蔡 琴

(成都工業(yè)學院 電氣與電子工程系,成都 610031)

新建本科院?！案唠妷杭夹g(shù)”課程教學改革的探討

蔡 琴*

(成都工業(yè)學院 電氣與電子工程系,成都 610031)

對電氣工程及其自動化專業(yè)“高電壓技術(shù)”課程的教學進行了探討,從課程特點的研究、教學內(nèi)容方法的改革、加強實踐環(huán)節(jié)等方面提出了教學改革的方案，以期望更好地提高學生學習興趣，學習效果以及實踐能力。

電氣工程及其自動化;高電壓技術(shù);教學改革

“高電壓技術(shù)”是研究電氣設(shè)備的絕緣及其問題的學科，是電氣工程及其自動化專業(yè)的必修專業(yè)課之一。作為從事電力系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試及其運行的工程技術(shù)人員，都會遇到屬于高電壓的問題，因此高電壓技術(shù)是從事電力系統(tǒng)的專業(yè)人員必須掌握的專業(yè)知識。“高電壓技術(shù)”以“大學物理”“電磁學”“電路分析”作為理論基礎(chǔ)，又有“電力系統(tǒng)分析”“發(fā)電廠電氣部分”“電力系統(tǒng)綜合自動化”等課程為后續(xù)課程，主要研究電介質(zhì)的電氣強度、電氣絕緣與高電壓試驗、過電壓防護與絕緣配合等3個方面的問題，有完整的理論體系和很強的實踐性，課程難度較大。我院供用電技術(shù)?？茖I(yè)開設(shè)了這門課程，學生學習理解有一定的困難。升本后，原有的教學方法和模式已不能滿足學科建設(shè)的發(fā)展，課程改革迫在眉睫。本文對本科“高電壓技術(shù)”課程的教學內(nèi)容、教學方法和手段及實驗實踐幾個方面進行了探索[1]。

1 教學內(nèi)容的選擇

新的本科教學計劃要滿足教育部寬口徑、復合型高級工程技術(shù)人才的培養(yǎng)要求[2]，因此電氣工程及其自動化專業(yè)在課程設(shè)置方面應加強基礎(chǔ)，壓縮專業(yè)課。我院“高電壓技術(shù)”課程教學時數(shù)為48學時，其中實驗教學8學時。在相對比較少的學時數(shù)下，要達到良好的教學效果，課程內(nèi)容的選擇就尤為重要。在將課程內(nèi)容與當前電力系統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展狀況進行分析調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇授課內(nèi)容，在貫徹“少而精”的教學原則的同時，注重學生工程實際應用能力的培養(yǎng)?！案唠妷杭夹g(shù)”課程主要內(nèi)容分為三大部份。

第一部分是電介質(zhì)的電氣強度。電介質(zhì)在電氣設(shè)備中作為絕緣材料使用，按其物質(zhì)形態(tài)分為氣體介質(zhì)、液體介質(zhì)和固體介質(zhì)，主要介紹氣體放電的基本物理過程，氣體介質(zhì)的電氣強度及沿面放電，對于液體介質(zhì)和固體介質(zhì)主要介紹其極化、電導、損耗和擊穿。在講課過程中指導學生理解書中大量公式推導結(jié)果所代表的意義，理解氣體、固體、液體擊穿的不同條件及特點。

第二部分內(nèi)容是電氣絕緣與高電壓試驗。高電壓試驗能直接檢測絕緣的電氣強度，具有直觀性，但大多數(shù)具有破壞性特征，其實驗過程可能給實驗對象帶來不可逆的絕緣破壞，如耐壓試驗、擊穿試驗；而電氣絕緣試驗則在較低的電壓下間接測量絕緣介質(zhì)，如介質(zhì)損耗試驗、局部放電試驗，這部分內(nèi)容具有很強的工程實踐性。課堂教師可把講解的側(cè)重點放在各種試驗的原理和方法上，把各種試驗設(shè)定成各個學習情景，或者將具體的學習任務(wù)下達給學生，讓學生上課時帶著問題，思考完成此任務(wù)的操作步驟，學生通過完成一個任務(wù)，基本掌握相關(guān)試驗的操作方法，并在之后的實踐教學中加深理解和體會。

