電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

陳曉英，任國(guó)臣，巴金祥，冮明穎

(遼寧工業(yè)大學(xué) 電氣工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

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電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

陳曉英，任國(guó)臣，巴金祥，冮明穎

(遼寧工業(yè)大學(xué) 電氣工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

摘要：針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)以及專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建了系統(tǒng)化、模塊化、層次化的適合于電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，提高專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；實(shí)踐能力；創(chuàng)新能力；專(zhuān)業(yè)成組課

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校人才培養(yǎng)最重要的組成部分之一，是學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)與提高的重要環(huán)節(jié)。早在2005年教育部教高[2005]1號(hào)文件就已經(jīng)提出了“大力加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，切實(shí)提高大學(xué)生的實(shí)踐能力。合理制定實(shí)踐教學(xué)方案，完善實(shí)踐教學(xué)體系[1]”。

依托遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的硬環(huán)境與軟環(huán)境，針對(duì)學(xué)生在技術(shù)基礎(chǔ)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)以及能力提升不同學(xué)習(xí)階段，形成專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)技能、專(zhuān)業(yè)技能、工程創(chuàng)新技能系列實(shí)驗(yàn)?zāi)K，形成科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，充分突出綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的主體作用，著力培養(yǎng)具有扎實(shí)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的高素質(zhì)應(yīng)用型技術(shù)人才[2]，滿足電氣信息技術(shù)快速發(fā)展的電工電氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其是電力工程領(lǐng)域的人才需求，形成科學(xué)合理的電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

1專(zhuān)業(yè)基本情況

遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)始建于1984年，經(jīng)過(guò)30年的建設(shè)，現(xiàn)在已成為遼寧省特色專(zhuān)業(yè)和遼寧省重點(diǎn)支持專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)有一個(gè)遼寧省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和遼寧省虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。目前設(shè)置電力系統(tǒng)、供用電技術(shù)和光伏技術(shù)應(yīng)用3個(gè)專(zhuān)業(yè)方向，具體情況如下：

第一，電力系統(tǒng)方向。該方向主要研究110kV及以上電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制與保護(hù)技術(shù)，針對(duì)電力行業(yè)的110kV及以上的大電網(wǎng)，研究發(fā)電技術(shù)、輸變電技術(shù)、無(wú)功與電壓控制技術(shù)、有功與頻率控制技術(shù)、故障與保護(hù)技術(shù)以及調(diào)度綜合自動(dòng)化技術(shù)等問(wèn)題，使學(xué)生掌握現(xiàn)代電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化等方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，能夠適應(yīng)現(xiàn)代化大中型發(fā)電廠及電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、操作、維護(hù)、管理等方面技術(shù)需求。專(zhuān)業(yè)成組課有高電壓技術(shù)、微機(jī)繼電保護(hù)、高電壓技術(shù)、發(fā)電廠電氣部分。

第二，供用電技術(shù)方向。該方向主要研究110kV及以下供配電相關(guān)技術(shù)及電能的合理應(yīng)用技術(shù)，主要研究城鄉(xiāng)及企事業(yè)單位的供電及用電問(wèn)題，使學(xué)生掌握變配電所的設(shè)計(jì)、運(yùn)行及管理方法以及建筑電氣方面技術(shù)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，能夠適應(yīng)現(xiàn)代變電所、工礦企業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行、操作、維護(hù)和管理等技術(shù)需求。專(zhuān)業(yè)成組課有：供配電技術(shù)、配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化、建筑電氣、用電管理。

第三，光伏技術(shù)應(yīng)用方向。該方向主要研究新能源發(fā)電以及供配電應(yīng)用技術(shù)，使學(xué)生掌握新能源發(fā)電系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)所涉及的相關(guān)基本理論知識(shí)及其實(shí)際操作能力，培養(yǎng)能夠從事配電、新能源發(fā)電系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試以及技術(shù)管理等工作的寬口徑高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。專(zhuān)業(yè)成組課有：配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化、微機(jī)繼電保護(hù)、供配電技術(shù)、光伏發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)。

2實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)條件及其模塊劃分

根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，將電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室劃分成3個(gè)模塊：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，具體劃分情況如下：

專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室由電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、傳感器與檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)室、電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、PLC技術(shù)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室等10個(gè)實(shí)驗(yàn)室組成。

