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關(guān)于“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐
2024-10-30
關(guān)于“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐
摘要:
《
電機(jī)
學(xué)》是電氣工程及自動(dòng)化等專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課,是工科大學(xué)公共基礎(chǔ)課與專業(yè)技術(shù)課之間的一座橋梁,具有與工程實(shí)際密切聯(lián)系的特點(diǎn)。本文結(jié)合多年來(lái)的電機(jī)教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)改革以及課程系統(tǒng)建設(shè)所取得的初步成果,從課程特點(diǎn)、專業(yè)特點(diǎn)、教學(xué)實(shí)踐、教材建設(shè)、教學(xué)改革、課程輻射、科研拉動(dòng)等方面入手,總結(jié)了電機(jī)學(xué)課程教學(xué)改革的方法和
電機(jī)及電氣技術(shù)
實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)理論知識(shí),而且了解和掌握解決工程問(wèn)題的一般方法,以及培養(yǎng)解決
電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置
具體問(wèn)題的動(dòng)手能力,為此我們?cè)凇?a href="http://wawce.cn/jswz/">電機(jī)學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、
電機(jī)及電氣技術(shù)
實(shí)驗(yàn)等方面進(jìn)行了有益的探索與實(shí)踐.
“電機(jī)學(xué)”課程是電氣工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。課程主要內(nèi)容包括:變壓器,交流電機(jī)繞組理論,異步電機(jī)和同步電機(jī)以及直流電機(jī),共五篇。課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、概念多,與工程實(shí)際聯(lián)系密切。學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),將獲得電機(jī)的基本理論知識(shí)、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課和從事相關(guān)專業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
一、電氣工程專業(yè)學(xué)習(xí)特點(diǎn):
在基于我校信息與電氣工程學(xué)院國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科“農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化”的基礎(chǔ)上,著眼于地方電網(wǎng),從控制與運(yùn)行的角度進(jìn)行講授。本專業(yè)培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、
電力電子技術(shù)
、信息處理、實(shí)驗(yàn)分析、研制開(kāi)發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理、工程設(shè)計(jì)與施工以及電子與計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域工作的寬口徑復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。課程設(shè)置偏重于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化,主要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的運(yùn)行分析、系統(tǒng)規(guī)劃、自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用等方面的知識(shí)。知識(shí)結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)了強(qiáng)電與弱電相結(jié)合,電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合,軟件與硬件相結(jié)合,工程與科技開(kāi)發(fā)相結(jié)合的特點(diǎn)。
二、課程特點(diǎn):
