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電氣工程及其自動化的起源范文第1篇

關(guān)鍵詞：電氣工程及其自動化；獨立學院；專業(yè)建設(shè)

中圖分類號：G650 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）08-0037-02

隨著廣東省電力工業(yè)的快速發(fā)展，對電氣工程及其自動化專業(yè)的人才需求增加，因此專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展具有很好的前景。作為一所獨立院校，我院以服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展為出發(fā)點，為廣東經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)自動化專業(yè)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。同時，我們需要看到自我國高校實行擴招以來，大學生數(shù)量大幅度增加，畢業(yè)生數(shù)也隨之增加，因此未來本專業(yè)大學畢業(yè)生就業(yè)形勢也不容樂觀。在這種形式下，如何正確定位本專業(yè)的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)規(guī)格，把本專業(yè)建設(shè)成為具有自己鮮明特色的專業(yè)就需要我們思考與探索。本文在廣東技術(shù)師范學院天河學院的基礎(chǔ)上，主要針對獨立院校的電氣工程及其自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)模式進行探討。

一、專業(yè)建設(shè)定位

電氣工程及其自動化專業(yè)是通用性強的“寬口徑大專業(yè)”，是由原電工類的電機電器及其控制、電力系統(tǒng)及其自動化、高電壓與絕緣技術(shù)、電氣技術(shù)等專業(yè)合并而成[1]。各高校根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展對本專業(yè)人才的需求，依據(jù)各自的實際情況、辦學條件，確定了彼此不同的、體現(xiàn)各校辦學特色的專業(yè)方向、人才培養(yǎng)的方案和模式[2]。獨立學院不同于重點高校與職業(yè)技術(shù)學院，他以培養(yǎng)介于研究型人才和具有某一職業(yè)技能人才之間的應(yīng)用型人才。他們既要有一定的理論做基礎(chǔ)，又要有一定的實際動手能力。因此我院電氣工程及其自動化專業(yè)以培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、知識面寬，具備自動控制理論、控制系統(tǒng)、信息處理、PLC和單片機控制技術(shù)、供配電及其自動化等方面的基本理論和專業(yè)知識，能在工業(yè)過程控制和電氣系統(tǒng)等領(lǐng)域從事系統(tǒng)分析、系統(tǒng)運行與維護、開發(fā)與設(shè)計、管理與決策等工作的應(yīng)用型工程技術(shù)人才

二、課程體系建設(shè)

電氣工程及其自動化專業(yè)具有多學科交叉、內(nèi)涵豐富、外延寬廣等鮮明的特點，作為電類本科專業(yè)來說培養(yǎng)的人才應(yīng)是寬口徑、高素質(zhì)的工程應(yīng)用型人才[3]。為此在專業(yè)的理論教學體系構(gòu)建中，按照“大平臺+小模塊”構(gòu)建知識體系。大平臺指公共基礎(chǔ)課平臺、專業(yè)基礎(chǔ)課平臺和專業(yè)必修課平臺，小模塊指按市場需求而靈活設(shè)置的專業(yè)方向課程群。

①公共基礎(chǔ)課平臺由公共基礎(chǔ)、相關(guān)知識、專業(yè)拓展等系列課程構(gòu)成，意在培養(yǎng)學生的基本素質(zhì)，為學生后續(xù)學習打基礎(chǔ)，全面提高學生綜合素質(zhì)和多角度的科學思維方法。②專業(yè)基礎(chǔ)主要由數(shù)學、電路、數(shù)電、自動控制理論、電氣控制技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課程構(gòu)成，教授學生專業(yè)相關(guān)基本知識，同時考慮將來專業(yè)口徑的拓寬，為后續(xù)專業(yè)學習打下扎實的基礎(chǔ)。③專業(yè)必修課平臺主要由電力系統(tǒng)分析、繼電保護原理、發(fā)電廠電氣部分、工廠供配電、電力系統(tǒng)調(diào)度自動化、電力電子技術(shù)等專業(yè)課、限選課、任選課等組成。使學生掌握專業(yè)系統(tǒng)知識，著重培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力。④結(jié)合我院現(xiàn)有資源及市場需求情況分析，專業(yè)方向課程群設(shè)置了兩個專業(yè)方向，一是電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)方向，主要課程有電力設(shè)備運行與維護、電力系統(tǒng)程序設(shè)計、電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、變電站設(shè)計與運行等，注重培養(yǎng)電力系統(tǒng)、電氣裝備領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)運行、研制開發(fā)、試驗分析、工程建設(shè)與管理的高級工程應(yīng)用型人才。二是電氣控制方向，主要課程有單片機原理及應(yīng)用、PLC原理及應(yīng)用、DSP原理及應(yīng)用、計算機控制技術(shù)等，培養(yǎng)掌握電機及電氣控制、自控原理及系統(tǒng)、微機控制、掌握現(xiàn)代控制技術(shù)等理論知識，以及具有全面的電氣自動化應(yīng)用實務(wù)能力的應(yīng)用型人才。

三、實踐環(huán)節(jié)建設(shè)

