论文部分内容阅读
【摘要】由于电力变压器容量较大,在日常生活中很难见到,因此即使使用多媒体教学,也无法加深学生对变压器内部结构的印象。本文通过对变压器一系列课程理论和实践内容进行改革,不仅使学生能够掌握其主要内容,更使得课程内容与企业生产实践相结合,使学生的能力得到较大提高。
【关键词】变压器;实践教学;项目教学
1. 研究意义
变压器设计与制造课程理论性较强,其基本原理是建立在电磁感应等比较抽象的理论基础上,包括电磁学、热力学、工程力学和材料力学等学科的知识,是一门综合性较强的学科。由于电磁理论很抽象,力学的分析也比较复杂,因此学生普遍认为该门学科难学,缺乏学习热情。此课程的教学模式一直是以理论教学方式进行的,但是对于制造方面知识的理解仅以理论方式教授,学生很难理解和掌握。
由于电力变压器造价高昂、电压等级较高,在目前国内各大高校中,即使是重点院校,仍然无法让学生们应用实际的产品进行实训或试验操作,甚至对于某些变压器厂家来说,也无法完成电力变压器的试验任务,需要到指定的国家试验中心进行试验。同时,由于传统的教学模式,不仅使学生无法掌握其主要内容,更使得课程内容与企业生产实践相脱节,因此,对变压器设计及制造系列课程及其实践内容的改革势在必行。
2. 应用前景
在该项目实施过程中,与国内同类层次学校的类似课程相比,该系列课程及实践内容有其独特的优势。
优势一:教育理念
由于课程的教育理念存在一定超前,所以其教学模式、教学方法、教学手段和课程教学资源等方面都有所创新。
优势二:课程模式
采用“项目导向,任务驱动”的课程模式,应用“项目指导教学”进行教学设计与组织。
优势三:课程结构和内容体系
通过模拟企业真实的工作环境,让学生亲身参与到工作过程中,从而学习和掌握与工作过程相关联的知识和技能。
3. 拟采取的改革措施
3.1 课程内容采用项目教学方式
经过前期的调研、资料分析和整理,从工业生产实际应用出发,将变压器设计与制造的内容归纳整理,以设计一台实际电力变压器产品为目标,分别从磁场、电场、温度场及应力场四大部分,对产品进行设计,使本来互不相关的四大场分析问题相互融合、相互关联,并形成与企业接轨的内部教材。
3.2 教学方式改为边讲边设计的形式
将教学过程设置为四大模块,每一个模块都以同一产品参数为基础进行分析与计算,以磁场计算部分为基础,逐步扩展到电场、温度场及应力场的计算与分析,环环相扣,最终在课程结束之后,能够完成一台实际产品的设计,且包含简单的图纸绘制过程。
3.3 实践环节的改进
验证、优化阶段:鉴于电力变压器的试验内容实现起来比较困难,因此引入三维电磁场分析软件,针对学生在理论课程上设计的变压器产品进行场问题的计算与分析,对自己设计的产品进行校核和优化。
工艺制造阶段:引入“模拟变压器绕组绕制模型”的理念,将学生在理论课上设计的产品数据,通过工艺过程的分析,让学生自己动手绕制一个绕组模型,既能够深刻理解变压器的绕组材料特性、结构模式、绕制方式等知识点,又能够提高学生的学习兴趣,同时提高了学生的实践能力,达到学以致用的目的。
4. 具体改革内容
根据企业现有生产任务书中的技术参数,对变压器的电磁参数进行计算,首先必须满足国家标准及有关技术标准中的规定及用户的要求,同时还应具有较好的技术经济指标(优化设计涉及的内容),遵循企业设计原则,对产品进行设计。
首先,把典型的项目转化为课程的学习项目,构建以实际应用为目标的课程内容体系。
