曹寶文

摘? 要：針對供配電課程的培養(yǎng)目標(biāo)和在教學(xué)中存在的問題，結(jié)合現(xiàn)有實訓(xùn)設(shè)備，設(shè)計了一系列實訓(xùn)任務(wù);針對系統(tǒng)化人才培養(yǎng)的需要，提出應(yīng)用技術(shù)型教育的培養(yǎng)重點和立足于工程項目的新增實驗環(huán)節(jié)設(shè)計;針對實訓(xùn)教學(xué)提出了聯(lián)合企業(yè)共同培養(yǎng)、引入微課和仿真軟件進(jìn)行教學(xué)、注重考核環(huán)節(jié)設(shè)計、結(jié)合行業(yè)認(rèn)證機制等建議。

關(guān)鍵詞：供配電;實訓(xùn);系統(tǒng)化培養(yǎng);教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G712? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2096-3769（2018）06-100-05

供配電技術(shù)課程作為能源類專業(yè)的必修專業(yè)課程，一般在學(xué)生完成專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上開設(shè)。課程的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握工廠供配電系統(tǒng)運行維護(hù)和設(shè)計計算所需要的基本理論知識，在讀懂圖紙的基礎(chǔ)上，掌握供配電系統(tǒng)中常見一、二次設(shè)備的作用和使用方法，學(xué)會排查常見故障和問題的方法和技巧，具備解決實際工廠供電過程中一般技術(shù)問題的能力并培養(yǎng)良好的安全用電習(xí)慣。

作為為數(shù)不多的強電課程，供配電技術(shù)對于能源類專業(yè)學(xué)生的知識體系完整度具有十分重要的意義。但是，在實際教學(xué)過程中，由于課程的理論內(nèi)容多、知識散，學(xué)生學(xué)起來比較吃力[1]。此外，供配電課程和工廠實際結(jié)合緊密，如果教學(xué)環(huán)境脫離工廠實際環(huán)境，學(xué)生理解起來會比較片面，很難形成一個知識體系。可見，供配電課程的實訓(xùn)環(huán)節(jié)必不可少，實訓(xùn)課程設(shè)計要盡可能貼近工廠實際，同時考慮到高壓設(shè)備的用電安全問題，在學(xué)生操作方面一定要保證操作的順序性、規(guī)范性和安全性。

一、現(xiàn)有實訓(xùn)設(shè)備

目前使用的實訓(xùn)設(shè)備是一套高低壓供配電實訓(xùn)考核設(shè)備，模擬10KV/0.4KV配電網(wǎng)，屬于一級降壓的供配電系統(tǒng)。其中，高壓供配電實訓(xùn)考核設(shè)備由隔離開關(guān)架、計量柜和出線柜組成，低壓供配電實訓(xùn)考核設(shè)備由計量柜、進(jìn)線柜、補償柜、出線柜和負(fù)載柜組成。整套設(shè)備模擬高低壓配電過程，但是考慮到實際安全問題，高壓側(cè)的進(jìn)線同樣是400V，變壓器變比為1：1。高壓側(cè)的隔離開關(guān)架上安裝有避雷器、跌落式熔斷器和隔離開關(guān)，計量柜主要作用是提供電壓、電流和功率的測量和顯示，出線柜的核心設(shè)備是一臺真空斷路器和一個接地開關(guān)。通過變壓器電能進(jìn)入低壓側(cè)，低壓側(cè)的計量柜主要作用是提供電壓、電流和功率的測量和顯示并安裝有漏電斷路器，進(jìn)線柜的核心設(shè)備是一臺低壓智能斷路器，補償柜提供八組電容器，可以通過手動和自動兩種方式進(jìn)行無功功率補償，出線柜為抽屜式開關(guān)柜，分成五路為負(fù)載提供低壓電能，每個抽屜自帶隔離開關(guān)、接觸器、按鈕和指示燈，負(fù)載柜包括若干鹵鎢燈和電動機，為整套供配電系統(tǒng)提供有功功率和無功功率，通過自動空氣開關(guān)控制每臺用電設(shè)備的啟停。整套供配電系統(tǒng)的核心設(shè)備包括避雷器、跌落式熔斷器、隔離開關(guān)、真空斷路器、接地開關(guān)、變壓器、低壓斷路器、電容器、熔斷器、鹵鎢燈、電動機、電壓互感器、電流互感器、無功功率補償控制器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電壓表、電流表、功率表、功率因數(shù)表、按鈕和指示燈等。這些核心設(shè)備可以滿足日常教學(xué)和實訓(xùn)需求。

