基于發(fā)電廠(chǎng)電氣部分的教學(xué)評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)*

◆賈周

1 前言

隨著工業(yè)4.0 時(shí)代的來(lái)臨、各行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展以及人們生活水平的提高，對(duì)電力系統(tǒng)提出更高要求，而發(fā)電廠(chǎng)又是電力系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這對(duì)與電力系統(tǒng)相關(guān)的電氣工程、自動(dòng)化、動(dòng)力工程等專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)提出更加嚴(yán)格的要求。為此，國(guó)內(nèi)很多相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了發(fā)電廠(chǎng)電氣部分課程，以電路、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析等先修課程為基礎(chǔ)，講述電氣一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)及運(yùn)行，著重介紹發(fā)電、變電和輸電的電氣主系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)和運(yùn)行的基本理論與計(jì)算方法。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握一次接線(xiàn)的基本形式和設(shè)計(jì)原則，掌握二次接線(xiàn)的類(lèi)型及分析方法，對(duì)各類(lèi)發(fā)電廠(chǎng)的電氣主接線(xiàn)及廠(chǎng)用電接線(xiàn)特點(diǎn)有完整了解，為從事電氣設(shè)計(jì)等奠定基礎(chǔ)。

2 本課程在教學(xué)體系中的定位

基于以上課程要求和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?zhuān)業(yè)課程銜接，構(gòu)建完整有機(jī)的專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系和本科培養(yǎng)方案，本課程通常安排在本科教育階段第六學(xué)期開(kāi)課。選擇在大三下學(xué)期開(kāi)課，有其基礎(chǔ)性的要求和內(nèi)在的人才培養(yǎng)邏輯：通常電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在這個(gè)學(xué)期之前基本修完了高等數(shù)學(xué)、數(shù)字電路、模擬電路等基礎(chǔ)課程，以及電路、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析等專(zhuān)業(yè)課程，而高數(shù)、模電、數(shù)電等有關(guān)知識(shí)是進(jìn)行電氣系統(tǒng)理論分析計(jì)算的先決基礎(chǔ)和能力要求。在此將本課程的主體部分與各先修課程關(guān)系梳理如下。

第二章“導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力”涉及大量高等數(shù)學(xué)知識(shí)，如指數(shù)函數(shù)運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算和復(fù)雜微積分運(yùn)算。以短路電流熱效應(yīng)計(jì)算為例，在教學(xué)實(shí)踐中經(jīng)常碰到學(xué)生對(duì)其基本概念、物理原理以及數(shù)學(xué)模型都能夠很好掌握，一涉及數(shù)學(xué)計(jì)算就“卡殼”的情況。究其原因，高數(shù)課程通常在大一學(xué)期開(kāi)設(shè)，差不多有兩年沒(méi)有訓(xùn)練，因此也就無(wú)法保證計(jì)算部分的有效進(jìn)行，即便之前數(shù)學(xué)抽象思維運(yùn)算能力很強(qiáng)。同理，第三章“滅弧原理”涉及二階常微分方程的求解，這些內(nèi)容在高數(shù)和電路相關(guān)課程中均有比較系統(tǒng)的講解和學(xué)習(xí)。

第四章“電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)”則與電路和電力系統(tǒng)分析聯(lián)系緊密，其主接線(xiàn)的基礎(chǔ)來(lái)源于電路的物理數(shù)學(xué)模型、基本理論和分析計(jì)算方法以及電力系統(tǒng)分析的輸變電部分內(nèi)容。本章“可靠性分析”的內(nèi)容則是建立在統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)課程的理論基礎(chǔ)上，以及電路方程的矩陣化處理基礎(chǔ)知識(shí)上。

第五章“廠(chǎng)用電接線(xiàn)”的廠(chǎng)用變壓器和廠(chǎng)用電動(dòng)機(jī)的選擇均來(lái)源于電機(jī)學(xué)的內(nèi)容，可以說(shuō)電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)是否扎實(shí)，直接影響這部分的學(xué)習(xí)。因此，在進(jìn)行這部分教學(xué)的時(shí)候，筆者通常要求學(xué)生把電機(jī)學(xué)的教科書(shū)也帶上，必要時(shí)可以翻閱參考，同時(shí)會(huì)布置電機(jī)學(xué)相關(guān)知識(shí)的課后作業(yè)。

第六章“電氣設(shè)備的選擇”則以電工學(xué)相關(guān)課程內(nèi)容為基礎(chǔ)，電氣設(shè)備的介紹、互感器以及電力系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的選擇計(jì)算均有聯(lián)系和交叉。