然后,以产品设计开发为主线,设计任务书为目的,包括实践知识和理论知识等内容,将学习任务具体化,课程内容的安排围绕学习任务的完成而展开。课程的总体设计步骤包含:(1)根据任务书确定原始技术数据;(2)计算铁心基本参数,选择相应材料,计算绕组参数(磁场内容);(3)进行绝缘设计,确定变压器主、纵绝缘结构(电场内容);(4)短路特性分析(磁场内容);(5)损耗、温升计算(温度场内容);(6)短路力计算(应力场);(7)其他内容计算。
课程内容选择“必需、够用”为度,以电磁设计流程为主线进行教学,以学习任务为中心整合理论与实践,为学生提供完整系统的学习机会。
课程以“项目导向、任务驱动”,其教学内容以项目形式呈现,覆盖变压器设计全部重要的知识点、随着设计过程的深入、知識点从简单到复杂的过程,全面推进课程教学内容,使学生能够在项目工作任务的驱动下,积极参与项目任务实施。
5. 实现目标
本课程将不断充实内容,加强与实际应用的符合度,将课程内容与实际项目案例重新整合,实施“项目导向、任务驱动”教学。
课程采用“三阶段递进式”教学(产品设计、工艺制造、验证与优化)。
第一阶段通过实际产品的设计,即项目中的“教、学、算”,使学生经历企业生产设计中的具体流程,其产品的开发过程,从而在完成学习任务的过程中掌握变压器的基础知识;
第二阶段是在完成设计的基础上,感受工艺过程,引入“模拟变压器绕组绕制模型”,使学生亲身参与到工作过程中,体会企业产品生产制造过程;
第三阶段是产品的验证与优化阶段,使学生产品优化的流程及重点有所了解,在仿真过程中,深化理论课程的知识,全面掌握变压器设计与制造的企业生产及开发过程,学习项目文档编写、项目结题报告的撰写等。
本课程应用型特征明显,课程内容与企业生产设计紧密结合,能够在课堂教学方面始终贯穿理实融合思想,充分训练学生的实践能力,整体教学过程实践性环节比例加大,通过学习完本门课程,能够实现学生对产品的初步设计,运行工况分析,提高学生的分析、解决问题能力,提高学生的综合素质。
6. 考核过程
变压器设计与制造是一门比较难的专业课,对于综合知识的掌握要求比较高,同时由于学生的感性认知并不好,所以给课程教授带来了一定的难度,同时课程还要求学生具有一定程度的实践知识,因此在考核时比较重视综合能力的考核。
在工作任务完成过程中,考查学生在任务完成过程中的表现,并给予成绩评定。
平时考核学生的综合能力,通过随堂测试考核学生的基础知识,然后空过专项应用设计考核学生的综合能力,设计采用实际工程案例对产品进行电磁设计,重点考核学生对变压器设计方法的掌握程度和解决工程问题的能力,同时培养学生的创新精神和创造能力,重点考核学生综合能力及基础知识的掌握程度。
教师在学生考核结束后,要对其考试成绩进行分析,有针对性的对成绩偏低的学生进行访谈,了解学生为什么分数较低,是教师的原因还是其他原因,以达到检验教学效果的目的。
关注过程,引导探究创新。教学中不仅要使学生获得基础知识和基本技能,而且要着力引导学生进行自主探索,培养自觉发现新知、发现规律的能力。这样既能使学生对知识有深层次的理解,又能让学生在探索的过程中学会探索的科学方法。让学生的学习不仅知其然,还知其所以然。
7. 结语
要提高本课程的教学效果,必须从教学内容、实践项目和课程考核等方面对课程的教学方法进行改进,提升学生牢固基本内容、综合运用所学知识解决实际问题、以及实践应用的能力。
通过两年的教学内容改革,学生在知识领域和实践能力上都得到了很大的提高,锻炼了学生的动手能力和实际操作能力,提高了学生的技能水平,巩固了理论知识,同时使学生通过完成项目任务获得了成就感。
参考文献:
[1]杨贵平.电机与变压器课程的改革与探索.职业教育.
[2]王喆,黄明益.电机与变压器的教学教改探索.技术应用.
