电力工程实例(精选8篇)
时间：2023-07-16
时间：2023-07-16
电力电子技术是由电力学、电子学和控制理论交叉、融合而形成的综合性技术和学科，具有专业性、实用性和综合性的特点。随着新材料、电路理论、数字控制理论和节能技术的发展，电力电子技术得以飞速发展，其应用领域已遍及工业、交通、通讯、电力、航天、航空、航海等各个领域，亦成为工业自动化、电气工程及其自动化专业等学科的专业课程。
在电力电子技术快速发展、教学条件不断健全的现状下，仅依赖传统教学方法，很难实现培养应用型技术人才的需要。为此，各个高校结合自己学校的特色和具体情况进行了电力电子技术课程的教学改革研究。文献[1]、[2]结合工程技术现状对教学内容进行了研究，文献[3]、[4]对电力电子技术教学方法进行了研究，文献[5]～[7]对实践教学环节进行了研究。但这些研究往往只针对教学环节的某个方面进行，并且绝大多数是在传统教学法的基础上，引进多媒体或加强实践环节而展开。
本文结合我校的具体情况，响应普通本科高校向应用型转变的号召，以培养应用型技术人才为目标，探讨以工程案例贯穿整个教学过程，以学生为主体，采用引导型教学模式的电力电子教学新思路。
一、工程案例选择
电力电子技术的教学分为理论教学和实践教学。教学内容主要涉及电力电子器件、四类基本变流电路、电力电子电路的控制技术、软开关技术和工程应用的基本知识。变速永磁发电系统在风力发电、内燃机发电等领域应用广泛，涉及电力电子技术课程的绝大多数教学内容。本文选取小型变速永磁发电系统实际工程作为主线，串联课程知识。所选变速永磁发电机系统结构如图1所示。
变速永磁发电系统由主电路和辅助电路构成。主电路由永磁发电机组和变流电路构成。正常工作时，内燃机带动永磁发电机发出幅值频率变化的交流电，经整流电路后变成直流电，由直流升压电路将电压变换至350V，由逆变电路产生220V、50Hz的交流电输出给负载。辅助电路由双向升降压变换电路构成，可将350V的直流电压变换成30V的低压，给28V的储能电池充电；在需要时也可以将储能电池中的电能通过升压补充到直流高压中，改善供电性能。由图1可以看出，所选工程实例涉及知识涵盖了电力电子技术课程的整流变换、直流变换、逆变、软开关技术及相应的工程应用知识，完全可作为工程案例主线贯穿整个教学内容，再补充个别支线工程案例即可构建完备的基于工程实例的电力电子教学实例。
二、教学模式研究
当前高校的两个主要任务是人才培养和科学研究。对于工科院校而言，将两者合理的结合，在进行人才培养的时候，将理论与工程实践结合，既锻炼了学生发现问题、解决问题的能力，也为科研课题和科研人才的培育奠定了基础。这就需要转变传统的课堂教学模式，将教学过程以教师为主转变为以学生为中心，教师进行引导、督促学生完成学习、分析、总结和实践的学习过程。通过加大学生在教学过程的主动性，提高教学效果，为实际工程技术能力的培养奠定基础。
1、课堂讲授。教师对新知识的课堂讲授采用引导方式：（1）首先采用工程案例视频展示知识点在实践工程中的应用，让学生对知识点有感性的认识；（2）通过教学课件对知识点的知识架构进行讲解，让学生建立相应的知识体系框架；（3）结合工程案例，对重点、难点内容进行示范性分析，加深学生对知识点的理解，提高学生对知识点在工程中的应用能力；（4）针对知识点内容，提出问题，让学生带着问题去学习并找出解决问题的方法。例如，通过变速永磁发电机组整流部分的实例展示，引出整流电路的常见类型和特点，对单相桥式相控整流电路和单相桥式斩控整流电路典型工况的分析，引导学生采用类比方式对其余类型整流电路进行学习、分析和总结。
2、课堂讨论。学生在规定教学时间内对基本知识点进行自主学习、总结，并在教师的指导下，通过理论分析和借助软件仿真手段，在给定工程背景下进行相近电路的性能分析、对比，从而加深对知识点的理解，区分相近知识点。如针对变速永磁发电机的整流部分，分别采用各种典型整流电路来实现相同的技术指标，并从波形、数值等多个方面进行对比，总结各类整流电路的特点和应用场合。在设定教学节点处，指导学生按组进行阶段性学习总结，并进行课堂讨论，通过书面报告或课堂总结汇报形式，将讨论结果进行总结并与其他小组进行交流，巩固所学知识。
3、基础验证实验。通过课内小实验和虚拟实验平台，如在课堂通过专用教学演示设备对不同整流电路进行实验演示和分析讲解，从而实现对学习内容进行自主验证，通过理论与实践结合，进一步促进学生对知识点的理解，也为提高学生的实践动手能力奠定基础。
4、设计实验。在阶段性学习结束后，教师根据实际科研项目，设定相关题目，让学生利用已学知识提供解决方案的设计与验证，其目的是让学生借助于电力电子技术知识对实际工程问题解决方案进行模拟设计，训练学生对电力电子技术知识的综合运用能力、提高学生查阅科技文献的能力、培养学生分析问题和解决问题的能力。这类实验综合性强，考虑到教学时间的限制，一般通过团队形式完成，通过需求分析、理论计算、原理设计、仿真验证和设计实现等环节，培养学生团队协作能力和利用所学知识分析问题、解决问题的综合能力。
一、引言
《机电一体化系统设计》课程可以使学生建立机电产品的一体化设计思想，把电子技术、传感器技术，自动控制技术、计算机技术和机械技术有机地结合起来，并且能运用所学知识对机电一体化产品进行分析或设计，使学生具备解决生产过程中机电设备的运行、管理、维护和改造等实际问题的初步能力。这门课程既涉及理论知识的学习，又强调学生的实际动手能力，因此非常适合运用案例教学法。通过设计合适的教学案例及实训教学装置来引导学生自主探索、分析、理解案例中所包含的多学科问题和相关技术，采取即学即用、理论与实践无缝对接的教学方法，掌握案例中的科学知识和分析解决问题的工程实践能力，形成一个为解决问题学习，带着任务探索实践的学习氛围，最终达到教学目标。学生通过自导引小车案例，完成从机械本体设计、装配、电控系统搭建、程序框图及程序代码编写的全部过程，培养学生设计、调试及研发的能力，提高学生解决工程实践问题的能力。
二、自导引小车案例教学内容设置
1、理论教学内容。自导引小车是工业生产中得到广泛应用的典型车间自动设备，此系统从单片机控制系统硬件及运动轨迹算法、软件编程等方面锻炼学生的实际应用能力。自导引小车理论教学内容包括：介绍自导引小车简介及应用场合；自导引小车的工作原理；导引方式分类；路径规划；单片机控制系统；直流电机脉宽调速知识及实现方法；轨迹识别传感器原理及应用；双电机驱动行驶系统策略分析；Keil C单片机软件编程及调试。讲授时与案例相关的内容重点讲解，将已经学过的分散知识融合到一个案例，让学生体会到所学知识之间联系，对机电一体化的五大组成部分有更加明确的认识，掌握该实际工程应用中所涉及的内容和设计方法，实现系统地运用所学知识指导实际工程的目的。
