“高压直流输电”课程工程案例教学实践

贾春娟，张卫星，王广柱，梁 军，李可军

(山东大学 电气工程学院，山东 济南250061)

直流输电的发展已经有100 多年历史，全世界目前有近80 项实际直流输电工程。我国直流输电虽起步较晚，但已建成的工程也有10 多个，目前还有多个特高压直流输电工程项目正在建设中。

为了适应行业的发展，我院增设了“高压直流输电”这门课程，作为电力电子专业方向的必修课，同时探索工程案例教学方法，研究如何结合高压直流输电工程实际，进行教学实践探索。

1 工程案例教学法

1.1 案例教学的创立及推广

案例教学法始于1870年，由美国哈佛大学法学院院长兰德尔(C C. langdell )首创。它最初运用在法学教学领域里，主要以判决的案件作为教材，在教师的指导之下，让学生运用掌握的理论知识，分析思考和讨论案件中的各种疑难情节，逐步形成具有各自特点的处理法案。案例教学法在1910年被哈佛医学院引入，对传统的医学教学进行改革。先是采用临床实践和临床病理学会议两种案例教学，后被广泛应用于医学领域。

由于哈佛法学院和医学院案例教学的成功实践，哈佛商学院，于1921年也正式推行了案例教学。正是经过其完善推广，案例教学才真正从哈佛大学走向世界，并在世界范围内产生了广泛的影响［1-3］。

我国的案例教学也有20 多年历史，对我国高校教育思想和教学方法的全面改革有着重要启示和推动作用。目前，国内这方面还处于理论与实践的探索阶段。工程案例教学法是案例教学在工作领域里的推广是将发生于工程实践中的客观事实，经过文字、数据、图表和动画等方式进行概括和整理，形成可用于课堂交流或探讨的案例材料［4］。

案例教学法在工程教育方面的应用，尚属起步阶段。将案例教学应用于“高压直流输电”课程还是一个全新的尝试。

2 “高压直流输电”工程案例教学法

实施工程案例教学，一方面要以研究的问题为中心，以学习掌握分析、解决问题的方法为目标，引导学生针对某一具体工程背景，学习、研究如何综合运用多学科的知识和经验去分析和解决问题。另一方面教学中要以学生为主体，通过学生自主地阅读、了解、思考案例，自主地讨论、交流、研究案例，从而使他们获得认识、分析、解决问题的思路、方法和能力，教师在其中起到组织和引导的作用。

2.1 实施方法

高压直流输电是电力电子技术在电力系统中的大规模应用，该课程的教学与实际的高压直流输电工程关系密切。笔者以该课程为例，说明工程案例教学的实施方法。

(1)案例应该以点带面

“高压直流输电”课程教学实践过程中，案例的选择应该针对章节或专题，将该部分中的各个知识点贯穿起来，不宜分得过细，选用的工程案例要有相对完整性。

(2)案例教学需贯穿始终

实际选择工程案例时，应该以一个典型的工程案例为主线，贯穿始终，给学生一个相对完整的工程训练。

(3)学生分组相对固定

学生分组讨论和集中交流是案例教学过程中非常重要的组织形式。在对学生进行分组时，各分组成员应该相对固定。

(4)各分组人数与案例多少结合

每个分组的人数多少应该与案例教学中选取案例的多少相配合，这样每次分组报告时，可以由分组中各成员来担当，使得每个成员都有做报告的机会。这样便于大家的参与，也方便教师考评成绩。

2.2 案例的选择与设计

笔者在案例教学课程教改的探索中，主要选择了以下几个工程案例，结合到课程教学中。

(1)换流变压器设计及参数选择

从换流变压器的作用开始，引入变压器的参数如何选择问题，结合三峡—常州直流输电工程实例，引导学生掌握换流变压器设计及参数计算的方法和过程，通过实际案例中的数据，反映理论公式在实际中的应用。

