《工廠供電》微課程教學設計探究

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一、引言

微課程是指時間在10分鐘左右，以闡述某一知識點為目標，以短小精悍的在線視頻為表現形式，以學習或教學應用為目的的在線教學視頻。由于微課程具有“位微不卑”、“課微不小”、“步微不慢”、“效微不薄”等優勢，近些年在高校掀起了微課程的研究之風。但是，目前高校的微課程研究多集中于基礎類課程教學，而在專業課程的教學中應用甚少。基于此，筆者在多年教學經驗的基礎上，進行了電氣工程類專業課程“工廠供電”的微課程設計探索，并將微課設計過程中的體會分享給大家。

二、微課選題

工廠供電是我校自動化專業的一門主干專業課程，其主要任務是以企業供配電系統的一次部分為主，使學生初步掌握一般企業供配電系統和電氣照明運行維護和設計計算所必需的基本理論和基本知識，是一門理論與實際結合較緊密的課程。筆者從事工廠供電的課堂教學已經十余年，具有一定的課堂教學經驗，現將該課程制作成微課的形式，既服務于電氣專業學生，又可以為非電氣專業的學生敞開學習第二專業知識的大門。受微課自身特點的限制，一個微課中所包含的知識內容是有限的，因而在微課中重點和難點不應設置太多，重點、難點解析應盡可能簡潔明了，從而達到10分鐘就能掌握某方面的知識或技能的目的。基于此，微課選題應偏重基本知識點。應用到本課程，變電站的各種主接線方式、負荷統計的方法、繼電保護的基本要求等都可以做成微課的形式。本文選擇變電站電氣主接線中的一個基本知識點———“橋形接線”作為微課設計的案例，探討電氣專業課程該如何進行微課設計。

三、微課制作過程

（一）選題背景

“工廠供電”是我校自動化專業唯一的一門強電課程，設置于第七學期，該課程的先修課程為“電機與拖動基礎”。該專業學生在學習該課程之前，未接觸電力系統的任何專業知識，因此，在進行微課設計的時候，應盡量使微課構思設計巧妙、有趣，循序漸進地引導學生，以達到最佳的學習效果。本次微課選擇的內容為該課程第1章“供電系統基本概念”中的第二小節。在第一小節中，已經對電力系統的基本概念、電壓等級、供電系統在電力系統中的地位和作用、供電系統的主接線方式等基本概念做了一定的介紹。本次微課，承接上堂課的教學內容，介紹工廠供電系統中變電站的電氣主接線形式。變電站的電氣主接線是由各種電氣設備及其連接線所組成的，用以接受和分配電能，是供電系統的重要組成部分，其設計的好壞直接關系到電氣設備的選擇、配電設備的布置及運行的可靠性與經濟性，因此是變電站設計的重要任務之一。從整個課程體系來看，本節內容處于一個比較重要的地位。

（二）教學目標

本次課的教學目標：掌握橋形接線的適用場合、橋形接線的類型，理解橋形接線的特點。要求：識別和繪制橋形電氣主接線圖，結合變電站電氣主接線實例理解其適用場合。其中橋形接線的類型為本次課重點，橋形接線的特點為本次課難點。

（三）教學方式

授課形式采用以多媒體教學為主，板書為輔。教學手段采用啟發式、案例式、比較法、列舉法等多種教學方法相結合。

（四）教學設計

1.橋形接線適用場合。首先從企業變電所的設計現狀出發，分析企業變電所為了保證對重要的一、二級負荷可靠供電，廣泛采用由兩回電源線路受電、企業內部裝設兩部變壓器的情況，從而采用啟發式教學，引出橋形接線的適用場合：橋形接線適用于企業變電所中只有兩臺變壓器和兩條線路的情況。

2.橋形接線圖。指出“根據橋連斷路器的位置不同”，橋形接線分為兩種類型，即內橋和外橋，讓同學們以此識別內橋和外橋接線圖，如圖1、圖2所示。

3.橋形接線的特點。此處重點以內橋接線為例，分析該接線形式的優缺點。（1）內橋接線的優點：①線路投、切靈活，不影響其他回路的工作。結合多媒體上的電氣主接線圖，以動畫的形式展現線路投切時的操作順序。此處涉及到投切線路時隔離開關和斷路器的操作順序務必正確的問題，順序錯誤會導致嚴重后果，因此，筆者在此處插入一個視頻短片，描述在工作現場發生實際的誤操作而導致嚴重的人身和設備危害問題，讓學生對誤操作的后果留下足夠深刻的印象，從而掌握正確的操作順序。也就是說，通過視覺和聽覺的共同沖擊，增強學生對該知識點的感受。②布置簡單，占地面積小，可發展為單母線分段接線。此處以動畫的形式展現如何由內橋接線發展為單母線分段接線的過程。（2）內橋接線的缺點：接著從內橋接線的優點出發，相應地引出與此對應的內橋接線的缺點，即：變壓器投切操作復雜，故障檢修影響其他回路。此時亦以動畫的形式描述變壓器投入和切除時的操作步驟，讓同學們對高壓開關的操作順序有更加深刻的體會。

4.內橋接線的適用場合。從內橋接線的優缺點出發，采用“啟發式”教學，讓同學們總結出內橋接線的適用場合：適用于受電線路較長（即線路故障多），而主變年負荷利用小時數高（即主變不經常切換）且無穿越功率的場合。

5.外橋接線的適用場合。由于外橋接線的優缺點恰恰與內橋接線相反，借此機會，利用翻轉課堂理念，調動學生參與的積極性，讓學生利用“比較法”，自己分析外橋接線的特點。此時任課教師可以略講此環節。

6.全橋接線。從前面的講述出發，可以很自然地延伸出全橋接線圖，如圖3所示。此時學生很容易識別該接線圖，理解該接線形式的優點：對變壓器和線路的操作均方便，運行靈活，適應性強；缺點：所需設備多，投資大，變電所占地面積大；適用場合：適用于少數用電量很大且非常重要的大型企業的總降壓變電所。

7.案例分析。采用“案例法”，以學校35kV總降壓變電站橋形接線電氣主接線圖為例，讓同學們把所學理論知識與現場實踐有效結合起來，達到學以致用的目的。8.布置作業。樹立“以學生為中心”的理念，充分發揮學生是知識的主動構建者身份，布置學生課外收集相關企業變電站的橋形電氣主接線圖，結合現場實際進行橋形接線的具體分析。

四、總結

筆者圍繞“橋形接線”這個知識點，在本次微課設計過程中采用現代化的多媒體課件為主、傳統板書和視頻短片為輔的教學形式，對教學路線進行了精心的設計，將教學內容深入淺出地傳達給學生，達到了較為理想的教學效果。“工廠供電”課程的特點是理論與工程實踐聯系緊密，因此在微課設計過程中不拘泥于課本原始內容，適當的引入工程實際現場出現誤操作的視頻案例，引入本校35kV變電站的電氣主接線圖案例，激發學生更強的學習興趣，以達到最佳的教學效果。總之，希望通過本次微課程的設計，達到“拋磚引玉”的效果，對電氣類專業課程微課設計的發展起到一定的推動作用。

作者:吳娜 公茂法 樊淑嫻 單位:山東科技大學