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关键词:核心素养;物理教学;物理思维;科学方法
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)10-0039-3
基于物理核心素养的课程改革和教学改革正逐渐渗透到物理教育及课堂教学中。物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“实验探究”“科学态度与责任”等四个方面的要素构成[1]。目前人们的教学设计能较好地关注学生知识与技能、实验探究能力等核心素养指标的落实,但是受传统教学影响,对培养学生“主动发展”意识落实不足,关注学生“科学态度与责任”的教学考虑薄弱,教学中往往一带而过,忽视了物理知识教育的价值取向;对物理思维方法、学生发展潜能培养在教学中也重视不足。我们在基于物理核心素养下的课堂教学进行了一些探索,下面以人教版高中物理选修3-1中“电动势”的教学为例探讨物理核心素养指标的落实。
“电动势”的教学设计与核心素养培养。
1 创设情境,培养学生强烈的问题意识
【教学过程】:
演示1:请学生做助手制作两个果汁电池,将其串联带动电子钟工作;
演示2:利用温差发电演示器,演示用热水和冷水温差发电带动小风扇转动;
展示图片:太阳能电板给卫星提供源源不断的电力;
请学生思考:从以上两个实验和一个图片中同学们能发现哪些研究课题?
【设计理念】:问题意识是激发学生创造性思维的关键因素,我们通过两个有趣的实验和一个图片构建问题环境,激起学生的好奇心和求知欲,培养学生的问题意识,让学生通过实验、观察、分析综合、抽象概括得出研究课题,培养学生的参与实践意识以及主动发展意识,有效地培养了学生的“科学思维”“实验探究”核心素养。
2 演示实验,概括结论
【教学过程】:
演示3:手摇发电机使小灯泡点亮;
演示4:利用制作的太阳能发电装置,带动小风扇转动;
引导学生观察思考:水果(果汁)电池、温差发电、手摇发电机、太阳能风车装置的能量转化情况。
引导学生探讨得出结论:电源是将其他形式的能转化为电能的装置。
【设计理念】:通过四个演示实验,培养学生的观察力,并对观察到的实验现象进行分析、归纳,再抽象、概括,发现共性,得出的结论,使学生真正亲身感受到各种形式的能量向电能转化的现象和电源的作用,实验别是利用热水冷水温差发电、太阳能发电实验引起了学生浓厚的探索兴趣。这样设计可以有效地培养学生“物理观念”(包括能量观、守恒观等)及“科学思维”,使学生的科学实验与科学思维同行。
3 研讨教学,探讨电源工作原理
【教学过程】:
引导学生想象并交流:“假如你就是正电荷,请走进电源内部,研究并讨论电源的工作原理,并将分组研讨的成果向大家展示”,给学生提供以下三个研讨指向做参考:
研讨指向1:讨论形成持续电流的条件;
研讨指向2:正电荷在电源外部运动情况,什么作用使其运动,做功情况及能量转化情况;
研讨指向3:联想抽水机,试分析电源内部正电荷的受力情况、做功情况及能量转化情况,讨论电源的工作原理。
学生小组研讨后,请学生代表到前台汇报展示研讨成果,得出原理:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
【设计理念】:采用“研讨式”教学法,让学生分组自主进行讨论。“假如你就是正电荷走进电源内部”很好地培养了学生的科学想象力;利用建模、类比科学研究方法,通过分析、推理论证等解决了电源工作原理新问题;在研讨过程中提高了学生主动与他人合作的意识,展示环节学生可以分享成功的喜悦,没有展示的学生可以进行“质疑”,展开二次讨论。“研讨式”教学法可以很好地培养学生的自主发展意识,增强主动与他人合作交流的精神,愿与他人分享自己的见解,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,形成良好的“科学思维”习惯,体验探索自然规律的艰辛,从而获得对个人终身发展有利的成就感和喜悦感。
4 生活类比,概念形成
【教学过程】:
问题:不同的电源非静电力不同,它们把其他形式的能转化为电能的本领相同吗?
图片展示生活中搬运物体的两个人搬运本领的描述方法;
演示自制抽水机的工作过程,让学生观察,探讨描述自制抽水机和灭火用抽水机本领的研究方法,得出结论:本领可以用搬运相同质量的物体,重力势能增加多少来判断,即重力势能增加多,本领大。并引导学生阅读教材,类比并思考回答:不同的电源非静电力把其他形式的能转化为电能的本领如何描述?得出结论:电动势概念。
1.把电量为q的电荷从电源负极移到正极,非静电力做功W与电荷量q的比值,称作电动势。
2.表达式:E=。
3.单位:1 V=1 。
4.物理意义:反映电源将其他形式的能转化为电能的本领,电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
【设计理念】:学生自主阅读教材,提取重要信息,并类比生活中的事实,利用比值定义法研究电源,建立电动势概念,最终形成物理概念。通过这样的教学设计在帮助学生建立物理观念(概念)时,使学生认识到物理知识与生活有着紧密的联系,了解物理概念建立的过程和方法,培养学生自主学习的意识及创新品质,强化“物理观念”和“科学思维”等核心素养的培养。
5 科学探究,得出新知
【教学过程】:
学生探究实验:探究电源的参数(电源的内阻),参考探究步骤如下:
①请用数字式多用电表测量一节干电池的电动势,然后再测量两个水果(或果汁)电池串联后的电动势。
②将小灯泡分别接到一节干电池和水果(或果汁)电池上,观察小灯泡是否发光。
③试探究其原因。
学生分组探究,并分组展示探究成果,最终形成结论:电源有内阻。
【设计理念】:通过这一环节的设置,让学生经历实验探究过程的发现问题、合理猜测、分析论证、合作交流等过程,体验科学研究方法的应用和科学探究的精神。有效地培养学生的“实验探究”素养,增强学生主动解决问题的意识以及实事求是的科学态度。
6 回顾历史,展望未来
【教学过程】:
图片展示电池与人类文明的发展史:从第一个伏打电堆到现今的核电池,介绍电池发展的历史与人类文明的发展密切相关;介绍当代电池发展与环境的关系;介绍我国电池发展的现状和未来前景。
【设计理念】:通过介绍电池的发展史,让学生感受到电源的发展史也是物理学的进步史;联系电池发展与人类文明发展,明确物理知识是为人们生活和科学发展服务的,体现科学研究的价值,培养学生参与科学研究的热情;介绍当代电池发展与环境的关系,培养学生的可持续发展意识,增强学生的社会责任感;介绍我国电池发展的现状和未来发展前景,让学生学会进行创新性的思考,可以增强学生的民族自豪感和振兴中华的使命感,愿意为我国的科学事业做出贡献。
核心素养的培养对学生的终身发展有着极其重要的作用,物理学作为自然科学中最重要的一个分支,是人类科学文化的重要组成部分,是人类探索自然的前提,是技术发展的基础。因此,物理核心素养的培养显得尤为重要,物理教学中培养学生的物理核心素养,任重而道远。
参考文献:
[1]彭前程.积极探索基于核心素养理念下的物理教学[J].中学物理,2015(8):1―2.
