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時間:2023-10-08 15:32:36
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關鍵詞:電氣工程;應用型人才;課程體系;實踐教學
作者簡介:黃文力(1974-),男,河南孟州人,鄭州航空工業管理學院機電工程學院,副教授;何琳琳(1972-),女,河南鄭州人,鄭州航空工業管理學院機電工程學院,副教授。(河南 鄭州 450015)
基金項目:本文系河南省教育廳科技攻關計劃項目(項目編號:2010B470010)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)08-0005-03
近年來,由于隸屬機制由原中國航空工業總公司轉變為中央與地方共建、日常管理以河南省為主,同時學生的就業形勢也由定向培養轉變為雙向選擇、自主擇業,因此為適應新形勢發展要求,鄭州航空工業管理學院改變過去單一管理類的專業設置,調整設立了“管工結合、文理并重、管理學科優勢明顯、多學科協調發展”的辦學方針,大力發展工科專業。于2001年籌建了電氣工程及其自動化專業,其后根據河南省區域經濟發展的特點,對電氣工程及其自動化專業進一步細分,于2008年新設置了自動化專業,從而引起了對電氣專業原有的專業特色、人才定位、課程設置等一系列新的思考。本文主要介紹鄭州航空工業管理學院電氣工程及其自動化專業發展的特點,討論相應課程體系的建設,及突出實踐教學環節對本專業工程應用型人才的培養。
一、應用型人才培養的定位
1.電氣工程及其自動化專業的特點
電氣工程及其自動化專業是1998年教育部在高等學校專業目錄調整時,把原來的“電力系統及其自動化”、“電機電器及其控制”、“高電壓與絕緣技術”及“電氣技術”四個強電類專業合并而成的專業,是新專業目錄中合并調整原有專業最多的新專業之一。[1]新專業的建設遵循“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的原則,改變了過去專業設置過多、過細的做法,強調本科階段對專業基礎知識的掌握,具有強電與弱電、電工技術與電子技術、軟件與硬件、元件與系統相結合的特點。由上述的發展可以看出,電氣工程及其自動化專業應該是一個以強電為主、強弱電相結合的專業,應該體現以“強電為體、弱電為用”的理念,培養的學生既要懂強電又要懂弱電,既搞硬件也搞軟件,既掌握電氣技術的專業知識,亦了解計算機與電子技術的應用。[2]
鄭州航空工業管理學院電氣工程及其自動化專業的培養目標是:培養德智體全面發展的,適應社會主義市場經濟需要的,具有良好的文化科學素質及電氣工程專業知識和應用能力的,能夠從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研究開發、經濟管理以及電子與計算機應用等領域工作的寬口徑、創新型、復合型高級工程技術人才。該專業的學生由于受到電工、電子、信息控制及計算機等技術的基礎訓練,既具有電氣工程方面的專業知識,又具有自動化與計算機方面的基礎知識,使其在今后的就業中具有較大的優勢。
2.電氣工程及其自動化專業面臨的發展機遇
我國電力工業經過多年的快速發展,現今無論是發電裝機總量還是年發電量在世界上均居第二位,僅次于美國,但人均裝機量與人均年發電量都遠遠落后,仍有很大的發展空間。電力工業的“十一五”發展規劃提出了特高壓的發展戰略,并且提出構建智能型堅強電網的概念與目標,為電力工業、電氣設備制造業及相關的機械、材料工業提供了無限的發展潛力。[3]
河南省在第十一個五年發展規劃中指出:“加強電網建設,增強電力輸送能力。加快計算機技術、自動化技術和信息技術的推廣應用,提高城網的自動化水平”與“重點發展高壓超高壓輸變電成套設備,電站輔機以及中高端電工專用設備,風能、低溫余熱發電設備”。現如今,發展循環、低碳經濟,建設環境友好型、資源節約型社會成為經濟社會可持續發展的戰略目標,電力工業必將在其中扮演更重要的角色。
事實表明,高質量的電能供應是中國社會現代化建設的重要保障,也是河南區域經濟快速發展的基礎條件,需要有大量合格的電氣工程師,而這正是電氣工程及其自動化專業的根本使命與發展前景。因此,鄭州航空工業管理學院電氣專業緊密跟蹤我國電力工業的發展規劃,結合地區經濟發展的特點,及時調整專業的辦學方向,力爭辦出專業特色,培養出更多的電氣工程技術專門人才。
3.電氣工程及其自動化專業的現狀
鄭州航空工業管理學院是一所按二本招生的普通本科院校,是面向地方經濟和航空工業生產第一線,培養輸出復合型應用人才的重要基地。電氣工程及其自動化專業于2001年籌建,根據電力工業發展現狀與區域經濟特點,提出了電氣工程及其自動化專業的應用型人才培養目標,并且結合鄭州航空工業管理學院工科發展的水平及電氣工程及其自動化專業的師資力量,編制了偏于電機電器及其控制的課程體系。電氣工程及其自動化專業經過數年的建設,并且與21世紀電力工業的迅猛發展相適應,于2008年對原有的電氣工程及其自動化專業進行了細分,新設置了自動化專業,并且該專業在師資方面也有了較大的進步,這些都促進了電氣工程及其自動化專業強電本色的回歸,推動了對相應課程體系及專業定位的思考。
雖然近幾年鄭州航空工業管理學院電氣工程及其自動化專業有了較大的發展,但是專業基礎與兄弟院校相比還很薄弱,實驗條件與師資力量還很有限,仍然處于快速發展時期,總體仍處于較低水平。因此,目前的電氣工程及其自動化專業仍需且必須定位于工程應用型人才的培養,學生畢業以后可以到電廠、電力設計單位、電氣制造企業及各工礦企業從事與電氣相關的設計、運行、管理等工作。
4.應用型人才的特點與培養
應用型人才的特點是學科基礎知識扎實,實踐能力與創新意識強,除了具有較好的科學素養外,還具有良好的工程素養,具備解決工程實際問題的能力,畢業以后主要在生產第一線從事運行與管理等工作。應用型人才首先是一種創新人才,具有把理論知識和技術轉化為實踐生產力的創新能力;其次也是一種復合型人才,因為應用型人才的工作是以解決實際問題為根本,而要解決一個實際問題往往不能僅靠一種專業知識,實踐的創新多出現在學科邊緣或者各學科的交叉處,因此應用型人才也是一種復合型創新人才。[4]
對應用型人才的培養,不是簡單地增減幾門課就能做到的,構建科學的課程體系是培養合格應用型人才的基礎。如何建立以強電課程為主,滲透電子技術、信息技術與計算機技術的電氣工程及其自動化專業的課程體系,是一項系統性的工程,需要透徹理解相關的課程及經受實踐的檢驗。
二、課程體系的建設
在電氣專業新課程體系的設置上著重突出“以強電為主,弱電為輔,強弱電、軟硬件、電氣控制與信息技術相結合”的專業特色,主要依據四個基本原則:一是突出強電特色,并且結合電力發展前景與現有師資力量,設置了電力系統及其自動化與電機電器及其控制兩個專業方向的課程模塊;二是緊密結合自動化技術在電氣工程領域的應用,保持電子與計算機技術相關課程教學四年不斷線;三是強化本專業應用型人才培養的特色,保持實踐教學環節四年不斷線;四是激勵學生的個性化發展,結合學生就業需要,注重課程安排的科學性與系統性。
新課程體系的主要特點是適應鄭州航空工業管理學院原電氣工程及其自動化專業細分為電氣工程及其自動化專業與自動化專業的發展需要,突出了電氣工程及其自動化專業的強電特色,根據“厚基礎、寬口徑、重實踐、強應用”的應用型人才培養模式而設置。
