时间:2023-03-25 11:32:04
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2.特色。(1)知识结构合理、完整。建筑电气与智能化专业是由电气工程、控制科学与工程、土木工程和计算机科学与技术四个学科共同建设的。为确保知识结构的完整性和合理性,我们在教学内容上以建筑作为研究对象,突出强弱电结合,以自动控制技术、计算机技术、通信技术为主要内容,并在此基础上不断充实交叉学科的相关背景知识。(2)教学平台设置全面,加强实践环节。建筑电气与智能化专业人才培养体系按四个教学平台设置,包括通识课程平台、学科基础课程平台、专业课程平台以及实践环节平台。通识课程平台包括:工具性知识课程、人文社科类课程和自然科学类课程。学科基础课程平台主要包括电路、电子技术、控制理论、信息处理、计算机软硬件基础、网络通信原理等方面的课程。实践环节平台包括各类课程实验、实习、设计和社会实践以及科研训练等多种领域和形式,在此平台中我们构建科技创新训练项目,开展科技创新活动,特别强调学生创新思维、创新方法和创新能力的培养。(3)知识领域、知识单元、知识点划分准确。建筑电气与智能化专业内涵丰富,涉及面广,我们淡化课程的概念,强调核心加选修的知识结构。在确定本专业的基本要求基础上,兼顾我校的办学特色,构建了知识领域、知识单元、知识点的体系结构,并对每个知识点的学生掌握程度进行了具体描述。一门课程可以按照知识领域进行设置,也可以由若干知识领域中的部分知识单元组成。一个知识领域的知识单元的内容知识点可以分布在不同的课程中,力求创新,办出特色。(4)核心课程明确。建筑电气与智能化专业属于交叉学科专业,且创办历史不长,因此确立本专业的核心课程是十分必要的。核心课程应该能实现对全部核心知识单元的完整覆盖。我们在构建人才培养体系时明确了学科基础课核心课程和专业核心课程。其中学科基础课核心课程主要包括电路、电子技术、自动控制原理、微机原理、计算机网络与通信等,专业核心课程主要包括建筑供配电与照明、建筑电气控制技术、建筑设备自动化系统、建筑物信息设施系统等。
二、人才培养方案的改革
我们承担了南通大学重点教育研究项目《建筑电气与智能化本科专业人才培养体系的构建和培养方案的改革》,根据“加强基础、淡化专业、注重能力、柔性灵活”的改革方案,探索电气工程及其自动化、自动化和建筑电气与智能化专业结合的“电气类”专业建设、“工程化”实践教学,课堂内外创新教育有机结合,提高学生的创新能力。
1.跟踪学科发展、构建“电气类”创新人才培养模式。(1)根据“电气类”专业建设原则,按专业大类培养,强化系列课程和核心课程,重视实践能力,着重学生的创新素质和创新能力的培养,实行“3+1”的培养模式,前三年按“电气类”大类统一培养,后一年按柔性专业方向分流。(2)淡化专业教研室的界限,建立相互联系的课程组,课程组负责组织和实施各个专业教学、课程优化、教学方法的研究与实践,促进教学体质的弹性化。(3)开设执业注册工程师和电类职业技术资格培训班,提高学生的实践应用能力,培养工程应用型人才。开设“电气类”创新研究实验班,开展大学生全国机器人比赛、电子设计竞赛、智能建筑竟赛、挑战杯等竞赛活动,实现创新教育和前沿研究相结合,为培养工程科学型人才打基础。(4)推行多媒体教学和双语教学,提高教学质量和教学效率。建立闭卷、开卷、课程论文、课堂讨论、实验测试和论文报告等多文化综合考试评价系统。注重知识、能力和创新的综合协调发展。
2.以创新为指导,建立“工程化”实践教学体系。(1)“工程化”实践教学体系按照层次和体系进行划分。按体系划分为实验教学子体系和工程训练子体系。工程训练子体系覆盖了所有层次,从大学一年级到四年级,工程训练不断线、层次化、体系化、多元化,每一层次的工程训练都是对该层次基础性实验教学的工程训练和综合提升。(2)实行分层次、分步骤的工程训练方法,选拔优秀学生参加各类大学生科技竞赛活动。(3)加强数字化、综合化和系统化实验,促进实践教学体系的改革。