1 我国光纤光缆发展的现状
1.1 普通光纤
普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。
1.2 核心网光缆
我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。
1.3 接入网光缆
接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限,在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量,是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。
1.4 室内光缆
室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。
1.5 电力线路中的通信光缆
光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。
2光缆监测系统简述
所谓光缆监测系统,就是通过对光缆进行监测,进而做出光缆运行是否正常的判断;当出现不正常情况时,就会进行报警,并进行相应的测试,以准确定位故障发生点。跟传统的肉眼监测相比,电子自动化监测具有高效、准确的优点。因为监测是最基本的维护行为,维护的最终目标是能够进行评价和诊断。
3光缆监测系统的结构和功能
3.1监测系统组成结构
光缆监测系统主要由监测中心、RTU远端检测站和操作终端3部分组成。
3.2监测系统功能
3.2.1 多项测试功能。包括点名测试、定期测试、障碍告警测试。点名测试是指监测员选择和遥控远端监测站对某段光缆进行快速及时测试。定期测试是指远端监测站根据远程装置装的相关测试性能如测试参数、测试起始时刻和测试周期的设置要求,对光缆线路中的光纤实施周期自动测试。当所监测的光缆线路发生故障时,或分析过滤或接受的光功率比门限值要低或与所监测的光缆连接网管系统提供报警信号并判断出光缆线路出现障碍的时候,监测员就要启动远端监控站来对光纤进行监测,并对测试数据进行回传。
3.2.2 配置。配置系统中有设备的地址、名称和注释信息,需要配置光纤线路的起始和方位;可以选用列表或图形来表示配置数据和对象的相关特征;具有检查功能以及对数据进行检索、查询和打印的功能。配置的一致是指,监测系统能检查本地和远端数据相应数据是否一致,在此基础上会显示出相对应的信息。
3.2.3 光缆监测系统能够通过实时、远程和在线的方式对新增加的远端监控站设备进行监测。如果被检测线路出现故障,远端监控站能及时准确地报告故障发生的地点,并及时传到监测中心。
3.2.4 RTU。RTU负责管理监测站的TSC操作,GIS里的图形,可以进行缩小、放大、漫游、整图和选择的操作。
4 光缆监测系统在信息传输中的监测方式
当前,光缆网络在通信传输中的实现通过3种方式来完成:OTDR定位监测方式、监测光功率方式、OTDR定位监测与光功率监测相结合的方式。
4.1 OTDR定位。可以通过在线监测和备纤监测。在线监测是监测业务纤。利用光波分开WDM,然后将OTDR发出的光传到业务纤上。测试光的波长是传到业务纤没有使用的窗口上。如,某根光纤上有1 450nm的窗口来传输业务纤数据,它可以通过1 300nm的OTDR,在发出端对WDM进行复用,这样就使得这条光纤同一时间负荷两种光波,这两种光波波长不一样,到了接收端,WDM将会将这两种光波分开。备纤监测的原理是光尾纤从OSW引出,接到ODF,在此完成与备纤的连接。这种光缆监测系统只监测备纤,这样系统的价格就比较低。
4.2 光功率监测是利用两个监测站进行的,在这两个站中心设立独立的光源,检测站内设置光功率的检测模式,并设置报警门限。若光功率消耗超过了报警门限,就会产生报警信号,刺激启动测试,进而确定故障信息。
4.3 两者结合。两者是指OTDR和光功率,这样就可以利用二者的优点,互补操作监测系统,完成信息传输功能。
5结论
光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。目前,全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。光缆网络的快速发展速度使得现时的维护力量和人工水平难以适应,这对传统的维护和抢修方式提出挑战。这就需要采用最新的科学技术对监测系统信息传输进行管理,以动态的方式观察光纤的传输性能,准确判断故障的地点和时间,保障通信信息有效传输。
参考文献:
[1]赵子岩,刘建明,等.电力通信网光缆监测系统的规划与设计[J].电网技术,2007(3)
[2]李践实.光缆监测系统技术及应用研讨[J]. 铁路通信信号工程技术,2007(3)
[3] 张晓州.光缆的监测与保护[J].电信技术,2007(6)
在洋溢着热烈、喜庆的日子里,山青水秀,热情开放的湾塘水电站迎来了龙山县团建暨青年文明号创建交流会的隆重召开,这是全县团员青年政治生活中的一件大喜事,在此我谨代表龙山县电力总公司党委向出席本次大会的县同志、县委组织部、县委宣传部、团县委领导致以最热烈的欢迎,向出席本次大会的兄弟单位的团组织负责人及参加会议的各位来宾朋友们致以最亲切的问候和良好的祝愿。
青年是祖国的未来,民族的希望,企业发展的希望。青年人精力充沛,思维敏捷,是成长成才建功立业的黄金时期,特别是在20多年的改革开放实践中,广大团员青年在党的号召下,积极投身于社会主义现代化建设中去,努力学习,扎实工作,用自己的实际行动履行着对党和人民的忠诚誓言,在建设有中国特色的社会主义国家的宏伟事业发挥着不可估量的作用。纵观龙山电力事业的发展史,这是一代又一代电力青年献了青春献终身,献了终身献子孙,不计名利、无私奉献的奋斗史,为确保龙山工农业生产正常用电,为推动龙山县域经济的发展立下了汗马功劳。特别是近几年来,我公司党委始终坚持“党建带团建、团建促党建”的工作方针,紧紧围绕服务企业经济工作大局,服务青年成长成才,树立优良社会服务形象的工作思路,卓有成效地开展各项工作,积极引导团组织带领广大团员青年在企业改革和发展中建功立业。
借此机会,我就国有企业中团组织怎样发挥战斗堡垒作用,团员青年如何发挥先锋模范作用谈几点意见:
一、努力加强团员青年的思想政治教育、倾力打造学习型团组织
公司团委和各基层站所团组织要把深入学习xx同志“xxxx”重要思想作为首要任务来抓。要以“xxxx”重要思想指导团的整个工作,认识团的整个工作,评价团的整个工作。始终坚持与时俱进、开拓创新,始终保持共青团工作和青年工作的蓬勃生机和旺盛活力。用“xxxx”的创造性凝聚青年,要牢固树立学习观念。xx大报告中鲜明提出形成全民学习型社会,共青团要牢牢的把握时代脉搏,大力强化学习功能,从学习中汲取前进的动力,在学习中永葆创造活力,要大力推动团员青年的学习,同时团的干部要带头学习,带头贯彻,做出表率。各团支部要积极广泛开展报告会、主题座谈、专题研讨、读书交流等形式多样的学习活动,营造良好的学习氛围,使学习活动深入基层,深入青年之中,形成蓬勃的学习局面,造就学习型人才,建设学习型团支部。
关键词:创新;集体企业;培训;实践;大培训体系
中图分类号:F27文献标识码:A
原标题:以员工成长为中心,构建电力企业大培训体系
收录日期:2014年4月2日
一、引言
杭州萧山电力集体资产经营中心(以下简称经营中心)为集体所有制非公司制法人,作为萧山区供电公司集体资产投资的平台。中心所属企业主要有萧山电力承装有限公司、杭州欣美成套电器制造有限公司、浙江欣美科技有限公司等,主营:220千伏及以下输变电工程施工承包、机电设备安装工程施工承包、电力设备制造、电力工程设计、电力物资供应、汽车修理与运输、教育培训等。
自2012年以来,随着萧山区供电公司所属集体企业重组整合工作的全面完成,通过构建统一平台,优化资源配置,建立了健全规范的管理体系和内控机制。经营中心在制定企业发展规划,明确发展方向、战略目标和功能定位的基础上,为及时适应市场变化,把教育培训放在突出重要位置,以员工成长为中心,通过创新方式、丰富内容、完善机制,构建集体企业大培训体系,实现了技术技能水平与管理水平“双提升”。
二、教育培训工作的理念与思路创新
(一)理念创新。我中心认为,企业的培训体系应“以员工成长为核心”,以培养优秀人才、提升员工综合素质为根本,以员工的自我实现为最高目标,创造 “大培训体系”,将大多数员工培养成具有一专多能、全面发展的高素质人才。
