基于工程能力培養的供電技術課程教學改革

陳春燕

摘要：供電技術大力發展，對供電的要求也越來越高。高校在供電技術課程教學中，必須針對課程綜合性和工程性的特點，加強教學設計、增加師生互動、增強實踐操練、融入前沿技術、拓展網絡課堂。該文從教學方法、課程體系、校企合作、實驗實踐與課程設計等多個角度進行了探索，提出了活化課堂教學，加強實驗和課程設計環節，利用網絡資源，結合工程設計常識的，讓學生多接觸企業實際的改革思路。堅持工學結合，校企合作，不斷培養高素質的人才，滿足社會需求。

關鍵詞：供電技術;教學設計;實驗教學;工程能力;校企合作

中圖分類號：G424? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0093-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

供電技術是電氣工程及自動化專業的一門重要的專業課，主要講授供配電系統的基本知識和理論、計算和供配電一、二次系統的設計、運行和管理，以及介紹供電的設備和規范。該課程綜合性和實用性比較強，課程涉及的概念、公式和計算方法很多。之前的教學模式比較單一，主要是教師根據教材章節傳授理論知識，學生把學習重點放在負荷計算和短路計算等上面，與實際的工程能力的培養有一些脫節。而應用型本科院校更加需要培養創新型人才，課本附錄內的一次設備型號老舊、接線方式過時、二次保護還是以電磁式保護為主與目前計算機操控的智能電網建設相差甚遠。而本課程又存在內容多、學時少問題，要讓學生在較少的學時既懂理論，又能全面的認識工程實踐，就必須對該課程的教學方法進行不斷探索。

1 豐富教學方法，活化課堂氣氛

課堂教學仍然是學生掌握知識和技能的最主要環節，但是以教師為主體灌輸課本內容的教學模式會使學生逐漸失去學習的主動性和積極性。教學方法得當、手段多樣以及體系清晰才能激發學生的學習熱情，為后續實踐教學打下堅實的基礎，為學生掌握該課程的內容提供了保障。教學改革后在以往傳授式教學和輔導式教學的基礎上融入自主學習、案例教學、探究教學、合作學習等模式活躍課堂氣氛。供電技術課程有著鮮明的工程應用背景，主要涉及供電系統的分析計算、接線設計、運行維護和應用研究。在授課過程中借鑒“體驗教學法”“項目引導法”和“翻轉課堂”的教學經驗設計部分課堂教學。比如在主接線設計的教學中，教師可以提供許多企業真實的接線圖紙，通過圖紙對比分析講解不同負荷等級下采用的不同形式接線方式;在了解線路選型的方法時，可以分析電線為什么有粗有細，從而引發學生思考線路截面積不同，所能承載的負荷不同。在講授斷路器、變壓器選擇和校驗時根據分析學校供電情況講解高壓設備選型思路和校驗內容。在校內組織學生參觀學校的高壓變電所，教師通過現場教學的方法講解學校的供電系統和供電設施，讓學生對課程有了感性認識。通過身邊的工程實例導引，結合生產生活實際問題去分析研究，不僅能讓學生從課本知識中脫離出來，也能讓學生從更好地掌握所學知識的實際應用。

2 重構課程體系，增強師生互動

一門新的專業課，如果一開始不讓學生了解改課程的結構體系，根據教材內容從頭到尾講授下來，很多學生分不清主次，越學越沒有頭緒。通過教學改革打破課程知識點的順序，教學過程將依托于一個大型企業降壓變電所電氣設計的所需要掌握的工程知識和技能分模塊講解教材內容。在講授教學重點要點時細化強化，對于一些不是很重要的內容可以建議學生課外自學，除此之外還要讓學生知道各章節、各模塊內容之間的相互聯系。由于電力系統設備和技術的不斷更新還要求在課程講授過程中還要不斷引入新的設計規范、新的行業標準、新的電力技術和新的電氣設備，做到與時俱進。

在課堂教學中多關注學生的反應，增強與學生的交流。根據教學內容、學生層次進行有針對性提問，引導學生去查閱資料、思考分析和正確表述。通過問卷投票、結對任務、分組討論、頭腦風暴等形式讓學生積極參與到課堂中，通過課內外師生交流使學生能深入理解課程內容，實現真正意義上的教學相長。通過課外輔導和答疑了解學生對知識的掌握情況，發現教學過程中的問題，也可采用翻轉模式的小組匯報，引導學生自我探索和自我學習。每次課精心設計教學環境，以便于監督學生，并且讓學生更好地參與。教師通過示范教學，示范講解，言傳身教激發學生學習興趣，讓學生更好地理解課本知識。