2、工程实训内容。自导引小车案例实际操作环节为4周时间。在这4周中，首先完成机械结构设计；利用Proteus进行自导引小车控制系统硬件原理图设计和软件仿真；进行自导引小车运动轨迹设计；在采购来的电子元件和自制的一些零部件的基础上，组装自制自导引小车模型和搭建电路板实物；利用Keil C编程软件进行控制系统软件程序开发；自导引小车设备循迹、调试、运行等主要环节。（1）自导引小车机械系统设计，包括传动系统、转向系统。要求：自导引小车模型载重50kg。（2）自导引小车控制系统设计。主要电气元件包括：AT89C系列单片机、直流电机、直流电机驱动器、循迹元件、避障元件等芯片。（3）控制系统软件程序开发。要求实现按照预设轨迹运动并能实现调速。（4）自导引小车系统调试。上述四部分内容基本控制在每周完成一项内容，各项任务完成之后，总结并整理相关资料。
三、案例实施过程中注意事项
案例教学的目标是否实现，主要依赖两方面：（1）教师指导作用的实现；（2）学生自身重视程度。鉴于上述两点，笔者认为在进行自导引小车案例教学过程中，需要注意以下几方面的内容。
1、充分了解学生的动向。这个案例学生积极性比较高，但是忽略控制知识要求较高，机械结构也要兼顾的特点。教师要了解并根据这情况，从内容设置上要强调机械部分的重要性，在控制电路原理上要多提高，不能只满足小车能跑起来的外在现象，对于深层次的理论知识也要掌握，这样才算真正学懂单片机控制的机电一体化系统。
2、充分发挥学生之间的带动作用。在案例实施过程中，教师每天到场进行指导。但是大部分时间学生之间的交流更方便，学生在遇到各种各样的问题，学生之间互相切磋问询更能提高学习的效率和兴趣。出现共性问题时，教师要进行指导。学生还自发建立了QQ群，有问题都可以在群里商量讨论，教师也可以参与到其中。学生在整个案例实施过程中，教师和学生、学生和学生的互动交流，把主动权交给学生。
3、严格把关考核环节。这一案例教学是在本科生教育中应用的，学生人数较多，鉴于案例实训资源有限，学生分组进行，一组学生共用一套实训设备，共同完成整个设计任务。因此，教师要严把考核环节，在案例实施过程中，通过平时考勤、观察，最后，了解每个学生学习动手情况，根据学生承担的任务内容进行答辩提问，以杜绝学生没有认真参与现象的出现。最终目的是要让选择这一案例的每个学生都能有所收获。
四、自导引小车案例考核方法
由于教学分理论与实践两个部分内容，因此考核方式将分为笔试试卷和工程实训两个部分。其中，笔试考核部分，本案例理论知识考核占《机电一体化系统设计》试卷总分数的20%；工程实训部分分组完成，每组需要完成以下内容：（1）案例设计说明书1份；（2）机械结构三维模型图1张（电子版），二维设计装配图1张及主要零件图；（3）电气系统原理图1张；（4）程序框图及程序清单；（5）演示视频。每项内容占20分，工程实训总分数为100分。最后以小组为单位进行答辩，以设备能够调试运行为通过主要指标，同时对每个人对设备的总体方案和主要内容进行陈述，对其负责的部分内容进行答辩询问，回答问题完整且正确才算通过。这个可以督促每个人认真训练，达到培养其工程实践能力的目的。
五、案例教学实施效果分析
案例教学在机械2012级、2013级机电方向本科生中进行，《机电一体化系统设计》课程共40学时理论教学，共讲述5个案例，该案例占6个学时。教师通过积极备课，完善自导引小车案例教学内容。理论教学多以图片和视频形式展示给学生，让学生有更直观的感性认识，提高学生的兴趣和注意力。从实践效果看，效果比以往单纯文字讲述要好很多。自导引小车案例工程实训共有20名学生选择该案例。20名?W生分成4组，每一组都动手装配调试一套自导引小车设计和工程实训过程，每一组的设计方案要求和参数不一样，小车所行走的轨迹不一样，最后提交要求的全部资料。通过对本次工程实训教学实施过程的观察和思考，结合学生的实际实施情况和最后答辩考核情况，效果分析如下。
1、对于自导引小车机械系统设计任务，实训装置是小车模型，机械结构较简单，要求学生根据工厂使用的自导引小车，增加机械结构的强度进行结构设计计算，进行三维图、二维图、零件图的绘制。该环节主要训练学生机械结构设计、计算校核关键部件以及?C械制图能力。由于学生进行过机械设计课程设计，对于机械图具有较好的基础，比较容易完成。主要是要学习三维软件的使用。同学们根据未来各自希望从事的专业，选取了不同的三维软件来进行制图。
2、对于电气控制系统设计任务。学生们对实际电气控制系统和电气元件了解有限，前续课程缺乏电气控制系统的课程设计，学生通过自学所用开发软件Proteus和编程软件Keil C，掌握了实际工程中电路原理图设计，增强了学生自主学习的意识和能力。通过硬件电路图的实物实现环节训练了学生线路板的印刷、实物连线及硬件系统检测能力。从效果来看，学生们在实训过程中掌握了控制系统硬件原理图及其电气元件，了解了实际工程中的接线方法，加深了对机电一体化控制系统的认识，培养了他们运用已学知识理论与实际的结合解决工程实际问题的实践能力。
关键词：电力电子技术；教学改革；仿真
作者简介：李林琳（1977-），女，辽宁沈阳人，长春工程学院电气与信息工程学院，配电自动化吉林省高校工程研究中心，讲师；邢顺涛（1976-），男，吉林延吉人，长春工程学院电气与信息工程学院，讲师。（吉林 长春 130012）
基金项目：本文系2011年长春工程学院教学研究课题的研究成果。
中图分类号：G642、0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0064-02
“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的专业基础课程，在人才培养方案和课程体系中起着至关重要的作用。通过“电力电子技术”课程的学习，使学生掌握电力变换的基本理论知识，为后续专业课程打下坚实的理论基础。本课程来源于工程实践，理论与实践并重，因此，本课程将实践贯穿始终，具有层次性和互补性。通过理论教学、实践锻炼、MATLAB仿真等教学活动，有助于提高学生理论联系实际和应用创新的能力。
一、“电力电子技术”课程教学改革的必要性
目前“电力电子技术”的教学仍然停留在传统的教学模式上，即在课程教学中依照教材的内容和顺序讲述各种电力变换原理。[1]这种传统的教学模式存在以下弊病：第一，传统的教学思想重视学生对书本知识的掌握程度，忽视学生的素质教育，忽视学生应用创新能力的培养；第二，传统的教学形式方法单一，课堂上教师讲授课程，学生只是被动参与，这样很难激发学生的学习兴趣；第三，由于现行教材不能很好地体现电力电子技术的应用和发展，且教材中讲授的理论都只集中在技术层次，而忽略了现场应用的实际因素。因此现有的教学存在与实际脱节的情况，从事电力系统及相关行业工作的学生走上工作岗位后，还需投入大量的时间去了解电力电子技术的新原理和在电力系统中的应用，以及电力变换对电力系统的影响。
本文主要是针对长春工程学院（以下简称“我校”）电气自动化专业的“卓越工程师培养计划”，在“电力电子技术”课程教学中探索科学合理的教学方法，加强实践教学工程针对性，培养学生创新思维，提高学生理论联系实际的能力，为成就未来的“卓越工程师”奠定基础。
