。
二、電子信息工程發展現狀
電子信息工程分為電子和信息兩個方向,學科涵蓋電子工程領域的諸多方面。社會的發展越來越快,電子信息工程行業的發展日益提高。電子信息技術工程在生活中的應用無處不在,公交的IC卡,商場的指示燈廣告牌等等都與電子信息工程息息相關。通過電子信息工程,我們可以了解怎樣通過程序編寫實現聲音和圖像的傳遞,也可以知道如何實現生活物品的智能化。電子信息為我們的生活提供了便捷之處,加速了科技和生活的進步和發展。隨著科技的進步和經濟水平的提高,人們在日常生活中對電子信息工程的需求越來越大。目前我國仍處于社會主義初級階段,對科學技術的要求更高,就對電子信息工程的要求越高。我國正一步步向科技型社會靠攏,需要大量學習電子信息的人才。在互聯網飛速發展的今天,電子科技已經滲透到千家萬戶。手機應用功能越來越多,洗衣機越來越智能,電視機也逐步實現了網絡化。隨著電子行業的發展,出現了大量與之相關的公司,可見,電子行業慢慢成為了國民經濟中的一個重要組成部分。未來,電子信息行業也必將成為新興科技產業的寵兒,會有更多相關的公司成立并迅速發展。
三、電子信息工程就業方向
電子信息工程專業涉及的學科比較多,應用范圍比較廣。主要學習的領域有電路分析,信號與系統,單片機等等。就業崗位有硬件工程師,嵌入式軟件開發工程師,嵌入式Linux工程師1、硬件工程師要求1)掌握傳輸網,接入網,無線網產品的硬件安裝,設備加電等。2)能熟練運用Office,CAD等辦公軟件,簡單繪制平面圖。3)負責關鍵元器件的選型與評估,設計詳細的原理圖。4)制定硬件方案,設計,開發符合性能要求和質量標準的硬件產品。5)熟悉單片機。2、嵌入式方面嵌入式軟件開發工程師:1)精通C/C++編程語言;2)熟悉常用數據結構,可進行一般性程序調試分析;3)掌握源代碼的編制,整理,編寫完整的技術開發文檔;4)具備良好的邏輯思維能力。5)熟悉ARM平臺;嵌入式Linux工程師:1)熟悉嵌入式Linux系統架構2)熟悉Linux設備驅動的各種編程接口和機制,3)精通C/C++語言4)熟悉Linux內核開發環境,Uboot移植,Linux內核裁剪,根文件系統定制,5)掌握Linux下程序開發6)了解ARM體系結構和硬件工作基本原理及中斷處理、IO接口、總線結構7)嵌入式下面還有內核、驅動等方向。在未來選擇就業公司的時候,一般有國企,中外合資,私企這三個類型可以選擇。在國企公司中,最初職位比較低,一般就是負責網站維護等。在中外合資企業中,對技術要求比較高,工作量比較大,大多從事軟件編程研發工作,待遇比較可觀,對學歷,技能要求也比較高。一般高級電子工程師需要一定的工作經驗,精通各種編程語言,能獨立研發項目,取得相應的等級證書,大多為研究生學歷,少部分本科學歷。在這種企業中,工作強度高,承受壓力大,但是有較大的發展空間,工作環境好。可從事的工作主要是編寫代碼進行程序編程,開發一款新的電子產品,專業系數很高。在私營企業中,大部分都是剛成立不久的中小型公司,相對來說,人才短缺,各方面不夠完善。所以進入私營企業,會全方面學習電子信息工程所涉及的各種知識技能,個人能力有較大提高。相對于在課堂學習的理論知識,在工作崗位中學到的知識更為系統,有更強的實踐性。在課堂學習中,缺少實踐,而電子信息工程是一門注重實踐能力的學科,所及僅僅通過課堂的學習往往不夠,自己可以在網上查找與電子信息工程相關的視頻,學習一些實踐知識,更完善的豐富自己,將來在求職過程中能夠脫穎而出。還可以利用空閑實踐去一些電子公司實地實習,提前體驗工作內容和工作環境,在實習過程中查找并總結自己的不足,因為在學校課堂中,永遠也不知道自己缺少哪方面技能。