本課程基于在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的各種電機(jī)進(jìn)行分析與研究,因此電機(jī)的“功率”特征十分明顯;著重于穩(wěn)態(tài)分析,與先期課程銜接緊密,如普通物理、電路原理等;因普遍涉及鐵磁材料,故非線性(飽和)問(wèn)題是必須面對(duì)的;一方面,課程在遵循經(jīng)典電工與電磁理論的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)嚴(yán)密,教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),邏輯性強(qiáng),另一方面,許多結(jié)論是在合理的忽略次要因素后得出的,因此工程意義上的允許偏差與數(shù)學(xué)意義上的精確,在學(xué)生課程學(xué)習(xí)中面臨沖突;實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生開(kāi)始接觸更加真實(shí)的電機(jī)控制、運(yùn)行與測(cè)量,結(jié)合實(shí)際緊密,是鍛煉綜合動(dòng)手能力的很好機(jī)會(huì)。特別是在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的各種電機(jī),彼此既相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián),這些在增加了學(xué)生課程學(xué)習(xí)難度的同時(shí),也打開(kāi)了一扇幫助學(xué)生了解電機(jī)、電器以及電力系統(tǒng)知識(shí)的窗戶。較好的課程教學(xué)成果,不僅能夠擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,而且還能培養(yǎng)學(xué)生掌握電機(jī)及電氣技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力、系統(tǒng)的分析方法以及綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決具體問(wèn)題的能力。另外,課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)
電機(jī)及電氣技術(shù)
動(dòng)手能力、分析解決工程中的實(shí)際問(wèn)題和科學(xué)研究能力的培養(yǎng)尤為重要,是課程教學(xué)不可缺少的重要組成部分。
三、教學(xué)實(shí)踐:
多年來(lái)的本科“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)實(shí)踐,基本形成了較為完整的教學(xué)思路與做法,主要體現(xiàn)出如下幾點(diǎn):
。1)課程內(nèi)容講授中,體現(xiàn)了加強(qiáng)基礎(chǔ),重點(diǎn)突出,注重啟發(fā),強(qiáng)調(diào)實(shí)踐,綜合評(píng)價(jià)。加強(qiáng)基礎(chǔ)就是力求使學(xué)生掌握本課程要求的基本理論和分析方法,以及發(fā)展前沿、技術(shù)焦點(diǎn)等問(wèn)題;重點(diǎn)突出是指課程中的最重要的一些概念與結(jié)論,必須講好、講透,比如“T”型等效電路、磁勢(shì)平衡、電樞反應(yīng)等;注重啟發(fā)包括課堂講授中的啟發(fā)互動(dòng)做法,以及實(shí)驗(yàn)、討論中的語(yǔ)言與角色把握;強(qiáng)調(diào)實(shí)踐是指注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課程講授之間互動(dòng)以及相輔相成的有機(jī)聯(lián)系;綜合評(píng)價(jià)是全面評(píng)價(jià)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的整體表現(xiàn),多年來(lái),一直堅(jiān)持平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)按比例計(jì)入總評(píng)成績(jī)。
(2)課程內(nèi)容組織上,注意結(jié)合本專業(yè)需求,在“基礎(chǔ)與精髓不漏”的前提下,對(duì)一些涉及設(shè)計(jì)、制造及在少學(xué)時(shí)情況下較難理解的內(nèi)容,如交、直流電機(jī)繞組、時(shí)-空向量分析等,進(jìn)行刪減,適當(dāng)精簡(jiǎn)或簡(jiǎn)化
電機(jī)
電磁理論的闡述及推導(dǎo),注重結(jié)論的理解與應(yīng)用。在每一篇的最后,講授一些典型應(yīng)用,比如變壓器之后,介紹互感器;異步
電機(jī)
之后,介紹單相異步電動(dòng)機(jī)以及變頻驅(qū)動(dòng);同步電機(jī)之后,介紹永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī);直流電機(jī)之后,介紹無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)等。這樣,既鞏固了學(xué)生對(duì)本篇主要結(jié)論的印象,又避免了“通篇學(xué)完電機(jī)學(xué),只知四種電機(jī)”的尷尬局面。
(3)注重語(yǔ)言表達(dá)和多媒體的合理應(yīng)用。課堂上,介紹概念需要表達(dá)準(zhǔn)確,推導(dǎo)過(guò)程需要嚴(yán)謹(jǐn),但好的課堂講授效果,與表達(dá)方式有很大關(guān)系,這里不僅有語(yǔ)言表達(dá)和口齒的問(wèn)題,更有良好的語(yǔ)言運(yùn)用、知識(shí)積累和直觀形象展示的問(wèn)題。如,介紹到變壓器勵(lì)磁電流性質(zhì)時(shí),會(huì)涉及到在鐵芯磁路飽和時(shí),正弦分布的基波勵(lì)磁電流,會(huì)產(chǎn)生平頂形態(tài)的磁通波形,反之,欲獲得正弦分布的磁通波形,則需配合適當(dāng)非正弦分布的勵(lì)磁電流供給。這樣的內(nèi)容,學(xué)生第一次接觸,難理解,不易記憶,用一句成語(yǔ),“魚翅與熊掌不可兼得”去概括,收效很好;在講授交流電機(jī)三相合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)時(shí),自制的Flash動(dòng)畫,直觀、形象地演示出了駐波、行波以及合成等曲線圖形,有助于學(xué)生理解和記憶。