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摘要:文章闡述了電氣教學中學生實踐能力培養的重要性及影響學生實踐能力的主要因素。首先分析了我校進行實踐教學的現狀及主要存在的問題,提出了電氣實踐過程中學生實踐能力培養的具體措施,包括分層次、遞進式開展實踐教學,虛擬仿真教學,教師隊伍的建設,校外實踐教學基地建設等具體措施,旨在培養具有綜合創新能力的電氣高層次人才,有效指導電氣實踐教學過程中學生實踐能力的培養與提升,使電氣人才滿足時展與現實的需求,為地方高校電氣類專業實踐教學的改革做出有益的研究與探索。
關鍵詞:虛擬仿真;實踐教學;實踐能力
1研究背景
電氣專業涉及社會的各個領域,高技能電氣人才的培養是時展與科學進步的現實要求。實踐教學是培養高技能電氣人才的重要手段,是實現人才培養目標的有效途徑和重要保證。實踐教學是指實訓、實習、課程實驗、課程設計、畢業設計等一系列實踐性教學環節。實踐教學平臺是實踐教學的載體,實踐教學平臺的建設直接影響實踐教學的好壞,對電氣專業人才的培養具有重要的現實意義。電氣專業是一門實踐性、應用性很強的學科,對教學過程中理論與實踐相結合的要求較高,我校電氣實踐教學體系上仍于探索階段,存在許多不足,主要體現在以下幾個方面:
1.1電氣行業的特殊性。高電壓、大電流,電能的發、輸、配及用幾乎同時進行,為確保供電的可靠性,電力企業一般不接納學生實習、實訓。進入電力企業的學生,除了參觀以外,不能進行任何的實質性的操作,也不能觀察到電力系統異常運行的現象和特點,更別說計算分析了。電力企業,特別是電壓等級高的電力設施建設費用巨大,高校獨立建設真實的高壓電力企業供學生實習、實訓不現實。
1.2雙師雙能型教師缺乏。首先,部分地方院校教師待遇相對較差,大部分教師都是畢業后直接進入高校任教,沒有在企業、科研單位工作的經歷,自身實踐經驗少。其次,很多學校教師評價體系過于看重職稱、學歷,導致很多教師專搞科研成果、不斷攻讀學位,忽略實踐教學水平和能力的提升,愿意主動到企業鍛煉的少,雙師雙能型教師的培養現狀跟不上時展與科學進步對應用型人才培養的需要。真正能為實踐教學服務的雙師雙能型教師嚴重缺乏,嚴重制約學校實踐教學質量的提高。
1.3實踐項目偏少,綜合性差。部分高校實踐教學多數采用基礎性、驗證性實驗項目,是按照既定步驟進行的實驗設備廠家開發的項目。綜合性和互動性差,實驗內容不夠豐富,固定單一,缺乏對學生動手能力、實踐能力、創新能力的培養。
1.4實踐與理論分開安排,教學進度不協調,教學效果差。部分高校在電氣工程專業的教學過程中,實踐與理論教學分開安排,導致實踐與理論教學進度安排不合理,理論與實踐相脫節。往往出現實踐學習進度比理論提前,參加實踐學習的學生對理論的認知和了解不夠,茫然不知該怎么做,實踐教學質量達不到要求,實踐教學效果差。
1.5實驗設備、實習基地資源嚴重不足,實習、實訓、設計等環節形式化。由于電氣行業的特殊性,設備整體較昂貴,學校購置數量偏少且種類不全。受場地和硬件條件所限,實踐環節大多流于形式,實習變成了到變電站、水電站等參觀,設計變成了查閱資料、參考文獻、修修改改,設計完成質量差,學生實踐能力差。電力企業及電氣產品研發等單位可靠性和安全性要求高,不能為地方高校安排大批量專門的實習崗位。
