新建本科院校“高电压技术”课程教学改革的探讨

蔡 琴

(成都工业学院 电气与电子工程系,成都 610031)

新建本科院校“高电压技术”课程教学改革的探讨

蔡 琴*

(成都工业学院 电气与电子工程系,成都 610031)

对电气工程及其自动化专业“高电压技术”课程的教学进行了探讨,从课程特点的研究、教学内容方法的改革、加强实践环节等方面提出了教学改革的方案，以期望更好地提高学生学习兴趣，学习效果以及实践能力。

电气工程及其自动化;高电压技术;教学改革

“高电压技术”是研究电气设备的绝缘及其问题的学科，是电气工程及其自动化专业的必修专业课之一。作为从事电力系统的设计、安装、调试及其运行的工程技术人员，都会遇到属于高电压的问题，因此高电压技术是从事电力系统的专业人员必须掌握的专业知识。“高电压技术”以“大学物理”“电磁学”“电路分析”作为理论基础，又有“电力系统分析”“发电厂电气部分”“电力系统综合自动化”等课程为后续课程，主要研究电介质的电气强度、电气绝缘与高电压试验、过电压防护与绝缘配合等3个方面的问题，有完整的理论体系和很强的实践性，课程难度较大。我院供用电技术专科专业开设了这门课程，学生学习理解有一定的困难。升本后，原有的教学方法和模式已不能满足学科建设的发展，课程改革迫在眉睫。本文对本科“高电压技术”课程的教学内容、教学方法和手段及实验实践几个方面进行了探索[1]。

1 教学内容的选择

新的本科教学计划要满足教育部宽口径、复合型高级工程技术人才的培养要求[2]，因此电气工程及其自动化专业在课程设置方面应加强基础，压缩专业课。我院“高电压技术”课程教学时数为48学时，其中实验教学8学时。在相对比较少的学时数下，要达到良好的教学效果，课程内容的选择就尤为重要。在将课程内容与当前电力系统工业的发展状况进行分析调研的基础上，选择授课内容，在贯彻“少而精”的教学原则的同时，注重学生工程实际应用能力的培养。“高电压技术”课程主要内容分为三大部份。

第一部分是电介质的电气强度。电介质在电气设备中作为绝缘材料使用，按其物质形态分为气体介质、液体介质和固体介质，主要介绍气体放电的基本物理过程，气体介质的电气强度及沿面放电，对于液体介质和固体介质主要介绍其极化、电导、损耗和击穿。在讲课过程中指导学生理解书中大量公式推导结果所代表的意义，理解气体、固体、液体击穿的不同条件及特点。

第二部分内容是电气绝缘与高电压试验。高电压试验能直接检测绝缘的电气强度，具有直观性，但大多数具有破坏性特征，其实验过程可能给实验对象带来不可逆的绝缘破坏，如耐压试验、击穿试验；而电气绝缘试验则在较低的电压下间接测量绝缘介质，如介质损耗试验、局部放电试验，这部分内容具有很强的工程实践性。课堂教师可把讲解的侧重点放在各种试验的原理和方法上，把各种试验设定成各个学习情景，或者将具体的学习任务下达给学生，让学生上课时带着问题，思考完成此任务的操作步骤，学生通过完成一个任务，基本掌握相关试验的操作方法，并在之后的实践教学中加深理解和体会。

第三部分着重讲授绕组的波过程、电力系统过电压的基本理论，包括输电线路和绕组的波过程、雷电过电压及其防护操作、过电压与绝缘配合。在讲授这部分内容时应重视理论教学。输电线路和绕组的波过程是本课程的难点和重点，因为分析过电压以波过程为基础，应安排比较多的授课学时，要尽量讲解得深入透彻。对雷电过电压及各种内部过电压基本特征及防护措施、防护方法的讲解，尽量转移到有高电压装置的现场进行2～3次现场教学，请专职工程师对着实物现场讲授，通过生动形象的讲授使学生亲身感受到过电压防护的重要性以及相关措施的必要性[3]，获得解决此类问题的能力，开阔眼界，并对电力系统高电压技术的现状和发展有一定认识。

