“电气设备故障诊断技术”课程专题式授课

严家明， 张建文， 曹海洋， 方永丽

(中国矿业大学 信息与电气工程学院， 江苏 徐州 221116)



“电气设备故障诊断技术”课程专题式授课

严家明， 张建文， 曹海洋， 方永丽

(中国矿业大学 信息与电气工程学院， 江苏 徐州 221116)

摘要：本文分析了专题式授课的核心要素，探讨了“电气设备故障诊断技术”课程专题式授课的教学实践，得出教学专题设置应以“系统完整性、层次递进性、独立实践性”为原则，专题内容应理论联系实际；“学生为主、教师为辅”的专题授课方式能有效激发学生学习热情，互评机制有利于促进学生共同进步。

关键词：专题；分组学习；交流讨论

0引言

专题式授课就是根据课程内容的内在联系及逻辑关系，对教学内容进行提炼和整合，形成既先后衔接又相对独立的系列专题，并围绕专题选择有效激励学生积极参与互动的教学方法，从而实现集中深入教学的一种教学模式[1-4]。

“电气设备故障诊断技术”是电气工程学科的一门专业必修课程，该课程具有理论基础广、工程实践强的特点，理论基础主要包含绝缘、检测及计算机等学科理论，工程实践主要面向各类电力设备。由于每类学科均有自己的理论体系，每种电力设备也有自己独特的运行方式，这种学科多元性及设备运行独特性也为开展专题式教学提供了天然条件。

为了提高教学效果，培养综合素质，我校专业课程教研组采用专题式授课的方式组织“电气设备故障诊断技术”课程的教学。本文基于我校的教学实践，探讨了“电气设备故障诊断技术”课程专题式授课的教学方式及其实践。

1专题式授课的核心要素

专题式授课的核心要素是教学专题的设置及教学方式的选择。

1.1教学专题设置

教学之初首先需要设置教学专题，教学专题设置遵循如下原则：

1)系统完整性

基于教学大纲将课程的教学内容提炼概括为一系列的教学专题，这些专题必须能有效覆盖教学大纲中的所有教学内容，做到教学知识的系统完整性。

2)层次递进性

课程教学内容之间具有各种各样的内在联系和逻辑关系，基于这种属性，专题设置时须遵循层层递进的原则，即下一专题不仅要基于上一专题还要高于上一专题，各专题内容相互关联又层层递进，形成一个由浅入深循序渐进的有机整体，利于学生对知识的理解掌握。

3)独立实践性

每个具体专题均是针对某一类问题或现象提炼而出，因此专题本身具有相对独立性；对专题问题的分析须坚持理论联系实际的原则，并在需要时设置实验或实践环节，培养学生解决某类问题的能力。

1.2教学方式选择

专题式教学的目的是希望采用有效激发学生积极参与性的教学形式来提高教学效果，培养学生的综合能力。在专题教学实践中，“分组学习讨论”是能够提高学生积极参与课堂教学及实践积极性的一种有效形式，即在教学过程中将学生分组，并将教学过程划分为预备自学、课堂讨论及实践验证三个阶段，在各个阶段分别通过组织学生查阅资料、交流讨论及生产实践等方式开展教学，从而提高学生提出问题、分析问题及解决问题的能力。

2专题式授课的教学实践

“电气设备故障诊断技术”是我校电气工程与自动化专业的专业课程，由于该专业未开设先修课程“高电压技术”，在讲授过程中须先补高电压理论知识，导致该课程的教学内容较多。但我校该课程的总学时量较少(只有40学时)，为了提高教学效果，我校专业课程教研组采用专题式授课的方式组织该课程的教学。

2.1教学专题设计

“电气设备故障诊断技术”课程基于绝缘、检测及计算机等学科理论，介绍了常用电力设备的故障诊断问题，其教学内容主要有：①电气设备故障诊断技术的作用、现状及发展方向；②气体、液体和固体绝缘基本理论；③电气设备绝缘预防性试验；④电容型试品、避雷器、绝缘子、变压器、电力电缆、断路器及GIS等高压电力设备绝缘故障诊断的原理及方法；⑤红外、紫外及激光成像技术在电气设备故障诊断中的应用；⑥人工神经网络、模糊数学、专家系统、小波分析及信息融合技术等新理论在电气设备故障诊断中的应用[5]。