專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室由電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)室、供配電技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室、新能源基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、微電網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等6個(gè)實(shí)驗(yàn)室組成。

實(shí)訓(xùn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。實(shí)訓(xùn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室由電工電子實(shí)訓(xùn)中心、電力工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、“電氣工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”活動(dòng)實(shí)驗(yàn)室等3個(gè)實(shí)驗(yàn)室組成。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力培養(yǎng)目標(biāo)以及電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)條件，將電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)劃分為3個(gè)模塊：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、技能實(shí)訓(xùn)及工程創(chuàng)新模塊，形成更科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

3.1專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊構(gòu)建

根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃以及基礎(chǔ)課程設(shè)置，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K由檢測(cè)與控制類(lèi)、電能變換及電工類(lèi)兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)組成。

檢測(cè)與控制類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊：該模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是訓(xùn)練學(xué)生用一般的控制器件與方法實(shí)現(xiàn)電氣控制的能力，鍛煉學(xué)生實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)控制的能力；涉及的課程有微機(jī)原理及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、單片機(jī)原理及接口技術(shù)、PLC技術(shù)及應(yīng)用、傳感器原理及應(yīng)用、自動(dòng)控制原理等。

電能變換及電工類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊：該模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生對(duì)電路的構(gòu)成有基本的認(rèn)識(shí)，熟悉其應(yīng)用范圍、數(shù)據(jù)處理等方法。通過(guò)該部分實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的基本專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電能變換、電工類(lèi)基本概念及基本原理的理解和把握，培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，為后續(xù)的專(zhuān)業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。涉及的課程有電力電子技術(shù)、電機(jī)與拖動(dòng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、電路等。

3.2專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃以及專(zhuān)業(yè)課程的設(shè)置，專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊由發(fā)輸電技術(shù)類(lèi)、供配電技術(shù)類(lèi)、微電網(wǎng)技術(shù)類(lèi)三個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊組成。

發(fā)輸電技術(shù)類(lèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：該模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分析、運(yùn)行控制操作、故障分析與保護(hù)等基本實(shí)踐技能，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決電力系統(tǒng)實(shí)際問(wèn)題的基本能力。涉及的課程有電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、高電壓技術(shù)、發(fā)電廠電氣部分、微機(jī)繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

供配電技術(shù)類(lèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：該模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)具有供配電設(shè)備的安裝、調(diào)試、使用和維護(hù)技能；掌握變配電所的設(shè)計(jì)、運(yùn)行及管理方法；涉及的課程有配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化、供配電技術(shù)、建筑電氣、用電管理、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。

微電網(wǎng)技術(shù)類(lèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：該模塊的教學(xué)目標(biāo)是全面培養(yǎng)學(xué)生具有寬厚、扎實(shí)的基本實(shí)踐技能、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)觀察和分析的興趣，培養(yǎng)學(xué)生基本分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；涉及的課程有光伏發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)。

3.3實(shí)訓(xùn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊構(gòu)建

根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃及實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置，實(shí)訓(xùn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K由電工電子技能實(shí)訓(xùn)、專(zhuān)業(yè)技能實(shí)訓(xùn)以及創(chuàng)新活動(dòng)三部分組成。

3.3.1電工電子技能實(shí)訓(xùn)模塊

該模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生掌握弱電電子產(chǎn)品焊接、調(diào)試等基本操作技能以及電氣控制柜、建筑電氣照明方面的設(shè)計(jì)和安裝，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。該模塊主要依托于電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中2周電子實(shí)習(xí)。其實(shí)訓(xùn)內(nèi)容包括半導(dǎo)體收音機(jī)安裝、三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路設(shè)計(jì)與安裝運(yùn)行、建筑電氣照明電路的設(shè)計(jì)與安裝等。