3.加强教材建设,创新教学内容。(1)目前建筑电气与智能化专业由于办学历史较短,缺乏经典教材,但该专业发展迅速,部分知识内容需及时更新。针对现有教材建设中存有的问题,按照“电气类”专业培养目标和课程设置,我们必须注重专业知识与相关学科的融合,注重智能建筑技术发展趋势,编写高质量的系列讲义和专业教材。(2)建筑电气与智能化专业属交叉学科,学生的知识面要求较广,教学内容多与授课学时少的矛盾比较突出,这要求我们必须科学、合理地选用教材,创新教学内容,裁减或压缩相关课程中的相同内容,合理压缩课内授课学时,在人才培养方案中多设置选修课,增加实践环节,有效利用和规划学生的课余时间。
4.整合教学资源,优化师资队伍。(1)建筑电气与智能化专业是一个多学科融合的专业,该专业的师资队伍中需具备各个学科的教师,因此我们应该改革目前专业教研室教师只负责本专业的教学和科研的局面,加强各专业教研室的合作,整合教学资源,建立一支具有学术造诣较高的学术带头人、知识、职称、学历及年龄结构合理的师资队伍。(2)加强与企业、科研机构、设计院所多渠道、多形式的紧密型合作,通过选派教师到国内外知名高校、设计院所进修和参与科研项目,丰富本专业教师的工程实践经验,提高教师解决实际问题的能力,为培养本专业创新型人才打下良好的基础。
三、结束语
建筑电气与智能化是一个新的技术领域,也是学科和专业建设的一个新领域,该专业的建设目前尚不完善,诸多方面有待进一步研究探索。本文结合我校该专业的建设与实践,对以下几个方面进行了探索和总结,可为兄弟院校该专业的建设提供借鉴和参考。
1.根据我校的实际情况,确定了本专业的人才培养目标。
2智能化技术的概念
智能化技术又被称为人工智能技术,其是利用人体仿生学,采用计算机模拟处理模式的一种技术。目前,智能化技术在国际上已经得到了广泛的应用,早在20世纪50年代就已经有人提出了智能化技术的概念,虽然现在仍有一些科学家对智能化技术抱有怀疑态度,但现代智能化技术给人们的生活和工作带来的方便是不言而喻的。智能化技术主要是通过对图像、声音、语言等条件的识别,进行智能化处理系统的运算,并对机械、计算机系统、照明工具、交通工具等进行自动化控制,使得人工劳动量下降,同时也增加了相关设备运行的稳定性和准确率。将智能化技术应用于建筑业已经不是新鲜话题,发达国家早在20世纪末期已经开始将智能化技术运用在现代建筑业中,如电气系统的控制。如今,智能化技术中还加入了更多学科的理论,例如自动化、仿生学以及语言学等。在建筑业电气工程中加入智能化系统能够有效保证建筑内电气系统的自动化运行和控制,提高电气控制和运行系统的稳定性、有效性和运行速度,还可以通过智能化系统增加电气装置的自我防护能力。
3智能化技术在建筑电气工程中的应用
将智能化技术应用于建筑的电气工程中,其主要是由于智能化技术具有控制自动化、检测自动化等优点,更加重要的是,对于智能化技术的引用可以帮助电气设备更好地进行优化和升级,并以此为人们更好地提供服务。
1)智能化技术应用于建筑电气工程中的控制自动化特点。
在建筑的电气工程建设中,对于电气系统的控制和保护机制是工程中最为重要的一个环节。在现代电气工程中,对于电气系统的自动控制和自我防护能力有着较高的要求。在当今社会,我国的用电量正在逐年提升,不论是普通居民建筑、企业办公建筑、工厂生产建筑还是军工实验建筑等,都需要极大的用电量,这也为我国电力部门提出了一定的挑战。而在用电量急速增长的今天,用电安全问题已经成为了老百姓关心的重要问题之一,一栋建筑电气系统使用安全与否与其控制系统有着直接的关系。传统的电气系统中,对于电力输送系统的安全防护措施包括保险丝断电措施、线路绝缘措施、紧急拉闸措施等,这些安全措施比较原始,对于现代建筑用电安全起不到根本保护作用,而且这些均是被动保护机制,例如保险丝断电措施,即是当线路内电流过高,其引起的温度变化已经超过了保险丝的熔点,这时保险丝自然熔断,减少过高的电流对电气的伤害。而现代智能化技术则不同,它是采用传感和定位技术对供电网络中各电气的供电情况进行实时监控,一旦某一区域电量异常,智能化系统就会对异常电流所能产生的伤害进行高速运算,如果结果是对电器设备有损伤,则智能系统就会自动切断供电,保证电器设备及使用人员安全,这是一个主动的防护过程。