在實習中找到自己需要學習和有待提高的地方,然后通過自學掌握這些技能,使自己多了一項一技之長。在工作過程中,電子信息工程專業所涉及的工作具體主要是產品的前期市場調查,產品的開發與應用,后期產品的檢測和維護。前期市場調查主要負責調查產品的市場需求和應用人群。有充足的數據支撐證明產品有一定的市場價值再進行研發。產品的開發與應用需要較高的專業技能,能夠精通編程語言,熟悉各種軟件開發環境,有較好的英語讀寫能力。后期產品的檢測和維護涉及的工作崗位主要是運維工程師,軟件測試工程師。不會有太多的技術要求,工作氛圍較輕松。任何一個部門都要有一個嚴謹的工作態度,在工作中需要有較強的責任心。電子信息工程專業的同學如果不想從事太多設計專業知識的工作,也可以去一些偏硬件發展的公司,例如一些儀器設備管理公司。也可以相應國家的號召:大眾創業,萬眾創新。現在國家鼓勵大學生自主創業,有能力的同學可以選擇在課余時間多參與與電子信息工程專業相關的社團,在課余生活中培養自己的興趣愛好,與志同道合的同學一起學習研究。技能成熟,有一定的經濟基礎就可以考慮自己創業,先成立一個小型的工作室。慢慢發展,慢慢成長,從中可以學到更多知識,如何進行企業管理,如何進行公司運營,如何培養員工等等,這些都需要自身擁有強大的承受能力。
參考文獻
[1]郭騰.電子信息技術問題與發展研究[J].電子制作.2015.8(09):263.
關鍵詞:應用型人才培養;數學物理方法;課程改革
中圖分類號:G642?搖 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)16-0028-03
隨社會經濟的快速發展,高等教育的精英教育模式已不能滿足社會經濟對人才數量的需求。1999年,高等教育開始大規模擴招,逐步由精英教育模式向大眾教育模式轉變,標志我國高等教育向國際化教育趨勢發展。受長期的精英教育教學模式的影響,從事高等教育教學的管理者和教師不適應大眾化教育的新理念和現代教學多樣性,這一現象在眾多的新生本科院校中尤其明顯,嚴重影響了大眾化高等教育的質量和人才培養。根據西方發達國家高等教育發展的歷程與趨勢,應用型本科院校是高等教育多元結構的重要組成部分[1],是培養技術型人才的主要基地,其發展水平直接影響社會經濟發展。因此,加快應用型本科院校的建設是我國高等教育當前的重要任務。近年來,中央和地方對新生本科院校的建設給予了大力支持,各院校也出臺了眾多的措施促進學院發展,尤其在教學質量建設方面推出了很多政策和措施促進教學改革,且取得了一些成功經驗[2]。我們以《數學物理方法》課程為載體,結合雙主型教學模式[3],整合傳統和現代教學手段,改革教學內容和教學方式,探索一種由教師主控、學生在課外自主學習的實踐教學項目。通過該教學項目的實施,有助于鞏固理論教學內容,拓展學生知識面,培養學生自主學習能力、創新能力和解決問題的能力。
一、數學物理方法課程
《數學物理方法》是一門以高等代數和普通物理為基礎的綜合性課程,以講授古典數學物理中的常用方法為主,為電磁學、量子力學等專業課程奠定基礎[4,5]。該課程主要培養學生解決數學物理問題的基本方法和技巧,通過處理實際物理問題提高學生分析物理問題、建立數學模型、解決實際問題的能力。課程理論性強,教學過程中需要進行較復雜地理論推導和邏輯思維轉換,對應用型本科院校的學生有較大難度。因此,應根據專業人才培養需要對教學內容和教學方法進行了深入改革,尤其是在現有較少學時內如何保質保量地完成該課程的教學任務,使數學物理方法成為一門生動的、充滿現代氣息的課程,是該課程教學改革的首要任務。綜上特點,我們從以下幾個方面進行課程改革。
