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電氣工程安全管理措施研究
一、“電機學(xué)”現狀及問(wèn)題
各門(mén)課程的銜接統籌,本科與研究生教育的協(xié)調,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”的培養模式,核心是通過(guò)打通本科生與研究生教育之間的隔離,強調培養內容上的拓展和實(shí)踐創(chuàng )新能力的提高,實(shí)現不同層次教育階段的平滑過(guò)渡和有機銜接,從而構建以本科教育教學(xué)改革為主體的創(chuàng )新性人才培養新體系,多規格多層次多模式培養高層次人才。浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院提出了電類(lèi)基礎課程的系統關(guān)聯(lián)化建設的想法和方案,并進(jìn)行了積極的嘗試,從系統的觀(guān)點(diǎn),按照統一整體觀(guān)重新設計相互關(guān)聯(lián)的課程, 如電路、電磁場(chǎng)、信號、電子技術(shù)基礎等。同時(shí),對各課程實(shí)驗進(jìn)行整合,實(shí)現跨課程可持續性實(shí)驗的開(kāi)發(fā)。因此,從關(guān)聯(lián)性分析入手,使學(xué)生既掌握扎實(shí)的基礎理論和專(zhuān)門(mén)知識,也能將其熟練運用到電機性能分析,實(shí)現“電機學(xué)”與電氣工程中其他相關(guān)課程的平滑過(guò)渡和銜接,對電氣工程專(zhuān)業(yè)的本科生和研究生培養都有著(zhù)重要的意義。同時(shí),通過(guò)“電機學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程建設的探索,將大大加強“電機學(xué)”及其相關(guān)課程的統一規劃建設、師資隊伍培養及協(xié)調發(fā)展,并對相關(guān)學(xué)科建設可起到促進(jìn)作用。圖1是“電機學(xué)”關(guān)聯(lián)性現狀與預期示意圖。
二、“電機學(xué)”關(guān)聯(lián)性分析
1.與相關(guān)課程的相關(guān)性
“電機學(xué)”的課程內容涵蓋磁路分析、變壓器原理、直流電機、交流電機(感應電機、同步電機)、永磁電機與開(kāi)關(guān)磁阻電機、控制電機、電機絕緣、電機發(fā)熱和冷卻等章節。這些章節絕大多數涉及電路中的很多內容,如回路法、節點(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)中的電磁感應定律、感應電壓(反電勢)計算、磁路的計算、自感和互感的計算、電磁能量計算、電磁力計算、渦流、損耗等內容,這些知識點(diǎn)在電機學(xué)中都直接或間接地體現出來(lái)。由于計算機的應用與普及,電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)等多物理場(chǎng)數值計算被引入“電機學(xué)”教學(xué)之中,為電機性能分析和校核提供了更為精確的計算工具,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.與課程建設的相關(guān)性
“電機學(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中應充分考慮它們的關(guān)聯(lián)性。“電機學(xué)”及相關(guān)課程的建設,與從事這些課程教學(xué)的教師、實(shí)驗技術(shù)人員息息相關(guān),師資隊伍實(shí)力提高和協(xié)調配合是實(shí)現“電機學(xué)”及其相關(guān)課程關(guān)聯(lián)性建設的關(guān)鍵。而相應的學(xué)科關(guān)聯(lián)性建設是“電機學(xué)”及其相關(guān)課程建設的有力補充、支撐和保障。學(xué)生既是“電機學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程建設的受益者,又是關(guān)聯(lián)性課程建設的檢驗者。因此,關(guān)聯(lián)性課程建設離不開(kāi)學(xué)生的積極參與。這些將在本文第三部分進(jìn)行介紹。
三、“電機學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程建設方案
1.“電機學(xué)”關(guān)聯(lián)課程的多樣化教材建設