[3]张丽珍.《电机与变压器》课程教学改革与体会.交流平台.
作者简介:孙昕(通讯作者)沈阳工学院 信息与控制学院,副教授,研究方向:电气工程及其自动化。
【关键词】变压器;实践教学;项目教学
1. 研究意义
变压器设计与制造课程理论性较强,其基本原理是建立在电磁感应等比较抽象的理论基础上,包括电磁学、热力学、工程力学和材料力学等学科的知识,是一门综合性较强的学科。由于电磁理论很抽象,力学的分析也比较复杂,因此学生普遍认为该门学科难学,缺乏学习热情。此课程的教学模式一直是以理论教学方式进行的,但是对于制造方面知识的理解仅以理论方式教授,学生很难理解和掌握。
由于电力变压器造价高昂、电压等级较高,在目前国内各大高校中,即使是重点院校,仍然无法让学生们应用实际的产品进行实训或试验操作,甚至对于某些变压器厂家来说,也无法完成电力变压器的试验任务,需要到指定的国家试验中心进行试验。同时,由于传统的教学模式,不仅使学生无法掌握其主要内容,更使得课程内容与企业生产实践相脱节,因此,对变压器设计及制造系列课程及其实践内容的改革势在必行。
2. 应用前景
在该项目实施过程中,与国内同类层次学校的类似课程相比,该系列课程及实践内容有其独特的优势。
优势一:教育理念
由于课程的教育理念存在一定超前,所以其教学模式、教学方法、教学手段和课程教学资源等方面都有所创新。
优势二:课程模式
采用“项目导向,任务驱动”的课程模式,应用“项目指导教学”进行教学设计与组织。
优势三:课程结构和内容体系
通过模拟企业真实的工作环境,让学生亲身参与到工作过程中,从而学习和掌握与工作过程相关联的知识和技能。
3. 拟采取的改革措施
3.1 课程内容采用项目教学方式
经过前期的调研、资料分析和整理,从工业生产实际应用出发,将变压器设计与制造的内容归纳整理,以设计一台实际电力变压器产品为目标,分别从磁场、电场、温度场及应力场四大部分,对产品进行设计,使本来互不相关的四大场分析问题相互融合、相互关联,并形成与企业接轨的内部教材。
3.2 教学方式改为边讲边设计的形式
将教学过程设置为四大模块,每一个模块都以同一产品参数为基础进行分析与计算,以磁场计算部分为基础,逐步扩展到电场、温度场及应力场的计算与分析,环环相扣,最终在课程结束之后,能够完成一台实际产品的设计,且包含简单的图纸绘制过程。
3.3 实践环节的改进
验证、优化阶段:鉴于电力变压器的试验内容实现起来比较困难,因此引入三维电磁场分析软件,针对学生在理论课程上设计的变压器产品进行场问题的计算与分析,对自己设计的产品进行校核和优化。
工艺制造阶段:引入“模拟变压器绕组绕制模型”的理念,将学生在理论课上设计的产品数据,通过工艺过程的分析,让学生自己动手绕制一个绕组模型,既能够深刻理解变压器的绕组材料特性、结构模式、绕制方式等知识点,又能够提高学生的学习兴趣,同时提高了学生的实践能力,达到学以致用的目的。
4. 具体改革内容
根据企业现有生产任务书中的技术参数,对变压器的电磁参数进行计算,首先必须满足国家标准及有关技术标准中的规定及用户的要求,同时还应具有较好的技术经济指标(优化设计涉及的内容),遵循企业设计原则,对产品进行设计。
首先,把典型的项目转化为课程的学习项目,构建以实际应用为目标的课程内容体系。
然后,以产品设计开发为主线,设计任务书为目的,包括实践知识和理论知识等内容,将学习任务具体化,课程内容的安排围绕学习任务的完成而展开。课程的总体设计步骤包含:(1)根据任务书确定原始技术数据;(2)计算铁心基本参数,选择相应材料,计算绕组参数(磁场内容);(3)进行绝缘设计,确定变压器主、纵绝缘结构(电场内容);(4)短路特性分析(磁场内容);(5)损耗、温升计算(温度场内容);(6)短路力计算(应力场);(7)其他内容计算。
