《供配電技術(shù)》課堂教學(xué)中整體建構(gòu)學(xué)習(xí)法的應(yīng)用

范宇

摘要：在《供配電技術(shù)》課程教學(xué)中，供配電作為一個系統(tǒng)概念，在講授各章節(jié)分散的知識點(diǎn)中常被忽視，直接導(dǎo)致授課完畢后，學(xué)生不能很好地把各章節(jié)知識點(diǎn)的具體理論和供配電系統(tǒng)概念結(jié)合起來。為此，筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，把建構(gòu)主義學(xué)習(xí)和教學(xué)的理論應(yīng)用到課程講授當(dāng)中，在授課時，注意培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀點(diǎn)，在學(xué)習(xí)新知識的同時，不斷同化和順應(yīng)以更新原有知識體系，從而建立一個完整的供配電系統(tǒng)觀。

關(guān)鍵詞：供配電技術(shù)；建構(gòu)主義理論；系統(tǒng)觀

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0199-02

一、概述

《供配電技術(shù)》課程是電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)必修課程，該課程介紹電力用戶供配電系統(tǒng)的基本知識和理論、設(shè)計和計算、運(yùn)行和管理，反映了供配電領(lǐng)域的新技術(shù)。主要內(nèi)容包括：電力系統(tǒng)概述、負(fù)荷計算與無功功率補(bǔ)償、短路電流計算、變壓器的選擇與主接線方式、電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)、繼電保護(hù)和二次接線、防雷與接地等。通過對課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解供配電技術(shù)的基礎(chǔ)知識，掌握電力負(fù)荷及其計算、短路電流及其計算，工廠變配電所及一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)、過電流保護(hù)等，為今后走上工作崗位，從事電力技術(shù)工作打下初步基礎(chǔ)。供配電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)的用戶，指的是從電源進(jìn)線進(jìn)入用戶起，到用戶高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個電路系統(tǒng)，包括用戶內(nèi)的變配電所和所有的高低壓配電線路。供配電技術(shù)是一個完整的系統(tǒng)知識。但為了教與學(xué)的方便，教材和教學(xué)把這個系統(tǒng)分割為多個章節(jié)和相對分散的知識點(diǎn)，并對每個章節(jié)和知識點(diǎn)進(jìn)行深入細(xì)化學(xué)習(xí)。因此，在教學(xué)的過程當(dāng)中，學(xué)生比較容易陷入“只能見木不得見林”的誤區(qū)，完成課程學(xué)習(xí)后，不能很好地形成一個完整的供配電系統(tǒng)知識體系認(rèn)知，各個知識點(diǎn)聯(lián)系松散，直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使得學(xué)習(xí)動機(jī)缺失。為了解決這一問題，作者在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀的理論指導(dǎo)之下，授課過程中，在各個分散的知識點(diǎn)中都埋下伏筆，并且在其他相應(yīng)章節(jié)中提及與回顧，使學(xué)生不斷同化和順應(yīng)新的知識體系，以系統(tǒng)的觀點(diǎn)，納入新的知識，在課程結(jié)束時，得到較為完整的供配電系統(tǒng)知識圖式。