(二)工作思路创新。这种理念上的创新,对企业人力资源管理工作提出了更高的要求,要求建立起企业与员工间双向的互动关系,而不仅仅是企业至员工的单向途径。这就需要创新培训工作的思路,摒弃传统的企业培训模式,构建有利于员工成长的“大培训体系”。所谓“大培训体系”,是在以下几个方面拓展培训体系的范畴:
1、拓展培训的组织机构和组织形式。从单一的“人力资源部门一家管理”拓展为“各职能部门相互配合、生产部门及单位具体实施”的管理模式。这种改变的核心就在于培训与管理、培训与实践的结合更加密切,其结果是调动所有单位、部门参与到培训体系中,不但可以降低培训成本,还能使学习效果更为显著。
2、拓展培训的方法。从单一的“填鸭式培训”拓展为“因人施教”的素质教育。为员工量身制订职业生涯规划,并依据实际发展情况进行动态调整,为其发展的各个阶段安排提升能力、拓宽思路的培训项目,引导其寻找自我定位,提出自我发展的需求。这种改变的核心就在于从根本上改变被动式的培训模式,加入了被培训员工的主观能动性,使培训更具有针对性,增强了培训的效果。
3、拓展培训的内容。从单一的“专业培训”、“技能培训”拓展为“综合素质培训”。对于新入职的员工,依据其自身的学习、工作背景,为其制定详尽的培训计划,合理安排理论学习与实践活动,并注重培养其沟通能力、表达能力和心理素质的锻炼。对于在职员工,依据其自身发展需要,为其安排专业方面或管理方面的培训,以加强其专业素养、综合能力或管理能力。这种改变从根本上摆脱了“干什么学什么,学什么干什么”的培训理念,员工不但可以系统地学习本专业的知识,还能通过广泛获取其他专业知识来提高综合素质,为员工更好、更快的成长营造一个积极的氛围。
4、提高培训的系统性。在分析内外部环境的前提下,针对人力资源管理工作中存在的问题,近年来本中心以培训工作为抓手,着力解决员工培养问题,提出了“以员工成长为核心,构建大培训体系”的创新理念,不再像以前一样仅仅依托培训来培养员工,而是从员工入职的时刻就开始树立大培训的概念,从工作岗位安排、工作内容、教育培训等各方面多维度来培养员工。
三、教育培训工作的实践创新
按照创新理念和思路,我中心在“大培训体系”建设方面进行了一些有益的探索、实践和创新。通过创建分层、分类申报培训项目、统一组织实施、专业评估效果的培训模式,层层科学分解、有效落实,强化人才培养和开发。
(一)建立多维度的培训平台。以员工能力的提升为中心,搭建框架清晰、内容充实、适合员工自身成长需求的多维度培训平台,包括员工个性需求分析、适应性考察、职业生涯规划、业务知识培训、技能培训、岗位适应性锻炼、绩效考核、综合评定等内容。切实落实企业培训体系,落实培训效果。
(二)建立多层次的培训内容。针对不同层次、不同需求的培训对象,中心为他们量身制订了切合实际、目的性强的多层次培训内容。从业务划分层面,有管理人员培训、专业技术人员培训、辅助生产人员培训;从专业技术层面,有概预算培训、财务培训、安全监督培训、土建施工培训等;从员工分层角度,有新员工培训、在职员工培训、后备干部培训等。
1、破冰式培训(培训对象:新员工)。为了使每年新入职的员工能够尽快转换角色,融入到集体中,开展了新员工入职培训和实习期培训。入职培训的主要目的在于加强新员工对企业的了解,包括企业发展史、规章制度等。实习期培训主要目的是依据新员工的专业背景,为其配备指导老师,签订师徒合同,分四个阶段制定详细的培训计划,并对每个阶段的培训情况进行考核测评。实习期培训旨在培养他们积极的学习态度,塑造正确的思维模式,探索适合的学习方法,快速完成角色转换。
2、拓展式培训(培训对象:生产一线技能及专业技术人员)。实施专项技能开展岗位技能考试通过定期的、有组织的、方式独特的培训,为不同专业提供“换位思考”和交流沟通的平台,经过一定时期的培训,给予培训反馈,以达到提升能力、进而增强公司整体人力资源实力的目标。
3、提升式培训(培训对象:管理人员)。如何加强对管理岗位员工培训的力度,以提升其管理能力和管理水平一直是多年来困扰企业的问题之一。秉承“以员工成长为核心”的培训理念,从管理员工一入职开始就对其制定“量体裁衣”的培训计划,如对入职并安排在管理岗位的员工实行轮岗实习制度。
4、高素质培训(培训对象:中层干部和后备干部)。培训时,将中层干部、后备干部分为多个不同研究方向的课题小组,结合当前形势和工作实际,围绕研究主题,进行调查分析和研讨,对干部进行高素质培训。通过此次培训使干部增强系统分析问题的能力,加强了与公司领导的沟通理解,加强了从大局出发思考问题的能力,为组建更高效的组织运转模式打下了基础。
(三)建立灵活互动的培训方式。专业技术人员既是企业发展的源动力,也是企业创新的根本,而提高专业技术人员知识水平、能力是培训工作的重中之重。本公司秉承“以员工成长为核心”的理念,针对不同需求的专业技术人员,建立了灵活互动的培训方式,包括一线生产培训、对具备执业资格员工的培训、对安全管理人员的培训。
1、交流培训活动、劳模工作室。为了加强员工之间、部门及单位之间的交流学习活动,中心各部门及单位在 “大培训”体系的指导下,创建劳模工作室并以此为创新载体,建立并维持了内容丰富、形式各样的常态化交流活动,例如每周三题、自家讲坛、标准化宣贯、新技术授课、“百问百答”等活动,促进知识传播与经验交流,打造灵活的、交互式培训模式。
2、执业资格培训。制定并了《执业资格人员管理办法》,使执业资格队伍的建设有制度可依,积极为准备考取各类执业资格的人员提供咨询和报名服务,按需制定执业资格人员培养计划,为提升员工的执业资格提供了帮助。
3、专项培训。为了发挥公司兼职培训师的力量,组织开展了多种培训活动,其中“典型施工案例培训”、“专业知识系列讲座”、新员工“师带徒”等专项培训,为专业技术人员的技能知识提升提供多道助推作用。
4、干部轮训制度。根据中心多年的人力资源管理经验,通过对干部岗位适宜度的评估,我们得出可能某个干部对于本岗位工作并不适合,但却有另外的专业知识或者管理优势的结论。针对这种情况,专门制定了干部轮训制度,为更多的领导干部找到了最符合自身优势的岗位,使他们能在最适合自己的岗位上发挥更大的作用。
5、建立专业题库。建立各专业技术题库,为培训效果考核提供支持。培训效果的考核一直以来都是一个难题,出题考试作为考核实际学习效果的方式之一,在目前的培训领域得到广泛的应用。在安装公司中推广应用“百问百答”口袋卡,百问百答题库契合施工现场实际,百问百答口袋卡能随身携带,成为工程施工过程中答疑解惑的主要帮手。
6、职业生涯规划。培养人才,第一步要识别人才,洞悉“明天”的人才标准,明晰培养的方向;第二步要“选对”人才,能够发现有潜质的员工,将他作为“因材施教”的对象,并与部门目标相连;第三步才是培养人才,培养的重点在于“育”,在工作、学习中观察、评估、锤炼、激励。因此,为员工制定职业生涯规划就显得尤为重要。
7、创新型内审活动。中心以内审活动为契机,创新内审活动的形式,加强各部门间的交流沟通,为培训管理工作的有效开展起到助推作用。此项创新型内审活动,一方面充分调动了各部门参与到活动中,从不同的角度审查管理体系的运行情况;另一方面又给各兼职内审员、各部门搭建了一个相互交流、学习的平台,促进他们共同提高。
(四)建立行之有效的培训效果评价体系。除了建立多维度的培训体系、多层次的培训内容、灵活互动的培训方式外,实施有效的效果评价是保障“以员工成长为根本,构建大培训体系”顺利实施的关键。程序包括:开展前期调研,成立有关工作机构,制定管理办法及实施细则,梳理、修订有关制度、文件,全面组织实施。采取分组互评、逐年改进等创新思路,加强各部门间沟通与换位思考,促进各项接口业务的开展,达到了共同促进、共同提高的目的。搭建了培训评价系统后,培训工作的管理实现了由“粗放化”到“精细化”的转变,考核结果及时、公开,实现了实时监控、专业评估,企业可以通过培训评价的结果监测培养效果,实现持续性改进。
四、结语
“以员工成长为核心”的大培训体系作为电力集体企业创新员工教育培训的有力手段,给企业成长带来了活力,使我中心及所属企业员工的积极性进一步提高,潜力进一步发挥,为管理和经营带来了更多的效益,企业业务迈上新台阶,企业经济效益得到稳步提升,工作效率显著提高,实现了员工与企业的良性互动,实现了电力集体企业的持续健康发展。
主要参考文献:
[1]施峻.电力企业人力资源培训的问题与对策[J].丽水学院学报,2005.4.
[2]颜爱民.人力资源管理理论与实务[M].长沙:中南大学出版社,2004.
[3]孙健,纪建悦.人力资源开发与管理――理论、工具、制度、操作[M].北京:企业管理出版社,2004.12.