1.科學調整教學內容、選擇合理的教材。根據人才培養需要調整課程教學內容,根據降低理論難度、增加應用型能力培養的特點選擇合適的教材,將其變為一門“易教、易學、易懂”的課程。我們將教學內容、教學計劃、教學重點、教材選用和教學方法的改革作為課程改革的基礎,同時新增實踐教學內容作為課程改革的重點。
2.突出重點,增加應用型實例。在教學內容“少而精”的基礎上,精心篩選經典內容,合理組織材料,避繁就簡,突出重點。突出分離變量法、積分變換法等重要內容,而對其他方法進行簡潔的概述。選取了一批既有理論意義又有實際應用背景的問題,采用高年級學生以畢業設計的形式探索不同的求解途徑,得到新的處理辦法和技巧,將所得成果進行總結、提煉形成數學物理方法課程教學過程中的課外實踐教學實例,要求學生課外自主完成,增加學生學習動力,提高學生的學習興趣。
3.結合現代技術,提高教學效果。數學物理方法是一門基礎性理論課程,教學中適當融入現代教學手段和現代科技知識也是非常必要的。針對應用型本科院校的學生數學基礎較差,而數學物理方法需要求解偏微分方程的特點,采用特殊方法求解與傳統解析求解相結合的教學方式活躍教學氛圍、拓展學習思維。因此,我們將完整的課外實踐教學項目穿插到課程教學中,通過傳統方法與現代技術應用相結合來提升基礎理論的教學價值,對學生的思維產生沖擊力,激發他們對應用基礎學科理論學習的勇氣和應用的欲望。
二、數值模擬方法拓展能力培養教學實例
根據我校數學物理方法課程改革現狀和對應用型人才培養的要求,結合近幾年對“數學物理方法”的教學實踐,給出了兩個課外自主學習內容實例。
(一)Excel數值求解弦振動模型
例:一根長為1m,張力和密度的比值為1兩端固定的弦,用手將其中0.5m處橫向撥開距離0.2m處,然后放手讓其自由振動。求在4s內的任何時刻各點的位置。根據模型分析可得出方程。
utt-uxx=0, 0≤x≤1,0≤t≤4u(x,0)=0.4x, (0≤x≤0.5)u(x,0)=0.4(1-x), (0.5≤x≤1)u(0,t)=0,u(1,t)=0 0≤t≤4)
1.網絡分割。將總長為1m按h=0.1的空間步長為分割,則計算點位置分別為0,0.1,…,1;將求解振幅0.2m按h=0.05的空間步長為分割,則各計算點坐標分別為xi=kh=0.2k,k=0,1,2,...10;將時間4s按τ=0.1的時間步長進行分割,則tj=jτ=0.1j,j=0,1,2,...,40。
2.方程變換。用u(x,t)的中心差分代替微分方程■,■;用u(x,t)的向前差分代替初值條件中的■(x,0)。整理得原方程變換為如下差分形式:
u(k,j+1)=0.52(uk+1,j+uk-1,j)+2(1-0.52)uk,j-uk,j-1 u(k,0)=0.4x,u(k,1)=0.4x (0≤x≤0.5)u(k,0)=0.4(1-x),u(k,1)=0.4-0.4x (0.5≤x≤1)u(0,j)=0,u(N,j)=0
3.Excel表格計算設置。A列的(A2:A22)輸入,B列的(B2:B22)輸入邊界條件u(0,j),L列的(L2:L22)輸入u(N,j),第一行(B1:L1)輸入xj的值,第二行(C2:K2)輸入初始條件u(k,0),第三行(C3:K3)輸入u(k,1),在C4輸入公式0.52(μk+1,j+μk-1,j)+2(1-0.52)uk,j-uk,j-1,將公式復制到(C5:K22),則在區域(B2:L22)內的數據即為該問題的解。如圖1所示。
由圖可以直觀的顯示弦振動的詳細過程和各點在任意時刻的振幅,且可以分析出周期為4s,可以定性分析計算結果的正確性。
