《供配電技術》課堂教學中整體建構學習法的應用

范宇

摘要：在《供配電技術》課程教學中，供配電作為一個系統概念，在講授各章節分散的知識點中常被忽視，直接導致授課完畢后，學生不能很好地把各章節知識點的具體理論和供配電系統概念結合起來。為此，筆者根據多年的教學經驗，把建構主義學習和教學的理論應用到課程講授當中，在授課時，注意培養學生的系統觀點，在學習新知識的同時，不斷同化和順應以更新原有知識體系，從而建立一個完整的供配電系統觀。

關鍵詞：供配電技術；建構主義理論；系統觀

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0199-02

一、概述

《供配電技術》課程是電氣工程及其自動化專業學生的一門專業必修課程，該課程介紹電力用戶供配電系統的基本知識和理論、設計和計算、運行和管理，反映了供配電領域的新技術。主要內容包括：電力系統概述、負荷計算與無功功率補償、短路電流計算、變壓器的選擇與主接線方式、電氣設備的選擇校驗、繼電保護和二次接線、防雷與接地等。通過對課程的學習，使學生了解供配電技術的基礎知識，掌握電力負荷及其計算、短路電流及其計算，工廠變配電所及一次系統、二次系統、過電流保護等，為今后走上工作崗位，從事電力技術工作打下初步基礎。供配電系統作為電力系統的用戶，指的是從電源進線進入用戶起，到用戶高低壓用電設備進線端止的整個電路系統，包括用戶內的變配電所和所有的高低壓配電線路。供配電技術是一個完整的系統知識。但為了教與學的方便，教材和教學把這個系統分割為多個章節和相對分散的知識點，并對每個章節和知識點進行深入細化學習。因此，在教學的過程當中，學生比較容易陷入“只能見木不得見林”的誤區，完成課程學習后，不能很好地形成一個完整的供配電系統知識體系認知，各個知識點聯系松散，直接影響到學生的學習熱情，使得學習動機缺失。為了解決這一問題，作者在建構主義學習觀的理論指導之下，授課過程中，在各個分散的知識點中都埋下伏筆，并且在其他相應章節中提及與回顧，使學生不斷同化和順應新的知識體系，以系統的觀點，納入新的知識，在課程結束時，得到較為完整的供配電系統知識圖式。

二、建構主義學習觀

建構主義學習觀是在建構主義哲學思潮影響下出現的一種解釋學習的理論。強調復雜學習環境和真實的任務；強調社會協商和相互作用；主張用多種方式表征教學內容；主張理解知識建構過程；主張以學生為中心的教學。（1）建構主義理論。建構主義理論認為圖式是認知結構的起點和核心。圖式的形成和變化是認知發展的實質，而認知發展又受三個過程的影響：同化、順化和平衡。同化是指學習個體對刺激輸入的過濾或改變過程。也就是說個體在感受刺激時，把它們納入頭腦中原由的圖式之內，使其成為自身的一部分。順應是指學習者調節自己的內部結構以適應特定刺激情境的過程。當學習者遇到不能用原有圖式來同化新的刺激時，便要對原有圖式加以修改或重建，以適應環境。平衡是指學習者個體通過自我調節機制使認知發展從一個平衡狀態向另一個平衡狀態過渡的過程。（2）建構主義的學習觀。建構主義理論認為學習不是把知識簡單地傳遞給學生，而是由學生自己建構知識的過程。在這個過程中，學生不只是被動接收信息刺激，更是主動地建構意義，是根據自己的經驗背景，對外部信息進行主動地選擇、加工和處理，從而獲得自己的意義。學習意義的獲得，是每個學習者以自己原有的知識經驗為基礎，對新信息重新認識和編碼，建構自己的理解。在這一過程中，學習者原有的知識經驗因為新知識經驗的進入而發生調整和改變。同化和順應是學習者認知結構發生變化的兩種途徑或方式。同化是認知結構的量變，而順應則是認知結構的質變。同化—順應—同化—順應……循環往復，平衡—不平衡—平衡—不平衡，相互交替，人的認知水平的發展，就是這樣的一個過程。學習不是簡單的信息積累，更重要的是包含新舊知識經驗的沖突，以及由此而引發的認知結構的重組。學習過程不是簡單的信息輸入、存儲和提取，是新舊知識經驗之間的雙向的相互作用過程，也就是學習者與學習環境之間互動的過程。