二、探索“电力电子技术”课程的教学方法
1、采用多媒体教学，增加教学的直观性
由于“电力电子技术”课程中有很多电力变换的原理需要画波形，受板书的限制，授课的信息量很有限，所以可将“电力电子技术”课程的有关内容制作成多媒体课件进行讲解。讲述时多媒体教学可与黑板手写教学同时进行，将多媒体教学和手写的重点、难点知识相结合，增强教学效果。
现在“电力电子技术”课程的多媒体课件有很多，但是这些课件普遍存在一个共同的缺点：课件制作过于简单，缺少动画和过程讲解，很多原理图都是直接出现，很多结论也是直接给出，这样对于刚刚接触电力电子的学生来说很生硬，很难提高学生的学习兴趣。对于“电力电子技术”课程的改革，首先从课件入手，重新制作课件，在课件中增加大量动画和工程实例。比如在讲授整流电路时，对于每一种整流变换的电路图结合工作原理都制作了动画。教师在上课时，讲到某一回路和器件时，该回路和器件都有明显的标注、声音和动画变换。这样，学生有更直观的视觉和听觉感受，加深对工作原理的理解。
2、引入问题教学法，激励学生自主学习
该方法是指采用互动学习的方式，在引出一个新的知识点时，教师首先将问题提出，让学生先进行充分讨论，通过问题来激发学生学习的自主性，然后由老师进行总结，得出一个正确的结论。例如，老师在课堂上给学生提出问题：如果三相桥式整流电路中，某一相触发电路的触发信号丢失，整流电路负载侧输出的波形会是什么样？先请学生阐述自己的观点，然后由老师理论讲解。教师还可以利用MATLAB程序，在课堂上演示，使学生加深对理论知识的理解。这种方法可以极大地激发学生的兴趣，使学生成为主动的学习者。问题式教学方法与国际教育相接轨，国外的教育跟注重人的培养，老师不会每天给学生留作业，通常会让学生准备课题，上课进行讨论。国际教育更需要学生自己主动学习，学习完全是自己的事，这样更好地培养学生的逻辑思维、语言表述和创新意识。
3、推进案例教学法，引领学生探究工程实践
“电力电子技术”的理论教学应与电力企业及日常生产、生活实例相结合。实例可根据教学内容穿插引入，课堂上引用的例子尽可能是学生日常接触过的或电力行业中的设备，这样学生会更感兴趣。相关章节举出相应实例，指出课本上的基本电路、基本原理是怎样运用的实际中去的。这样一方面能深刻地讲述教材上的基础知识，另一方面能扩大学生的专业应用能力，将会有更好的教学效果。例如，在讲完脉冲宽度调制技术（PWM）基本原理内容后，通过风力发电生产案例引入变频器。首先给出变频器的主电路及各部分参数要求，其次根据变频器的主电路图，结合理论课讲过的整流、逆变和PWM控制理论给出变频器的工作原理，最后可以利用MATLAB仿真软件给出逆变器各参数波形图。
同理，在讲授电力电子各部分基本知识的基础上，可以适时地引入电力企业生产实际案例，使学生对电力电子技术在电力系统中的应用和电力变换对电网稳定性和电能质量的提高、及电力电子新技术的发展对新能源、高压直流输电和柔流输电技术等的影响有所了解，以提高学生的理论知识和实践能力。
三、加强实践教学
“电力电子技术”是一门实践性很强的课程，实验实践环节占据十分重要的位置。通过“电力电子技术”课程实验、实习、教学仿真及学生的科技创新活动等活动，构成了螺旋上升式的实践教学体系，逐步提高学生的实践动手及应用创新能力。
1、课程实验
电力电子实验室实行开放式管理，开设近十个实验，教师教学中可根据需要从中选做5个的实验。每个实验每个班级分批、分组进行，每组最多不超2人，每次实验都由任课教师和一名电力电子实验室老师共同指导，这样教师可以对每组学生进行详细指导。通过课程实验，可以增加学生的感性认识，提高学生的动手能力，激发学生对所学知识的探索欲望，加深对理论知识的理解。
2、仿真教学
仿真实验模块主要是根据教学内容设计了相关的仿真实验内容，要求学生完成简单的电路设计，实现所要求的电路功能。为完成“卓越工程师培养计划”的目标，现将MATLAB仿真引入到电力电子技术的理论与实践教学中，培养学生分析解决问题的能力，在掌握基本理论知识的前提下，培养学生创新意识。
在对比目前比较流行的仿真软件后，发现MATLAB更适合电力电子仿真。用计算机仿真可以方便地进行不同器件、不同参数的比较，进行反复试验。MATLAB提供的仿真工具箱SIMULINK，是一个功能十分强大的仿真软件，可以根据用户的需要方便地为系统建立模型，并且十分直观，它的仿真精度很高，仿真结果准确。应用计算机仿真来研究电力电子技术，有利于提高研究效率，降低研发成本。
“电力电子技术”仿真所用到的电气、电子元件模型全部都包含在MATLAB元件库里面。在MATLAB提示符下键入Powerlib命令，这个命令将打开SIMULINK仿真窗口，同时显示出电力系统模块工具箱。电力系统仿真环境简称“psb”，它几乎提供了组成电力系统的所有元件。其中包括：同步机、异步机、变压器、直流机、线性和非线性模块、传输线路、断路器、负荷模型、电力半导体器件、控制元件、测量元件以及信号显示模块等等。
应用MATLAB软件，着重研究整流、逆变、斩波及变频等基本电路的仿真及其波形结果分析，验证课本中的基本原理。例如整流电路中，对不同的触发角、不同的负载时参量输出波形会产生什么样的差别等，使学生能够对这些比较难以理解的抽象内容有一个直观的认识。如图1单相桥式可控整流电路原理图。
在仿真电路中，更改负载的参数就可以得到不同负载类型，如电阻性负载和阻感负载。对于相位控制的整流电路来说，控制角的相位直接影响输出波形，可以利用MATLAB仿真调整控制角α数值，观测单相桥式整流电路的输出波形，及晶闸管两端的电压、电流的波形图。当α=60°时，各参量输出如图2。
MATLAB软件也可以对一些复杂电路进行模拟仿真，如改变触发角对波形的影响、缺相对波形的影响等等，并对其波形结果进行量化分析研究。通过改变各项输入参数观察其波形变化，从而使学生对电路模型能够熟知和精通，加深印象，改善课堂教学效果。
3、体验式教学
根据卓越工程师培养计划，为提高学生的实践能力，部分课程的实践环节可占总学时的50%，根据“电力电子技术”课程的特点，可将课堂直接搬到仿真实验室、实训基地甚至单位现场。根据现场实际设备结合所学的理论知识进行讲解，加深学生对电力电子技术一些抽象概念的理解，做到理论与实际相结合。
对一些有兴趣的学生，可以组织参加教师的科研实践、学校或省级科技创新计划、全国电子大赛等。很多学生在比赛中获得优异的成绩，取得良好的效果。通过引领学生参与学科竞赛及科技创新活动，使学生对于知识的应用与创新有了完整的体验。
四、结论
电力电子技术在不断地发展，教学内容与方式也要相应地变化。结合教学方法的改革，可引入新的教学内容；理论授课结合仿真、工程案例和实践教学环节，使枯燥的理论变成体验式课程，激发学生的学习兴趣，使学生牢固地掌握电力变换的基本理论和当今电力电子技术发展的新动向，丰富知识面，为今后的工作打下坚实的基础。