本着“系统完整性、层次递进性及交叉实践性”的原则，该课程设置15个教学专题(如表1所示)。

表1　“电气设备故障诊断技术”教学专题

表1中的15个专题相互独立，且整体覆盖了该课程大纲的所有教学内容，同时在内容上又层层递进(如表2所示)：首先介绍基础理论部分，然后推进到电力设备故障部分，实现理论到实践的转移；基础理论部分又按照多学科分类，电力设备故障又按照由共性到个性、由普遍到特殊的顺序层层递进；对于个性故障，又遵循由外绝缘到内绝缘、由简单到复杂的顺序层层推进。同时，对每种电力设备故障均进行实践验证，最后进行综合设计。这种理论联系实践、层层递进的专题设置方式，符合认识规律，教学中易于学生理解掌握，从而提高了教学效果。

表2“电气设备故障诊断技术”专题的层次属性

序号名称学时学科性质堂实践01故障诊断现状2综述02绝缘电气特性3绝缘03硬件监测系统1检测04软件诊断系统3计算机基础理论05局部放电2106绝缘老化2107故障光辐射11共性故障08电容型设备1109氧化物避雷器1110绝缘子1111电力电缆2112电力变压器3113高压断路器1114GIS31个性故障电力设备故障15综合设计4综合综合

2.2分组学习讨论法

采用分组学习讨论法的教学方式组织“电气设备故障诊断技术”课程的专题教学，关键在于将教学过程划分为预备自学、课堂讨论及实践验证三个阶段：①预备自学阶段，即专题教学开始前，组织学生分组，尽量做到不同水平的学生均衡搭配；布置他们查阅专题资料，指导学生从提出专题问题、多学科交叉分析问题以及解决问题等角度进行组内交流讨论，并写出小组报告。②课堂讨论阶段，组织每个小组基于小组报告，在课堂上就专题问题的提出、分析及解决进行阐述，同时进行组间交流讨论，最后由教师统一、完善。③实践验证阶段，每个小组对问题及其解决方案进行实践验证，鼓励学生进行创新性实验的探索，并基于验证及讨论结果撰写实践报告。

现给出一个教学班级开展“局部放电”专题教学过程的设计示例(如表3)，以供参考。

表3专题教学过程设计示例

阶段步骤学时预备自学阶段①分配组员(5组为宜,每组5-7人);②组员查阅局部放电发生、发展过程中的物理、化学及材料变化,放电检测及抑制措施;③组内交流讨论;⑤写小组报告。课前课堂讨论阶段每小组分别阐述小组报告(每组10分钟)1组间交流讨论(35分钟)教师总结完善(15分钟)1实践验证阶段各小组实践验证(35分钟)创新性讨论探索(15分钟)1后期撰写实践报告课后

分组学习讨论法在教学过程中强调“学生为主、教师为辅”，改变了传统教学中“教师满堂灌、学生被动接受”的局面，激发了学生的学习热情；教学过程中理论联系实践，并带有研究探索性质，培养了学生分析解决问题的能力。另外，该方式使学生们在合作中交流，培养了学生们的团队意识，特别将不同水平的学生混合编组，以优秀者带动较差者，促进了共同进步。

2.3教学效果评价

本课程教研组连续三届共对18个教学班级的“电气故障诊断技术”进行了专题式教学试点，取得了令人满意的教学效果。在学习积极性方面，91%学生认为学习的目的性更强了，93%认为学习不再枯燥，课堂出勤率平均为96%(缺席者多为事假或病假)；在能力培养方面，89%学生认为提高了分析解决问题的能力，培养了研究思维；90%认为提高了实践动手能力；在期末考试成绩方面，也高于传统教学的考试成绩，以14级6个班为例，平均分数为83.5，达到了良好水平，高于传统教学平均分难达80的局面，总及格率为89%，也高于传统的82%。