论坛主持:横山祯德,社会系统设计家,日本东京大学EMP课程总负责人
主办:UIA2011东京大会组委会
协办:日本朝日新闻社
在3・11日本东北大震灾发生后,世界向日本伸出了援助之手。特别是围绕救灾援助,灾后重建方面,亚洲各国和地区的温情支援,在给日本灾区人民带来新生希望的同时,更建立起城市、地区间互助的深厚友谊纽带。以中国为首的亚洲城市在近年取得了飞跃的发展,各种现代城市所面临的课题也随之突显,为了实现资源的有效利用,环保技术的共有等,针对城市间发展经验的信息沟通和城际联合体,对共同解决都市圈范围问题的要求日益高扬。
作为第24届世界建协大会UIA2011东京大会的公开论坛,由UlA大会日本组委会主办,邀请亚洲代表城市――北京、首尔、新加坡和东京的城市建设主管官员,首次聚集在一起,从行政策划和管理的高度就亚洲城市所面临的课题,亚洲的可持续未来城市的发展方向进行了高度的研讨。
论坛首先由UIA2011东京大会组委会小仓善明会长致词,之后各参加城市代表对所在城市的建设现状,开发规划作了详尽的介绍。
北京:北京市规划委员会黄艳主任
跨入新世纪的十年,是北京城市发展史上极不平凡的十年。成功举办了2008年奥运盛会,也积极应对了国际金融危机的冲击。向世界树立起蓬勃发展、活力进取的形象。
随着城市经济社会的发展,北京的人口和建设用地规模一直呈现出持续快速增长的特征和趋势。2010年北京常住人口已经达到1961万人,十年间增长约45%,城镇建设用地规模1384km2,每年均增长约33km2。在GDP高速增长的同时,实现经济发展方式全面转型,2010年,北京三次产业结构为0.9:24,1:75,第三产业比重接近世界发达城市的水平。
在突出首都高度政治中心职能的同时,规划社会发展和城市建设,集聚了国际交往、现代服务业、医疗服务、科研教育、文化传媒、文艺体育等各领域的核心职能。十年来,北京市城市轨道交通运营总里程由54km增加到336km,创造了大城市轨道交通建设速度的新记录。污水处理、电力、燃气、供热、通信等市政基础设施体系逐步完善,北京正在进入从中等发达城市向发达城市迈进的阶段。
和世界上众多大城市一样,城市功能与城市规模的高度聚集带来了复杂的人口膨胀、交通拥堵、环境污染、城市管理以及城市安全等诸多问题。北京周边城市和地区的区域一体化发展相对滞后,制约了北京城市在更大范围里寻求城市发展的资源和动力。
承继“绿色奥运、人文奥运,科技奥运”的奥运理念,北京将此转化为“人文北京、科技北京、绿色北京”的城市可持续发展的具体战略。
“人文北京”:作为世界著名古都,北京一直在探索更加符合文化延续、当代生活、未来趋势的保护和建设模式。政府以政策和财政支持的方式,将历史文化的保护、改善居民生活条件和创造城市新活力三方面有机结合起来,使什刹海、大栅栏、前门、南锣鼓巷等老城街区在城市生活中成为具有北京最具传统特征的热闹场所。
北京以其“开放、兼容、进取”的城市精神,塑造融历史文化和现代文明为一体的城市形象和城市魅力,形成传统文化与现代文明交相辉映的建筑特色。近年来,以“鸟巢”,T3航站楼、CCTV、国家大剧院等为代表的一批当代优秀建筑,已经形成北京新的城市风景线。并通过建设798艺术区、宋庄小堡画家村等文化创意活动集聚区,赋予北京新的文化魅力,实现“人文北京”的发展战略。
“科技北京”,北京是全国科技和教育事业最发达的地区,突出人才拥有量、培养能力和高等院校数量的优势,在城市中逐步形成了若干以现代服务业为主的城市特殊功能区,如金融街、中央商务区(CBD)、中关村高科技区、奥林匹克体育文化文化区、临空经济区、经济技术开发区等。这些特殊的区域,形成了新的现代服务产业链,使北京迈入了后工业化时期。
“绿色北京”:城市空间布局是北京可持续发展的重要前提。北京坚持集约紧凑式空间发展模式,实施严格的土地管理制度。2005年以来,全市的土地供应逐渐向新城倾斜,新城地区的经济增长的动力和竞争力明显提高。
建立以轨道交通为重点的公共交通优先发展的战略。到2015年实现北京轨道交通线路总里程660km。建立以轨道交通为导向的土地开发利用模式,鼓励轨道交通站点周边的土地综合使用,使轨道交通与城市功能协调发展。逐步建立节能减排的建设和管理综合体系。加快公园、绿地建设,实现“绿色北京”发展战略目标。
首尔:首尔市住宅本部住宅企画官李建基
首尔从古代的百济起,经过中世纪的朝鲜首都时代,至今已有超过1000年的历史。由此也让首尔成为具有丰富历史遗迹,饱含风水,宗教等文化要素的历史规划城市。20世纪的近代化发展,首尔城市规模急速扩张,中间的朝鲜战争后,迎来新一轮的产业化城市发展。经济的稳步增长带来了城市人口的增加,逐步形成今天代表新型产业国家韩国的代表城市。30年的快速经济增长,城市的人均GDP从20世纪70年代的1000美元达到了现在的超过20000美元,成功地召开1988年奥运会,2002年足球世界杯等,在经济、文化、生活等各方面都实现了现代化城市的高水准品质。
但是,在飞跃发展的同时,城市的各种问题也同时显现。当初大量的城市住宅的建设,造成了居住的高密度化。城市的无秩序开发,很多河川,绿地等自然景观被高层建筑取而代之,城市的传统的文化氛围也随之被不断地淡化,甚至失掉了部分的城市历史,文化资源。
面对一系列的城市发展过程中的问题,首尔所采取的对策是把恢复城市的传统气质作为解决的关键,以这个为中心,实现“人居社区”与“人居环境”的目标,提高城市的竞争力。
首尔的城市传统气质的恢复,通过北村地区的传统城市景观的保存,历史城郭的复原,仁寺洞老城区的复原等,实现了城市传统气质恢复的基础面貌。在住宅建设上,努力实现规划、布局、格调、设计等的多样化,避免由于单一高层住宅林立而形成无机单调的城市风景。通过“humantown”事业确保城市的低层住宅区规划,传统格调的低层住宅的保存、建设,形成高低错落的丰富城市层次效果。
当今时代已由国家间的竞争进入城市间的竞争,在强化城市竞争力方面,在确保充分的交通、信息网络等城市基础条件下,通过环保性、文化性、国际性等方面来实现。河川、绿地的复原和建设,成为城市的绿肺,大大改善了城市的环保指标。通过提高社区的文化性从而提高城市整体的文化素质。通过导入金融、产业、设计等国际机构,实现城市的高度国际化职能,同时形成多元文化共存的环境。新加坡:新加坡国家开发省MohamadMalikiBinOsman担当上级政务官
新加坡作为东南亚的岛国,是世界上人口密度最高的城市之一。1965年独立当初经济低落,现代城市的基础建设尚未着手。今天,新加坡已成为亚洲最宜居城市之一,2010年被全球权威城市评估机构列入世界第22位的宜居优秀城市。
能够达成今天的成果,归根于新加坡一直贯彻的资源有效循环利用的建设方针。以可持续的,环保的开发基础标准,通过长期的土地利用计划,实现城市均衡的发展。在实施过程中,通过政府主导的基础建设等硬件的开发,结合全市民高度参与的社区建设,意见沟通等软件配套进行。
在有限的面积上进行城市开发,新加坡必须追求城市的紧凑性,约80%的市民生活工作在超高层的大厦中,城市建设需要通过土地的最有效利用,资源的节约与再生来实现,比如水资源再生循环利用“newwater”计划,预定在2060年将循环水利用达到整体水资源需要的50%。同时这个城市发展必须是“绿色”的发展,这个“绿色”包括通过资源的有效利用控制污染物质的排出和环境品质的向上两方面。
接近全部依赖进口的能源资源,新加坡需要对其进行尽可能彻底的利用,“greenmark”制度的导入,作为评价建筑物的资源利用效率标准,通过广泛的政策制度减少环境公害的产生,实现拥有洁净的水和空气的城市。正是由于这个成果,新加坡成为全球知名的“gardencity”旅游城市。
现在新加坡正朝着更高的城市建设目标“cityingarden花园里的城市”进行开发,1O%的土地是绿地,加上植树等实现50%的土地绿化,同时建筑外墙的绿化,屋顶花园的建设形成立体的城市绿化体系,高密度的都市环境与自然绿地间通过“parkconnector”实现和谐对接。全长360km的网络完成后,沿这个绿色网络可以散步,骑自行车到达城市的任何地方。东京:东京都副知事村山宽司
3・11日本东北大震灾后,东京对城市建设有了新的战略规划。在前阶段的对被灾地区的物资、人员、医疗等支援中,后阶段的灾后重建的支援中,东京规划了今后三大城市建设的方针任务:①高度的城市防灾功能。②减少环境负荷的同时确保城市必要的能源。③和成熟发展期的东京相适应的城市建设。
东京城市中心区的城市空间建设是发展的重点。以丸之内地区为中心的城市再开发事业,在赋予城市新功能,新面貌的同时,提升城市的防灾能力。规划绿地,防灾设施等的设置,既满足了城市的环保要求,又大大提高了城市的防灾功能水平。同时选择在适当的地区预留灾害时的总部功能,完善城市应对突发灾害的能力。