應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式主要是以能力為中心，以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型專門人才為目標[4]。我院的實踐教學體系以工程實踐為主，通過理論聯(lián)系際，培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決實際問題的能力。在實踐教學中針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，遵循技能與能力訓練培養(yǎng)的教學規(guī)律，按照系統(tǒng)性、層次性和循序漸進的教學原則，將實踐教學體系劃為以下三種層次：

①基本技能層：包含各基礎(chǔ)課程實驗、專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗，進行基本技能訓練，培養(yǎng)學生的實踐能力。②專業(yè)技能與工程實踐層：包含專業(yè)課程實驗、工程實訓、課程設(shè)計、進行專業(yè)相關(guān)的技能和工程實踐能力的訓練。③綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)層：包含畢業(yè)設(shè)計、專業(yè)實訓，認識實習、畢業(yè)實習、科技創(chuàng)新等進行綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

這種層次漸進的實踐教學體系形成了由單一到綜合，按照先基礎(chǔ)、后綜合、再創(chuàng)新的思路，循序漸進地安排實驗教學計劃。目前我院電氣工程及其自動化專業(yè)建立了基礎(chǔ)實驗室、專業(yè)實驗室、實訓基地等校內(nèi)外實習實踐教學基地，專業(yè)實踐的教學條件已有較好的基礎(chǔ)，給學生提供了更先進的實踐硬件條件和環(huán)境。

四、突出特色

①完善校內(nèi)實訓中心，發(fā)展校外實訓基地。要培養(yǎng)高素質(zhì)的高級工程應(yīng)用型人才，除了完善的理論教學外，還必須有較好的實驗和實習環(huán)境，以提高學生的實踐能力[1]。通過資源整合、學校投入，已經(jīng)完成電工電子等基礎(chǔ)實驗室、電力系統(tǒng)綜合自動化等專業(yè)實驗室的建設(shè)。這些實驗室的設(shè)備在質(zhì)量和數(shù)量上都能夠滿足實踐教學的需要，并具有開放性、功能先進性，允許學生在此從事科技實驗、技術(shù)革新等創(chuàng)造性活動。學生可以根據(jù)自身特長和興趣到實訓中心進行操作和技能訓練，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是建立在大量實踐的基礎(chǔ)上的，在學校外的職業(yè)環(huán)境中進行實習是形成優(yōu)秀職業(yè)能力的重要環(huán)節(jié)[3]。我校鼓勵學生走向社會，培養(yǎng)適應(yīng)社會的能力。根據(jù)課程設(shè)置和培養(yǎng)方案，每年都會有學生到校外進行認識實習、畢業(yè)實習，讓學生較早地接觸工程實踐環(huán)境，培養(yǎng)學生運用所學理論知識分析解決實際工程問題的理念，提高學生的工程意識和工程能力，為學生走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。同時，我們積極建立自己的校外實習基地，已經(jīng)與廣東民建實業(yè)有限公司等十多個企業(yè)進行產(chǎn)學合作，走“產(chǎn)學研”的人才培養(yǎng)模式。②積極開辟第二課堂，開展課外學術(shù)科技活動。學生參加學科競賽和科技文化活動有利于學生運用理論知識和實踐能力解決實際問題。我院有計劃地引導、鼓勵、組織學生參加各種課外科技文化活動，成立了專門的專業(yè)興趣小組、專業(yè)特色作品設(shè)計大賽等課外科技活動委員會，積極引導學生參與其中；鼓勵學生參加各種校外學科比賽，以擴大視野、啟發(fā)科學思維，他們可以參加數(shù)學建模比賽、智能汽車大賽、電子設(shè)計大賽等。在理論與實際相結(jié)合的各種學術(shù)活動中，增長學生的見識，讓學生充分施展自己的才華和興趣，提高實踐能力和綜合素質(zhì)。開展課外學術(shù)科技活動以來，先后有9人次在全國大學生電子設(shè)計比賽中獲獎。

五、總結(jié)

作為一所獨立院校，我們始終以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標，服務(wù)于地方經(jīng)濟。我們將根據(jù)學科發(fā)展的要求，結(jié)合獨立學院的辦學特色，不斷地探索研究，相信通過我們的不懈努力，一定能將我院的電氣工程及其自動化專業(yè)辦成獨具特色的專業(yè)，培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新能力、受社會歡迎的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，為地方經(jīng)濟建設(shè)作出更大的貢獻。

參考文獻：

[1]王晰.獨立學院應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式研究[J].大連理工大學，2010.

[2]李明偉，李建月.我院電氣工程及其自動化專業(yè)建設(shè)的思考與探索[J].洛陽理工學院學報(自然科學版)，2009，（12）.

[3]謝衛(wèi)才，黃紹平，李靖，彭曉.應(yīng)用型電氣工程及其自動化本科專業(yè)教學模式探索[J].電氣電子教學學報，2008，（8）.

