應(yīng)用型本科院校高電壓技術(shù)課程教學(xué)方法探討

邱巍 陳翔宇 范子豪

摘要：在普通高校轉(zhuǎn)型為應(yīng)用型本科院校背景下，以高電壓技術(shù)課程為例，探討培養(yǎng)復(fù)合型人才的教學(xué)方法。通過(guò)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、采用多種教學(xué)方法、增加小組任務(wù)和試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)、改革考試方法等手段，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和自主解決問(wèn)題能力。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；高電壓技術(shù)；教學(xué)改革；教學(xué)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM8-4；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2018）02-0087-04

普通高校轉(zhuǎn)型為應(yīng)用型本科院校，要培養(yǎng)出具有“本科標(biāo)準(zhǔn)+職業(yè)技能”的具備創(chuàng)新能力的復(fù)合型應(yīng)用技術(shù)人才，最為基礎(chǔ)與核心的是完成課程轉(zhuǎn)型。高電壓技術(shù)是電氣工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)必修課，研究的是高電壓高磁場(chǎng)下絕緣問(wèn)題、高電壓試驗(yàn)問(wèn)題以及過(guò)電壓防護(hù)問(wèn)題；同時(shí)，它還是一門(mén)實(shí)踐性極強(qiáng)的工程技術(shù)課程，電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備絕緣的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和檢修工作中都需要用到高壓絕緣、高壓試驗(yàn)及過(guò)電壓的相關(guān)內(nèi)容。在以往的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生將這門(mén)課程理解為“背誦”的課程，這與人才培養(yǎng)方案的目的要求背道而馳。現(xiàn)以高電壓技術(shù)課程為例，探討培養(yǎng)復(fù)合型人才的教學(xué)方法。

1 高電壓技術(shù)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

高壓電技術(shù)課程教學(xué)的主要難點(diǎn)包括：一是高電壓技術(shù)知識(shí)面廣、知識(shí)點(diǎn)多，不容易抓住重點(diǎn)；二是部分理論知識(shí)抽象難懂，采用單一授課手段不能吸引學(xué)生的注意力；三是學(xué)生接受知識(shí)的過(guò)程過(guò)于被動(dòng)，缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程；四是理論與實(shí)踐脫節(jié)。

傳統(tǒng)授課方式是：教師根據(jù)大綱要求規(guī)劃分配好學(xué)時(shí)，利用PPT講解知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合課內(nèi)試驗(yàn)；學(xué)生被動(dòng)地聽(tīng)課，按要求完成作業(yè)，考前突擊背誦，考試結(jié)束后不久背誦過(guò)的知識(shí)點(diǎn)幾乎就遺忘殆盡，更不用說(shuō)用來(lái)解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題或者創(chuàng)新了。學(xué)生只領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)，卻不知理論知識(shí)是為了解決電力系統(tǒng)中的哪些工程問(wèn)題而提出的，也不知道如何去應(yīng)用。雖然在課堂上提出了工程問(wèn)題，但是聽(tīng)到的多、看到的少，沒(méi)有形成直觀的認(rèn)識(shí)。為了更好地服務(wù)于應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)模式，高電壓技術(shù)課程團(tuán)隊(duì)利用學(xué)校轉(zhuǎn)型的機(jī)會(huì)，進(jìn)行高電壓技術(shù)課程教學(xué)的探索和實(shí)踐。

2 改革課堂教學(xué)

2.1 合理選擇、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

在授課學(xué)時(shí)不增加、保證大綱要求內(nèi)容的前提下，遵循“重點(diǎn)突出、不求大求全”的原則，根據(jù)工程實(shí)用性精心選擇、合理組織授課內(nèi)容，科學(xué)安排授課計(jì)劃。增加高電壓新技術(shù)、新設(shè)備的相關(guān)知識(shí)，略去理論講解中繁瑣的公式推導(dǎo)過(guò)程。這樣一增一減，可保證教學(xué)內(nèi)容正常完成。