第七章“配電裝置”的內(nèi)容則與繼電保護(hù)有很多交叉，此部分的電氣設(shè)備和前幾章節(jié)主接線(xiàn)如發(fā)電機(jī)、變壓器、繼電器和母線(xiàn)等電氣基礎(chǔ)設(shè)備的保護(hù)則是繼電保護(hù)的重要內(nèi)容和延伸。配電裝置的布置與電廠(chǎng)電氣設(shè)施的總平面布置設(shè)計(jì)，繼電保護(hù)裝備、自動(dòng)裝置與測(cè)量表計(jì)配置設(shè)計(jì)，則是電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)體系的構(gòu)成部分。

其他章節(jié)如“控制與信號(hào)”以數(shù)電、模電、信號(hào)與系統(tǒng)為基礎(chǔ)，“同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行”和“電力變壓器的運(yùn)行”則大部分在電機(jī)學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上提高和深化。

綜上分析可知，發(fā)電廠(chǎng)電氣部分與各先修課程銜接緊密，知識(shí)點(diǎn)相互支撐，更多的是作為多門(mén)課程的“提高綜合”，這是這一專(zhuān)業(yè)課的典型特征?；诖艘霰菊n程的教學(xué)評(píng)價(jià)方案設(shè)計(jì)，對(duì)教與學(xué)活動(dòng)的順利運(yùn)行和有效評(píng)估意義重大。

3 教學(xué)評(píng)價(jià)方案構(gòu)建

本課程特點(diǎn)是與實(shí)踐結(jié)合較為緊密，涉及設(shè)備和器件較為繁多龐雜，且有較多的描述性概念和知識(shí)點(diǎn)不適合考試考查方式。比如可靠性，高壓和低壓及由此引申出的系統(tǒng)和設(shè)備，均是相對(duì)描述，而一次設(shè)備和二次設(shè)備及其接線(xiàn)方式又是本課程的主線(xiàn)。因此，經(jīng)過(guò)慎重權(quán)衡，優(yōu)先選擇課程論文的考查方式?？己祟A(yù)期是課程結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)具備整合所學(xué)概念、方法、理論，強(qiáng)化對(duì)發(fā)電廠(chǎng)電氣系統(tǒng)的整體把握并獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)完整的電氣系統(tǒng)的能力，以及對(duì)發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)及廠(chǎng)用電接線(xiàn)特點(diǎn)有完整的了解，為從事電氣設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，避免出現(xiàn)考完即忘記的情況。同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生的論文撰寫(xiě)初步訓(xùn)練，為畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。為此，對(duì)課程論文任務(wù)的內(nèi)容、格式和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)思如下，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行成績(jī)分析。

內(nèi)容要求設(shè)計(jì)一條包含發(fā)電、輸電、配電的電氣接線(xiàn)圖，主要包括五部分內(nèi)容：應(yīng)用場(chǎng)合，如揚(yáng)子石化某條生產(chǎn)線(xiàn)的電氣接線(xiàn)；基本原理，要求繪出主系統(tǒng)電路圖且闡述條理清晰、技術(shù)細(xì)節(jié)全面：重點(diǎn)突出，選取主電路中發(fā)電、輸電、配電任一部分進(jìn)行詳細(xì)闡述；設(shè)備參數(shù)，提供選用設(shè)備的主要參數(shù)作為接線(xiàn)圖的設(shè)計(jì)依據(jù)；總結(jié)，一定要有自己的經(jīng)驗(yàn)歸納，對(duì)所設(shè)計(jì)接線(xiàn)圖存在的局限性和適用性進(jìn)行說(shuō)明。不僅完成規(guī)定的任務(wù)，而且體現(xiàn)出一定的創(chuàng)新思路和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

課程論文的命題以教學(xué)大綱為依據(jù)，按知識(shí)體系的主體結(jié)構(gòu)，基本覆蓋了教材大部分知識(shí)點(diǎn)，力求從基本概念、基本原理和基本技能角度考查學(xué)生的綜合素質(zhì)，兼顧了學(xué)生分析綜合以及創(chuàng)新能力。

格式要求具有完整的論文功能模塊和全文布局，全文采用兩欄，A4 紙打印；要有摘要、關(guān)鍵詞、正文、參考文獻(xiàn)、總結(jié)；排版清晰、規(guī)范，格式要求參考《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》等期刊；頁(yè)數(shù)要求不少于四頁(yè)；繪圖部分可以手繪，然后粘貼在對(duì)應(yīng)位置，也可以在對(duì)應(yīng)位置留白，然后直接繪制；統(tǒng)一格式的南信大課程論文封面。

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計(jì)按滿(mǎn)分100 分計(jì)算，并按照以下細(xì)化要求確定分?jǐn)?shù)等級(jí)。

90 分以上（優(yōu)秀等級(jí)），具有完整的論文功能模塊；排版清晰，格式規(guī)范；整個(gè)系統(tǒng)闡述條理清晰，技術(shù)細(xì)節(jié)全面；不僅完成了規(guī)定的任務(wù)，而且體現(xiàn)出一定的創(chuàng)新思路和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

