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广西大学机械工程学院的能源与动力工程专业是广西自治区优质、特色本科专业,也是创新创业教育改革小范专业。能源与动力工程专业具有很强的工程实践背景,多年来为国家和社会培养了数白名服务于国家基础产业的应用烈人才,形成了“强化学生工程实践能力,理论联系实际的创新应用烈人才”的人才培养特色。广西大学能源与动力工程专业的本科生通过理论教学与实践环节相结合,基本具备了系统的构思与工程化的能力、系统设计能力、系统实施能力和系统运行和维护的能力。在培养模式方面,依托国家的网络强国战略“互联网+”行动计划和大数据战略,突破了传统的“单一化”和“同质化”模式,构建起“多样化”和“个性化”的创新创业人才培养模式。
一、国内外创新创业教育的模式与经验
(一)创新创业教育模式
1998年于巴黎召开的世界高等教育会议,联合国教科文组织发表了《21世纪的高等教育:展望与行动世界宣言》。宣言中指出:为了提高毕业生的就业环境与机会,高等教育应提高和培养毕业生的创业技能与主动精神,毕业生将不再仅仅是求职者,而首先将成为工作岗位的创造者甚至是提供者。美国国内的四白多个学院和大学为大学生提供了多种创业课程,而哈佛、斯坦福等顶级大学更是为大学生提供创业方面的专业课程和学位。例如,白森商学院首先在本科教育中开设创业方向,东北大学则开设了美国国内的第一个创业学本科专业,而南加州大学则设立了有关创业的工商管理硕士学位。进入21世纪后,英国政府启动了大学生创业项目,而口本则在高校里面倡导创业教育,并在国会中通过了《大学技术转移促进法》以促进大学生的创新创业热情。
白森商学院提出了“强化意识”的创新创业思想,重点开拓大学生在创业过程中创新思维方式和投资冒险精神,除此之外还极力提高学生把握市场方向和市场变化的洞察力。白森商学院通过设置前瞻性的课程设计、构建完善的课程内容体系、采用探究性的课程教学方法以及配备强大的师资力量,使其成为全球最著名的创新创业教育学府和和创新创业教育改革的排头兵,在创新创业教育领域处于领先地位。斯坦福大学的“产学研一体化”创新创业教育模式则注重于实践应用和基础科研之间的相互转换,追求一流的教学与科研成果,开创开放互动式的创新创业教育、建立大学与企业之间的科技工业园区互动互利式关系,结合创业者的个人能力、特长以及所处的社会环境从创业者的角度来规划整个创业系统流程。
1991年联合国教科文组织启动了“创业教育”项目,在中国国内开启基础教育阶段试点创业教育。21世纪初教育部将清华大学、上海交通大学和武汉大学等9所院校确定为创新创业教育的试点院校,通过“创业计划大赛”等项目驱动大学生创新创业教育,从此拉开了我国创新创业教育的帷幕。十后国内的创新创业教育如火如茶展开,提倡把创新创业知识、技能培养与实践相结合,将第一课堂和第二课堂结合起来开展创新创业教育,强调创新创业教育的意识培养和系统知识构建,以提高和完善学生的综合能力,并为大学生提供创业所需资金和必要的技术咨询。
(二)创新创业教育的经验
进入21世纪后,世界上很多国家越来越重视创新创业教育,一些发达国家已经建立起一套相对成熟的创新创业教育和创新创业支持体系,并取得了良好的教育成果和实践效果。国内外学者在研究创新创业教育实践基础上,总结了创新创业教育包含的三层深度:第一层是通过学习了解创新创业:第二层是通过学习成为具有创业品质、精神和能力的创新创业者:第三层是通过学习和实践成为开发新产品的创新者或经营企业的创业家。
通过多年的创新创业研究及实践,在大学生创新创业教育改革方面受到的启迪包括:培养高校校园的创新创业文化理念,为大学生营造创新创业环境氛围:构建高校创新创业教育多级组织架构,建立具有专业特色的创新实践基地:树立高校自身的办学理念和教育思想,将专业教育同创新创业教育相结合,完善创新创业教学环节:结合市场需求走产学研结合之路,在专业技能训练基础上培养学生的创新创业能力:重视大学生创新创业训练计划导师队伍建设,积极聘请企业导师指导学生创业训练和实践队
二、能源与动力上程专业创新创业教育改革的研究
根据广西大学“布局合理、特色鲜明的一流综合性研究烈大学”办学新定位,以及加强“协同发展科学烈和工程烈人才培养模式,强化科研、教育和工程实践基地融合建设,具有区域小范作用”的办学理念,广西大学能源与动力工程专业自获得广西高等教育创优计划教学相关项目以来,遵循“面向工程、面向创新、全程互动、协同发展”为特征的创新创业烈人才培养体系,在人才培养方案、创新创业教育课程体系建设、大学生创新创业实践基地建设、创新创业类学科竞赛等方面开展工作。
(一)专业特色人才培养方案的制定
