水輪機調(diào)節(jié)案例教學(xué)改革路徑探索

許貝貝 陳帝伊 李永沖

摘? ? 要：案例教學(xué)法是以經(jīng)典案例為教學(xué)媒介，鼓勵學(xué)生獨立思考，注重培養(yǎng)學(xué)生實踐水平和綜合素質(zhì)的一種教學(xué)方法和體系。文章遵循高等教育教學(xué)規(guī)律，對案例教學(xué)法在“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程應(yīng)用中的痛點與難點進行剖析，旨在推動“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程教學(xué)質(zhì)量和效率的提升，以滿足社會對水利類人才培養(yǎng)的需要。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)法；實踐能力；綜合素養(yǎng)；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2024）04-0082-03

隨著我國教育教學(xué)體制的不斷完善和創(chuàng)新，專業(yè)復(fù)合型、學(xué)術(shù)創(chuàng)新型人才成為高校的培養(yǎng)方向，學(xué)生課業(yè)壓力、學(xué)業(yè)負擔(dān)顯著增加。但與此同時，學(xué)生培養(yǎng)工作中實踐環(huán)節(jié)缺失，人才培養(yǎng)創(chuàng)新能力明顯不足。案例教學(xué)作為連接理論和實踐的重要橋梁，在學(xué)生實踐能力培育中發(fā)揮著獨特作用。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，案例教學(xué)法重視雙向交流，鼓勵學(xué)生獨立思考，大大縮短了教學(xué)情境與實際生活的距離；挖掘教師創(chuàng)新潛能，在課堂教學(xué)實踐中淬煉優(yōu)秀師資解決實際問題能力[1]。此外，我國水利事業(yè)從無到有，從小到大，凝聚著前輩們?yōu)榻ㄔO(shè)新中國而付出的巨大努力和犧牲，水利工程案例中自帶的思政屬性可升華為學(xué)生的內(nèi)在精神涵養(yǎng)和價值追求，完成與教學(xué)內(nèi)容的互動融合，實現(xiàn)育人育才

“潤物無聲”。事實上，案例教學(xué)與理論講解并不對立，在典型案例中融入理論知識，啟發(fā)學(xué)生獨立思考，鼓勵學(xué)生積極參與討論，是水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法實踐中所追求的。但目前水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法優(yōu)勢并沒有充分發(fā)揮，應(yīng)用推廣也十分局限，存在案例編寫困難、課堂互動不足、教師操作規(guī)范及能力較弱等問題。為此本文以實際問題為導(dǎo)向?qū)λ啓C調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法的應(yīng)用策略展開具體的分析，以促進教學(xué)品質(zhì)提升。

一、水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)中案例教學(xué)法應(yīng)用的重要性分析

“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程內(nèi)容涉及水力、機械、電力系統(tǒng)、微機原理和自動控制等技術(shù)環(huán)節(jié)，是能源與動力工程專業(yè)（水動方向）的主干專業(yè)課。由于本課程涉及多門學(xué)科的綜合應(yīng)用，對初學(xué)者來說，具有一定的難度。該課程的建設(shè)目標是通過學(xué)習(xí)本課程掌握水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部分組成和水輪機調(diào)速器工作原理，能夠承擔(dān)水電站調(diào)控相關(guān)領(lǐng)域工作任務(wù)。課程重要章節(jié)包括水輪機調(diào)速器和調(diào)節(jié)系統(tǒng)動作原理、特性分析、控制算法、調(diào)節(jié)保證計算等。課程特點是邏輯性和系統(tǒng)性強，教學(xué)時間緊湊[2]。傳統(tǒng)的教學(xué)方法相對注重理論知識學(xué)習(xí)，忽視實踐操作能力的培育，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與積極性不足。目前我國水電業(yè)進入高質(zhì)量發(fā)展階段，碳中和下水電在電網(wǎng)中的功能逐漸由電力生產(chǎn)向電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變。角色轉(zhuǎn)變帶來水電站中新設(shè)備、新理論和新技術(shù)的不斷發(fā)展，這也反向倒逼水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的課堂教學(xué)改革，推動實踐能力培養(yǎng)進一步深化。