1） 增加教學(xué)內(nèi)容。隨著科技的發(fā)展和電壓等級(jí)的進(jìn)一步提高，電力系統(tǒng)中的新技術(shù)、新設(shè)備層出不窮，在教學(xué)中對(duì)這部分知識(shí)應(yīng)有所涉及。GIS設(shè)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(yàn)替代直流耐壓試驗(yàn)、無(wú)間隙氧化鋅避雷器的老化及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、特高壓系統(tǒng)中的潛供電流和操作過(guò)電壓等內(nèi)容，在講授電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度、絕緣的高壓試驗(yàn)、防雷保護(hù)裝置和內(nèi)部過(guò)電壓等內(nèi)容時(shí)，可以分別對(duì)這部分?jǐn)U展內(nèi)容做簡(jiǎn)單介紹。這樣可以拓展學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，幫助他們開(kāi)闊眼界，對(duì)引導(dǎo)他們開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)起到助力作用。

2） 減少教學(xué)內(nèi)容。在實(shí)際教學(xué)中，重點(diǎn)介紹高電壓工程中的基本物理過(guò)程、原理及試驗(yàn)方法，減少繁瑣的公式推導(dǎo)過(guò)程。例如：“輸電線(xiàn)路耐雷性能分析計(jì)算”這一部分內(nèi)容，公式推導(dǎo)多、工程性強(qiáng)，但相對(duì)計(jì)算方法成熟，在講解時(shí)僅需介紹方法、不需要推導(dǎo)公式；而進(jìn)一步的雷擊跳閘率計(jì)算則是將學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，把雷擊跳閘率作為小組任務(wù)布置給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)給定任務(wù)，自己收集規(guī)程、查找桿塔數(shù)據(jù)和資料，并探討解決問(wèn)題的方法，由于計(jì)算過(guò)程中不同的導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量（單雙回路、單雙避雷線(xiàn)）、布置方式（水平布置、垂直布置）和電壓等級(jí)影響著耦合系數(shù)的計(jì)算和修正，在綜合計(jì)算過(guò)程中可以結(jié)合計(jì)算機(jī)編程完成計(jì)算部分。通過(guò)確定參數(shù)的取值，學(xué)生對(duì)耦合系數(shù)、雷電流的幅值、建弧率等相關(guān)參數(shù)會(huì)有深刻的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而可以深入了解雷擊跳閘率的計(jì)算方法和提高輸電線(xiàn)路耐雷水平的方法，同時(shí)提高了他們借助計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的能力。這樣既能提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，也能鍛煉他們的團(tuán)隊(duì)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(wù)分配下去（見(jiàn)表1）。

2.2 綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法

充分利用學(xué)校的教學(xué)設(shè)施，結(jié)合現(xiàn)代化的教學(xué)方法，多種教學(xué)手段相結(jié)合，以滿(mǎn)足課程教學(xué)要求。

1） 對(duì)無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)參觀的設(shè)備和裝置，以及理論性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，可以通過(guò)多媒體教學(xué)手段，借助圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻等方式，直觀地展示原理、現(xiàn)象和實(shí)際的工程應(yīng)用。

2） 對(duì)理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象晦澀的，單純的語(yǔ)言敘述結(jié)合圖片教學(xué)效果不好，可以采用理論結(jié)合仿真的教學(xué)方式。例如：電力系統(tǒng)過(guò)電壓部分，如果采用物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)過(guò)電壓的實(shí)踐教學(xué)方法，設(shè)備成本及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的投資都相當(dāng)可觀，不易實(shí)現(xiàn)；而采用計(jì)算機(jī)仿真方式，利用原有的機(jī)房，即可以實(shí)現(xiàn)以較少的投入達(dá)到良好教學(xué)效果的目的。利用ATP-EMTP仿真軟件事先建立的仿真模型，讓學(xué)生通過(guò)斷路器的投切、增加分閘、合閘電阻及改變阻值參數(shù)、在線(xiàn)路首末端設(shè)置避雷器等限制過(guò)電壓的方法，觀測(cè)線(xiàn)路過(guò)電壓曲線(xiàn)中電壓幅值的變化，體會(huì)過(guò)電壓產(chǎn)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(qiáng)了直觀認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，有助于培養(yǎng)鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題和創(chuàng)新的能力。

