應(yīng)用型本科理念下“發(fā)電廠電氣部分”課程教學(xué)改革探索

付洋 李澤楊

摘??要：《發(fā)電廠電氣部分》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，但目前大部分高校在授課時(shí)偏重理論而導(dǎo)致實(shí)踐的欠缺，難以滿足應(yīng)用型本科高校教學(xué)的要求。該文以應(yīng)用型本科教學(xué)需求為背景，結(jié)合地方電力行業(yè)現(xiàn)狀，分析課程教學(xué)存在的問題。分別從建設(shè)思路、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐等方面進(jìn)行了探索研究，最終達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科??發(fā)電廠電氣部分??教學(xué)改革??任務(wù)驅(qū)動(dòng)

中圖分類號(hào)：G642;TM62-4????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Exploration?on?Teaching?Reforms?of?the?"Electric?Elements?of?Power?Plants"?under?the?Concept?of?Applied?Undergraduate

FU?Yang??LI?Zeyang

（School?of?Automation?and?Electrical?Engineering，?Chengdu?Technological?University，?Chengdu，?Sichuan?Province，?610031?China）

Abstract：?Electric?Elements?of?Power?Plants?is?a?strong?theoretical?and?practical?course，?but，?at?present，?most?colleges?and?universities?pay?more?attention?to?theory?in?teaching，?resulting?in?lack?of?practice，?which?is?difficult?to?meet?the?requirements?of?the?teaching?of?applied?undergraduate?universities.?Taking?the?demand?of?applied?undergraduate?teaching?as?the?background，?combined?the?current?situation?of?the?local?power?industry，?this?paper?analyzes?the?problems?in?curriculum?teaching，?and?explores?and?studies?from?the?aspects?of?construction?ideas，?teaching?contents?and?teaching?practice?to?ultimately?achieve?the?goal?of?improving?teaching?quality?and?cultivating?applied?talents.

Key?Words：?Applied?Undergraduate;?Electric?Elements?of?Power?Plants;?Reform?in?education;?Task-driven

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有序調(diào)整，分工趨于明確。應(yīng)用型人才具有很大的培養(yǎng)價(jià)值[1]。早在2015年8月，成都工業(yè)學(xué)院就經(jīng)教育廳核準(zhǔn)《成都工業(yè)學(xué)院章程》，明確了自身的辦學(xué)定位，即建設(shè)一所特色鮮明的地方高水平應(yīng)用型高等學(xué)校[2]。此后，該校嚴(yán)格按照高校應(yīng)用型轉(zhuǎn)型發(fā)展的總體部署，積極探索創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)模式[3]。在此背景下，本文以“發(fā)電廠電氣部分”課程為例，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行改革，探究改進(jìn)措施。

“發(fā)電廠電氣部分”作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的核心課程，不僅需要有“高等數(shù)學(xué)”?“電路分析”“工程電磁場(chǎng)”等理論基礎(chǔ)課的知識(shí)儲(chǔ)備，還需要“電力系統(tǒng)分析”?“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”“高電壓技術(shù)”等專業(yè)課的技術(shù)支撐[4]。課程重點(diǎn)要求學(xué)生掌握發(fā)電廠和變電站一次設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，以及部分電氣二次系統(tǒng)的原理和技術(shù)。通過在教學(xué)中采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力進(jìn)行培養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其性質(zhì)介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間，是一門綜合性較強(qiáng)，理論與工程應(yīng)用結(jié)合密切的課程。作為學(xué)生較早面對(duì)的強(qiáng)電方向?qū)I(yè)課之一，在整個(gè)電氣教學(xué)體系中有著承上啟下的作用。同時(shí)，該門課程引入工程概念，學(xué)習(xí)該門課程為電力行業(yè)的發(fā)展輸送應(yīng)用型人才。

