基于雙高背景下電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革與研究

黨紅云 劉敏

摘?要：高職院校在全面推動(dòng)、優(yōu)化“雙高計(jì)劃”的大背景下，電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)以其強(qiáng)電與弱電、軟件與硬件相結(jié)合等專業(yè)特點(diǎn)，已經(jīng)成為決定裝備質(zhì)量、性能、以及運(yùn)行穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。本文依據(jù)電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案、核心崗位設(shè)置、職業(yè)能力分析、職業(yè)技能等級(jí)證書以及畢業(yè)要求實(shí)現(xiàn)矩陣等的社會(huì)化需求，對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行分析，從實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)的方法和考核機(jī)制進(jìn)行多維度、全方位的改革與研究，踐行新時(shí)期高職院?！叭恕?、“提質(zhì)培優(yōu)”教育模式的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：智能化;供配電;GIS;課程派

一、電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)特點(diǎn)

電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)具有很強(qiáng)的綜合性，其包含的知識(shí)范圍廣泛且內(nèi)容豐富，既有強(qiáng)電知識(shí)，又有弱電知識(shí)，同時(shí)又包含軟件、硬件的設(shè)計(jì)。因此，學(xué)生需要掌握的多方面的知識(shí)和技能，包括電工電子知識(shí)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相關(guān)知識(shí)等，使學(xué)生既具有電氣工程方面的專業(yè)知識(shí)和技能，又具有自動(dòng)化和信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)專業(yè)面廣，適應(yīng)能力強(qiáng)。以“夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神，培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才”為培養(yǎng)思路;強(qiáng)電為主，強(qiáng)弱電結(jié)合，拓寬學(xué)生理論基礎(chǔ)，突出實(shí)踐應(yīng)用”是電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)建設(shè)的主旨[1]。

二、電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)踐特點(diǎn)

隨著工業(yè)技術(shù)不斷革新，新型智能化技術(shù)取得了長足的發(fā)展;基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等在內(nèi)的生態(tài)與系統(tǒng)而形成的高度信息對(duì)稱、和諧與高效運(yùn)轉(zhuǎn)的社會(huì)生態(tài)的是“智能+”的應(yīng)用;

2020年，智能電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的建設(shè)提出了新的要求，需要不斷增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行能力，合理配置資源，提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，增強(qiáng)供需雙方的互動(dòng)交流。同時(shí)，電網(wǎng)將更好的服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源的保障供給，逐步形成自愈電網(wǎng)、促進(jìn)參與、抵御攻擊、特殊優(yōu)勢、蓬勃發(fā)展、優(yōu)化資產(chǎn)六大特點(diǎn)的智能電網(wǎng)的完整景象;隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)全球化、開放化的開發(fā)、利用以及國際競爭的加劇，我國相關(guān)電氣自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)工作人員需要不斷的學(xué)習(xí)新進(jìn)的技術(shù)，并結(jié)合當(dāng)前我國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展形勢，積極促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)和電氣自動(dòng)化技術(shù)的融合，進(jìn)一步深化其應(yīng)用能力，探索新的應(yīng)用方向，完善電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，使其向更高層次突破，進(jìn)而增強(qiáng)我國在電氣自動(dòng)化方面的國際競爭力[2]。電氣自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)革新迅速，為理論與實(shí)踐提出更多要求。

GIS、封裝、集成化為近幾十年發(fā)展起來的高、精、尖輸變電設(shè)備，其利用了氣體良好的絕緣性能，將多個(gè)開關(guān)以及元器件按照一定的方式進(jìn)行組合，使其成為一套完整的設(shè)備，該設(shè)備占地面積小，技術(shù)先進(jìn)，維護(hù)工作量小，運(yùn)行可靠性高，將是未來變電設(shè)備的發(fā)展方向。GIS故障很少，但萬一發(fā)生故障后果相當(dāng)嚴(yán)重。GIS檢修工作比較繁雜，時(shí)間長，其停電范圍有時(shí)涉及非故障元件;而且檢修工藝要求十分精細(xì)，稍有不慎就可能會(huì)造成檢修質(zhì)量問題。因此，采用不解體的方法從外部對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，即對(duì)GIS設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測及檢修很有相當(dāng)重要和迫切的需求。GIS、封裝、集成化等使得電氣專業(yè)實(shí)習(xí)越來越困難。

電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)實(shí)習(xí)安排存在的問題：1、學(xué)校會(huì)與相關(guān)企業(yè)合作，為學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，在實(shí)習(xí)過程中為了保證學(xué)生們的人身安全和企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)度，所以企業(yè)在學(xué)生實(shí)習(xí)的過程中，簡化了產(chǎn)品制作流程，學(xué)生本身對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握不深入的基礎(chǔ)上，無法全面的了解到產(chǎn)品制作的全過程;2、實(shí)習(xí)現(xiàn)場各種電氣、氣動(dòng)設(shè)備的噪音使學(xué)生很難全程的認(rèn)真體驗(yàn)、記錄;3、沒有對(duì)學(xué)生實(shí)習(xí)有全過程的記錄加上學(xué)生自身對(duì)實(shí)習(xí)的不重視、態(tài)度不積極，無法達(dá)到學(xué)校原本設(shè)想的實(shí)習(xí)效果。