第三部分著重講授繞組的波過程、電力系統(tǒng)過電壓的基本理論，包括輸電線路和繞組的波過程、雷電過電壓及其防護操作、過電壓與絕緣配合。在講授這部分內(nèi)容時應重視理論教學。輸電線路和繞組的波過程是本課程的難點和重點，因為分析過電壓以波過程為基礎(chǔ)，應安排比較多的授課學時，要盡量講解得深入透徹。對雷電過電壓及各種內(nèi)部過電壓基本特征及防護措施、防護方法的講解，盡量轉(zhuǎn)移到有高電壓裝置的現(xiàn)場進行2～3次現(xiàn)場教學，請專職工程師對著實物現(xiàn)場講授，通過生動形象的講授使學生親身感受到過電壓防護的重要性以及相關(guān)措施的必要性[3]，獲得解決此類問題的能力，開闊眼界，并對電力系統(tǒng)高電壓技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展有一定認識。

教材的選擇在很大程度上也影響著教學效果。目前我院正處于由?？平逃虮究平逃D(zhuǎn)型時期，之前選擇的大專教材需不斷改進。首先，教材內(nèi)容必須科學、精煉、深入淺出、突出重點，并能全面反映本專業(yè)的特點；其次，教材必須與時俱進符合現(xiàn)代化教學生產(chǎn)的需求。針對學生和本課程的特點，可以采用反映本課程前沿知識較多的本科教材，如由機械工業(yè)出版社出版、吳廣寧主編的《高電壓技術(shù)》是國家精品課程教材，也是普通高等教育“十一五”國家規(guī)劃教材[4]。

2 教學方法和手段的選擇

2.1 現(xiàn)代化的手段改善教學效果

在“高電壓技術(shù)”課件中要充分利用現(xiàn)代化的手段，將視頻、動畫、仿真軟件與高電壓技術(shù)結(jié)合起來，把抽向的理論變得直觀、易理解， 如大氣擊穿理論，單純文字性的講解學生很難理解，可以通過視頻動畫形象描繪出電子崩的形成，圖文并茂，提綱挈領(lǐng)。對于工程實際聯(lián)系緊密的內(nèi)容，如介紹絕緣子、輸電線路、桿塔、避雷針等相關(guān)知識，需采用多媒體顯示教材上介紹的內(nèi)容的實際圖片，讓學生知道設(shè)備是什么樣子，這樣更容易聯(lián)系實際，加深理解。多媒體技術(shù)在教學過程當中能起到很好的輔助教學作用。

2.2 結(jié)合實際應用

教師要經(jīng)常介紹實際工程中的情況，如絕緣試驗在以后學生工作中、電氣設(shè)備的生產(chǎn)驗收過程中都能用上；在講授輸電線路過電壓保護時也介紹線路型號、線路類型、桿塔、絕緣子等相關(guān)現(xiàn)場的知識；對于接地電阻，可以聯(lián)系一些生活中接觸電壓觸電的例子；介紹電暈放電時，可介紹電暈放電的工程應用靜電除塵原理；還可以向?qū)W生介紹高電壓技術(shù)當前的研究方向、課題和工程項目，讓學生了解前沿的研究領(lǐng)域和應用前景[5]。

2.3 啟發(fā)式教學

傳授知識的同時注重提高學生的學習興趣，充分調(diào)動學生的學習積極性，以學生為中心，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和獨立思考的能力。例如從緒論開始，通過豐富生動的圖片，演示高電壓技術(shù)的發(fā)展及應用，包括電力系統(tǒng)輸變電領(lǐng)域、環(huán)保、材料、生物醫(yī)學領(lǐng)域、新能源技術(shù)領(lǐng)域等。通過這些實例，讓學生理解高電壓技術(shù)與日常生活的緊密聯(lián)系。這門課有很強的理論性，也是與實際緊密結(jié)合的工程技術(shù)課程。在講授介質(zhì)損失角正切的測量方法時，先講解西林電橋的基本原理，再提出如何防止電磁干擾引起的測量誤差，最后由學生總結(jié)解決問題的方法。在講解電暈放電時，先給出起始電壓和電場場強的經(jīng)驗公式，引導學生根據(jù)自己對公式的理解說出電暈放電的危害、對策及其利用。教師將啟發(fā)教學思想融匯到具體的教學中，培養(yǎng)學生的主動性。