3） 對(duì)結(jié)合理論解決工程實(shí)際問(wèn)題的知識(shí)點(diǎn)，則有必要帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，觀察電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種電氣現(xiàn)象，講明它們對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成的影響，然后再回歸課堂講授解決的辦法。這樣先認(rèn)知、再學(xué)習(xí)總結(jié)，有助于學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的印象，更好地理解理論知識(shí)。例如：講解“電氣設(shè)備沿面放電”部分的內(nèi)容，前提條件是學(xué)生必需熟悉易發(fā)生沿面放電的電氣設(shè)備，然后才能針對(duì)相應(yīng)的設(shè)備講清楚強(qiáng)垂直分量電場(chǎng)分布和弱垂直分量電場(chǎng)分布的特點(diǎn)和因此產(chǎn)生的不同放電現(xiàn)象及處理措施。在教學(xué)時(shí)，先讓學(xué)生在校內(nèi)的實(shí)訓(xùn)基地和試驗(yàn)室觀察和認(rèn)識(shí)線(xiàn)路絕緣子、支持絕緣子、變壓器套管等設(shè)備及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)視頻和圖片介紹電瓷、玻璃、復(fù)合絕緣等材料的物理、化學(xué)及電氣特性，針對(duì)不同設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析其產(chǎn)生電暈的部位及放電發(fā)展過(guò)程，不同設(shè)備的濕閃、污閃現(xiàn)象及其危害，由此引出工程問(wèn)題，再分析原因、研究解決問(wèn)題的辦法。教學(xué)不再是紙上談兵，會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

3 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

改革前高電壓技術(shù)課程共計(jì)48學(xué)時(shí)，其中包括8學(xué)時(shí)的課內(nèi)試驗(yàn)。為了解決課內(nèi)試驗(yàn)時(shí)間短、實(shí)踐環(huán)節(jié)不足的問(wèn)題，在新的培養(yǎng)方案中取消了8學(xué)時(shí)的課內(nèi)試驗(yàn)，而以“高電壓技術(shù)實(shí)踐周”取而代之。在這一周時(shí)間內(nèi)，開(kāi)展項(xiàng)目試驗(yàn)，按照電力企業(yè)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)的模式，將各電器設(shè)備的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)分成數(shù)個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生分組分別完成各個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目。

在準(zhǔn)備試驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生以小組為單位合作學(xué)習(xí)，通過(guò)跨組之間的互相合作，查閱教材、規(guī)程、試驗(yàn)手冊(cè)等相關(guān)資料，綜合運(yùn)用理論知識(shí)，針對(duì)不同的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)并組織絕緣試驗(yàn)。試驗(yàn)前教師以口試抽題簽的形式考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和試驗(yàn)要點(diǎn)的掌握情況，測(cè)試合格就允許進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)操作，測(cè)試不合格則需要重新鞏固學(xué)習(xí)。高壓試驗(yàn)項(xiàng)目在教師的監(jiān)督檢查下完成。

高壓試驗(yàn)室里可供進(jìn)行高壓絕緣試驗(yàn)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(shè)備。試驗(yàn)內(nèi)容包括教學(xué)大綱中規(guī)定的觀察性試驗(yàn)如沿面放電、極性效應(yīng)，以及其他預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目如絕緣電阻和吸收比的測(cè)量、泄漏電流測(cè)量、介質(zhì)損耗測(cè)量、絕緣油擊穿電壓試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、油色譜分析等。以油浸式變壓器預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目為例，說(shuō)明試驗(yàn)項(xiàng)目和知識(shí)準(zhǔn)備的內(nèi)容（見(jiàn)表2）。

4 創(chuàng)新考試方法

期末考核采用平時(shí)成績(jī)與期末成績(jī)結(jié)合的方式，更加注重學(xué)習(xí)過(guò)程的考核。平時(shí)上課出勤、課堂提問(wèn)、小組任務(wù)和試驗(yàn)實(shí)訓(xùn)知識(shí)準(zhǔn)備掌握程度及報(bào)告完成情況占總成績(jī)的60%，試卷成績(jī)占40%。期末試卷采用題庫(kù)抽取多套題，密封后隨機(jī)抽取其一的方式，更加有效杜絕了平時(shí)不學(xué)習(xí)、期末劃重點(diǎn)、突擊背誦的問(wèn)題。

5 結(jié)論

面向應(yīng)用型本科院校的高電壓技術(shù)課程課堂教學(xué)改革，要以培養(yǎng)具有本科標(biāo)準(zhǔn)和職業(yè)技能的人才為目的，在教學(xué)中加大實(shí)踐教學(xué)和工程任務(wù)的比例，引導(dǎo)學(xué)生在試驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)和小組任務(wù)中查閱資料，建立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，多種教學(xué)方式結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，以提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)合格的人才。

參考文獻(xiàn)

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