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摘要:本文阐述了在推进学生实践活动、增强理论教学效果方面的一些具体的好的做法。通过这些做法来加强学生的动手实践能力,弥补学校教育与企业需求之间的差距。同时介绍了为保障实践活动的开展,在实践环境建设方面所应采取的措施。
关键词:实践教学法;电力系统课程;实践环境建设
作者简介:王海祥(1972-),男,安徽和县人,金陵科技学院机电学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力系统方面课程的教学和科研。(江苏 南京 211169)
电力系统的相关课程在电气类专业中占有相当重要的地位,是该专业的学生必修课程,是学生成为电气专业工程师和技术人员的入门基础。但是电力系统相关的课程往往理论性比较强,所涉及的专业学科比较多,对学生的基础要求比较高。有的学生在学习的过程中反映课程比较难,甚至有的学生觉得听不懂、不理解、太枯燥,渐渐地失去了学习的兴趣,结果考试考查出来的结果比较差。如何提高学生的兴趣以及对专业知识的认知深度,是一个难题。
笔者在长期的教学中发现,通过全面综合地利用实践教学的方法,可以起到非常良好的教学效果,学生也明显表现出对该专业的好奇心和求知欲,尤其是基础较差但喜欢动手的学生的认知水平得到了明显的提高。下文即主要介绍综合实践教学法在电力系统课程中的详细应用。
一、理论教学中充分引入实践内容
理论教学是学生学习电气专业的必要过程,如何提高学生理解理论知识能力呢?可从以下几方面着手。
1.让学生对专业产生浓厚的兴趣具有基础性的意义
学生最关心的事情是毕业以后的工作和将来的事业。通过讲解本专业的就业情况以及目前主要电力行业公司的经营状况,国家在电力方面的发展政策,吸引学生对本专业产生浓厚兴趣。国家电网公司、南瑞集团、许继电气、核电厂等电力行业公司对学生有着非常大的吸引力,通过引导,让学生明白电力专业知识是进入这些公司的必要条件之一,从而增强学生学习动力。
2.结合时政,讲解电力行业重大事件,让学生关注电力行业的问题与发展
例如2008年南方雪灾引起的大范围停电,巴西夏季大停电事故,美国大停电事故。从中提出如何解决停电事故的问题,引导学生关注行业焦点问题。通过全球新能源发展的战略,结合朝鲜、伊朗核问题,提高学生的学习兴趣。让学生在上课的全过程中接受电力行业的信息。
3.充分利用多媒体教学系统进行形象教学非常关键
目前各校都安装有多媒体教学系统,充分利用好多媒体系统,可以让学生对电力设备实物有直观的认识。丰富的图片资料可以让学生对断路器、隔离开关等设备有感性认识,从而对这些设备的作用和原理有深刻的认识,对倒闸操作顺序等更容易理解,不用死记硬背,做到在理解中记忆。同时图片带来的冲击性效果能够提高学生的兴趣,例如特高压变压器、电力系统施工现场,看到这些图片,学生表现出比较浓厚的兴趣。动画以及视频资料对工作原理的理解有非常大的帮助。例如断路器的机构动作过程,自动重合闸工作原理等。包括一些向量图,如果采用动画的效果,其教学效果也比直接板书要强得多。
二、实验对学生巩固知识具有重要的意义
实验是教学的有益的补充,对学生理论学习的巩固起着重要的作用。像三段式电流保护、自动重合闸、变压器差动保护、距离保护、电容补偿等都是在实验室等能够实现的。这些实验的开展对学生综合应用各方面的知识能够起到很好的促进作用。通过这些验证性的实验,可以让学生对三段式电流保护、自动重合闸、变压器差动保护、距离保护、电容补偿等工作原理有深刻的理解。同时在实验的过程中,学生的动手能力会有非常大的提高,有助于学生走上工作岗位后迅速适应工作。通过对继电器、转换开关、光字牌等的使用可以将前后课程串联在一起,将合闸、保护性跳闸、自动重合闸、备用电路自投等知识联系在一起,建立电力系统整体运行的概念,将学生认为相互矛盾的知识统一起来。例如对“既然有了手动合闸,还要搞个自动重合闸,到底谁说了算? ”这样的问题,通过综合性的实验,学生自己会得到问题的答案。