关键词：电液比例控制 组成 分类 应用
中图分类号：THl37
文献标识码：A
文章编号：100713973(2011)010-036-02
电液比例控制技术是一种将模拟或数字信号成比例地转变为液压系统中连续的流量或压力的控制技术。作为近年发展起来的介于普通开关控制与电液伺服控制之间的一种新型控制技术，已成为现代控制工程的重要组成部分，在各个行业中得到了充分的发展和应用。
1、电液比例控制技术的发展概述
电液控制技术最早源于海军舰船的操舵装置，后来由于二战的军事需要，加快了对液压伺服系统的研究，四零年底在飞机上首次使用了具有较快响应速度的电液伺服系统：50年代永磁力矩马达和以喷嘴挡板阀作为第一级电液伺服阀的出现，形成了当时响应速度更快、控制精度更高的电液伺服系统；60年代各种结构的伺服阀的研制与使用，使电液伺服技术日趋成熟，促进了电液伺服系统的发展和完善。
随着计算机和电子技术的发展，自动控制对电液控制技术的需求显得更加迫切和广泛，而电液伺服阀的抗污能力差，制造精度高，维修成本高，系统能耗大等特点使企业难以承受，电液比例控制技术应运而生。60年代末出现的工业伺服阀是在工业液压阀的基础上使用了比例电磁铁，由于其几乎不含受控参数的闭环反馈，多用于开环控制。70年代，各种内反馈原理元件的大量问世，使得闭环控制成为可能。80年代，比例元件的设计原理得到不断完善，采用了压力、流量、位移内反馈和动压反馈及电校正等手段，使阀的稳态精度、动态响应都有了进一步的提高，除了中位存在死区外，其他性能与工业伺服阀接近：同时出现的电液比例插装技术，实现了液压系统高压、大流量、集成化方向的发展要求。目前，电液比例控制技术大量应用于工业控制领域，其较强的抗油污能力和低廉的价格，具有很强的市场竞争力。对各种电液控制阀的性能比较见表1。
2、电液比例控制系统的组成和分类
2、1电液比例控制系统的组成
液比例控制系统由电液比例控制单元(包括电、机械转换器在内的比例电磁铁、电液比例变量泵及变量马达)、液压执行单元(通常为液压缸或液压马达)及动力源、电子放大及校正单元、工程负载及信号检测反馈处理单元等部分组成，如图1所示。
电子放大元件将电信号输出给电、机械转换器内的比例电磁铁，电磁铁将此电信号转换为作用于阀芯上的力，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变。当电信号发生变化时，作用在阀芯上的力随之改变，该力或位移作为输入量施加给工作阀，工作阀上产生一个与输入的电信号成比例的流量或压力。系统中可以有各种反馈和校正装置，用来改善系统的动静态特性。
2、2电液比例控制系统的分类
电液比例控制系统按是否有反馈可分为开环比例控制系统和闭环比例控制系统。
开环电液比例控制系统的组成比例控制不经对某些控制量进行检测和比较环节，直接进行输入信号对输出量的单向传导，实现对终端的控制，系统稳定性好，功能性强，结构简单，缺点是精度低，误差大，容易受外界因素的干扰，一旦出现预期外的偏差，无法调整控制。
闭环比例控制系统是在开环控制的基础上加入了反馈元件，将输出的全部或部分数据反馈到输入端，输入量与反馈信号比较得到的差值，输出给比例控制的核心元件，从而调整输出量与期望值相同，其优点是受到干扰时能减小偏差，控制精度高、动态性能好、抗干扰能力强等，缺点是结构复杂、调试维护复杂、系统稳定性差等。
另外，按被控对象来分类电液比例控制系统可以分为；比例流量控制系统、比例压力控制系统、比例流量压力控制系统、比例速度控制系统、比例位置控制系统、比例力控制系统、比例同步控制系统等；按控制信号的形式又可分为模拟控制和数字式控制。数字式控制又分为脉宽调制、脉码调制和脉数调制等。
3、电液比例控制技术在各个行业中的应用
3、1在冶金行业中的应用
冶金机械正在向大型化、连续化、高速化和自动化的方向发展。在电解极板加工机组中运用电液比例技术后，其传动的可靠性、控制精度、稳定性和生产效率都大幅提高，降低了生产成本；而运用电液比例控制系统设计的冶金冷却回路，提高了系统元件的使用寿命，便于快速故障诊断和响应，取得了突出的经济效益。而开发以纯水作为介质的电液比例元件、抗高温和防腐蚀及纳米材料的应用对电液比例控制技术提出了更高的要求。
3、2在工程机械中的应用
利用电液比例阀代替布置在工程机械操控室的多路阀，提高了主机总体设计的柔性，改善了操作特性。在汽车起重机中的起升机构、伸缩机构和防止二次起升下滑机构的控制系统中，都运用了电液比例换向阀，保证了起重机作业的可靠性。另外采用节约能量、提高控制精度的负载传感与压力补偿技术，能根据负载的变化导致的压力变化调整输出量以适应工作环境的需要，实现并列执行元件运动时的互不干扰。
3、3在矿山机械中的应用
在带式输送机的自动张紧装置中，布置电液比例方向阀来控制张紧油缸的动作，或用比例溢流阀控制液压马达的输出扭矩来实现张紧力的适时控制。
随着电液控制技术和数字式无线通讯技术的迅速发展，在移动机械如挖掘机、凿岩机、高空作业车、桥梁检测车等多种移动式机械上布置遥控接收装置，将接收到的无线电信号转换为控制信号，代替原来手动操作的各个元件，进行相应动作，成为遥控型的工程机械。
另外在船舶机械、机械加工设备中电液比例技术都有很广泛的应用。
4、电液比例控制技术的发展趋势
由于电液比例控制系统的控制信号可方便的实现液流的流量、压力的比例控制，元件少，结构简单，精度高，自动化程度高，在各行业得到了普遍使用。目前电液比例技术在朝着通用化、模块化、组合化、集成化和经济化的方向发展，尤其是比例技术与插装技术相结合，方便实现大功率大流量液压系统的控制。
参考文献：
[1]李军。电液比例技术在工业领域的应用[J]、机械工程及自动
化，2008(08)、
[2]路涌祥，胡大、电液比例控制技术[M]、北京：机械工业出版社，
1988、
关键词 电气控制 PLC 工程案例式
中图分类号：G424 文献标识码：A
0 引言
目前，企业对高层次电气自动化技术人才的需求量也急剧增大。电气工程及其自动化专业主要培养在电气工程系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理等领域从事研发、运行操作与管理工作的高级专门人才。
随着生产自动化程度日益提高，可编程控制器（programble logical control，简称PLC）在工业自动化控制的各个领域得到了极为广泛的应用，因此在专业课程体系中设置了“电气控制及PLC技术”课程，是一门理论与实践结合、应用性和工程性很强的课程。
本文针对“电气控制及PLC技术”的特点及培养目标，总结以往的教学经验，选择了“工程案例式”教学法，以部分学生进行个别工程案例的试验教学，产生了明显不同的教学效果，因此，此种教学方法很有继续研究实施的必要性。
1 “工程案例式”教学法简介
