新建本科院校“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)改革的探討

蔡 琴

(成都工業(yè)學(xué)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(xué)改革的探討

蔡 琴*

(成都工業(yè)學(xué)院 電氣與電子工程系,成都 610031)

對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)“高電壓技術(shù)”課程的教學(xué)進(jìn)行了探討,從課程特點(diǎn)的研究、教學(xué)內(nèi)容方法的改革、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面提出了教學(xué)改革的方案，以期望更好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果以及實(shí)踐能力。

電氣工程及其自動(dòng)化;高電壓技術(shù);教學(xué)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(xué)科，是電氣工程及其自動(dòng)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(jì)、安裝、調(diào)試及其運(yùn)行的工程技術(shù)人員，都會(huì)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(shí)?！案唠妷杭夹g(shù)”以“大學(xué)物理”“電磁學(xué)”“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(dòng)化”等課程為后續(xù)課程，主要研究電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度、電氣絕緣與高電壓試驗(yàn)、過電壓防護(hù)與絕緣配合等3個(gè)方面的問題，有完整的理論體系和很強(qiáng)的實(shí)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(xué)生學(xué)習(xí)理解有一定的困難。升本后，原有的教學(xué)方法和模式已不能滿足學(xué)科建設(shè)的發(fā)展，課程改革迫在眉睫。本文對(duì)本科“高電壓技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐幾個(gè)方面進(jìn)行了探索[1]。

1 教學(xué)內(nèi)容的選擇

新的本科教學(xué)計(jì)劃要滿足教育部寬口徑、復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)要求[2]，因此電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)在課程設(shè)置方面應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)，壓縮專業(yè)課。我院“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)時(shí)數(shù)為48學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)。在相對(duì)比較少的學(xué)時(shí)數(shù)下，要達(dá)到良好的教學(xué)效果，課程內(nèi)容的選擇就尤為重要。在將課程內(nèi)容與當(dāng)前電力系統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)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(xué)原則的同時(shí)，注重學(xué)生工程實(shí)際應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)度及沿面放電，對(duì)于液體介質(zhì)和固體介質(zhì)主要介紹其極化、電導(dǎo)、損耗和擊穿。在講課過程中指導(dǎo)學(xué)生理解書中大量公式推導(dǎo)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(diǎn)。

第二部分內(nèi)容是電氣絕緣與高電壓試驗(yàn)。高電壓試驗(yàn)?zāi)苤苯訖z測(cè)絕緣的電氣強(qiáng)度，具有直觀性，但大多數(shù)具有破壞性特征，其實(shí)驗(yàn)過程可能給實(shí)驗(yàn)對(duì)象帶來不可逆的絕緣破壞，如耐壓試驗(yàn)、擊穿試驗(yàn)；而電氣絕緣試驗(yàn)則在較低的電壓下間接測(cè)量絕緣介質(zhì)，如介質(zhì)損耗試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)，這部分內(nèi)容具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性。課堂教師可把講解的側(cè)重點(diǎn)放在各種試驗(yàn)的原理和方法上，把各種試驗(yàn)設(shè)定成各個(gè)學(xué)習(xí)情景，或者將具體的學(xué)習(xí)任務(wù)下達(dá)給學(xué)生，讓學(xué)生上課時(shí)帶著問題，思考完成此任務(wù)的操作步驟，學(xué)生通過完成一個(gè)任務(wù)，基本掌握相關(guān)試驗(yàn)的操作方法，并在之后的實(shí)踐教學(xué)中加深理解和體會(huì)。

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(hù)操作、過電壓與絕緣配合。在講授這部分內(nèi)容時(shí)應(yīng)重視理論教學(xué)。輸電線路和繞組的波過程是本課程的難點(diǎn)和重點(diǎn)，因?yàn)榉治鲞^電壓以波過程為基礎(chǔ)，應(yīng)安排比較多的授課學(xué)時(shí)，要盡量講解得深入透徹。對(duì)雷電過電壓及各種內(nèi)部過電壓基本特征及防護(hù)措施、防護(hù)方法的講解，盡量轉(zhuǎn)移到有高電壓裝置的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行2～3次現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，請(qǐng)專職工程師對(duì)著實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)講授，通過生動(dòng)形象的講授使學(xué)生親身感受到過電壓防護(hù)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(duì)電力系統(tǒng)高電壓技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展有一定認(rèn)識(shí)。