2)智能化技术应用于建筑电气工程中的检测自动化特点。
在电气系统投入使用后,对于系统的检测维护工作也是一个保证电气系统稳定工作的重要环节。在传统的检测维护工作中,工人在事故发生时需要逐一对系统进行检查,采用排除法进行故障点的寻找,这种模式极其消耗人工,同时工作效率也十分低。由此很容易引发相关设备损坏加重,或者对使用人员的生命造成威胁。而将智能化技术引入到电气工程中后,可以利用智能化系统的自动检测特点,将整栋建筑或一个区域内的供电网情况输入计算机,并由计算机进行监控和检测的工作。一旦事故发生,计算机可以通过事故所在区域附近的传感器和检测设备对故障进行定位,同时利用智能化计算机处理系统对事故进行有效地分析。相关检测人员只需要根据智能化系统锁定的事故地点和事故类型对其进行排除和维修工作。智能化系统在对事故进行检测时,其所需要的检测时间较少,对于事故的反应灵敏,而且智能化系统通过专家系统或模糊逻辑分析系统可以对事故类型进行有效分析,得出的结论比较准确。这样就可以提高检修人员的工作效率,使其在到达事故现场前已经能够对事故的处理方法做出一个大致的规划,节省了现场抢救维修的时间,减少了电气设备的损失,提高了电力使用者的安全系数。
3)智能化技术应用于建筑电气工程中电气设备的优化和升级。
将智能化技术应用在建筑的电气工程建设中,不仅仅可以提高电气工程的质量,提升电气系统在使用过程中的稳定性与维修时的高效性。同时,其还可以进一步促进相关电气系统设备的优化和升级。智能化技术拥有两大核心优势,一是遗传算法,二是专家系统,这两项优势能够使智能化系统实现对电气系统管理和检测的自动化。同时,如果将这两个系统应用在电气系统设备的改造和革新工作上,可以研发出更多具有高新科技含量的相关设备,从根本上提升和促进电气设备的发展。
[关键词]
建筑;电气工程;智能化技术
时代在进步,科技在发展,城市高速建设的同时,也在带领建筑行业不断前行。近年来建筑企业不断增多,随之而来的不仅是机遇,也是挑战,建筑中的电气工程很大程度上影响着建筑的质量,所以建筑电气工程智能化势在必行。
1智能化技术在建筑电气工程中的应用
1.1自动控制系统和保护系统中智能化技术的应用
自我控制系统和保护系统是在建筑的内部形成防护系统,能有效控制事故的发生,提高建筑的安全水准。各种电器设备、照明配电装置、电缆、变压器等等的安装,都离不开自我控制系统和保护系统,为了提高效率和施工的精准度,智能化技术可以在此应用。将电器设备等应用GPS定位系统,运用计算机的传感技术,将各项的施工情况进行汇总,能够一目了然的了解工程进度,和设备安装运行情况。技术人员再通过计算机设定程序,能有效的对所安装的电气设置进行控制,从而形成“保护网”,对突发性事故进行了有效防护。
1.2故障检测中智能化技术的应用
在建筑电气工程还没有应用智能化技术的时候,建筑电气工程的故障检测十分困难,只能依靠技术人员进行人力检测,对技术人员的专业水平,细心程度,耐心体力都有很高的要求,不仅浪费了时间、浪费了人力,且还不能完全保证故障检测的精准性。智能化技术应用到电气工程故障检测中时,这些问题都将迎刃而解,计算机系统记录电气设备正常运行的信息,与故障检测信息对比分析,一旦信息对比发现偏差,立刻通过警报或其他方式通知监控人员或管理人员,能够有效的进行故障检测和防控,以便及时解决问题,增加建筑电气化工程的稳定性和安全性。电气工程故障检测中应用智能化技术,就是为了让故障检测变的更加便利和精准,不留安全隐患。并且利用智能化技术,对故障的地区设备进行监控和实时监测,对传回计算机的信息进行汇总和分析,让故障检测不再只有滞后性,做好日常防护,可以防患于未然。
