應用型本科院校高電壓技術課程教學方法探討

邱巍 陳翔宇 范子豪

摘要：在普通高校轉型為應用型本科院校背景下，以高電壓技術課程為例，探討培養復合型人才的教學方法。通過調整教學內容、采用多種教學方法、增加小組任務和試驗實訓學時、改革考試方法等手段，培養學生的實踐操作能力和自主解決問題能力。

關鍵詞：應用型本科院校；高電壓技術；教學改革；教學方法

中圖分類號：TM8-4；G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2018）02-0087-04

普通高校轉型為應用型本科院校，要培養出具有“本科標準+職業技能”的具備創新能力的復合型應用技術人才，最為基礎與核心的是完成課程轉型。高電壓技術是電氣工程及自動化專業的一門重要專業必修課，研究的是高電壓高磁場下絕緣問題、高電壓試驗問題以及過電壓防護問題；同時，它還是一門實踐性極強的工程技術課程，電力系統中電氣設備絕緣的設計、運行和檢修工作中都需要用到高壓絕緣、高壓試驗及過電壓的相關內容。在以往的教學中發現，學生將這門課程理解為“背誦”的課程，這與人才培養方案的目的要求背道而馳。現以高電壓技術課程為例，探討培養復合型人才的教學方法。

1 高電壓技術課程教學中存在的問題

高壓電技術課程教學的主要難點包括：一是高電壓技術知識面廣、知識點多，不容易抓住重點；二是部分理論知識抽象難懂，采用單一授課手段不能吸引學生的注意力；三是學生接受知識的過程過于被動，缺乏主動學習的過程；四是理論與實踐脫節。

傳統授課方式是：教師根據大綱要求規劃分配好學時，利用PPT講解知識點，同時結合課內試驗；學生被動地聽課，按要求完成作業，考前突擊背誦，考試結束后不久背誦過的知識點幾乎就遺忘殆盡，更不用說用來解決生產實際問題或者創新了。學生只領會理論知識，卻不知理論知識是為了解決電力系統中的哪些工程問題而提出的，也不知道如何去應用。雖然在課堂上提出了工程問題，但是聽到的多、看到的少，沒有形成直觀的認識。為了更好地服務于應用型本科院校的人才培養模式，高電壓技術課程團隊利用學校轉型的機會，進行高電壓技術課程教學的探索和實踐。

2 改革課堂教學

2.1 合理選擇、調整教學內容

在授課學時不增加、保證大綱要求內容的前提下，遵循“重點突出、不求大求全”的原則，根據工程實用性精心選擇、合理組織授課內容，科學安排授課計劃。增加高電壓新技術、新設備的相關知識，略去理論講解中繁瑣的公式推導過程。這樣一增一減，可保證教學內容正常完成。

1） 增加教學內容。隨著科技的發展和電壓等級的進一步提高，電力系統中的新技術、新設備層出不窮，在教學中對這部分知識應有所涉及。GIS設備中的SF6氣體的物理特性和擊穿特性，擠包型電纜采用諧振耐壓試驗替代直流耐壓試驗、無間隙氧化鋅避雷器的老化及在線監測、特高壓系統中的潛供電流和操作過電壓等內容，在講授電介質的電氣強度、絕緣的高壓試驗、防雷保護裝置和內部過電壓等內容時，可以分別對這部分擴展內容做簡單介紹。這樣可以拓展學生的知識領域，幫助他們開闊眼界，對引導他們開展創新創業項目、完成畢業設計起到助力作用。

2） 減少教學內容。在實際教學中，重點介紹高電壓工程中的基本物理過程、原理及試驗方法，減少繁瑣的公式推導過程。例如：“輸電線路耐雷性能分析計算”這一部分內容，公式推導多、工程性強，但相對計算方法成熟，在講解時僅需介紹方法、不需要推導公式；而進一步的雷擊跳閘率計算則是將學習的主動權交給學生，把雷擊跳閘率作為小組任務布置給學生，學生根據給定任務，自己收集規程、查找桿塔數據和資料，并探討解決問題的方法，由于計算過程中不同的導線數量（單雙回路、單雙避雷線）、布置方式（水平布置、垂直布置）和電壓等級影響著耦合系數的計算和修正，在綜合計算過程中可以結合計算機編程完成計算部分。通過確定參數的取值，學生對耦合系數、雷電流的幅值、建弧率等相關參數會有深刻的認識，進而可以深入了解雷擊跳閘率的計算方法和提高輸電線路耐雷水平的方法，同時提高了他們借助計算機解決問題的能力。這樣既能提高學生對知識的綜合運用能力，也能鍛煉他們的團隊合作能力。同樣，變電所避雷針配置、避雷器的選型配置、接地裝置布置等，都可以作為小組任務分配下去（見表1）。