三、實(shí)踐內(nèi)容改革

主要是深入掌握電力工程的基本組成和總體布置形式，發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)特點(diǎn)，了解電氣運(yùn)行各工作崗位的要求、職責(zé)和規(guī)章制度等，通過實(shí)習(xí)讓學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際、業(yè)務(wù)范疇等有深入了解，加深專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生系統(tǒng)領(lǐng)會(huì)電力系統(tǒng)組成、原理、運(yùn)行和維護(hù)知識(shí)，讓學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用局具體的實(shí)踐環(huán)節(jié)，提升學(xué)生解決問題的能力，為即將走入工作崗位儲(chǔ)備生產(chǎn)和運(yùn)行知識(shí)。電氣專業(yè)實(shí)習(xí)總體要求如表1所示。

（一）現(xiàn)代儀器設(shè)備更新與智能化的體現(xiàn)

建設(shè)智能化的電氣實(shí)訓(xùn)教學(xué)中心，該中心由電子產(chǎn)品裝配實(shí)訓(xùn)室、智能配電實(shí)訓(xùn)室、智能控制綜合實(shí)訓(xùn)室、綜合智慧能源創(chuàng)新實(shí)踐基地組成，構(gòu)成一個(gè)完整的電氣智能化實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系。

電子產(chǎn)品裝配實(shí)訓(xùn)室：實(shí)訓(xùn)室以市場主流電子產(chǎn)品-LED顯示屏作為為實(shí)訓(xùn)載體，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)從原件分揀、焊接、安裝到產(chǎn)品調(diào)試、檢測、維修，覆蓋電子產(chǎn)品的全生命周期。在達(dá)到專業(yè)實(shí)訓(xùn)目的的同時(shí)，能夠完成各類等級(jí)證書培訓(xùn)、考評(píng)的工作（如LED智能顯示屏初級(jí)、中級(jí)職業(yè)技能等級(jí)證書、電工證等職業(yè)技能等級(jí)證書）并且能夠服務(wù)競賽，解決像光電技術(shù)、大學(xué)生電賽、電子產(chǎn)品裝配技能大賽等每年都要參與的各類技能大賽的集訓(xùn)場地的問題[3]。

智能配電實(shí)訓(xùn)室：以標(biāo)準(zhǔn)配變站模型、智能控制、微機(jī)保護(hù)、安全用電、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件為核心，以電力、供配電系統(tǒng)自動(dòng)化信息處理為核心，集高壓開關(guān)柜和低壓開關(guān)柜的主要功能，應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)字化信息通信技術(shù)將教學(xué)系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)的各部分連接為一個(gè)有機(jī)的教學(xué)整體，建設(shè)10kV典型室內(nèi)客戶變電站實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

智能控制綜合實(shí)訓(xùn)室：設(shè)備包括西門子1200PLC、觸摸屏、變頻器、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、配套電腦等設(shè)備，具有PLC應(yīng)用編程、變頻調(diào)速、觸摸屏控制、高速計(jì)數(shù)、開關(guān)量控制、模擬量處理等多種功能，可同時(shí)服務(wù)于多門專業(yè)核心課程的實(shí)踐教學(xué)，并可有效加強(qiáng)多門專業(yè)課程的銜接貫通與專業(yè)綜合訓(xùn)練[4]。

綜合智慧能源創(chuàng)新實(shí)踐基地：本實(shí)訓(xùn)基地包括智慧配電系統(tǒng)、智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智慧分體空調(diào)系統(tǒng)、智慧電梯運(yùn)行系統(tǒng)、智能窗簾系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、大屏系統(tǒng)等。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，將新技術(shù)與變電站、空調(diào)、照明、電梯、IT設(shè)備等業(yè)務(wù)有機(jī)結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)管理智能化的同時(shí)，通過綜合平臺(tái)管理達(dá)到了安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的應(yīng)用效果，真正實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)化的公共設(shè)施智能維護(hù)體系：無人值守、遠(yuǎn)程集控、線下檢修。

（二）綜合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

為解決現(xiàn)代電氣專業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、利用虛擬仿真技術(shù)虛擬仿真和傳統(tǒng)軟硬件相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

TinaPro用于模擬及數(shù)字電路的仿真分析，大約含有兩萬多個(gè)分立或集成電路元器件，TINA方便使用的電路圖編輯器可迅速地建立任何電路?？蓮陌^20，000個(gè)制造商模型的大的存儲(chǔ)庫中選取元件?？捎贸^20種不同的分析模式或7種高科技的虛擬設(shè)備來分析電路，并可在完成后輸出到PCB軟件包中?？稍赥INA完善的圖表窗口中或在虛擬設(shè)備里，或在在線的交互式模式下展現(xiàn)結(jié)果，在交互式模式下可在操作中編輯電路。

