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電氣工程安全管理措施研究
一、“電機(jī)學(xué)”現(xiàn)狀及問題
各門課程的銜接統(tǒng)籌,本科與研究生教育的協(xié)調(diào),已經(jīng)受到一些高校的關(guān)注。西安交通大學(xué)提出了“2+4+X”的培養(yǎng)模式,核心是通過打通本科生與研究生教育之間的隔離,強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)內(nèi)容上的拓展和實(shí)踐創(chuàng)新能力的提高,實(shí)現(xiàn)不同層次教育階段的平滑過渡和有機(jī)銜接,從而構(gòu)建以本科教育教學(xué)改革為主體的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)新體系,多規(guī)格多層次多模式培養(yǎng)高層次人才。浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院提出了電類基礎(chǔ)課程的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)化建設(shè)的想法和方案,并進(jìn)行了積極的嘗試,從系統(tǒng)的觀點(diǎn),按照統(tǒng)一整體觀重新設(shè)計(jì)相互關(guān)聯(lián)的課程, 如電路、電磁場(chǎng)、信號(hào)、電子技術(shù)基礎(chǔ)等。同時(shí),對(duì)各課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合,實(shí)現(xiàn)跨課程可持續(xù)性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)。因此,從關(guān)聯(lián)性分析入手,使學(xué)生既掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和專門知識(shí),也能將其熟練運(yùn)用到電機(jī)性能分析,實(shí)現(xiàn)“電機(jī)學(xué)”與電氣工程中其他相關(guān)課程的平滑過渡和銜接,對(duì)電氣工程專業(yè)的本科生和研究生培養(yǎng)都有著重要的意義。同時(shí),通過“電機(jī)學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)的探索,將大大加強(qiáng)“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程的統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)、師資隊(duì)伍培養(yǎng)及協(xié)調(diào)發(fā)展,并對(duì)相關(guān)學(xué)科建設(shè)可起到促進(jìn)作用。圖1是“電機(jī)學(xué)”關(guān)聯(lián)性現(xiàn)狀與預(yù)期示意圖。
二、“電機(jī)學(xué)”關(guān)聯(lián)性分析
1.與相關(guān)課程的相關(guān)性
“電機(jī)學(xué)”的課程內(nèi)容涵蓋磁路分析、變壓器原理、直流電機(jī)、交流電機(jī)(感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī))、永磁電機(jī)與開關(guān)磁阻電機(jī)、控制電機(jī)、電機(jī)絕緣、電機(jī)發(fā)熱和冷卻等章節(jié)。這些章節(jié)絕大多數(shù)涉及電路中的很多內(nèi)容,如回路法、節(jié)點(diǎn)法、相量法、自感與互感的概念、三相電路、磁路的概念、諧波分析法等;要用到電磁場(chǎng)中的電磁感應(yīng)定律、感應(yīng)電壓(反電勢(shì))計(jì)算、磁路的計(jì)算、自感和互感的計(jì)算、電磁能量計(jì)算、電磁力計(jì)算、渦流、損耗等內(nèi)容,這些知識(shí)點(diǎn)在電機(jī)學(xué)中都直接或間接地體現(xiàn)出來。由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與普及,電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)等多物理場(chǎng)數(shù)值計(jì)算被引入“電機(jī)學(xué)”教學(xué)之中,為電機(jī)性能分析和校核提供了更為精確的計(jì)算工具,并為研究生的“工程電磁場(chǎng)”課程提供了大量的仿真實(shí)例。
2.與課程建設(shè)的相關(guān)性
“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程之間的關(guān)聯(lián)性,決定了在這些課程的建設(shè)中應(yīng)充分考慮它們的關(guān)聯(lián)性。“電機(jī)學(xué)”及相關(guān)課程的建設(shè),與從事這些課程教學(xué)的教師、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員息息相關(guān),師資隊(duì)伍實(shí)力提高和協(xié)調(diào)配合是實(shí)現(xiàn)“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程關(guān)聯(lián)性建設(shè)的關(guān)鍵。而相應(yīng)的學(xué)科關(guān)聯(lián)性建設(shè)是“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程建設(shè)的有力補(bǔ)充、支撐和保障。學(xué)生既是“電機(jī)學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)的受益者,又是關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)的檢驗(yàn)者。因此,關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)離不開學(xué)生的積極參與。這些將在本文第三部分進(jìn)行介紹。
三、“電機(jī)學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)方案
1.“電機(jī)學(xué)”關(guān)聯(lián)課程的多樣化教材建設(shè)