二、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)觀是在建構(gòu)主義哲學(xué)思潮影響下出現(xiàn)的一種解釋學(xué)習(xí)的理論。強(qiáng)調(diào)復(fù)雜學(xué)習(xí)環(huán)境和真實(shí)的任務(wù)；強(qiáng)調(diào)社會協(xié)商和相互作用；主張用多種方式表征教學(xué)內(nèi)容；主張理解知識建構(gòu)過程；主張以學(xué)生為中心的教學(xué)。（1）建構(gòu)主義理論。建構(gòu)主義理論認(rèn)為圖式是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和核心。圖式的形成和變化是認(rèn)知發(fā)展的實(shí)質(zhì)，而認(rèn)知發(fā)展又受三個過程的影響：同化、順化和平衡。同化是指學(xué)習(xí)個體對刺激輸入的過濾或改變過程。也就是說個體在感受刺激時，把它們納入頭腦中原由的圖式之內(nèi)，使其成為自身的一部分。順應(yīng)是指學(xué)習(xí)者調(diào)節(jié)自己的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以適應(yīng)特定刺激情境的過程。當(dāng)學(xué)習(xí)者遇到不能用原有圖式來同化新的刺激時，便要對原有圖式加以修改或重建，以適應(yīng)環(huán)境。平衡是指學(xué)習(xí)者個體通過自我調(diào)節(jié)機(jī)制使認(rèn)知發(fā)展從一個平衡狀態(tài)向另一個平衡狀態(tài)過渡的過程。（2）建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀。建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)習(xí)不是把知識簡單地傳遞給學(xué)生，而是由學(xué)生自己建構(gòu)知識的過程。在這個過程中，學(xué)生不只是被動接收信息刺激，更是主動地建構(gòu)意義，是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)背景，對外部信息進(jìn)行主動地選擇、加工和處理，從而獲得自己的意義。學(xué)習(xí)意義的獲得，是每個學(xué)習(xí)者以自己原有的知識經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對新信息重新認(rèn)識和編碼，建構(gòu)自己的理解。在這一過程中，學(xué)習(xí)者原有的知識經(jīng)驗(yàn)因?yàn)樾轮R經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入而發(fā)生調(diào)整和改變。同化和順應(yīng)是學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的兩種途徑或方式。同化是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的量變，而順應(yīng)則是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的質(zhì)變。同化—順應(yīng)—同化—順應(yīng)……循環(huán)往復(fù)，平衡—不平衡—平衡—不平衡，相互交替，人的認(rèn)知水平的發(fā)展，就是這樣的一個過程。學(xué)習(xí)不是簡單的信息積累，更重要的是包含新舊知識經(jīng)驗(yàn)的沖突，以及由此而引發(fā)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重組。學(xué)習(xí)過程不是簡單的信息輸入、存儲和提取，是新舊知識經(jīng)驗(yàn)之間的雙向的相互作用過程，也就是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境之間互動的過程。

三、建構(gòu)主義理論在《供配電技術(shù)》教學(xué)中的應(yīng)用舉例

《供配電技術(shù)》課程中的主接線章節(jié)，較為直觀地呈現(xiàn)出供配電系統(tǒng)的骨干框架結(jié)構(gòu)，也是使學(xué)生建立系統(tǒng)整體觀較為有效的一個環(huán)節(jié)。因此在教學(xué)中，除了本章中的主接線方式與特點(diǎn)等知識點(diǎn)的講授之外，還應(yīng)把之前學(xué)習(xí)以及之后學(xué)習(xí)的所有知識點(diǎn)都落實(shí)在主接線這里。在這里，主接線就是學(xué)生頭腦當(dāng)中對于供配電系統(tǒng)的一個原始圖式，在細(xì)化的知識點(diǎn)不斷落實(shí)在該圖式的過程當(dāng)中，就是學(xué)生建構(gòu)系統(tǒng)知識的過程。因此，可以把主接線看作課程學(xué)習(xí)的主軸（圖式），各章節(jié)的知識內(nèi)容，都要通過同化和順應(yīng)意義建構(gòu)的過程，不斷細(xì)化和豐富原有圖式，使學(xué)生對于供配電系統(tǒng)的知識體系不斷達(dá)到新的平衡點(diǎn)。以下對這一教學(xué)過程進(jìn)行舉例說明。（1）原始圖式的建立。學(xué)生原始圖式的建立，即為供配電系統(tǒng)概念的引入，可以從民用電能的獲得入手，介紹電能從生產(chǎn)、變換、輸送、分配到使用的整個過程，引出電力系統(tǒng)的概念，明確電力系統(tǒng)的用戶——供配電系統(tǒng)的概念。如圖1所示。教師在講授過程中，簡要介紹主接線、電力線路接線方式的概念，為后面的深入學(xué)習(xí)打下伏筆。教學(xué)思路是從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，同化延伸出新的知識領(lǐng)域。可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，形成良性的學(xué)習(xí)動機(jī)，幫助學(xué)生建構(gòu)當(dāng)前所學(xué)知識的意義。