三、建構主義理論在《供配電技術》教學中的應用舉例

《供配電技術》課程中的主接線章節，較為直觀地呈現出供配電系統的骨干框架結構，也是使學生建立系統整體觀較為有效的一個環節。因此在教學中，除了本章中的主接線方式與特點等知識點的講授之外，還應把之前學習以及之后學習的所有知識點都落實在主接線這里。在這里，主接線就是學生頭腦當中對于供配電系統的一個原始圖式，在細化的知識點不斷落實在該圖式的過程當中，就是學生建構系統知識的過程。因此，可以把主接線看作課程學習的主軸（圖式），各章節的知識內容，都要通過同化和順應意義建構的過程，不斷細化和豐富原有圖式，使學生對于供配電系統的知識體系不斷達到新的平衡點。以下對這一教學過程進行舉例說明。（1）原始圖式的建立。學生原始圖式的建立，即為供配電系統概念的引入，可以從民用電能的獲得入手，介紹電能從生產、變換、輸送、分配到使用的整個過程，引出電力系統的概念，明確電力系統的用戶——供配電系統的概念。如圖1所示。教師在講授過程中，簡要介紹主接線、電力線路接線方式的概念，為后面的深入學習打下伏筆。教學思路是從學生的生活經驗出發，同化延伸出新的知識領域。可以更好地激發學生的學習興趣，形成良性的學習動機，幫助學生建構當前所學知識的意義。

（2）中性點運行方式。中性點運行方式是第一章概述中的一個知識點，該小節中通過明確電力系統中性點的概念，了解中性點和地之間不同的連接關系，以及不同連接方式對電力系統運行的影響。使學生明確不同的電壓等級之下應采用哪種運行方式。這一知識點相對較為獨立。因此在電氣主接線章節中，講授總降壓變電所的主接線和車間變電所的主接線方式，就是對中性點運行方式的一個很好的應用和回顧。總降壓變電所的電壓等級，決定了中性點運行方式應采用小接地電流系統；車間變電所的電壓等級，決定了中性點運行方式應采用大接地電流系統。這完全符合中性點運行方式的應用原則。而對于學生來說，主接線和中性點運行方式是兩個需要同化的知識點。在講授主接線時，通過提問在該電壓等級下應采用哪種中性點運行方式，引導學生回顧之前學習的中性點運行方式的獨立知識點，使學生把這兩部分知識聯系起來，形成一個基本的系統觀。對正在學習的主接線（原有圖式）加以修改和重建，對供配電系統的這一知識體系的認知發展到較高、較細一層的水平。這是建構主義學習的同化、順應和平衡的一個過程。（3）負荷計算。負荷計算是教材的第二章，也是較為獨立的一個知識點。負荷計算的結果是選擇變壓器等電氣設備的重要依據，而學生在學習該章節時，一般把注意力和學習重心都放在計算上了，不能很好地納入原有的圖式當中。因此在講授主接線時，要給學生實際操練負荷計算的機會，讓學生更好地理解這兩部分知識點的聯系。講授電氣設備的選擇時，要把負荷計算的意義及計算等知識與電氣設備，包括把導線電纜選擇中的參數聯系起來。（4）短路電流的計算。短路電流計算也是一個較為獨立的知識點。計算結果為幾個重要的參數，包括短路周期分量的有效值、短路電流沖擊值及沖擊值的有效值、短路容量等，作為短路電流分析和計算的結果，其目的是為了校驗電氣設備由短路電流引起的受力和高溫，其中參數短路周期分量有效值用于熱校驗，而參數短路電流沖擊值用于力校驗，短路容量則用于有斷流能力的電氣設備（斷路器和熔斷器）的校驗過程。在講解相應電氣設備的短路校驗時，可以通過提問和引導，把當前學習的電氣設備校驗的內容和已經學過的短路電流計算的內容聯系到一起，達到供配電系統原有圖式的一個新的平衡點。（5）二次接線系統。二次接線系統中的自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置的基本概念，在講解變配電所主接線和斷路器中應都有所提及，為二次接線系統的引入打下基礎。使得每學習新章節新知識時，都有和已學章節已學知識相重疊相交叉的內容，把新學習的知識納入到原有知識體系當中，使學生不斷更新原有圖式，最后建立起良好的系統觀念。

Application of the Constructivism Theory in Teaching of "Power Supply Technology"

FAN Yu

（East China University of Science and Technology，Shanghai 200030，China）

Abstract：In the teaching of "Power Supply Technology"，system concept is often ignored，while the scattered knowledge point in chapters instead. After the end of course，the students can't combine the specific theories of knowledge points in each chapter with the concept of Power Supply System. According to years of teaching experience，the constructivist learning and teaching theory is applied to the teaching. Paying much attention to the cultivation of student's point of view of the system， new knowledge are accepted by constantly assimilating and adapting to update the existing knowledge system，so as to establish a complete view of Power Supply System.

Key words："Power Supply Technology"；constructivism theory；system theory