应用型本科院校高电压技术课程教学方法探讨

邱巍 陈翔宇 范子豪

摘要：在普通高校转型为应用型本科院校背景下，以高电压技术课程为例，探讨培养复合型人才的教学方法。通过调整教学内容、采用多种教学方法、增加小组任务和试验实训学时、改革考试方法等手段，培养学生的实践操作能力和自主解决问题能力。

关键词：应用型本科院校；高电压技术；教学改革；教学方法

中图分类号：TM8-4；G642 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2018）02-0087-04

普通高校转型为应用型本科院校，要培养出具有“本科标准+职业技能”的具备创新能力的复合型应用技术人才，最為基础与核心的是完成课程转型。高电压技术是电气工程及自动化专业的一门重要专业必修课，研究的是高电压高磁场下绝缘问题、高电压试验问题以及过电压防护问题；同时，它还是一门实践性极强的工程技术课程，电力系统中电气设备绝缘的设计、运行和检修工作中都需要用到高压绝缘、高压试验及过电压的相关内容。在以往的教学中发现，学生将这门课程理解为“背诵”的课程，这与人才培养方案的目的要求背道而驰。现以高电压技术课程为例，探讨培养复合型人才的教学方法。

1 高电压技术课程教学中存在的问题

高压电技术课程教学的主要难点包括：一是高电压技术知识面广、知识点多，不容易抓住重点；二是部分理论知识抽象难懂，采用单一授课手段不能吸引学生的注意力；三是学生接受知识的过程过于被动，缺乏主动学习的过程；四是理论与实践脱节。

传统授课方式是：教师根据大纲要求规划分配好学时，利用PPT讲解知识点，同时结合课内试验；学生被动地听课，按要求完成作业，考前突击背诵，考试结束后不久背诵过的知识点几乎就遗忘殆尽，更不用说用来解决生产实际问题或者创新了。学生只领会理论知识，却不知理论知识是为了解决电力系统中的哪些工程问题而提出的，也不知道如何去应用。虽然在课堂上提出了工程问题，但是听到的多、看到的少，没有形成直观的认识。为了更好地服务于应用型本科院校的人才培养模式，高电压技术课程团队利用学校转型的机会，进行高电压技术课程教学的探索和实践。

2 改革课堂教学

2.1 合理选择、调整教学内容

在授课学时不增加、保证大纲要求内容的前提下，遵循“重点突出、不求大求全”的原则，根据工程实用性精心选择、合理组织授课内容，科学安排授课计划。增加高电压新技术、新设备的相关知识，略去理论讲解中繁琐的公式推导过程。这样一增一减，可保证教学内容正常完成。

1） 增加教学内容。随着科技的发展和电压等级的进一步提高，电力系统中的新技术、新设备层出不穷，在教学中对这部分知识应有所涉及。GIS设备中的SF6气体的物理特性和击穿特性，挤包型电缆采用谐振耐压试验替代直流耐压试验、无间隙氧化锌避雷器的老化及在线监测、特高压系统中的潜供电流和操作过电压等内容，在讲授电介质的电气强度、绝缘的高压试验、防雷保护装置和内部过电压等内容时，可以分别对这部分扩展内容做简单介绍。这样可以拓展学生的知识领域，帮助他们开阔眼界，对引导他们开展创新创业项目、完成毕业设计起到助力作用。

2） 减少教学内容。在实际教学中，重点介绍高电压工程中的基本物理过程、原理及试验方法，减少繁琐的公式推导过程。例如：“输电线路耐雷性能分析计算”这一部分内容，公式推导多、工程性强，但相对计算方法成熟，在讲解时仅需介绍方法、不需要推导公式；而进一步的雷击跳闸率计算则是将学习的主动权交给学生，把雷击跳闸率作为小组任务布置给学生，学生根据给定任务，自己收集规程、查找杆塔数据和资料，并探讨解决问题的方法，由于计算过程中不同的导线数量（单双回路、单双避雷线）、布置方式（水平布置、垂直布置）和电压等级影响着耦合系数的计算和修正，在综合计算过程中可以结合计算机编程完成计算部分。通过确定参数的取值，学生对耦合系数、雷电流的幅值、建弧率等相关参数会有深刻的认识，进而可以深入了解雷击跳闸率的计算方法和提高输电线路耐雷水平的方法，同时提高了他们借助计算机解决问题的能力。这样既能提高学生对知识的综合运用能力，也能锻炼他们的团队合作能力。同样，变电所避雷针配置、避雷器的选型配置、接地装置布置等，都可以作为小组任务分配下去（见表1）。