二、現(xiàn)有實訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)有高低壓供配電實訓(xùn)考核設(shè)備，考慮到學(xué)生實訓(xùn)過程的安全性和可操作性，共設(shè)計了11個實訓(xùn)環(huán)節(jié)，見表1所示。

其中，主接線圖的繪制是要求學(xué)生根據(jù)已學(xué)的接線方案和本系統(tǒng)的實際配線過程，繪制出本系統(tǒng)的主接線圖并以小組方式進(jìn)行匯報和講解，同時考慮到學(xué)生對綜合知識的利用，課下會讓學(xué)生將課上討論的接線圖使用ATUO CAD軟件繪制成電子版;計算負(fù)荷的確定和導(dǎo)線截面積的計算和選擇是通過對本系統(tǒng)計算負(fù)荷和計算電流的確定，檢查變壓器、斷路器和導(dǎo)線截面積的選擇是否符合要求;安全用電規(guī)范是要求學(xué)生了解安全用電的一般要求并掌握常見安全工器具的使用方法，同時學(xué)會觸電的緊急救護(hù)法;停送電操作要求學(xué)生可以獨立完成操作票的設(shè)計和填寫，并嚴(yán)格按照操作制度和監(jiān)護(hù)制度進(jìn)行停送電操作;無功功率補償需要學(xué)生通過手動和自動兩種方式進(jìn)行功率因數(shù)的補償，其中手動過程中，學(xué)生要根據(jù)負(fù)荷的實際功率因數(shù)和目標(biāo)功率因數(shù)（0.85或者0.9），通過計算確定需要投入電容器的個數(shù)，投入后觀察補償結(jié)果并作好記錄。自動過程相對簡單，只需要設(shè)置目標(biāo)功率因數(shù)，投自動功率因數(shù)補償控制器，觀察補償效果并作好記錄，通過手動補償和自動補償?shù)膶Ρ确治觯寣W(xué)生學(xué)會補償原理和補償計算方法，熟悉自動補償裝置的使用方法;繼電保護(hù)綜合實訓(xùn)使用一套繼電保護(hù)實訓(xùn)裝置進(jìn)行繼電器特性實驗、過電流保護(hù)實驗和差動保護(hù)實驗;簡單故障排查和處理需要教師設(shè)置幾個故障點，前提是保證上電后的使用安全，所以設(shè)置的故障點不能導(dǎo)致線路短路、溫度異常等威脅人身安全和設(shè)備安全，可以從接線入手，例如將低壓側(cè)的顯示儀表或者無功功率補償裝置的接線虛接或者錯接，通過觀察實際現(xiàn)象，在做好安全措施的前提下，讓學(xué)生排查問題并進(jìn)行處理。