“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程雖然是一門理論課，但無論是調(diào)速器、水力系統(tǒng)還是電力系統(tǒng)在各個水電站都不可或缺，故課程在案例教學(xué)上具有先天的優(yōu)勢。相較于傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，在“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程中應(yīng)用案例教學(xué)法能夠激勵學(xué)生主觀能動地掌握水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)相關(guān)的知識與內(nèi)容，一方面可避免學(xué)生厭學(xué)情緒滋生；另一方面在案例的分析與討論中堅持貼合產(chǎn)業(yè)，能使學(xué)生在課堂上就能追蹤了解工程實踐中的痛難點，實現(xiàn)從理論知識到動手能力的躍遷。在案例教學(xué)法中，教師與學(xué)生雙方并非“輸出—接收”的關(guān)系，要遵循教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的原則，讓學(xué)生充分感受到自己作為學(xué)習(xí)者的主體地位，達到翻轉(zhuǎn)課堂的目的。教師作為“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”案例的制作者，討論的引導(dǎo)者，目標是通過引導(dǎo)學(xué)生主觀能動的學(xué)習(xí)，加深對知識的理解和應(yīng)用。案例的選擇與設(shè)計是案例教學(xué)法成功的基礎(chǔ)和前提，將代表國際前沿研究領(lǐng)域和國家重大戰(zhàn)略需求的經(jīng)典案例作為課題研究對象，可避免高校教材過于老舊且不配套帶來的與業(yè)界發(fā)展脫節(jié)、與課堂教學(xué)難適應(yīng)的問題。

在“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程中重視案例教學(xué)法的應(yīng)用，能夠讓學(xué)生在典型案例中感受到身臨其境的學(xué)習(xí)氛圍，共情百年水利事業(yè)發(fā)展的不易，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動性。此外，水利作為安民興邦的頭等大事，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，自帶思政教育屬性。實踐表明治國必先興水，興水才能強國的理念融入水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)，能顯著增強學(xué)生專業(yè)認同感、自豪感，對培養(yǎng)優(yōu)秀的水利人才十分有益。

二、將案例教學(xué)法融入課程教學(xué)

事實上，教學(xué)方法的主要目標是促進學(xué)生對課堂知識的理解與掌握，培養(yǎng)學(xué)生面對實際問題的動手能力。案例教學(xué)法以其真實可信、客觀生動、學(xué)生主體和過程動態(tài)的特點，成為“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程教學(xué)的最優(yōu)選[3]。但高校水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)也面臨著實際授課有偏差和教學(xué)效果不理想的困境，使得水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法沒有達到預(yù)期成效，推廣遲緩。筆者長期處于教學(xué)一線，不斷打磨水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法以適應(yīng)教學(xué)目標的實現(xiàn)和學(xué)生能力的增長。下面對案例教學(xué)法在“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程中的具體應(yīng)用作詳細說明。

（一）注重案例的選擇與應(yīng)用

水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法強調(diào)案例的選擇要與對應(yīng)的課程內(nèi)容相匹配，且具有典型性。案例教學(xué)的作用是將理論知識具象為易接受的事物，使理論知識在現(xiàn)實世界落地。學(xué)生能力的獲得不再是靠重復(fù)記憶和教師講解，而是依靠已有的知識經(jīng)驗去搭建新的認知結(jié)構(gòu)。一方面，在水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)中要求對案例盡量進行客觀性描述，但要避免流水賬式的平鋪直敘，可借用案例的敘事形式和情景轉(zhuǎn)變提升學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性[3]。另一方面，在應(yīng)用案例教學(xué)法時，教師讓學(xué)生閱讀的材料應(yīng)具有足夠的復(fù)雜性，不同的解決辦法會產(chǎn)生不同的結(jié)果，以便于學(xué)生更好、更真切地了解與掌握所學(xué)的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)知識[4]。因此，案例教學(xué)法中案例的選擇十分重要，好的案例應(yīng)滿足啟發(fā)性強、綜合性高和目的明確等要求。

