李建英 李建奇 楊民生

摘? ?要：研究性教學(xué)模式是以“自主、探究、合作”為特征的教學(xué)方式，本文以“建筑供配電與照明”課程為對象開展研究性教學(xué)的探索與實踐。文中首先闡述了該課程開展研究性教學(xué)的必要性、可行性和學(xué)習(xí)目標;然后重點探討了該課程研究性教學(xué)的實施方案，主要包括研究任務(wù)的設(shè)計，用于精講的研究性教學(xué)內(nèi)容的確定以及教學(xué)過程中自主學(xué)習(xí)和小組研討方式的確定;最后探討了教學(xué)成果的評價形式和評價方法。本課程研究性教學(xué)體系的建構(gòu)和方案的實施，對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)研究型和創(chuàng)新型建筑電氣與智能化專業(yè)人才具有重要意義。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)? 探索? 自主? 研討? 教學(xué)質(zhì)量

1? 引言

《建筑供配電與照明》是建筑電氣與智能化專業(yè)的一門核心專業(yè)技術(shù)課，在專業(yè)教學(xué)安排中具有承前啟后的重要作用。該課程以建筑供配電設(shè)計為綱，著重基本理論并結(jié)合實際，全面、系統(tǒng)地闡述有關(guān)建筑供配電系統(tǒng)和電氣照明的基本原理、工程設(shè)計計算和運行維護等方面的基本知識。要求學(xué)生掌握負荷計算、短路電流計算、電氣設(shè)備和電力線路的選擇、過電流保護整定以及電氣照明設(shè)計等內(nèi)容，了解二次回路、自動裝置、防雷接地和電氣安全等知識?！敖ㄖ┡潆娕c照明”具有較強的理論性、應(yīng)用性和實踐性，與工程實際聯(lián)系緊密，它為建筑電氣與智能化專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識、分析和解決工程實際問題打下必要基礎(chǔ)。

《建筑供配電與照明》課程內(nèi)容較繁雜，所涉及的專業(yè)知識廣泛，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往感覺壓力較大。一直以來，學(xué)生對建筑供配電與照明的學(xué)習(xí)感覺是單個的知識點較易掌握，但是內(nèi)容繁多，不易將所學(xué)知識綜合聯(lián)系起來運用于實際，對知識的掌握僅僅停留在孤立的概念性理解、公式的簡單套用，缺乏對知識內(nèi)在聯(lián)系的發(fā)現(xiàn)以及將知識和實際工程問題緊密結(jié)合和轉(zhuǎn)換的能力;學(xué)生對這門課程的重要程度認識不足，一些學(xué)生疲于應(yīng)付考試，學(xué)習(xí)積極性不高，從而導(dǎo)致該課程教學(xué)效果不理想。隨著高等教育體制的改革與深化以及新時代大學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的不斷提高，建筑供配電與照明的教學(xué)課時數(shù)、教學(xué)目標等有了較大的變化，傳統(tǒng)的教學(xué)方法、課程體系、教學(xué)大綱和考核方法等等都表現(xiàn)得與現(xiàn)實越來越不相適應(yīng)，建筑供配電與照明研究性教學(xué)課程的開展勢在必行。

2 研究性教學(xué)目標

本課程研究性教學(xué)體系的建構(gòu)和方案的實施，對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)研究、創(chuàng)新型建筑電氣與智能化專業(yè)人才具有重要意義。通過對本課程開展研究性教學(xué)，達到如下目標：

（1）通過互動與討論，激發(fā)學(xué)生探究問題本源的主觀能動性，樹立探索性和研究性的學(xué)習(xí)風(fēng)貌，實現(xiàn)建筑電氣與智能化專業(yè)教學(xué)從傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”的工匠培養(yǎng)模式向現(xiàn)代“問題探究”式的研究性人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)人才培養(yǎng)由應(yīng)用型向研究型的跨越。