在人才培养方案设计上,围绕强化基础、结合应用、尊重个J吐、注重实践与创新的原则,提倡“主动实践、理实交融、创新开拓、学研结合”理念,并先后两次邀请广西自治区高校、企业行业的专家来市阅能源与动力工程专业的建设发展规划、人才培养方案,经过现场咨询及探讨交流,形成了富有建设性的论证意见。
(二)开设创新创业类课程
能源与动力工程专业开设创新创业类课程的目的在于:更新和变革传统课程设置模式和内容,建立起更加适合创新创业烈人才的课程体系。广西大学机械工程学院与商学院在深入探讨基础上,为能源与动力工程专业的大学生开设了三类选修课程:通识类课程(入门)、学科交义类课程(应用)、提升与研究类课程(研知,通过开设以上课程来提升大学生的创业动机、意识、观念和激情。
(三)创新创业实践基地的建设
创新创业实践基地作为一种新兴的科技创新主体,已经成为创新创业人才培养的重要支撑平台,也是将“产学研”利益最大化的载体。2015年,广西大学能源与动力工程专业与多个广西高新技术企业签署了产学研合作协议,在“技术创新和互联网+销售平台”框架内同,双方发抨各自在生产和科研中的优势,联合研发新技术和新产品,共同培养学生的创新能力。
(四)积极参加创新创业性学科竞赛
鼓励大学生参加学科竞赛活动,扩大大学生参加国家级和全国性机械和能源学科竞赛的力度,重点支持互联网+、创新创业竞赛等强调综合能力的竞赛。广西大学能源与动力工程专业组织学生参加了第二届中国“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生工业设计大赛、全国大学生机械产品数字化设计大赛、全国大学生机械创新设计大赛等大烈创新创业类学科竞赛,并积极参与申报国家级和自治区级“大创计划”创新创业项目。
1.1构建符合新能源(太阳能)行业应用型人才培养的课程体系我校能源与动力工程专业设有制冷与空调技术、制冷测试技术与自动化、太阳能利用三个专业方向。理论课程体系采用模块化设置,分为公共基础课模块、专业基础课模块、专业课模块和专业选修课模块。前三个模块构成了能源与动力工程专业的基础知识体系,为学生继续深造和进行能源动力方面的研究应用奠定了理论基础。专业选修课模块根据2014年3月德州及其周边地区对新能源类特别是太阳能应用方向的人才需求设置了相关课程[2]。结合行业企业用人对毕业生实践能力的要求,实践环节穿插于整个教学过程,着重培养学生实践动手能力。前三年,学生的实践环节主要有包括认识实习、金工实习、制图测绘在内的基本技能训练,以及把课堂教学和工程实践相结合的课内实验、课程设计等专项技能训练。学生在掌握了扎实宽厚的能源与动力工程专业基础知识后,第四年有计划地到校外实习基地进行为期一年的实习,包括专业方向实习和毕业设计、毕业实习,以提高学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。2012年,能源与动力工程专业获批国家级“专业综合改革试点”项目,聘请中科院物理所孟庆波为教授,聘山东大学可再生能源研究中心主任韩吉田教授、天津大学“中低温热能高效利用”教育部重点实验室负责人赵军教授、国家太阳能热利用研发中心主任赵玉磊为专业建设专家委员会成员,完成了德州学院能源与动力工程专业专业规范的撰写、培养方案的修订、基础课和专业基础课课程规范的撰写工作。同时,德州学院机电工程学院与中国太阳能产业联盟联合成立能源与动力工程(太阳能热利用方向)专业卓越工程师试点班,2012年9月首届招生50人,2013级招生正在进行中。鉴于太阳能专业高校教材紧缺的现状,机电工程学院编写了7本太阳能系列高校教材,其中孙如军教授编写的《太阳能热水系统施工管理》(清华大学出版社)已于2012年11月出版,其余几本已经完稿,等待出版。
1.2培养适应新能源(太阳能)行业应用型人才培养的师资队伍能源与动力工程专业现有专职教师19人,其中教授3人,副教授12人,具有博士学位教师2人,均拥有丰富的教学经验和实践经验,是一支年龄、职称、学历结构合理、发展趋势良好的师资队伍。近三年来,专业教师共近120篇,其中在核心期刊发表20余篇,在外文期刊15篇,被SCI收录9篇;承担或参与国家、省科技厅、市科技局项目20余项,院级科研课题30余项,承担国家教研立项课题5项,出版专著2部,参编教材28部,获得实用新型专利20余项。