1.3电气设备优化设计中智能化技术的应用
智能化技术中根据建筑电气工程的需要加入了许多其他学科的理论,如仿生学、控制学、自动化、语言学等内容。在电气工程设备优化过程中,智能化技术运用遗传算法进行随机搜索,应用了生物界中的进化规律,在电气设备优化中起到重要作用。随着建筑水品的提高,电气工程作为辅助工程也必然要有所提高,将智能化技术应用其中,会为电气设备优化带来全面高速的发展。
2智能化技术在建筑电气工程实施中的问题
2.1电气工程智能化在我国应用的整体水平不高
近年来,智能化技术应用于建筑电气工程,为我国建筑行业的发展带来了十分显著的效果,提高了建筑企业的效率,减少了人工操作量,工程的可靠程度也大幅度提升,在电气工程施工的过程中也产生了较好的效果。虽说如此,智能化技术给建筑行业带来了新的变化,但实际上我国对智能化技术的开发还不够深入,很多观点还只是停留在理论水平,整体来看,建筑电气工程智能化在我国应用的整体水平不高。“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,要想通过智能化技术使我国的建筑电气工程的实施有长足的进步,还需要用更多的实践来铺设智能化的康庄大道。
2.2智能化技术在电气工程中领域狭窄
智能化技术可以应用在电气工程中的保护系统、自动控制系统、故障检测等方面,例如变压器出现故障时,计算机可以对变压器油中的气体成分进行分析,进一步的缩小故障范围。在这些领域里已经部分实现了电气化技术,但在其他生活化领域里,智能化技术还没有达到普及,也就是说,在建筑电气工程中,智能化技术的应用没有实现全方面发展,其应用的领域还较为狭窄,如何扩大智能化技术在建筑电气工程中的应用,这将是今后着重研究的方向。
2.3电气工程智能化应用需要推陈出新
科技是第一生产力,也是推动时展的第一动力,敢想敢做,才能直面时代的机遇和挑战。智能化技术的应用离不开创新,没有创新就没有科技的发展,在我国对于建筑电气工程智能化技术的理论研究,远远高于智能化技术的实践水平,并且缺乏新意,只是这样循规蹈矩的做研究想必是收效甚微的,所以,在今后智能化技术的研究和应用过程中,要更加注重推陈出新。
3结语
本文首先简要介绍了建筑电气工程,随后着重介绍了建筑电气工程应用智能化技术。智能化技术是综合了精密传感技术、计算机技术以及GPS定位技术的一种新兴技术,重点阐述了智能化技术在建筑电气工程中的自动控制系统、保护系统、故障检测、电气设备优化设计中的应用。智能化技术的推广为建筑电气工程带来了一次大的变革,未来需要对智能化技术的研究更加深入,努力扩大智能化技术的应用领域和程度。
作者:李明芸 单位:上海建工集团股份有限公司
参考文献:
实践教学环节在建筑电气与智能化专业的教学计划中是必不可少的。然而,各高等学校普遍存在着重视理论教学环节、轻视实践教学环节,对实践教学的重要性、目的性和系统性研宄不够,在实践教学环节的设置上缺乏连续性、科学性。在对学生实践教学环节的考核上照搬照抄理论教学的考核方法,无法有效地评价学生的工程实践能力。甚至存在一些实践教学环节仅仅流于形式,没有实际效果或者实践教学的效果不明显,这不仅影响后续实践教学环节的实施,也影响理论教学的效果,影响学生分析问题和解决问题能力的提高。
部分实验课程教学理念陈旧,基本上针对理论教学的知识性验证,缺少相关课程和相近学科知识间的联系与验证,学生所学知识不连贯,缺乏系统概念;理论教学与实践教学脱节,理论课教师和实践课教师各司其职,缺少沟通;实验教学时间短,没有真正培养学生动手能力,没有调动学生主动性和创造性;实验课程质量监督体系和学生成绩考核机制不健全,导致学生对实验课程不重视;从事实验教学人员大多年轻,实践经验缺乏,实验教学不深入,效果欠佳;缺少学术交流氛围,学生不能及时了解和参与具有明显专业背景的科研项目和工程技术等。针对这些现实问题,建筑电气与智能化专业教育必须转变人才培养观念,创新实践教学管理与操作模式,切实培养学生对知识的系统综合和实际工程能力,以适应社会发展需求。