電機(jī)學(xué)中大量地應(yīng)用了電路、工程電磁場(chǎng)的概念、知識(shí)和分析方法,同時(shí)電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算也為電機(jī)磁場(chǎng)分析和性能分析提供了強(qiáng)有力的工具,也更體現(xiàn)工程教育的背景。首先,在紙質(zhì)教材中,可引入相關(guān)電路、工程電磁場(chǎng)知識(shí)背景的鏈接,或者在講解理論、公式時(shí),介紹其所體現(xiàn)的電路和工程電磁場(chǎng)的原理,力求使學(xué)生明白公式的出處,從而自覺地學(xué)會(huì)利用已有的知識(shí),加深對(duì)電機(jī)學(xué)中的概念、理論和公式的理解。另外,引入解析解和有限元法等計(jì)算方法獲得的計(jì)算結(jié)果,與相應(yīng)的電機(jī)學(xué)基于磁路的分析方法相互印證和比較,使學(xué)生了解電磁場(chǎng)計(jì)算對(duì)電機(jī)分析的重要性,也開拓他們解決工程實(shí)際問題的思路。在電路和“工程電磁場(chǎng)”課程例題或習(xí)題中,適當(dāng)增加體現(xiàn)電機(jī)原理的工程類題目,在“電磁場(chǎng)數(shù)值仿真”課程中,增加電機(jī)電磁場(chǎng)數(shù)值分析的例題和習(xí)題,挺高學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和軟件技術(shù)的日益進(jìn)步對(duì)豐富傳統(tǒng)教學(xué)方式和紙質(zhì)教材建設(shè)起到了極大的促進(jìn)作用。多樣化的電子教材成為紙質(zhì)教材的有力補(bǔ)充。在現(xiàn)代教育技術(shù)中,多媒體教學(xué)發(fā)揮著越來越多的作用,電機(jī)學(xué)電子課件可以和其他相關(guān)課程相關(guān)章節(jié)之間進(jìn)行鏈接,從而方便地將不同課程知識(shí)關(guān)聯(lián)起來。充分利用其他相關(guān)課程的資源,使課堂教學(xué)得以豐富和完善�；ヂ�(lián)網(wǎng)技術(shù)為電機(jī)學(xué)及其相關(guān)課程教學(xué)形式的豐富提供了理想的平臺(tái),各課程網(wǎng)站可提供豐富的教學(xué)資源,如習(xí)題難題解答、視頻、動(dòng)畫等教學(xué)素材,而網(wǎng)站中相關(guān)課程內(nèi)容知識(shí)鏈接可使學(xué)生迅速將不同課程間相關(guān)知識(shí)點(diǎn)及相互的繼承關(guān)系聯(lián)系起來,便于建立完整的知識(shí)體系。
2.電機(jī)學(xué)軟件的開發(fā)中突出關(guān)聯(lián)性
開發(fā)電機(jī)學(xué)軟件,從工程實(shí)用背景出發(fā),可包含電機(jī)設(shè)計(jì)和電機(jī)電磁場(chǎng)分析軟件,這些軟件可使學(xué)生在實(shí)際工程環(huán)境中將學(xué)到的電路、工程電磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)數(shù)值仿真知識(shí)與電機(jī)學(xué)貫通融合。在運(yùn)行這些軟件時(shí),學(xué)生可通過幫助彈出電路、工程電磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)數(shù)值仿真和電機(jī)學(xué)中相應(yīng)的理論和公式,在工程實(shí)際應(yīng)用中掌握相互關(guān)聯(lián)的理論,并培養(yǎng)工程實(shí)踐能力。筆者開發(fā)了電機(jī)設(shè)計(jì)軟件和電機(jī)多物理場(chǎng)分析軟件,通過這些軟件,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)及關(guān)聯(lián)課程的掌握。圖3是電機(jī)設(shè)計(jì)軟件界面及相應(yīng)幫助信息。
3.“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)改革中的關(guān)聯(lián)性
電機(jī)學(xué)本科實(shí)驗(yàn)以三相變壓器參數(shù)測(cè)定、連接組測(cè)定和傳統(tǒng)電機(jī)如(直流、異步、同步電機(jī))的參數(shù)測(cè)定、運(yùn)行特性測(cè)試為主,多屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。隨著教學(xué)改革的深入,更多新型電機(jī)如永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)和橫向磁通電機(jī)等的出現(xiàn),為電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的改革提供了新的思路。如“測(cè)定永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中內(nèi)嵌永磁體的剩磁” 實(shí)驗(yàn),作為新型電機(jī)的參數(shù)測(cè)定,需要“工程電磁場(chǎng)”和“電磁場(chǎng)數(shù)值仿真”課程中的相關(guān)知識(shí);而電路實(shí)驗(yàn)課程中,也可開設(shè)單相變壓器參數(shù)測(cè)定和性能測(cè)量,為 “電機(jī)學(xué)”打下基礎(chǔ)。三峽大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已有意將電路、模擬電字技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一設(shè)置,體現(xiàn)這些電工電子基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)性, 因此,在更為廣泛的相關(guān)課程范圍內(nèi),從關(guān)聯(lián)性觀點(diǎn)出發(fā),整合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容,將有助于包括“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)在內(nèi)的電氣工程類實(shí)驗(yàn)課程的協(xié)調(diào)發(fā)展。
4.師資隊(duì)伍和學(xué)科建設(shè)是關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)的保證與支撐