（2）通過研究性教學(xué)內(nèi)容的建構(gòu)和實施，強化教師的研究性教學(xué)理念，提高教師開展研究性教學(xué)的自覺性和主動性，改變傳統(tǒng)“接受性學(xué)習(xí)”的教學(xué)學(xué)習(xí)方式，實現(xiàn)教與學(xué)之間的互動，培養(yǎng)學(xué)生探究與創(chuàng)新意識。

（3）通過本課程研究性教學(xué)體系的建構(gòu)和實施，構(gòu)造“教學(xué)—科研—教學(xué)”相結(jié)合的良性循環(huán)系統(tǒng)，以教學(xué)促科研，以科研推教學(xué)，實現(xiàn)建筑電氣與智能化專業(yè)的“教學(xué)相長”。

3? 研究性教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

建筑供配電與照明課程計劃授課總課時數(shù)中理論課程只有40課時，但是內(nèi)容非常繁多，如果按照傳統(tǒng)安排，以常規(guī)規(guī)劃步驟為主線索，進行灌輸式教學(xué)，那么課時數(shù)不夠，而且內(nèi)容狹窄比較單調(diào)，很難調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而研究性教學(xué)方法的構(gòu)建則可以解決這方面的問題。本課程研究性教學(xué)需要經(jīng)過三個階段：導(dǎo)學(xué)—準備階段;精講和研討—實施階段;展示—評價階段。

3.1 導(dǎo)學(xué)即設(shè)計研究任務(wù)

給出相關(guān)知識與問題的思考切入點與路徑，提供主要學(xué)習(xí)資料與資料獲取途徑，明確學(xué)習(xí)與研究的要求和評價的標準。這里研究任務(wù)即研討題目的確定是非常關(guān)鍵的一步，可以由教師或?qū)W生自己提出。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容和課程性質(zhì)，在本課程研究性教學(xué)開展過程中設(shè)計了“某住宅樓供配電及電氣照明系統(tǒng)設(shè)計”這樣一個綜合性教學(xué)案例，此案例能夠貫穿整個建筑供配電與照明課程的全部內(nèi)容，根據(jù)此案例，本課程可以確定下列研究任務(wù)：

（1）供配電系統(tǒng)負荷計算;

（2）供配電系統(tǒng)短路電流計算;

（3）變配電所主接線圖設(shè)計;

（4）導(dǎo)線和電纜截面的選擇及計算;

（5）供電系統(tǒng)的過電流保護;

（6）電氣照明設(shè)計。

3.2 精講即要求內(nèi)容深入淺出

既有學(xué)科基本理論與基礎(chǔ)知識，又有一定學(xué)術(shù)深度，引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)學(xué)科前沿性問題的研究與思考。這是一個延展升華相關(guān)研究任務(wù)的過程。以上述6個問題作為切入點或是路徑，對建筑供配電與照明課程的研究性內(nèi)容進行設(shè)計。

（1） 供配電系統(tǒng)負荷計算：負荷計算是設(shè)計建筑供配電系統(tǒng)的基本依據(jù)。課堂開始階段以某工廠機修車間380V線路的負荷計算為案例，通過提問的方式讓學(xué)生首先搞明白負荷計算的目的，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并引導(dǎo)學(xué)生了解負荷的分類、負荷的工作制，從而引出負荷持續(xù)率的概念，并講解不同負荷持續(xù)率下用電設(shè)備的容量換算方法，為負荷計算打下理論基礎(chǔ);然后對負荷計算的兩種方法-需要系數(shù)法和二項式法的內(nèi)涵進行講解，并以提出問題的形式讓學(xué)生思考兩種計算方法的特點和各自的應(yīng)用場合，并引導(dǎo)學(xué)生探討單相用電設(shè)備組負荷計算時線負荷如何換算成相負荷;最后通過負荷計算結(jié)果，計算出系統(tǒng)功率因數(shù)，并引出無功功率補償這樣一個課題，讓學(xué)生主動思考系統(tǒng)功率因數(shù)過低的危害，如何提高系統(tǒng)功率因數(shù)，目前實際應(yīng)用的無功功率補償裝置有哪些，無功功率補償?shù)姆绞降取?/p>