在这些良好的教学效果中，重要的是成绩中等或中下的学生进步最为明显，可塑性也较强，因此在专题教学过程中，须时刻注意这部分学生的学习积极性及学习状态，并鼓励他们积极上进；对于成绩较差的学生，要加强引导，并鼓励优秀学生起带头示范作用，帮助较差学生逐渐赶上。

3专题式授课需要注意的问题

虽然“电气设备故障诊断技术”课程采取专题式教学方式取得了较好的教学效果，但在教学实践中，仍需要注意以下问题：

(1)控制教学节奏：在教学过程中，虽然强调“学生为主、教师为辅”，但并不是说教师撒手不管，教师须有效控制教学进度及节奏，使教学过程能够按计划有序推进。

(2)避免发生争论：整个教学过程中始终贯穿学生之间的交流讨论，但须在轻松友好的氛围中进行，要避免学生之间无谓的争执，打乱课堂秩序，影响教学效果。

(3)协调教师教学：组织多名教师分别主持不同专题的教学，在实践中可以使学生感受到不同教师的知识背景和教学风格，避免审美疲劳。但在教学开始之前，教师间须加强沟通协调，共同把握大纲及专题的总体安排，避免教学过程中出现交叉重复；在教学过程中，教师间还应定期会同协商，讨论教学进度、学生情况以及遇到的问题，进行统一面对、共同解决，以提高教学质量。

(4)优化考评机制：由于分组学习讨论是以小组为单位进行的，故其考评需要综合考虑学生组内学习情况、组间学习情况及考试情况。对于组内学习情况，可以组织组内自评；对于组间学习情况，可以组织组间互评；考试成绩由教师评判。互评机制可以促进同学们在考评过程中学习别人的长处，认识自己的不足，有利于共同进步。

4结语

本文对“电气设备故障诊断技术”的专题式教学实践进行了探索，得到如下结论：

(1)专题式教学的核心要素是教学专题的设置及教学方式的选择。教学专题设置须依据教学大纲，并遵循系统完整性和层次递进性的原则进行。

(2)分组学习讨论法是专题教学的一种有效方式，教学过程遵循“学生为主、教师为辅”的原则激发了学生的学习自主性。

(3)建立学生互评机制，有利于学生学习别人长处、认识自己不足，促进共同进步。

参考文献：

[1]郭贵莲，张秀芝．自动控制理论专题授课方案研究[J]．南京：电气电子教学学报．2002，24(2)：105～106．

[2]黄美荣，杨瑞娟，李小平．专题式教学及其在通信课程中的应用探讨[J]．武汉：空军雷达学院学报．2010，24(3)：221～223．

[3]刘秋平，强根荣，王海滨，等．专题式教学方法在有机化学实验教学中的应用探索[J]．兰州：高等理科教育．2014，117(5)：98～102．

[4]张学奇．专题式教学与能力、素质培养[J]．承德：承德石油高等专科学校学报．2001，3(3)：33～35．

[5]张建文．电气设备故障诊断技术[M]．北京：中国水利水电出版社，2006．

Project-based Teaching Mode for Electrical Equipment Fault Diagnosis Technology Course

YAN Jia-ming, ZHANG Jian-wen, CAO Hai-yang, FANG Yong-li

(SchoolofInformationandElectricalEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China)

Abstract:This paper analyzes core factors of project-based teaching, and then explores its practice to the course of Electrical Equipment Fault Diagnosis. The results reveal that: the teaching projects should be established according to the rules of system integrity, hierarchy graduality and independence practice; the contents of each project should be set according to the principle of integrating theory with practice; the project-based teaching mode of student center and teacher supplement may effectively stimulate students' study passion; the method of mutual examination among students may be beneficial to motivate progressing together.

Keywords:project; study in groups; exchange and discuss

文献标识码：A

文章编号：1008-0686(2016)01-0077-04

中图分类号：G642.0; TM8

收稿日期:2015-03-22;修回日期:2015-05- 18基金项目：中国矿业大学教学改革与建设项目(2013G16)

第一作者：严家明(1977-)，男，博士，讲师，主要从事高电压技术方面的教学与科研工作，E-mail:yanjiaming888@163.com