(2)平波电抗器设计及参数选择

从平波电抗的作用，引出平波电抗器参数的确定原则，结合葛洲坝-上海直流输电工程中平波电抗器的实例，引导学生分别从限制故障电流上升率、平抑直流电流的纹波、防止直流侧低负荷时电流断续等几个方面，结合相关理论计算公式，进行实际平波电抗器设计，并启发学生思考工程实际中平波电抗器参数选取时，需要考虑的哪些实际问题等。

(3)无功补偿与交流侧滤波器设计

结合直流输电原理，引入交流系统的无功与谐波问题，在相关理论知识介绍之后，以葛洲坝—上海直流输电工程案例，进行无功补偿与交流侧滤波器实例设计，加深理论知识的理解，建立工程理念。

(4)直流输电工程整体方案设计

整体方案设计是在课程内容基本完成之后，作为一个整体用来将各章节知识点进行关联，并结合具体直流输电工程方案的案例。实践过程中，笔者采用向家坝—上海的±800kV 特高压直流输电示范工程项目的成套设计技术方案作为案例［5］。

3 案例教学实例

(1)问题引出:利用多媒体向学生展示作为案例的葛洲坝—上海直流输电工程概况，引出该实际工程的谐波抑制与无功补偿问题。

(2)建立工程量级概念:根据葛洲坝—上海直流工程相应的交流滤波器以及无功补偿装置的工程数据，建立工程量级的概念。

(3)构建理论知识体系:以课堂理论教学方式，介绍换流站交流侧的特征谐波、非特征谐波概念和数量关系，介绍直流输电工程无功消耗的工程计算方法、无功分组容量计算、滤波器特性及设计方法等，形成完整的知识架构。

(4)工程案例分析与设计:学生通过分组收集资料，研究不同的直流输电工程实例，如向家坝—上海的±800kV 直流工程、三峡—常州±500kV 直流工程等。学生在对理论知识进行加深理解和综合运用的基础上，各个分组撰写关于工程案例的交流滤波器设计分析报告。

(5)课堂交流讨论:每个分组指派一名学生进行案例设计介绍，并回答其他分组学生的问题。

(6)教师点评:教师的点评主要分两部分，一部分要穿插在学生分组讨论中，以提问的方式对课堂讨论进行适当引导;另一部分是在每个分组报告结束时，给出适当的综合评价［6］。

4 结语

通过笔者对“高压直流输电”课程工程案例教学方法几年的探索实践，主要有以下三点体会:

(1)案例教学应当配合理论教学展开。案例教学要以理论教学为前提和基础，在实施案例教学之初，教师要简明扼要地告诉学生案例分析涉及的有关理论知识、引导学生依据理论建立分析框架。

(2)引导学生转变观念，增强学生沟通能力和讨论的技巧。鼓励学生集思广益，取长补短，从而筛选出完美的方案。

(3)教师点评要把握底线，要善于捕捉学生发言的亮点，同时也要基于对学生观点的归纳、综合和引伸，从实际联系理论的角度加以点评，以帮助学生提高分析和判断能力，并将讨论引向纵深。

工程案例教学方法让学生在课堂上解读实际工程，激发学生积极参与的兴趣。通过实施，充分提升工程教学理念。探索新的高等工程教育模式，在提倡科技创新、素质教育的环境下，很有推广价值。

［1］ 黄清.案例教学在移动通讯课程中应用与思考［J］.南京:电气电子教学学报，2009(9):18-20

［2］ 杨光富，张宏菊. 案例教学:从哈佛走向世界--案例教学发展历史研究［J］. 上海:外国中小学教育，2008 (6):1-5

［3］ 郭忠兴. 案例教学过程优化研究［J］. 北京:中国大学教学，2010(1):59-61

［4］ 欧俭平，马爱纯，蒋绍坚. 工程案例教学法在热能与动力工程专业课教学改革中的实践［J］.南宁:高教论坛，2006，10(5):131 -132

［5］ 刘振亚. 特高压直流输电研究成果专辑(2007年)［M］.北京:中国电力出版社，2008

［6］ 朱厉欣. 对工程案例教学环节的构想［J］. 长沙:湖南工业职业技术学院学报，2008，8(4):142-144