電氣工程及其自動化的起源范文第2篇

關(guān)鍵詞：電氣工程；自動化；意義；發(fā)展難題；解決措施

1電氣工程及自動化的發(fā)展過程

電氣工程及其自動化作為我國近代工業(yè)發(fā)展的促進劑，是伴隨著我國工業(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)展的。在改革開放以后，中國大力發(fā)展工業(yè)，以求獲得快速的經(jīng)濟發(fā)展，提高國民的生活水平，在不斷發(fā)展前進的過程中，電氣工程及其自動化經(jīng)歷過三個主要的發(fā)展階段，其內(nèi)容如下：

（1）第一階段：隨著機械工程和物理學的發(fā)展，科學工作者便考慮到將二者結(jié)合起來，尋求一種能夠為電器制造也服務(wù)的科學，于是便誕生了電氣工程。

（2）第二階段：隨著微波和無線通訊技術(shù)的興起和發(fā)展，科學工作者又將這一學科的優(yōu)勢有機結(jié)合到電氣工程上面，通過微波和無線通訊技術(shù)對機械的控制，來使機器完成生產(chǎn)工作并滿足生產(chǎn)要求，這便將電氣工程及其自動化帶進了機電一體化的時代。

（3）第三階段：隨著計算機和信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，它的優(yōu)勢也被利用到電氣工程及其自動化中來，于是便出現(xiàn)了通過計算機編程并遠程控制機器完成生產(chǎn)工作的新一代機電一體化工業(yè)生產(chǎn)流程。

2電氣工程及自動化的發(fā)展意義

電氣工程及其自動化的發(fā)展過程是一個不斷吸納并融合全球最新科技的過程，電氣工程及其自動化的可以應(yīng)用到各行各業(yè)，無論是一個斷路器的設(shè)計，還是整架航空航天器的研究，都少不了電氣工程及其自動化的身影。電氣工程及其自動化的發(fā)展，使得機械制造業(yè)的生產(chǎn)車間空間得到節(jié)省，也減少了車間內(nèi)人力物力的配置，很多機械產(chǎn)品的加工不再需要工人來動用原始的手工勞動，而可以通過電腦終端的直接控制，這樣，一個會控制電腦終端程序的工人便抵得上好幾個人力工，實現(xiàn)了人力資源的有效節(jié)約。機電一體化的運用更是可以使生產(chǎn)車間完成流水線的全部生產(chǎn)任務(wù)，包括生產(chǎn)零件，組裝，包裝，流動，檢測等整個制造流程，極大地提高了生產(chǎn)效率。

3電氣工程及自動化的發(fā)展難題

盡管電氣工程及其自動化的發(fā)展隨著工業(yè)的發(fā)展一起很迅速，但是到了新的發(fā)展階段以來，電氣工程及其自動化的發(fā)展也遇到了很多難以克服的困難：

（1）電氣工程應(yīng)用的能耗問題。所謂的能耗問題是指來源于電氣工程設(shè)施的建造和安裝所造成的能量損耗，當然，要想實現(xiàn)機電一體化控制，建造和安裝布置控制設(shè)備是必需的，因而這部分能源消耗是無法避免的，為了降低成本，便只能從降低能耗方面著手；在電氣工程及其自動化系統(tǒng)的建造和安裝過程中，需要考慮到光照和溫度調(diào)節(jié)方面的問題，同時也還要考慮到系統(tǒng)耗電與廠用耗電的關(guān)系，電網(wǎng)的布置等問題，在諸多環(huán)節(jié)的能耗問題實在值得關(guān)注。

（2）電氣工程應(yīng)用的質(zhì)量管理問題。在實際操作中中，有很多工廠為了完成機電一體化控制，但又考慮到成本的節(jié)約，放低了對電氣工程及其自動化系統(tǒng)的施工質(zhì)量要求，使得建造標準低于國家規(guī)范，這樣做會導致低了機電一體化系統(tǒng)所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量降低，更可能使得整個系統(tǒng)運行故障頻出，發(fā)生災(zāi)難性的事故。

（3）數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟环奖銌栴}。電氣工程及其自動化的控制系統(tǒng)主要是應(yīng)用計算機對于所編應(yīng)用程序的控制，但是從目前的發(fā)展狀況來看，電氣工程及其自動化仍然處在一個多學科的綜合體的尷尬狀態(tài)，還沒有脫離出來成為一個獨立的學科，因而很多應(yīng)用編程及其有效接收設(shè)備并沒有國家標準來統(tǒng)一，在商業(yè)化的運行中，廠家只能購買某生產(chǎn)商的一中機型來進行控制運用，而不能完成不通機型之間的信息傳遞，這對商業(yè)化的運行和發(fā)展造成一定的阻礙。

（4）電力控制系統(tǒng)的完善效率對工程進度的制約問題。電氣工程及其自動化系統(tǒng)是一種控制系統(tǒng)，用來對機械系統(tǒng)進行控制，然而要想完成整個系統(tǒng)的運行，便得結(jié)合實際的機械操作流程編寫相應(yīng)的程序通過計算機控制來實現(xiàn)。因此對于同一工程，由于編寫程序不通，電氣工程及其自動化控制的效率就會有所高低，這也會進一步影響工業(yè)生產(chǎn)的效率，從而影響到經(jīng)濟的發(fā)展速度。

4提高電氣工程及自動化的方式

電氣工程及其自動化主要分為兩個部分，一是電氣工程，另一便是自動化控制；因此提高電氣工程及其自動化便要從兩方面著手，通過實現(xiàn)電氣工程和自動化控制的有機的、高效的結(jié)合來更快更好地發(fā)展電氣工程及其自動化。