關(guān)聯(lián)性課程建設(shè),不是單一課程建設(shè),涉及到各專業(yè)多門課程中對(duì)多種形式的教材、教學(xué)網(wǎng)站等資源、教學(xué)軟件開發(fā)和各層次實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)籌安排和協(xié)調(diào)配合。這對(duì)參加具有關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)的教師而言,要求更高。這些教師不僅需要對(duì)自己講授課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)規(guī)律非常熟練,而且要深入了解其他相關(guān)課程,特別是各個(gè)課程的關(guān)聯(lián)性。在本文第三部分中詳細(xì)討論了“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程在多樣化教材建設(shè)、教學(xué)軟件開發(fā)和實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的關(guān)聯(lián)性,可以看出,從關(guān)聯(lián)性角度進(jìn)行課程建設(shè),需要承擔(dān)相關(guān)課程各教學(xué)環(huán)節(jié)的教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員投入大量的時(shí)間和精力,熟悉和了解各相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容,經(jīng)過充分討論和磋商,找出各課程的關(guān)聯(lián)內(nèi)容和關(guān)聯(lián)方式,巧妙制定各課程各種教學(xué)環(huán)節(jié)中的教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)方法,并通過教師的努力加以實(shí)現(xiàn)。這些工作量大,需要教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的相互協(xié)作,因此,強(qiáng)有力的領(lǐng)導(dǎo)集體、切實(shí)有效的激勵(lì)機(jī)制和資源保障措施必不可缺。充分調(diào)動(dòng)參與關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的積極性,穩(wěn)定和擴(kuò)大師資隊(duì)伍,并不斷通過協(xié)調(diào)和磋商,及時(shí)解決課程建設(shè)中出現(xiàn)的各種問題,推動(dòng)關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)中,相關(guān)學(xué)科的學(xué)科建設(shè)同樣起到了支撐作用。“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程涉及電氣工程一級(jí)學(xué)科中的“電機(jī)與電器”和“電工理論與新技術(shù)”等二級(jí)學(xué)科,這些學(xué)科的研究成果,可以提供工程實(shí)際應(yīng)用范例,總結(jié)新的原型例題,開發(fā)新的開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),可豐富“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程各教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。同時(shí),參加學(xué)科建設(shè),參與科學(xué)研究,明確教師的發(fā)展方向,調(diào)動(dòng)教師的積極性,同樣對(duì)教師隊(duì)伍起到穩(wěn)定作用,同樣可以促進(jìn)課程建設(shè)。
5.充分發(fā)揮本科生自主學(xué)習(xí)能力和研究生助教的作用
本科生往往不具備工程實(shí)際背景,因此,對(duì)知識(shí)的掌握都是在個(gè)別點(diǎn)上,不易融會(huì)貫通。因此,通過本科生對(duì)“電機(jī)學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程的學(xué)習(xí)和軟件的使用,逐步培養(yǎng)本科生的自主學(xué)習(xí)的能力,建立“電機(jī)學(xué)”及關(guān)聯(lián)課程的整體系統(tǒng)知識(shí)體系。研究生由于參加實(shí)際的工程問題研究,如對(duì)電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化、控制和故障監(jiān)測(cè),積累了一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),其從事助教工作,可以將自己的工程背景知識(shí)傳給低年級(jí)同學(xué),使本科生在學(xué)習(xí)“電機(jī)學(xué)”及關(guān)聯(lián)的課程時(shí),可通過實(shí)例掌握電機(jī)學(xué)及相關(guān)課程的系統(tǒng)知識(shí)。
四、結(jié)論
本文針對(duì)三峽大學(xué)電氣工程專業(yè)的“電機(jī)學(xué)”教學(xué)中存在的知識(shí)體系相對(duì)封閉,不利于學(xué)生將所學(xué)各相關(guān)課程知識(shí)融會(huì)貫通等問題,分析了“電機(jī)學(xué)”及其相關(guān)課程如電路、工程電磁場(chǎng)和研究生電磁場(chǎng)數(shù)值仿真課程的關(guān)聯(lián)性,提出了在“電機(jī)學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程中開展多樣化教材建設(shè)、教學(xué)網(wǎng)站建設(shè)及共享資源制作、教學(xué)軟件開發(fā)的關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)方案。探討了師資隊(duì)伍和學(xué)科建設(shè)對(duì)關(guān)聯(lián)性課程建設(shè)的重要性,通過關(guān)聯(lián)性課程建設(shè),提高學(xué)生對(duì)“電機(jī)學(xué)”及相關(guān)課程的掌握程度,加強(qiáng)學(xué)生的工程背景知識(shí)和實(shí)踐能力。
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