减少环境负荷一直是东京城市建设的基本要求,新的建设方针中追加了能源确保的要求。能源的多重保障成为新的建设标准,比如建筑物的电力供应,除现有的城市受电系统外,增加备用天然气发电受电系统,自备发电系统等不低于三重的电力供应保障。同时再次强调能源的确保,并不是什么形式的能源都能被接受,基本是针对再生型低炭能源的积极导入,比如建设中的东京“skytree”就是利用地热能源作为空调系统的能源。
成熟期东京的城市建设,首先是道路的统括建设。道路是城市的经济命脉,东京现在重点是对中央环线、外廓环线、首都圈中央联络干线道的三大环线整备上,预定在未来的10年完成规划的90%的功能。其次是现有机场作为国际枢纽机场的扩建,这是建设国际型城市不可或缺的基础条件。第三是东京――名古屋――大阪间全长415km的磁悬浮铁道建设,实现后将把日本的三大都市圈以1小时的车程联成一个整体,完成国家规模的都市圈战略构想。
论坛研讨
在论坛第二部分,由日本著名的社会系统设计家横山祯德先生主持了论坛研讨。结合主题,与会代表嘉宾就城市发展上最凸显的高龄化、环境、防灾等问题进行了深入的学术探讨。
比如城市如何应对高龄人口的增加,他们所需要的生活,休闲,医疗,家族形态高度左右城市的成型。亚洲代表城市的嘉宾针对环境上最突出的水资源不足问题,在城市水资源的节约与循环利用是当今城市建设重要课题的共识上,对水资源的管理经验,技术的共有和开发的可行性进行了探讨。就如何在维持城市功能扩张的同时,解决过去留下来的种种环境问题,为城市市民提供真正意义的可持续环保城市环境展开了论述。最后以对未来城市发展方向的热烈讨论结束了这次论坛。
通过这次各代表城市嘉宾的直率交流,对现代城市发展过程中的课题进行了深度的学术探讨。这个成果必将在未来城市发展决策上起到积极的作用。同时通过这次亚洲城市论坛,以北京、首尔、新加坡、东京为基础的亚洲城市间建立起了城市规划的信息共享平台。我们希望通过这个论坛的逐年召开,不断扩展这个信息平台的范围,最终形成涵括亚洲所有主要城市的城市发展论坛,通过城际间的智慧共享,实现亚洲城市共同走向繁荣的理想。
21世纪上半叶,亚洲的主要国家作为世界经济牵引者已成为不容置疑的事情。亚洲集中所在地区人口的50%以上的地域城市圈将作为今后世界社会、经济最繁荣的地区持续发展。同时,由于这些城市圈的绝对规模的原因,也面临着前所未有的机遇和挑战。面对这些城市发展的课题,为寻求现实的,普遍性的解决方案,需要亚洲各主要城市的互相协助,发扬高度的智慧共有精神。以这次“第一届亚洲城市论坛”为契机,为实现亚洲的城市问题的解决和人类居住环境的向上发展,我们衷心希望今后中国、韩国以及日本等国的主要城市在实现更加紧密联系的同时,实现本论坛的持续举办。
――2011东京UIA大会日本组委会事务局长辅助
株式会社都市DEsiGN总研理事金子悦辉
一、要使学生认识到方法的重要性
1.学习方法是方法论的重要组成部分
我们的科学发展史既是记录成果的历史,也是研究方法、学习方法的历史。物理学是一门很成熟的学科,特别是中学生学习的经典物理学部分。它所阐述的概念和规律是完整、深刻、系统的,充分体现了研究思想和方法的完善与正确。著名科学家们对自己方法论的评价远比对科学成果的评价高得多。巴甫洛夫认为:“重要的是科学方法、科学思想的总结,认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值更大。”
2.科学的方法是科学成果获得的重要条件
要用实例使学生认识科学成果的获得常与方法的突破有着密切的关系。著名的法拉第电磁感应定律发现之前,安培和科拉顿都做了与法拉第相同的实验。只是科拉顿将电流计放在另一间,结果将磁铁插入线圈后再去观察电流计,没有看到感生电流的产生,错过了一个重要现象发现的时机。
3.要使学生认识正确的学习方法、科学的思维方法是科学世界观的体现
正确的学习方法和科学的思维方法的形成过程是辩证唯物世界观形成过程的重要组成部分。掌握正确的学习方法和思维方法对自己近期学习效果和未来成才都是极为重要的。
二、物理学习方法的指导
1.掌握研究物理问题的基本方法
(1)掌握观察实验的方法。要在演示实验和分组实验中注意引导学生掌握有意观察,并养成综合分析观察习惯。在观察实验现象时善于根据观察的目的发现现象的特征,这才是有意观察,然而不是所有的学生都会有意观察。测试表明,未经过训练的学生中能够有意观察实验现象的约占10%~15%。
(2)掌握实验方法,提高实验的技能技巧。实验是研究物理问题的基本方法,有计划地对学生进行实验设计思路和实验技能技巧的训练非常重要。
在中学物理教材中,实验可分为物理量测量和规律的探索与验证两类。无论对科学家做过的但现在不能再现的探索性实验,还是现在可做的演示实验、分组实验,我在教学中都注意对实验原理的分析和实验设计思路的剖析,以便加强对学生进行设计思路和方法的训练。尽量创造条件让学生根据研究课题的需要独立设计实验,上好实验设计方案,讨论答辩课。在分组实验中,注意总结有独到见解和实验操作巧妙的学生的经验,用以启发提高其他学生的实验技能技巧。
(3)掌握理想化模型法。将复杂的物理过程、物理现象中最本质具有共性的东西抽象出来,将其理想化、模型化,略去次要因素和条件,研究其基本规律,这是研究物理问题的重要思想方法。在中学物理中应用的理想化模型归纳起来有以下几种:①实体物理模型:质点、系统、理想气体、点电荷、匀强电场、匀强磁场。②过程模型:等温、等容、等压过程;匀速、匀变速直线运动;抛体运动;简谐振动;稳恒电流等等。③结构模型:分子电流、原子模式结构、磁力线、电力线。
指导学生掌握此研究方法时要特别注意指出理想化模型不是实际存在的事物,是有条件、有范围、有局限性的抽象,所以在运用时要十分注意其规律的适用范围和运用条件。
(4)掌握等效思想方法。等效方法是研究物理问题的又一重要方法。中学物理教材中体现出的等效思想方法有以下几种:①作用效果等效:力的合成与分解,速度、加速度的合成与分解;功与能量变化关系;电阻、电容的串、并联计算。②过程等效:将变速直线运动通过平均速度等效为匀速直线运动;将变加速直线运动通过平均加速度等效为匀变速直线运动;交流电有效值的定义;抛体运动等效为两个直线运动的合成等等。
总之,在学生学习掌握物理概念和规律时,还要将研究问题的重要思想方法揭示出来,以帮助指导学生掌握这些正确的思考方法。
(5)掌握数学方法的应用。研究物理问题离不开数学工具,数学方法在物理上的应用很多,如比例,一次、二次函数方程;三角函数、指数、对数及正、负号;数学归纳法;求极值等等。
以上所述为研究处理问题的五种基本方法。在平时章节教学中分散训练,贯彻始终,总复习时可分专题总结归纳,以达到使学生条理清晰的目的。
2.物理学习过程中的具体方法指导
只有掌握学习物理的正确方法,才能提高学习效率和学习能力。我在平时教学中采用“单元自学研讨式”教学法。力图使课堂教学结构的设计有利于调动学生学习的主动性和学法的训练。“单元自学研讨式”教学法在以下四个环节上下功夫,对学生进行有计划的训练和指导,使学生掌握正确学习方法,不断提高自学能力。
(1)自学质疑课。按照老师下发的单元教学计划,在指定的课堂时间内进行自学,将自学中的疑难问题写在质疑小本上交给老师。初期为了帮助学生质疑,在课堂上专门安排提问题竞赛,促进其思考。
(2)讨论研究课。由教师依据学生的疑点及大纲要求确定适当的讨论题目,引导学生各抒己见,通过辩论加强对基本概念和规律的理解。对于可以通过实验研究的课题,引导学生根据研究课题设计实验方案(方案中包括原理、器材选择、实验步骤、记录表格和数据处理方法),经过讨论和完善后,学生按自己设计的实验方案动手实验,并分析实验记录、处理实验数据,得出实验结论。这不仅发挥了学生的想象力、创造力,而且对学生进行了科学研究方法的训练。
(3)教师精讲课。此课将引导学生按照知识的逻辑关系整理单元知识(其中包括概念、规律、方法),指导学生理解重点、难点知识,归纳总结掌握规律、概念需要注意的问题。
(4)习题课。针对分析解答各部分习题的关键,精选例题,用小组竞赛的方法,对学生进行分析、解决问题的思路方法和技巧的训练。
3.对学生学习过程中的自我评价的指导
准确的自我评价,可以不断增强自我完善的自觉性,对掌握学习方法、提高学习能力有显著作用。
(1)促使学生养成自我评价的习惯,如组织小型竞赛、课堂讨论、问题答辩及单元测验总结等。对学生提出正确了解评价自己的标准和要求。
[关键词]教学效果 流体力学 专题讨论 学习兴趣
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)09-0106-03
一、流体力学教学的特点
高等教育不仅是知识的传授,更为重要的是能力的培养。能力的培养不仅包括学习知识的能力,还包括将所学知识灵活加以运用,解决实际问题的能力。这些能力的培养很难依靠传统的教学手段来获得,需要不断探索新型的课程教学体系。[1]