除了验证性的实验之外,创新型的实验往往可以使学生的知识应用水平更上一个台阶。例如“利用单片机实现过电流保护的实验”就对学生提出了更高的要求,需要学生综合利用单片机的知识以及电力系统的知识来实现。单片机的硬件可以先制作好,重点让学生通过软件实现电流的采样、电流有效值的计算、数值大小判定、延时等多方面功能,全面深刻了解微机保护在电力系统中的应用。虽然未必每个学生都能独立完整地完成,但是对学生理解和掌握微机保护的原理是十分有好处的。
通过实验,学生所学的知识会得到明显的强化,把一个做过实验的班级和一个未做过实验的班级的考试结果进行对比,发现做过实验的班级的平均成绩明显高于未做过实验的班级。
三、实习与参观让学生感触真实的电力系统环境
如果有条件,让学生能够参观一些小型的变配电所或者电力设备的制造厂,感触一下真实的电力系统的设备环境,将会对学生专业知识的培养有非常大的帮助,参观过变配电所的学生都表示参观给他们留下非常深刻的印象。现场的参观可以让学生看到断路器、母联柜、光字牌等书本上简略介绍的设备,对电力系统的进线、出线,电能的变换、输送等有了直接的认识。
组织学生参观学校的配电系统,让学生知道自己的宿舍的电是如何来的。由学校的高压配电房开始,到低压配电房,到到教学楼的低压配电箱,许多学生在实地看过以后,有一种恍然大悟的感觉:哦,原来电是这样来到宿舍的。
四、利用相关的图纸资料建立学生工程设计的基础思想
利用设计院设计好的图纸,让学生对电力系统的设计、建设施工建立初步的印象。通过布置绘图题的形式,让学生参考标准图纸绘制包括控制屏和配电屏的原理图在内的图纸。尽管在上课时,教了学生相关的电气符号,绘制了不少的电气图来讲解配电线路基本的原理,但是许多学生在考试时仍然不会画,甚至看不懂。通过读图、画图,让学生离毕业后的工程实践更近,更容易理解理论知识。
五、课程设计、毕业设计是综合提高学生知识应用能力的好方法
大学的课程多数是面向工程实践的,对于某些课程,安排课程设计是很有必要的。例如“电力系统微机型保护”这门课,课程中讲了很多的算法,同时对各种保护的具体实现做了分析,学生听过以后觉得与“电力系统继电保护”差别不是很大,甚至将书上的逻辑图当成是硬件图。通过课程设计能够让学生清楚微机保护是如何实现的,硬件构成包括哪些要素,软件设计时要考虑哪些因素,软件是怎样实现逻辑图的分析的。
课程设计是培养学习自学能力、综合应用知识的能力、研究开发能力的一个重要方法。让一个人学会游泳的最好方法就是将他扔到水中,如果光让他成天学习游泳的理论,到了水里他一样不会游。通过课程设计,学生更容易明白为什么要学这门课,这门课的重点是什么,学到的知识怎么应用。所以根据相关课程需要,安排相应的课程设计是十分必要的,虽然老师的工作量会有所增加,但是可以获得相当好的教学效果。
毕业设计同样也是培养学生综合应用知识的能力一种很重要的过程。毕业设计往往是对学生大学知识的一个总的检阅。利用好毕业设计的过程,可以培养学生很多方面的能力,有的学生甚至通过毕业设计还有了发明创造。
六、开放实验室,积极鼓励学生参加各种比赛
每年都会有许多大学生竞赛,比如大学生电子创新大赛,通过这些比赛可以锻炼学生的动手能力、创新能力,对于专业课的学习也是有非常大的促进作用。例如对微机保护装置的设计和制作、自动抄表系统的设计和制作,都能够帮助学生理解电力专业的知识。
向学生开放实验室可以更好地让学生开展实践活动。学生在毕业设计、课程设计和准备各种类型的比赛时,需要用到单片机实验箱、电压电流互感器、继电器等设备,这些设备在帮助学生提高实践能力的过程中是十分必要的。
七、组织学生参加各种专业兴趣小组
处于青年时期的学生具有强烈的参与社会实践的愿望,学生喜欢参加吉他协会、舞蹈协会等各种各样的协会组织,根据学生的这种特点,可以引导学生组织和参加科技创新协会,组织相关的专业设计比赛等活动。从笔者所在金陵科技学院目前开展的各种专业设计比赛的情况来看,学生参与的热情非常高,在校园进行展示后,在学生中的反响也非常好。这些活动相应地也促进了学生学习专业课的热情。
八、积极鼓励学生参加老师的科研项目