三、系統(tǒng)化人才培養(yǎng)的實訓(xùn)課程設(shè)置

發(fā)展應(yīng)用技術(shù)型教育是我國進(jìn)行深化教育改革的重要舉措之一。應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位在于培養(yǎng)工程技術(shù)型和技術(shù)技能型的復(fù)合型應(yīng)用人才[2]，它和傳統(tǒng)高職的培養(yǎng)目標(biāo)側(cè)重點是不同的，傳統(tǒng)高職培養(yǎng)能夠應(yīng)用較復(fù)雜的知識和技術(shù)并可以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的中高層次技術(shù)技能人才;應(yīng)用技術(shù)本科培養(yǎng)能夠綜合應(yīng)用各種知識和技術(shù)去解決實際技術(shù)問題并可以進(jìn)行工程設(shè)計、生產(chǎn)現(xiàn)場管理等工作的高層次技術(shù)技能人才[3]。應(yīng)用技術(shù)型本科作為職業(yè)教育的本科層次，一方面需要體現(xiàn)教育的職業(yè)性，注重實踐和應(yīng)用能力的培養(yǎng);另一方面需要體現(xiàn)教育的高層次性，強化解決難題的能力。系統(tǒng)化人才培養(yǎng)的實訓(xùn)課程設(shè)置正好體現(xiàn)了職業(yè)性和高層次性。

高職層次的培養(yǎng)重點在于實際操作能力，特別是高低壓供配電設(shè)備的安裝調(diào)試、運行調(diào)節(jié)、日常維護(hù)、排故檢修的能力，這部分學(xué)生畢業(yè)后可以很快上手，成為一線出色的技術(shù)人員。所以在實訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)計時，除了完成上文中提到的各項實訓(xùn)任務(wù)外，還可以適當(dāng)增加設(shè)備的拆裝訓(xùn)練，只有通過拆裝訓(xùn)練，才能觀察到設(shè)備的內(nèi)部，有利于更好的理解其工作原理，同時加深對機械零部件結(jié)構(gòu)和使用方法的認(rèn)識。供拆裝的設(shè)備可以使用學(xué)校變電站損壞或者退役下來的設(shè)備和零件[4]，也可以采購一些備品備件用于實驗。

應(yīng)用技術(shù)型本科層次的培養(yǎng)重點在于對知識的綜合應(yīng)用、現(xiàn)場問題的實際解決和對生產(chǎn)現(xiàn)場的組織管理，這些也是一線技術(shù)人員的發(fā)展方向。供配電課程的實訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)計應(yīng)該立足于工程項目，從繪圖識圖、設(shè)計、施工、監(jiān)理等多個方面進(jìn)行知識擴充和綜合訓(xùn)練，通過綜合性實訓(xùn)項目的訓(xùn)練能讓學(xué)生體驗真實工程環(huán)境，能循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的電力系統(tǒng)運行、控制、維護(hù)、管理等工程實踐與科技創(chuàng)新能力[5]，例如以某工廠為例，向?qū)W生提供工廠總體布局圖、當(dāng)?shù)毓╇姉l件和各車間負(fù)荷用電一覽表（包括設(shè)備名稱、型號、容量和備注），做供配電系統(tǒng)總體設(shè)計[6]。啟發(fā)學(xué)生根據(jù)情景進(jìn)行思考和討論，有哪些負(fù)荷需要統(tǒng)計和計算？它們?nèi)绾畏纸M？配電站建立在工廠哪個位置？主接線如何設(shè)計？變壓器和高低壓開關(guān)如何選擇？電纜如何選擇？防雷接地如何實施？施工過程需要注意什么？使學(xué)生從工程設(shè)計和工程應(yīng)用的角度去思索和理解課程內(nèi)容[7]，將枯燥死板的理論知識用到實際中去，通過查詢工程資料，掌握供配電系統(tǒng)設(shè)計步驟和工程規(guī)范。學(xué)生可以在原有實訓(xùn)任務(wù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合綜合課程設(shè)計，增加新的訓(xùn)練項目，見表2所示。訓(xùn)練項目需要以學(xué)生為主，教師主要是對設(shè)計方向和進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生獨立思考并對設(shè)計中的錯誤和不規(guī)范的地方進(jìn)行指導(dǎo)，學(xué)生的設(shè)計必須完全符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，設(shè)計結(jié)果的圖紙嚴(yán)格按行業(yè)電氣圖標(biāo)準(zhǔn)畫法繪制，與實際工程的設(shè)計、施工并軌[8-9]，最后對提交的說明書、計算書、計劃書和圖紙等材料進(jìn)行總結(jié)和點評，讓學(xué)生初步學(xué)會從技術(shù)規(guī)范和經(jīng)濟(jì)角度論證所設(shè)計方案的可行性[10]。此外，引導(dǎo)學(xué)生對不同的設(shè)計方案進(jìn)行對比分析和討論，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思維和創(chuàng)新能力[11]。