3 結合工程常識，融入新型技術

在供電系統電氣設計中，通常用理論數據和公式來進行電力負荷計算、短路電流計算作為各種設備型號、導線材料的選擇依據。比如在選用輸電導線時，導線正常的載流量、需滿足的機械強度、短路時允許的最大電流等數據都可以按理論公式計算出來，但是在工程項目中因為除了現階段的運行要求外還要考慮到長遠的發展需求，實際選用的導線截面肯定要比計算值大。像斷路器、隔離開關等開關設備的開斷容量甚至要比理論計算值大好幾倍，這樣才能保證保護的速斷性，確保供電的安全可靠。一般來說一個供電系統建成后，企業還在發展，用戶還在增加，如果沒有一個長遠的計劃，到時候電力負荷過大就要考慮到電力設備容量的擴大或更換，這樣一來就會有很多不必要的浪費，因此必須根據在設計的初期做好長遠的規劃，避免重復投資。因此在教學就要把這些常識充實到課堂中，讓學生對實際工程的設備選用情況有一個預知，這樣就能在今后就業時更快更好地勝任工作。

供電技術日新月異，變電技術、供配電方式和繼電保護的技術不斷更新，而供電技術課程的教學內容基本沒什么變化。為了更好地適應科學發展，可以邀請企業專家或技術主管進行專題講座，讓學生了解電力工程中的新項目、新設備、新技術。比如在變壓器選用的時候課本附錄里供選的油浸式變壓器在實際工程中由于體積大、漏油、散熱等問題很少用了，這樣就要跟學生主要介紹目前常用的干式變壓器和箱式變壓器，在一次設備中斷路器、互感器目前也大量采用SF6惰性氣體滅弧，淘汰老式的滅弧方式?，F在選用的孫麗華主編的《供配電工程》教材中的接線方式多采用單母線分段中間加隔離開關，而現在實際多采用單母線分段中間加斷路器、或直接采用雙回路供電方式。在教學過程中教師不能一味講解課本中過時的電氣設備、老舊的接線方式、淘汰的電磁保護，要將先進技術不斷滲透給學生，要體現科技的前沿性，通過介紹這些新的產品和技術讓學生更快適應未來發展需求。

4 巧用網絡平臺，拓展第二課堂

供電技術是一門知識覆蓋寬廣、新技術發展迅速的一門課程。由于課時的限制，課堂上不可能對每一個知識點面面俱到地講解。因此可以要求學生利用網絡等輔助工具搜索相關論文和文獻，通過慕課、微課等形式多樣的網絡學習方式，充實學習內容，了解技術前沿。教師整理和推薦優秀的慕課、微課等資源，創建實用的網絡平臺的資源，作為課堂教學的一種添加劑。學生可以使用手機、計算機等常見的便攜式設備進行網絡學習，使學習的過程從教室固定模式轉變成隨處移動模式。在網絡教學環境中，將教學資源相關內容進行篩選，提供高質量的教學視頻、PPT課件、動畫、圖片等給學生。比如學生通過觀看“斷路時隔離開關的電弧現象”的視頻觀看，深刻地理解斷路器的作用及開斷容量;通過觀看“倒閘操作流程”理解隔離開關與斷路器的區別。通過網絡資源不斷拓展課堂知識，通過混合式教學模式啟發學生的學習興趣，從而達到更好的教學效果。教師根據學生對基礎知識的學習情況，隨時推薦網絡教學平臺上的優質教學資源，并督促學生持之以恒地進行網絡資料學習。教師還可以通過藍墨云、釘釘等使得現代信息化的教學改革通過第二課堂有效開展起來，有效把控學生網絡學習成效，通過鼓勵學生自主學習的方式讓他們獲得更多的知識和技能。

5 注重實驗教學，強化動手能力

新型人才的培養除了專業知識外、專業技能的訓練也十分重要。每一個模塊理論知識講授完之后會安排對應的實驗項目。通過教學改革課程組針對該課程設置了實驗室實踐教學和軟件仿真實驗兩種模式環節，實驗室實踐主要安排在課內進行，該實驗項目由電流、電壓繼電器特性實驗;線路的過電流保護實驗;電壓、電流互感器接線方案實驗等，學生通過接觸實驗設備，進行連線、調試、操作和試驗數據分析，對課堂理論知識進一步鞏固。由于工廠供電、配電和繼電保護的實驗設備成本高，實驗室設備的使用率也不是很高，在培養計劃設定的實驗學時外我們采用開放實驗的形式，每周都設定一個時間段鼓勵學生到實驗室創新實踐。課程改革更加注重學生的實踐訓練，理論與實踐相結合，改變了傳統的課程模式，實現了創新教學。對于有些在實驗室不方便開展的實驗，比如電力線路的三相短路、倒閘操作等不適合現場操作實驗現象，可以采用Matlab軟件仿真來模擬短路現象，增加直觀性和趣味性。教師還會建議同學們熟練應用學過的CAD和Visio軟件繪制工廠變配電系統的電氣接線圖。這些專注于學生的專業技能培養的教學模式，使學生更加熟悉計算機的應用，能力更加符合企業的崗位需求，綜合素質得到全面提高。