1.3能源类创新性、应用型人才培养成效显著学生实践创新能力强。近几年在大学生科技文化创新大赛中,能源与动力工程专业学生在全国大学生节能减排课外科技作品竞赛、全国大学生数学建模竞赛、全国三维数字化创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛、全国大学生电子商务“创新、创意及创业”挑战赛、全国大学生计算机仿真竞赛、大学生物联网创新创业大赛、山东省机电产品创新设计竞赛等各类国家级和省级比赛中都获得了优异成绩,获得国家级奖励20余项,省部级以上奖励200余项,教师指导学生在公开发行的杂志上发表学术论文10余篇,获得实用型新专利20余项,获奖层次和数量均居全国同类院校和省属高校前列。特别值得一提的是在教育部主办的全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中,参赛作品《太阳能电动车》、《太阳能服饰》、《绿色压力环保鞋》、《自切换高效太阳能干燥装置》连续四届分获国家级一等奖,尤其是在2011年8月的竞赛中,学生的参赛作品《害虫自杀式太阳能灭虫器》,在全国182所参赛高校中,荣获国家特等奖,现场总决赛全国成绩排名第一,同时我校荣获优秀组织奖。学生就业率高。能源与动力工程专业2006年开始招收本科生以来,一次性就业率在95%以上,主要就业行业为省内制冷、空调、汽车、太阳能等行业,许多同学现已成为企业设计主管或现场主管。到目前为止,与皇明太阳能集团联合培养的太阳能专业的学生中已有160名进入了相应的岗位,得到了企业的一致好评。
1.4构建协同创新的新能源(太阳能)行业应用型人才培养校企合作模式2007年至今,德州学院机电工程学院先后在国家太阳能热利用工程技术研究中心、皇明太阳能集团有限公司等建立实习实践基地5个;2006年12月,机电工程学院与山东奇威特人工环境有限公司投入了30万元,校企合作共建了“太阳能中央空调实验室”。2007年3月与皇明太阳能股份有限公司合作共建,成立了“太阳能热利用工程技术实验中心”,面向全校相关专业师生、皇明太阳能股份有限公司及地方新能源企业开放。该专业分阶段安排学生到各公司进行见习和实习,并聘请高级工程师进行专业知识和专业技能的讲座和兼课,带来了大量的课程设计、毕业设计以及科研课题,并进行卓有成效的指导,开阔了学生视野,实现了理论到实践的结合,让学生了解和掌握本学科的发展动态和社会需求状况,为今后走向社会奠定了基础。自2007年与皇明联合办学以来,相继已经开设了五届“太阳能班”,实验室教学配置都相应固定且配备齐全。所用教材都是德州学院和皇明集团合作编写,共20余部。集团派相应的各部门高级技术人员到校指导教学工作,联合办学借助皇明集团国际领先的检测与研发设备,组织学生进行相关的研究与开发。借鉴与皇明太阳能集团联合培养人才的经验,2010年又先后与德州旭光太阳能集团、东营光伏太阳能有限公司等太阳能应用企业成立了相应的企业冠名班。2012年,德州学院与皇明太阳能股份有限公司联合建设“本科教学工程”大学生校外实践教育基地,已获教育部批准。在合作办学基础上,总结出了“三三六”校企合作人才培养模式,这一校企合作人才培养模式的办学经验,在2010年山东省校企合作培养人才工作电视会议上做了大会典型发言。由此构建的“强化专业技能、突出创新能力、提升人文素养”为主要内容的三位一体的校企合作人才培养体系,保证了学生综合素质的不断提高。2009年至2011年,德州学院连续三年被评为“山东省校企合作先进单位”,2011年德州学院列入首批“山东省企业专业技术人员继续教育基地”。
2建设规划
能源与动力工程专业人才培养以服务区域经济和社会发展为宗旨、以就业为导向,走产学研结合的发展道路,培养新能源行业创新性、应用型人才,建成在省内有一定影响力的能源与动力工程专业引领的能源类专业群和能源类卓越工程师培养基地,为德州及周边地区新能源行业发展起到引领和推进作用。
2.1打造能源与动力工程专业引领的“特色突出、优势显著”的能源类、机械类、自动化类专业群目前,我校已确定重点打造能源与动力工程专业(暨新能源、节能环保装备方向的机械设计制造及其自动化专业)引领的能源类、机械类、自动化类专业群,为德州市新能源产业共涉及的太阳能利用、风电装备、生物质能、热泵应用、新能源汽车和节能环保六大领域做好智力支撑。根据德州市及周边地区对新能源装备与环保机械领域人才的需求,对三个专业群教学计划及教学内容进行调整,能源类专业群主要侧重于新能源(太阳能利用、新能源汽车)技术的研究与应用,机械类专业群主要侧重于新能源装备与环保机械的设计制造,自动化类专业群主要侧重于新能源装备与环保机械的自动控制。在现有基础上,完善理论———实验———实践人才培养路径,培养满足社会需要的能源类、机械类、自动化类创新性、应用型人才。同时加强师资队伍建设,造就一支教学水平高,科研能力强、实践经验丰富的教学团队。同时对现有实验室进行升级改造,同时购进必需的教学、科研仪器设备,积极打造群内共享的公共实验教学大平台,建成山东省能源与动力工程实验教学示范中心。