電機學(xué)中大量地應用了電路、工程電磁場(chǎng)的概念、知識和分析方法,同時(shí)電磁場(chǎng)數值計算也為電機磁場(chǎng)分析和性能分析提供了強有力的工具,也更體現工程教育的背景。首先,在紙質(zhì)教材中,可引入相關(guān)電路、工程電磁場(chǎng)知識背景的鏈接,或者在講解理論、公式時(shí),介紹其所體現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(jué)地學(xué)會(huì )利用已有的知識,加深對電機學(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算方法獲得的計算結果,與相應的電機學(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)計算對電機分析的重要性,也開(kāi)拓他們解決工程實(shí)際問(wèn)題的思路。在電路和“工程電磁場(chǎng)”課程例題或習題中,適當增加體現電機原理的工程類(lèi)題目,在“電磁場(chǎng)數值仿真”課程中,增加電機電磁場(chǎng)數值分析的例題和習題,挺高學(xué)生的工程實(shí)踐應用能力。隨著(zhù)計算機技術(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)步對豐富傳統教學(xué)方式和紙質(zhì)教材建設起到了極大的促進(jìn)作用。多樣化的電子教材成為紙質(zhì)教材的有力補充。在現代教育技術(shù)中,多媒體教學(xué)發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越多的作用,電機學(xué)電子課件可以和其他相關(guān)課程相關(guān)章節之間進(jìn)行鏈接,從而方便地將不同課程知識關(guān)聯(lián)起來(lái)。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,各課程網(wǎng)站可提供豐富的教學(xué)資源,如習題難題解答、視頻、動(dòng)畫(huà)等教學(xué)素材,而網(wǎng)站中相關(guān)課程內容知識鏈接可使學(xué)生迅速將不同課程間相關(guān)知識點(diǎn)及相互的繼承關(guān)系聯(lián)系起來(lái),便于建立完整的知識體系。
2.電機學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)中突出關(guān)聯(lián)性
開(kāi)發(fā)電機學(xué)軟件,從工程實(shí)用背景出發(fā),可包含電機設計和電機電磁場(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)數值仿真知識與電機學(xué)貫通融合。在運行這些軟件時(shí),學(xué)生可通過(guò)幫助彈出電路、工程電磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)數值仿真和電機學(xué)中相應的理論和公式,在工程實(shí)際應用中掌握相互關(guān)聯(lián)的理論,并培養工程實(shí)踐能力。筆者開(kāi)發(fā)了電機設計軟件和電機多物理場(chǎng)分析軟件,通過(guò)這些軟件,加強學(xué)生對電機學(xué)及關(guān)聯(lián)課程的掌握。圖3是電機設計軟件界面及相應幫助信息。
3.“電機學(xué)”及其相關(guān)課程實(shí)驗改革中的關(guān)聯(lián)性
電機學(xué)本科實(shí)驗以三相變壓器參數測定、連接組測定和傳統電機如(直流、異步、同步電機)的參數測定、運行特性測試為主,多屬于驗證性實(shí)驗。隨著(zhù)教學(xué)改革的深入,更多新型電機如永磁電機、開(kāi)關(guān)磁阻電機和橫向磁通電機等的出現,為電機學(xué)實(shí)驗的改革提供了新的思路。如“測定永磁同步電機轉子中內嵌永磁體的剩磁” 實(shí)驗,作為新型電機的參數測定,需要“工程電磁場(chǎng)”和“電磁場(chǎng)數值仿真”課程中的相關(guān)知識;而電路實(shí)驗課程中,也可開(kāi)設單相變壓器參數測定和性能測量,為 “電機學(xué)”打下基礎。三峽大學(xué)電工電子實(shí)驗教學(xué)中心已有意將電路、模擬電字技術(shù)和數字電子技術(shù)實(shí)驗協(xié)調統一設置,體現這些電工電子基礎課程實(shí)驗的關(guān)聯(lián)性, 因此,在更為廣泛的相關(guān)課程范圍內,從關(guān)聯(lián)性觀(guān)點(diǎn)出發(fā),整合實(shí)驗項目和內容,將有助于包括“電機學(xué)”及其相關(guān)課程實(shí)驗在內的電氣工程類(lèi)實(shí)驗課程的協(xié)調發(fā)展。
4.師資隊伍和學(xué)科建設是關(guān)聯(lián)性課程建設的保證與支撐
