淺議應用型人才培養模式下“發電廠電氣部分”課程教學
郭欣欣 陳曉輝
論文摘要:根據高等教育教學改革的基本思想及培養高素質、具有創新精神的應用型高級專門人才的基本要求,在總結“發電廠電氣部分”教學改革實踐經驗的基礎上,打破傳統的教學模式,創建一種課堂教學與工程實例有機結合的教學模式,該模式有助于培養學生的創新能力、實踐能力和綜合分析問題的能力,以適應經濟發展對人才的需求。
論文關鍵詞:應用型;課堂教學;工程實例;發電廠電氣部分
“發電廠電氣部分”課程是安徽工程大學(以下簡稱“我校”)電氣工程及其自動化專業的核心專業課,在專業教學體系中起承上啟下的作用,也是一門理論與實際結合較緊密的課程。通過本課程的學習,使學生獲得必備的發電廠、變電站電氣部分的基本知識和實踐技能,初步掌握發電廠、變電站電氣主系統的設計與計算方法,樹立理論聯系實際的觀點,培養實踐能力、創新意識和創新能力。
根據培養“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”,具有創新精神和創新能力人才的精神,結合我校培養應用型高級工程技術人才、服務地方經濟發展的目標,電氣工程及其自動化系從學校實際情況出發,充分發揮自身資源優勢和校企合作的特點,提出了工學一體化教學改革思路,即把課堂教學與工程實例有機結合起來,在課程教學內容、教學方法、實踐環節等方面作了一些探索和實踐,取得了一定的效果。
一、發電廠電氣部分課程特點
“發電廠電氣部分”是一門理論性、綜合應用性較強的專業技術課程,針對本課程的特點,通過“發電廠電氣部分”教學環節培養學生創新能力、實踐能力和綜合應用能力就成為工程教育的首要任務。本課程與實際聯系緊密,教學內容涉及電氣主接線、電氣設備、配電裝置以及監控、保護等二次設備及回路接線圖等,其特點是課程內容龐雜,連貫性差,系統性不強。該課程開設在第六學期,學生正處于由系統性強、條理清楚的基礎課轉向專業課學習的過渡期,在學習方法上略感不適。另外,絕大多數學生在學習本課程前沒去過電廠,對電能生產的各環節缺乏必要的感性認識,對各種電氣設備也感到陌生。采用傳統教學方式,學生們很難將書本知識與實際設備和電力系統聯系在一起來理解和掌握,建立工程的概念,特別是如何應用所學的知識去分析和解決實際問題的能力十分薄弱。因此打破“發電廠電氣部分”傳統的教學模式,加強課堂教學與工程實例教學的有機結合,使學生對“發電廠電氣部分”這門課由抽象到具體,是解決上述問題的有效途徑。
二、課堂教學改革與探索
1.精選課程教材和教學內容
課程是專業目標培養的體現,因此在進行課程改革前首先要明確專業目標,并充分認識到本課程在整個專業目標培養實現中所起的作用及地位,還要明確通過本課程的學習期望學生達到怎樣的認知效果。基于此我們選用了華中科技大學熊信銀主編的教材(第四版),本教材是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材,教材與時俱進,能反映現代電力工業的現狀和特點,如節能減排,“一特四大”,100MW大容量發電機組的電氣主接線和特點,750kV超高壓和1000kV特高壓在電力系統中的作用,以及數字化發電廠和數字化變電站等。在課程學時不斷減少的情況下(我校設置的本課程課內學時為30學時),結合大綱要求對課程內容進行合并和序化,經研究,課程的主要教學內容為:能源和發電;發電、變電、輸電的電氣部分-導體和電氣設備的原理與選擇-電氣主接線及設計;廠用電接線及設計-互感器-配電裝置-發電廠和變電站的信號和控制回路。
2.課程教學方法改革
每門課程都有自身的特點,所以在選擇教學方法和手段時,應注意課程的特點,選擇適合本課程的教學手段和方法,以達到事半功倍的教學效果。對于“發電廠電氣部分”這門課程而言,內容比較繁雜、抽象,電氣設備非常多,到了現場學生叫不出設備的名稱。針對這種情況,我們在授課時采用將工程實例貫穿整個教學過程并用多媒體技術授課的教學模式。工程實例貫穿整個教學過程是指選取當地典型的、有實用價值的電力工程實例,以此來調動學生的學習興趣,將課本知識點融入工程實例,隨著課程的展開,一步步深入到此實例中,而后隨著課程的結束,此實例中的相關問題也一一得到解決。在教學過程中我們選取了當地一個發電廠的電氣部分設計作為全程實例。多媒體教學主要是將聲音、圖片、動畫和視頻等引入到課堂教學中,有助于還原設備的真實面貌,增加上課的趣味性,使學生對教學內容的理解更加深刻、形象和立體。教師在上課前可以到當地的發電廠和變電站去拍攝一些設備的照片和視頻,同時還可以利用動畫技術將一些設備的工作原理制作成動畫演示文件。采用這種方式可以明顯提高學生的注意力,調動學生的主動性和積極性,課堂氣氛非常活躍。