案例教学法（case methods of teaching）作为一种教学方法的形成和运用，我国于20世纪80年代开始引入管理案例教学法，列入了各高校的教学改革计划，但工科类课程工程案例教学还不太多。广西工学院的李冰研究了工程案例教学在“机械工程测试技术”中的应用；郑州轻工业学院的张勇等人研究了工程案例在电类专业实践教学体系中的应用，他们的研究为工程案例教学法在工科推行奠定了基础。但工程案例教学在“PLC技术”教学中应用的研究很少见，仅在类似关联课程提到，例如蔡志兴的部级精品课程《智能控制》中提到“采用案例式教学方法对提高学生工业控制的工程应用能力有很好的效果”，但在课程内容安排上仍然偏重于先前的项目式教学法，并没有体现具体的工程性质的教学方案。
2 “工程案例式”教学法设计
传统的PLC技术及应用课堂教学以讲授各章节的理论知识为中心，学生以学习理论为主，对工业电气工程中的实际应用能力缺乏训练，学生难以建立“工业工程控制系统”的概念，缺乏工程应用能力。
针对学生入职后存在的“工作岗位适应性差，缺乏工程实践能力”等问题，围绕着提高学生工程应用能力的目标，拟通过工程案例呈现工程现场所遇见的真实实际问题，带动基础知识学习的同时，激发学生的学习兴趣，锻炼学生的工程应用能力，最终培养出能够进行专业的PLC自动化工程项目设计、编程、调试、维修技术的高技能人才，能直接为企业所用的“成品”人才。
通过行业、企业调研，PLC目前广泛应用在自动机床控制、机电产品生产工艺过程控制、采矿和冶金工业控制、化工生产过程控制、轻纺生产控制、锅炉和水塔控制中、木材加工控制、交通运输以及市容市貌装饰等方面，综合以上企业需求，本项目拟制定8个相对应的工程案例（图1所示），通过这些工程案例的学习，使学生具备三个课程面向的岗位所需的三个核心能力为：（1）PLC系统运行、维护、调试和系统设计能力；（2）PLC系统设备安装调试、运行、维护和设计的能力；（3）PLC相关设备销售及售后服务的能力。
PLC技术在工业控制领域应用得越来越广泛，主要根据浙江经济类型选择了以下应用领域作为案例对象，其中8个案例涵盖了学生的就业范围，也可以满足课程三个核心能力要求的学习。
在以后的项目研究中再对此8个案例进行细化，使其进一步符合工程案例的4个要求：（1）目的性——案例教学的目的是为了让学生理论联系实际，通过案例让学生掌握基本的原理和概念，提高发现问题，解决实际问题的能力。（2）真实性——案例中一定要包含相应行业的现场要求及行业控制特点，与实际工程设计要求吻合，有助于学生工程应用能力的真正提高。（3）启发性——一个好的案例需要蕴涵一定的问题，能启发学生思考，发现多种解决的途径。问题越诱人深入，越能够给学生留下较多的思维空间，教学效果越好。（4）生动性——案例必须生动活泼，引人入胜，这样才能引起学生的兴趣，以便展开深入的思考。
3 结束语
根据课程现状，采用工程案例式教学方法，培养企业需求的人才，提高学生的企业工程应用能力，与企业要求实现无缝对接，培养出能够进行专业的PLC自动化工程项目设计、编程、调试、维修技术的高技能人才，能直接为企业所用的“成品”人才。
参考文献
[1] 张永华、应用案例教学法提高大学生工科素质的探讨[J]、云南农业大学学报，2012、6（1）、
关键词：卓越计划；电工电子类课程；教学改革
作者简介：王业琴（1980-），女，黑龙江肇东人，淮阴工学院电子与电气工程学院，讲师；陈亚娟（1967-），女，江苏泗阳人，淮阴工学院电子与电气工程学院，副教授。（江苏 淮安 223003）
基金项目：本文系淮阴工学院教学改革项目“基于实施卓越工程师教育培养计划的电工电子类课程教学改革研究与实践”（项目编号：JYC201106）的阶段性研究成果。
中图分类号：G642、0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0063-02
2010年6月，教育部出台了“卓越工程师教育培养计划”，为我国高等工科院校教育教学改革指明了方向。[1，2]国内高校针对卓越计划制定了人才培养方案，进行了相关教学改革与研究。天津大学孟昭鹏教授指导学生在对国外成功案例分析基础上，构建了基于卓越工程师培养的产学研合作教育的新模式。宁波工程学院，傅越千副教授对电类应用型卓越工程师培养途径进行了研究。[3]山东大学王勇教师发表文章对培养机械专业卓越工程师进行探讨。[4]重庆交通大学林军志老师，对“卓越工程师教育培养计划”下的工程地质课程教学改革进行了研究。[5]湖南工程学院康颖安对“卓越工程师”培养目标下的理论力学教学改革进行了研究。[6]
作为地方应用型高校应紧抓机遇，积极筹备卓越计划人才培养工作，淮阴工学院机械学院和生化学院顺利获批教育部第二批卓越计划试点专业，电工电子类课程作为机械、生化、交通等工科专业基础课程，包括“电工基础”、“电工电子技术”、“电工电子实习”、“电工实习”课程，是高等院校工科非电类专业必修课程和部分文科专业的选修课程，在教学培养体系中占有重要地位，卓越计划强调按照行业标准培养工程应用型人才，因此基于卓越计划的专业基础课程改革具有重要的实践价值。[7]
一、明确培养目标，优化教学内容
本校基于卓越计划人才培养要求，成立电工电子课程组，组织授课教师、专业教师、聘请企业工程师，根据课程特点、专业特色，以企业需求为导向，制定课程教学大纲，根据学校总体人才培养方案要求，组织教师主编或参编卓越计划电工电子学教材，在授课内容上体现专业特色，根据专业特点要求分配学时学分。
化学工程与工艺，食品科学与工程、交通工程、物流工程、交通运输、车辆工程、汽车服务工程、环境工程、制药工程、生物工程、金属材料工程专业，开设“电工电子技术2”，48学时，包含8学时实验。使用高等教育出版社叶挺秀主编《电工电子学》教材，授课内容为教材前五章内容，主要包括电路和电路元件、电路分析基础、分立元件基本电路、数字集成电路、集成运算放大器。信息与计算科学专业、信息技术方向开设“电子技术基础”，56学时，包括8学时实验，采用秦曾煌主编的《电工学》（下册）为教材。
计算机科学与技术专业，包括软件工程方向、网络工程方向，分为上下两个学期授课，第一学期开设电工部分，命名为“电工基础”，40学时，其中含有8学时实验，第二学期开设电子部分，命名为“电子技术基础”，56学时，包含16学时实验。车辆工程、材料成型及控制工程，分为两个学期授课，第一学期开设电工部分，命名为“电工电子技术1”（上），40学时，6学时实验，第二学期开设电子部分，命名为“电工电子技术1（下）”，40学时，4学时实验。机械设计制造及其自动化专业，分为两个学期授课，第一学期开设电工部分，命名为“电工基础”，40学时，8学时实验，第二学期开设电子部分，命名“电子技术基础”，80学时，12学时实验，采用秦曾煌主编的《电工学》（上下册）为教材。
二、成立课程组，创新教学方法
高水平师资队伍建设是培养创新应用型人才的根本，学院非常重视电工电子技术课程教师队伍的建设，成立课程组，创造条件丰富校内专任教师的工程实践经验。构建了相对稳定的教学团队，职称结构合理，教师通过互相听课，取长补短。在教学考核中总体成绩优秀，教学方法得当，教学手段先进，在校青年教师教学大奖赛中，多位教师获奖。