四、對于實訓(xùn)教學(xué)的思考與建議

1.聯(lián)合企業(yè)，共同培養(yǎng)

實訓(xùn)設(shè)備模擬的再逼真也無法取代真實的工廠環(huán)境，所以如果可以將教學(xué)環(huán)境搬到企業(yè)的配電室，讓學(xué)生感受生產(chǎn)環(huán)境，體會不同工種的分工協(xié)作，教學(xué)效果會更上一個臺階。所以應(yīng)該盡可能的聯(lián)合企業(yè)，通過實習(xí)、參觀、交流等方式共同培養(yǎng)學(xué)生。

目前針對供配電課程的合作企業(yè)是一家國有供水企業(yè)。下屬的泵站擁有6臺高壓水泵及相關(guān)控制系統(tǒng)、計量儀表系統(tǒng)、2臺主變壓器、高壓開關(guān)柜組、低壓配電系統(tǒng)、6臺變頻器等核心設(shè)備，非常適合進(jìn)行供配電現(xiàn)場教學(xué)。通過參觀學(xué)習(xí)，學(xué)生可以認(rèn)識到不同部門的主要職責(zé)，熟悉運行部門和檢修部門的日常工作，對主要核心設(shè)備有了更加深刻的認(rèn)知。教師可以在生產(chǎn)現(xiàn)場搜集很多教學(xué)案例（包括文字和圖片）作為大家學(xué)習(xí)和探討的原始資料，特別是從檢修部門搜集來的排故和檢修過程可以作為綜合知識學(xué)習(xí)和演練的素材。通過一系列教學(xué)案例的搜集（見表3所示），可以大大豐富課堂教學(xué)，學(xué)生理解起來也更加直觀，提高了學(xué)習(xí)積極性。

2.引入微課和仿真軟件進(jìn)行教學(xué)

學(xué)生到真實的工廠或者配電站進(jìn)行參觀實習(xí)是十分有效的學(xué)習(xí)方式，但是很難滿足所有學(xué)生對每個重要知識點的需求，工廠生產(chǎn)過程不會完全按照教學(xué)進(jìn)度去執(zhí)行。所以針對這種情況，教師可以將重要的教學(xué)環(huán)節(jié)做成微課，既可以反復(fù)使用又可以作為現(xiàn)場教學(xué)的補充，豐富了教學(xué)資源，使教學(xué)設(shè)計更加靈活。微課的選題可以是上文提到的搜集起來的教學(xué)案例，也可以是從互聯(lián)網(wǎng)上搜集來的視頻案例，例如工程現(xiàn)場的誤操作事故案例，這些都可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[12]。

當(dāng)前應(yīng)用型高等教育的基本要求是與工程實際接軌，應(yīng)該立足于將實際工程與情景教育平臺互相融合，形成教育與生產(chǎn)實踐密切結(jié)合[13]。仿真軟件可以模擬出真實的情境，學(xué)生在生動形象的情境下進(jìn)行探究和學(xué)習(xí)，有利于提高學(xué)習(xí)興趣，真實的體驗在實際工作中進(jìn)行操作的感覺。目前使用的仿真軟件如圖1所示，該系統(tǒng)模擬演示了220KV變電站主接線運行系統(tǒng)，可以實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測、遙控開關(guān)、操作票管理、歷史記錄、報警管理等功能。

3.注重考核環(huán)節(jié)設(shè)計

考核環(huán)節(jié)不僅可以反映課程內(nèi)容的重點，而且可以體現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)[14]，在設(shè)計時要將學(xué)生學(xué)到的知識和技能充分發(fā)揮出來，同時需要考慮到各個環(huán)節(jié)的占比和評分標(biāo)準(zhǔn)。