一堂好的案例教學(xué)課，案例的選擇是基礎(chǔ)，案例的應(yīng)用是核心。實踐中發(fā)現(xiàn)，受擴招等因素影響，部分高校“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程教師資源相對短缺，而現(xiàn)行的專業(yè)課班級規(guī)模較大，部分上課班級甚至達百人之多。在案例教學(xué)過程中，學(xué)生多有利于匯集不同角度對案例的見解和思想，但同時也會導(dǎo)致一人說、多人聽的現(xiàn)象。部分學(xué)生課堂討論不積極思考，甚至偏離課堂教學(xué)內(nèi)容，將注意力放在手機等電子設(shè)備上。同時，大班的案例教學(xué)，會花費更長時間進行組織、討論和總結(jié)，課堂節(jié)奏放緩，出現(xiàn)學(xué)生坐等教師安排的低效率情形。案例教學(xué)課堂若流于形式，不僅無法提升學(xué)生的實踐能力，反而會影響學(xué)生理論知識的內(nèi)化和知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，這也是案例教學(xué)法應(yīng)突破的困境。

（二）注重教師與學(xué)生思維的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的課堂模式下，教師是課堂教學(xué)的主導(dǎo)者，單方面地灌輸知識而忽視了學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。案例教學(xué)模式中，教師與學(xué)生平等地交流觀點，使學(xué)生學(xué)會分析問題和解決問題的思路與方法。案例教學(xué)法與其他教學(xué)方法相比，對教師的素養(yǎng)和學(xué)生的能力提出了更高的要求。教師在課堂中要把握討論大方向，既要調(diào)動學(xué)生自發(fā)探索問題，又要避免課堂無序；學(xué)生個體表現(xiàn)為積極主動參與到案例教學(xué)中，發(fā)揮學(xué)習(xí)的能動性。事實上，典型案例是具象化的事件或物體，很難在學(xué)生大腦中立即形成理性認識或知識體系，這需要學(xué)生具備較高的綜合素質(zhì)。為避免案例教學(xué)法落入“適合少數(shù)優(yōu)秀學(xué)生”陷阱，教師需要更加敬業(yè)，重視課前準備工作，把握課堂節(jié)奏。教師要全面掌握“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程的教學(xué)重點和難點，提供查閱教學(xué)內(nèi)容相關(guān)資料的途徑，師生、生生之間及時進行案例背后知識點或相關(guān)問題討論，推動學(xué)生發(fā)現(xiàn)、思考、解決問題能力的進一步提高。若教師在案例環(huán)節(jié)拋出的問題啟發(fā)性不強或不夠貼切，聽眾就很難針對案例開啟或擴展思路。甚至部分學(xué)生將案例當作消遣，很難清晰掌握水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要點與內(nèi)容，教師也很難將案例教學(xué)上升到課程目標要求的理論層次。

案例教學(xué)法與課堂討論和舉例教學(xué)差別在于教師不是為了得到結(jié)論去講解案例，理論體系應(yīng)該是師生在自由討論、內(nèi)化凝練中構(gòu)建的。在案例教學(xué)法的實際實施過程中，有限的課時內(nèi)很難完成教學(xué)內(nèi)容。教師會大量地參與學(xué)生討論，類似于傳統(tǒng)教學(xué)模式，或者壓縮學(xué)生自主討論的時間，學(xué)生很難針對特定案例深入思考。此時，案例教學(xué)僅被用來增加課堂的趣味性或理論知識的補充說明，而不是作為培養(yǎng)學(xué)生思維能力和實踐能力的工具。在這種理解下，師生及生生間不能真正互動，自然也就無法充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。實踐中教師要讓學(xué)生明確案例分析步驟，引導(dǎo)其進行案例總結(jié)和評析，避免學(xué)生注意力渙散，效率低下。如在水輪機調(diào)速器的教學(xué)課程中，以實地參觀水電站為案例，能夠?qū)φ{(diào)速器工作時各種信號轉(zhuǎn)換有更加深刻的理解和認識，促進學(xué)生思維能力和實踐能力的提升，提高案例教學(xué)法課堂的效率與質(zhì)量。

