基于計(jì)算機(jī)的“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革與探索＊

陳菲，劉亞琳，張瑩文

基于計(jì)算機(jī)的“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革與探索＊

陳菲，劉亞琳，張瑩文

（洛陽師范學(xué)院，河南 洛陽 471934）

“架空輸電線路設(shè)計(jì)”是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)拓展課，通過這門課的學(xué)習(xí)，學(xué)生要掌握架空輸電線路的基本理論，理解架空輸電線路設(shè)計(jì)的步驟，畢業(yè)后具有從事相關(guān)領(lǐng)域工作的基本能力，因此此課程的學(xué)習(xí)需要將理論與實(shí)踐有效結(jié)合起來，才能達(dá)到較好的教學(xué)效果。針對目前教學(xué)中存在的一些問題及不足，基于計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件對課程進(jìn)行了相關(guān)的改革與探索，不僅提升了教學(xué)質(zhì)量，而且為其他工科專業(yè)課程提供借鑒。

“架空輸電線路設(shè)計(jì)”；計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件；教學(xué)改革；教學(xué)質(zhì)量

隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高壓、超高壓、特高壓輸電線路建設(shè)速度加快，電力行業(yè)急需大量輸電線路設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)人才。洛陽師范學(xué)院電氣工程及其自動化從2017年開設(shè)了“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程，該課程不僅涉及線路工程中的基礎(chǔ)知識，同時(shí)還為輸電線路施工提供了理論支持[1]。為了能夠讓學(xué)生學(xué)好“架空輸電線路設(shè)計(jì)”這門課程，有效提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，加強(qiáng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，針對“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題展開研究，提出基于計(jì)算機(jī)的“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生對“架空輸電線路設(shè)計(jì)”的學(xué)習(xí)興趣，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的工程思想。

1 “架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題

“架空輸電線路設(shè)計(jì)”針對實(shí)際輸電線路工程的設(shè)計(jì)任務(wù)，教授的內(nèi)容從基本的設(shè)計(jì)原理到實(shí)際的設(shè)計(jì)方法，具體包括架空輸電線路基本知識、設(shè)計(jì)用氣象條件、架空線的機(jī)械物理特性和比載、架空線的各種計(jì)算、架空線的振動和防振、路徑選擇和桿塔定位等多方面知識。課程涉及氣象知識、工程測量、水文與地質(zhì)、土木結(jié)構(gòu)、電氣工程以及機(jī)械工程六大領(lǐng)域[2]，需要學(xué)生具備較為廣泛的專業(yè)基礎(chǔ)知識。這在一定程度上增加了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的難度與積極性。

由于架空輸電線路的特殊性和復(fù)雜性，目前主要以理論教學(xué)為主，在教學(xué)過程中，教學(xué)模式比較單一，一般通過多媒體課件、板書講授理論知識，這種教學(xué)方法對學(xué)生進(jìn)行工程知識的培養(yǎng)和灌輸存在不足，學(xué)生會覺得枯燥抽象，學(xué)習(xí)的積極性不高，學(xué)習(xí)效果不理想，難以利用所學(xué)線路設(shè)計(jì)的知識去解決實(shí)際輸電線路工程中出現(xiàn)的問題。同時(shí)，考核方式比較單一，成績的評定主要以期末考試為主，并結(jié)合學(xué)生的課堂表現(xiàn)及完成作業(yè)情況，考核的內(nèi)容難以覆蓋本課程所期望達(dá)到的能力培養(yǎng)目標(biāo)。因此需要對教學(xué)方法和考核內(nèi)容及方式進(jìn)行改革。

2 基于計(jì)算機(jī)的課程教學(xué)改革探索

為了切實(shí)落實(shí)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，改進(jìn)“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程在教學(xué)過程中存在的問題與不足，特在原有的理論教學(xué)基礎(chǔ)上，增設(shè)了以計(jì)算機(jī)為載體的教學(xué)模式，積極探索人才培養(yǎng)的改進(jìn)措施。