1.課程體系的改革
鄭州航空工業管理學院原電氣專業結合了電氣工程及其自動化與自動化兩個專業的內容,專業的特點為“強弱結合、適當偏弱”;新電氣專業的特點轉變為“強弱結合、強電為主”,專業課程的口徑相對變窄。新電氣專業的課程設置不再是電氣專業與自動化專業的區分,而是電氣專業內電力系統及其自動化與電機電器及其控制兩個方向的設立。由此考慮把原來的學科基礎課—專業基礎課—專業選修課—跨專業選修課—實踐環節的課程體系改為更符合新電氣專業特點的一級學科基礎課—二級學科選修課—跨二級學科選修課—跨專業選修課—實踐環節的課程體系,如表1所示。新的課程體系保證了學生的理論教學在滿足基本學分的前提下,能夠小于2500學時,同時優化了課程內容,擴大了選修課程范圍,擴展了學生的知識面,激勵了學生的個性化發展。
表1 電氣工程及其自動化專業新的課程體系
課程類型 課程名稱
一級學科
基礎課 自動控制原理(雙語)、模擬電子技術、數字電子技術、電路(雙語)、電磁場、微機原理與接口技術、復變函數與積分變換、電機學、電力系統分析、電力電子變流技術、信號分析與處理、專業技術講座
二級學科
限選課 電力系統自動化、電力系統繼電保護、電力系統遠動及調度自動化、發電廠電氣部分
電機設計及優化、電機與拖動基礎、電力拖動自動控制系統、電器學
跨二級學科
選修課 高電壓技術、發電廠動力部分、供配電技術、電力市場基礎、電力系統的MATLAB/SIMULINK仿真與應用;檢測技術及儀表、傳感器應用技術、樓宇自動化系統、微特電機、交直流調速系統與MATLAB仿真;單片機原理及應用、DSP原理及應用、電氣與PLC控制技術;機械制圖CAD技術、軟件技術基礎(雙語)、可視化程序、EDA技術(雙語)、工業組態技術;科技論文寫作
跨專業
選修課 管理學、市場營銷學;音樂欣賞、美術鑒賞;機械設計基礎、計算機網絡(雙語)
實踐教學
環節 金工實習、專業實習、專業調查、認識實習、軍事訓練、社會調查、公益勞動、畢業實習、畢業設計;單片機課程設計(選)、PLC課程設計(選)、電力系統繼電保護課程設計(選)、發電廠電氣部分課程設計(選)、電力拖動課程設計(選);電氣專業制作實踐、電力系統分析課程設計、電機學課程設計、電力電子課程設計
2.課程內容的優化
新的課程體系在強電專業“寬口徑”的前提下,突出“厚基礎”的要求,公共基礎課與學科基礎課的學時比例達到總學時的74%。在實現了同一專業的通識教育課、專業基礎課完全打通,專業主干課程也基本相同,而專業方向的不同只體現在專業課程中的非主干課程及實踐環節的要求的基礎上,[1] 新課程體系既實現了對學生人文社會科學與自然科學知識的培養,又強化了對學生對本專業基礎知識的要求,同時還突出了不同的專業方向特色。
新課程體系在課程內容上更加突出強電特色,突出計算機技術與弱電控制技術在本專業領域內的運用。按照電力系統及其自動化與電機電器及其控制兩個專業方向,設置了兩個特色顯著的課程模塊作為任選的必修環節。另外,按照“拓寬”與“加深”的原則,開設總數達到19門的二級學科選修課,學生可以選修其中的5~7門。按照提高學生綜合素質的要求,設置了跨專業選修課與全校公共選修課,要求學生在人文社科、經濟管理等方面修習約6門課程。
3.授課時序的調整
按照先基礎后專業、由淺入深、循序漸進的原則,保持計算機教學、英語教學不斷線,科學分配各門課程的授課時間與學時。
(1)保持計算機教學不斷線。計算機課程按照教學次序包括:“計算機應用基礎”、“C++語言”、“機械制圖CAD技術”、“軟件技術基礎”、“微機原理與接口技術”、“工業組態技術”、“電力系統的MATLAB/SIMULINK仿真與應用”、“單片機原理”、“交直流調速系統與MATLAB仿真”、“EDA技術”、“可視化程序”、“計算機網絡”、“畢業設計”。
(2)保持英語教學不斷線。建議取消“專業英語”課程,增開雙語課程教學。用英語(或雙語)教學的相關課程包括:“大學英語”、“電路”、“軟件技術基礎”、“自動控制原理”、“EDA技術”、“計算機網絡”、“畢業設計”。
(3)科學分配各學期的課時量。如第一、第二學年學生的學習效果較好,可以適當增加基礎課與專業課的課時量;第四學年學生因社會實踐、找工作、考研等,學習效果下降,此時可以突出計算機與實踐教學環節,利用課程的強實用性平抑學生的浮躁心態,最大限度保證學習效果。
三、加強實踐教學環節
實踐教學是高等院校培養工程應用型人才的必備環節,是提高人才核心競爭力的決定性要素。各高校電氣工程及其自動化專業培養的人才水平的高低,取決于實踐教學水平的高低,包括實驗條件的完善、實驗內容的設計及實驗教師的素質。鄭州航空工業管理學院電氣專業的實踐環節主要由課程實驗、課程設計、生產實習與畢業設計等組成,組成了一個比較系統、由線到面、由基礎到綜合,分層次、全方位的內容體系。[5]
1.課程實驗與課程設計
課程實驗包括電工電路、電子技術、電力系統繼電保護、電力系統自動化、電力電子技術、電機與拖動、C++語言、單片機原理、電氣PLC原理等。
課程設計是工科專業實踐教育的重要一環,是培養大學生獨立思考、信息檢索、相互合作,初步從事科學研究能力的重要途徑。課程設計實踐環節主要由核心專業課程與部分實用性強的專業課程如“電機設計”、“電力系統分析”、“單片機原理”、發電廠電氣部分等的課程設計構成。
2.實習基地
實習基地由校內與校外兩部分組成。校內實習基地主要由校辦工廠組成,完成金工實習、電工電子技術、計算機輔助設計等基礎性專業訓練;校外實習基地主要包括陜西航空電氣有限責任公司、成都飛機制造廠、貴州飛機制造廠等,學生在校外實習基地主要接受現代化企業的生產教育,培養工程實踐能力。
3.畢業設計
電氣工程及其自動化專業畢業設計的課題多來自于工程實踐。題目通常由導師自行擬定,或者來自于導師科研項目的某一模塊,或者來自于導師熟悉的專業領域,與工程實際結合緊密。針對畢業設計中存在的問題,如題目陳舊、知識面過窄、實驗條件較差、學生支差應付、成果可操作性不強等問題,現階段可積極采取以下措施:一是加強對教師和學生的管理。對教師尤其是青年教師中期抽查考核,組織討論,詢問學生等;對學生加強考勤,不定期考查,組織中期檢查與預答辯等。二是鼓勵和引導學生在學科知識范圍內自由選題,激勵他們選擇來自于生活實踐、能夠解決實際問題的課題。三是創造條件允許學生到實習或工作單位做設計,聘請企業中有高級職稱的人員參與畢業設計的指導工作。
除了以上基本的專業實踐環節之外,還可以積極組織學生參加“挑戰杯”、“電子設計”等全國大賽,鼓勵學生進行科技創新制作,建設專業的開放型實驗室,積極探索有助于提高學生創新能力、工程實踐能力的教育教學模式。
四、結束語
電力工業巨大的發展空間與鄭州航空工業管理學院辦學方針的轉變,為電氣工程及其自動化專業提供了良好的發展機遇。抓住此發展契機,基于“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的電氣專業的教育理念,構建了科學有效的課程體系,為今后培養大量合格的應用型電氣技術人才奠定了基礎。對該專業課程體系的建設與應用型人才的培養過程仍需經受實踐的檢驗。
參考文獻
[1]丁堅勇,向鐵元,張承學.電氣工程及其自動化專業教學改革之管見[J].中國電力教育,2000,(1):34-37.