流体力学作为一门既具有基础课程性质又具有鲜明专业技术特点的课程,是实践上述教学思想的理想平台。[2]流体力学以牛顿运动定律、质量守恒定律和热力学基本定律为基础,研究在力的作用下流体的状态,流体与固壁、流体与流体、流体与其他运动形态间的相互作用,是力学的重要分支之一。一方面,流体力学与每个人的日常生活紧密相连;另一方面,流体力学覆盖了众多理工科专业领域,它所衍生出的研究方法正在向金融、管理等领域渗透,成为兼具深厚研究底蕴与前沿研究方向的学科。
二、一般工科院校流体力学教学的特点及存在的主要问题
以西安建筑科技大学为例,流体力学课程定位为建筑环境与设备工程、给水排水工程、环境工程、环境科学及土木工程等专业的主干课程,是进一步学习工程热力学、传热学、河流动力学、流体输配管网及其他专业课程的基础,对后续专业课教学起着非常重要的作用。长期以来,因概念抽象、学生缺乏工程概念和工程背景,使得流体力学课程既难教也难学,要想让学生将学到的知识与相关的实际问题结合起来尤为困难。
尽管流体力学具有悠久的历史,丰富的内涵和外延,但是作为专业基础课,流体力学为专业课服务的定位极大地限制了课程的教学时间。在学生素质参差不齐的情况下,使得培养学生扎实的基础和拓宽知识面两方面不能兼顾,顾此失彼。这一问题的存在不但限制了学生学习的积极性,也不利于培养学生在工程中分析问题和解决问题的能力。因此有必要对这一问题进行研究,找到解决问题的方法,改善流体力学教学的效果。
三、流体力学专题讨论的教学形式
对流体力学教学途径的探索和改革一直在开展,其中提高学生学习的兴趣是改善教学效果的核心,而专题讨论是有效的手段之一。现阶段,不同学校的专题研讨具有以下特点:第一,内容不局限于书本知识,而是更接近学术前沿,甚至是尚未完全成熟的理论;第二,讨论专题不同但都保持一致的风格,既需要学生独立思考,形成自己独特的见解,又需要小团队的协作精神;第三,研讨内容的选择更多地考虑了人的因素,讨论题目大都是基于任课教师和学生的兴趣。
哈佛大学率先在专题讨论的教学模式上进行了尝试。他们采用专门的新生研讨课的形式,由教授直接面向一年级新生开设,至今已有50余年的历史。通过新生研讨课,学生的学习热情得到提高,更为重要的是它为学生提供了浓厚的学术气氛。一般情况下,新生研讨课每年的主题都会发生变化或完全不同,而为了保证教授和学生之间的充分交流,学生人数一般会有所限制。
其他院校也有在不同课程中开展专题讨论课的教学实践。清华大学从2003年起就开始由流体力学的知名学者为新生开设了“智能流体及应用”的研讨课,得到了新生的普遍欢迎和好评。麻省理工学院从1986年开始尝试,每门研讨课的学生为8至10人,每年有800至900名新生参加,主要在大一、大二学生中进行。加州伯克利分校的流体力学新生研讨课则着眼于生活,更加注重应用,具有鲜明的特色。中国科学院力学研究所主要以流体力学史和经典流体力学问题的课前讨论为主,面向硕士和博士研究生。这些尝试都证明新颖的教学形式可以提高学生的兴趣,使学生带着问题进入正式课程的学习,增加学生学习的积极性,对学生具有非常正面的影响。
四、流体力学小专题讨论的实施、效果分析及后续工作
在借鉴国外高校和国内知名院校经验的基础上,我们开展了课前小专题讨论提高流体力学教学效果的改革尝试。这一方式已在西安建筑科技大学环境与市政工程学院的不同专业进行了尝试,其中在环境工程专业开展了两轮尝试,其余专业各开展了一轮尝试。目前已汇总了学生的研讨论题50余份,在此基础上对实施过程进行分析,得到一些有益的结果,下面从小组人数、内容选择、时间安排、讨论形式、成绩评定及教师作用五个方面进行阐述。
讨论小组中学生的组成、人数是实施这一举措的关键。在实施过程中我们尝试了以自由组合、按学号分组等方法组建讨论小组,每个小组学生的人数通常按照总课时和班级总人数来确定,每个组员分工负责、各司其职,例如分别负责资料收集、PPT制作和讲解工作。根据上述原则,在不同的班级中,小组的成员人数在1至4人间变化。从讨论效果可以看到,确定小组成员的人数是专题讨论中的关键环节。当小组人数较少时,一般选题不够深入,PPT的质量略显粗糙;而当小组人数较多时,专题讨论质量会上升,但会导致部分学生的参与流于形式。此外,讨论课初始阶段学生的示范作用非常重要,当这一阶段专题讨论的质量非常高时,往往能带动和影响后续学生专题讨论的质量,反之则起到不良的示范作用,因此很有必要在最初的实施过程里加以重点引导。在有多个行政班的情况下,还可以考虑穿插安排,在各个专业班级之间形成无形的竞争关系,这可以在一定程度上提高学生参与的积极性。
专题讨论的时间安排在课前5~10分钟为宜。这一安排的主要出发点是在不影响整体教学进度的情况下,将小规模的专题讨论有机地融入课堂教学,而不需要额外安排时间,这是我们区别于以往其他院校专题讨论课的最主要的方面。小专题讨论以清楚阐述一个主题为原则,避免过大的论题造成时间的拖沓。学生课前预先准备好演示所需的硬件条件,可以有效提高时间的利用率。按照一次课2×50分钟计算,每次10分钟的小专题讨论所占用的时间完全可以通过其他环节的调整获得,不影响教学计划的正常进行。
考虑到学生的知识面和授课进程,在讨论内容方面以流体力学范围内目标明确的小专题或流体力学史及流体力学经典问题为主。后者的选择主要是考虑到课程初期学生对流体力学没有认识或认识比较粗浅,可以通过国内外人物介绍和经典问题进行一段时间的过渡。在课程的中后期,学生的论题选题大都具有明确的针对性和时代气息。从现有的选题来看,学生的选题非常灵活和广泛,典型论题包括绿茵场上的流体力学、拳头大的雨滴见过没有、水旋石球、汽车阻力、高尔夫球效应等。选题内容与教材衔接紧密,其中有关边界层绕流阻力问题所占比例最大,约为40%,其次依次为流体力学史、伯努利方程、湍流及虹吸现象等。需要特别指出的是,在实施过程中需要对工程问题与科学问题加以区分引导,这主要是考虑到工科院校学生对工程问题的关注程度较高,而忽略了基础科学问题,教师有意识地引导将有助于弥补这一缺陷。
讨论通过PPT的形式进行展示,学生讲解后回答其他同学提出的简短问题。在条件许可的情况下,多媒体的运用可以使得其他学生更好地接受所讲述的内容,而且有助于锻炼学生凝练问题和阐述问题的能力,为他们提供展示能力的机会。尽管如此,多媒体讲述并不是唯一的选择,实物演示和提问式互动都可以很好地提升问题的阐述效果。例如,在讲述纸飞机的问题中,由于学生课前准备充分,将讲述中所提到的九种纸飞机的叠法都以实物的形式呈现在课堂上,并分发到其他同学手中,依据实物讲解其中纸飞机的稳定性、飞行距离等性能,效果突出。解答其他同学提出的问题是互相学习的过程,目前这一环节在实际讨论中因为时间受限而不能过度展开,需要在今后的实施过程中加以改进。
教师的定位是这一举措中的又一关键环节。任课教师通常需要对论题进行点评和拓展,并依据小专题讨论的总体效果将其计入平时成绩。教师在本方法中的引导尤为关键,这就要求教师具有较为宽广的知识面,要详细了解流体力学的发展史。教师应在平时不断学习和积累相关的知识,加强对有关前沿内容的跟踪和了解,并能够积极地在基本的教学任务之外主动参与到本环节中来。同时,在教学中对所讨论中涉及的内容进行再次强调,引导学生参与到课堂教学中来,提高他们学习的主动性。另外,讨论课也为师生之间的交流提供了一个平台,有利于加强师生间的沟通。最后,尽管学生对于讨论课的热情与讨论课的成绩评定没有直接的关联,但是计入平时成绩仍是必要的手段。
五、结论与讨论
流体力学作为物理学和力学的一部分,理论内涵丰富,同时又兼具工程问题的典型特点,是不同专业后续课程的基础,它的研究方法和研究思想具有很大的普遍性,研究内容也在不断地更新和发展。
通过引入小专题讨论的形式,增强了学生学习流体力学课程的积极性,强化了学生创造性思维和能力的培养,使得学生在跨出校门或进入更高层次学习阶段时具备很好的起点。从教学效果来看,该方法可以使学生更好地领会课程核心的内容,加深对伯努利方程、边界层扰流阻力等重点、难点内容的理解,扩展了知识面,了解流体力学在新能源、环境、纳米科技等新兴领域中的应用。在实施过程中,大部分学生都热情参与,表现出新时期大学生的特点。通过学生自选题、给定前沿问题或与专业相关的典型问题,可以使学生带着问题进入正式课程的学习,有效避免了直接接触复杂数学推导而带来的枯燥感。
小专题讨论方式仍有大量后续工作需要开展。首先,需要研究面向不同专业引入针对性小专题研讨的可能性,确定小专题讨论的合理规模、形式和不同专业的侧重点,形成具有继承性的教学传统。其次,在后续工作中,需要对专题讨论的素材进行整理,并针对部分学生继续培养其科研兴趣,或结合其他本科生教学活动,如本科生科研训练项目和大学生创新性实验计划等,继续对选题进行深入研究。最后,形成学生PPT课件集锦,供后续学生选题使用,或在课堂教学中进行相关引导。该方法的研究可以在有丰富内涵和历史的大课时专业基础课中加以推广,如大学物理、固体力学等。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 戴世强.授之以“鱼”,还是授之以“渔”?――学习和实践钱伟长教学方法论的一些体会[J].上海大学校报(电子版),2007:513.