（2）中性點(diǎn)運(yùn)行方式。中性點(diǎn)運(yùn)行方式是第一章概述中的一個知識點(diǎn)，該小節(jié)中通過明確電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的概念，了解中性點(diǎn)和地之間不同的連接關(guān)系，以及不同連接方式對電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響。使學(xué)生明確不同的電壓等級之下應(yīng)采用哪種運(yùn)行方式。這一知識點(diǎn)相對較為獨(dú)立。因此在電氣主接線章節(jié)中，講授總降壓變電所的主接線和車間變電所的主接線方式，就是對中性點(diǎn)運(yùn)行方式的一個很好的應(yīng)用和回顧。總降壓變電所的電壓等級，決定了中性點(diǎn)運(yùn)行方式應(yīng)采用小接地電流系統(tǒng)；車間變電所的電壓等級，決定了中性點(diǎn)運(yùn)行方式應(yīng)采用大接地電流系統(tǒng)。這完全符合中性點(diǎn)運(yùn)行方式的應(yīng)用原則。而對于學(xué)生來說，主接線和中性點(diǎn)運(yùn)行方式是兩個需要同化的知識點(diǎn)。在講授主接線時，通過提問在該電壓等級下應(yīng)采用哪種中性點(diǎn)運(yùn)行方式，引導(dǎo)學(xué)生回顧之前學(xué)習(xí)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式的獨(dú)立知識點(diǎn)，使學(xué)生把這兩部分知識聯(lián)系起來，形成一個基本的系統(tǒng)觀。對正在學(xué)習(xí)的主接線（原有圖式）加以修改和重建，對供配電系統(tǒng)的這一知識體系的認(rèn)知發(fā)展到較高、較細(xì)一層的水平。這是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)的同化、順應(yīng)和平衡的一個過程。（3）負(fù)荷計算。負(fù)荷計算是教材的第二章，也是較為獨(dú)立的一個知識點(diǎn)。負(fù)荷計算的結(jié)果是選擇變壓器等電氣設(shè)備的重要依據(jù)，而學(xué)生在學(xué)習(xí)該章節(jié)時，一般把注意力和學(xué)習(xí)重心都放在計算上了，不能很好地納入原有的圖式當(dāng)中。因此在講授主接線時，要給學(xué)生實(shí)際操練負(fù)荷計算的機(jī)會，讓學(xué)生更好地理解這兩部分知識點(diǎn)的聯(lián)系。講授電氣設(shè)備的選擇時，要把負(fù)荷計算的意義及計算等知識與電氣設(shè)備，包括把導(dǎo)線電纜選擇中的參數(shù)聯(lián)系起來。（4）短路電流的計算。短路電流計算也是一個較為獨(dú)立的知識點(diǎn)。計算結(jié)果為幾個重要的參數(shù)，包括短路周期分量的有效值、短路電流沖擊值及沖擊值的有效值、短路容量等，作為短路電流分析和計算的結(jié)果，其目的是為了校驗(yàn)電氣設(shè)備由短路電流引起的受力和高溫，其中參數(shù)短路周期分量有效值用于熱校驗(yàn)，而參數(shù)短路電流沖擊值用于力校驗(yàn)，短路容量則用于有斷流能力的電氣設(shè)備（斷路器和熔斷器）的校驗(yàn)過程。在講解相應(yīng)電氣設(shè)備的短路校驗(yàn)時，可以通過提問和引導(dǎo)，把當(dāng)前學(xué)習(xí)的電氣設(shè)備校驗(yàn)的內(nèi)容和已經(jīng)學(xué)過的短路電流計算的內(nèi)容聯(lián)系到一起，達(dá)到供配電系統(tǒng)原有圖式的一個新的平衡點(diǎn)。（5）二次接線系統(tǒng)。二次接線系統(tǒng)中的自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置的基本概念，在講解變配電所主接線和斷路器中應(yīng)都有所提及，為二次接線系統(tǒng)的引入打下基礎(chǔ)。使得每學(xué)習(xí)新章節(jié)新知識時，都有和已學(xué)章節(jié)已學(xué)知識相重疊相交叉的內(nèi)容，把新學(xué)習(xí)的知識納入到原有知識體系當(dāng)中，使學(xué)生不斷更新原有圖式，最后建立起良好的系統(tǒng)觀念。

Application of the Constructivism Theory in Teaching of "Power Supply Technology"

FAN Yu

（East China University of Science and Technology，Shanghai 200030，China）

Abstract：In the teaching of "Power Supply Technology"，system concept is often ignored，while the scattered knowledge point in chapters instead. After the end of course，the students can't combine the specific theories of knowledge points in each chapter with the concept of Power Supply System. According to years of teaching experience，the constructivist learning and teaching theory is applied to the teaching. Paying much attention to the cultivation of student's point of view of the system， new knowledge are accepted by constantly assimilating and adapting to update the existing knowledge system，so as to establish a complete view of Power Supply System.

Key words："Power Supply Technology"；constructivism theory；system theory