[2]華容.“電氣工程及其自動化”專業建設和課程設置的思考及探索[J].上海應用技術學院學報,2002,(2):34-37.
[3]黃文力,張丹.構建和諧電力系統研究[J].鄭州航空工業管理學院學報,2009,27(3):53-55.
關鍵詞:電氣工程專業;現狀分析;浙江省屬高校;發展策略
作者簡介:翁國慶(1977-),男,浙江衢州人,浙江工業大學信息學院電氣與自動化系副主任,副教授;黃飛騰(1984-),男,浙江溫州人,浙江工業大學信息工程學院,實驗師。(浙江 杭州 310023)
基金項目:本文系浙江工業大學優秀課程建設項目(項目編號:YX1206)、院教改項目“以科研優勢為依托的特色新興專業建設”的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)20-0035-02
由于與國民經濟發展的緊密關聯性,電氣工程專業的教育和科研在我國高校中一直占據十分重要的地位。一方面,電氣學科和行業發展迅猛,信息化、智能化和新能源的廣泛應用已成為未來電氣工程領域的發展趨勢;另一方面,未來高等教育的核心任務是培養適應社會需求、綜合能力強的高層次專業人才。據統計,全國大約共有320多所本科院校開設電氣工程相關專業,其發展層次和水平、服務行業和區域各異,如何進行科學合理的專業規劃、量身定制其專業發展和人才培養目標成為具有重要意義和迫在眉睫的問題。
一、專業人才培養目標和成長規律
電氣工程是一門綜合性較強的學科,其主要特點是強弱電結合、機電結合、軟硬件結合。本專業培養的人才是具有工程技術基礎知識和相應的電氣工程專業知識,受過電工電子、系統控制及計算機技術方面的基本訓練,具有解決電氣工程技術分析與控制問題基本能力,學生能夠從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗技術、研制開發、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域的工作,是寬口徑“復合型”高級工程技術人才。本專業良好的就業和發展前景對高考考生有很強的吸引力,屬于熱門專業。目前,電氣工程領域面臨兩大新的發展趨勢:信息化、智能化將成為未來電氣工程專業發展趨勢;[1]新能源的廣泛應用將成為未來電氣工程領域的熱點。這兩個領域對高水平人才的需求很大,未來人才缺口將更加凸顯。
但是,事實證明并非每個學生都可以很好成才。隨著新的科學技術不斷涌現以及社會需求不斷變化,經濟社會發展、產業轉型升級對電氣專業人才培養帶來了新的影響與要求。要想成為專業精英人才,需要在以下幾個方面進行提升:[2]
(1)全面的綜合素質。需要具有扎實的數學、物理基礎、較強的外語綜合能力,為今后能夠掌握并且靈活運用專業知識做準備。
(2)良好的動手實踐能力。非常重視實驗、課外科技競賽、項目研究、生產實習、專業實習等各種實踐環節,培養利用所學知識解決實際問題的動手能力。
(3)強烈的創新欲望。積極參與學校各種相關課外創新活動、學科老師的課題研究,培養自己的創新思維,積累解決問題的創新能力。
(4)開闊、前沿的知識視野。積極關注本領域科技前沿新技術、新設備、新機制,選修和自修相關特色選修課以及交叉課程,開闊自己的視野,了解當今科技前沿。
(5)充分考慮自己的興趣,找到最適合自己發展的方向和方式。
二、國內外專業發展現狀及趨勢
1.國外高校專業發展現狀
根據調研,一般而言國外名校(如劍橋大學、麻省理工大學、普林斯頓大學、悉尼大學等)電氣工程相關專業具有以下特點:[3,4]
(1)學院、專業和學位設置:研究方向很寬泛, 與信息工程、計算機科學間交叉滲透程度很高。
(2)寬口徑的基礎平臺教育。
(3)人才培養模式多樣化。
(4)培養目標以教學、科研與社會服務并重,更務實。
(5)專業課程教學具有以下特點:課程分類細、學時少;實驗學時多, 重視實踐能力的培養;規定教輔材料, 強調學生自學能力的培養;注重課堂練習和輔導, 根據課堂練習或實驗情況確定平時成績;強調實驗規范和各種能力的培養;具有網絡支持, 每門課設置課程輔導員通過網絡上載與課程有關材料;強調計算機操作和計算機應用能力,強調使用CAD工具。
2.國內高校本專業發展現狀
根據教育部提供的資料,全國1100余所本科高校中開設有4年制全日制本科電氣工程相關專業的本科學校有320多所。根據不同的發展水平和定位,各學校對專業人才的培養目標基本可概括為3個層次:具有國際視野的高素質創新人才和未來行業領導者;寬口徑“復合型”高級工程技術人才和管理人才;高級應用型工程技術人才。
自2008年開始,教育部、財政部分批(1~6批)在全國高等學校中立項總共有51所電氣工程特色專業建設點。專業排名靠前或得到教育部重點建設的學校中,主要可分幾種類型:
(1)專業整體實力超強型。具有國家重點實驗室、一級重點學科、一級學科博士學位授予權等高水平學科平臺;覆蓋電機與電器、電力系統及其自動化、電力電子與電力傳動、電工理論與新技術、高電壓與絕緣技術等全系列學科方向;列入國家 “211”和“985”工程重點建設項目;其目標是培養具有創新精神和國際視野的高素質創新人才和行業未來領導者;以高層次的教學建設項目和教學成果為支撐,具有很高的教學質量;非常重視學生的研究和創新實踐能力,著力培養精英人才,開設系列研究型和創新實踐課程,設立國家級人才培養模式創新實驗區,參與卓越工程師教育培養計劃。
(2)行業或地區背景型。如有些高校本身與電力行業、與某行業密切相關。它們將學科建設、專業教育與地方緊缺、優勢行業緊密結合,重點發展,在科研項目、人才培養、學生就業等諸多方面均有較大的偏向性。
(3)具有明顯特色方向型。如西安交通大學的高壓絕緣方向、西南交通大學的電氣化鐵路方向、合肥工業大學的太陽能應用方向等在課程設置、專業教育、人才培養等多方面緊密結合其特色方向,形成獨特的特色和優勢方向。
三、浙江省屬高校電氣專業發展策略探索
1.省屬高校專業發展現狀
經調查統計,除浙江大學外,目前設置有電氣工程及其自動化(或電氣工程與自動化)專業的浙江省內高校共有10余所。根據2009年公布的《浙江省已有本科重點專業及國家特色專業學科專業分布情況表》及《浙江省本科重點專業建設項目立項名單》,截至2009年浙江省屬高校中電氣工程相關專業為浙江省重點(建設)專業的共有4所,分別是寧波大學、杭州電子科技大學、嘉興學院和浙江海洋學院。其中,寧波大學、嘉興學院和海洋學院重點方向基本為電氣傳動控制、工業自動化、電氣裝備及其自動化、檢測和智能儀器等,基本不涉及電力系統領域,尚無強勢學科和科研項目支撐。杭州電子科技大學設有電氣工程與自動化、電氣信息工程兩個相關專業,專業課程設置覆蓋面較全,包括一般電氣自動化、電力系統及其自動化、新能源技術等多領域。
筆者任職的浙江工業大學是浙江省首個獲批省部共建的省屬重點高校,雖然電氣專業發展較晚(始建于2000年),但由于學校大力支持、教師團隊發奮圖強及突出的生源質量,近年來取得了快速的發展。目前,已成功獲批“電力電子與電力傳動”浙江省重點學科,并成為全校具有“三位一體”自主招生資格的少數專業之一,已在浙江省屬院校同類專業中處于領先地位,得到社會的廣泛認可和良好評價。
