陳菲，劉亞琳，張瑩文

基于計算機的“架空輸電線路設(shè)計”課程教學改革與探索＊

陳菲，劉亞琳，張瑩文

（洛陽師范學院，河南 洛陽 471934）

“架空輸電線路設(shè)計”是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)拓展課，通過這門課的學習，學生要掌握架空輸電線路的基本理論，理解架空輸電線路設(shè)計的步驟，畢業(yè)后具有從事相關(guān)領(lǐng)域工作的基本能力，因此此課程的學習需要將理論與實踐有效結(jié)合起來，才能達到較好的教學效果。針對目前教學中存在的一些問題及不足，基于計算機應用軟件對課程進行了相關(guān)的改革與探索，不僅提升了教學質(zhì)量，而且為其他工科專業(yè)課程提供借鑒。

“架空輸電線路設(shè)計”；計算機應用軟件；教學改革；教學質(zhì)量

隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，高壓、超高壓、特高壓輸電線路建設(shè)速度加快，電力行業(yè)急需大量輸電線路設(shè)計專業(yè)技術(shù)人才。洛陽師范學院電氣工程及其自動化從2017年開設(shè)了“架空輸電線路設(shè)計”課程，該課程不僅涉及線路工程中的基礎(chǔ)知識，同時還為輸電線路施工提供了理論支持[1]。為了能夠讓學生學好“架空輸電線路設(shè)計”這門課程，有效提高教學質(zhì)量和教學效果，加強學生的工程應用能力，針對“架空輸電線路設(shè)計”課程教學中存在的問題展開研究，提出基于計算機的“架空輸電線路設(shè)計”課程教學改革，激發(fā)學生對“架空輸電線路設(shè)計”的學習興趣，重點培養(yǎng)學生的理論聯(lián)系實際的工程思想。

1 “架空輸電線路設(shè)計”課程教學中存在的問題

“架空輸電線路設(shè)計”針對實際輸電線路工程的設(shè)計任務，教授的內(nèi)容從基本的設(shè)計原理到實際的設(shè)計方法，具體包括架空輸電線路基本知識、設(shè)計用氣象條件、架空線的機械物理特性和比載、架空線的各種計算、架空線的振動和防振、路徑選擇和桿塔定位等多方面知識。課程涉及氣象知識、工程測量、水文與地質(zhì)、土木結(jié)構(gòu)、電氣工程以及機械工程六大領(lǐng)域[2]，需要學生具備較為廣泛的專業(yè)基礎(chǔ)知識。這在一定程度上增加了學生自主學習的難度與積極性。

由于架空輸電線路的特殊性和復雜性，目前主要以理論教學為主，在教學過程中，教學模式比較單一，一般通過多媒體課件、板書講授理論知識，這種教學方法對學生進行工程知識的培養(yǎng)和灌輸存在不足，學生會覺得枯燥抽象，學習的積極性不高，學習效果不理想，難以利用所學線路設(shè)計的知識去解決實際輸電線路工程中出現(xiàn)的問題。同時，考核方式比較單一，成績的評定主要以期末考試為主，并結(jié)合學生的課堂表現(xiàn)及完成作業(yè)情況，考核的內(nèi)容難以覆蓋本課程所期望達到的能力培養(yǎng)目標。因此需要對教學方法和考核內(nèi)容及方式進行改革。

2 基于計算機的課程教學改革探索

為了切實落實工程應用型人才培養(yǎng)模式，改進“架空輸電線路設(shè)計”課程在教學過程中存在的問題與不足，特在原有的理論教學基礎(chǔ)上，增設(shè)了以計算機為載體的教學模式，積極探索人才培養(yǎng)的改進措施。

2.1 優(yōu)化教學內(nèi)容

教材內(nèi)容較多，學時較少，如果不分清主次，有選擇地學習重點知識，會浪費很多的學習精力和時間。教學過程中應抓住基礎(chǔ)知識、基本理論、計算機軟件這三條主線，依次了解架空線的組成、力學分析以及線路設(shè)計。計算機應用軟件能夠提供準確的地理信息和相關(guān)數(shù)據(jù)，并且完整收錄了現(xiàn)行國家規(guī)范設(shè)計手冊，實時更新了國家電網(wǎng)的桿塔型號及導地線、絕緣子串等配套附件，極大程度上豐富了各種參數(shù)的計算和驗算過程，縮短了計算時間，同時提高了計算的精確率，相比較手工計算、設(shè)計具有顯著的優(yōu)越性[3]。

結(jié)合工程案例，應用計算機軟件進行模擬，使學生對“架空輸電線路設(shè)計”有整體的理解和認識，通過對已經(jīng)建成的交直流輸電線路進行分析，能夠豐富課堂內(nèi)容，調(diào)動學生學習的積極性，從而掌握掌控輸電線路設(shè)計的一般步驟和方法，為以后從事相關(guān)行業(yè)的工作和研究奠定基礎(chǔ)。在授課過程中，針對設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題，適當加入思考討論環(huán)節(jié)，讓學生各抒己見，加深對知識點的理解。課后采取項目為導向，任務驅(qū)動的模式，將學生分組進行架空線的設(shè)計，結(jié)合實際案例，通過分析導線截面、受力情況、路徑如何、桿塔排列等，引導學生完成架空線的初步設(shè)計，為以后的施工圖設(shè)計做好充分的理論準備。

2.2 改進教學方法

傳統(tǒng)的課堂教學方法是教師占據(jù)主導地位，采用“滿堂灌”的教學方法，向?qū)W生傳授知識并形成技能技巧為主要目的，教學效果不理想，考慮到“架空輸電線路設(shè)計”中會涉及到很多實物圖片和原理圖，因此在課堂理論教學過程中，要采用多種教學方法相融合的方式[4]。