（1）從電氣工程方面：從上文問題分析可知，電氣工程主要存在的問題是能源消耗問題和施工質(zhì)量管理問題。解決這類問題有效的措施便是企業(yè)和政府一起協(xié)商制定嚴格規(guī)范的電氣工程施工管理標準，并且一切有關(guān)電氣工程的施工要嚴格按照該標準執(zhí)行，違者必究；施工單位在實際施工的過程中，不要照搬一般的施工流程，而要根據(jù)實際的施工地點的環(huán)境、地理位置等因素，綜合考慮擬定合適的施工方案后再施工。并且施工過程中嚴禁偷工減料、以次充好，要嚴格按照標準選擇適應(yīng)的材料，施工完成后要有專門的系統(tǒng)管理和維護人員對系統(tǒng)進行監(jiān)控檢修。

（2）從自動化控制方面：自動化控制的問題主要是數(shù)據(jù)傳輸接口不統(tǒng)一，控制程序控制效率有高低。為了解決這個難題，企業(yè)的程序設(shè)計人員應(yīng)不斷優(yōu)化反饋設(shè)計，完成精簡有效的高質(zhì)量程序編寫；然后將最優(yōu)質(zhì)的程序在企業(yè)內(nèi)或者行內(nèi)推廣，從而使整個企業(yè)或者行業(yè)的自動化控制水平提高，要想設(shè)計出優(yōu)質(zhì)的程序，設(shè)計者需要考慮客戶的需求和工程的運行流程，通過精簡和優(yōu)化來提高程序的執(zhí)行效率。另外，政府也應(yīng)該在行業(yè)內(nèi)制定相應(yīng)的通用的程序接口，能夠讓優(yōu)秀的程序設(shè)計在整個行業(yè)內(nèi)流通，從而帶動整個行業(yè)的信息傳遞和競爭提高。

參考文獻：

[1]侯曉燕.電氣工程及自動化工作原理[M].科技出版社,2009.

[2]李娜娜.電氣工程及自動化的建設(shè)與發(fā)展的若干思考[J].電氣自動化,2011.

電氣工程及其自動化的起源范文第3篇

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù)；教學改革；工程教學；仿真實驗

1.引言

電力電子技術(shù)起源于20世紀后半葉，最初由電子學、電力學和控制理論三門學科交叉而成[1，2]，隨著該技術(shù)的迅猛發(fā)展，所涉及的學科范圍也越來越廣，如圖1所示為當今電力電子技術(shù)所涉及的學科領(lǐng)域。電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。它不僅用于一般工業(yè)，也廣泛應(yīng)用于交通、通信、電力、新能源、汽車、家電等各個領(lǐng)域[3]。因此，電力電子技術(shù)課程在培養(yǎng)電氣類和機電類專業(yè)人才中占有舉足輕重的地位。

目前，大多數(shù)的工科高校中都開設(shè)電氣工程及其自動化、自動化、機電一體化等專業(yè)，“電力電子技術(shù)”作為這些專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學質(zhì)量的高低將直接影響學生對于本專業(yè)知識的把握以及后續(xù)專業(yè)課程的興趣建立與學習。因此，對于電力電子技術(shù)的教學改革對于提高電氣類與機電類教學質(zhì)量以及學生知識水平具有重要的意義[4]。

目前，“實踐才是工科專業(yè)的根本”已成為國際高等工程教育界的共識[5]。特別對于要求培養(yǎng)應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才的民辦三本院校[6]，更是需要加快改革步伐，以適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟和社會發(fā)展的需求。

圖1 電力電子技術(shù)涉及的學科領(lǐng)域

2.教學現(xiàn)狀

電力電子技術(shù)的教學在諸多高校中均面臨一個共同問題，即學生對課程缺乏興趣。其中原因很多，下面具體分析。

2.1 客觀原因現(xiàn)狀

2.1.1 內(nèi)容多、難且滯后

公式多，拓撲多，分析多，波形圖多，并且教學內(nèi)容嚴重滯后，對學習造成不少困難。

2.1.2 實驗室陳舊

實驗室陳舊，能做的實驗太少且過于簡單。只有屈指可數(shù)的驗證性實驗，沒有擴展性、綜合性實驗。

2.2 主觀原因現(xiàn)狀

2.2.1 專業(yè)素養(yǎng)不高

電力電子技術(shù)是工科最難的一門學科，學好并教好是一門學問，對于青年教師還有很長的路要走。

2.2.2 方法問題

一味填鴨式教學，缺乏互動，使課堂索然無味；無論書寫還是畫圖都只利用板書；且新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，教學內(nèi)容滯后發(fā)展；公式多，拓撲多，但表述的邏輯性和系統(tǒng)性均欠強，使學習造成死記硬背的局面。