1、教学中引入多媒体、仿真软件网络技术
课程组组织教师完成多媒体课件制作，在教学中引入MATLAB、MULTISIM等仿真软件，以虚拟+实物的方式提高教学效果，利用多媒体技术，借助生动的图像、形象的动画，增强学生对基本原理、基本概念和基础知识的理解。
2、采用项目驱动和案例教学方法
教师采用“项目驱动”教学方式，创新教学方法，以“项目”为形式，“成果”为目标，采取团队合作的方式，指导学生完成与教学内容密切相关的大作业。项目的创意、方案的设计、项目的实施及最终的评价，都由学生自己负责，教师只起咨询、指导与解答疑难问题的作用。学生通过该项目的进行，学习和掌握每一环节的基本知识和了解所需的必备能力。案例教学可以为学生提供一个逼真的具体实例，使学生有了理论结合实际、锻炼和提高自己独立思考能力的机会，团队式讨论所特有的课堂气氛能充分调动学生的学习积极性。选择和设计适当的工程案例是保证案例教学成功的前提和基础，要求教师结合专业背景选择合适的工程案例，例如机械专业选择数控机床电机控制案例；交通工程可以引入交通信号灯设计案例；车辆工程专业可以引入简单的汽车电子电路设计、故障诊断案例。通过案例分析和研究，强化对学生的综合设计训练，培养其工程应用能力。
三、实践环节教学改革
1、采用开放实验教学系统，增加选做实验项目
教师登陆实验中心，利用开放实验教学系统实验项目和实验时间，学生登陆系统，根据课程总体安排情况、专业背景、兴趣，网上预约实验时间、选做实验项目、选择指导教师，打破了传统的整班预约模式，克服了教师统一安排实验时间从而出现课程冲突等问题，最大限度地提高了实验资源的利用率和学生的学习效率。
2、发挥仿真软件作用，做到虚实结合
学生登陆远程虚拟实验教学系统，浏览虚拟实验指导书，据此完成电工电子课程的实验线路的搭建、仪器仪表的选择，得出仿真结果，网上提交实验报告，也可以与教师在线交流，设置留言板块，教师及时解答学生提出的问题，通过虚拟实验教学系统，完成实验的预习，将虚拟仿真实验技术与动手操作实验相结合，做到虚实结合、虚实互动。既提高了学习兴趣，又可以节省实验时间，提高了学生的自学能力、计算机应用能力、独立思考能力、实践动手能力。有利于顺利地完成实际实验，解决实验学时短与实验教学内容多的矛盾，促进电工电子实验课程教学质量和教学水平的全面提高。
3、优化实践教学内容，完善考核方式
课程组按照卓越计划培养应用型人才培养定位，制定了符合各专业人才培养目标的实验教学大纲，编制相应的实验指导书，在确保实验教学质量的同时，增加提高型（综合性、设计性、应用性等）、研究创新型实验的比例。请企业工程师参与指导电工电子类实习，实习内容与企业紧密相关，例如车辆专业电工电子课程设计项目可以考虑汽车电子电路设计。实验考核既是检查学生对知识掌握情况的有效工具，又是评估教师教学水平的重要手段。教师把抽查课程实验项目作为对学生的考核内容，从实验操作、实验结果、数据分析几个方面，综合给出考核成绩，纳入学生平时成绩，计入期末考试总分。
四、教学质量监控措施
教学质量是高校教育教学能力和教学水平的根本标志，加强教学质量监控，是推动电工电子课程的建设和改革，保证教学质量的有力措施。
1、教学检查制度
该制度覆盖教学材料、课堂讲授、作业批改、实验实习实训、辅导答疑、考试、阅卷、试卷分析、毕业设计、毕业论文等教学全过程。学校应建立教学质量检查制度，定期公布教学检查结果。
2、评教评学制度
学校应建立学生、教师、同行教学评教评学体系，通过学生评教、教师评学、督导同行评教及专业教学委员会考核，对教学、课程建设和教研工作做出合理的评价。
3、学生跟踪调查制度
由学工办向往届毕业生、高年级在校生了解教学内容与企业需求及后续课程的紧密程度，学校根据反馈的信息及时调整教学内容并进行教学改革。
五、结束语
通过优化教学内容、创新教学方法和实践环节的改革，最大限度调动了学生学习积极性，使学生的实践能力、工程应用能力得到很大提高，通过一系列监控措施，保证教学质量，推动教学改革顺利进行。
参考文献：
[1]周英、落实卓越工程师教育培养计划大力培养工程科技创新人才[J]、中国大学教学，2011，（8），11-13、
[2]叶树江，吴彪，李丹、论“卓越计划”工程应用型人才的培养模式[J]、黑龙江高教研究，2011，（4），110-112、
[3]傅越千，楼建明、电类应用型卓越工程师培养途径的研究[J]、宁波工程学院学报，2010，22（4），67-71、
[4]王勇，李剑峰、培养机械专业卓越工程师的探讨[J]、现代制造技术与装备，2010，（6）：69-70、
[5]林军志，莫丽华、“卓越工程师教育培养计划”下的工程地质课程教学改革探讨[J]、科技咨询2011，（4）：99-100、
关键词：卓越工程师;电工学;教学设计;案例法，实践教学
中图分类号：G642、0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）40-0077-02
教育部制定的“卓越工程师教育培养计划”是国家振兴工程教育进行的一次重大探索。“卓越计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国[1]。其重点是培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力，因此各工科院校均在研究和探索与之相对应的新的培养体系，将卓越工程师教育培养理念融入到专业课程教学之中[2-5]。“电工学”系列课程是针对非电类工科专业开设的一门关于电气工程领域基本概念与应用的工程技术类通识教育课，包含电路理论、电机、控制、数字电路、模拟电路等几部分内容。为了配合实施“卓越计划”，“电工学”的教学需要不断完善教学内容和教学方法，从而逐步提高学生的工程实践能力以及各项综合素质。
一、传统电工学课程教学模式及存在的问题
现行的“电工学”课程教学模式下大部分任课教师的教学理念是：通过这门课程的学习，使学生了解电气工程学科的基本概念、原理与应用及其发展现状与趋势，具备一定的安全用电能力，理解节能环保的意义，建立电气工程的基本概念和素养。该课程具有系统性的理论和严密的逻辑结构，传统的授课模式教师是教学活动的主体，过分强调讲授的重要性，有着固定的教学模式，学生很少主动参与，大都是被动地接受，甚至排斥学习。没有将理论和专业或实际进行联系，不利于学生知识面的扩展。由于“电工学”在非电专业中的地位及课程设置的原因，多数学生认为这门课程对于以后的专业课程学习、职业规划没有帮助，因而在学习过程中兴趣不高。实验课程内容大部分都是验证课本定理、定律的验证性实验，学生没有运用所学知识亲自设计、制作、调试电路的机会，这也就使得学生不能将在课堂上学到的知识很好地与实际相联系，并加以运用。因此，如何激发学生学习兴趣以及怎么培养创新意识是教学改革中面临的一大问题。