另外,我国建筑电气与智能化本科教育对实践教学特征的理解存在误区,主要表现在:一是因为强调建筑电气工程学科具有很强的实践性,就片面地理解为,在建筑智能化专业课程教学中,必须把工程实际操作作为主要教学内容和考核内容;二是因为强调建筑智能化教育必须深入实际工程环境,就简单地理解为让学生去某些企业熟悉建筑智能化工作的过程和具体的工程技术处理措施;三是因为强调必需提高学生适应社会需要的能力,而片面认为应把提高学生的实际操作能力作为直接教学目标。对此,我们必须从理论与实践的辩证关系出发,通过对建筑电气实践教学改革的研宄与探索,改变当前建筑智能化实践教学的实施方案,以适应应用型本科学生的教学要求。
二、建筑电气与智能化专业实践教学改革的基本思路和设想
结合多年从事建筑电气专业教学的体会,笔者认为建筑电气与智能化专业在实施实践教学过程中需要从以下几个方面考虑:
(一)构建完善、合理的实践教学体系
我校建筑电气与智能化专业本科以培养“应用型人才”为主要目标,在具备坚实的建筑智能化基本理论教育基础上,必须加强实践教学环节改革,以培养出具有较强动手能力的建筑智能化应用型人才。由于建筑智能化技术是随着现代化建筑的发展而形成的新技术,它集现代通讯技术、现代计算机技术、现代控制技术于一体,是一门综合的行业,学科知识更新快。建筑电气与智能化专业是建筑智能化技术与电气工程技术的融合,毕业生需要既具备建筑智能化专业的实践技能,又具备扎实的专业基础理论知识,才能适应知识的快速更新和现场条件、需求的变化,充分发挥学生自身的潜在能力,更好地适应社会对建筑电气人员的需要。因此,在建筑智能化专业实践教学改革中,一方面要加强专业实践性教学环节,同时不能忽视专业基本理论教学;逐步提高实践性教学环节在整个教学计划中的比重,加强培养实践动手能力,制定出符合建筑智能化‘‘应用型人才”教育要求的教学计划、专业发展规划、相关课程建设计划和专业实践教学计划。
为了实施实践教学,需要建立完整配套的电气智能化专业实践教学体系,实践教学内容应包括实习(包括认识实习、电子工艺实习与毕业实习)、课程实验、课程设计和毕业设计等环节。在实习教学的设置方面,与理论教学一样,各种实践教学环节均要精心编制教学大纲。各种实习都要求学生认真完成规定的实习任务、认真撰写实习报告、完整记录实习内容、仔细分析实习情况、归纳实习心得。
课程设计要强调专业课程的实用性、综合性,注重提高学生分析问题和解决问题的能力,制定相应的指导书和任务书。通过合适选题,锻炼学生全面分析、综合、解决实际问题的能力。开放实验室为学生提供实训条件,为愿意和有能力的同学提供试验平台,从而可以让他们体验成就感,提高学习兴趣与学习积极性。
毕业设计是学生毕业前对四年所学专业知识的概括与总结,要认真抓好毕业设计的选题与审题、设计指导和毕业答辩三个环节,目的是通过毕业设计这个教学环节,培养学生热爱建筑电气智能化专业的思想、严谨求实的工作作风和认真负责的工作态度,进一步培养学生综合运用所学知识进行分析问题与解决问题的能力,使学生受到良好的实际工程训练和一定的科研工作训练。毕业设计要制定相应的指导书和任务书,要抓好全过程监控与考核,强化毕业设计的全过程管理是保证毕业设计教学质量、提高学生实践能力的基础,而毕业设计的考核(答辩)是提高毕业设计的质量、衡量毕业设计水平的重要手段。
(二)加强基本理论课程设置和实践教学课程的结合
