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基于優(yōu)秀工程師培育的電力電氣主系統課程建設
一、“發(fā)電廠(chǎng)電氣主系統”課程現狀
“發(fā)電廠(chǎng)電氣主系統”課程是我校特色專(zhuān)業(yè)基礎課，我校根據辦學(xué)定位的要求，在保證這些專(zhuān)業(yè)基礎課的教學(xué)要求的基礎上，在實(shí)踐性教學(xué)、現代化教學(xué)手段等方面有所加強。在實(shí)踐性教學(xué)方面，引入企業(yè)專(zhuān)家、技術(shù)人員參與本課程教學(xué)，通過(guò)講座、座談?dòng)懻摰刃问綖閷W(xué)生舉辦了許多形式多樣的創(chuàng )新教學(xué)活動(dòng)，并且安排學(xué)生進(jìn)行大量的現場(chǎng)實(shí)踐活動(dòng)。本專(zhuān)業(yè)已經(jīng)與30多家電力企業(yè)共建有實(shí)踐基地，每年利用課余時(shí)間安排學(xué)生深入電廠(chǎng)、變電站以及電力設備制造、試驗等企業(yè)單位進(jìn)行現場(chǎng)參觀(guān)，并由企業(yè)人員進(jìn)行現場(chǎng)培訓，從而大大提高了學(xué)生對本門(mén)課程的興趣，開(kāi)拓了視野，取得了良好的效果。在現代化教學(xué)手段上，將傳統的課堂教學(xué)與現代化多媒體教學(xué)、實(shí)際工程設計等相結合，整個(gè)教學(xué)過(guò)程以課堂板書(shū)、多媒體與錄像演示為基礎，通過(guò)實(shí)際工程設計來(lái)提高學(xué)生的整體規劃設計水平，并輔之以計算機仿真培訓及現場(chǎng)技能培訓來(lái)提升學(xué)生的現場(chǎng)工程實(shí)踐能力。此外，將與本課程相關(guān)的科研項目及科研成果引入教學(xué)，安排部分學(xué)生參與項目研究，使本課程教學(xué)質(zhì)量得到全面提高。
近年來(lái)本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的一些新技術(shù)發(fā)展很快，特別是美國提出進(jìn)行新能源革命從而帶動(dòng)美國經(jīng)濟復蘇的發(fā)展戰略后，全球掀起了新能源開(kāi)發(fā)及應用和智能電網(wǎng)的研究與建設的熱潮。本課程從2004年開(kāi)始進(jìn)行教學(xué)改革和課程建設工作，2008年通過(guò)校級精品課程驗收，2010年通過(guò)上海市級精品課程驗收，但一些建設內容以及教學(xué)理念、內容和方法仍需要緊跟新技術(shù)發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)，有所創(chuàng )新。
二、針對“卓越工程師”培養計劃提出的教學(xué)要求
電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)卓越計劃試點(diǎn)的人才培養目標是：以校企產(chǎn)學(xué)研戰略聯(lián)盟為平臺，對接電力行業(yè)，重視知識、能力、素質(zhì)的協(xié)同發(fā)展，培養“專(zhuān)業(yè)理論+工程實(shí)踐+創(chuàng )新能力”的電力技術(shù)人才。
卓越計劃的三個(gè)特點(diǎn)：一是行業(yè)企業(yè)深度參與培養過(guò)程;二是學(xué)校按通用標準和行業(yè)標準培養工程人才;三是強化培養學(xué)生的工程能力和創(chuàng )新能力。“發(fā)電廠(chǎng)電氣主系統”課程的具體建設，按照教育部、上海市教委及學(xué)校要求，將充分發(fā)揮我校“立足電力、立足應用、立足一線(xiàn)”的辦學(xué)理念，基于卓越工程師培養的平臺下，本門(mén)課程通過(guò)多方(現場(chǎng)工程人員，歷屆學(xué)生，任課教師等)調研對本課程的教學(xué)大綱、課程設計、認識實(shí)習及仿真實(shí)習進(jìn)行了研討，另外對目前實(shí)施卓越工程師計劃比較好的學(xué)校進(jìn)行調研，決定在理論教學(xué)環(huán)節和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節進(jìn)行創(chuàng )新，在本門(mén)課程的教學(xué)中引入項目教學(xué)法。