80 分～89 分（良好等級(jí)），具有完整的論文功能模塊；偶有排版不清晰、格式不規(guī)范；整個(gè)系統(tǒng)闡述基本清晰，技術(shù)細(xì)節(jié)部分體現(xiàn)；基本完成規(guī)定任務(wù)，體現(xiàn)出端正的學(xué)習(xí)態(tài)度。

70 分～79 分（一般等級(jí)），具有基本論文功能模塊；多處論文排版不清晰、格式不規(guī)范；整個(gè)系統(tǒng)闡述不夠清晰，技術(shù)細(xì)節(jié)不夠體現(xiàn)；基本完成規(guī)定任務(wù)。

60 分～69 分（及格等級(jí)），具有部分論文功能模塊；多處論文排版不清晰、格式不規(guī)范；整個(gè)系統(tǒng)闡述混亂，技術(shù)細(xì)節(jié)缺失；部分完成規(guī)定任務(wù)，體現(xiàn)出較差的學(xué)習(xí)態(tài)度。

成績(jī)分析現(xiàn)結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)電氣專(zhuān)業(yè)2014 級(jí)64名和2015 級(jí)66 名學(xué)生近兩學(xué)年的發(fā)電廠(chǎng)電氣部分成績(jī)進(jìn)行分析，各分?jǐn)?shù)段的人數(shù)及占比數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1 和表2。

表1 14 級(jí)電氣專(zhuān)業(yè)成績(jī)分布

表2 15 級(jí)電氣專(zhuān)業(yè)成績(jī)分布

從上表成績(jī)分布可得出結(jié)論：不同分?jǐn)?shù)段的學(xué)生人數(shù)基本上呈現(xiàn)出正態(tài)分布規(guī)律。其中優(yōu)秀的比例稍微偏高，原因是考慮到基于課程論文的考查方式評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)雖然盡量細(xì)化了，但批改過(guò)程的誤差以及把握尺度的“最小分辨率”有可能有三兩分的偏差，因此在批閱過(guò)程中結(jié)合所有學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)和作業(yè)完成情況，基本上按照這個(gè)誤差補(bǔ)足。

本課程作為選修課，要求學(xué)生對(duì)發(fā)電廠(chǎng)電氣部分相關(guān)理論知識(shí)有一定了解和掌握，對(duì)相關(guān)概念和原理有定性分析，掌握發(fā)輸變配供電系統(tǒng)的原理，對(duì)相應(yīng)的電氣設(shè)備參數(shù)能夠進(jìn)行計(jì)算和正確選擇。多數(shù)學(xué)生能夠做到理解基本概念、基本原理，反映在優(yōu)良等級(jí)比例占到一半以上；及格比例部分反映出仍有部分學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正。針對(duì)極個(gè)別學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正的情況，后續(xù)的教學(xué)中適當(dāng)給予鼓勵(lì)和引導(dǎo)，至少要求掌握發(fā)輸變配供電系統(tǒng)基本概念和基本原理，逐步提升學(xué)習(xí)成績(jī)。

4 結(jié)語(yǔ)和展望

本文剖析發(fā)電廠(chǎng)電氣部分課程在理工學(xué)科中的定位及其與其他課程的銜接關(guān)系，明晰其是建立在多門(mén)基礎(chǔ)課程理論知識(shí)基礎(chǔ)之上的綜合性專(zhuān)業(yè)課程。結(jié)合課程概念多、設(shè)備多、描述性知識(shí)點(diǎn)多等特點(diǎn)，對(duì)此課程的教學(xué)活動(dòng)提供了詳細(xì)且可行有效的論文考核評(píng)價(jià)方案并付諸實(shí)踐。結(jié)果表明，此方案的設(shè)計(jì)可有效考查學(xué)生對(duì)基本概念、理論知識(shí)、原理分析、參數(shù)計(jì)算和設(shè)備選擇的掌握情況，并且結(jié)合分?jǐn)?shù)等級(jí)細(xì)則和成績(jī)分布對(duì)評(píng)價(jià)方案和學(xué)生素質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)提高。

教學(xué)評(píng)價(jià)方案的設(shè)計(jì)有效提高了教與學(xué)的效率，有利于師生對(duì)此課程的整體把握，是對(duì)此課程評(píng)價(jià)方式的改革和嘗試，為工科教學(xué)積累了有益經(jīng)驗(yàn)。融合信息技術(shù)的教學(xué)方式、基于虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)方式在今后的課程教學(xué)中亦將不斷涌現(xiàn)，這也是此類(lèi)課程改革的發(fā)展方向和趨勢(shì)。■