教材的选择在很大程度上也影响着教学效果。目前我院正处于由专科教育向本科教育转型时期，之前选择的大专教材需不断改进。首先，教材内容必须科学、精炼、深入浅出、突出重点，并能全面反映本专业的特点；其次，教材必须与时俱进符合现代化教学生产的需求。针对学生和本课程的特点，可以采用反映本课程前沿知识较多的本科教材，如由机械工业出版社出版、吴广宁主编的《高电压技术》是国家精品课程教材，也是普通高等教育“十一五”国家规划教材[4]。

2 教学方法和手段的选择

2.1 现代化的手段改善教学效果

在“高电压技术”课件中要充分利用现代化的手段，将视频、动画、仿真软件与高电压技术结合起来，把抽向的理论变得直观、易理解， 如大气击穿理论，单纯文字性的讲解学生很难理解，可以通过视频动画形象描绘出电子崩的形成，图文并茂，提纲挈领。对于工程实际联系紧密的内容，如介绍绝缘子、输电线路、杆塔、避雷针等相关知识，需采用多媒体显示教材上介绍的内容的实际图片，让学生知道设备是什么样子，这样更容易联系实际，加深理解。多媒体技术在教学过程当中能起到很好的辅助教学作用。

2.2 结合实际应用

教师要经常介绍实际工程中的情况，如绝缘试验在以后学生工作中、电气设备的生产验收过程中都能用上；在讲授输电线路过电压保护时也介绍线路型号、线路类型、杆塔、绝缘子等相关现场的知识；对于接地电阻，可以联系一些生活中接触电压触电的例子；介绍电晕放电时，可介绍电晕放电的工程应用静电除尘原理；还可以向学生介绍高电压技术当前的研究方向、课题和工程项目，让学生了解前沿的研究领域和应用前景[5]。

2.3 启发式教学

传授知识的同时注重提高学生的学习兴趣，充分调动学生的学习积极性，以学生为中心，培养学生创新能力和独立思考的能力。例如从绪论开始，通过丰富生动的图片，演示高电压技术的发展及应用，包括电力系统输变电领域、环保、材料、生物医学领域、新能源技术领域等。通过这些实例，让学生理解高电压技术与日常生活的紧密联系。这门课有很强的理论性，也是与实际紧密结合的工程技术课程。在讲授介质损失角正切的测量方法时，先讲解西林电桥的基本原理，再提出如何防止电磁干扰引起的测量误差，最后由学生总结解决问题的方法。在讲解电晕放电时，先给出起始电压和电场场强的经验公式，引导学生根据自己对公式的理解说出电晕放电的危害、对策及其利用。教师将启发教学思想融汇到具体的教学中，培养学生的主动性。

2.4 研讨式教学

对于“高电压技术”课程中的一些主题，教师可以先做一个整体介绍，再将学生分成若干小组，小组内讨论交流并选出发言人，在全班陈述自己的观点，其他小组成员可以向他提问，本小组成员也可进行补充，教师作阶段陈述。通过这种方式，教师从独唱演员变成了“导演”，学生从消极的听众变成了积极的“演员”，师生之间的交流加强了，距离变近了，也充分发挥了学生的主体性作用，变“一言堂”为“群言堂”，充分调动了学生学习积极性。

3 加强实验和实践环节

由于学生没有在电力系统工作的现场经验和切身体会，要在短时间内掌握书本理论知识是一件很困难的事。“高电压技术”课程是一门实践性很强的课程，很多数据和理论，都需要经过反复试验和测量，很多试验方法也同样要通过实验掌握，所以加强实践环节既可以增强学生对该课程的兴趣，也能强化学生对理论知识的学习，提高分析解决问题的能力。

3.1 加强实验环节

加强实验环节就需要建设专门的实验室并逐步完善实验设备。随着本科电气工程及其自动化专业的开设，建设高电压技术实验室已非常紧迫。高电压技术实验室应能满足“高电压技术”“电气设备”等课程实践教学的需要。高电压技术实验室初期可以配备一些绝缘电阻表、数字介损测试仪、局部放电测试仪、变压器变比极性和组别测试仪。在实验室内外布置SF6断路器、绝缘子串、电容器、高压套管和各种互感器等电气设备，作为高压实验试品。先开设3个实验项目：绝缘电阻、吸收比和极化指数的测量，油浸式电力变压器的介质损耗角正切的测量，阀式避雷器泄漏电流测量。预计3～5年内完善我院的高电压实验室。对于因硬件实际情况而不能完成的实验，可以观看音像教学片，如“输配电”“高压电气工实验教学片”“发电和电力系统”等教学VCD，把实验搬到屏幕上[3]，给学生演示。