首先，采用任務驅(qū)動法和啟發(fā)式教學法相結(jié)合的方式，通過對任務的分析、分解、實施和評價，充分運用多媒體展示實物圖片、視頻短片等現(xiàn)代化的教學手段，講解架空線的基礎(chǔ)知識，使學生了解架空線的組成、氣象條件對架空線的影響等。其次，通過練習法、討論法以及探究學習法，對架空線各種條件下的受力情況進行計算，鞏固階段性學習成果。最后，通過實踐教學法，讓學生用計算機軟件進行架空輸電線路的整體設(shè)計。

采用啟發(fā)式教學法、任務驅(qū)動法、練習法、討論互動、實踐教學法等多種方法相融合，把抽象枯燥的內(nèi)容變得有趣具體，學生由怕學、不學變主動學習，通過不斷深化教學內(nèi)容，加深學生對知識點的理解和掌握。

2.3 增加實踐教學環(huán)節(jié)

“架空輸電線路設(shè)計”作為一門與工程實際聯(lián)系十分緊密的課程，只有將理論應用于實踐，才能促使學生更好地掌握和理解相關(guān)知識。因此，在理論教學的基礎(chǔ)上增加實踐環(huán)節(jié)，彼此之間形成互補，可以進一步提高教學效果和加強學生的動手能力及思維能力。

“架空輸電線路設(shè)計”中常用的計算機應該用軟件，比如谷歌地球、企業(yè)版電力之星與企業(yè)版道亨“架空輸電線路設(shè)計”系統(tǒng)，給學生布置課題，比如絕緣子串的組裝及施工圖繪制、架空線的力學計算、導地線應力弧垂曲線及安裝曲線繪制、平斷面圖的繪制、桿塔定位及其校驗、桿塔塔頭荷載及強度校驗、桿塔基礎(chǔ)設(shè)計等。學生按照實際工程設(shè)計規(guī)定，撰寫綜合作業(yè)說明書，編制設(shè)計手冊，利用計算機應用軟件繪制各種數(shù)據(jù)曲線與工程圖紙，能夠覆蓋“架空輸電線路設(shè)計”課堂教學的全部內(nèi)容。

實踐環(huán)節(jié)不再采用教師為主導的知識灌輸模式，而是依靠學生團隊按照所選擇課題的內(nèi)容，與實際工程相結(jié)合，以團隊協(xié)作的形式發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，激發(fā)學生的積極性、自主性和創(chuàng)造性。

2.4 多元化考核制度

基于計算機的“架空輸電線路設(shè)計”通過多元化、全維度的考核，對學生學習進行客觀的評價?？己艘云綍r成績、課題報告和期末考試三個部分來評價各環(huán)節(jié)的情況，其中平時成績以課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況及與教師的交流等作為評價依據(jù)，占考核成績的20%；課題報告以學生團隊完成所選課題的說明書、編制的設(shè)計手冊以及計算機應用軟件繪制的相關(guān)的設(shè)計圖紙作為評價依據(jù)，占考核成績的40%；期末考試考查學生對相關(guān)理論知識的掌握程度、對計算機應用軟件操作的熟練程度，占考核成績的40%。新的考核制度更有利于激發(fā)學生的學習積極性，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力和綜合應用能力[5]。

3 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，各種計算機軟件在工程設(shè)計領(lǐng)域的功能更加強大。因此本文針對洛陽師范學院電氣工程及其自動化專業(yè)“架空輸電線路設(shè)計”課程教學中存在的問題，提出了基于計算機的“架空輸電線路設(shè)計”課程教學改革與探索，對教學內(nèi)容進行優(yōu)化，對教學方法進行改進，增加計算機應用軟件進行設(shè)計的實踐教學環(huán)節(jié)及多元化的考核評價制度。實踐結(jié)果表明，通過計算機應用軟件對架空輸電線路進行設(shè)計，引導學生變注重知識為注重能力，提高了學生的設(shè)計能力，激發(fā)了學生的學習熱情，同時多元化考核方式能夠全面考查學生對“架空輸電線路設(shè)計”的綜合能力，提高課程教學質(zhì)量的同時也提高了學生的綜合素質(zhì)。

［1］鄒長春，王曉芳.高壓架空輸電線路施工課程案例教學研究［J］.山西建筑，2016，42（8）：237-238.

［2］黃力，牛媛媛，唐波.基于綜合作業(yè)的架空輸電線路設(shè)計教學模式改革［J］.學園，2019，12（17）：43-44.

［3］王亞雄，張善兵.淺談計算機軟件在架空輸電線路工程設(shè)計中的應用［J］.機電信息，2019（32）：49-51.

［4］張旭，李玲.《太陽能光伏發(fā)電技術(shù)》課程教學改革與實踐初探［J］.科技視界，2015（33）：190，246.

［5］夏微東.輸電線路施工課程課堂教學改革與實踐［J］.明日風尚，2017（10）：84.

2095－6835（2020）24－0093－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.24.031

陳菲（1990—），女，碩士研究生，助教，研究方向為需求側(cè)響應、智能用電、分布式能源。劉亞琳（1994—），女，碩士研究生，助教，研究方向為電力系統(tǒng)規(guī)劃與安全運行。張瑩文（1989—），女，碩士研究生，助教，研究方向為電能變換與電氣傳動。

洛陽師范學院2018年校級高等教育教改項目（編號：2018xjgj038）；洛陽師范學院2019年校級高等教育教改項目（編號：2019xjgj021）

〔編輯：王霞〕