2.2.3 學生問題

民辦三本院校的學生入校分數(shù)不高，基礎(chǔ)偏差，并且學習主動性不高，來混文憑的居多。

3.改革內(nèi)容

根據(jù)教學現(xiàn)狀，我們有針對性的進行如下改革，大致可分課堂教學改革與實踐教學改革。

3.1 課堂教學改革

教育是一種特殊的實踐活動。所謂“教學”應(yīng)該是教與學相互交流的雙向過程。教育者和受教育者都應(yīng)參與其中，而不應(yīng)過分強調(diào)教師的作用。作為教學的組織者，教師應(yīng)發(fā)揮其主導作用，突出學生的主體地位，要從傳統(tǒng)的“填鴨式”教學方法轉(zhuǎn)變到啟發(fā)式、討論式的教學。教師需“自編自導互參與”，即要精心組織教學內(nèi)容，設(shè)計能夠啟發(fā)引導學生進行思考的問題，充分調(diào)動學生的學習積極性。

3.1.1 重視第一堂課

緒論是學習的向?qū)В彩菍φn程宏觀的把握，在某種程度上說，第一堂課的內(nèi)容決定了本課程教學的成敗[7]。因此教師應(yīng)花大量時間與精力，認真準備第一堂課。在第一堂課，首先要向?qū)W生介紹該專業(yè)的人才培養(yǎng)目標及技能要求與本課程的關(guān)系，以及該課的前導與后續(xù)課程，使學生了解該課程的性質(zhì)、地位和作用。然后介紹電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在國民經(jīng)濟生產(chǎn)中的重大作用，并列舉大量的工程實例說明它的重要性，從而使學生對它產(chǎn)生強烈的興趣，明白本課程是什么，有什么用，該怎么學習，從而為后面的教學打下良好的基礎(chǔ)。

3.1.2 工程項目教學

以應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才為培養(yǎng)目標，是目前三本工科院校人才培養(yǎng)方案中的突出字眼。對電力電子技術(shù)進行教改與研究順應(yīng)了時代的要求[8]。在實施過程中，通過查閱大量相關(guān)資料.結(jié)合自身工程經(jīng)驗.將工程具體案例按一定比例增加在課堂教學的。實現(xiàn)抽象公式具體化、復雜原理簡單化的效果。提高學生的應(yīng)用意識和工程素養(yǎng)。加快學生由學習型人才向工程應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變。

3.1.3 多媒體教學

目前，該課程仍然采用傳統(tǒng)單調(diào)的黑板+粉筆的“黑白”教學法。由于本課程的特點，有大量電路圖、波形圖和公式推導占據(jù)了課堂時間。結(jié)果卻是雖然教師工作量大的驚人，但授課信息量小、課時的利用率不高、學生收獲不大的現(xiàn)狀。而多媒體教學集文字、聲音、圖像、動畫等多功能于一身，是當前教育發(fā)展的方向。在本課程中引入多媒體教學，教師不但可以從繁重的板書中解放出來，而且可以將更多的時間放在與學生的交流互動上。比如在三相整流電路的教學中，可以加入一些動畫演示，通過點擊鼠標設(shè)置參數(shù)，如觸發(fā)控制角、負載類型等，并將電路的工作狀態(tài)和輸出波形顯示出來，這樣不但節(jié)省了大量的繪圖時間，學生也更感興趣，看起來也更直觀，更容易接受。

3.1.4 雙語教學[9]

電力電子技術(shù)教材繁多，多是對國外書籍的翻譯整理。但翻譯五花八門，不少常用詞匯都沒有統(tǒng)一。比如晶閘管的觸發(fā)極，有的教材叫門極、有的叫柵極。而英文卻只有一個，即GATE。這對學生自學造成了極大的困擾。類似的情況還有很多，如GTO、MOSFET、IPM、PWM等。因此建議針對有實力的院校，進行雙語教學。即便目前沒有能力進行純雙語教學，也應(yīng)向?qū)W生介紹適量的英文專業(yè)術(shù)語和專業(yè)名詞。

教師也可用英文的方式布置作業(yè)，并推薦學生查閱原版外文文獻。

3.2 實踐教學改革

3.2.1 引入仿真技術(shù)，彌補實驗條件不足

近年來，計算機仿真技術(shù)作為計算機輔助設(shè)計（CAD）的有力工具，廣泛應(yīng)用于電力電子電路的分析和設(shè)計中。將電子仿真設(shè)計軟件Multsim和數(shù)學建模仿真分析軟件MATLAB等引入到教學中，建模并動態(tài)仿真不但有利于抓住其主要矛盾，加深對所學知識的理解，也為學生將來從事工程設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，我院校規(guī)模的不但擴大，而電路、電工、電力電子技術(shù)等多項實驗卻共用一個實驗臺、同處一個實驗室，并且我院各項實驗均由理論授課教師講授，這對安排實驗造成了極大的困難。引入計算機仿真實驗，不但可以拓寬學生眼界、打好工程設(shè)計基礎(chǔ)，還可有效緩解實驗室的壓力。

做仿真實驗時，由教師提出實驗?zāi)康募耙蟆⒉⒔o出電路參數(shù)。由學生自行設(shè)計，如選擇器件、設(shè)計主電路、驅(qū)動電路和保護電路等。仿真軟件可操作性極強和安全性也有保障，讓學生自己動手設(shè)計，其實就是學生自動研發(fā)的過程，這不僅可以進一步熟悉所學內(nèi)容，并且極大的調(diào)動了年輕人的相互競爭和向困難挑戰(zhàn)的激情。