过去本科生只能在课堂上见到老师,对老师所从事的科研活动一无所知,也不能感受学校的学术气氛。如果让学生参加到老师的科研中,对培养学生研究问题的能力有非常大的好处。在科研工作中,让学生做部分的工作,让学生知道研究的目的、研究的方法,虽然不能指望本科生能有像研究生一样的开发能力,但是对培养他们的能力还是大有好处的。
九、总结
培养学生的实践能力需要有一个比较好的实践环境,同时还需要各方面共同努力。在培养学生的实践能力方面,以下几条对从事学校和教师是比较重要的。
(1)如何培养学生实践工作能力是一个系统性的工程,需要专业老师、班主任、辅导员、学生会以及科研处这样的职能部门等多方面的统一配合。只有多方面的配合才能给学生创造一个良好的实践环境。
(2)专业老师需要与企业建立广泛的联系。为学生的实习和实践建立一个实习基地和场所,在学生走向工作岗位前作一些针对性的指导。
(3)专业老师自身的实践水平必须进一步提高。只有老师自身的水平提高才能帮助学生提高实践水平。一方面,学校可以提供让老师在企业挂职锻炼的机会或者进修的机会;另一方面,教师可以争取与企业联合开发一些横向的科研项目,提高教师的实践能力。
(4)学校应加强实验室的建设,提高设备的利用效率。同时加强与友好学校的联系,在设备条件不足的情况下,互通有无,为学生创造好的实践环境。
(5)加强校企合作,引入一些企业投资建设,建立企业命名的实验室,在投入较小的情况下取得比较大的效果。
综上所述,电力系统方面的专业课程建设是一项系统性的工程,而实践教学是跨接在学校教学与企业需求之间的桥梁,建设好这座桥梁是我们教育工作者义不容辞的责任,需要我们从事教育工作的各方面人士共同的长久的努力才能完成。
参考文献:
[1]高亮.电力系统微机继电保护[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2]杨正龙,寥欣.浅谈工科专业实践教学的特点和方法[J].中国建设教育,2009,(1-2).
[3]郑德明.四步教学法在电气专业实践教学环节中应用初探[J].化工职业教育,2006,(4).
[4]赵维武.本科生实践创新能力培养的研究[J].实验技术与管理,2006,(1).
(责任编辑:刘辉)
关键词:实践教学法;电力系统课程;实践环境建设
作者简介:王海祥(1972-),男,安徽和县人,金陵科技学院机电学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力系统方面课程的教学和科研。(江苏 南京 211169)
电力系统的相关课程在电气类专业中占有相当重要的地位,是该专业的学生必修课程,是学生成为电气专业工程师和技术人员的入门基础。但是电力系统相关的课程往往理论性比较强,所涉及的专业学科比较多,对学生的基础要求比较高。有的学生在学习的过程中反映课程比较难,甚至有的学生觉得听不懂、不理解、太枯燥,渐渐地失去了学习的兴趣,结果考试考查出来的结果比较差。如何提高学生的兴趣以及对专业知识的认知深度,是一个难题。
笔者在长期的教学中发现,通过全面综合地利用实践教学的方法,可以起到非常良好的教学效果,学生也明显表现出对该专业的好奇心和求知欲,尤其是基础较差但喜欢动手的学生的认知水平得到了明显的提高。下文即主要介绍综合实践教学法在电力系统课程中的详细应用。
一、理论教学中充分引入实践内容
理论教学是学生学习电气专业的必要过程,如何提高学生理解理论知识能力呢?可从以下几方面着手。
1.让学生对专业产生浓厚的兴趣具有基础性的意义
学生最关心的事情是毕业以后的工作和将来的事业。通过讲解本专业的就业情况以及目前主要电力行业公司的经营状况,国家在电力方面的发展政策,吸引学生对本专业产生浓厚兴趣。国家电网公司、南瑞集团、许继电气、核电厂等电力行业公司对学生有着非常大的吸引力,通过引导,让学生明白电力专业知识是进入这些公司的必要条件之一,从而增强学生学习动力。
2.结合时政,讲解电力行业重大事件,让学生关注电力行业的问题与发展