2.4 研討式教學

對于“高電壓技術(shù)”課程中的一些主題，教師可以先做一個整體介紹，再將學生分成若干小組，小組內(nèi)討論交流并選出發(fā)言人，在全班陳述自己的觀點，其他小組成員可以向他提問，本小組成員也可進行補充，教師作階段陳述。通過這種方式，教師從獨唱演員變成了“導演”，學生從消極的聽眾變成了積極的“演員”，師生之間的交流加強了，距離變近了，也充分發(fā)揮了學生的主體性作用，變“一言堂”為“群言堂”，充分調(diào)動了學生學習積極性。

3 加強實驗和實踐環(huán)節(jié)

由于學生沒有在電力系統(tǒng)工作的現(xiàn)場經(jīng)驗和切身體會，要在短時間內(nèi)掌握書本理論知識是一件很困難的事。“高電壓技術(shù)”課程是一門實踐性很強的課程，很多數(shù)據(jù)和理論，都需要經(jīng)過反復試驗和測量，很多試驗方法也同樣要通過實驗掌握，所以加強實踐環(huán)節(jié)既可以增強學生對該課程的興趣，也能強化學生對理論知識的學習，提高分析解決問題的能力。

3.1 加強實驗環(huán)節(jié)

加強實驗環(huán)節(jié)就需要建設(shè)專門的實驗室并逐步完善實驗設(shè)備。隨著本科電氣工程及其自動化專業(yè)的開設(shè)，建設(shè)高電壓技術(shù)實驗室已非常緊迫。高電壓技術(shù)實驗室應能滿足“高電壓技術(shù)”“電氣設(shè)備”等課程實踐教學的需要。高電壓技術(shù)實驗室初期可以配備一些絕緣電阻表、數(shù)字介損測試儀、局部放電測試儀、變壓器變比極性和組別測試儀。在實驗室內(nèi)外布置SF6斷路器、絕緣子串、電容器、高壓套管和各種互感器等電氣設(shè)備，作為高壓實驗試品。先開設(shè)3個實驗項目：絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的測量，油浸式電力變壓器的介質(zhì)損耗角正切的測量，閥式避雷器泄漏電流測量。預計3～5年內(nèi)完善我院的高電壓實驗室。對于因硬件實際情況而不能完成的實驗，可以觀看音像教學片，如“輸配電”“高壓電氣工實驗教學片”“發(fā)電和電力系統(tǒng)”等教學VCD，把實驗搬到屏幕上[3]，給學生演示。

3.2 去電力系統(tǒng)現(xiàn)場實習參觀

學生連套管、絕緣子、兆歐表、避雷針、避雷器、峰值電壓表、靜電電壓表等基本的電力設(shè)備都沒有見過，理解理論問題就會比較困難。所以，首先要加強現(xiàn)場實習，使學生對電力系統(tǒng)有一定了解[2]?？山M織學生去一些水電廠、火電廠參觀，同時請有經(jīng)驗的電力工程師現(xiàn)場講解實際的電氣設(shè)備，使學生獲得對本專業(yè)基本的生產(chǎn)技術(shù)、操作技能的感性認識。