[2] 樊洪明.在“流体力学”教学中应努力实现传授知识与增长能力的统一[J].建筑教育改革理论与实践,2006,(8):268-271.
[3] 刘建龙,王汉青,寇广孝.激发学习兴趣提高流体力学教学效果[J].中国电力教育,2008,(20):60-61.
[4] 辛军哲.在流体力学课程中实践启发式教学的几点体会[J].高等建筑教育,2004,13(2):51-53.
[5] 朱克勤,任仲泉.关于美国几所著名高校的流体力学新生研讨课[J].力学与实践,2005,27(1):78-80.
关键词:虚拟仪器;FPGA;信号发生器;VC++6.0
中图分类号:TP217 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2008)1819104
Study on Multifunction Electric Power Quality Gauged Instrument Based on Virtual Instrument
ZHA Zhimin1,HAO Lingling2,Li Lingdong1,GE Lusheng2,DAI Dongming1
(1.Shanghai ISSON Power Quality Co.Ltd.,Shanghai,201901,China;2.Anhui University of Technology,Maanshan,243002,China)
Abstract:A kind of design project of multifunction electric power quality gauged instrument based on virtual instrument is put forward in this article.This system integrates virtual instrument programming and power electronics together,to realize diverse signals of current electric power quality field allin one.The integrated signal generator unit which carries out the collection of high speed digital data,D/ A conversion and analog output in four channels,unsymmetrical synchro control FIFO etc.by FPGA are introduced,the flow of electric power system various signal which generates by VC programming is elaborated,and the structural design of signal amplification unit is analysed.The experiment text result shows that this gauged instrument has attained current advanced high grade of accuracy and it will accelerate the steps of electric power quality calibration because of its accuracy and versatility.
Keywords:virtual instrument;FPGA;signal generator;VC++6.0
虚拟仪器技术是20世纪80年代逐步发展起来的一种基于计算机的实时控制技术,其实质是利用最新的计算机技术实现和扩展传统仪器的功能。它使现代测试仪器不但具有传统仪器、仪表的全部功能,同时还拥有计算机技术的全部优势如:大量测试数据与图像的存储、处理、显示及网上传送等。虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命,代表着仪器发展的最新方向和潮流[1,2]。
随着电力工业的结构调整和全球电力交易的快速增长,非线性及冲击性负荷的不断增加,一些不希望出现的现象,如谐波失真、噪音、闪变、凹陷等在目前的电网中普遍存在,目前的测量技术由于缺乏高效准确的标准来校准电能测量仪器而受到阻碍。人们对电力系统中电信号畸变的研究和治理非常重视,这就迫切需要具有精密、准确、溯源性且可设定扰动的电能质量标定仪。
1 硬件设计
本系统的硬件电路主要集中在基于PCI总线采用FPGA实现的集成信号发生单元和利用选择闭环反馈数字量控制的终端输出信号放大单元。
局部总线PCI(Peripheral Component Interconnect)信号适用性很强,线性猝发、成组数据传输是PCI总线的基本传输机制,一次猝发传输通常由一个地址周期和一个或多个数据周期组成,它解决了总线的速度问题,PCI接口芯片方便地实现了和计算机互联即插即用,为虚拟仪器系统的设计奠定了基础。FPGA的I/O端口多,且可自由编程支配,其硬件速度是ns级的,这是当前任何都难以达到的速度,因此本系统比其他系统更能实时、快速地采集数字量变化,在可设定扰动状态量特别多的信号发生单元中,本系统将更能发挥出自身的优势。集成信号发生单元主要包括:FPGA、D/A转换、FIFO寄存器、光耦隔离驱动电路、时钟、电源、EPROM、运放、滤波等,结构框图图1所示。
系统中的FPGA选用Quick Logic公司的0351CA-QL5030,该芯片嵌入32位PCI总线,同步工作频率可达33 MHz,最高传输速率为132 MB/s;24 k逻辑门,I/O端口供电电压为3.3 V,可以承受5 V的输入高电平。FPGA内部资源划分为4部分:
(1) FPGA逻辑运算中心。接收来自数字量的各种信息,按设定的模式对其进行判断处理,并负责按接收的软件指令输出相应的数字量,通过继电器触发信号放大单元的档位选择。
图1 基于FPGA技术的信号发生单元框图(2) D/A控制单元。主要负责控制外部D/A芯片和D/A通道的选通,以及实现对D/A转换过程的合理控制。
(3) 数字量监测控制单元。负责所有要监视和控制数字量的状态数据的采集和控制命令的输出。
(4) 支持PCI2.2协议的PCI接口逻辑控制单元。PCI提供的数据和地址校验功能保证数据的完整性和准确性。
D/A转换电路部分的D/A芯片是D41Y 3CZ720 W,16 b D/A分辨率、D/A建立时间10 μs(0.005%精度),4路模拟量输出通道分别实现电压交流信号、电压增益、电流交流信号、电流增益输出,带16 kB的FIFO存储器IDT7206,宽度为16 b保证数据的完整性实现波形连续输出。
利用软件实现波形任意编程,经D/A信号发生单元产生,再经信号放大单元放大,再现电力系统中各种标准信号及扰动信号[35]。信号放大单元采用基本信号选择闭环比较反馈数字控制技术,将反馈信号和直流基准信号进行比较以稳定输入,输出信号档位可调,电压分15 V,75 V,150 V,300 V四档,电流也分4档:1 A,2.5 A,5 A,10 A。放大单元的结构框图如图2所示。
图2 放大单元结构框图D/A交流信号放大倍数由增益控制可调,基本波形输出信号经采样送入AD637 RMSDC转换器,输出直流信号与D/A输出增益进行比较,经比较电路输出并放大送入AD633模拟乘法器从而达到稳定输入的目的,闪变及暂态信号则直接输入以保证快速响应及准确性。
2 软件设计
虚拟仪器的硬件仅是为了解决信号的输入/输出,软件是其最核心、最关键的部分,其主要功能是对硬件执行通信和控制,对信号进行分析和处理,以及对结果进行恰当的表达和输出等。
2.1 半满查询方式实现波形连续输出