(二)蒙特卡洛方法求解熱穩定模型
蒙特卡羅方法又稱為隨機取樣法,統計模擬或統計實驗方法,它是一種利用隨機數的統計規律來進行計算和模擬的方法[6]。其求解過程包括以下主要步驟。
1.構造與模型有關的概率數學模型。
2.確定變量的概率分布,將概率分布轉換為累計概率分布,以保證與給定的隨機數相對應,利用隨機數從累計概率分布中采樣以確定變量值。
3.進行計算機模擬計算。例:某一散熱片是邊長為10cm的立方體,底面以1w的功率向散熱片傳熱,散熱片表面為25℃恒溫度。沿Y軸在■~■之間,向Z方向開一個深度為■的槽,如圖2所示。求散熱片內的溫度分布。
因為散熱體達到平衡后,散熱片吸收的熱量就等于釋放的熱量,那么對于散熱片來說溫度不再隨時間改變,即■=0,方程為?犖2u=0。該方程是滿足蒙特卡洛隨機求解的基本要求,因此可以采用蒙特卡洛方法分析散熱片內任意一點的溫度。
我們以步長Vx=Vy=Vz=h的正方體網格對散熱片進行分割,網格點(ix,iy,iz)就簡記為(i,j,k),現在要求這一點的解Ui,j,k,將熱平衡方程中的微分方程以商差方程替代。
■+■+■
由于Vx=Vy=Vz=h,因此有
Ui,j,k=■(U■-U■+U■+U■+U■+U■)
根據上述思想,我們將沿x,y,z三個方向的六個面,分別記為1,2,3,4,5,6。現在由點P(i,j,k)出發,每得出1~6中的一個隨機數,并隨機數字按規定移動一步,直到移到邊界為止。當點移動到吸熱面時,吸熱面單位面積吸收的熱量Δq1=■,ρ為密度,ε吸熱系數,Δv單位體積;當點移動到散熱面時,放出熱量Δq2,通過大量的隨機過程處理,整個系統達到動態平衡,保持考察點能量穩定,根據能量與溫度的關系可得出考察點的溫度。
u(p)=φ(p)≈■■Δφi(p)■■ΔQi(p)
表1是與圖2所示模型處于熱平衡時中心軸上一系列點溫度的模擬計算與理論計算結果。從表中對比可發現,模擬計算結果與理論計算結果存在一定差異,且越靠近發熱體差異越大。我們認為兩者的差異主要是發熱源對散熱片的熱作用過程處理過于粗糙。另外,模擬計算過程中網格劃分較大和理論計算過程將邊界簡化為一類邊界條件都將引起差異。雖然該模型中采用蒙特卡洛方法模擬計算的結果精確度較差,需要在今后的教學中逐步完善,但從理論角度來看是科學的,為該課程的教學改革和應用型人才培養有促進作用。
三、結語
本文開展了適用于自主學習方式的課外實踐教學項目探索,并用于數學物理方法實際教學過程中。課程提出的實踐教學項目模型簡單,求解思路多元化,通過課外輔助教學項目的實施,拓展了學生學習視野和知識面,真正做到理論與實踐相統一。這有助于培養學生的自主學習能力和解決實際問題的創新能力,以達到應用型人才培養的教學目的。
參考文獻:
[1]哈焱.構建實踐教學體系提高應用型本科人才質量[J].宿州學院學報.2010,25(4):103.
[2]惲瑛,張勇,葉兆寧.研究型、互動型的課程模式改革的探究與實踐[J].大學物理,2007,26(6):51.
[3]田麗杰,李清山,徐秀瑋,郝志仁.《數學物理方法》多元化雙主型教學模式的探索與實施[J].魯東大學學報(自然科學版),2009,25(1):44.
[4]周浩森,李超,趙吉祥.結合工程應用的“數學物理方法”教學研究[J].中國電力教育,2010,(31):85.
[5]周慶平,李伶利.談數學思維與物理教學[J].教育與職業,2006,(17):167.
[6]陳鍾賢.計算物理學[J].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2003,9.