再比如,在用電磁轉(zhuǎn)矩物理公式,解釋異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大的現(xiàn)象時(shí),需說(shuō)明主磁通大幅減小,且轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)很低,從而造成轉(zhuǎn)子電流幅值很大的局面,用一句成語(yǔ),“屋漏偏逢連陰雨”去描述,就很形象。在多媒體課件設(shè)計(jì)上,著重兩個(gè)思路:循序漸進(jìn)層層深入的思維過(guò)程的啟發(fā)式引導(dǎo),形象直觀的物理過(guò)程可視化展示。顯然在課件中,大量的文字堆砌,無(wú)助于脫稿講授,大量公式的粘貼,替代不了連貫的現(xiàn)場(chǎng)推導(dǎo)與演繹。多年的教學(xué)過(guò)程證明,良好的授課表達(dá)方式可有效地提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(4)努力使
電機(jī)及電氣技術(shù)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)相得益彰。主要做法包括:以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),作為“規(guī)定動(dòng)作”,用以強(qiáng)化對(duì)課堂中對(duì)應(yīng)重要結(jié)論與概念的印證;以自選性實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性與興趣,其中的內(nèi)容,既有教師引導(dǎo)形成的,也有學(xué)生自己思考提出的。為此,我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)課程的單獨(dú)設(shè)課,增加實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)性、綜合性、趣味性;放手讓學(xué)生自己去準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)、接線、調(diào)試、排除故障等。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主動(dòng)性被激發(fā)出來(lái)后,思考、興趣、想法等會(huì)接踵而來(lái),不僅會(huì)有效地促進(jìn)課程內(nèi)容學(xué)習(xí)理解,還會(huì)激發(fā)出一些學(xué)生因動(dòng)手能力強(qiáng),而產(chǎn)生的自信心,一些學(xué)生就是因此而產(chǎn)生出許多創(chuàng)新性的想法與做法,我們所教的學(xué)生中就有許多這樣的實(shí)例。
。5)著力培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)?茖W(xué)作風(fēng)的培養(yǎng),是可以也應(yīng)該貫穿于課程教學(xué)始終的。課堂上,講課的邏輯性,推導(dǎo)的縝密性,批改作業(yè)的嚴(yán)謹(jǐn)性,是一種基本體現(xiàn),實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)作風(fēng)更應(yīng)注重。實(shí)際上,一次電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn),就是一次微型的、科學(xué)的、有工程意義的科學(xué)訓(xùn)練。學(xué)生們需課前認(rèn)真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在實(shí)驗(yàn)中,正常、合理使用儀器設(shè)備操作,發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題;實(shí)驗(yàn)后,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析整理,撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在這其中,學(xué)生得到的訓(xùn)練是較為全面的,其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題,都可能導(dǎo)致結(jié)論的不準(zhǔn)確,這樣系統(tǒng)的科學(xué)訓(xùn)練,是課堂教學(xué)中不易找到的。
(6)堅(jiān)持培養(yǎng)良好的學(xué)風(fēng)。對(duì)學(xué)生要求嚴(yán)格,是“
電機(jī)
學(xué)”課程多年的傳統(tǒng)。課上,我們堅(jiān)持要求學(xué)生不遲到,不無(wú)故缺席,不抄襲作業(yè),保持良好的課堂秩序,并屆屆相傳。多年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明,對(duì)學(xué)生的嚴(yán)格要求,并沒(méi)有使我們失去學(xué)生的尊重,我們以嚴(yán)以律己、一絲不茍的治學(xué)態(tài)度及對(duì)學(xué)生嚴(yán)與愛(ài)的統(tǒng)一之中,贏得了歷年的好評(píng)。事實(shí)證明,我們的絕大部分學(xué)生是好學(xué)的、理智的、明辨是非的。我們認(rèn)為,只要教師的投入放在精通業(yè)務(wù)、全面了解本學(xué)科狀況與動(dòng)向、提高教學(xué)質(zhì)量和水平上,把身段放在去了解學(xué)生,關(guān)心和幫助學(xué)生,嚴(yán)格要求學(xué)生,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中健康成長(zhǎng)方面,學(xué)生心里的那桿稱,是公平的。