2.2 综合运用多种教学方法

充分利用学校的教学设施，结合现代化的教学方法，多种教学手段相结合，以满足课程教学要求。

1） 对无法现场参观的设备和装置，以及理论性强的知识点，可以通过多媒体教学手段，借助图片、动画、视频等方式，直观地展示原理、现象和实际的工程应用。

2） 对理论性强、内容抽象晦涩的，单纯的语言叙述结合图片教学效果不好，可以采用理论结合仿真的教学方式。例如：电力系统过电压部分，如果采用物理实验模拟装置实现电力系统过电压的实践教学方法，设备成本及实验场地的投资都相当可观，不易实现；而采用计算机仿真方式，利用原有的机房，即可以实现以较少的投入达到良好教学效果的目的。利用ATP-EMTP仿真软件事先建立的仿真模型，让学生通过断路器的投切、增加分闸、合闸电阻及改变阻值参数、在线路首末端设置避雷器等限制过电压的方法，观测线路过电压曲线中电压幅值的变化，体会过电压产生的原因、影响因素及限制措施。这样既降低了理论课的枯燥乏味，增强了直观认识，提高了学生的学习兴趣，又加深了学生对知识的理解，有助于培养锻炼学生独立思考问题、解决问题和创新的能力。

3） 对结合理论解决工程实际问题的知识点，则有必要带领学生现场实习，观察电力系统中出现的各种电气现象，讲明它们对系统正常运行造成的影响，然后再回归课堂讲授解决的办法。这样先认知、再学习总结，有助于学生加深对知识点的印象，更好地理解理论知识。例如：讲解“电气设备沿面放电”部分的内容，前提条件是学生必需熟悉易发生沿面放电的电气设备，然后才能针对相应的设备讲清楚强垂直分量电场分布和弱垂直分量电场分布的特点和因此产生的不同放电现象及处理措施。在教学时，先让学生在校内的实训基地和试验室观察和认识线路绝缘子、支持绝缘子、变压器套管等设备及其结构特点，通过视频和图片介绍电瓷、玻璃、复合绝缘等材料的物理、化学及电气特性，针对不同设备结构特点，分析其产生电晕的部位及放电发展过程，不同设备的湿闪、污闪现象及其危害，由此引出工程问题，再分析原因、研究解决问题的办法。教学不再是纸上谈兵，会达到事半功倍的效果。

3 加强实践教学

改革前高电压技术课程共计48学时，其中包括8学时的课内试验。为了解决课内试验时间短、实践环节不足的问题，在新的培养方案中取消了8学时的课内试验，而以“高电压技术实践周”取而代之。在这一周时间内，开展项目试验，按照电力企业进行预防性试验的模式，将各电器设备的绝缘预防性试验分成数个试验项目，学生分组分别完成各个试验项目。

在准备试验的过程中，学生以小组为单位合作学习，通过跨组之间的互相合作，查阅教材、规程、试验手册等相关资料，综合运用理论知识，针对不同的电气设备设计并组织绝缘试验。试验前教师以口试抽题签的形式考查学生对理论知识和试验要点的掌握情况，测试合格就允许进一步进行试验操作，测试不合格则需要重新巩固学习。高压试验项目在教师的监督检查下完成。

高压试验室里可供进行高压绝缘试验的被试品包括油浸式变压器、干式变压器、绝缘套管、电容器、电流互感器、电压互感器、电力电缆等设备。试验内容包括教学大纲中规定的观察性试验如沿面放电、极性效应，以及其他预防性试验项目如绝缘电阻和吸收比的测量、泄漏电流测量、介质损耗测量、绝缘油击穿电压试验、局部放电试验、油色谱分析等。以油浸式变压器预防性试验项目为例，说明试验项目和知识准备的内容（见表2）。

4 创新考试方法

期末考核采用平时成绩与期末成绩结合的方式，更加注重学习过程的考核。平时上课出勤、课堂提问、小组任务和试验实训知识准备掌握程度及报告完成情况占总成绩的60%，试卷成绩占40%。期末试卷采用题库抽取多套题，密封后随机抽取其一的方式，更加有效杜绝了平时不学习、期末划重点、突击背诵的问题。

5 结论

面向应用型本科院校的高电压技术课程课堂教学改革，要以培养具有本科标准和职业技能的人才为目的，在教学中加大实践教学和工程任务的比例，引导学生在试验、实训和小组任务中查阅资料，建立分析问题、解决问题的能力，多种教学方式结合，调动学生学习积极性，以提高教学质量，培养合格的人才。

参考文献

[1] 李绍栋，何翠，马莉莉.项目教学法在高职“高电压技术”课程教学中的应用[J].中国电力教育，2010（19）：67-68.

[2] 赵智大.高电压技术[M].3版.北京：中国电力出版社，2013.

[3] 林建軍.高电压技术课程教学改革探讨[J].中国电力教育，2008（11）：81-82.