（三）注重教學(xué)效果的反饋和調(diào)節(jié)作用

教學(xué)效果評估是檢驗教師教學(xué)成效和開展下一階段教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。注重教學(xué)效果的反饋和調(diào)節(jié)主要分兩方面進行，一方面，教師根據(jù)學(xué)生課堂實際表現(xiàn)，及時精準調(diào)節(jié)自己的授課節(jié)奏；另一方面，建立科學(xué)合理的考核評價機制，反向促進教師自主提升教學(xué)能力。目前，教師判斷案例教學(xué)法的應(yīng)用效果主要由學(xué)生參與積極性和課堂氣氛推定，但在水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法應(yīng)用過程中，課堂互動不足和課堂互動盲目是兩大突出問題。部分學(xué)生對案例教學(xué)法的作用缺乏認識，對自己在課堂上的角色定位不是很準確，呈現(xiàn)出互動的盲目性。在水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法實踐中，學(xué)生課堂表現(xiàn)為單向的被迫互動，平等雙向或多向的互動少；師生互動多，生生間互動少；理論交流互動多，情感交流互動少。教師要根據(jù)學(xué)生課堂的狀態(tài)及時調(diào)整教學(xué)方式，既要避免學(xué)生天馬行空，偏離主題；又要避免教師本人長篇大論，打擊學(xué)生自主討論積極性。在合適的時間正確引導(dǎo)學(xué)生掌握所學(xué)的內(nèi)容和要點，這需要教師具備較高的課堂管理和應(yīng)變能力。

另外，若缺乏科學(xué)合理的考核評價機制，教師就不能有效提升教學(xué)效果，也難以彌補水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)的薄弱點。案例教學(xué)法的特性決定了其應(yīng)建立相匹配的考核機制，以便對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法進行科學(xué)公正、準確全面的評估。一堂優(yōu)秀的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)課需要教師花費大量的心血，但這些勞動卻很少被計入工作考評中，在一定程度上影響了教師進行案例教學(xué)法嘗試和實踐探索的積極性。通過對案例教學(xué)法實施效果優(yōu)秀教師提供制度、軟硬件和團隊等多方面支持，有利于提高教師的綜合教學(xué)水平，激勵他們發(fā)揮案例教學(xué)法的價值。但教師的考評機制，大多從其教學(xué)工作量多少和有無教學(xué)事故兩方面對教師進行簡單評價，學(xué)生則從其試卷分數(shù)進行評估，不注重教學(xué)過程和學(xué)生實踐能力的培育，教師也很難掌握學(xué)生知識接受和能力提升的真實程度。教師應(yīng)從科學(xué)的考核機制中獲取教學(xué)效果的反饋和及時調(diào)節(jié)，有利于教師進一步提高自身的教學(xué)水平和效果。

三、案例教學(xué)法在“水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)”課程的實際應(yīng)用及教學(xué)效果

（一）水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法的實際應(yīng)用

1.水電站壓力引水管道模型的工程應(yīng)用案例。在講解壓力引水管道的水擊現(xiàn)象時，以學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)參觀的某常規(guī)水電站引水管道模型為對象講解剛性水擊模型和彈性水擊模型，引導(dǎo)探討因事故突然甩負荷對水輪機機組轉(zhuǎn)速的影響。為進一步提高學(xué)生實際操作能力，對接未來工作需要，課堂通過模擬典型事故案例的現(xiàn)象諸如機組噪音增加、水輪機主閥全開位置紅燈熄滅、“水力機械事故”光字牌亮等，讓學(xué)生自由探討處理措施和操作要點，最后教師引導(dǎo)學(xué)生共同分析解決措施的不足和探討預(yù)防事故方法。部分學(xué)生給出的解決措施和流程不夠正確，甚至?xí)斐墒鹿蕯U大，教師通過互動更易讓其理解從而進行改進，有效地鍛煉了學(xué)生事故的應(yīng)對能力。通過課堂模擬，學(xué)生將理論知識與實地水電站聯(lián)系起來，討論水輪機常見故障的預(yù)防和處理措施，課堂氣氛嚴肅活潑，教學(xué)效果良好。