四、改編實(shí)驗(yàn)教材:
實(shí)驗(yàn)教材在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起重要的作用。除了對(duì)教材的基本要求外,一本好的實(shí)驗(yàn)教材應(yīng)該有以下一些特點(diǎn):
第一 能自成體系,能系統(tǒng)、全面地介紹實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法。當(dāng)學(xué)生遇到有關(guān)實(shí)際問(wèn)題時(shí),能從實(shí)驗(yàn)教材上找到分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法。
第二 應(yīng)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊密結(jié)合。 第三 能給出較多思考題,學(xué)生實(shí)驗(yàn)前能根據(jù)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)習(xí);實(shí)驗(yàn)中帶著問(wèn)題進(jìn)行操作;實(shí)驗(yàn)后能在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中找問(wèn)題的答案。
我們以“MY-D2電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置”為主線,與工科大學(xué)一起編寫了《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),該教材系統(tǒng)介紹了電機(jī)學(xué)課程中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法。教材自成體系,在理論和實(shí)際結(jié)合的內(nèi)容方面留給學(xué)生充分的思考余度,以利培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力。該實(shí)驗(yàn)教材在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得了良好的效果。
五、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè):
為全面提高教學(xué)質(zhì)量,深化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí),為今后工程能力的進(jìn)一步培養(yǎng)打下基礎(chǔ),在電機(jī)學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中,我們注重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。
近年來(lái)我校
電機(jī)
實(shí)驗(yàn)室在原有設(shè)備基礎(chǔ)上,大幅度改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件,投資百余萬(wàn)購(gòu)進(jìn)多臺(tái)上海茂育科教設(shè)備有限公司研制的“MY-D2
電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置
”。該裝置是一種功能齊全的新型綜合性實(shí)驗(yàn)裝置,具有配置齊全、功能齊全、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、體積小而適應(yīng)面廣、且有擴(kuò)展能力等特點(diǎn),能開(kāi)設(shè)出20多個(gè)電機(jī)類的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)條件為電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了有力的物質(zhì)保證。因設(shè)備臺(tái)數(shù)增加,實(shí)驗(yàn)小組人數(shù)減少,一般以2人一組比較合適,合理的分組使得每個(gè)學(xué)生都能認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn),避免了以往實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的有人操作,有人旁觀的現(xiàn)象,增加了學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì),有利于學(xué)生能力培養(yǎng),取得了明顯的教學(xué)效
五、電機(jī)學(xué)課程輻射:
課程主講教師曾經(jīng)的一個(gè)
電機(jī)專業(yè)
教學(xué)“一條龍”不間斷培養(yǎng)的設(shè)想,在一些學(xué)生身上實(shí)現(xiàn)了。例如,一個(gè)電機(jī)課代表,對(duì)電機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣,在課程學(xué)習(xí)后期主動(dòng)找到主講教師,要求參加科研項(xiàng)目,當(dāng)時(shí)一個(gè)與電機(jī)相關(guān)的科研項(xiàng)目是小型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電,于是,學(xué)生從擰螺絲釘固定機(jī)組開(kāi)始,到學(xué)習(xí)變頻電動(dòng)機(jī)控制、異步發(fā)電機(jī)的并接電容器自勵(lì),到完整的進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)測(cè)試、撰寫文章,不到一年的時(shí)間,全面進(jìn)入科研角色;在大四免試推薦研究生階段,僅在最后一刻,與一所國(guó)內(nèi)一流大學(xué)失之交臂,但隨后,被另一所首批國(guó)家 “985工程”的大學(xué)很快錄取了,理由就是科研能力好(當(dāng)然學(xué)習(xí)成績(jī)也不差);在之后自然選擇主講教師作為指導(dǎo)教師的畢業(yè)設(shè)計(jì)中,由于題目的前期積累,也獲得了學(xué)校百篇優(yōu)秀本科畢業(yè)論文的獎(jiǎng)勵(lì)。一門專業(yè)基礎(chǔ)課的內(nèi)容,能夠延續(xù)到畢業(yè)論文階段,作為課程教師,我們深感欣慰。