2.專業發展存在問題和差距
通過與國內外電氣相關專業名牌高校多方面詳細調研分析,可以發現浙江省省屬高校電氣專業存在的一些問題和差距:
(1)除浙江大學外,浙江省省屬高校電氣專業的整體實力與國外內超強型學校對比,在師資力量、學科支撐、教學平臺、就業質量等多方面均有很大的差距。
(2)大部分高校電氣專業成立時間較晚,在很多方面均處于較落后位置,亟待學校在專業建設、學科建設,特別是平臺建設上進一步進行大力建設。
(3)即使是已獲批省重點(建設)專業的幾所院校,也大部分歸因于建設較早、學校重點發展、行業特點等因素,整體實際實力并不高。
(4)近年,國家電網等優質用人單位對招聘對象進行了嚴格限制,規定原則上只招收985、211工程院校電工類專業畢業生,對省屬高校(即使省部共建)優秀學生的就業選擇帶來一定影響。
3.專業未來發展策略
浙江省是電氣行業傳統強省,具有龐大、完善的產業鏈,擁有眾多知名電氣企業。隨著國家向七大新興產業轉型,新能源以及智能電網技術得到了國家的大力扶持,被人們高度重視并得到快速發展,是電氣行業和產業領域今后重點發展的方向。浙江省在信息化、新能源、海洋經濟等產業領域具有得天獨厚的優勢和扎實的基礎。
《浙江省教育廳關于“十二五”期間全面提高本科高校教育教學質量的實施意見》明確提出要根據浙江省產業集群發展需要,對于戰略性新興產業相關的急需緊缺專業要大力培育和建設300個省級新興特色專業,新能源產業名列其中。因此,浙江省屬高校電氣專業未來發展策略應該是在鞏固原有傳統電氣控制領域教育的基礎上積極響應電氣行業在新能源、智能電網等新的發展趨勢,緊密聯系浙江省的經濟特色和產業集群,根據各學校本專業的發展情況和歷史傳承,調整和規劃專業內涵,凝練并努力建設特色新興方向。
4.示例:浙江工業大學
作為浙江省省部共建的排頭兵,浙江工業大學電氣工程及其自動化專業密切結合行業發展趨勢和社會重大需求,瞄準新能源應用、智能電網等非常具有產業前景的新興技術,大力培育和建設“新能源與智能電網”這一新形勢下的新興特色方向,并將以此作為我校本專業進一步快速發展的突破口和發展策略。
目前,學校已經從學科支撐、教師培養、課程設置、實驗室建設、就業引導等多個方面展開了方向培育和建設,并已經在以下幾個方面形成明顯的優勢:
(1)課程設置:專業課程結構體系中已構建適應新能源與智能電網方向的豐富的課程群體系。
(2)突出的學科支撐:專業已成功獲批“電力電子與電力傳動”浙江省重點學科,并繼續依托信息處理和自動化技術省“重中之重”強勢學科,擁有強大的師資力量,非常有利于智能電網對電氣工程、信息工程、計算機科學等多學科之間緊密交叉滲透的內在需求。
(3)特色方向教師隊伍:新能源及智能電網是本專業教師的強勢研究領域,并且組建了“智能電網”創新團隊。目前已在太陽能應用理論及產品開發、智能微電網、電動汽車V2G技術、電能質量智能監測、新能源發電系統及節能控制設備研制等方向形成了具有鮮明特色的教研梯隊。近年來,專業教師已在新能源與智能電網領域取得了突出的學術成果。
(4)實驗室建設:目前,學校在原有整套電力系統自動化實驗室基礎上另投資100多萬元建設較大規模的含多種分布式發電電源,集測量、分析、控制、保護為一體的智能微電網實驗室,兼顧該方向的研究和教學實驗。
四、結論
為適應電氣學科和行業中信息化、新能源廣泛應用的未來發展趨勢,培養出適應社會需求、綜合能力強的高層次專業人才,各高校需根據其發展層次和水平、服務行業和區域各異進行科學合理的專業規劃,量身定制發展策略。本文首先對電氣工程專業概況、學科發展趨勢及專業人才的成長規律進行分析,接著對國外高校電氣工程相關專業的主要特點進行總結,并將國內電氣專業發展水平較高的高校歸納為3大類:專業整體實力超強型、行業或地區背景型、具有明顯特色方向型。以此為基礎,進一步對浙江省屬高校電氣相關專業發展進行了認真的現狀分析,找出其問題和差距,提出“鞏固原有傳統優勢,明確學科未來發展趨勢,緊密結合浙江經濟特色,積極調整和規劃專業內涵,凝練并努力建設特色新興方向”的發展策略,并以浙江工業大學為例進行該策略的具體闡述。
參考文獻:
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關鍵詞:繼電保護;自動化技術;電力系統;電壓變化系統;發電系統;配電系統 文獻標識碼:A
中圖分類號:TM76 文章編號:1009-2374(2016)25-0066-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.031
電力系統由電壓變化系統、發電系統、配電系統、母線以及電氣設備等部分組成,繼電保護系統的作用是在線路出現故障時能夠及時切除故障點,避免事態進一步擴大。自動化繼電保護裝置能夠在電力系統發生故障的0.1s以內快速反應切除故障線路,對電力系統起到保護作用,提高系統運行的穩定性和安全性。
1 繼電保護自動化技術
1.1 原理與類型
1.1.1 工作原理。繼電保護裝置有測量模塊、邏輯模塊以及執行模塊三部分,繼電器測量模塊接收傳入信號,并將測量值和定值比較,將比較結果傳輸給邏輯模塊,繼電器邏輯模塊再根據接收裝置發送來輸出值的性質、次序、大小等相關參數計算獲得邏輯值,根據邏輯值確定動作是否合理,再將激勵動作或者靜止動作信號傳遞給執行模塊,執行模塊接受到指令信號之后再做出對應的動作。
1.1.2 繼電器類型。電力系統使用的繼電器有多種結構形式,可以分為電磁型、靜態型、感應型、整流型等,并且繼電器有著多種不同的功能,具體可以細分為測量和輔助兩類,測量繼電器用于測量了解電氣量變化,根據繼電器測量電氣量的種類不同,測量繼電器可以進一步細分為電壓、電流、頻率和功率測量繼電器。輔助繼電器的功能是保護電力系統,有中間、事件和信號三種類別。
1.2 電力系統自動化繼電保護系統的作用
繼電保護自動化技術是一種電力系統中應用十分普遍的電力系統維護技術,電力系統規模大、跨度廣,暴露在自然環境中,長期運行中各種精密設備容易出現故障,如果不經過及時有效的處理,故障可能進一步發展,導致線路上大量設備燒損,帶來巨大的經濟損失,影響正常供電。自動化繼電保護系統能夠在電力設備出現故障時在事態進一步擴大之前迅速切除故障點和故障線路,確保系統無故障部分能夠繼續工作,縮小故障點導致的停電范圍,并發出告警,使維修工作人員能夠在第一時間了解故障點位置和故障類型,加快維修進度。與此同時,自動繼電保護系統還具有監控功能,能夠自動采集電力設備各項運行參數,了解電力設備的健康狀態,為電力系統的運行維護工作提供參考依據。電力元件出現故障,繼電保護裝置將能夠根據預設邏輯正確響應,及時跳閘消除線路浪涌。
2 繼電保護自動化技術在電力系統中的應用
從接地保護、變壓器保護以及發電機組保護等方面,對繼電保護自動化技術在電力系統中的應用進行了探討。