1??發(fā)電廠電氣部分課程的教學(xué)現(xiàn)狀與存在問題

中國電力的發(fā)展始于1882年，至今已有一個(gè)多世紀(jì)。在這一個(gè)世紀(jì)間，我國的電力行業(yè)從一窮二白一躍發(fā)展為裝機(jī)容量和發(fā)電量均為世界第一的電力大國[5]。電力在飛速發(fā)展的同時(shí)，迫切需求更多、更適應(yīng)地方電力行業(yè)的應(yīng)用型人才，這就對(duì)高校在人才培養(yǎng)上提出了新的要求。結(jié)合地方電力行業(yè)，現(xiàn)存的發(fā)電廠課程教學(xué)存在以下問題。

1.1??教材陳舊

目前高校最常用的教材為苗世洪、朱永利主編的發(fā)電廠電氣部分第五版，但是該教材最近一次的出版時(shí)間距今已長(zhǎng)達(dá)7年之久。教材中部分知識(shí)已經(jīng)和工程實(shí)際相脫節(jié)，難以跟上電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。例如：在教材中，在電氣主接線及其設(shè)計(jì)這一章，教材用了很多的篇幅來介紹“帶旁路”的接線方式。但是，由于現(xiàn)在斷路器的可靠性進(jìn)一步增強(qiáng)，許多地方的發(fā)電廠由于“帶旁路”占地大的缺點(diǎn)而選擇不使用這種接線方式。換句話說，這種接線方式已經(jīng)開始逐步被淘汰。

1.2??教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)

現(xiàn)在大部分的發(fā)電廠變電站已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化運(yùn)營，不管是發(fā)電廠變電站的運(yùn)行調(diào)試人員還是針對(duì)發(fā)電廠變電站的電氣設(shè)計(jì)人才，需要的更多的是對(duì)電氣接線圖的識(shí)圖能力和廠用電校驗(yàn)的計(jì)算能力。對(duì)于具體的設(shè)備，只要求了解使用方法，學(xué)會(huì)選型即可。但是在現(xiàn)有的教學(xué)安排中，部分課時(shí)被用來介紹設(shè)備和電弧的原理。這一部分內(nèi)容在學(xué)生進(jìn)入工作后用基本不會(huì)用到，而且較為復(fù)雜，令學(xué)生難以學(xué)懂。由于發(fā)電廠電氣部分的課時(shí)本來就較為緊張，過多的原理講解將進(jìn)一步壓縮電氣主接線部分的課時(shí)。而電氣主接線恰恰是學(xué)生工作后，實(shí)際運(yùn)用最多的知識(shí)點(diǎn)。

1.3?實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏

由于發(fā)電廠電氣部分面向的基本上都是高電壓大電流設(shè)備，所以課程的實(shí)踐面臨兩個(gè)問題：一是高壓帶來的設(shè)備絕緣問題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格十分昂貴，一般高校沒有條件購置這些實(shí)驗(yàn)設(shè)備；二是高壓給師生帶來很大的安全隱患。所以大部分高校對(duì)于發(fā)電廠課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)采取完全放棄的態(tài)度。雖然部分高校在學(xué)生的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)會(huì)安排其去發(fā)電廠變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，但學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)無法接觸相關(guān)儀器設(shè)備，更別說動(dòng)手操作。所以學(xué)生在理論學(xué)習(xí)后會(huì)缺少對(duì)發(fā)電廠變電站整體的深入認(rèn)識(shí)。

2??發(fā)電廠電氣部分教學(xué)改革探索

此次教學(xué)改革探索的面向?qū)ο鬄槌啥脊I(yè)學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的師生。

2.1?教學(xué)目標(biāo)