3.2.2 增加電力電子課程設(shè)計及實訓

課程設(shè)計是大學課程的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)。對于工科專業(yè)更是不可或缺，它是對課程的深化理解與學以致用的系統(tǒng)性活動。

目前，我院已有模擬電子技術(shù)課程設(shè)計、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計、單片機課程設(shè)計。經(jīng)學生反映，課程設(shè)計使他們不但知道這門學科能干什么，而且還親手做到了。言教不如身教，告訴學生那是什么能干什么，不如帶著學生親手去實踐。

本項改革涉及較廣、內(nèi)容較多，具體實踐過程切忌胡子眉毛一把抓。需抓重點，找主流，按部就班，步步為營。

4.結(jié)論與展望

此項改革與研究正在進行，其中課堂教學改革及實驗改革中的仿真實驗已在實施，課程設(shè)計及實訓涉及到人才培養(yǎng)方案的修訂，而尚未啟動。從目前改革的成效來看，效果明顯。學生反映良好，并希望這樣的改革越多越好。在此基礎(chǔ)上，人才培養(yǎng)方案的修訂有望通過，相信到時教學效果以及創(chuàng)新型人才培訓必將達到更高的水平。

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作者簡介：

電氣工程及其自動化的起源范文第4篇

關(guān)鍵詞 翻轉(zhuǎn)課堂；MATLAB GUI；自動控制原理；實驗教學

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）06-0127-03

1 引言

自動控制原理是高等院校自動化、測控技術(shù)、機械電子等專業(yè)本科學生的必修核心課程，主要研究自動控制系統(tǒng)的一般規(guī)律[1-3]，其理論性強，理解和消化課程理論內(nèi)容的重要途徑就是實驗課。但是，目前的實驗教學儀器陳舊和實驗學時少，實驗淪為理論知識的一種驗證，學生盲目地按實驗任務(wù)書要求進行導線連接等機械式操作，不能充分發(fā)揮學生的能動性。

MATLAB是美國Math Works公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，其GUI（Graphical User Interfaces）是一種新型的圖形用戶界面編程工具。通過MATLAB GUI設(shè)計和開發(fā)自動控制原理虛擬實驗平臺，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，在實驗課前將實驗任務(wù)書、MATLAB GUI實驗軟件、思考小問題、小測驗發(fā)放給學生，使學生實驗前就對實驗內(nèi)容及結(jié)果有一定掌握。實驗課上針對學生課前測驗中遇到的問題開展討論，并針對多數(shù)人出現(xiàn)的問題統(tǒng)一講解和指導，而個別人的問題單獨講解。這樣不但能很好地解決傳統(tǒng)實驗存在的問題，又能加深對自動控制原理課程內(nèi)容的理解，更能調(diào)動學生學習的積極性，將學生盲目按指導書操作模式朝向為什么要這樣做、怎樣做更好、還能做些什么轉(zhuǎn)變。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學

針對自動控制原理強調(diào)方法論，理論性強，從而面對較多的抽象概念和數(shù)學公式，教師的教學過程讓學生感覺枯燥乏味的問題[4]，基于MATLAB GUI編寫的虛擬實驗軟件，以翻轉(zhuǎn)課堂的形式對該課程實驗教學進行改革。

翻轉(zhuǎn)課堂的起源 2007年，美國科羅拉多州林地公園高中的化學教師喬納森?伯爾曼（Jon Bergmann）和亞倫?薩姆斯（Aaron Sams）為了給由于天氣原因缺課的學生補課，將上課內(nèi)容進行錄像后，通過電郵等網(wǎng)絡(luò)形式將教學內(nèi)容發(fā)送給學生，學生在家看視頻聽講解，課堂上教師主要用來講解學生在視頻學習或作業(yè)中出現(xiàn)的問題，成功幫助缺課而跟不上教學進度的學生[5-6]。這就是風靡全世界的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式[5-7]。

翻轉(zhuǎn)課堂的定義 翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom），即學生首先在家提前完成視頻等相關(guān)材料的學習，省卻教師的課堂講解，教師課堂上則集中精力開展問題講解和分組討論。該方法顛倒了傳統(tǒng)學校“課上教師講授，課后完成作業(yè)”的教學安排[5-7]。

翻轉(zhuǎn)課堂的意義 首先，在教學內(nèi)容及進度一樣的情況下，因為能力差異，學生掌握學習知識的程度必然出現(xiàn)差異。翻轉(zhuǎn)課堂“以學生為中心”，注重在課上進行教師針對性的指導，實現(xiàn)因材施教。同時，學生根據(jù)自身的學習習慣和能力，課前自主計劃學習方法。其次，課堂上學與課后練習相結(jié)合模式被課前學習新知識，教師不再單純對實驗內(nèi)容講解和監(jiān)督，以指導小組協(xié)作學習及答疑解惑為主所替代，針對課前自學知識遇到的問題，幫助學生更好掌握。最后，在翻轉(zhuǎn)課堂中，學生由填鴨式被動接受知識轉(zhuǎn)變成主動學習者、研究者，提高了學習能動性。