Multisim主要用于進(jìn)行電路模擬，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作，通過Multisim的使用，能夠清楚的展示設(shè)計(jì)電路的工作原理。Multisim將仿真分析進(jìn)行簡化，使其更加適合電子學(xué)教育。

Proteus軟件是英國Labcenter?electronics公司出版，其主要用于芯片的輔助設(shè)計(jì)。其具有強(qiáng)大的仿真功能，適合用于多種仿真分析。

Systemview是美國ELANIX公司出版的。可以用于信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理等課程實(shí)驗(yàn)的仿真，功能強(qiáng)大，界面不夠直觀。

Proteus是一款功能強(qiáng)大的芯片輔助設(shè)計(jì)軟件，其能夠?qū)崿F(xiàn)原理圖布置、電路模擬、代碼調(diào)試、以及外圍電路仿真分析等功能。其能夠?qū)崿F(xiàn)各種不同色實(shí)驗(yàn)功能，例如傳統(tǒng)的電路分析，模擬電路、數(shù)字電路等實(shí)驗(yàn)，還能夠?qū)η度胧较到y(tǒng)試驗(yàn)進(jìn)行分析[5]。

另外，根據(jù)需要定制綜合仿真實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上系統(tǒng)管理員、教務(wù)人員、學(xué)生、教師根據(jù)不同的角色完成相關(guān)內(nèi)容的設(shè)置，如圖1所示。

應(yīng)用以上軟件和仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)軟、硬件結(jié)合的電力虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，教師根據(jù)教務(wù)的開課計(jì)劃可進(jìn)行典型實(shí)驗(yàn)庫的維護(hù)、實(shí)驗(yàn)，并且在平臺(tái)上批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

四、實(shí)踐方法改革

1、實(shí)踐教學(xué)中，環(huán)境嘈雜造成學(xué)生聽課效果差。用FM發(fā)射信號(hào)，戴耳機(jī)。

2、外出管理，學(xué)生的簽到、作業(yè)、報(bào)告提交都由課堂派完成。Dropbox（文件共享平臺(tái)，可以進(jìn)行教學(xué)資料分享）、Padlet（學(xué)生協(xié)作平臺(tái)，可以同界面發(fā)布自己看法和觀點(diǎn)，適用于小組討論和協(xié)作）、Socrative（學(xué)生協(xié)作空間，登陸房間后，可以共同討論相關(guān)話題，發(fā)布自己觀點(diǎn)，還可用于課堂測試）、Ezcast（同屏軟件，可以共享彼此信息，利于團(tuán)隊(duì)協(xié)作）、Nearpod（翻轉(zhuǎn)課堂軟件，但讀入速度很慢）。1分鐘考勤，GPS輔助定位。作業(yè)功能：容易發(fā)布、便于統(tǒng)計(jì)、便于管理。教學(xué)方式上，MOOC（?massive?open?online?courses）、SPOC（?Small?Private?Online?Course?）和直播等方式相互結(jié)合。

五、考核機(jī)制

實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制，建立全過程、多元化的考核評(píng)價(jià)體系，如圖2所示。通過學(xué)生平臺(tái)上提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)當(dāng)中設(shè)置競賽環(huán)節(jié)學(xué)生的表現(xiàn)記錄，實(shí)驗(yàn)過程中碰到的問題學(xué)生參與辯論的記錄等過程考核和實(shí)習(xí)考核相結(jié)合的方式。

具體操作方法如下：

（1）采用“先進(jìn)教學(xué)手段為平臺(tái)，小組研討協(xié)作為方式，多種評(píng)價(jià)方法為保障，學(xué)習(xí)效果提升為目的”。

（2）利用課堂派等工具，通過課后作業(yè)（10%）、上課出勤（10%）、講課互動(dòng)（15%）、小組匯報(bào)（15%）、思想對(duì)決（10%）、文獻(xiàn)搜集（15%）、課程論文（20%）和自我評(píng)價(jià)（5%）等8種形式對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行多元體系評(píng)價(jià)。

結(jié)語

綜上所述，在電氣自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐體系中實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)要從能力培養(yǎng)出發(fā)，以企業(yè)典型項(xiàng)目為依據(jù)，以具體工單為教學(xué)方向，實(shí)施教學(xué)做合一，做中學(xué)，學(xué)中做，在教學(xué)做過程中，學(xué)生基本知識(shí)，基本技能、綜合能力和崗位能力得到鞏固和提高。電氣自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐體系的內(nèi)容涵蓋設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、裝調(diào)、服務(wù)的環(huán)節(jié)與內(nèi)容，緊跟智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢和行業(yè)人才需求，為培養(yǎng)技術(shù)技能型復(fù)合人才做鋪墊。

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基金項(xiàng)目：2021年校級(jí)重點(diǎn)教改研究項(xiàng)目—基于BOPPPS模式的線上線下混合式教學(xué)研究與實(shí)踐、項(xiàng)目編號(hào)（21XJ04）

作者簡介：黨紅云（1986-? ），女，漢族，陜西西安人，碩士，中級(jí)職稱，研究方向：電氣自動(dòng)化、電路與系統(tǒng)。