1.6校外實習基地建設水平參差不齊,實踐效果差。校外實習基地是實踐教學實施的重要場所,其水平高低直接影響實踐教學的實施和質量。目前很多學校校外實習基地多以校企合作的方式進行。企業自負盈虧,面對生存壓力,沒有過多的時間、人員、設備專門投入到學校的實踐教學,而學校出于學生管理、安全等方面考慮,也很難帶領學生開展真正的工程應用訓練。也有部分企業為了人才儲備,積極配合學校的各種實踐教學,但由于學生積極性不高、對行業不感興趣等原因,使企業的積極性受挫,逐漸形成惡性循環。
2電氣專業實踐教學改革策略
針對部分高校電氣實踐教學現狀與存在的諸多問題,必須大力開展實踐教學改革,對實踐的教學內容、教學方式和手段等進行教學改革。因此,高校必須改變電氣實踐教學的窘迫現狀,使電氣人才的培養適應現實發展的需求,有效提升學生的專業實踐能力。
2.1整合實驗教學設備,分層次、遞進式開展實踐教學。根據應用型人才培養的目標和要求,學校可將電氣實踐教學平臺分為基礎實驗平臺、專業實驗平臺、綜合實驗平臺和實踐創新平臺。基礎實驗平臺主要完成專業基礎課程的實驗教學。功能是使學生掌握電氣專業的相關實驗技能及基礎理論知識。專業實驗平臺主要完成專業課程實驗教學。綜合實驗作為總結性實驗,要求學生以團隊的形式進行綜合性的系統構建,目的是讓學生將分散的知識點整合為完整的知識體系,掌握系統的概念和系統模型的建立及軟硬件的聯合調試的方法。實踐創新是提升學生創新能力的重要環節,包括實踐創新課程、大學生創新創業項目、生產實習。實踐創新學生可以利用實驗室提供的器件與設備、發散思維,自由設計題目、自由組隊,將自己的創意轉化為現實作品。大學生創新創業項目也是實踐創新模塊的重要組成部分,學生以團隊形式提交立項申請,通過立項審核的項目學校會給予相應的經費支持,并提供開放的實驗室、設備資源和專業教師指導。生產實習為學生提供了與電氣行業接觸與交流的機會,讓學生走進企業,親臨實地了解電氣行業的運作流程及生產的各個環節,增強了學生的實踐能力和工程實踐意識。
2.2改革實踐教學方法。針對電氣工程及其自動化專業實踐教學存在的問題和現象,學校可以引入了虛擬仿真教學手段。我校采用的是安徽省科大奧銳科技有限公司開發的、以賀州桂源公司變電站為原型的110kV高壓變電站虛擬仿真平臺。該平臺是三維可視化110/35/10kV的變電站。平臺在時間、空間上極其逼真地的展現了變電站所有設備,包括變電站的一次設備和二次設備以及設備正常、異常、事故工況下的現象和聲音等現場所有場景,達到身臨其境的效果。平臺包括一次設備控制屏、控制及保護柜組、電站室外操作現場三個組成部分,可進行發電廠變電站二次回路、電力系統繼電保護、電力系統故障運行分析三個科目的仿真,涵蓋了12個訓練項目。學生可以對根據電力系統運行中的正常倒閘操作,故障時處理方案及操作要求在仿真平臺上對虛擬設備進行各種操作、觀察,使學生直觀生動的掌握設備的內部結構、工作原理、運行與維護等各種知識,顯著提高學生正確判斷、排除各種異常和故障的能力,讓學生能夠根據不同的故障現象進行檢測排查以及設備維護,快速掌握實際電站的工作情況,以便于能夠盡快適應工作崗位,有利于應用型人才的培養。該平臺可以完成的功能有:2.2.1實時監控。監控整個電站運行情況,包括動態顯示電壓互感器、電流互感器參數;同步顯示隔離開關、斷路器、接地刀閘的閉合與斷開狀態信息。2.2.2巡檢功能。變電站工作人員可按電力規程和巡視周期的規定,利用虛擬現實系統對變電站設備及站內環境進行巡視、檢查(如電容器有無變形,熔絲、頭套管是否完好;瓷瓶是否閃絡與破碎;電抗器、變壓器的油位、油溫、油色、吸潮顏色、高低壓引線接頭是否發熱;冷卻系統運行情況是否正常等)及對設備運行的狀態進行判別和處理。2.2.3演示功能。演示所有變電站的電力線路及電氣設備的正常投入和切斷時的操作步驟及故障處理的方法。2.2.4事故的分析處理記錄。通過人為設置故障,通過故障現象、仿真平臺中的報文和監測數據的結果,學生分析變電站故障出現的類型和故障范圍,并進行故障查找及故障處理并保存相關記錄。