2.1 接地保護
電力系統不同線路有著不同的接地方式,主要有小電流接地、大電流接地兩種,小電流接地保護以發出保護信號為主要功能,接入小電流接地系統的電路在出現故障時,接地系統將發出告警信號,而線路在一定時間內將繼續運行,而大電流接地系統則在線路故障時立即響應,切斷線路,保護系統。其中大電流接地系統更多應用于自動化繼電保護系統的執行系統,而小電流接地系統在邏輯層的應用更加廣泛,電力系統正常運行過程中并沒有零序電壓,而且三相電壓對稱分布,接在三相上的電壓表都可以獨立顯示電壓,電力系統出現故障,某一相接地,電力系統就會顯示出零序電壓,小電流繼電保護系統就會發出告警信息,觀察電壓表讀數就能夠判斷是否出現了故障。零序電流是指電力系統在正常運行過程中不會出現零序電流,而系統出現故障時,零序電流值不再為零,繼電保護裝置將響應,切除故障電路。除此之外,還有零序功率保護。
2.2 變壓器繼電保護
變壓器是電力系統中十分重要的核心設備,變壓器的運行狀態對整個電力系統運行穩定性有著巨大的影響,現階段,變壓器的繼電保護主要有接地保護、瓦斯保護、短路保護三類。
2.2.1 接地保護。直接接地保護變壓器采用零序電流保護方案,變壓器接地線上安裝零序保護裝置,不接地保護的電壓器可改用零序電壓保護。
2.2.2 瓦斯保護。變壓器油箱出現故障時,絕緣油和絕緣材料可能會在電弧作用下發生分解而產生易燃易爆的危險氣體,因此瓦斯保護成為了電壓器保護的重點,油箱出現閃絡電弧故障時,繼電保護裝置能夠立即切除變壓器電源,并發出告警信息。
2.2.3 短路保護。變壓器短路保護分為過電流保護和阻抗保護兩種,過電流保護在變壓器電源兩側和時間元件上安裝過電路繼電保護裝置,電流元件運行一段時間之后將會切斷電源。阻抗繼電保護則使用接入電阻器代替切斷電源來保護線路設備,阻抗元件運行一段時間之后將會跳閘斷路。
2.3 發電機組繼電保護
發電機組是電力系統的電能來源,做好發電機組的繼電保護工作同樣十分重要。
2.3.1 重點保護。發電機可能存在失磁故障,可以結合發電機相位、電流以及中性點,對發電機形成縱聯差動保護,而發電機單相接地電流超過整定值,可以在發電機組上安裝接地保護裝置。發電機組定子繞組匝間短路會使發電機故障位置溫度升高,破壞絕緣層,威脅發電機運行安全,因此定子繞組內需要安裝匝間保護裝置。
2.3.2 備用保護。發電機定子繞組負荷過低,保護裝置將會響應,跳閘切除電源并告警,發電機組外部出現的故障能夠及時切除,避免對機組造成影響,而過電壓保護主要目的是避免發電機低負荷情況下絕緣擊穿。
3 結語
從接地保護、變壓器保護以及發電機組保護三方面,對繼電保護自動化技術在電力系統中的應用進行了研究。繼電保護自動化系統能夠監控電力系統的運行情況,為電力設備維護工作提供參考依據,同時在出現故障時能夠快速響應,切除故障點,避免故障范圍進一步擴大,是保證電力系統能夠正常運行的重要技術措施。
參考文獻
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獨立學院專業結構調整原則
在全面市場化原則下,特別要處理好就業市場需求與生源市場需求之間的矛盾:對就業市場需求旺盛但生源市場看冷的專業,如數控技術、化工類專業等,應在穩定學生專業思想、探索定向培養等方面著力,逐漸增強其吸引力;對生源市場需求旺盛但就業市場已呈飽和狀態或本校就業市場尚不明晰的專業,如財會類專業、外語類專業等,應通過對學生的職業性向測試、就業市場容量分析等幫助學生理性認識專業,同時通過細分專業方向增強人才的專指性。與主辦高校有限共生、錯位發展原則[7]獨立學院是在主辦高校的全面支持下建立和發展起來的,在成立初期,大多數獨立學院的專業結構與主辦高校雷同,專業內涵也基本相似。隨著獨立學院改制進程的加快,這種局面不得不改變。雖然已經設置的專業不可能做大幅度的刪減,但與主辦高校相同的專業至少應該在培養目標、培養方案、培養規格、培養層次、培養模式上進行特色化探索,力爭與主辦高校的同一專業錯位發展,避免完全共生。只有這樣,才能既使主辦高校的專業教育資源為“我”所用,又避免“同槽爭食”。與社會資源聯合、共建原則獨立學院嚴重缺乏自主資源,主辦高校富余資源的邊際效應也在遞減甚至趨零,因此,獨立學院必須在自身和主辦高校之外尋求可以替代的資源,以補充經費、專業師資、實驗實習實訓場所之不足。目前,可替代資源的最大來源主要是本地其他高等院校和本地的大中型企業。獨立學院可以聯合其他高校特別是生源減少但應用性更強、職業教育資源也更為豐富的高等職業技術學院,共享其應用型教育資源,也可以推動某些專業與職業技術學院的相關專業簽訂共建協議。獨立學院還可以通過“產業人才培養計劃”、“產學聯合體”、“校企戰略合作”等途徑與區域內的大中型企業共建專業,共享企業的培訓、實驗、生產資源,從而聯合培養出適合某類企業需求的應用型人才。專業整合原則高校專業需要投入,但成效顯現往往滯后。如前所述,獨立學院專業穩定性差,不利于學校對專業進行投入。為了既保證投入,又能靈活應對市場,獨立學院應以專業群為單位進行專業設置和調整,以整合專業資源,尋求投入與產出之間的平衡。在此原則下,獨立學院應根據已有的專業優勢,做好專業群規劃和專業整合工作,在每個專業群下各設置1~3個核心專業,并根據專業之間的邏輯關系和專業資源的可共享程度,圍繞核心靈活增刪相關專業,使之形成一個有機、動態的專業群。靈活對待專業目錄原則我國公辦高校的本、專科專業設置幾乎完全受《普通高等學校本科專業目錄》和《普通高等學校高職高專教育指導性專業目錄》的限制,這是典型的“計劃供給”式專業管理模式。[8]雖然專業目錄幾經修訂,2011年和2012年分別了新版的高職高專和本科專業目錄,但這些目錄總是滯后于經濟社會發展尤其是區域經濟社會發展的現實要求。[9]對于必須循區域市場需求而動且任何專業都不享受政府財政撥款的獨立學院,教育主管部門應給予更大的專業設置自,使其不僅可以自主設置目錄內的所有本、專科專業,還能較大范圍地突破專業目錄的約束。這些探索將不僅有利于獨立學院的全面市場化,也可以為公辦高校進行“市場匹配”式專業管理改革提供借鑒。
獨立學院專業結構調整規劃案例
[關鍵詞]畢業設計 CDIO 電氣工程及其自動化 改革
[中圖分類號] G642.477 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)24-0060-02
一、引言
畢業設計作為一次實驗性的教學環節,學生在專業教師或工程技術人員的指導下圍繞一個課題任務進行有計劃有步驟的學習、實踐、探索和開發的過程。其目的是培養學生獨立地綜合運用所學地理論基礎、專業知識和基本技能,提高分析和解決實際問題的能力。檢查學生能否融會貫通大學時期的所學及能否將其拓展和升華。同時,畢業設計的成果是檢驗學生能否合格畢業和能否獲得學位資格認證的標準。
