基于計算機的“架空輸電線路設計”課程教學改革與探索＊

陳菲，劉亞琳，張瑩文

基于計算機的“架空輸電線路設計”課程教學改革與探索＊

陳菲，劉亞琳，張瑩文

（洛陽師范學院，河南 洛陽 471934）

“架空輸電線路設計”是電氣工程及其自動化專業的一門專業拓展課，通過這門課的學習，學生要掌握架空輸電線路的基本理論，理解架空輸電線路設計的步驟，畢業后具有從事相關領域工作的基本能力，因此此課程的學習需要將理論與實踐有效結合起來，才能達到較好的教學效果。針對目前教學中存在的一些問題及不足，基于計算機應用軟件對課程進行了相關的改革與探索，不僅提升了教學質量，而且為其他工科專業課程提供借鑒。

“架空輸電線路設計”；計算機應用軟件；教學改革；教學質量

隨著中國經濟的不斷發展，高壓、超高壓、特高壓輸電線路建設速度加快，電力行業急需大量輸電線路設計專業技術人才。洛陽師范學院電氣工程及其自動化從2017年開設了“架空輸電線路設計”課程，該課程不僅涉及線路工程中的基礎知識，同時還為輸電線路施工提供了理論支持[1]。為了能夠讓學生學好“架空輸電線路設計”這門課程，有效提高教學質量和教學效果，加強學生的工程應用能力，針對“架空輸電線路設計”課程教學中存在的問題展開研究，提出基于計算機的“架空輸電線路設計”課程教學改革，激發學生對“架空輸電線路設計”的學習興趣，重點培養學生的理論聯系實際的工程思想。

1 “架空輸電線路設計”課程教學中存在的問題

“架空輸電線路設計”針對實際輸電線路工程的設計任務，教授的內容從基本的設計原理到實際的設計方法，具體包括架空輸電線路基本知識、設計用氣象條件、架空線的機械物理特性和比載、架空線的各種計算、架空線的振動和防振、路徑選擇和桿塔定位等多方面知識。課程涉及氣象知識、工程測量、水文與地質、土木結構、電氣工程以及機械工程六大領域[2]，需要學生具備較為廣泛的專業基礎知識。這在一定程度上增加了學生自主學習的難度與積極性。

由于架空輸電線路的特殊性和復雜性，目前主要以理論教學為主，在教學過程中，教學模式比較單一，一般通過多媒體課件、板書講授理論知識，這種教學方法對學生進行工程知識的培養和灌輸存在不足，學生會覺得枯燥抽象，學習的積極性不高，學習效果不理想，難以利用所學線路設計的知識去解決實際輸電線路工程中出現的問題。同時，考核方式比較單一，成績的評定主要以期末考試為主，并結合學生的課堂表現及完成作業情況，考核的內容難以覆蓋本課程所期望達到的能力培養目標。因此需要對教學方法和考核內容及方式進行改革。

2 基于計算機的課程教學改革探索

為了切實落實工程應用型人才培養模式，改進“架空輸電線路設計”課程在教學過程中存在的問題與不足，特在原有的理論教學基礎上，增設了以計算機為載體的教學模式，積極探索人才培養的改進措施。

2.1 優化教學內容

教材內容較多，學時較少，如果不分清主次，有選擇地學習重點知識，會浪費很多的學習精力和時間。教學過程中應抓住基礎知識、基本理論、計算機軟件這三條主線，依次了解架空線的組成、力學分析以及線路設計。計算機應用軟件能夠提供準確的地理信息和相關數據，并且完整收錄了現行國家規范設計手冊，實時更新了國家電網的桿塔型號及導地線、絕緣子串等配套附件，極大程度上豐富了各種參數的計算和驗算過程，縮短了計算時間，同時提高了計算的精確率，相比較手工計算、設計具有顯著的優越性[3]。

結合工程案例，應用計算機軟件進行模擬，使學生對“架空輸電線路設計”有整體的理解和認識，通過對已經建成的交直流輸電線路進行分析，能夠豐富課堂內容，調動學生學習的積極性，從而掌握掌控輸電線路設計的一般步驟和方法，為以后從事相關行業的工作和研究奠定基礎。在授課過程中，針對設計中可能出現的問題，適當加入思考討論環節，讓學生各抒己見，加深對知識點的理解。課后采取項目為導向，任務驅動的模式，將學生分組進行架空線的設計，結合實際案例，通過分析導線截面、受力情況、路徑如何、桿塔排列等，引導學生完成架空線的初步設計，為以后的施工圖設計做好充分的理論準備。

2.2 改進教學方法

傳統的課堂教學方法是教師占據主導地位，采用“滿堂灌”的教學方法，向學生傳授知識并形成技能技巧為主要目的，教學效果不理想，考慮到“架空輸電線路設計”中會涉及到很多實物圖片和原理圖，因此在課堂理論教學過程中，要采用多種教學方法相融合的方式[4]。