2.2深化能源与动力工程专业人才培养模式改革能源与动力工程专业将围绕德州市及周边地区新能源产业,特别是太阳能利用和新能源汽车行业的发展建设,根据教育部“卓越工程师培养计划”,进一步完善“3+1”的人才培养模式,深化能源与动力工程专业人才培养模式改革。以满足专业人才培养目标为核心,修订教学计划,将创新精神、实践能力和创业能力纳入课程体系和教学内容,参照职业岗位任职要求,校企共同制订专业人才培养方案;将学校的教学活动和企业的生产过程紧密结合,灵活调整教学周期,学校和企业共同完成教学任务,突出人才培养的针对性、灵活性和开放性。
2.3打造一支满足新能源(太阳能)行业创新性、应用型人才培养的“双师型”师资队伍依据德州学院的柔性人才引进制度,引进教授、博士、企业技术骨干为学科带头人和骨干教师。聘任(聘用)一批具有行业影响力的专家学者作为专业带头人,一批新能源行业专业人才和能工巧匠作为兼职教师,建立兼职教师资源库,使专业建设紧跟产业发展,学生实践能力培养符合职业岗位要求。同时结合实际需要,兼职教师对学生的课程设计,毕业设计等实践环节进行指导。另一方面,加大在职教师培养培训力度。通过下企业、做访问学者、进修多种方式,在新能源行业造就出一批有一定影响力的专业人才,使专职教师下企业制度化,将教师参与企业技术应用、新产品开发、社会服务等作为专业技术职务和岗位聘用的重要内容。完善专业教师到对口企事业单位定期实习制度,提高专业教学水平和实践能力,提升双师素质。
2.4改革实践教学体系,加强实践基地建设在培养创新性、应用型人才,打造新能源行业卓越工程师的教学目标指导下,与校外实践基地的共同研讨,优化实验教学内容,构建“基础理论与实践技能平台设计应用能力平台综合实践能力和工程应用能力平台科技与创新能力平台”的“渐进式四平台”实验教学体系按照校企联合、共建共享、边建边用的原则,充分发挥校企合作的优势,依托皇明太阳能股份有限公司和山东奇威特人工环境有限公司等校外实验教学中心(研究所),以及东营光伏太阳能有限公司等5家实践教学科研基地,建成集研究创新、基础实训、生产实训、学工一体的综合性实训基地,创建山东省人才培养模式创新实验区、山东省实验实习示范中心、山东省工程技术研究中心,将学生的课堂教学、课程实习、专业实践及毕业设计、论文等环节与企业实际、教学研究与企业产品开发结合起来,以提高学生的培养质量和就业能力。
3结束语
关键词:能源与动力工程;节能技术;应用
能源作为一个国家发展的基础,对于人们生活水平提高有着重要的推动作用。而能源与动力工程的节能技术,就是在使用能源的过程中,尽可能的加强能源利用效率,或者尽量减少能源在使用过程中出现不必要的损失和浪费。从而达到减少能源消耗目的的同时,还能加强社会经济发展。在新时期下,各个国家都面临能源短缺的问题,我国作为能源消费大国,在能源短缺的问题上,比其他国家更为严重。因此,面对能源短缺的问题,我国在抓紧研究新能源开发技术的同时,也应当重点发展节能技术。
1能源与动力工程的节能技术
能源与动力工程在专业领域中,主要是对传统能源进行合理利用,减少传统能源在使用过程中的浪费,提高能源的使用率,并且还有对新能源的开发[1],然后将新能源应用到人们的日常生活当中,以此帮助社会主义市场不断发展,以及减少传统能源的使用,保护自然环境。而能源与动力工程的节能技术,就属于对传统能源合理利用这一块,它不仅是能源与动力工程的重要组成部分,也是当前节能技术的领军者,在许多行业中都得到了广泛的应用。
1.1空压机预热回收技术
在实际生活中,空压机作为一个能耗较大的设备,在设备运行过程中,会将输入电脑的百分之八十转换为热能,而剩余的百分之二十则会转变成压缩空气能。在空压机设备将电能转换成热能以后,而剩余的能量会变成废热排放到空气当中,这导致大量的能源被浪费。随着空压机余热回收技术的出现,使得这部分能源得到了合理的利用,空压机余热回收设备,主要是根据能源与动力工程的节能技术来设计的[3],它通过冷热交换原理,将空压机在运行工程中产生的余热收集起来,并将其加热为六十摄氏度的热水。例如,在某生产企业中,由于部分设备需要使用空压机,而使用空压机进行生产,在消耗大量能源时,会有部分能源变为热量发散到空气中去,导致不少电能被浪费。而通过空压机预热回收设备以后,可以将这部分散掉的热量进行回收,然后将这部分热量运用在热水器中,使企业生产过程中,不需要在耗费电能去对水进行加热。这样既合理的利用了能源,使空压机电能耗费利益最大化,又减少了传统热水器所消耗的电能,达到了节约能源的目的。
1.2变频调速技术
在工业生产当中,常常会用到电机设备,如泵类和风机等电机设备,在工业生产中应用都非常广泛,但是这些设备都有一个共同点,那就是对于电能的消耗非常大,这部分耗能在企业生产中占比巨大。在对电机应用了能源与动力工程的节能技术以后,出现了变频调速技术,这项技术通过改变电源输出的频率,能够有效地控制电机对于电能的损耗,尤其是在风机、水泵这类电机中,节能效果十分显著。
2能源与动力工程的节能技术的应用方向
2.1在煤炭能源中的应用