教材的選擇在很大程度上也影響著教學(xué)效果。目前我院正處于由?？平逃虮究平逃D(zhuǎn)型時(shí)期，之前選擇的大專教材需不斷改進(jìn)。首先，教材內(nèi)容必須科學(xué)、精煉、深入淺出、突出重點(diǎn)，并能全面反映本專業(yè)的特點(diǎn)；其次，教材必須與時(shí)俱進(jìn)符合現(xiàn)代化教學(xué)生產(chǎn)的需求。針對(duì)學(xué)生和本課程的特點(diǎn)，可以采用反映本課程前沿知識(shí)較多的本科教材，如由機(jī)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(xué)方法和手段的選擇

2.1 現(xiàn)代化的手段改善教學(xué)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(dòng)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(xué)生很難理解，可以通過視頻動(dòng)畫形象描繪出電子崩的形成，圖文并茂，提綱挈領(lǐng)。對(duì)于工程實(shí)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(shí)，需采用多媒體顯示教材上介紹的內(nèi)容的實(shí)際圖片，讓學(xué)生知道設(shè)備是什么樣子，這樣更容易聯(lián)系實(shí)際，加深理解。多媒體技術(shù)在教學(xué)過程當(dāng)中能起到很好的輔助教學(xué)作用。

2.2 結(jié)合實(shí)際應(yīng)用

教師要經(jīng)常介紹實(shí)際工程中的情況，如絕緣試驗(yàn)在以后學(xué)生工作中、電氣設(shè)備的生產(chǎn)驗(yàn)收過程中都能用上；在講授輸電線路過電壓保護(hù)時(shí)也介紹線路型號(hào)、線路類型、桿塔、絕緣子等相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)的知識(shí)；對(duì)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(shí)，可介紹電暈放電的工程應(yīng)用靜電除塵原理；還可以向?qū)W生介紹高電壓技術(shù)當(dāng)前的研究方向、課題和工程項(xiàng)目，讓學(xué)生了解前沿的研究領(lǐng)域和應(yīng)用前景[5]。

2.3 啟發(fā)式教學(xué)

傳授知識(shí)的同時(shí)注重提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和獨(dú)立思考的能力。例如從緒論開始，通過豐富生動(dòng)的圖片，演示高電壓技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，包括電力系統(tǒng)輸變電領(lǐng)域、環(huán)保、材料、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、新能源技術(shù)領(lǐng)域等。通過這些實(shí)例，讓學(xué)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(qiáng)的理論性，也是與實(shí)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(cè)量方法時(shí)，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(cè)量誤差，最后由學(xué)生總結(jié)解決問題的方法。在講解電暈放電時(shí)，先給出起始電壓和電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)公式，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己對(duì)公式的理解說出電暈放電的危害、對(duì)策及其利用。教師將啟發(fā)教學(xué)思想融匯到具體的教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性。

2.4 研討式教學(xué)

對(duì)于“高電壓技術(shù)”課程中的一些主題，教師可以先做一個(gè)整體介紹，再將學(xué)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(diǎn)，其他小組成員可以向他提問，本小組成員也可進(jìn)行補(bǔ)充，教師作階段陳述。通過這種方式，教師從獨(dú)唱演員變成了“導(dǎo)演”，學(xué)生從消極的聽眾變成了積極的“演員”，師生之間的交流加強(qiáng)了，距離變近了，也充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性作用，變“一言堂”為“群言堂”，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)

由于學(xué)生沒有在電力系統(tǒng)工作的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和切身體會(huì)，要在短時(shí)間內(nèi)掌握書本理論知識(shí)是一件很困難的事?！案唠妷杭夹g(shù)”課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，很多數(shù)據(jù)和理論，都需要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和測(cè)量，很多試驗(yàn)方法也同樣要通過實(shí)驗(yàn)掌握，所以加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)既可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)該課程的興趣，也能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高分析解決問題的能力。