本專業培養的學生應具有一定的獲取知識的能力,具備綜合運用知識解決實際工程問題的能力。能夠在供配電、電氣設備制造、電力電子及新能源與節能技術應用、智能電網等領域從事系統設計開發和系統運行、管理、維護等技術工作。
C(Conceive—構思)、D(Design—設計)、I(Implement—實施)、O(Operate—運行)。其改革愿景是為學生提供一種在實際系統和產品的構思—設計—實施—運行的背景環境下強調工程基礎的工程教育,使學生能夠掌握深厚的技術基礎知識,領導新產品和新系統的開發與運行;理解工程技術的研究與發展對社會的重要性和戰略影響。本專業在接近實際工程的環境下,以中小型電力系統和新能源系統項目為主要載體,培養學生獲取知識的能力、較強綜合運用知識解決實際工程問題的能力。本專業面向中低壓供配電技術和新能源及其應用領域,服務于地方經濟建設,培養從事電氣工程技術應用的生產工程師、服務工程師及少量設計工程師。因此,在畢業設計環節精心進行CDIO改革,是必要及可行的。
二、改革思路及配套方法
(一)課題來源及學生選題
根據題目來源可分為科研項目、自選題目、生產實踐和其它等類型;題目類型:設計開發、理論研究、科學實驗和其它。分為四個階段:選題、調研、設計和答辯,每個階段都有不同的任務和目標。
畢業設計課題首先應符合學生所學專業的培養目標,要體現可行性、實用性和創新性。而學生選擇題目時,應選擇與專業需求一致,難度和工作量適當。并且自己要感興趣,如果設計題目和就業方向相關則更好。除此之外,學生也可以自行構思設計題目,體現CDIO的構思C(Conceive)。指導教師則應把握好學生構思出的設計題目是否與專業相關,其難度和工作量是否合適。供配電和智能電網等領域的畢業設計選題,適用于CD或者CDI。電力電子及新能源與節能技術應用等方面則適用于CDI或者CDIO。
(二)開題工作
開題工作也是屬于CDIO的C(Conceive—構思)和D(Design—設計)。畢業設計開題是指學生從選擇課題到完成課題詳細設計調研報告(或開題報告)的階段。該階段約占四分之一的時間,是相對較辛苦和細致的階段,關系到設計能否最終成功。在選定畢業設計課題后,老師便將畢業設計任務書下達給相關學生,其中包含設計題目、設計內容、基本要求、設計條件及參考資料。而課題調研則就是圍繞設計任務書的要求盡可能地收集詳盡資料,從而對課題涉及的各方面有較深入的理解。具體的實現方式主要有:
1.參與課題相關的專題講座,學術報告,了解本課題的技術成分,前沿動態和發展趨勢。
2.充分利用網絡資源,搜索有價值的參考資料。
3.圖書館、院系資料室及書店查閱各類書籍和期刊。
4.在實驗室和生產中實地調查研究,多想多問。
通過對文獻資料進行仔細研讀及完成一定的實踐調查后,應該對如何完成設計有一定的見解了,由此提出兩到三種課題的解決方案,并詳細分析各個方案的優缺點和可行性。然后在教師的指導下將各方案進行定性分析和初步估算,針對設計條件確定出一個最佳的設計方案。在依據方案,擬定設計詳細的時間計劃表,體現每個階段的工作內容,需完成的任務,視需要可以具體安排到每周需完成的任務。因此,開題階段銜接了CDIO的構思與設計兩個階段,屬于承上啟下的階段。
(三)設計實施工作
開題報告審核通過后,進入到畢業設計實施階段,其屬于CDIO的D(Design—設計)、I(Implement—實施)、O(Operate—運行)。首先可以按照課題的難度將設計內容分解成系列任務模塊。如果遇到技術困難,要客觀分析,積極尋找原因,并尋找合適的解決方法。該階段的D(Design—設計)可包括原理圖設計、PCB設計或者供配電方案設計;I(Implement—實施)可包括元器件購買、焊接,調試或者供配電系統圖繪制、預算表擬制。O(Operate—運行)則是軟硬件聯調后通過后的整機運行,供配電方案設計則不包含運行這一步。
如果在設計中遇到之前無法預見的困難,在征求導師的意見后,可考慮適當調整設計內容。調整內容不是降低難度,而是尋找另外一種新的替代途徑。但要把握好調整的分寸,應保證總體格局盡量不變。這一點關系到設計最終能否順利完成。
設計階段非常重要的一點就是指導老師需每周定時對每個學生的工作進度進行監督和指導,做好過程管理。
(四)畢業論文撰寫工作
完成整體設計并調試通過后,緊接的一項重要的工作就是畢業論文的撰寫了。畢業論文一般有以下組成部分:中英文摘要、關鍵詞、前言、正文、結論、致謝、參考文獻、附錄。
1.中文摘要的內容則應闡述設計研究的前提、目的和任務,使用的理論、算法、材料和設備,實驗研究的數據和由此推出的結論及該結論對今后的課題研究有何啟發。寫作時應該保持客觀性,簡潔性。英文摘要則要求盡量何中文摘要相對應,無語發錯誤。
2.關鍵詞是應采用能覆蓋畢業設計(論文)主要內容的通用技術詞條,選為3~6個較為合適。
3.前言是在概要介紹本領域國內外前人研究成果狀況的基礎上,提出尚待解決的問題,從而引出畢業設計(論文)的研究目的、理論依據和實驗基礎。主要回答為什么研究。文字簡練,直入主題,避免將前言寫成綜述。
4.論文的正文部分是核心部分,所占篇幅也最長。設計的研究成果都應體現在該部分,一般包括下面幾個方面:任務和目標;總體方案設計;各部分的設計和實現,比如:硬件、軟件設計和調試。正文要求結構清晰嚴謹,內容翔實準確。
5.結論是對整個設計的一個總結,是經過推理、判斷、歸納等邏輯分析后得到的綜合觀點,包含設計的創新點所在,也可以提出進一步完善的意見或建議。
6.其余部分可按照論文的格式模版如實進行編寫。
三、考核辦法及改革成效
畢業設計的考核辦法,總結起來就是:重視中期檢查關,嚴守畢業答辯關。這個準則也體現了CDIO中對于過程的有效管理。中期檢查對進度超前的學生,是一種認可和鼓勵,對進度滯后的學生,則是一種督促和鞭策。對設計者而言,畢業答辯是一種有組織、有計劃、有鑒定的正規的審查畢業設計(論文)的重要形式。畢業答辯,是完成了CDI后,最后在老師評審面前進行O(Operate—運行)的演示。作為指導老師,應在答辯前,對學生進行指導,指導其做好答辯前的準備工作。
筆者緊跟本校的CDIO教育改革步伐,在2008年本校推行CDIO改革后,對于指導的幾屆畢業設計,嚴格過程管理。所帶學生均取得較好的設計成績,每一屆沒有不及格學生,學生畢業設計成績優良率占所帶學生比例的70%以上。并且將每一屆所帶的優秀畢業設計學生召集起來,與低年級學生的相關CDIO工程實踐項目進行專門的技術交流及指導。并從CDIO工程實踐項目的小組成員中,鼓勵學生發揮創造力,對將來的畢業設計進行方向思考,凝練出一個好的設計題目。最終使得好的構思能有創新性和傳承性。
四、結論
畢業設計作為高等學校本科教育人才培養計劃中的重要組成部分,是本科教學過程中最后一個重要的教學環節,是人才培養質量的重要體現。本文通過對畢業設計的流程進行梳理,結合CDIO的理念,對培養學生如何用工程的觀點正確對待畢業設計工作的各個環節,并順利開展工程實踐工作,都有一定的參考價值。
[ 參 考 文 獻 ]