首先，采用任務驅動法和啟發式教學法相結合的方式，通過對任務的分析、分解、實施和評價，充分運用多媒體展示實物圖片、視頻短片等現代化的教學手段，講解架空線的基礎知識，使學生了解架空線的組成、氣象條件對架空線的影響等。其次，通過練習法、討論法以及探究學習法，對架空線各種條件下的受力情況進行計算，鞏固階段性學習成果。最后，通過實踐教學法，讓學生用計算機軟件進行架空輸電線路的整體設計。

采用啟發式教學法、任務驅動法、練習法、討論互動、實踐教學法等多種方法相融合，把抽象枯燥的內容變得有趣具體，學生由怕學、不學變主動學習，通過不斷深化教學內容，加深學生對知識點的理解和掌握。

2.3 增加實踐教學環節

“架空輸電線路設計”作為一門與工程實際聯系十分緊密的課程，只有將理論應用于實踐，才能促使學生更好地掌握和理解相關知識。因此，在理論教學的基礎上增加實踐環節，彼此之間形成互補，可以進一步提高教學效果和加強學生的動手能力及思維能力。

“架空輸電線路設計”中常用的計算機應該用軟件，比如谷歌地球、企業版電力之星與企業版道亨“架空輸電線路設計”系統，給學生布置課題，比如絕緣子串的組裝及施工圖繪制、架空線的力學計算、導地線應力弧垂曲線及安裝曲線繪制、平斷面圖的繪制、桿塔定位及其校驗、桿塔塔頭荷載及強度校驗、桿塔基礎設計等。學生按照實際工程設計規定，撰寫綜合作業說明書，編制設計手冊，利用計算機應用軟件繪制各種數據曲線與工程圖紙，能夠覆蓋“架空輸電線路設計”課堂教學的全部內容。

實踐環節不再采用教師為主導的知識灌輸模式，而是依靠學生團隊按照所選擇課題的內容，與實際工程相結合，以團隊協作的形式發現問題、分析問題、解決問題，激發學生的積極性、自主性和創造性。

2.4 多元化考核制度

基于計算機的“架空輸電線路設計”通過多元化、全維度的考核，對學生學習進行客觀的評價。考核以平時成績、課題報告和期末考試三個部分來評價各環節的情況，其中平時成績以課堂表現、作業完成情況及與教師的交流等作為評價依據，占考核成績的20%；課題報告以學生團隊完成所選課題的說明書、編制的設計手冊以及計算機應用軟件繪制的相關的設計圖紙作為評價依據，占考核成績的40%；期末考試考查學生對相關理論知識的掌握程度、對計算機應用軟件操作的熟練程度，占考核成績的40%。新的考核制度更有利于激發學生的學習積極性，激發學生的創新能力和綜合應用能力[5]。

3 結語

隨著科學技術的不斷進步和發展，各種計算機軟件在工程設計領域的功能更加強大。因此本文針對洛陽師范學院電氣工程及其自動化專業“架空輸電線路設計”課程教學中存在的問題，提出了基于計算機的“架空輸電線路設計”課程教學改革與探索，對教學內容進行優化，對教學方法進行改進，增加計算機應用軟件進行設計的實踐教學環節及多元化的考核評價制度。實踐結果表明，通過計算機應用軟件對架空輸電線路進行設計，引導學生變注重知識為注重能力，提高了學生的設計能力，激發了學生的學習熱情，同時多元化考核方式能夠全面考查學生對“架空輸電線路設計”的綜合能力，提高課程教學質量的同時也提高了學生的綜合素質。

［1］鄒長春，王曉芳.高壓架空輸電線路施工課程案例教學研究［J］.山西建筑，2016，42（8）：237-238.

［2］黃力，牛媛媛，唐波.基于綜合作業的架空輸電線路設計教學模式改革［J］.學園，2019，12（17）：43-44.

［3］王亞雄，張善兵.淺談計算機軟件在架空輸電線路工程設計中的應用［J］.機電信息，2019（32）：49-51.

［4］張旭，李玲.《太陽能光伏發電技術》課程教學改革與實踐初探［J］.科技視界，2015（33）：190，246.

［5］夏微東.輸電線路施工課程課堂教學改革與實踐［J］.明日風尚，2017（10）：84.

2095－6835（2020）24－0093－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.24.031

陳菲（1990—），女，碩士研究生，助教，研究方向為需求側響應、智能用電、分布式能源。劉亞琳（1994—），女，碩士研究生，助教，研究方向為電力系統規劃與安全運行。張瑩文（1989—），女，碩士研究生，助教，研究方向為電能變換與電氣傳動。

洛陽師范學院2018年校級高等教育教改項目（編號：2018xjgj038）；洛陽師范學院2019年校級高等教育教改項目（編號：2019xjgj021）

〔編輯：王霞〕