3 自動控制原理課程實驗教學存在的問題

長期以來，實驗課程幾乎是理論教學的知識驗證，盡管學生動手做了一些實驗，卻無法站在系統(tǒng)的高度掌握所學知識，更談不上綜合設(shè)計，靈活應(yīng)用到實踐中。又由于有限實驗學時，實驗課就成了教師的講解為主，學生機械地完成硬件連接、記錄結(jié)果，對出現(xiàn)的與理論的差異及如何分析出現(xiàn)的原因卻很少進行探討，更談不上完成創(chuàng)新設(shè)計來激發(fā)興趣，就無法有效地培養(yǎng)解決實際問題的能力。

現(xiàn)有的大部分實驗教學儀器還處于傳統(tǒng)模擬實驗類型，實驗箱是高度集成封閉的，通過導線連接不同的實驗?zāi)K構(gòu)成典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)，在典型激勵信號作用下，通過示波器或計算機觀察系統(tǒng)響應(yīng)。這種實驗方法存在明顯不足：1）實驗儀器箱集成度高，學生實驗就成了連接導線，無法知道模塊功能如何實現(xiàn)，對實驗呈現(xiàn)出盲目性；2）理論學習和實驗動手操作相互分離，實驗不能用于固理論知識，理論也無法指導實踐；3）由于元器件的非理想特性，當實驗結(jié)果與理論值差異較大時，缺乏分析、討論出現(xiàn)問題原因的環(huán)節(jié)。

4 基于MATLAB GUI實驗平臺的翻轉(zhuǎn)實驗教學改革

基于MATLAB GUI的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式構(gòu)建 2011年美國學者杰姬?格斯丁（Jackie Gerstein）將課堂劃分為由體驗學習階段、概念探究階段、意義建構(gòu)階段以及展示應(yīng)用階段組成的翻轉(zhuǎn)課堂教學模型[5]。在此基礎(chǔ)上，美國的Robert Talbert教授在多年實踐研究后提出翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)構(gòu)圖。我國南京大學的曾貞等，江蘇科技大學的張其亮等，也結(jié)合自己的教學實踐，創(chuàng)建了翻轉(zhuǎn)課堂教學框架[6]。借鑒眾多學者的觀點，結(jié)合自動控制原理實驗課程教學需求以及學生的特征，構(gòu)建圖1所示翻轉(zhuǎn)課堂教學模型圖。

基于MATLAB GUI翻轉(zhuǎn)課堂的實施 基于教學模式結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計基于MATLAB GUI的自動控制原理翻轉(zhuǎn)實驗教學流程。選取大三學生作為實驗對象，他們已有電路、物理、模擬電子技術(shù)、高數(shù)等基礎(chǔ)課程的儲備，有一定的動手實踐和自主學習能力；在自由組合的基礎(chǔ)上每組4人。為實現(xiàn)實驗教學的翻轉(zhuǎn)，給學生的教學資源包括實驗指導書、講授PPT、講解視頻、相關(guān)實驗文獻資料和自制MATLAB GUI軟件。采用MATLAB GUI軟件編寫的虛擬實驗平臺軟件主界面如圖2所示。

實驗內(nèi)容有典型環(huán)節(jié)響應(yīng)特性、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)頻率特性、連續(xù)系統(tǒng)校正、數(shù)字PID控制、采樣實驗。同時，將采用MATLAB GUI軟件編寫的該課程實驗的虛擬軟件的原始文件也發(fā)放給學生，讓學生在課前能夠在學習實驗指導書的基礎(chǔ)上，在計算機上模擬完成實驗，直觀地獲得變換控制參數(shù)對實驗結(jié)果的影響，這也是該實驗翻轉(zhuǎn)教學區(qū)別于理論課程的地方。這樣學生就能夠在課前將實驗指導書給定的實驗任務(wù)有所練習和對實驗提前掌握。因此，基于MATLAB GUI仿真軟件的實驗教學可以保證翻轉(zhuǎn)教學的有效開展。

整個翻轉(zhuǎn)課堂按課下和課上的組織形式開展。

1）課下。實驗教學的目標就是要使學生加深對理論課程的理解，掌握實際電路或機械結(jié)構(gòu)與理論之間存在的內(nèi)在聯(lián)系和差異之處。教師課下完成教學活動設(shè)計、教學資源的，收集整理學生遇到的問題，在線答疑。教學活動設(shè)計完成分配學習任務(wù)、劃分學習小組、實驗組織形式、制定評分標準等。的教學資源包括實驗任務(wù)書、MATLAB GUI仿真軟件、微視頻教程、參考書籍、相關(guān)的專題學習網(wǎng)站等類型的素材。為適合不同基礎(chǔ)的學生學習，將資源分為基礎(chǔ)資源和擴展資源兩個等級。其中，MATLAB GUI仿真軟件和實驗演示微視頻的制作是資源準備中的核心內(nèi)容，特別指出理論實驗和實際實驗中結(jié)果會出現(xiàn)的差異。為每個實驗項目的教學目標準備1～2個微視頻，每一個微視頻只介紹一個實驗，時間在8分鐘以內(nèi)。

