“电气设备监测与故障诊断技术”课程教学初探

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摘要：电气设备监测与故障诊断技术是智能电网研究的重要课题，电气工程专业有必要开设这一专业课程。在该课程教学中需要注意三种关系，即教学体系与电力行业对专业人才需求之间的关系、教学体系与成熟的源学科课程教学体系的关系以及理论教学与实践能力培养的关系。提出了研究型教学体系的概念，分析了研究型教学体系的作用、内容及其培养模式，并对实践与创新能力培养方案进行了探讨。
【关键词】：电气工程；设备监测；故障诊断；研究型教学体系
　　作者简介：李玲（1914-），女，贵州贵阳人，武汉大学电气工程学院，工程师；舒乃秋（1954-），男，湖北黄冈人，武汉大学电气工程学院，教授。（湖北 武汉 430012）
　　中图分类号：G 42.0  文献标识码：A  文章编号：1001-0019（2011）3 -0184-02
　　
　　随着智能电网的提出，电气设备的状态监测与故障诊断技术将具有越来越广阔的发展和应用前景。[1-3]因此，有必要对电气工程专业学生开设相关专业课程。电气设备状态监测及故障诊断技术主要包括传感器技术以及数据分析技术，该课程涵盖了电气设备状态检修技术的核心内容，具有理论和实践结合紧密、技术性和应用性相结合的特点，是培养电气工程专业人才的特色课程，为电力系统的状态维修提供了技术基础，对保障电力系统安全可靠运行十分重要。
　　传统的教学方式中，老师主要以板书及口头传授的方式解释教学内容中的重难点知识，教学方式单一，教学方法落后，课堂气氛枯燥，使得学生处于被动接受的状况。这种方法很大程度上束缚了学生主观能动性的发挥，限制了学生的创新意识。以致出现学生反映教学内容抽象、所学知识不易掌握的现象，更加雅法将理论与实际联系起来，雅法将本课程知识与专业知识融会贯通。由于电气设备状态监测及故障诊断技术是专业性和实践性较强的课程，所以传统的教学方式更是难以取得良好的教学效果，有必要创建适应该课程特点的新型教学体系。
　　一、教学体系建设与实践的三种关系
　　根据“电气设备监测与故障诊断技术”课程的特点，在创建和实践教学体系的过程中要处理好以下三种关系。
　　一是教学体系与电力行业对专业人才需求之间的关系。虽然状态检修不是一门新技术，但我国电力行业推行状态检修却刚刚起步，必然要经历一个不断深化的认识过程。因此，教学活动应该充分重视源学科的学科基础，即注重状态检修、传感器和模式识别等技术的基本原理、概念和应用，还要从未来毕业生可能从事的岗位和就业的能力需求出发，反过来审视教学体系，调整教学目标定位，对教学内容进行取舍和丰富。
　　二是教学体系与成熟的源学科课程教学体系的关系。“电气设备监测与故障诊断技术”课程的知识基础是源学科的理论知识，未来发展也仍然将倚重于这些学科，所以，在创建课程的教学体系时不能简单地另起炉灶，重新构建新的教学体系，而应该以源学科课程的教学体系为基础，融入电力行业状态检修特色。
　　三是理论教学与实践能力培养的关系。电气工程专业人才应该属于工程应用型人才。用人单位考核毕业生，不仅限于毕业生的专业基础，更会考核他是否具有胜任电力行业一个特定应用领域实际工作的能力。因而，创建课程教学体系要充分利用和发挥优质教学资源，体现专业建设中的科研特色，以增强毕业生今后的就业竞争优势。
　　综合考虑上述三个关系，研究型教学体系正是“电气设备监测与故障诊断技术”课程教学活动的首选结构形式。
　　二、研究型教学体系的作用
　　研究型教学体系是一种以培养实践能力和创新能力为目标的新型教学体系，是教学体系转化的新课题。它提倡教学和科研一体化，不仅要相互渗透，还要具有实质的兼容性，提倡采用全新的教学方式、方法和全新的教学内容，使学生的学习不限于教师授课的基本原理和概念，而是立足教学，从实际情景或问题出发，在教科书和现实世界之间建立联系，通过提出问题、分析问题和解决问题三个步骤完成探究式学习。
　　研究型教学体系需要教师自身成为研究型人才，对自身的知识结构、能力及教育思想、理念及时更新和改革，同时不断反思教学方式方法等。因此，研究型教学的实施对教师的专业化发展有着积极的促进作用，推动了高素质教师队伍的建设，真正实现教学和科研工作并重，从而促进专业和学科建设，扩大学院和专业的影响力。