應(yīng)用型本科高校在電氣專業(yè)中設(shè)置發(fā)電廠電氣部分課程主要是為電力行業(yè)培養(yǎng)了解發(fā)電廠變電站運(yùn)行原理，掌握電氣線路設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)部分電氣設(shè)備安裝調(diào)試與運(yùn)行維護(hù)的電氣工程師[6]?；谶@個(gè)理念，針對(duì)四川省電力行業(yè)的主要企業(yè)進(jìn)行深入調(diào)研。對(duì)于這些企業(yè)，筆者學(xué)校電氣專業(yè)學(xué)生的潛在工作崗位主要包括：發(fā)電公司運(yùn)維員工、供電公司變電運(yùn)檢運(yùn)維員工、送變電建設(shè)公司一次工程師、電力設(shè)計(jì)院規(guī)劃設(shè)計(jì)人員、一次設(shè)備廠家售前售后技術(shù)服務(wù)人員。通過分析以上崗位，學(xué)生在學(xué)完此門課程后，在知識(shí)技能上應(yīng)達(dá)到下述要求：（1）了解發(fā)電廠的類型，熟悉火電廠、水電廠、核電站的電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)，掌握發(fā)電廠和變電站中主要的一次設(shè)備和二次設(shè)備的作用；（2）掌握電氣主接線的概念，熟悉發(fā)電廠、變電站電氣主接線設(shè)計(jì)的原則和程序；（3）熟悉發(fā)電廠和變電站的控制方式，掌握二次回路接線圖（原理圖、展開圖和安裝接線圖）的特點(diǎn)和繪制方法。

2.2?教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分課程包括電氣主接線設(shè)計(jì)、廠用電接線設(shè)計(jì)、導(dǎo)體發(fā)熱與電動(dòng)力、電氣設(shè)備的原理與選擇、配電裝置、發(fā)電廠和變電站的控制與信號(hào)等內(nèi)容[7]。為了提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力，提倡過程思維。通過對(duì)各個(gè)電力企業(yè)崗位要求的分析，對(duì)傳統(tǒng)的授課方式——知識(shí)點(diǎn)分章節(jié)講授進(jìn)行改革，將知識(shí)點(diǎn)打亂融合進(jìn)項(xiàng)目，以項(xiàng)目為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)。教學(xué)中的所有項(xiàng)目，都源于生產(chǎn)實(shí)際，將知識(shí)點(diǎn)與項(xiàng)目融會(huì)貫通，寓教于“工程”。既增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又使得教學(xué)內(nèi)容不至于脫離實(shí)際，實(shí)現(xiàn)了理論知識(shí)到崗位技能的躍遷，“所學(xué)”與“所用”息息相關(guān)。

基于項(xiàng)目的教學(xué)模式流程為：（1）教師課前通過雨課堂下達(dá)項(xiàng)目目標(biāo)；（2）學(xué)生帶著任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行課程預(yù)習(xí)；（3）課上教師講解項(xiàng)目涉及的專業(yè)知識(shí)并且對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，以小組為單位完成預(yù)定項(xiàng)目；（4）課下學(xué)生以小組為單位完成項(xiàng)目；（5）對(duì)完成的項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng)打分，提出改進(jìn)意見與措施。教學(xué)內(nèi)容見表1。

2.3?實(shí)踐部分

2.3.1?模擬仿真

目前大部分高校在發(fā)電廠電氣部分課程的教學(xué)中都偏向于理論，而忽視了實(shí)踐部分。作為應(yīng)用型本科高校，所培養(yǎng)的畢業(yè)生將更多地到地方電力一線工作。那么，在這種大方向下，就不能忽略對(duì)學(xué)生發(fā)電廠電氣部分實(shí)操的教學(xué)與訓(xùn)練。引導(dǎo)學(xué)生多接觸生產(chǎn)一線的工程實(shí)際就成為了此課程實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)主要目標(biāo)[8]。

然而，在現(xiàn)階段，由于發(fā)電廠及變電站等生產(chǎn)一線的大部分工作環(huán)境對(duì)于學(xué)生來說比較危險(xiǎn)。部分發(fā)電廠不愿意接收學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)，就算接受了學(xué)生，學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)也并不能直接接觸到電力設(shè)備，甚至只能在遠(yuǎn)處觀看一下。這樣的實(shí)踐并不能使學(xué)生深入了解學(xué)習(xí)發(fā)電廠及變電站的相關(guān)知識(shí)。在這種情況下，發(fā)電廠變電站虛擬仿真應(yīng)運(yùn)而生。