將視頻和其他電子資源上傳到QQ文件夾和百度云，方便學生下載觀看。同時，通過QQ和微信等網(wǎng)絡(luò)通信工具完成在線答疑與指導。學生可以將自己在學習中遇到的問題出來，與教師和同學在線交流。教師統(tǒng)計學生在線提出的問題，及時掌握學生的學習情況，便可以在課堂上有針對性地指導學生學習。為了增加學生自學的興趣和參與度，根據(jù)學生提出問題、解答問題、在線參與度和解決問題質(zhì)量給出平時成績，通過解決他人問題獲得個人成就感。這種方式最大的好處就是實現(xiàn)了個性化學習，學生可以根據(jù)自己的情況選擇資源和學習時間。

2）課上。由于課下已完成實驗相關(guān)內(nèi)容的自主學習，對實驗?zāi)繕恕⒉僮鞑襟E、注意事項有所掌握，課上花上幾分鐘針對課下大多數(shù)學生遇到的問題進行講解。實驗課上不再對實驗過程等進行講解，為動手實驗留出更多的時間。課上實驗分為三個階段。

①合作探究階段。按分組開展硬件實驗，學生可以充分利用這段時間動手實踐，和同組伙伴討論實驗中遇到的問題。并可將實際硬件實驗結(jié)果和MATLAB GUI仿真軟件結(jié)果進行對比，驗證實驗內(nèi)容是否正確，同時可以找出理論結(jié)果與實際結(jié)果之間的差異，分析造成差異的原因。更重要的是可以在MATLAB GUI仿真軟件上創(chuàng)造性地設(shè)計出實驗參數(shù)并進行仿真，在硬件上進行驗證。這樣就可以避免學生實驗課上對實驗內(nèi)容、操作步驟、實驗結(jié)果的盲目性，同時能直觀地觀測到不同輸入和輸出的關(guān)系，原有系統(tǒng)和校正系統(tǒng)特性的不同也能給學生創(chuàng)造性設(shè)計提供檢驗手段。

②個性化指導階段。針對每一個小組在合作動手實踐階段都會遇到不同的問題進行個性化指導，為每個小組解答疑惑，實現(xiàn)對不同問題的詳細解答。同時，將遇到的問題和需要注意的地方與其他小組進行組間的交流和分享。

③總結(jié)反饋評價階段。總結(jié)各個小組出現(xiàn)的主要問題，對實驗中的知識要點進行系統(tǒng)化梳理，加深對實驗內(nèi)容的掌握。最后，對學生的實驗進行評價，采用自評、小組成員互評、整體實驗結(jié)果、組間互評等多元化形式。同時，引導學生積極探索以及交流協(xié)作精神的培養(yǎng)，潛移默化中提高學生自學能力和解決問題的能力。

5 翻轉(zhuǎn)課堂實驗教學效果分析

本次運用對照方式完成翻轉(zhuǎn)課堂實驗改革效果的研究。實驗對象為四個班級的大三學生。首先，調(diào)查問卷結(jié)果顯示實驗班和對照班學生基礎(chǔ)相當。其次，實驗1、2班各有學生48人，對照班1有學生47人，對照班2有學生46人，人數(shù)相當，因此，符合對照實驗的條件。對照班采用傳統(tǒng)的“教師課上講解演示+學生動手實驗”的方式進行，實驗組班級采用本文論述的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式進行教學，在8學時的實驗后，對學生進行操作技能和理論測試，同時對實驗班的學生進行問卷調(diào)查。

將四個班的測試成績劃為五個分數(shù)段，即90～100分、80～89分、70～79分、60～69分、60分以下，成績分布統(tǒng)計圖如圖3所示。由圖3可見，在80～100分這兩個成績段的比例，實驗班明顯高于對照班，實驗班1和2占比58.33%和54.17%，對照班1和2占比36.17%和30.43%；而在69分以下兩個成績段的比例，實驗班明顯低于對照班，實驗班1和2占比14.58%和16.67%，對照班1和2占比25.53%和26.09%。通過分析可知，采用翻轉(zhuǎn)教學的實驗班成績有了明顯進步。

通過實驗班的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，89.53%的學生認為該教學模式很好地調(diào)動了學習的積極性，同學和教師的交流增多了，促進了自己的學習。同時也存在一些不足，主要是學生對MATLAB GUI中系統(tǒng)函數(shù)輸入不夠熟悉，課上小組匯報活動時間太短。

6 總結(jié)

自動控制原理是一門理論性較強的專業(yè)課，其實驗教學是加深對理論理解、增強動手能力的有效途徑。基于MATLAB GUI的翻轉(zhuǎn)實驗教學改革使學生在課前就能夠模擬完成實驗內(nèi)容，得到理論實驗結(jié)果，使課上實驗變得有的放矢。同時，通過翻轉(zhuǎn)模式提高了學生自我學習能力、團隊意識，延長了實驗課上動手時間，對理論和實踐有了更深入的理解和掌握。實踐表明，通過基于MATLAB GUI的翻轉(zhuǎn)教學，學生動手能力和理論成績都有明顯提高。

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