項目教學(xué)法是以工程實(shí)踐為導向、充分體現現代育理念的教學(xué)方法，在西方國家特別是德國被廣泛應用并且成效顯著(zhù)。項目教學(xué)法是通過(guò)完成一個(gè)完整的項目工作進(jìn)行的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，將多門(mén)課程所涉及的知識和技術(shù)通過(guò)一個(gè)明確的“項目任務(wù)”布置給學(xué)生，學(xué)生根據任務(wù)要求，運用所學(xué)的知識和技能，通過(guò)“確定項目任務(wù)—制訂工作計劃—組織項目實(shí)施—檢查考核評估—總結評比歸檔”等5個(gè)階段，采用團隊學(xué)習的方法，動(dòng)腦、動(dòng)手、交流和合作，最終完成項目任務(wù)并以成果的形式予以展現。本次基于卓越工程師教學(xué)平臺的“發(fā)電廠(chǎng)電氣主系統”課程建設將在理論教學(xué)環(huán)節和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節融入項目教學(xué)法的理念。
1.理論教學(xué)環(huán)節的改革
理論教學(xué)的改革涉及到每一個(gè)模塊，其中很多教學(xué)需要現場(chǎng)的支持。我校是一所電力院校，長(cháng)期和系統保持緊密聯(lián)系和良好關(guān)系，尤其上海電力公司給予我校大力幫助。另外我院在近五年的發(fā)展中大力發(fā)展實(shí)驗室，緊跟電力行業(yè)新技術(shù)，在硬件建設方面國內名列前茅。理論教學(xué)環(huán)節的改革將細化到教學(xué)的每一個(gè)知識點(diǎn)，將電力系統行業(yè)發(fā)展的新動(dòng)向、新趨勢、新技術(shù)及時(shí)傳遞給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，鼓勵他們的創(chuàng )新。
課程主要內容包括：能源和發(fā)電，電氣主接線(xiàn)及設計，廠(chǎng)用電接線(xiàn)及設計，常用計算的基本理論和方法，導體與電氣設備的原理與選擇，配電裝置，發(fā)電廠(chǎng)和變電站的控制和信號，共七個(gè)模塊。下面將針對七個(gè)知識模塊進(jìn)行介紹。
第一個(gè)知識模塊——能源與發(fā)電模塊：在原有介紹傳統能源與發(fā)電廠(chǎng)的基礎上，將引入新的綠色能源，對光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行介紹，通過(guò)現場(chǎng)的工程示范進(jìn)行說(shuō)明;另外還將課程設計環(huán)節的任務(wù)進(jìn)行布置，讓學(xué)生在第一次上課時(shí)了解到實(shí)踐環(huán)節的要求，使得學(xué)生在理論教學(xué)過(guò)程中可以同步完成大型作業(yè)的相應部分的任務(wù)。
第二、三兩個(gè)知識模塊作為一個(gè)整體——電氣主接線(xiàn)及設計、廠(chǎng)用電接線(xiàn)及設計這一部分，在介紹典型有匯流母線(xiàn)和無(wú)匯流母線(xiàn)的主接線(xiàn)的基礎上，結合上海發(fā)電廠(chǎng)外高橋電廠(chǎng)，閘電燃氣廠(chǎng)和變電站(奉賢換流站、南橋換流站、500千伏楊高變電站、220千伏森林變電站等)進(jìn)行講解。其中對于目前系統的大機組主接線(xiàn)的講解，例如單機容量100萬(wàn)千瓦的發(fā)電機，采用單元接線(xiàn)時(shí)發(fā)電機出口處是否裝設斷路器的優(yōu)缺點(diǎn)這一例子進(jìn)行分析，可結合山東鄒縣發(fā)電廠(chǎng)和新建的舟山發(fā)電廠(chǎng)進(jìn)行說(shuō)明，讓學(xué)生緊跟電力系統的發(fā)展。
第四個(gè)知識模塊——常用計算的基本理論與方法，對發(fā)熱和電動(dòng)力的理論推導可以簡(jiǎn)化，但對于提高導體載流量的措施需要詳細介紹。除了介紹傳統導體的發(fā)熱情況，還將對一些新型導體比如特種導線(xiàn)進(jìn)行介紹，會(huì )以中天科技的導體為例，擴大學(xué)生的知識面。
第五～七這三個(gè)知識模塊(導體和電氣設備的原理與選擇、配電裝置及發(fā)電廠(chǎng)和變電站的控制與信號)的講解結合課程設計進(jìn)行，另外采取企業(yè)教學(xué)和實(shí)驗室仿真教學(xué)。
在上述七個(gè)模塊理論環(huán)節的教學(xué)中也會(huì )同時(shí)穿插進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節的教學(xué)，上課除了采用傳統板書(shū)教學(xué)外，還會(huì )采用多媒體手段，多媒體資料除了靜態(tài)的，還會(huì )有一些動(dòng)畫(huà)、三維以及動(dòng)態(tài)資料，充分利用各種教學(xué)手段實(shí)現項目教學(xué)法的理念。