針對(duì)發(fā)電廠電氣部分課程，專門設(shè)計(jì)了發(fā)電廠虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由3D仿真技術(shù)依照真實(shí)發(fā)電廠進(jìn)行建模，將發(fā)電廠內(nèi)的所有事物完全還原至電腦內(nèi)，使學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)后，仿佛置身于真實(shí)的發(fā)電廠內(nèi)部，并且可以與各自電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)交互。學(xué)生可以親自操作電氣設(shè)備，如進(jìn)行一次倒閘操作。老師也可以在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置各自故障，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)去排查故障。

2.3.2?生產(chǎn)實(shí)習(xí)

對(duì)于學(xué)生來說，實(shí)習(xí)既是對(duì)課堂所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，也是對(duì)理論知識(shí)的一種升華。學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論知識(shí)后，在實(shí)習(xí)過程中，利用理論知識(shí)去處理一些實(shí)際問題，或者直接驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)。這些過程都將使學(xué)生意識(shí)到“所學(xué)即所用”，理解理論學(xué)習(xí)的價(jià)值，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生在之后的課程中進(jìn)一步努力學(xué)習(xí)。

成都工業(yè)學(xué)院與四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院青峰嶺教學(xué)電廠達(dá)成校企合作，學(xué)生在學(xué)習(xí)完成發(fā)電廠電氣部分課程的理論知識(shí)后將前往教學(xué)電廠進(jìn)行實(shí)習(xí)。由于發(fā)電廠實(shí)習(xí)的危險(xiǎn)系數(shù)比較高，學(xué)生進(jìn)入廠區(qū)后的第一個(gè)實(shí)習(xí)項(xiàng)目就是學(xué)習(xí)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)相關(guān)的《國家電網(wǎng)電力安全工作規(guī)程》。在通過安全考試后，學(xué)生將對(duì)電廠進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，去熟悉發(fā)電廠的整體運(yùn)行流程以及各部門如何分工協(xié)作。實(shí)習(xí)整體分為兩部分，第一部分介紹水電廠發(fā)電流程及主要設(shè)備認(rèn)知、電氣主接線圖。在這一部分將帶學(xué)生了解青電水工建筑物部分，水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速器的基本工作原理、作用及參數(shù)；了解油、水、氣輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)和作用，識(shí)讀青電電氣主接線圖；掌握電氣主接線圖上電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)、作用、原理；了解電氣設(shè)備的常見運(yùn)行方式。第二部分學(xué)習(xí)電廠內(nèi)的繼電保護(hù)和操作票。學(xué)生將了解青電發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等保護(hù)配置情況；了解操作票的管理規(guī)定、掌握操作票的填寫要求；掌握電氣設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換的要求和要點(diǎn)，掌握操作票填寫注意事項(xiàng)。

2.4?評(píng)價(jià)體系

為了進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，綜合提升學(xué)生多方面的能力，對(duì)整體課程的考核評(píng)價(jià)體系進(jìn)行改革。摒棄以往以期末考試為主，唯成績(jī)論的思路，增加過程性考核占總成績(jī)中的比重。課程考核以課程目標(biāo)的達(dá)成為主要目的，以檢查學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的掌握程度及能力的培養(yǎng)為主要內(nèi)容，課程成績(jī)?cè)u(píng)定為百分制，實(shí)行結(jié)構(gòu)評(píng)分，包括三部分：過程性學(xué)習(xí)成績(jī)（30%）、實(shí)踐學(xué)習(xí)成績(jī)（10%）、（期末）考試成績(jī)（60%）。課堂表現(xiàn)通過課堂提問、課內(nèi)討論、課堂作業(yè)等形式進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要采用小組討論形式的方式進(jìn)行?；疽笠姳?。

3??結(jié)語

基于應(yīng)用本科理念，針對(duì)筆者學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，對(duì)《發(fā)電廠電氣部分》課程進(jìn)行了教學(xué)改革的探索。分別對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐部分的改革探討進(jìn)行研究。在教學(xué)過程中，可以看到改革效果顯著，既提高了學(xué)生的專業(yè)技能，又增長(zhǎng)了學(xué)生的個(gè)人能力。這些研究成果為發(fā)電廠電氣部分的教學(xué)提供了新的思路，同時(shí)也為其他面向?qū)嶋H的工程類課程的改革給出了借鑒。

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