2.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

教材內(nèi)容較多，學(xué)時(shí)較少，如果不分清主次，有選擇地學(xué)習(xí)重點(diǎn)知識，會浪費(fèi)很多的學(xué)習(xí)精力和時(shí)間。教學(xué)過程中應(yīng)抓住基礎(chǔ)知識、基本理論、計(jì)算機(jī)軟件這三條主線，依次了解架空線的組成、力學(xué)分析以及線路設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件能夠提供準(zhǔn)確的地理信息和相關(guān)數(shù)據(jù)，并且完整收錄了現(xiàn)行國家規(guī)范設(shè)計(jì)手冊，實(shí)時(shí)更新了國家電網(wǎng)的桿塔型號及導(dǎo)地線、絕緣子串等配套附件，極大程度上豐富了各種參數(shù)的計(jì)算和驗(yàn)算過程，縮短了計(jì)算時(shí)間，同時(shí)提高了計(jì)算的精確率，相比較手工計(jì)算、設(shè)計(jì)具有顯著的優(yōu)越性[3]。

結(jié)合工程案例，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模擬，使學(xué)生對“架空輸電線路設(shè)計(jì)”有整體的理解和認(rèn)識，通過對已經(jīng)建成的交直流輸電線路進(jìn)行分析，能夠豐富課堂內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而掌握掌控輸電線路設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作和研究奠定基礎(chǔ)。在授課過程中，針對設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問題，適當(dāng)加入思考討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生各抒己見，加深對知識點(diǎn)的理解。課后采取項(xiàng)目為導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動的模式，將學(xué)生分組進(jìn)行架空線的設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際案例，通過分析導(dǎo)線截面、受力情況、路徑如何、桿塔排列等，引導(dǎo)學(xué)生完成架空線的初步設(shè)計(jì)，為以后的施工圖設(shè)計(jì)做好充分的理論準(zhǔn)備。

2.2 改進(jìn)教學(xué)方法

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法是教師占據(jù)主導(dǎo)地位，采用“滿堂灌”的教學(xué)方法，向?qū)W生傳授知識并形成技能技巧為主要目的，教學(xué)效果不理想，考慮到“架空輸電線路設(shè)計(jì)”中會涉及到很多實(shí)物圖片和原理圖，因此在課堂理論教學(xué)過程中，要采用多種教學(xué)方法相融合的方式[4]。

首先，采用任務(wù)驅(qū)動法和啟發(fā)式教學(xué)法相結(jié)合的方式，通過對任務(wù)的分析、分解、實(shí)施和評價(jià)，充分運(yùn)用多媒體展示實(shí)物圖片、視頻短片等現(xiàn)代化的教學(xué)手段，講解架空線的基礎(chǔ)知識，使學(xué)生了解架空線的組成、氣象條件對架空線的影響等。其次，通過練習(xí)法、討論法以及探究學(xué)習(xí)法，對架空線各種條件下的受力情況進(jìn)行計(jì)算，鞏固階段性學(xué)習(xí)成果。最后，通過實(shí)踐教學(xué)法，讓學(xué)生用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行架空輸電線路的整體設(shè)計(jì)。

采用啟發(fā)式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、練習(xí)法、討論互動、實(shí)踐教學(xué)法等多種方法相融合，把抽象枯燥的內(nèi)容變得有趣具體，學(xué)生由怕學(xué)、不學(xué)變主動學(xué)習(xí)，通過不斷深化教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和掌握。

2.3 增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

“架空輸電線路設(shè)計(jì)”作為一門與工程實(shí)際聯(lián)系十分緊密的課程，只有將理論應(yīng)用于實(shí)踐，才能促使學(xué)生更好地掌握和理解相關(guān)知識。因此，在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，彼此之間形成互補(bǔ)，可以進(jìn)一步提高教學(xué)效果和加強(qiáng)學(xué)生的動手能力及思維能力。