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【關鍵詞】電腦驗光儀;FPGA;USB接口;控制系統
1.引言
近些年來,近視已經嚴重影響了人們的健康。為了準確的了解近視患者眼睛的近視程度,為近視者配出更加合適的眼鏡,驗光儀器成為了眼鏡零售行業必不可少的設備。目前市場上主流電腦驗光儀并不能完全實現驗光過程的自動化,問題主要表現在以下三個方面:
①定位速度慢;②定位精度差;③自動化水平低[2]。
為了解決以上問題,本設計對原有的電腦驗光儀進行了改進,采用運行速率快,穩定性高的FPGA控制步進電機驅動芯片,實現了驗光儀的三軸聯動;運用行程開關實現了極點間的自動往返。為了保護電路安全,設計了板間的光電隔離電路;并且采用先進的USB技術使電腦和設備進行通信,增加了數據的傳輸率,提高了設備的可控性[3]。
2.系統硬件整體設計
控制系統是驗光儀的控制核心,它不但要實現對多軸步進電機的運動和光源控制,還要實現與上位機信息的交互和其他重要功能。驗光儀的主控制板的設計由EP3C16Q240C8最小系統擴展而成,根據FPGA功能實現及相關外設擴展對插針接口進行適當更改,并添加了USB通信接口、步進電機驅動模塊和行程開關信號輸入端的光電隔離電路。驗光儀控制系統的主控制板硬件電路設計框圖如圖1所示。
主控制板中FPGA使用的是Altera公司生產的Cylone III系列芯片EP3C16Q240C8N,該芯片擁有15,408個邏輯單元;可以提供516,096字節的RAM;另外芯片內部還自帶有4個鎖相環,可以保證系統時鐘信號在高速運行時的穩定性。步進電機驅動芯片選擇使用Allergo公司生產兩相步進電機專用驅動芯片SLA7042M,它能夠實現超平滑低速驅動。為了實現主芯片和外部設備通信,控制板需要將3.3V和5V的電平相互轉換,系統使用TI公司生產的16位3.3V-5V電平轉換芯片SN74ALVC164245。USB接口控制芯片采用PDIUSBD12,它集成了SIE FIFO存儲器、收發器以及電壓調整期,適用于許多的外部設備。
3.Verilog硬件功能實現
Verilog HDL是一種硬件描述語言,主要用于從算法級、門級到開關級的多種抽象設計層次的數字系統建模[4]。FPGA芯片是驗光儀主控制板的核心部件,本設計中使用Verilog HDL在FPGA上實現下位機與上位機的信息交互、多軸聯動步進電機運動平臺的控制、對光源的控制等功能,FPGA內部功能模塊如圖2所示。
1)USB接口控制模塊:FPGA內部USB固件程序,實現FPGA與上位機USB接口通信。
2)時鐘模塊:對外部的16MHz時鐘進行分頻、倍頻處理,產生FPGA工作所需各種頻率的時鐘信號。
3)指令分析模塊:分析收到的上位機指令,根據規定的指令協議,產生執行命令并將執行指令發送到各個執行模塊。
4)步進電機控制模塊:執行FPGA送達的三軸步進電機控制指令,對各軸的電機進行細分、變速控制,最終通過給步進電機專用驅動芯片發送不同的命令實現電機的三軸聯動。
5)光源控制模塊:控制光學系統的5個LED紅外光源和3個視覺輔助光源3個視覺輔助光源引導人眼注視方向,5個LED紅外光源輔助系統的對焦功能。
4.上位機應用程序及驅動程序的實現
本電腦驗光儀控制系統上位機軟件主要負責完成視頻圖像采集和處理的功能,在預處理的基礎上完成形態學的處理、目標識別和光斑參數計算輸出等一系列指令,并將指令通過USB接口傳輸給下位機。由于該設備不是一個類設備,說以要使設備正常工作,還需要編寫專門的驅動程序和軟件。
4.1 驅動程序的編寫
驅動程序的編寫使用一些驅動開發的專用工具,例如Driver Studio、WinDriver等。Driver Studio3.2進行開發,開發步驟這里就不一一列舉,應該注意的是要在USB Vendor ID和USB Product ID中輸入和固件中設備描述一致的信息。由于選用的是Philips的PDIUSBD12芯片,所以設備的Vendor ID固定為0x0471。
使用Driver Studio的Driver Wizard生成驅動框架后,可以根據需要使用Visual C++6.0對Driver Wizard生成的工程文件中的函數進行修改,還有就是對自定義的IO控制接口函數進行處理和廠商請求的編寫。完成這些后,就可以對驅動程序進行編譯了,成功編譯驅動程序后,將它和Driver Studio自動生成的.inf文件放在同一目錄下,在查找驅動的時候指定這個目錄就可以了。
4.2 上位機應用程序的編寫
由于設備使用USB接口進行上位機與設備進行通信,所以上位機應用程序要通過USB驅動實現對設備的訪問,編寫上位機的應用程序必須符合USB驅動定義的接口規范。一般來說,使用Driver Wizard生成一個驅動工程后,會同時生成一個***ioctl.h的文件,這個文件就是建立應用程序和驅動之間的橋梁,它定義了驅動程序的接口,在編寫應用程序的時候需要將它引用進去。
上位機應用程序整體劃分6個區域,視頻顯示區域、(直接控制)操作區域、MOTOR控制區域、LED控制區域、實時處理(數據)顯示區域、狀態反饋數據顯示區域。
本系統人機交互功能在windows平臺上使用VC++6.0編譯環境設計完成,可以直觀顯示跟蹤對焦過程,并進行簡單控制的可視化人眼跟蹤控制程序,通過人機界面實現對人眼跟蹤系統的完全控制。完成的人機交互界面(上位機應用程序),具體實現代碼不再敖述。
5.系統的搭建及測試
全自動電腦驗光儀控制系統整體分為上位機和下位機兩部分,通過USB總線進行連接通信,配合完成整個系統功能。通過VC6.0++開發環境編程實現windows平臺的上位機軟件,可通過其人機交互界面對設備進行控制。上位機軟件實現了對電腦驗光儀機頭內CCD攝像頭的控制、對視頻數據的實時采集處理、下發各種控制指令、顯示數據信息等功能。
在搭建好的工作平臺上進行完整的系統測試,結果如圖3所示,在人機交互界面可以清晰完整的觀察到已完成跟蹤后采集的圖像。通過對測試結果分析,本控制系統可以很好的完成跟蹤任務,識別準確、跟蹤迅速、對焦精確,充分驗證了本系統的可行性,基本達到了設計預期。
6.結束語
本文利用PC和FPGA配合設計出了一套完整的控制系統,充分發揮了PC機在圖像處理、人機交互方面的特長以及FPGA硬件資源多、可重構性強的特點,極大的提高了系統的實時處理能力,縮短了跟蹤時間,提高了跟蹤效率。本文設計的電腦驗光儀控制系統將會是整個驗光儀系統中的一部分。
參考文獻
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作者簡介:
關鍵詞:應用型本科創新研究 “211”培養模式新生導師制度
高等教育的三大職能是人才培養、科學研究和社會服務。第一大職能首先是培養學生,培養學生獲得專業知識、專業技能和解決問題的能力。但目前研究型大學和高職院校定位清晰,人才培養質量保證和社會就業方向明確,而普通本科院校則定位模糊,高校應用型人才未能主動對接社會需求,所以我們提出必須從各高校自身的辦學特色出發研究創新人才培養模式,創新應用型人才培養目標,調整優化培養方案,改進教學內容和方法,提高學生社會競爭能力。下面的幾點探索意見僅供同行參考。