煤炭资源作为我国存储量最多的能源,是我国经济发展中使用量最多的资源,但是煤炭资源也是一种高污染的矿产资源,在使用的过程中,会对环境造成极大的污染,而且我国当前对于煤炭的能源利用效率也很低,造成了极大的能源浪费,使得煤炭资源日益减少。因此,我们可以将能源与动力工程的节能技术的概念运用在煤炭资源中,对煤炭资源进行脱硫处理,减少煤炭资源在使用过程中所释放的二氧化硫,并且还能提高煤炭的能源利用效率。
2.2在石油资源中的应用
在第二次工业革命当中,石油资源登上了历史的舞台,它在各行各业中都得到了广泛的应用,使得工业生产有了更进一步的发展。但是,石油资源在地球上属于不可再生能源,而人们对于石油的使用却在日益增加,这使得石油资源的存储量已经在逐年减少。因此,我们要对稀缺的石油资源进行保护,在对使用资源进行使用时,我们可以利用能源与动力工程的节能技术来加强使用效率,减少石油的消耗。另外,我们还可以寻找石油资源的替代品,如乙醇、甲醇等。这类在部分行业中可以代替石油的资源。
3结语
总而言之,能源与动力工程的节能技术是当前节约能源消耗的主要节能技术之一,对于经济的发展起到了至关重要的作用。而在我国,随着能源的使用量日益增大,而且使用的能源大部分都是不可再生能源,这使得我国的经济陷入了瓶颈。而如果想要打破这个经济瓶颈,就需要合理的利用能源,加紧对于能源与动力工程的节能技术的研究,使我国的能源能够达到持续发展,从而推动市场经济的发展。
参考文献:
[1]徐祥博.浅谈能源与动力工程的节能技术[J].黑龙江科技信息,2013(36):73.
[2]唐管财.关于能源与动力工程的节能技术分析[J].化工管理,2017(18):134.
[关键词]能源与动力工程 自动控制 实践教学 探讨
[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)12-0157-02
2012年教育部新版高校本科专业目录中将“热能与动力工程”调整为“能源与动力工程”。“能源与动力工程”致力于传统能源的利用及新能源的开发,以及如何更高效地利用能源。“能源与动力工程”专业主要培养在能源转换与利用和热力环境保护领域具有扎实的理论基础,较强的实践、适应和创新能力,较高的道德素质和文化素质的高级人才,以满足社会对该能源动力学科领域的科研、设计、教学、工程技术、经营管理等各方面的人才需求。“能源与动力工程”专业的学生应具备宽广的自然科学、人文和社会科学知识,热学、力学、电学、机械、自动控制、系统工程等宽厚理论基础,以及热能动力工程专业知识和实践能力,并掌握计算机应用与自动控制技术方面的知识。
“能源与动力工程”专业中无论是传统专业方向(如水利水电动力工程方向)还是新兴专业方向(如新能源开发和研究方向),都对自动控制技术和实践能力要求颇高。因此,如何针对“能源与动力工程”专业特点改革自动控制类实践课程的教学方法、教学内容和教学模式,对学生掌握自动控制技术基本理论和提高学生专业实践能力具有重要的指导意义,并能达到一举两得、融会贯通的教学效果。
在办学过程中,多家就业单位提出需要具有测控基础的能源与动力工程人才,社会需求提示我们,依托国家级特色专业和能源动力工程的行业背景,针对能源动力工程领域的不同测控对象,应该改革自动控制实践课程的内容,使自动控制实践课程成为一门有针对性的务实课程,其中的改革方法和改革经验也会为其他的交叉学科的实践教学提供重要的借鉴意义。
一、实践教学与理论教学相结合――自动控制实践课程要与自动控制理论课程紧密融合
大多数高校的能源与动力工程专业均开设自动控制原理课程,根据专业方向要求不同在学时内容上也稍有差别。如该课程分别可设置为64学时和48学时,其课程内容主要以经典控制理论为主,重点讲述线性系统的时域分析和频域分析等内容。自动控制原理实践课程是在理论课程的基础上开设的,旨在使学生对经典控制理论有更直观、更深刻的认识和理解,同时结合自己的专业课程背景将这门实用学科应用到自己的专业领域。
结合理论教学内容,实践课程的其中一部分重要内容应是对理论教学内容的验证、分析和再理解。根据自动控制的基本理论,实践课程的基础内容可以根据需要由以下一些内容组成:
1.在实验室用电路元件搭建常用的典型控制环节――让学生直观认识理论课中讲述的各种形式传递函数所对应的实物模型;
2.观察典型系统的动态特性并测试稳定性,同时分析系统特征参数对系统性能的影响――让学生利用示波器这种最常用的电子测量仪器,在时域中分析系统响应随着时间的变化规律,并分析几个重要的响应参数的物理意义,以及它们与理论计算公式之间的对应关系;
3.观察系统零极点对系统性能的影响――与理论课程中的根轨迹内容相对应并加深理解;
4.对典型系统的频率特性进行仿真――理论课程中,频域分析方法是学生掌握起来感觉最为吃力的部分,通过实验方法测量系统的幅频和相频曲线,能使学生对抽象的理论知识有更直接的了解;