關(guān)聯(lián)性課程建設,不是單一課程建設,涉及到各專(zhuān)業(yè)多門(mén)課程中對多種形式的教材、教學(xué)網(wǎng)站等資源、教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)和各層次實(shí)驗的統籌安排和協(xié)調配合。這對參加具有關(guān)聯(lián)性課程建設的教師而言,要求更高。這些教師不僅需要對自己講授課程的教學(xué)內容和教學(xué)規律非常熟練,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討論了“電機學(xué)”及其相關(guān)課程在多樣化教材建設、教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)和實(shí)驗課程建設的關(guān)聯(lián)性,可以看出,從關(guān)聯(lián)性角度進(jìn)行課程建設,需要承擔相關(guān)課程各教學(xué)環(huán)節的教師和實(shí)驗技術(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)內容,經(jīng)過(guò)充分討論和磋商,找出各課程的關(guān)聯(lián)內容和關(guān)聯(lián)方式,巧妙制定各課程各種教學(xué)環(huán)節中的教學(xué)內容關(guān)聯(lián)方法,并通過(guò)教師的努力加以實(shí)現。這些工作量大,需要教師和實(shí)驗技術(shù)人員的相互協(xié)作,因此,強有力的領(lǐng)導集體、切實(shí)有效的激勵機制和資源保障措施必不可缺。充分調動(dòng)參與關(guān)聯(lián)性課程建設教師和實(shí)驗技術(shù)人員的積極性,穩定和擴大師資隊伍,并不斷通過(guò)協(xié)調和磋商,及時(shí)解決課程建設中出現的各種問(wèn)題,推動(dòng)關(guān)聯(lián)性課程建設的協(xié)調發(fā)展。在關(guān)聯(lián)性課程建設中,相關(guān)學(xué)科的學(xué)科建設同樣起到了支撐作用。“電機學(xué)”及其相關(guān)課程涉及電氣工程一級學(xué)科中的“電機與電器”和“電工理論與新技術(shù)”等二級學(xué)科,這些學(xué)科的研究成果,可以提供工程實(shí)際應用范例,總結新的原型例題,開(kāi)發(fā)新的開(kāi)放創(chuàng )新實(shí)驗,可豐富“電機學(xué)”及其相關(guān)課程各教學(xué)環(huán)節的教學(xué)內容。同時(shí),參加學(xué)科建設,參與科學(xué)研究,明確教師的發(fā)展方向,調動(dòng)教師的積極性,同樣對教師隊伍起到穩定作用,同樣可以促進(jìn)課程建設。
5.充分發(fā)揮本科生自主學(xué)習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,對知識的掌握都是在個(gè)別點(diǎn)上,不易融會(huì )貫通。因此,通過(guò)本科生對“電機學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程的學(xué)習和軟件的使用,逐步培養本科生的自主學(xué)習的能力,建立“電機學(xué)”及關(guān)聯(lián)課程的整體系統知識體系。研究生由于參加實(shí)際的工程問(wèn)題研究,如對電機進(jìn)行設計、優(yōu)化、控制和故障監測,積累了一定的工程實(shí)踐經(jīng)驗,其從事助教工作,可以將自己的工程背景知識傳給低年級同學(xué),使本科生在學(xué)習“電機學(xué)”及關(guān)聯(lián)的課程時(shí),可通過(guò)實(shí)例掌握電機學(xué)及相關(guān)課程的系統知識。
四、結論
本文針對三峽大學(xué)電氣工程專(zhuān)業(yè)的“電機學(xué)”教學(xué)中存在的知識體系相對封閉,不利于學(xué)生將所學(xué)各相關(guān)課程知識融會(huì )貫通等問(wèn)題,分析了“電機學(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)數值仿真課程的關(guān)聯(lián)性,提出了在“電機學(xué)”關(guān)聯(lián)性課程中開(kāi)展多樣化教材建設、教學(xué)網(wǎng)站建設及共享資源制作、教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)的關(guān)聯(lián)性課程建設方案。探討了師資隊伍和學(xué)科建設對關(guān)聯(lián)性課程建設的重要性,通過(guò)關(guān)聯(lián)性課程建設,提高學(xué)生對“電機學(xué)”及相關(guān)課程的掌握程度,加強學(xué)生的工程背景知識和實(shí)踐能力。
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