课程内容选择“必需、够用”为度,以电磁设计流程为主线进行教学,以学习任务为中心整合理论与实践,为学生提供完整系统的学习机会。
课程以“项目导向、任务驱动”,其教学内容以项目形式呈现,覆盖变压器设计全部重要的知识点、随着设计过程的深入、知識点从简单到复杂的过程,全面推进课程教学内容,使学生能够在项目工作任务的驱动下,积极参与项目任务实施。
5. 实现目标
本课程将不断充实内容,加强与实际应用的符合度,将课程内容与实际项目案例重新整合,实施“项目导向、任务驱动”教学。
课程采用“三阶段递进式”教学(产品设计、工艺制造、验证与优化)。
第一阶段通过实际产品的设计,即项目中的“教、学、算”,使学生经历企业生产设计中的具体流程,其产品的开发过程,从而在完成学习任务的过程中掌握变压器的基础知识;
第二阶段是在完成设计的基础上,感受工艺过程,引入“模拟变压器绕组绕制模型”,使学生亲身参与到工作过程中,体会企业产品生产制造过程;
第三阶段是产品的验证与优化阶段,使学生产品优化的流程及重点有所了解,在仿真过程中,深化理论课程的知识,全面掌握变压器设计与制造的企业生产及开发过程,学习项目文档编写、项目结题报告的撰写等。
本课程应用型特征明显,课程内容与企业生产设计紧密结合,能够在课堂教学方面始终贯穿理实融合思想,充分训练学生的实践能力,整体教学过程实践性环节比例加大,通过学习完本门课程,能够实现学生对产品的初步设计,运行工况分析,提高学生的分析、解决问题能力,提高学生的综合素质。
6. 考核过程
变压器设计与制造是一门比较难的专业课,对于综合知识的掌握要求比较高,同时由于学生的感性认知并不好,所以给课程教授带来了一定的难度,同时课程还要求学生具有一定程度的实践知识,因此在考核时比较重视综合能力的考核。
在工作任务完成过程中,考查学生在任务完成过程中的表现,并给予成绩评定。
平时考核学生的综合能力,通过随堂测试考核学生的基础知识,然后空过专项应用设计考核学生的综合能力,设计采用实际工程案例对产品进行电磁设计,重点考核学生对变压器设计方法的掌握程度和解决工程问题的能力,同时培养学生的创新精神和创造能力,重点考核学生综合能力及基础知识的掌握程度。
教师在学生考核结束后,要对其考试成绩进行分析,有针对性的对成绩偏低的学生进行访谈,了解学生为什么分数较低,是教师的原因还是其他原因,以达到检验教学效果的目的。
关注过程,引导探究创新。教学中不仅要使学生获得基础知识和基本技能,而且要着力引导学生进行自主探索,培养自觉发现新知、发现规律的能力。这样既能使学生对知识有深层次的理解,又能让学生在探索的过程中学会探索的科学方法。让学生的学习不仅知其然,还知其所以然。
7. 结语
要提高本课程的教学效果,必须从教学内容、实践项目和课程考核等方面对课程的教学方法进行改进,提升学生牢固基本内容、综合运用所学知识解决实际问题、以及实践应用的能力。
通过两年的教学内容改革,学生在知识领域和实践能力上都得到了很大的提高,锻炼了学生的动手能力和实际操作能力,提高了学生的技能水平,巩固了理论知识,同时使学生通过完成项目任务获得了成就感。
参考文献:
[1]杨贵平.电机与变压器课程的改革与探索.职业教育.
[2]王喆,黄明益.电机与变压器的教学教改探索.技术应用.
[3]张丽珍.《电机与变压器》课程教学改革与体会.交流平台.
作者简介:孙昕(通讯作者)沈阳工学院 信息与控制学院,副教授,研究方向:电气工程及其自动化。