（2） 供配電系統(tǒng)短路電流計算：短路電流計算是供配電系統(tǒng)設(shè)計中電氣設(shè)備選擇和校驗，以及繼電保護整定計算的理論依據(jù)。要求學(xué)生課前根據(jù)本研究任務(wù)的要求進行資料的收集和整理，在上課過程中通過提問和啟發(fā)的形式引導(dǎo)學(xué)生了解供電系統(tǒng)短路發(fā)生的原因，危害，以及短路的形式，并讓學(xué)生通過舉例討論短路電流計算的目的和應(yīng)用領(lǐng)域，讓學(xué)生感覺到學(xué)有所用，從而激發(fā)學(xué)生對本研究任務(wù)的學(xué)習(xí)興趣;然后對無限大容量電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程進行定性和定量分析，引出短路電流計算的相關(guān)物理量，并通過案例對短路電流計算的兩種方法-歐姆法和標么值法進行講解，引導(dǎo)學(xué)生對兩種方法進行對比分析，討論標么值法相對歐姆法的優(yōu)越性，讓學(xué)生搞懂內(nèi)涵;最后引導(dǎo)學(xué)生掌握利用短路電流計算結(jié)果完成電氣設(shè)備的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的檢驗。

（3） 變配電所主接線圖設(shè)計：主接線圖是表示供電系統(tǒng)中電能輸送和分配路線的電路圖。此研究任務(wù)要求學(xué)生在課外通過查資料完成本研究性課程所設(shè)計的“某住宅樓供配電及電氣照明系統(tǒng)設(shè)計”這樣一個綜合性教學(xué)案例中子案例—“1號箱變主接線圖的CAD繪制”。在教學(xué)開展過程中，首先通過此案例引導(dǎo)學(xué)生掌握電力變壓器臺數(shù)和容量的選擇原則，電壓和電流互感器原理、接線方案和使用注意事項;其次通過啟發(fā)式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生掌握電弧的產(chǎn)生和熄滅，高壓熔斷器、高壓斷路器、高壓負荷開關(guān)和高壓隔離開關(guān)等一次開關(guān)設(shè)備的功能和工作原理，并讓學(xué)生對上述幾種一次開關(guān)設(shè)備的功能特點和使用領(lǐng)域根據(jù)自已課前任務(wù)準備情況進行分組討論，加深學(xué)生對此知識點的掌握;然后結(jié)合實例對系統(tǒng)主接線方案進行分析和討論，對變配電所的所址選擇原則和總體布置方案進行分析;最后，根據(jù)上述理論知識的學(xué)習(xí)，分組討論每位學(xué)生所繪制1號箱變主接線圖中所存在的問題，并提出解決方案。

（4）導(dǎo)線和電纜截面的選擇及計算：導(dǎo)線和電纜截面的合理選擇是保證供配電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟運行的前提。在本研究任務(wù)教學(xué)開展過程中，首先根據(jù)學(xué)生課前準備的資料，采用提問的方式引導(dǎo)學(xué)生了解選擇導(dǎo)線和電纜截面必須要滿足的4個條件-發(fā)熱條件、電壓損耗條件、經(jīng)濟電流密度和機械強度，并通過公式推導(dǎo)讓學(xué)生掌握線路電壓損耗的計算方法;然后講解按發(fā)熱條件、經(jīng)濟電流密度和電壓損耗條件實現(xiàn)導(dǎo)線和電纜截面選擇的具體過程，并討論如何根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗對不同類別線路中導(dǎo)線和電纜截面進行選擇，達到易于滿足要求，較少返工的效果，從而簡化校驗過程。

（5）供電系統(tǒng)的過電流保護：供電系統(tǒng)的過電流保護裝置是供配電系統(tǒng)安全運行的保障。在本研究任務(wù)教學(xué)開展過程中，首先通過實例引導(dǎo)學(xué)生了解供電系統(tǒng)的3種過電流保護裝置和各自的適用場合，了解保護裝置的基本要求，并掌握常用的幾種保護繼電器的功能、特點和使用方法;然后采用圖例講解的方式讓學(xué)生掌握電流速斷保護、定時限和反時限過電流保護的工作原理及動作電流整定原則;最后講解電力變壓器的繼電保護，著重講解變壓器差動保護的工作原理和動作電流的整定原則。