3.3 集中教學環(huán)節(jié)的綜合實習

與供用電技術(shù)?？茖I(yè)相比，我院電氣工程及其自動化專業(yè)在課程設(shè)置時把“高電壓技術(shù)”定位為重要的專業(yè)必修課，所以在集中實踐教學環(huán)節(jié)開設(shè)了2周的高電壓與絕緣技術(shù)的綜合實習。利用好這2周綜合實習對學生深入理解高電壓技術(shù)有很大的幫助。前面提到的電力系統(tǒng)現(xiàn)場參觀也可以放在專周中進行。在我院實驗室不太完備的情況下，可聯(lián)系高電壓實驗室建設(shè)條件好的重點院校，組織學生去參觀實習，開闊學生的視野。如四川大學的高電壓實驗室在西南地區(qū)占有重要的地位，其串級式250 kV的實驗裝置是西南高校之最，獨立自研的500 kV試驗裝置也在本領(lǐng)域領(lǐng)先，如串級高壓發(fā)生器、HRZGDF直流高壓發(fā)生器、工頻諧振高壓實驗平臺、自制電纜頭局部放電狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、HV9006-85S高壓介質(zhì)損耗測試裝置等，如圖1所示。

圖1高電壓實驗室的部分設(shè)備

4 培養(yǎng)學生科研能力

集中實踐環(huán)節(jié)除了安排現(xiàn)場實習和到高水平的重點院校實驗室參觀，還可以結(jié)合電力系統(tǒng)及高電壓新技術(shù)的應用，要求學生完成科技論文或項目設(shè)計，如研究真空斷路器的發(fā)展、電力系統(tǒng)過電壓保護與絕緣配合的問題等，或進行沖擊電壓發(fā)生器的設(shè)計。由于這些內(nèi)容涉及某個專題，教材上沒有現(xiàn)成的答案，學生必須去圖書館、網(wǎng)上查閱大量的資料，通過自己的努力，完成論文，從而大大拓寬了課程的范圍。教師要指導學生如何利用高校圖書館豐富的數(shù)字資源查找期刊、文獻，接觸高電壓的前沿知識，以培養(yǎng)基本科研能力。

5 結(jié)語

“高電壓技術(shù)”是一門難學、難懂的電氣課程，其教學改革是一個不斷探索、不斷完善的過程。應通過教學內(nèi)容的選擇、教學方法的改革來提高學生的學習興趣，激發(fā)學生的學習熱情，同時，通過實踐環(huán)節(jié)與工程實際接軌，讓學生對知識的掌握不僅僅停留在理論層次，而是要能更好、更快地應用于工作之中。

[1] 邵如平,方志,郝麗麗.“高電壓技術(shù)”教學改革的探索[J].中國電力教育,2008(4):64-65.

[2] 劉會家，胡漢梅，李寧.高電壓技術(shù)課程的教學改革探討[C]//第二屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學改革研討會論文集.南京：2004：459-462.

[3] 郭小清，李日隆,毛曉明.淺談高電壓技術(shù)課程教學改革[J].廣東工業(yè)大學學報，2003(6)：113-114.

[4] 吳茜瓊,常曉穎.專升本后的高電壓技術(shù)課程改革初探[J].中國電力教育,2009(8下):101-102.

[5] 熊煒,粟世瑋.基于高電壓技術(shù)課程特點的教學方法研究[J].中國電力教育,2012(27)：63-64.

[6] 蘭生,王篤亭.高電壓技術(shù)課程教學改革的思考與實踐[J].北方經(jīng)貿(mào),2008(9)：156-157.

InvestigationintotheCourseTeachingReformforHighVoltageTechnologyinNewlyFoundedUniversities

CAIQin*

(Department of electrical and electronic engineering, Chengdu Technological University, Chengdu 610031,China)

After the colleges upgrading to university and the creation of electrical engineering and automation professional, the author conducts the ponder and the exploration of the teaching reform for the course high voltage technology.The characteristics of the course study, teaching content reform, practice strengthening are explored in order to improve the study interest , learning efficiency of students and the practical ability.

automation and electrical engineering;high voltage technology; teaching reform

2013-10-25

蔡琴(1979- )，女(維吾爾族)，新疆石河子人，講師，碩士，研究方向：自動化、電氣工程，通信作者郵箱：746958942@qq.com。

G642.3

A

2095-5383(2013)04-0101-03