3.3.2專(zhuān)業(yè)技能實(shí)訓(xùn)模塊

該模塊的教學(xué)目標(biāo)是根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃以及就業(yè)方向，擬從電力系統(tǒng)方向、供用電技術(shù)方向、光伏技術(shù)應(yīng)用方向系統(tǒng)訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)基本技能。該模塊主要依托于電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中2周綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在大四的上學(xué)期(即第7學(xué)期)進(jìn)行，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容從以下幾個(gè)方面展開(kāi)。1)供配電技術(shù)實(shí)訓(xùn)類(lèi)：供配電操作、微機(jī)自動(dòng)裝置實(shí)驗(yàn)、線路微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)、變壓器微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)、電動(dòng)機(jī)微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)、變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)等；2)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)類(lèi)：輸電線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、安全自動(dòng)裝置功能等；3)DTS實(shí)訓(xùn)類(lèi)：利用DTS進(jìn)行各種自主研究，如潮流方式研究、保護(hù)研究、事故預(yù)想研究、事故重演研究等，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度員電網(wǎng)操作和事故處理等操作培訓(xùn)；4)電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電類(lèi)：電力系統(tǒng)潮流控制、有功功率與頻率控制、電壓控制、電力系統(tǒng)故障等；5)電能生產(chǎn)輸配實(shí)驗(yàn)類(lèi)：原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)運(yùn)行方式實(shí)驗(yàn)、模擬系統(tǒng)短路實(shí)驗(yàn)、保護(hù)裝置靜態(tài)實(shí)驗(yàn)等；6)電能使用實(shí)驗(yàn)類(lèi)：雙機(jī)雙線路多負(fù)載實(shí)驗(yàn)、單機(jī)單線路多負(fù)載實(shí)驗(yàn)、單機(jī)雙線路多負(fù)載實(shí)驗(yàn)、雙機(jī)單線路多負(fù)載實(shí)驗(yàn)、雙機(jī)雙線路多負(fù)載實(shí)驗(yàn)、多機(jī)多路多負(fù)載實(shí)驗(yàn)等。

3.3.3創(chuàng)新訓(xùn)練模塊

該模塊實(shí)施“開(kāi)放式、研究性”教學(xué)模式，鞏固加深學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握和理解，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新精神，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新訓(xùn)練模塊由專(zhuān)業(yè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)兩部分組成。具體設(shè)計(jì)如下：

一是專(zhuān)業(yè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)類(lèi)。實(shí)施方式：依托于學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目申報(bào)，由教師擬定實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容，學(xué)生自由選題，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目為16學(xué)時(shí)。具體內(nèi)容：根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，擬從PLC技術(shù)及應(yīng)用、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、電力拖動(dòng)與控制、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化、新能源發(fā)電技術(shù)等方面申報(bào)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目。

二是專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。實(shí)施方式：依托電氣專(zhuān)業(yè)師資力量以及專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，組建隸屬于電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的“電氣工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”，利用業(yè)余時(shí)間開(kāi)展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練活動(dòng)。具體內(nèi)容：依托省、校兩個(gè)級(jí)別的大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目以及大學(xué)生科技競(jìng)賽項(xiàng)目(全國(guó)大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”大賽、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽等)開(kāi)展科技創(chuàng)新活動(dòng)，從電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)等方面開(kāi)展課外科技制作。

4結(jié)論

遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是遼寧省特色專(zhuān)業(yè)和遼寧省重點(diǎn)支持專(zhuān)業(yè)，每年招生均在150人以上。因此，針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)以及專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，合理構(gòu)建電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，形成系統(tǒng)化、模塊化、層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將會(huì)帶來(lái)以下預(yù)期效益。

一是有助于學(xué)生工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立，構(gòu)建了以能力培養(yǎng)為主線的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為學(xué)生提供了多模塊的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以選取自己感興趣的方向開(kāi)展深入研究，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與積極性，有助于系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能，提升學(xué)生的就業(yè)能力，有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二是有助于教師實(shí)踐教學(xué)能力和科研能力的培養(yǎng)。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立，可為我院廣大教師提供良好的工程實(shí)踐平臺(tái)和科研平臺(tái)，有助于教師工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)與提高。

三是能提高學(xué)生的社會(huì)服務(wù)能力。專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建立、科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立，可以為企業(yè)的相關(guān)工程技術(shù)人員提供培訓(xùn)、認(rèn)證等服務(wù)，加強(qiáng)企業(yè)和學(xué)校之間的相互聯(lián)系。

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(責(zé)任校對(duì)莫秀珍)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-5884(2016)02-0051-03

作者簡(jiǎn)介：陳曉英(1966- )，女，遼寧北票人，教授，碩士，主要從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化研究。

基金項(xiàng)目：遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目(UPRP20140393)

收稿日期：20150822

doi:10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.02.016