3.2 去电力系统现场实习参观

学生连套管、绝缘子、兆欧表、避雷针、避雷器、峰值电压表、静电电压表等基本的电力设备都没有见过，理解理论问题就会比较困难。所以，首先要加强现场实习，使学生对电力系统有一定了解[2]。可组织学生去一些水电厂、火电厂参观，同时请有经验的电力工程师现场讲解实际的电气设备，使学生获得对本专业基本的生产技术、操作技能的感性认识。

3.3 集中教学环节的综合实习

与供用电技术专科专业相比，我院电气工程及其自动化专业在课程设置时把“高电压技术”定位为重要的专业必修课，所以在集中实践教学环节开设了2周的高电压与绝缘技术的综合实习。利用好这2周综合实习对学生深入理解高电压技术有很大的帮助。前面提到的电力系统现场参观也可以放在专周中进行。在我院实验室不太完备的情况下，可联系高电压实验室建设条件好的重点院校，组织学生去参观实习，开阔学生的视野。如四川大学的高电压实验室在西南地区占有重要的地位，其串级式250 kV的实验装置是西南高校之最，独立自研的500 kV试验装置也在本领域领先，如串级高压发生器、HRZGDF直流高压发生器、工频谐振高压实验平台、自制电缆头局部放电状态监测系统、HV9006-85S高压介质损耗测试装置等，如图1所示。

图1高电压实验室的部分设备

4 培养学生科研能力

集中实践环节除了安排现场实习和到高水平的重点院校实验室参观，还可以结合电力系统及高电压新技术的应用，要求学生完成科技论文或项目设计，如研究真空断路器的发展、电力系统过电压保护与绝缘配合的问题等，或进行冲击电压发生器的设计。由于这些内容涉及某个专题，教材上没有现成的答案，学生必须去图书馆、网上查阅大量的资料，通过自己的努力，完成论文，从而大大拓宽了课程的范围。教师要指导学生如何利用高校图书馆丰富的数字资源查找期刊、文献，接触高电压的前沿知识，以培养基本科研能力。

5 结语

“高电压技术”是一门难学、难懂的电气课程，其教学改革是一个不断探索、不断完善的过程。应通过教学内容的选择、教学方法的改革来提高学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，同时，通过实践环节与工程实际接轨，让学生对知识的掌握不仅仅停留在理论层次，而是要能更好、更快地应用于工作之中。

[1] 邵如平,方志,郝丽丽.“高电压技术”教学改革的探索[J].中国电力教育,2008(4):64-65.

[2] 刘会家，胡汉梅，李宁.高电压技术课程的教学改革探讨[C]//第二届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集.南京：2004：459-462.

[3] 郭小清，李日隆,毛晓明.浅谈高电压技术课程教学改革[J].广东工业大学学报，2003(6)：113-114.

[4] 吴茜琼,常晓颖.专升本后的高电压技术课程改革初探[J].中国电力教育,2009(8下):101-102.

[5] 熊炜,粟世玮.基于高电压技术课程特点的教学方法研究[J].中国电力教育,2012(27)：63-64.

[6] 兰生,王笃亭.高电压技术课程教学改革的思考与实践[J].北方经贸,2008(9)：156-157.

InvestigationintotheCourseTeachingReformforHighVoltageTechnologyinNewlyFoundedUniversities

CAIQin*

(Department of electrical and electronic engineering, Chengdu Technological University, Chengdu 610031,China)

After the colleges upgrading to university and the creation of electrical engineering and automation professional, the author conducts the ponder and the exploration of the teaching reform for the course high voltage technology.The characteristics of the course study, teaching content reform, practice strengthening are explored in order to improve the study interest , learning efficiency of students and the practical ability.

automation and electrical engineering;high voltage technology; teaching reform

2013-10-25

蔡琴(1979- )，女(维吾尔族)，新疆石河子人，讲师，硕士，研究方向：自动化、电气工程，通信作者邮箱：746958942@qq.com。

G642.3

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2095-5383(2013)04-0101-03