（6）電氣照明設(shè)計：電氣照明設(shè)計是建筑電氣設(shè)計的重要組成部分，合理的電氣照明有利于節(jié)約能源和保護環(huán)境，有益于提高人們生產(chǎn)、工作、學(xué)習(xí)效率和生活質(zhì)量，保護身心健康。在教學(xué)開展過程中，首先引導(dǎo)學(xué)生掌握光的度量-光通量、發(fā)光強度、照度和亮度，并讓學(xué)生了解常用的幾種電光源的類型、特性及其選擇;然后采用實例對照度計算的幾種方法-利用系數(shù)法、概率曲線法和單位容量法進行講解;最后要求學(xué)生根據(jù)前面所學(xué)電氣照明的基礎(chǔ)理論知識，通過課外查資料對本研究課程所設(shè)計的綜合案例中的子案例—“住宅樓電氣照明設(shè)計”進行設(shè)計，完成照度計算和住宅樓照明平面圖及系統(tǒng)圖的CAD繪制，并通過課堂分組討論所繪制電氣照明平面圖及系統(tǒng)圖中所存在的問題，并提出解決方案。

4? 研究性教學(xué)形式

4.1 自主學(xué)習(xí)與小組研討

學(xué)生通過查閱相關(guān)研究文獻等形式，確定學(xué)習(xí)與研究性項目的選題和研究路徑，形成個人與小組的基本研究方案和思路，開展學(xué)習(xí)。學(xué)生以小組為單位，分成若干小組，教師通過前面事先給定的主題，各小組選出交流發(fā)言代表，進行課堂交流。教師要學(xué)會掌控學(xué)生在課堂上演示的時間，一般以2個小組的演示為限度，每個小組成果展示不超過10min。教師在考慮開展這類演示活動的同時，要兼顧教學(xué)的整體性。由于學(xué)時有限，問題不宜設(shè)置過多，要突出重點，自主學(xué)習(xí)與小組研討的課內(nèi)課時控制在20～30min。

4.2 成果評價

小組之間開展成果交流，調(diào)整、提升學(xué)術(shù)觀點，共享學(xué)習(xí)經(jīng)驗，形成研究性小論文、作品等成果。

實行多元評價與考核。加入了過程考核的概念，使考核方式更為全面，評價方式更加多元化。不僅教師對學(xué)生評價，也加入了學(xué)生互評、學(xué)生自評等環(huán)節(jié)，真正實現(xiàn)了定量與定性相結(jié)合、個人評價與小組評價相結(jié)合的評價模式，有助于學(xué)生正確認識自身在能力、態(tài)度等方面的問題，同時也有利于教師獲得反饋信息，進一步完善課程教學(xué)。

5? 結(jié)語

《建筑供配電與照明》是建筑電氣與智能化專業(yè)的一門核心專業(yè)課，具有較強的理論性、應(yīng)用性和實踐性，與工程實際聯(lián)系緊密，著重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和課程體系難以達到預(yù)期效果。筆者根據(jù)多年在本課程教學(xué)實踐中所總結(jié)的經(jīng)驗，嘗試構(gòu)建和實施以“自主、探究、合作”為特征的研究性教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生探究問題本源的主觀能動性、樹立探索性和研究性的學(xué)習(xí)風(fēng)貌，改變傳統(tǒng)“接受性學(xué)習(xí)”的教學(xué)學(xué)習(xí)方式，實現(xiàn)教與學(xué)之間的互動，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，并實現(xiàn)“教學(xué)—科研—教學(xué)”相結(jié)合的良性循環(huán)系統(tǒng)。實踐證明，本課程研究性教學(xué)體系的建構(gòu)和方案的實施，對提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)研究、創(chuàng)新型建筑電氣與智能化專業(yè)人才具有重要意義。

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