二、面向卓越计划的教学改革
以优秀工程技术人员为目的的卓越工程师培养，其主要表现在先进工程方法的应用和先进工程技术的掌握。通过理论教学和实践环节锻炼学生分析推理和解决问题的能力，引发他们对实验探究的兴趣，培养学生发现新问题提出新方法的创新精神以及严谨、科学、负责的工作态度[6-8]。结合各专业的卓越工程师培养方案，“电工学”课程进一步细化了理论教学环节的设计，强化应用型知识模块的学习，邀请学生参与到教研活动中并组织专题讨论课作为课堂教学的有益补充;针对不同专业方向建立常见工程设备的演示模型，增加贴近日常生活的演示实验装置提高学生学习兴趣，加强实践环节训练增强学生动手能力。引导学生将电学知识与本专业结合，初步树立学科交叉的意识，培养学生从工程的观点分析问题。以期达到提高学生的电气应用能力，使得各专业领域的卓越工程师未来能够协助电气工程师进行一些电气设备的安装调试与日常维护;能进行相关行业电气设备及自动化系统的故障分析和简单的故障排除。
1、教学设计环节的优化。案例教学法是建构主义和多元智能理论在现代教学中的科学运用，体现了学生在整个教学活动中的主体地位[9]。分专业进行工程型案例的教学设计，这样既迎合学生未来的就业方向，又没有超出本门课程的教学内容，且实现了多个知识点融合的案例设计，激发学生“电工学”课程的学习兴趣，为学生的职业发展提供电工电子技术方面的基本能力和技术储备，也符合“卓越计划”对人才培养模式的要求。集成运放知识模块的学习过程，为了让学生更好掌握运放的线性与非线性应用的工程设计方法，给出任务要求学生分组进行电路设计并用EDA软件进行仿真。任务：利用电压比较器设计一个散热风扇的自动控制电路。一些大功率器件在工作时会产生热量使温度升高，可以采用散热片加风扇冷却以保证其正常工作。将热敏电阻粘贴在散热片上检测功率器件的温度，采用电压比较器比较检测信号和预设阈值，输出端连接继电器线圈，即可实现对风扇的控制。
图1是学生所设计的控制电路，该设计方案综合利用了电工学上、下册教材中的继电控制系统、半导体器件和集成运放三个模块的知识，在熟悉集成运放非线性应用的基础上又对上册知识点进行了复习，起到了温故知新的作用。
2、实践教学环节的改革。实践是工程的灵魂与根本，是工程教育的本质，“卓越计划”将强化学生工程实践能力的培养作为一项根本要求。[5]电工学作为一门专业技术课程，具有知识面广、理论性和实践性强的特点，实验教学一直占有非常大的比例。[6]因此，对实践教学环节的改革是教改的一个重要方面。在实践教学中，按照实验难易程度进行了分层次教学：基础实验学生独立动手做;复杂的演示实验先观摩后分组讨论工作原理;设计型实验先提交设计思路，分组讨论确立方案，由老师指导进行实验。
以集成运放教学案例的任务为例，学生首先按照实验指导书要求独立完成指定的比例、加减法和微积分运算电路的验证实验。任务分组后进行讨论、提出设计思路;在教师的辅导下对提出的方案总结归纳，对确定的最终方案进行仿真分析;按照仿真的参数搭建电路完成实验测试;将测试数据与仿真结果比较，分析误差。整个过程由学生自主完成，教师指导为辅。通过这种设计类的创新实验充分调动了学生的实践积极性，锻炼了学生分析、解决问题的能力，培养了学生协作意识和创新能力。
三、改革的效果
就教改效果进行了问卷调查，从调查结果看，81、9%的学生同意“电工学”课程的时间能够得到充分地利用;97、1%的学生认为课程的理论和实验教学难度、进度计划安排的基本合理;77、4%的学生认为“电工学”课程有助于培养和提高自己的实践能力、创新意识。可以看出，“电工学”课程教学改革的成果到了学生的肯定，分层次教学的实验方式，提高了实验效果，培养了学生的创新意识，提高了实践能力。90%以上的学生同意通过教改提高了对“电工学”课程的学习兴趣;75、1%的学生认为周围的同学都能够积极地参与到课程中去;70%的学生认为教改的课程难度能够充分调动自己的学习积极性。由此可以看出，教改激发了学生的学习兴趣，学生们敢于表达自己的看法，更加积极地主动地参与到了课程的学习中。
四、改革中遇到的问题
工程案例的选取是理论教学过程能否达到预期目标的关键，需要教师对各专业特点、学生基础及当今工程技术现状进行综合考虑，才能够提出贴近工程实际又和专业知识紧密结合的案例，给任教不同专业的教师增大了工作难度。讨论课和设计性实验都需要学生在课下完成大量的材料准备工作，一部分同学觉得负担偏重;分组讨论占用学时较多对授课进度有些影响，在针对教学改革情况进行的问卷调查中，部分学生也认为课上时间的利用率不高。以上这些问题将是进一步教学改革需要重点解决的问题。
依照“卓越工程师培养计划”的要求和“电工学”课程的特点，笔者在理论教学设计环节和实验教学中对“电工学”课程传统教学模式进行了改革并实践，取得了初步的成果。教改工作不是一蹴而就，而是需要持续进行，在以后的理论教学和实践环节中，还需要有意识地启发学生的创新意识，使他们体会到每个人都具有创新潜力，在案例设计和实践中逐步培养学生的创新能力和工程意识，也可以更好地促进课程建设。
参考文献：
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［关键词］电工电子；雨课堂；EWB；Multisim；双创；混合式教学；专创融合
电工与电子技术是山东工商学院面向非电类专业开设的一门技术基础课程[1]，校内开设本课程的专业包括工业工程、安全工程、物业管理、工程管理等。本课程在教学实施过程中存在以下几个问题：教学内容涉及电工电子的各个领域（电路、数电、模电、电机拖动等[2]），信息量大、知识面广。而学生理工基础薄弱，有些专业的学生连大学物理课程都没有修过，仅有的物理知识局限在初中、高中水平，学起来事倍功半。各专业需求不同，工业工程专业本课程的理论学时为72，实验学时为16；安全工程专业本课程理论学时为48，实验学时为8；工程管理和物业管理等不同专业需求不同，对于本课程的课时选择也有差别，教学实施过程复杂。受学时和教学惯性的影响，教师和学生之间的互动比较少。课堂主要以教师讲授为主，学生被动接收，缺乏学习的主动性和积极性。长此以往，学生学习的积极性和注意力将逐渐下降，如多处知识点搞不清楚后往往会丧失学习的信心。本课程的实验内容偏少、形式单一，缺乏学生创新的土壤，缺少差异化的实验内容。学校的实验室设备较少，试验台是固定好的实验板，只能做固定的实验，学生通过插拔连接线获得参与感。学生缺少新鲜感和创新的余地，遏制了创新能力的培养。通过同行交流和走访调查发现，以上几个问题在其他高校中也非常普遍[3-8]。在建设“新工科”和“大众创业、万众创新”的新形势下，针对以上出现的问题，课程团队从案例引导式教学法、线上+线下混合式教学模式、虚实结合的实验环境、结合“双创”的课外实践四个方面进行了探索。
一、案例引导式教学法