5.对线性系统进行校正――系统校正是理论课程中非常重要的一部分,实验中验证不同校正方式对系统性能的影响,使学生对校正方法的掌握更加牢固;
6.引入被控对象构建简单的控制系统,让学生了解控制系统的工程应用、工作机理和调节方法等。
通过基础理论的实践教学,实现真正的理论课程指导实践课程,实践课程反馈理论课程的效果,使学生的知识体系形成一种双向反馈的、理论与实践紧密互动的认知模式。
二、针对专业特色――结合“能源与动力工程”专业特色,实践课程中应设计与专业相关的实践内容
能源与动力工程专业要求学生掌握现代能源科学技术,信息科学技术和管理技术,能够从事热能动力设备及系统的设计、运行、自动控制、信息处理、计算机应用、环境保护、制冷空调、能源高效清洁利用和新能源开发等工作。自动控制原理有别于“能源与动力工程”专业的其他基础课程,如流体力学、工程热力学等,是一门跨专业的基础课程,但它是学生日后工作和继续研究的必要科目之一。
如何根据专业方向特色在实践课程中适当加入与专业内容密切相关的实验内容,是使学生认识并学好这门跨专业基础课程的关键,同时,这一实践环节也能使学生将自动控制原理应用于自己的专业知识中,对不同专业课程的融合掌握具有一定的启发作用。
根据“能源与动力工程”专业的不同方向,结合各专业方向有的被控对象,在实践环节中增加对这些特殊被控对象的控制和调节作用。如对流体传动与控制方向的学生,增加利用液压阀作为执行元件的控制系统实验,推导液压阀的数学模型,观察它的响应特性等;对流体机械及工程方向的学生,增加水轮机转速调节的实验,观察控制器参数改变对系统性能的影响;对风能与动力工程方向的学生,增加风力机变桨控制实验,使学生掌握通过测量风向变化控制风力机叶片方向改变的基本方法等。通过上述实验,一方面让学生复习了自动控制原理的理论知识,另一方面,使学生将控制理论直接运用到自己所学的专业知识当中,对基础知识有了针对性的认识。
实践课程的一个小变革,实际体现的是一种教学的新思路和新方法,实践教学可以作为理论教学的点睛之笔,这种知识体系结构犹如一座金字塔,我们可以把它称为“金三角体系”,整个构造的知识体系如图1所示。虽然实践课程在整个知识体系中所占的比重有限,但合理有效地设置实践课程的形式和内容可以使学生的整个知识体系更加牢固。
图1 “金三角体系”知识结构
三、实践课程深度拓展――整合专业内课程资源,结合校内外丰富的实践资源,鼓励学生自我思考、自我创新
随着学校的日益发展,学校实验资源日益丰富,学生使用实验资源的自由度逐步提高。现在很多高等学校实行实验室开放制度,鼓励学生在自我思考的基础上开展开放性实验。对于自动控制原理的实践课程教学,也可以逐步对学生开放实验室,鼓励学生自我学习。
同时,国家对高校科研项目的支持逐年加大,很多国家项目(如“973计划”、“国家自然科学基金”等)在项目实施的过程中都在国家基金的资助下建设了很多的实验基地,如果能在项目完成后将这些实验基地和实验设备用于学校的教学环节,实际上是提高了这些实验基地和实验设备的利用率,同时也使国家的扶持投资资金得到了更大的回报。以我校的具体情况为例,2006年我校承担了国家“973计划”――大型风力机的空气动力学基础研究,并建立了风力机外场实验基地。在自动控制的实践教学中,针对“风能与动力工程”专业学生,我们利用该项目的实验风力机进行拓展性实验,学生可在外场环境中对风力机的偏航和变桨控制等有很直观的认识,而且我们的控制程序是开放的,可以鼓励学生自我创新,通过编程实现更好的控制策略。拓展性实验不仅使学生将理论知识和自己的专业方向很好地结合在一起,同时也是增加学生学习兴趣的一种很好的途径。
另外,校外实习基地是学生参与实践,实现创新的重要平台。不只是对于自动控制原理这一门实践课程,专业的大多数实践课程内容都可以在实习过程中体现出来。加强特色实习基地建设,不仅能使学生加深对学校理论课程和实践课程的认识,同时丰富学生的思维方式,对学生的自我创新具有推进作用。
综上所述,如果能将自动控制原理实践课程很好地结合自动控制原理理论课程,并有专业方向针对性地开展学科交叉实验,同时在校内开放实验和校外的实习过程中有所体现,就能够使学生的知识结构形成网状构造,有利于学生融会贯通,学以致用。通过对这一门跨专业实践课程教学内容和教学方法的探讨,其得到的具体教学效果和教学经验也可应用于其他跨专业实践课程的教学中,从而使实践课程在整个本科教学过程中发挥最大的教学作用,并实现更好的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 田思庆,吴桂云.“自动控制原理”课程的教学研究与实践[J].电子电气教学学报,2008(2).