1、應用型本科人才培養模式創新研究的必要性。其實創新人才培養模式,從主觀上講應該是一個比較困難的話題,因為普通高等教育走過了幾十上百年的發展歷史,不管是教育規律、教育體制、教育模式、教育成果,還是教育理念、教育思想、教育經驗等,都有其科學的和傳統的固有模式可以照搬,但是,仔細分析現代教育規律、人才培養模式,我們不論從宏觀方面還是從微觀方面都可以進行創新研究和創新發展,因為創新始終是世界歷史發展永恒不變的主題,創新是一個國家的靈魂和未來。尤其是當今社會處在知識經濟時代、互聯網時代、人才急需的時代、科技大變革的時代,中國的高等教育能否跟上世界先進國家的教育發展水平,事關國家未來的創新型人才培養和人才聚集的重大戰略問題。
從客觀上講,現行的人才培養都有很多成熟和很好的教學平臺、實驗平臺、課外科技活動科研平臺。這些為合格人才的培養提供了很好的基礎和條件。但是這些平臺的時效性、實用型、創新性很多都沒有發揮其應有的作用,致使很多高校培養出來的學生綜合素質不高,綜合能力不強,與社會需求脫軌。所以,我們必須進行人才培養模式創新,加強這些平臺的建設和應用,才能在提高學生的應用性能力方面發揮重要作用。
2、應用型人才類型分析。應用型人才是指從事利用科學原理為社會謀取直接利益而工作的人才,他們的主要任務是將科學原理或新發現的知識直接用于與社會生產生活密切相關的社會實踐領域。其知識結構主要由應用科學的知識體系組成。應用型人才可以劃分為三種類型:
2.1 工程型人才。工程型人才的主要任務是把學術型人才所發現的科學原理轉化成可以直接運用于社會實踐的產品設計、軟件開發、工程規劃、運行決策等電子工程師、軟件開發師、系統工程師等工程型人才。
2.2 技能型人才。技能型人才是在生產第一線或工作現場通過實際操作將工程型人才設計出來的圖紙、計劃、方案等轉變成具體產品的人才。他們主要從事具體的社會生產實踐活動,例如程序設計、產品加工、系統維護等具體的操作。
2.3 技術型人才。技術型人才是介于工程型人才和技能型人才之間的一種人才。與技能型人才一樣,技術型人才也處于生產第一線或工作現場,但他們不是具體的操作者,而是從事組織管理生產、建設、服務等實踐活動以及技術工作的人才。
3、創新人才培養體系和科學定位人才培養目標是創新人才培養的關鍵。應用型普通高校的發展不同于研究型大學的追求以研究生培養為主,也不同于我國傳統的“學術性”高等學校以學術性本科生培養為主,應用型本科人才培養的普通高校的生存和發展,必須培養適應社會發展的高素質工程應用型和技術應用型人才,積極致力于將研究型大學和學術性高等學校的原創性研究成果和學術性實驗成果直接推向市場,轉化為現實生產力和直接貢獻力。所以應用型普通高校本科專業人才培養的目標定位應該是:“基礎好、能力強、應用面寬、區域發展、特色服務”,培養適應社會發展和地方經濟建設需要的專業化人才。
4、構建2+1+1應用型人才培養模式(簡稱“211”培養模式)。人才培養模式構建與課程體系、教學內容、師資隊伍、管理體制緊密相關。課程是實施專、業人才培養目標的主要載體,合理的課程設置是人才培養準確定位的基礎,課程體系是人才培養方案的主要內容。有了好的人才培養方案,必須有好的師資隊伍做基礎和好的管理體制作保障才能加工出合格的人才產品。用簡單的公式可以表示為:
應用型本科人才培養=好的培養方案+高質量的課堂教學+強能力的實踐訓練十高水平的師資保障+高效的管理體制
廣東海洋大學信息學院在修改新一輪的應用型人才培養方案中,抓重點、下功夫,我院各個專業(電子工程及應用、計算機科學與技術、電氣工程及其自動化、通信工程、軟件工程、信息管理與信息系統、自動化)在學院領導、教授委員會的指導下,經過一年多的反復調研、論證、學習、研討,調整和優化課程設置,改革課程體系和教學內容,基本上形成了一種2+1+1培養模式=2年(基礎學習)+1年(專業學習)+1年(就業和實踐),在前2年內完成通識教育、學科基礎課程、專業基礎課的學習;在1年內學完計算機與軟件、電子信息與通信工程、電氣與自動化3個大類的專業課程學習、生產實習、工程實踐;在最后1年內完成社會實踐、創業培訓、就業指導、畢業實習和畢業設計(論文)。并在教務處的統一指導下,確立了專業首席教師、專業建設負責人、課程組負責人等。
5、加強師生互動和交流,建立新生進校導師配備制度,促進師資隊伍建設。改革傳統的畢業設計導師配備制度為新生進校配備導師制度,可以及早強化學生專業方向的選擇、專業學習的引導、專業技能的培養、科研實踐的參與、職業生涯的規劃、就業方向的指導、創業能力的培養。同時可以提高指導教師的教學水平、專業水平、科研水平、管理水平、團隊精神、敬業精神,從而提高師資隊伍的建設。
教師是實施人才培養方案的第一主體,師資隊伍的好壞直接關系到應用型人才培養的質量。但是它與研究型和學術性高等學校不同,應用型本科高校的師資隊伍不僅要求教師的學術性,而且要求教師的工程實踐性,教學內容不僅具有學術性,而且具有現實針對性,尤其要緊密反映和貼近社會現實與市場未來發展趨勢和要求;注重使用先進的教學手段和方法,實現優質教學資源共享,同時更要高度重視實踐性教學環節,特別是配套的實驗條件和實訓基地建設,通過工程實踐和項目訓練培養和提高學生的創新能力和實踐操作能力。所以我們必須要通過外部引進和內部培養,逐步形成一支結構合理、人員穩定、既懂學科、又懂專業、教學水平高、實踐能力強、教學效果好的“雙師型”教師梯隊。
6、實施深度融合的校企合作,保障實踐學習的專業性和社會性。產學結合、校企合作是實施本科專業應用型人才培養的必由之路。應用型本科人才培養要重視產學研及產學研合作教育與實訓基地建設。國外高等教育發達國家的發展經驗和我國教學型高等學校發展歷程所取得的經驗與教訓都證明了產學研及產學研合作教育是應用型普通高等學校發揮人才培養、科學研究和社會服務職能的重要途徑和有效平臺。因此,我們必須緊密依托行業和當地政府與企業,建立產學研密切結合的運行機制,使專業融入產業、教學融入企業。必須重視校內實訓中心和校外實習基地建設,重視校企聯合,簽訂產學研合作教育協議,使校內外產學研教育與實訓基地成為承擔學生實習、實訓和就業的基地。
結束語:應用型人才培養模式主要是以專業能力、管理能力、寫作能力、表達能力、綜合能力、學習能力、創業能力、創造能力、自我調節能力等綜合能力培養為中心,通過組建自主科研小組、自主社團、自主創刊、自主創業,加入教師科研團隊等等崗位實踐和崗位鍛煉,把他們在實踐中的思考、學習、研究、管理、創造的成果在一定的范圍和空間充分展示出來,提高他們的成就感和榮譽感,增強他們的學習動力和工作信心。
參考文獻:
1.鄭曉梅,應用型人才與技術型人才之辨析――兼談我國高等職業教育的培養目標[J],現代教育科學,2005,1