3加強師資隊伍建設
教師是教學活動的引導者,是學生能力和素質的培養的指路人。教師能力和水平決定培養的學生能力和水平。如何提高教師實踐能力和水平是改革的關鍵。對于應用型本科院校的教育來說,只有具備經驗豐富、實踐能力強,優秀的教師隊伍,才能夠確保實踐教學質量科學性提升。尤其是對實踐性、應用性很強的電氣類學科來說,加強師資隊伍的建設成為必然。現階段,我校始終堅持師資隊伍建設,一方面,積極主動的從各地招聘優秀的雙師雙能型人才來進行學生的培養。另一方面,學校應鼓勵年輕教師脫產到企業鍛煉,并制定健全的制度,提供完善的保障措施。促進師資力量的提升,對于實踐教學水平的提升具有顯著效果,有利于整個應用型本科院校的電氣水平的提升。
4校外實踐教學基地建設
針對校外實踐基地建設水平參差不齊的問題,我校遴選了優質、大型的電氣工程類企業開展深入的校企合作,保證校外實踐教學基地的質量。建立的校企合作實踐教學基地,可滿足電氣工程專業學生的生產實習和畢業實習的實踐教學需求。生產實習:依托校企合作實踐教學平臺,學生進入企業實習,熟悉產品生產的各個環節及企業的運作流程,將所學理論知識與生產實踐相結合,增強實際動手能力和工程實踐意識。畢業實習:依托校企共建校外實踐教學平臺,學生分批去相關合作企業,以企業的生產產品與研發項目作為畢業設計題目來源,根據畢業設計題目和設計內容,組織學生有針對性地去企業進行調研和實習。
5在實踐教學改革中取得的成果
近三年的實踐教學中,團隊廣泛地使用改革策略,取得了較好的教學效果:一是提高了學生的學習興趣。分層次、遞進式開展實踐教學,從簡入深,循序漸進,逐層深化符合學習的規律。仿真平臺直觀生動地再現了變電站的實際運行場景,使專業培訓內容游戲化。二是加深了學生對變電站內設備的熟悉、電力操作規程的掌握。在仿真平臺上學生利用三維動畫完成各類交互式的操作和設備的拆解,可以使學生直觀生動地掌握變電站的運行特性、設備的內部結構、工作原理、運行與維護等各種知識,真實再現變電站實際場景。三是使學生學習不受時間、空間、場地的限制。學生能夠利用仿真平臺在沒辦法進入電力企業的情況下隨時隨地的進行操作,能夠及時掌握各種電力系統的相關規程及各種故障的排除方法。四是提高了學生的實踐能力和水平。師資隊伍建設提高了教師專業實踐能力和水平。教師能力和水平又決定培養的學生能力和水平。五是達到學校的理論學習與工作的無縫對接。依托實踐教學基地,學生進入企業實習,學生熟悉了企業的運作過程及產品生產的各個環節,將所學理論知識與生產實踐相結合,增強了學生的動手能力、工程實踐能力,通過參與企業的生產,學生畢業入職以后能更快、更高效地適應工作。
6總結
高技能電氣人才的培養是時展與科學進步的現實要求。實踐教學是培養學生運用所學知識、基本技能從事開發、設計及管理的重要教學環節,是培養學生動手能力、綜合實踐能力、創新能力的重要手段,是實現人才培養目標的有效途徑和重要保證。實踐教學水平很大程度上決定著培養學生綜合實踐能力和水平的高低。近三年改革電氣專業實踐教學的數據顯示,我校學生動手能力、實踐能力、創新能力得到提高,為地方輸送了符合時展和社會需求的應用型高技能電氣人才,達到了學校的理論學習與工作后的無縫對接,提高了實踐教學的效率,滿足了應用型人才培養的目的。
作者:陳朝迎 朱思思 單位:賀州學院