3.應用
根據課程大綱要求,以“一個發電廠的電氣部分設計”為全程實例。圍繞該實例,展開一個個知識點,最終完成整個課程的學習。
實例中,典型發電廠的選取非常重要,筆者選取了校企合作單位——蕪湖發電廠為實例。該發電廠具有125MW和600MW兩種不同的機組,既有普遍性又可與其他教學環節充分銜接。該發電廠也是我校學生實習的電廠,充分利用了資源。 筆者針對“發電廠電氣部分”的課程內容與工程實例的銜接做了如下安排:
(1)能源和發電;發電、變電和輸電的電氣部分。圍繞實例,引出發電廠的類型。介紹發電廠的類型,發電、輸電、用電相互間的關系,發電廠如何把一次設備通過主接線搭成通路將電能輸送出去。旨在引導學生對供電回路有個整體理解和認識。
(2)導體和電氣設備的原理與選擇。圍繞實例,介紹導體載流量和短路時發熱溫度的計算方法及應用,講述各種開關的作用、種類,選擇的標準,引導學生注意斷路器和隔離開關的區別。
(3)電氣主接線及設計;廠用電接線及設計。圍繞實例,分別介紹該發電廠125MW機組和600MW機組主接線的形式及其特點,廠用電接線是如何進行選擇的,并演示了發電廠升壓站運行工況的視頻。
(4)互感器。介紹一次回路中設置互感器的作用,一般電廠或變電站在哪些點設置互感器,互感器在實際工程中的接線方式,并引導學生注意電壓互感器和電流互感器在正常工作狀態的區別。
(5)配電裝置。圍繞實例,講解根據電氣主接線的連接方式,開關電器、保護、測量電器、母線和必要的輔助設備是如何組建成供電整體的,各電器設備又是如何布置的,有什么樣的特點,引導學生討論配電裝置布置方式的區別等。
(6)發電廠和變電站的信號和控制回路。圍繞實例,講解該電廠發電機、變壓器、輸電線路等主要部分布置了怎樣的保護,介紹回路哪些點要作常規測量;遇到故障線路如何通過二次回路進行自處理或向運行人員發出信號,繼電保護如何使斷路器跳閘等。
如此,就可以很好地將課本知識滲透到工程實例中去,使得學生對電能的生產、輸送等環節有了整體的、深刻的認識,為后續課程的學習打下堅實的基礎。
三、開展現場教學
對實踐性很強的專業課,教學過程中要注意理論和工程實際結合,配合教學進度及時到發電廠、變電站對照實物進行現場教學,以增強學生對各種電氣設備的感性認識。為了避免現場教學流于形式、“走馬觀花”式的參觀,教師事先必須做好準備工作,選擇合適的現場教學點和合適的教學內容。比如在講授電氣主接線及配電裝置等章節時,在課堂上只用理論講述電氣主接線圖上符號所代表電氣設備的外形結構及功能,學生沒感性認識。在現場看到變電站或發電廠的電氣主接線,如單母線兩分段接線、雙母線帶旁母接線等,就能將書本上這些抽象、難理解、易混淆的理論知識,變得一目了然,便于區分和記憶。再比如屋外配電裝置的布置種類非常多,如中型配電裝置、高型配電裝置、半高型配電裝置,比較難區分和記憶,現場看了實物后,它們各具特色,既有共性又有差別,學生豁然開朗。再比如主變壓器的中性點接地、母線的防雷等,學生們接觸到了,就比較容易理解,避免一知半解。
四、課程設計改革與探索
發電廠電氣部分課程設計實踐性很強,是一個完整的認識過程,也是結合實際的一項工程。課程設計對學生自學能力、綜合分析能力、團隊合作能力等的培養是一個很好的機會。我們在布置課程設計題目時,應充分注意以下幾點:
(1)選擇本地或附近比較典型的實際工程進行訓練,這樣避免了題目太理想化,要考慮的工程矛盾比較少,學生分析問題、解決問題的能力得不到鍛煉的問題;在設計過程中要嚴格按照工程實際設計步驟,查閱相關設計手冊和設備手冊,了解行業規范,所繪電氣主接線圖等要嚴格按照行業規范要求,使整個課程設計工程化。
(2)為了避免抄襲,課程設計題目多樣化。我們在進行該課程的課程設計時,設置了多個設計題目,比如110kV變電站、220kV變電站、熱電廠、凝氣式發電廠等,根據學生學號的不同,分配不同的課程設計題目。由于工程原始資料不同,在整個課程設計過程中不僅很好地杜絕了抄襲現象,也很好地提高了學生們分析、解決實際工程問題的能力。
五、結束語
將工程實例與課堂教學有機結合并采用多媒體進行教學的模式,符合辯證唯物論、認識論關于感性認識與理性認識相互依存的規律。把理論與實踐、課堂與實際工程有機結合在一起,減少了學生學習的無目的性、盲目性,增強了學生學習的主動性,培養了學生的實踐能力、創新能力和綜合分析能力。對于應用型人才培養模式下的工科院校,此方法無疑是有效的。