[2] 袁安富,张伟.《自动控制原理》课程教学改革与创新的探讨[J].中国电力教育,2008(6).
关键词:新能源科学与工程;实践教学;远程监控
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2017)07-0004-02
近年来,能源科技日新月异,风电等新能源快速发展,新能源领域的人才培养日益受到政府、高校和社会各界的广泛重视[1]。2011年教育部批准设置新能源科学与工程专业本科专业(080503T),全国许多高校纷纷增设新能源科学与工程专业,2012年原有的风能与动力工程和新能源科学与工程合并统一调整为新能源科学与工程,如何办好战略性新兴产业背景下的新专业是一项全新而艰巨的课题。作为传统能源特色高校的风电等新能源学科和专业发展面临着许多新的挑战,由风能与动力工程专业调整转变过来的新能源科学与工程专业人才面临诸多现实和复杂的研究课题[2],正在进行中的新能源专业人才培养应该予以及时解决。本文将结合校企共建远程监控中心建设项目的实践,探索一种新型的实际教学模式。
一、新能源专业校外实习面临的挑战
新能源专业的实践教学模式的探索和实践是一项十分紧迫的F实任务。新能源专业直接面对新能源产业的生产一线,具有很强的工程实践性,实践教学必须与生产实践相结合,需要有良好的实验环境和实践基地[3]。学校办学应与企业需求紧密结合,加强校企双向调研,优化新能源专业设置及相关课程设置,修订专业教学计划,共同培养出更多符合企业需要的高素质的实践型人才。在长沙理工大学的新能源专业的培养方案中,有两次校外集中实习和两次校内集中实践教学环节,探索有效可行的实践教学模式是一项重要的任务。
风电专业校外实习面临较大的实际困难。长沙理工大学开设的“新能源科学与工程”专业主要面向风力发电生产一线,实习单位主要为建成运行的风电场,而当前周边的风电场大都建在远离市区的山顶,风电专业学生实习路途遥远、费用高、费时长、交通不便、安全隐患重重,而且风电场一般不能为集体实习的师生提供住宿和饮食条件,生活极为不便,给校外实习的经费、实习时间、安全、住宿和生活带来很大困难,很大程度上影响了实习效果。为了破解这一难题,结合智能风场和互联
网+行动计划,学校在产学研合作的基础上,开创性地探索校企共建远程集中监控平台,探索校企联合人才培养的新模式。
二、校企共建风电远程集中监控平台建设的
可行性分析
远程监控技术成熟。现代远程监控与诊断模式是随着通信、计算机和网络技术发展而产生的[4],其特点是现场的采样设备将各种传感器获得的设备状态信息转变成数字信号后,通过网络传送给远程诊断工程师[5]。基于计算机网络技术的远程实时监控系统不仅可以实现异地控制,也可实现多风场大范围的资源共享。采用无线通信技术为安装具有开通快捷、维护迁移方便、造价低等优点的监视控制和数据采集系统已经运行使用多年,技术成熟、性能稳定可靠[6]。
校企共建远程集控平台和校企双方经济效益显著。将新能源发电远程监控中心建在学校校区,企业可以节省房屋建设或租赁费用;企业可以充分利用学校的相关资源和校区内完善的生活设施,降低运行成本和员工的生活成本。另外,企业投资建设新能源发电远程监控及仿真中心,学校则可节省新能源发电远程监控中心的建设成本;新能源发电远程监控中心由企业对其进行运行维护,学校还可节省新能源发电远程监控中心的运行维护成本。
这种模式能充分发挥新能源发电远程监控示范效益、人才培养效益、科研效益、社会效益。学校在全国电力行业特别是中南地区电力行业有一定优势,为企业的相关业务向中南地区电力行业推广有一定较好的作用。人才培养效益主要是为学校能源类本科生提供认识实习、风电场运行与维护实习、风电机组远程监控实习基地;为研究生提供新能源技术领域的课题研究机会,特别是风电场远程监控和故障诊断的机会。在新能源发电远程监控建设和运行中开展科研合作能使校企双方共同受益;新能源发电远程监控与仿真中心建成后,可以对湖南省新能源发电进行监控和故障诊断,对相关人员技术提供培训服务,还可作为示范中心向全国相关单位推广。
三、新能源校企共建共享新模式的构建
学生在校内能借助“远程监控”完成运行跟班实习,充分利用多风场、多机型和多种风资源状况的实时运行情况,全面提高实习效果。建立一套具有统一软、硬件架构平台的集中监控系统,满足新能源自身监控需求及企业对所辖风电场、光伏电站的集中监管、调度控制,为新能源领域相关教师及工程技术人员提供科研平台。
