１实践平台建设
以浙江省财政厅专项支持的电气工程及其自动化专业能力实践基地建设项目为依托,开展了特色实验平台建设.包含了新能源发电智能系统与电力系统继电保护、电力系统自动化相结合的综合型实验平台,以及计算机仿真系统和多媒体等设备,优化了实验设备资源,为探索型教学改革的实施创造了优良条件,既能提升教学效果,又能加强学生能力的培养[８Ｇ１０].优化后的新能源综合实验平台(以下简称综合实验平台)联接结构见图１.该实验平台既能进行专业入门实验,也可进行各类高级的电力系统大型设计实验,还可提供开放探索性的实验项目和各类软仿真实验平台,供学生进行自主设计、调试仿真和创新实验,提高了学生的学习积极性和实践创新能力.(１)新能源风光互补发电系统.该系统包含太阳能发电系统、风力发电系统、储能系统、电力电子逆变装置以及智能监控仪表等.可开展关于新能源发电、智能微网、电力储能等前沿技术的实验内容,还可开设科研发哺教学的相关大学生创新实验.(２)电力系统综合自动化试验台.WDTＧIIIC型７套,包含微机保护装置、励磁调节装置、准同期装置、转速调节装置、电力系统稳定器和各类电力检测仪表,该套设备每台还各配有一组连轴电机SFD型,它包含直流电动机和三相同步发电机并带有测速装置、功角指示器、减振装置、万向轮等.(３)电气控制及继电保护试验台.DJZＧIIIC型８套,包含各种电磁型继电保护装置、微机保护装置、自动重合闸装置、移相器、调压器和检测仪表等.该DJZＧIIIC型试验台与WDTＧIIIC型试验台都具有综合性强,安全保护措施全面等优点,且能实现丰富多变的线路模型与并网功能.(４)电力系统监控实验台.PSＧ７G型１台,包含电力联网功能组件、工控上位机、监控软件、报表打印机、各类智能监测仪表,相当于电力系统调度通信局的功能,可模拟多台６００mW机组在５００kV主电力网运行的技术参数.并带有风电和光伏发电可再生能源接口、统一潮流控制器UPFC接口,能实现丰富多变的线路模型并网发电功能,以及与新能源智能微网系统的对接.(５)多类型可变动态RLC负载１台,包含可调节的电阻、电容、电感、电动机等各类负载,可模拟自定义特性的综合负荷.(６)３３台计算机微机系统.安装有HDDZMSＧII微机监控管理系统、PSASP电力系统仿真软件、EMTP电磁暂态仿真软件、Matlab/simulink电力系统建模与仿真等,能进行电力系统自动化的各类仿真调试实验.(７)１套多媒体教学设施,并组建了含不间断电源UPS和数据服务器的教学微机局域网等,为实验教学多样化和网络化提供基础.
２探索性实验设计
基于该综合实验平台,设计了一系列探索性实验项目,改变传统模式,让学生自主探索.探索实验能充分发挥学生的主动性和积极性,有利于学生创新能力的培养[１１Ｇ１３].设计探索性实验将新能源发电技术等新兴教学内容融入到实验项目中.这些探索性实验的学习目的明确,以小项目形式交于学生小组来完成,教师仅提供必要的引导.学生通过前期准备、团队合作、分工协同、制定计划等步骤,自主完成实验.在实验过程中,灵活运用电气类专业知识、分析并解决实验中的难题,既能锻炼学生动手能力,又能培养创新精神和团队精神.一些代表性的探索性实验项目见表１.这些探索性实验要求学生在完成电气类课程入门实验的基础上,在课余时间,自主进行深入学习和实践。学生通过校园网络预约实验项目,实验室管理教师提供监管服务和安全防护.进行开放探索实验之前,学生需要做一些前期准备:首先,通过学校网络平台的教学辅助系统,查阅该类课程的文献和资料,特别是了解和熟悉已预约的开放实验相关知识;然后,做好实验预习和方案设计草案,交于实验室开放管理教师查阅,教师对设计案的基本原则问题和人员设备安全进行把关;管理教师在现场进行监管,对学生的所提疑问进行指导.探索性实验往往是不断尝试和摸索,自动保护跳闸和错误警报等不可避免,这样锻炼了学生在探索过程中克服困难、越挫越勇的精神.开放实验完成后,学生整理实验数据,分析归纳,写成总结报告,交于相应课程教师作为平时成绩和课外表现的依据.
３教学手段现代化、多样化
新能源发电技术等新知识不断更新,使得电气类专业的实验教学内容不断增加,为此利用多媒体教学、网络技术和计算机仿真等现代化教学手段,进行配套辅助,提高教学效率.基于学校网络教学平台,建立了电气专业实验仿真辅助系统.学生可以通过该辅助系统,进行仿真实验、资料下载、信息发布、师生互动等内容,是开放型的网络化学习平台.教学内容的更新难以追上科学技术的发展,教科书内容也很难做到与领域技术发展同步更新,其不足之处需要通过及时补充相关参考书和文献来弥补.为能更好地引导、提高学生的自学能力、为学生今后从事创新科技工作打下良好的基础,需要改变传统的教学模式,要加强探索性实验教学,鼓励学生在实验准备阶段开展文献查阅、主题讨论、方案论证等探索性环节.在新能源发电综合实验平台的基础上,利用科研项目反哺教学,也是此次教学改革中的一种重要辅助方法.利用新能源发电相关的科研项目资源,开展具有前沿性的演示教学、开拓学生的知识面,并设立课程相关创新项目来反哺教学,使得部分主动好学的学生有深入学习的机会.目前,我校已形成了由研究生带领优秀本科生参与到导师科研项目的众多成功例子,培养出的学生在自主创新方面取得了不少佳绩.此外,科研反哺教学的方法还有设立课外科技项目或毕业设计课题,充分利用课余探索性实验,引导学生自主完成具有一定创新意义的设计项目.在新能源发电技术的充分利用,以及探索性教学改革模式的支撑下,电气类专业建设成了国家精品课程１门、省级精品课程３门,近年来获得浙江省优秀教学成果奖３项.而且,我校已有不少学生经过教师指导,取得了许多创新成果。探索性实验教学改革,使得电气类课程的理论教学和实践紧密结合,取得了良好的教学效果;还加强了科学前沿的教育,提高了教学水平,锻炼了学生的创新能力,培养出了一批优秀的创新人才.
４结束论
新能源发电技术是我校电气专业的新兴特色方向,而电气类专业实验也是电气、信息、机电、自动化等相关专业的重要教学内容.本文探索了新能源发电技术在特色专业建设和实验教学改革中的应用.建设了综合实验平台以优化教学资源;设立了一系列探索性实验来加强学生创新实践能力培养,利用多媒体教学技术和网络辅助仿真系统,鼓励学生在实验准备阶段开展文献查阅、主题讨论、方案论证等探索性环节,辅以课外科研项目反哺教学,使教学手段多样化和现代化,提高了教学水平.教学实践表明,该教学改革在电气类课程的应用中取得了成功,教学质量和效果得到了较大改善,学生的积极主动性和实践创新能力得到了提高.该项教学改革具有较强的推广性和示范性,能对其他工科专业课程产生一定的良好影响.同时,为我校电气工程及其自动化专业建设浙江省新兴特色专业提供了良好支撑.
作者：黄飞腾 翁国庆 单位：浙江工业大学
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