2.實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的創(chuàng )新
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節主要包括實(shí)驗室仿真教學(xué)、企業(yè)教學(xué)和課程設計環(huán)節。
(1)實(shí)驗室仿真教學(xué)。在這門(mén)課上課之前將借助我院的實(shí)驗室電力系統仿真平臺，通過(guò)教師的操作，讓學(xué)生對發(fā)電廠(chǎng)電氣主系統知識有些了解。比如一些典型發(fā)電廠(chǎng)和變電站的主接線(xiàn)情況、主要設備介紹，以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉換信號等，讓學(xué)生在上課之前對系統的感性認識加深。
對于理論環(huán)節的第七個(gè)知識模塊——發(fā)電廠(chǎng)和變電站的控制和信號教學(xué)，在理論知識的講解的基礎上，充分利用本學(xué)院的實(shí)驗室仿真平臺，進(jìn)行操作，對于斷路器的正常情況下的分合閘、故障下的自動(dòng)分閘及自動(dòng)重合閘，在計算機上通過(guò)一次接線(xiàn)圖的變化和三維圖形變化模擬現場(chǎng)的實(shí)際變化，通過(guò)燈光、音響等信號讓學(xué)生體會(huì )到現場(chǎng)的操作。
(2)企業(yè)教學(xué)。本次課程建設將在電氣主接線(xiàn)及設計、導體與電氣設備的原理與選擇以及配電裝置三個(gè)知識模塊引入企業(yè)教學(xué)。邀請上海電力公司經(jīng)驗比較豐富的工程師、上海大型電廠(chǎng)的總工對現場(chǎng)的主接線(xiàn)以及一些新型設備比如特種導線(xiàn)、新型開(kāi)關(guān)、互感器等進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)場(chǎng)地可以選擇現場(chǎng)或校內教學(xué)。對于配電裝置模塊的學(xué)習，組織學(xué)生到現場(chǎng)的發(fā)電廠(chǎng)或變電站進(jìn)行小班教學(xué)，學(xué)完之后立即看，加深學(xué)生的印象，改變之前的看完現場(chǎng)再學(xué)習，沒(méi)辦法把書(shū)本知識和現場(chǎng)結合在一起的情況。在理論課程結束時(shí)，會(huì )就學(xué)生所學(xué)知識在課外實(shí)習基地進(jìn)行技能培訓。
(3)課程設計環(huán)節。在教學(xué)計劃中改變傳統的學(xué)期末課程設計的方式，根據教師教學(xué)進(jìn)度分階段在日常教學(xué)中進(jìn)行。在第一次上課時(shí)就把實(shí)踐教學(xué)環(huán)節的要求和學(xué)生進(jìn)行說(shuō)明，本次采取小班教學(xué)，可以將30人的班級分成6小組，每組布置一個(gè)關(guān)于發(fā)電廠(chǎng)或變電站設計的課題，本次的課題來(lái)源于華東電力設計院和上海電力設計院的一些實(shí)際工程。采取小班完成項目的形式，每一小組設定一組長(cháng)，答辯時(shí)以小組形式進(jìn)行答辯，以培養學(xué)生的責任心及團隊合作精神。在教學(xué)的過(guò)程每完成相關(guān)部分的講解時(shí)，要求課程設計同時(shí)跟進(jìn)，比如講完電氣主接線(xiàn)及設計這一模塊時(shí)要求學(xué)生完成主接線(xiàn)方案及主變容量的選擇;講解完電氣設備原理與選擇這一部分時(shí)，學(xué)生應該進(jìn)行課程設計的第二個(gè)重點(diǎn)。講完所有理論部分時(shí)，學(xué)生的課程設計應進(jìn)入制圖階段，以往的制圖選擇的是手工畫(huà)圖，對于卓越班的學(xué)生要求其實(shí)行CAD制圖，這也是考慮到現場(chǎng)對工程師計算機能力的要求。
三、小結
本文首先對卓越工程師的要求進(jìn)行了介紹，然后在“發(fā)電廠(chǎng)電氣主系統”現狀的基礎上，貫穿項目教學(xué)法的理念，對該課程的理論教學(xué)環(huán)節和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節進(jìn)行了深度改革，充分體現了卓越計劃的三個(gè)特點(diǎn)。由于卓越計劃實(shí)施還不到一年，在今后的實(shí)施過(guò)程中還需探索、總結、完善、實(shí)施，不斷進(jìn)行調整、不斷進(jìn)步。
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