例如2008年南方雪灾引起的大范围停电,巴西夏季大停电事故,美国大停电事故。从中提出如何解决停电事故的问题,引导学生关注行业焦点问题。通过全球新能源发展的战略,结合朝鲜、伊朗核问题,提高学生的学习兴趣。让学生在上课的全过程中接受电力行业的信息。
3.充分利用多媒体教学系统进行形象教学非常关键
目前各校都安装有多媒体教学系统,充分利用好多媒体系统,可以让学生对电力设备实物有直观的认识。丰富的图片资料可以让学生对断路器、隔离开关等设备有感性认识,从而对这些设备的作用和原理有深刻的认识,对倒闸操作顺序等更容易理解,不用死记硬背,做到在理解中记忆。同时图片带来的冲击性效果能够提高学生的兴趣,例如特高压变压器、电力系统施工现场,看到这些图片,学生表现出比较浓厚的兴趣。动画以及视频资料对工作原理的理解有非常大的帮助。例如断路器的机构动作过程,自动重合闸工作原理等。包括一些向量图,如果采用动画的效果,其教学效果也比直接板书要强得多。
二、实验对学生巩固知识具有重要的意义
实验是教学的有益的补充,对学生理论学习的巩固起着重要的作用。像三段式电流保护、自动重合闸、变压器差动保护、距离保护、电容补偿等都是在实验室等能够实现的。这些实验的开展对学生综合应用各方面的知识能够起到很好的促进作用。通过这些验证性的实验,可以让学生对三段式电流保护、自动重合闸、变压器差动保护、距离保护、电容补偿等工作原理有深刻的理解。同时在实验的过程中,学生的动手能力会有非常大的提高,有助于学生走上工作岗位后迅速适应工作。通过对继电器、转换开关、光字牌等的使用可以将前后课程串联在一起,将合闸、保护性跳闸、自动重合闸、备用电路自投等知识联系在一起,建立电力系统整体运行的概念,将学生认为相互矛盾的知识统一起来。例如对“既然有了手动合闸,还要搞个自动重合闸,到底谁说了算? ”这样的问题,通过综合性的实验,学生自己会得到问题的答案。
除了验证性的实验之外,创新型的实验往往可以使学生的知识应用水平更上一个台阶。例如“利用单片机实现过电流保护的实验”就对学生提出了更高的要求,需要学生综合利用单片机的知识以及电力系统的知识来实现。单片机的硬件可以先制作好,重点让学生通过软件实现电流的采样、电流有效值的计算、数值大小判定、延时等多方面功能,全面深刻了解微机保护在电力系统中的应用。虽然未必每个学生都能独立完整地完成,但是对学生理解和掌握微机保护的原理是十分有好处的。
通过实验,学生所学的知识会得到明显的强化,把一个做过实验的班级和一个未做过实验的班级的考试结果进行对比,发现做过实验的班级的平均成绩明显高于未做过实验的班级。
三、实习与参观让学生感触真实的电力系统环境
如果有条件,让学生能够参观一些小型的变配电所或者电力设备的制造厂,感触一下真实的电力系统的设备环境,将会对学生专业知识的培养有非常大的帮助,参观过变配电所的学生都表示参观给他们留下非常深刻的印象。现场的参观可以让学生看到断路器、母联柜、光字牌等书本上简略介绍的设备,对电力系统的进线、出线,电能的变换、输送等有了直接的认识。
组织学生参观学校的配电系统,让学生知道自己的宿舍的电是如何来的。由学校的高压配电房开始,到低压配电房,到到教学楼的低压配电箱,许多学生在实地看过以后,有一种恍然大悟的感觉:哦,原来电是这样来到宿舍的。
四、利用相关的图纸资料建立学生工程设计的基础思想
利用设计院设计好的图纸,让学生对电力系统的设计、建设施工建立初步的印象。通过布置绘图题的形式,让学生参考标准图纸绘制包括控制屏和配电屏的原理图在内的图纸。尽管在上课时,教了学生相关的电气符号,绘制了不少的电气图来讲解配电线路基本的原理,但是许多学生在考试时仍然不会画,甚至看不懂。通过读图、画图,让学生离毕业后的工程实践更近,更容易理解理论知识。
五、课程设计、毕业设计是综合提高学生知识应用能力的好方法
大学的课程多数是面向工程实践的,对于某些课程,安排课程设计是很有必要的。例如“电力系统微机型保护”这门课,课程中讲了很多的算法,同时对各种保护的具体实现做了分析,学生听过以后觉得与“电力系统继电保护”差别不是很大,甚至将书上的逻辑图当成是硬件图。通过课程设计能够让学生清楚微机保护是如何实现的,硬件构成包括哪些要素,软件设计时要考虑哪些因素,软件是怎样实现逻辑图的分析的。