部分学生理工基础薄弱，理论知识欠缺，教学从实例出发容易引发学生的学习兴趣、提高他们的积极性。案例是天然的理论与实际相联系的结合点，能将相关的知识点串联起来，使教学内容更加紧凑、合理。案例引导式教学法将学习内容模块化，适合不同学时的班级选用。案例引导式教学法分为三个步骤：案例导入、理论教学、案例分析。首先是案例导入：教师团队对电工电子内容进行整理，分为电路、电机、模电、数电四大模块，每个模块设计若干案例。在讲授课程内容之前，教师给学生该案例的描述和相关的知识点列表，明确课程资源和案例考查内容，学生根据知识点索引有针对性地学习课程内容、查阅资料、思考案例提出的问题，并进行探索性解决。其次是理论教学：课堂上对案例呈现的相关知识点展开讲解。教师根据授课内容采用多媒体辅助。经验表明，通过动画讲解抽象的电学理论知识，更容易让学生接受和理解。最后是案例分析：该部分要求学生根据自己前期所学知识和课堂授课内容对案例中提出的问题进行回答。教师分析学生的答案，解答学生的疑问，总结理论知识在案例中的应用情况。比如在二极管整流模块教学中，可以引入手机充电器的案例来讲解。手机是学生最常见的电器设备，通常能够引起他们足够的兴趣进行教学，引导学生引导学生比较分析半波整流电路和桥式整流电路的效率、变压器的原理、电容滤波电路的作用、二极管的应用，巩固电容、电阻、电源、正弦交流电路等电路知识。在电机拖动部分，可引入教室里的电风扇案例进行教学，引导学生学习三相异步交流电机的原理、定子线圈的缠绕、电机拖动的机械特性曲线和电器控制电路。案例引导式教学法把知识点模块化，使得知识点更容易被学生掌握，更贴近实际应用，使得电工与电子技术课不再充斥枯燥无味的理论知识，身边看得见、摸得着的案例吸引了学生的注意力。
二、线上+线下混合教学模式
电工与电子技术课程内容多、课时少，仅依靠课上时间很难把所有的内容模块讲透彻。课程采用线上+线下的混合教学模式，前期结合中国大学慕课平台上的课程建立SPOC课程，后期依靠学校搭建的平台，建立线上课程资源。教师可自行录制专业视频，每节视频时长为15~20分钟，讲解模块化知识点。平台不仅可以视频、PPT、作业，还有在线上论坛发表话题和评论的功能。新冠肺炎疫情期间，线上教学模式发挥了巨大的作用。上课之前，教师提前给学生学习内容通知，学生在空闲时间提前学习相关的视频资料，做到心中有数，带着问题来到课堂。在课堂上教师有比较高的灵活度，可以着重讲解重点和难点，也可以发起关于知识点的讨论，学生具有学习主动性，就对课程保持了高度热情。线上+线下混合教学模式打破了学习空间和时间限制，有效利用了学生的碎片化时间，让学生远离游戏，提高了学习主动性、积极性。但是也存在一些问题，比如学生在自主学习时的效果不一样，掌握程度相差较大，在课堂上很有可能跟不上教师讲课的节奏，容易造成班级学习两极分化。这反而让教师的工作不是减少了，而是增加了。教师不但要正常线下备课，还要把握学生的线上学习情况，这样才能在课堂上灵活应变，更好地掌控课堂。因为部分学生基础较差，学习主动性不强，在学习过程中，可把学生分组，按照团队组织的形式查找资料、相互讨论，最后由团队轮流派代表发表分析结果。团队的形式能够让队员取长补短、互帮互助。实践证明，运用该方法后学生积极性显著提高，思维能力和思考能力都被激发出来，口头表达能力、独立思考能力、团队协作能力也都得到大大提升，小组之间形成相互竞争、相互帮助的学习风气。基础课程通常都需要一定数量的作业来巩固。我们要求每个团队选出代表讲解习题，教师在旁监督，要求讲解思路清晰、板书详细、结果正确。同时，其他团队成员在下面要随时应对来自同学们和教师的质疑，最后将板书结果拍摄下来，整理成电子参考资料供大家参考。这样的教学过程严肃、活泼、紧张、有趣，受到学生的欢迎。在授课过程中，教学团队利用雨课堂的相关软件在课堂测试学生对知识点的掌握情况；利用随机点名的功能让学生回答问题，保持适度的紧张感；利用弹幕功能让学生发表感想，以达到“共情”的效果。教师在后台不仅能清晰地看到学生的到课情况，还可以统计学生答题的数据。手机不再是上课的障碍，而是成为得心应手的学习工具。实践证明：采用该方法后，学生的参与度大大提高。课程考核内容包括到课率、听课及参与情况、作业及实践情况、个人考试成绩。其中到课率及听课情况占10%，团队表现占30%，考试成绩占60%。从开课到结课，学生每节课的表现都能在考核结果中体现出来，基本上实现了全过程考核。从中还可以看到，团队考核占据相当重要的比例。在全过程团队考核的方式下，学生很少有偷懒、抄袭的情况，基本上都能为团队贡献自己的力量。
三、虚实结合的实验环境
电工与电子技术课程内容较多、跨度较大，实验分布在不同的实验室，如电路、模电、数电、电机拖动实验室等。课程大部分的经典实验都可以在实验室完成，如基尔霍夫定律验证、戴维南定理和有源二端网络研究、单管放大电路、触发器逻辑功能测试等。这类经典实验有成熟的设备和教材，有实验教师专门指导，学生通过这些实验能快速掌握电工电子的基本操作和基本理论。但是该类实验设备比较单一，实验类型基本上是固定的，大部分的实验学生通过接插电路即可完成，除非改动设备，否则学生很难对实验进行创新。为弥补以上不足，课题组利用EWB、Multisim[9]、Pro⁃teus[10]等一系列软件建立了虚拟仿真实验室，根据课程内容编制仿真教材、积累案例[11-12]。仿真实验一般是基于传统实验的拓展和创新，趣味性和挑战性更强。学生可利用仿真软件和教程完成所选实验线路的搭建、仪器仪表的选择，得出仿真结果。这样，学生既熟悉了仿真软件，提高了学习兴趣，又可以节省实验时间，缓解了学校实验室压力，提高了学生的自学能力、计算机应用能力、独立思考能力、实践动手能力，效果相当好。虚拟仿真实验与传统实验室相辅相成，取得了较好的效果，详见表1、图1、图2、
四、结合“双创”的课外实践
教育部鼓励高校结合本校实际情况，建立有效的激励机制，鼓励广大教师积极指导大学生科技竞赛活动，激发大学生兴趣和潜能，培养大学生的团队协作意识和创新精神[13-15]。团中央和教育部组织了“互联网+”“挑战杯”等面向大学生的大型赛事。山东工商学院建立了创新实验室，成立了大学生创新创业中心和各类科技协会，为学生参赛提供一系列软硬件设施和便利条件，推进专业+创新、专业+创业两大类专创融合的进程，详见图3。在课程学习过程中，越来越多的学生喜欢上了电工与电子技术课程，涌现出许多创意并急于验证。有的学生有一些想法却不知从何下手，在课余，教师可指导学生购买元器件，通过组装、焊接、创新实现自己的想法。教师应鼓励学生录制趣味视频及教程，引导他们通过互联网和多媒体学习。通过学生喜闻乐见的新媒体传播方式普及的电工电子小知识，虽然不及电类专业有深度，却能受到更多非电类专业学生的欢迎。科技协会组织学生参加比赛，通过每年纳新，形成以老带新的模式，逐渐具备“造血”功能。电工与电子技术任课教师在公开课和学生测评中都获得了广泛称赞。图3学生课外实践活动
五、结语
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