六、科研拉動(dòng):
對(duì)于高校工科教師而言,教學(xué)與科研相得益彰。比如,結(jié)合與企業(yè)合作設(shè)計(jì)生產(chǎn)雙速自制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的項(xiàng)目,直接參與了雙速繞組、鐵芯、磁場(chǎng)與性能校驗(yàn)等電磁設(shè)計(jì),以及樣機(jī)試制、實(shí)驗(yàn),到批量生產(chǎn)的全過(guò)程。這些一手電機(jī)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),不僅加深了對(duì)課程相關(guān)內(nèi)容的理解和掌握,同時(shí)很大程度的豐富了教學(xué)內(nèi)容,課堂以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中,自然心中有底,言之有物。又例如,在我們所承擔(dān)的有關(guān)農(nóng)村新能源發(fā)電的國(guó)家“十一五”科技支撐項(xiàng)目子課題中,所涉及的內(nèi)容較為繁多,但多年來(lái)電機(jī)學(xué)課程教學(xué)所積累的較為扎實(shí)的基本概念和學(xué)科知識(shí),使我們能夠與團(tuán)隊(duì)成員一起,交出了較為圓滿的課題任務(wù)答卷,取得了多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果、技術(shù)與裝備。
七、結(jié)束語(yǔ):
“
電機(jī)
學(xué)”課程是一門自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)等專業(yè)的傳統(tǒng)課程,在新形勢(shì)下,需要教師實(shí)際投入。從
電機(jī)及電氣技術(shù)
實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)涵而言,應(yīng)該多思考,勤實(shí)踐,不斷豐富和完善課程教學(xué)體系;從課程教學(xué)外延來(lái)看,應(yīng)該從電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)專業(yè)系統(tǒng)培養(yǎng),工程應(yīng)用需求,動(dòng)手能力培養(yǎng),后續(xù)課程拉動(dòng)等多方面、多角度,去思考課程教學(xué)的改革與內(nèi)容的更新。
其他產(chǎn)品鏈接:
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中職學(xué)生實(shí)驗(yàn)中對(duì)二極管電路認(rèn)識(shí)
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電工電子實(shí)驗(yàn)中對(duì)輸入電阻和輸出電阻的認(rèn)識(shí)
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淺談煤礦自動(dòng)化機(jī)電技術(shù)探索
淺談中職汽車一般常見(jiàn)故障的診斷方法
中職對(duì)機(jī)電一體化計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)探索
機(jī)電一體化技能競(jìng)賽促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高
淺談中職汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修課程實(shí)踐教學(xué)探索
對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備安裝中幾個(gè)要點(diǎn)認(rèn)識(shí)
對(duì)新型傳感器提升電動(dòng)機(jī)性能并降低功耗作用
講解光機(jī)電一體化具體內(nèi)容包括
淺談機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)如何適應(yīng)應(yīng)用性本科教育
探索中職學(xué)校汽車修理專業(yè)如何適實(shí)踐作業(yè)
讓高職學(xué)生了解熱電偶現(xiàn)場(chǎng)使用的注意事項(xiàng)
淺談教學(xué)電梯安裝實(shí)訓(xùn)教學(xué)的分析
淺析電梯電氣故障原因及解決措施
探索現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用狀況
高職汽車技術(shù)服務(wù)與營(yíng)銷專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革新探
汽車維修職業(yè)教育中故障診斷思維方法的培養(yǎng)
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