3.1 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)就需要建設(shè)專門的實(shí)驗(yàn)室并逐步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備。隨著本科電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的開設(shè)，建設(shè)高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)室已非常緊迫。高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)能滿足“高電壓技術(shù)”“電氣設(shè)備”等課程實(shí)踐教學(xué)的需要。高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)室初期可以配備一些絕緣電阻表、數(shù)字介損測(cè)試儀、局部放電測(cè)試儀、變壓器變比極性和組別測(cè)試儀。在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)試品。先開設(shè)3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的測(cè)量，油浸式電力變壓器的介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量，閥式避雷器泄漏電流測(cè)量。預(yù)計(jì)3～5年內(nèi)完善我院的高電壓實(shí)驗(yàn)室。對(duì)于因硬件實(shí)際情況而不能完成的實(shí)驗(yàn)，可以觀看音像教學(xué)片，如“輸配電”“高壓電氣工實(shí)驗(yàn)教學(xué)片”“發(fā)電和電力系統(tǒng)”等教學(xué)VCD，把實(shí)驗(yàn)搬到屏幕上[3]，給學(xué)生演示。

3.2 去電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)參觀

學(xué)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(huì)比較困難。所以，首先要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)有一定了解[2]?？山M織學(xué)生去一些水電廠、火電廠參觀，同時(shí)請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的電力工程師現(xiàn)場(chǎng)講解實(shí)際的電氣設(shè)備，使學(xué)生獲得對(duì)本專業(yè)基本的生產(chǎn)技術(shù)、操作技能的感性認(rèn)識(shí)。

3.3 集中教學(xué)環(huán)節(jié)的綜合實(shí)習(xí)

與供用電技術(shù)?？茖I(yè)相比，我院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)在課程設(shè)置時(shí)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(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)開設(shè)了2周的高電壓與絕緣技術(shù)的綜合實(shí)習(xí)。利用好這2周綜合實(shí)習(xí)對(duì)學(xué)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(chǎng)參觀也可以放在專周中進(jìn)行。在我院實(shí)驗(yàn)室不太完備的情況下，可聯(lián)系高電壓實(shí)驗(yàn)室建設(shè)條件好的重點(diǎn)院校，組織學(xué)生去參觀實(shí)習(xí)，開闊學(xué)生的視野。如四川大學(xué)的高電壓實(shí)驗(yàn)室在西南地區(qū)占有重要的地位，其串級(jí)式250 kV的實(shí)驗(yàn)裝置是西南高校之最，獨(dú)立自研的500 kV試驗(yàn)裝置也在本領(lǐng)域領(lǐng)先，如串級(jí)高壓發(fā)生器、HRZGDF直流高壓發(fā)生器、工頻諧振高壓實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、自制電纜頭局部放電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、HV9006-85S高壓介質(zhì)損耗測(cè)試裝置等，如圖1所示。

圖1高電壓實(shí)驗(yàn)室的部分設(shè)備

4 培養(yǎng)學(xué)生科研能力

集中實(shí)踐環(huán)節(jié)除了安排現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)和到高水平的重點(diǎn)院校實(shí)驗(yàn)室參觀，還可以結(jié)合電力系統(tǒng)及高電壓新技術(shù)的應(yīng)用，要求學(xué)生完成科技論文或項(xiàng)目設(shè)計(jì)，如研究真空斷路器的發(fā)展、電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)與絕緣配合的問題等，或進(jìn)行沖擊電壓發(fā)生器的設(shè)計(jì)。由于這些內(nèi)容涉及某個(gè)專題，教材上沒有現(xiàn)成的答案，學(xué)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(dǎo)學(xué)生如何利用高校圖書館豐富的數(shù)字資源查找期刊、文獻(xiàn)，接觸高電壓的前沿知識(shí)，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(xué)、難懂的電氣課程，其教學(xué)改革是一個(gè)不斷探索、不斷完善的過程。應(yīng)通過教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)方法的改革來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)，通過實(shí)踐環(huán)節(jié)與工程實(shí)際接軌，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握不僅僅停留在理論層次，而是要能更好、更快地應(yīng)用于工作之中。

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

[2] 劉會(huì)家，胡漢梅，李寧.高電壓技術(shù)課程的教學(xué)改革探討[C]//第二屆全國高校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)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(xué)改革[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，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(diǎn)的教學(xué)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(xué)改革的思考與實(shí)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(dòng)化、電氣工程，通信作者郵箱：746958942@qq.com。

G642.3

A

2095-5383(2013)04-0101-03