随着装机容量的快速增长,以及电网公司对风电场、光伏电站调度规划的需求,企业在借鉴国内外风电集中监控系统建设经验的基础上,建立了一套具有统一软、硬件架构平台的集中监控系统,可以满足新能源自身监控需求,同时公司可对所辖风电场、光伏电站的集中监管、调度控制,实现湖南区域风场群、光伏电站群的远程监控和管理。企业还充分利用学校能源动力学科的优势,合作开展新能源发电领域科学技术研究,以及开展下属企业新进员工开展业务培训。
这种模式能很好地破解实践教学难题,全面提升专业办学水平。在整合学校特别是能源动力工程类学科现有技术机构、设施设备、人才队伍的基础上,建成新能源发电远程监控与仿真中心、新能源发电远程监控与仿真产学研基地,以及“新能源发电远程监控与仿真大学生实践教学基地”,实行统一的运行管理机制,从而大力提升学校新能源发电远程监控与仿真中心水平,推动学校新能源发电技术领域科学研究、学生实习、社会服务等方面的健康、协调和可持续发展,保障学校新能源发电技术大学生校内实习基地目标的顺利实现。
四、新能源远程监控中心建设的内容
根据项目建设目标,拟建的“新能源发电远程监控与仿真中心”建设内容主要分为“新能源发电远程监控平台、新能源发电实习实训平台、新能源发电关键技术研究与开发平台、学术交流与培训中心”等四个主要部分。
1.新能源发电远程监控平台。主要由企业负责建设。根据公司的发展规划,该平台将纳入该公司下属十余个能源开发项目,总规划容量达1000MW以上。具体建设内容分为软件、硬件两大部分。软件部分包括大容量实时/历史数据库、报表系统等;硬件部分包括采集设备、存储设备、传输设备、互联互通设备等。
2.新能源发电实习实训平台。主要由学校负责建设。利用该平台可对在校学生开展各项实践教学活动(包括认识实习、运行实习、仿真实习、毕业实习、新能源综合实验、创新性实验、课外科技活动等),年均达1000人次以上。具体建设内容包括场地建设、相关设备及仪器仪表建设、师资队伍教室、文档资料建设等。
3.新能源发电关键技术研究与开发平台。校企合作共建科研和实验平台,对新能源发电的关键技术难题(如新能源发电并网技术、先进控制技术、状态监测与故障诊断技术、风资源评估及风功率预测技术等)联合攻关,合作开发科学研究项目,建设内容包括场地建设、专用工具和仪器仪表、测试及分析软件等。
4.学术交流与培训中心。主要由学校负责建设,可承接企业员工培训、相关教师的工程化锻炼及业内学术交流等,培训人工年均人次数达50人次以上,每年教师赴企业进行工程化锻炼3―5人次,每年不定期举行多场次以上学术交流活动。建设内容包括培训教室、会议中心等场地建设、培训计划制订、培训教材编写、工程案例准备等。
五、新能源专业多环节实践教学的效果
在中心建设和运行过程中,研究新能源实验课程、核心R悼纬痰目纬躺杓啤⒎抡媸迪啊⑷鲜妒迪啊⒃诵惺迪昂捅弦瞪杓频然方诘牡髡,实验室和实习条件的建设方案等。这主要包括以下方面内容:新能源专业实践教学内容和环节的研究、省部共建风能与动力工程专业实验室功能的调整与改造、新能源实验和实践教学环节教学质量标准的研究、新能源新增实践教学条件的建设方案研究。利用笔者所在高校“电力生产与控制国家级虚拟仿真实验教学中心”的优质资源,高标准建设新能源发电过程仿真实验室。
产学研结合不仅是新能源这样的工科专业人才培养的必然要求,能使学校学科和教学受益,同时也应做足做实让企业获利,实现双赢,这样的产学研合作模式才能真正发挥其应有的效能。本文不仅为高校新能源专业人才培养模式提供一种新思路,也为企业的校企合作提供有用的参考。
参考文献:
[1]李俊峰,蔡丰波等.2014中国风电发展报告[R].2014.
[2]陈建林,陈荐.新能源科学与工程本科专业人才培养模
式探究[J].中国电力教育,2014,(22).
[3]饶政华,廖胜明.新能源科学与工程专业课程体系研究
[J].中国大学教学,2015,(3).
[4]Ahmed Mohamed A.,Song Minho,Pan Jae-Kyung,Kim
Young-Chon.Remote monitoring with hierarchical
network architectures for large-scale wind power
farms[J].Journal of Electrical Engineering and
Technology,2015,(3).
[5]赵飞.风电场远程集控中心的设计与应用[J].科技展
望,2015,(9).
[6]Park Joon-Young,Kim Beom-Joo,Lee Jae-Kyung.Dev-
elopment of unmanned remote monitoring system