2.水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工程應(yīng)用案例。在講解水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性分析時，通過實地認識和理論知識對比，深化對水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性和動作過程認識。水輪機調(diào)速器作為水電站的“動力控制心臟”，調(diào)節(jié)對象為水輪機發(fā)電機組、水力系統(tǒng)及電力系統(tǒng)。調(diào)速器與調(diào)節(jié)對象是一個整體，調(diào)速器與調(diào)節(jié)對象的特性對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)有著重要影響。引入“雙碳”目標時代背景，讓學(xué)生探討調(diào)速器在常規(guī)水電站、抽水蓄能電站以及電網(wǎng)中的重要性。結(jié)合產(chǎn)業(yè)界需求，討論調(diào)速器在一次調(diào)頻、國產(chǎn)芯片控制器和故障診斷等方面的創(chuàng)新點。通過理論與實踐的結(jié)合，促進理論的實踐指導(dǎo)意義和案例教學(xué)法本身實踐效應(yīng)的提升。

3.調(diào)保計算的工程應(yīng)用案例。在講解調(diào)保計算的任務(wù)及目的時，以某工程實例的基本參數(shù)為例。由于調(diào)保計算理論性強，學(xué)生理解難度大，筆者進一步以青海格爾木南山口抽水蓄能、永昌抽水蓄能等大型工程作為案例，分析調(diào)保計算中設(shè)計工況、校核工況、小波動過程和水力干擾等蝸殼入口處水壓極值、尾水管入口處水壓極值、調(diào)壓井涌浪高度、機組轉(zhuǎn)速上升率等動態(tài)變化情況，使得學(xué)生可以通過案例驗證所學(xué)的知識。此外，通過大型水利工程案例的引入，提高對學(xué)科的認識，培養(yǎng)學(xué)生水利報國的使命擔(dān)當。

（二）教學(xué)效果

筆者開展水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法三年來，團隊在教學(xué)成果和學(xué)生培養(yǎng)方面已取得一些成績。其中教學(xué)成果方面，“涉農(nóng)高校專業(yè)學(xué)位研究生教育培養(yǎng)模式創(chuàng)新與實踐”榮獲陜西省人民政府、陜西省教學(xué)成果特等獎；“‘知華友華農(nóng)科高素質(zhì)留學(xué)生教育模式探索與實踐”榮獲陜西省人民政府、陜西省教學(xué)成果一等獎。主編《水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)（第2版）》入選“十四五”時期水利類專業(yè)教材重點建設(shè)名單。學(xué)生培養(yǎng)方面，指導(dǎo)本科生以第一作者發(fā)表論文5篇，其中SCI論文3篇，中文核心論文2篇。

四、結(jié)論

綜上所述，本文是對高校水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)案例教學(xué)法理論構(gòu)建和實踐推進的研究。以問題為導(dǎo)向，通過橫向展開和縱深分析，理清了案例教學(xué)法和水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的適配性。高校想要培養(yǎng)更多水利優(yōu)秀人才，應(yīng)理性和辯證地看待實際案例教學(xué)應(yīng)用中的不足，多渠道、多形式地支持和服務(wù)案例教學(xué)法的落地，促進學(xué)生專業(yè)實踐性和能力的提升。

參考文獻：

[1]? 張筱瑋.教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方式的變革：透視研究性學(xué)習(xí)[M].

北京：北京理工大學(xué)出版社，2004：35-50.

[2]? 孫巧梅.“水輪機調(diào)節(jié)”課程教學(xué)方法研究與實踐[J].科教

文匯（上旬刊），2015（16）.

[3]? 梁周敏，章立民.案例編寫與案例教學(xué)[M].鄭州：河南人

民出版社，2007：42.

[4]? 王明華.高校思想政治理論課案例教學(xué)法研究[D].中國

地質(zhì)大學(xué)，2019.