建筑电气与智能化专业教学计划所规定的课程中,各课程之间是既相对独立而又紧密结合,基础课的实践教学环节与专业课教学相互呼应。在教学计划的安排上,理论课和实践课的时间应合理分配,让有些课程的教学可在实践中完成。例如:《电子技术》《建筑消防控制系统》等课程,以解决学生对电子元件不认识和对电子设备概貌知识贫乏等问题,以便加深学生对建筑智能化专业相关知识的理解和提高学生的实际动手能力。毕业设计安排在最后,是对前面所学各门课程教学内容的提炼与升华,以体现建筑智能化技术综合能力的培养效果。
建筑智能化学科是一门实践性很强的专业学科,每门专业课程的学习,都要根据该课程的主要内容开设验证性(设计性)实验;为达到良好的实验效果,建立直观的工程印象,应尽量采用相对真实的,或者模拟真实环境的实验装备进行实验,使学生在完成课程实验的过程中,如同置身建筑电气工程实际生产的真实环境,从而达到实验目的,锻炼实践动手能力。同时,进一步完善电气工程综合实验室,扩大综合实验设备规模和涉及面,提升实验水平。建筑智能化专业的所有专业、综合实验室要对学生开放,让学生随时都可以来实验室进行课程实验,实现兴趣制作,以提高实验设备的使用效率。实验教师利用多媒体课件、仿真软件辅助教学,可以直观、形象地介绍建筑电气工程智能化设计、安装、调试、测试与运行的全过程。
(三)加强产学研合作,努力培植完善的校外实习场所
由于建筑电气与智能化专业是一个实践性很强的工程专业,所以利用各种条件与企事业或科研院所共建实验室,签定实习基地、产学研合作协议,联合指导毕业设计可全面提高学生的专业素质和人文素质。加大力度加强产学研合作,努力培植完善的校外实习场所,本着互惠互利原则,实行学校与企业共建,实现实践教学资源合理配置与使用,并努力使实习基地尽可能涵盖有代表性的相关企业。有些实习可以安排参观、考察,也可以是上岗参与专业相关的工作,实习时间一般不长,每学年将安排一次。
另外,可以安排学生到相关企业的技术及施工部门实习,请企业电气工程技术人员讲解有关产品的电气控制原理、设计、安装、调试、运行等相关问题。通过这种组织方式的实习,给学生们制造了身临其境的机会,接触实际工程,可以使学生更好地理解和掌握所学基础理论知识。而且,通过校外实习基地的现场实习,学生有机会到实际工作中演练,使学生在实习过程中增强对建筑电气工程工作的感性认识,提高学生的实践动手能力,提高学生对电气智能化专业技能进行综合运用的能力。同时,通过建立校外实习基地可以建立与企业的合作关系,争取现场生产与技术改造等方面的课题,使学校在社会上得以延伸发展,为企业技术人员、现场操作人员进行培训,提高企业人员的技术素质,从而使学校和企业获得双赢。
(四)加强师资队伍建设
教师是高校教育事业发展的基础和源泉,实践教学的效果与实践教学教师的经验和能力密切相关。普通高校,尤其是应用型本科院校现有教师大多是从学校到学校,没有在企业工作的经历,实践经验不足,理论脱离实际,为此,各高校应与电气工程相关的企业建立联系和交流机制。在不影响教学的前提下,鼓励并组织部分教师到企业、相关研究所等进修,让他们接触、熟悉电气工程实践,积累实践工程经验,提高实践能力,拓宽知识面。同时组织教师到兄弟院校参观学习,交流教学经验,邀请现场专业技术人员来学校讲学;组织有关企业与学校参加学术交流、研讨活动,提供相互学习的平台。在教学实施过程中,教师应有意识地将自己所获得的实践经验与技能传授给学生,以提高学生分析、解决实际问题的能力。
教师的科研工作是教师建立工程实践经验、提高工程设计能力的重要渠道,因此鼓励教师积极争取并完成纵横向科研项目,撰写专业学术论文。通过做项目、写论文,既可以提高教师实践工作能力,又可以提高教师的理论水平和授课水平。同时,鼓励学生积极参加教师的科研项目,在研究工作过程中,拓展知识面,培养兴趣,增长才干。
(五)完善实践教学评价体系,合理设置实践性教学考核方法
实践性教学体系的规范与完善,必然需要运用科学的考评方法,这是实践性教学改革的重点。电气智能化专业实践性教学的环节多,内容丰富,因此,对实践性教学的考核,最好通过答辩与实际现场考核相结合的方法。通过提问、实际操作的检查,可以综合考核学生理论与实践相结合的能力。