“架空輸電線路設(shè)計(jì)”中常用的計(jì)算機(jī)應(yīng)該用軟件，比如谷歌地球、企業(yè)版電力之星與企業(yè)版道亨“架空輸電線路設(shè)計(jì)”系統(tǒng)，給學(xué)生布置課題，比如絕緣子串的組裝及施工圖繪制、架空線的力學(xué)計(jì)算、導(dǎo)地線應(yīng)力弧垂曲線及安裝曲線繪制、平斷面圖的繪制、桿塔定位及其校驗(yàn)、桿塔塔頭荷載及強(qiáng)度校驗(yàn)、桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等。學(xué)生按照實(shí)際工程設(shè)計(jì)規(guī)定，撰寫綜合作業(yè)說明書，編制設(shè)計(jì)手冊，利用計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件繪制各種數(shù)據(jù)曲線與工程圖紙，能夠覆蓋“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課堂教學(xué)的全部內(nèi)容。

實(shí)踐環(huán)節(jié)不再采用教師為主導(dǎo)的知識灌輸模式，而是依靠學(xué)生團(tuán)隊(duì)按照所選擇課題的內(nèi)容，與實(shí)際工程相結(jié)合，以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的形式發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，激發(fā)學(xué)生的積極性、自主性和創(chuàng)造性。

2.4 多元化考核制度

基于計(jì)算機(jī)的“架空輸電線路設(shè)計(jì)”通過多元化、全維度的考核，對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行客觀的評價(jià)?？己艘云綍r(shí)成績、課題報(bào)告和期末考試三個部分來評價(jià)各環(huán)節(jié)的情況，其中平時(shí)成績以課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況及與教師的交流等作為評價(jià)依據(jù)，占考核成績的20%；課題報(bào)告以學(xué)生團(tuán)隊(duì)完成所選課題的說明書、編制的設(shè)計(jì)手冊以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件繪制的相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙作為評價(jià)依據(jù)，占考核成績的40%；期末考試考查學(xué)生對相關(guān)理論知識的掌握程度、對計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件操作的熟練程度，占考核成績的40%。新的考核制度更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力[5]。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)軟件在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的功能更加強(qiáng)大。因此本文針對洛陽師范學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中存在的問題，提出了基于計(jì)算機(jī)的“架空輸電線路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革與探索，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，對教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn)，增加計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)及多元化的考核評價(jià)制度。實(shí)踐結(jié)果表明，通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件對架空輸電線路進(jìn)行設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生變注重知識為注重能力，提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)多元化考核方式能夠全面考查學(xué)生對“架空輸電線路設(shè)計(jì)”的綜合能力，提高課程教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)也提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

［1］鄒長春，王曉芳.高壓架空輸電線路施工課程案例教學(xué)研究［J］.山西建筑，2016，42（8）：237-238.

［2］黃力，牛媛媛，唐波.基于綜合作業(yè)的架空輸電線路設(shè)計(jì)教學(xué)模式改革［J］.學(xué)園，2019，12（17）：43-44.

［3］王亞雄，張善兵.淺談計(jì)算機(jī)軟件在架空輸電線路工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.機(jī)電信息，2019（32）：49-51.

［4］張旭，李玲.《太陽能光伏發(fā)電技術(shù)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐初探［J］.科技視界，2015（33）：190，246.

［5］夏微東.輸電線路施工課程課堂教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.明日風(fēng)尚，2017（10）：84.

2095－6835（2020）24－0093－02

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.24.031

陳菲（1990—），女，碩士研究生，助教，研究方向?yàn)樾枨髠?cè)響應(yīng)、智能用電、分布式能源。劉亞琳（1994—），女，碩士研究生，助教，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃與安全運(yùn)行。張瑩文（1989—），女，碩士研究生，助教，研究方向?yàn)殡娔茏儞Q與電氣傳動。

洛陽師范學(xué)院2018年校級高等教育教改項(xiàng)目（編號：2018xjgj038）；洛陽師范學(xué)院2019年校級高等教育教改項(xiàng)目（編號：2019xjgj021）

〔編輯：王霞〕