由于连续波形输出采用FIFO的半满信号作为同步信号,以同步往FIFO写入连续的波形数据,因此需处理好正弦波每周期点数与FIFO全满长度及半满长度的关系,处理得好,即可实现任意频率的正弦波,并保证高精度及可靠性。D/A带16 k深度的FIFO存储器,利用半满查询方式D/A输出即可实现波形连续输出,具体执行流程如图3所示。
图3 半满查询方式DA波形连续输出流程图图3中的虚线表示对称关系,如左侧虚线表示CreateDevice和ReleaseDevice两个函数的关系是最初执行1次CreateDevice,在结束时需执行1次ReleaseDevice。
2.2 软件系统设计
为了提高数据吞吐率以实现实时数据处理(如随时读取、随时暂停设备、随时开始传输、随时存盘、随时显示波形、随时设备控制输出等功能),采用一种最新最灵活的设计思想,即数据采集传输和数据处理独立。即用设备对象在Windows系统空间管理一个一级强制性缓冲队列,该队列采用先进先出和动态链表等技术来管理这个Buffer,设备对象在后台负责数据采集和传输并发送相应的通知消息,在消息没有到来时不必花任何CPU时间去轮询等待,正好可以利用这段空闲时间处理更多的任务,轻松的实现数据采集和数据处理的同步并发进行。本系统软件的主要功能是对集成D/A信号发生单元和放大单元的硬件部分进行控制,快速数据产生和处理以及友好的人机交互界面。系统软件总体结构如图4所示。
图4 系统软件总体结构图系统软件中硬件控制模块完成数据传输及对硬件各单元的控制;界面模块完成友好的人机交互设置。系统软件中数据产生及处理主要包括6个功能模块:
(1) 基本波形模块:产生基本函数波形(正弦波、三角波、方波),电压(0~300 V)、电流(0~10 A)信号参数可在系统允许范围内任意设置。
(2) 叠加谐波模块:电力系统中的叠加了谐波的真实电能信号都可以通过设定产生,三相电压、电流不仅可以逐一进行2~100次单次谐波的任意组合叠加,为便于设置,软件设计中还做好奇次谐波、偶次谐波及整数次连续谐波叠加组合。
(3) 闪变功能模块:正弦波和方波调制信号的产生,可以在调制界面中设置基波幅值、调幅比、方波频率各项。
(4) 电压凹陷模块:可选择单次和循环模式产生,上升、下降沿,持续时间及变化幅度可设定的暂态电压信号。
(5) 标定分析模块:对产生的波形信号进行分析,基本信号标定其幅值、相位、频率、三相不平衡度;谐波信号还标定其总谐波畸变率、各次谐波的叠加统计;闪变信号标定其基波幅值、方波频率、调幅比和Pst值;电压凹陷信号标定其起始时间、持续时间、上升下降沿时间和暂降幅值范围。
(6) 修正模块:通过软件计算产生的波形信号非常精确,但信号传输至放大单元进行放大后不可避免地造成信号的部分失真,要达到高精度,高稳定性的要求,经过大量的实验测试获得失真系数,设置修正系数通道,将输出至放大单元的信号进行预失真补偿。
为了可以同时实现A,B,C三相电压、电流信号的产生及处理功能,在程序设计上开辟了3个线程[6],线程1,2,3相互独立且可同步的完成A,B,C三相电压、电流的D/A采集转换,信号产生及分析处理功能。
2.3 标定分析理论依据
对三相不平衡度的分析计算通过对称分量法进行,根据正序相量三角形和负序相量三角形分别分解出正序分量A1和负序分量A2之后,依据如下简化算式求得三相不平衡度ε:
ε = A2 A1 ×100%= 1-3-6L1 + 3-6L×100 %(1)
其中L=(A4+B4+C4)/(A2+B2+C2)2 (A,B,C分别为三相电压、电流的幅值)
电压总谐波畸变率及各次谐波含有率依据公用电网谐波标准分析如下:
谐波电压含量:UH=∑∞i=2(Uh)2(2)其中Uh为第h次谐波电压(方均根值 )。
电压总谐波畸变率:THDu=UHU1×100%(3)其中U1为基波电压(方均根值)。
第h次谐波电压含有率:HRUh=UhU1×100%(4)同理计算电流总谐波畸变率及各次谐波含有率。
对于波动性负荷运行所引起的电压波动,不仅要检查它的最大电压波动,还要在足够长时间(一般取10 min)内观察电压波动的统计特征值。用5个规定值(gauge points)或称百分值(percentiles)计算短时间闪变的统计值Pst。计算短时闪变值Pst的算式为:Pst=K1P0.1+K2P1+K3P3+K4P10+K5P50(5)
其中P0.1,P1,P3,P10,P50这5个规定点分别为10 min内瞬时闪变视感度S(t)超过0.1%,1%,3%,10%和50%时间的觉察单位值。应当指出,式(5)中规定值的加权系数是根据实验数据来确定的K1=0.031 4,K2=0.052 5,K3=0.065 7,K4=0.28,K5=0.08。
所以计算短时闪变Pst的算式为:Pst=0.031 4P0.1+0.052 5P1+0.065 7P3+0.28P10+0.08P50(6)
电能质量标定系统就是依据电能质量国家标准的各项限值规定和分析算法,通过软件实现对电能质量各技术指标的统一标定[7]。
3 电能质量标定系统测试结果
在实验测试中使用的仪器设备有本项目研究的电能质量标定系统和作为标准表的具有计量标准量值溯源的电能质量分析仪两部分。选用1台8位半的数字万用表及高精度示波器,对项目研究的电能质量标定系统的各项技术指标(交流电压、电流有效值、相位、频率、谐波含有率和闪变)逐一进行测量,以获得自身的各项误差。经过大量的实验,该电能质量标定系统产生的信号通过高精度示波器测量得到非常良好的结果。例如输出电压幅值为220 V,电流幅值为5 A,基波频率为工频50 Hz的信号,在输出面板上得到的任意波形输出失真很小,波形质量很好,如图5所示波形。
图5 测试结果实验中对闪变的各项指标依据IEC闪变仪测试功能和评价技术规范[8],采用标称值为220 V的电压变化频度7的方波波动电压信号进行测试,实验结果表明电压波动在0.05%左右,电流波动在0.1%左右,频率分辨率为0.001 Hz,相位分辨率为0.1°。对2~100次的电压电流谐波的输出准确度及最大偏差进行多次测试和分析,得出谐波技术指标如表1所示:
表1 谐波技术指标
谐波含有率/%谐波电压最大偏差谐波电流最大偏差30
注:表中Uh,Ih分别为谐波电压和谐波电流。
4 结 语
大量的测试试验结果表明,该系统具有操作方便、运行稳定、技术手段先进、功能完备、自动化程度高等众多优点。该系统的推广和使用将改变传统的校准方式准确度不足,且完全依赖于纯正弦波信号而不能反映实际电能特性的问题,是多相、高准确度、可信赖的功率信号和电能扰动标准源,是保证电力测量仪器准确度和溯源性的完整系统。
参 考 文 献
[1]艾欣,杨以涵,周孝信.虚拟仪器技术及其在电力系统中的应用\.电力系统自化,2001,25(15):5457.
[2]李建华,陈建业,张海波,等.虚拟仪器技术在SVC监测系统中的应用\.电力系统自动化,2003,27(5):6567.
[3]童诗白,华成英.模拟电子技术基础\.北京:高等教育出版社,2003.
[4]王世一.数字信号处理\.北京:北京理工大学出版社,2005.
[5]Won Dong Jun,Kim JoongMoon.Development of Power Quality Monitoring System with Central Processing Scheme [J].IEEE,2002,(2):915919.
[6]Kate Gregory.Visual C ++ 6 开发使用手册\.北京:机械工业出版社,1999.
[7]林海雪,李世林,刘惠民.电压电流频率和电能质量国家标准应用手册\.北京:中国电力出版社,2001.
[8]高师湃,李群湛,贺建闽.闪变测试系统研究\.电能质量技术发展国际研讨会论文集\,2003.
作者简介 酥久 男,1976年出生,安徽黄山人,2000年毕业于安徽大学工业自动化,工程师。主要从事电力系统自动化,电能质量测试、分析与控制研究工作。
郝玲玲 女,1982年出生,河北沧州人,2006年毕业于安徽工业大学,现在安徽工业大学,硕士。主要研究方向为电能质量监测与治理。
李令冬 男,1942年出生,安徽人,教授级高级工程师,硕士生导师。主要从事电力系统自动化、电能质量测试、分析与控制研究工作。