课程设计是培养学习自学能力、综合应用知识的能力、研究开发能力的一个重要方法。让一个人学会游泳的最好方法就是将他扔到水中,如果光让他成天学习游泳的理论,到了水里他一样不会游。通过课程设计,学生更容易明白为什么要学这门课,这门课的重点是什么,学到的知识怎么应用。所以根据相关课程需要,安排相应的课程设计是十分必要的,虽然老师的工作量会有所增加,但是可以获得相当好的教学效果。
毕业设计同样也是培养学生综合应用知识的能力一种很重要的过程。毕业设计往往是对学生大学知识的一个总的检阅。利用好毕业设计的过程,可以培养学生很多方面的能力,有的学生甚至通过毕业设计还有了发明创造。
六、开放实验室,积极鼓励学生参加各种比赛
每年都会有许多大学生竞赛,比如大学生电子创新大赛,通过这些比赛可以锻炼学生的动手能力、创新能力,对于专业课的学习也是有非常大的促进作用。例如对微机保护装置的设计和制作、自动抄表系统的设计和制作,都能够帮助学生理解电力专业的知识。
向学生开放实验室可以更好地让学生开展实践活动。学生在毕业设计、课程设计和准备各种类型的比赛时,需要用到单片机实验箱、电压电流互感器、继电器等设备,这些设备在帮助学生提高实践能力的过程中是十分必要的。
七、组织学生参加各种专业兴趣小组
处于青年时期的学生具有强烈的参与社会实践的愿望,学生喜欢参加吉他协会、舞蹈协会等各种各样的协会组织,根据学生的这种特点,可以引导学生组织和参加科技创新协会,组织相关的专业设计比赛等活动。从笔者所在金陵科技学院目前开展的各种专业设计比赛的情况来看,学生参与的热情非常高,在校园进行展示后,在学生中的反响也非常好。这些活动相应地也促进了学生学习专业课的热情。
八、积极鼓励学生参加老师的科研项目
过去本科生只能在课堂上见到老师,对老师所从事的科研活动一无所知,也不能感受学校的学术气氛。如果让学生参加到老师的科研中,对培养学生研究问题的能力有非常大的好处。在科研工作中,让学生做部分的工作,让学生知道研究的目的、研究的方法,虽然不能指望本科生能有像研究生一样的开发能力,但是对培养他们的能力还是大有好处的。
九、总结
培养学生的实践能力需要有一个比较好的实践环境,同时还需要各方面共同努力。在培养学生的实践能力方面,以下几条对从事学校和教师是比较重要的。
(1)如何培养学生实践工作能力是一个系统性的工程,需要专业老师、班主任、辅导员、学生会以及科研处这样的职能部门等多方面的统一配合。只有多方面的配合才能给学生创造一个良好的实践环境。
(2)专业老师需要与企业建立广泛的联系。为学生的实习和实践建立一个实习基地和场所,在学生走向工作岗位前作一些针对性的指导。
(3)专业老师自身的实践水平必须进一步提高。只有老师自身的水平提高才能帮助学生提高实践水平。一方面,学校可以提供让老师在企业挂职锻炼的机会或者进修的机会;另一方面,教师可以争取与企业联合开发一些横向的科研项目,提高教师的实践能力。
(4)学校应加强实验室的建设,提高设备的利用效率。同时加强与友好学校的联系,在设备条件不足的情况下,互通有无,为学生创造好的实践环境。
(5)加强校企合作,引入一些企业投资建设,建立企业命名的实验室,在投入较小的情况下取得比较大的效果。
综上所述,电力系统方面的专业课程建设是一项系统性的工程,而实践教学是跨接在学校教学与企业需求之间的桥梁,建设好这座桥梁是我们教育工作者义不容辞的责任,需要我们从事教育工作的各方面人士共同的长久的努力才能完成。
参考文献:
[1]高亮.电力系统微机继电保护[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2]杨正龙,寥欣.浅谈工科专业实践教学的特点和方法[J].中国建设教育,2009,(1-2).
[3]郑德明.四步教学法在电气专业实践教学环节中应用初探[J].化工职业教育,2006,(4).
[4]赵维武.本科生实践创新能力培养的研究[J].实验技术与管理,2006,(1).
(责任编辑:刘辉)