6 課程設計優化、契合工程實際

在完成理論教學本課程安排了一周的課程設計，對所學的理論知識全面應用，讓學生在分組進行降壓變電所電氣的綜合設計，鍛煉解決問題、分析問題和實踐創新的能力。學生根據課程設計任務書將課堂上所講的計算步驟、分析方法和設計規則綜合應用去完成某個企業降壓變電所和配電系統的設計。在課程設計題目的設定上，以往一般都是教師自擬數據的假象題目，教師通過查閱網絡和書籍資料擬訂幾組題目，比如說“某機械廠供電系統設計電氣”“某紡織廠一次系統設計”，然后修改負荷資料，自然條件以及供電電源的這些主要參數后分配給每位同學，學生根據數據和步驟計算，根據課本目錄順序計算負荷、設計接線、計算短路、選用設備，整個過程閉門造車，沒有內化成自己的知識，積極性和主動性差，而且教師自擬數據與工廠實際供電情況相差很遠。好的設計題目應該來源于實際，且不僅僅局限在工廠企業供配電系統，也可以選擇居民小區、大型商業或醫療場所的真實數據。改革前設計的類型也比較單一，改革后可以從單一的變電所電氣設計往變壓器保護、線路保護等多方面拓展。這樣既增強了實用性，又可以讓選題多樣化、工程化，豐富了課程設計的內容和形式，可以激發學生設計的積極性。課程設計以項目為載體，以學生為主體，通過任務驅動模式，將理論應用于實踐，學生的綜合分析問題和解決問題的能力大大提高，并通過設計答辯的形式給學生一定的壓力和動力，幫助課程取得更好的教學效果。

7 加強校企合作，建立實習基地

想要培養企業需要的人才，就需要將學生送到企業參觀和學習。這需要教師和系領導不斷加強與企業之間的聯系，建立實習基地，方便學生在有效學習理論后，進行實際操作訓練。經多方努力現已與寧波天安集團、晨江電力、福特繼電器廠等企業建立校企合作關系，學校教師和學生可以去企業掛職鍛煉和參觀學習。很多教師從高校畢業后直接任教缺乏實踐經驗，通過投入企業掛職，不斷提高自身技能，發揮專業理論知識方面的優勢，同時提高操作能力。學生在暑假或大四實習階段可以到企業崗位實習，全面接觸生產實踐。優秀的實習生會被企業以訂單模式錄用畢業后可以直接工作，企業和學校結合，學校、教師學生和企業多方受益。在校企合作模式下利用企業的實際工程項目開展實踐教學活動，注重在人才培養與企業共同進步，促進學生個性化成長與多元化發展，注重知識的應用和綜合能力的提高，使學生逐步掌握電力設備的運行，維護，管理和檢測能力，以及電網和變電站的工作能力。通過參觀和學習，學生認識、熟悉實際設備和接線，在做設計時才能心中有數。通過校企合作擴大師生知識面，使學生畢業后能盡快適應崗位，有助于學生綜合能力提高和就業。

8 強化考核體系，弱化期末比例

考核是檢驗學生的學習效果的有效手段和方式，在課程改革基礎上，重新設計新穎的課程考核方式，課程考核要增加平時成績的比例，弱化期末成績在總評中的比例，平時的成績除了上課出勤和作業成績外，融入學生課堂表現、實驗項目完成情況、網課學習情況、開放實驗的參與情況等。課程設計考核除了提交設計報告外每位學生還要與老師進行一對一答辯，考查學生對課題的熟悉程度、理解能力以及表達能力。在課程設計過程前告知學生考核要求，設計期間加強日常管理，通過中期檢查和答疑幫助學生解決問題，培養學生嚴謹求學的作風，開拓學生的設計思維，最后需要通過答辯和提交課程設計報告。全方位考查學生對設計過程的熟悉程度、理解能力以及表達能力。課程設計報告和圖紙要求設計方案合理正確、格式規范。課程設計的總評成績由平時、答辯和報告圖紙三部分成績按比例組成。通過細化考核方式，對學生設計過程全方位的指導和掌控，使學生理論知識的應用和綜合設計能力得到提高，避免學生在設計過程中東拼西湊，濫竽充數。

基于工程能力培養的供電技術課程教學改革突出了實用性的特點，以培養學生的工程設計能力為目的，打破課本章節體系整合理論知識，通過教學設計激發學生學習興趣，通過實驗鍛煉鞏固創新，通過網絡課程拓寬知識面，通過校企合作讓學生零距離接觸生產實際，通過課程設計讓學生獨立地掌握電氣設計技能，通過新穎的考核方式讓學生真正的學有所得。

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【通聯編輯：朱寶貴】