2.2 綜合運用多種教學方法

充分利用學校的教學設施，結合現代化的教學方法，多種教學手段相結合，以滿足課程教學要求。

1） 對無法現場參觀的設備和裝置，以及理論性強的知識點，可以通過多媒體教學手段，借助圖片、動畫、視頻等方式，直觀地展示原理、現象和實際的工程應用。

2） 對理論性強、內容抽象晦澀的，單純的語言敘述結合圖片教學效果不好，可以采用理論結合仿真的教學方式。例如：電力系統過電壓部分，如果采用物理實驗模擬裝置實現電力系統過電壓的實踐教學方法，設備成本及實驗場地的投資都相當可觀，不易實現；而采用計算機仿真方式，利用原有的機房，即可以實現以較少的投入達到良好教學效果的目的。利用ATP-EMTP仿真軟件事先建立的仿真模型，讓學生通過斷路器的投切、增加分閘、合閘電阻及改變阻值參數、在線路首末端設置避雷器等限制過電壓的方法，觀測線路過電壓曲線中電壓幅值的變化，體會過電壓產生的原因、影響因素及限制措施。這樣既降低了理論課的枯燥乏味，增強了直觀認識，提高了學生的學習興趣，又加深了學生對知識的理解，有助于培養鍛煉學生獨立思考問題、解決問題和創新的能力。

3） 對結合理論解決工程實際問題的知識點，則有必要帶領學生現場實習，觀察電力系統中出現的各種電氣現象，講明它們對系統正常運行造成的影響，然后再回歸課堂講授解決的辦法。這樣先認知、再學習總結，有助于學生加深對知識點的印象，更好地理解理論知識。例如：講解“電氣設備沿面放電”部分的內容，前提條件是學生必需熟悉易發生沿面放電的電氣設備，然后才能針對相應的設備講清楚強垂直分量電場分布和弱垂直分量電場分布的特點和因此產生的不同放電現象及處理措施。在教學時，先讓學生在校內的實訓基地和試驗室觀察和認識線路絕緣子、支持絕緣子、變壓器套管等設備及其結構特點，通過視頻和圖片介紹電瓷、玻璃、復合絕緣等材料的物理、化學及電氣特性，針對不同設備結構特點，分析其產生電暈的部位及放電發展過程，不同設備的濕閃、污閃現象及其危害，由此引出工程問題，再分析原因、研究解決問題的辦法。教學不再是紙上談兵，會達到事半功倍的效果。

3 加強實踐教學

改革前高電壓技術課程共計48學時，其中包括8學時的課內試驗。為了解決課內試驗時間短、實踐環節不足的問題，在新的培養方案中取消了8學時的課內試驗，而以“高電壓技術實踐周”取而代之。在這一周時間內，開展項目試驗，按照電力企業進行預防性試驗的模式，將各電器設備的絕緣預防性試驗分成數個試驗項目，學生分組分別完成各個試驗項目。

在準備試驗的過程中，學生以小組為單位合作學習，通過跨組之間的互相合作，查閱教材、規程、試驗手冊等相關資料，綜合運用理論知識，針對不同的電氣設備設計并組織絕緣試驗。試驗前教師以口試抽題簽的形式考查學生對理論知識和試驗要點的掌握情況，測試合格就允許進一步進行試驗操作，測試不合格則需要重新鞏固學習。高壓試驗項目在教師的監督檢查下完成。

高壓試驗室里可供進行高壓絕緣試驗的被試品包括油浸式變壓器、干式變壓器、絕緣套管、電容器、電流互感器、電壓互感器、電力電纜等設備。試驗內容包括教學大綱中規定的觀察性試驗如沿面放電、極性效應，以及其他預防性試驗項目如絕緣電阻和吸收比的測量、泄漏電流測量、介質損耗測量、絕緣油擊穿電壓試驗、局部放電試驗、油色譜分析等。以油浸式變壓器預防性試驗項目為例，說明試驗項目和知識準備的內容（見表2）。

4 創新考試方法

期末考核采用平時成績與期末成績結合的方式，更加注重學習過程的考核。平時上課出勤、課堂提問、小組任務和試驗實訓知識準備掌握程度及報告完成情況占總成績的60%，試卷成績占40%。期末試卷采用題庫抽取多套題，密封后隨機抽取其一的方式，更加有效杜絕了平時不學習、期末劃重點、突擊背誦的問題。

5 結論

面向應用型本科院校的高電壓技術課程課堂教學改革，要以培養具有本科標準和職業技能的人才為目的，在教學中加大實踐教學和工程任務的比例，引導學生在試驗、實訓和小組任務中查閱資料，建立分析問題、解決問題的能力，多種教學方式結合，調動學生學習積極性，以提高教學質量，培養合格的人才。

參考文獻

[1] 李紹棟，何翠，馬莉莉.項目教學法在高職“高電壓技術”課程教學中的應用[J].中國電力教育，2010（19）：67-68.

[2] 趙智大.高電壓技術[M].3版.北京：中國電力出版社，2013.

[3] 林建軍.高電壓技術課程教學改革探討[J].中國電力教育，2008（11）：81-82.