考核內(nèi)容可以分成三個環(huán)節(jié)：基本理論知識測試、實訓(xùn)任務(wù)完成情況和工程設(shè)計方案。其中，基本理論知識測試采用筆試答卷的形式進(jìn)行，將實操和工程計算難以囊括的內(nèi)容設(shè)計成試卷形式，考核學(xué)生的理論知識的扎實程度;實訓(xùn)任務(wù)完成情況是將表1中的實訓(xùn)任務(wù)挑選幾個出來進(jìn)行抽簽，學(xué)生再次完成抽到的實訓(xùn)任務(wù)并進(jìn)行論述和匯報，這樣可以有效提高學(xué)生平如做實訓(xùn)任務(wù)的積極性和專注度;工程設(shè)計方案是攥寫設(shè)計說明書（包括負(fù)荷計算、短路電流計算、導(dǎo)線截面積的選擇、設(shè)備容量和型號的選擇、主接線設(shè)計等），教師在提供題目、要求、數(shù)據(jù)和一些基本指導(dǎo)性文件的基礎(chǔ)上，要鼓勵學(xué)生查詢最新的網(wǎng)絡(luò)資料和技術(shù)手冊等作為參考。

4.結(jié)合行業(yè)認(rèn)證機制

基于學(xué)生長期職業(yè)生涯發(fā)展的考慮，實訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)計時可以結(jié)合含金量較高的行業(yè)認(rèn)證，例如國家注冊電氣工程師。國家對從事電氣專業(yè)工程設(shè)計的專業(yè)技術(shù)人員實行執(zhí)業(yè)資格注冊管理制度，此類考試對于考生的綜合知識和實際工程設(shè)計經(jīng)驗和能力都有較高的要求。供配電技術(shù)作為其中一個比較重要的考查模塊，經(jīng)常從電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、負(fù)荷和電流的計算、導(dǎo)線和設(shè)備的選擇、電氣主接線、電氣設(shè)備布置、防雷接地、繼電保護(hù)、電氣安全等方面出題。所以可以參考注冊電氣工程師職業(yè)資格考試的考試大綱，有側(cè)重的為學(xué)生選擇合適的實訓(xùn)練習(xí)。

供配電課程以其理論知識內(nèi)容多、難度大，與生產(chǎn)實際緊密結(jié)合等為特點，急需進(jìn)行課程實訓(xùn)環(huán)節(jié)的有效設(shè)計。本文結(jié)合現(xiàn)有實訓(xùn)條件，充分考慮安全因素，對學(xué)生進(jìn)行了一系列實訓(xùn)任務(wù)的訓(xùn)練，發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果得到了明顯的提升。學(xué)生不再枯燥的記憶大量的理論知識，而是針對實訓(xùn)設(shè)備分階段進(jìn)行計算和操作。針對應(yīng)用技術(shù)型本科教育層次設(shè)計了綜合工程項目，對學(xué)生綜合知識的應(yīng)用、現(xiàn)場問題的解決和整體項目的統(tǒng)籌規(guī)劃形成了系統(tǒng)性提高。此外，將校企聯(lián)合培養(yǎng)、微課資源、仿真軟件和行業(yè)認(rèn)證資源全部整合到一起，通過合理有效的考核機制，建立一整套供配電課程教學(xué)改革的建設(shè)思路和舉措。

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Design and Thoughts on the Training Session of Application-oriented Power Supply and Distribution Courses

CAO Bao-wen

（Tianjin Sino-German University of Applied Sciences， Tianjin 300350， China）

Abstract： Aiming at the training objectives and existing problems of power supply and distribution courses， a series of training tasks are designed with the use of the existing training equipment. For the needs of systematic cultivation， the article puts forward the focus of applied technology education and new experimental session design based on the project， and also gives suggestions， including the joint personnel training with enterprises， the introduction of micro-course and simulation teaching software， the emphasis on the assessment design， and the combination with industry certification mechanism.

Key Words：? Power Supply and Distribution; Training; Systematic Cultivation; Teaching Design