　　未来毕业生面对的是不断变化的社会，知识不断更新和老化，高校的教学本质应是培养学生可持续发展的能力。但是，传统的教学方式以知识传授为主，使得学生处于被动接受的状况中，很大程度上束缚了学生主观能动性的发挥，限制了学生的创新意识而令其难有作为。研究型教学体系改变传统的单向灌输式教学方式，在尊重教师主导作用的同时，强调师生之间的共同研究和互动，激发学生的学习兴趣，注重培育学生的实践能力，鼓励学生的创造思维和探究意识。这样做的好处在于：一方面强化了学生实践能力和创新能力，提高人才培养质量，加强专业特色和优势；另一方面增强了学生就业竞争力，密切结合当前电力行业发展新趋势和新需求，为学生就业开辟了一条新渠道。
　　基于实践能力和创新能力培养的研究型教学是发达国家一流大学推崇的教学改革模式。创建和实践研究型教学体系不仅能够提升“电气设备监测与故障诊断技术”课程的教学质量，而且能够推动教学和科研并重的专业化教师队伍良性发展。通过面向本科生的研究型教学体系的创建和实践，还可以将获取的经验应用到面向研究生或继续教育学生的教学体系中，最终形成有层次结构的电气设备状态检修系列课程的研究型教学体系。
　　三、教学目标、内容及模式
　　“电气设备状态监测及故障诊断技术”的教学体系必须根据教学目标对教学内容以及教学模式等要素进行合理组织。[4]
　　教学目标是整个教学体系的核心。它决定了教学活动的方向，主宰着教学体系构成要素的其他方面。因此，教学目标的定位对于教学体系的展开至关重要。研究型教学强调探究性的教和探究性的学，故教学目标的定位不是一成不变，而是在重视理论知识的基础上，随着相关技术的发展和电力行业推行状态检修的深化，进行不断的调整。
　　“电气设备监测与故障诊断技术”课程的教学内容较为复杂，是一个需要兼顾多种知识的跨学科体系。这是课程内容难以组织的原因。考虑在教学目标的指向下，以未来毕业生可能从事的岗位和就业的能力需求为导向，确定教学内容和教学重点，并根据毕业生和用人单位的反馈对教学内容进行取舍和丰富。
　　传统的课堂讲授的教学方法教学过程抽象，学生学习效率低。因此，应根据学科内容的特点，有针对性地采用多种教学形式，提高教学时效，充分调动学生学习的主动性和积极性。具体采用的方法包括：
　　（1）实施研究型教学，培养学生的实践能力和创新能力。教师在对基本原理、概念和技术讲述的基础上，依托具体的科研内容，引导学生创造性地运用知识和能力，自主地学习、研究和解决问题，在教师与学生、学生与学生之间的研讨中积累知识和培养能力。
　　（2）提高教学时效。由于相关专业在不断发展，新的专业知识不断涌现，教学内容也随之不断丰富。如何在有限的教学学时中完成教学任务是研究提高教学时效的原动力。如果将教学学时分摊到不断增加的教学内容上，必然讲不透、讲不深，这就要求老师在授课时合理分配不同重要程度知识点的讲授时间。
　　（3）开展课堂学术讨论。针对难点与热点问题，由老师提出研究重点与方向，学生通过大量查阅参考文献并结合工程实际，撰写课程论文，开展课堂讨论，这样不仅丰富了专业知识，而且调动了学生的学习积极性。
           
       （4）采用多样化的教学方法。采用先进的教学手段，如多媒体、网络浏览器等，将书本枯燥的原理知识可视化，更加生动形象地体现在学生面前。
　　（5）建立一支教学与科研相结合的专业化师资队伍，为培养创新型电力行业人才提供根本保证。
　　（ ）完善教材，使之切合实际、融入学科最新发展动态。
　　四、创新及实践能力培养
　　电气设备监测与故障诊断技术涉及状态检修、传感器和模式识别等方面知识，既涉及信号处理又涉及硬件设计。因此如何培养学生的创新及实践能力是学好该课程的关键。
　　第一，研究源学科课程的教学内容，从而进行优化整合，确定理论教学内容和教学重点。同时，挑选具有代表性的科研内容，作为教学交互内容，培养学生应用所学理论知识的能力，激发学生的创新思维。由于电气设备监测与故障诊断技术涉及多种传感器以及信号处理方法，老师在授课时可以寻找契机给学生普及关于传感器的种类、作用原理以及应用范围或者传感器返回信号的调理方法等知识，从而激发学生的好奇心及想象力，提高学习兴趣，而兴趣是最好的老师，学生也就会在课后摸索相关知识，这是创新的先决条件。
　　第二，注重动手能力的培养。例如，根据电力行业的需求和相关技术的最新发展动态，在教学过程中，老师开放式命题，要求学生自己动手设计相关传感器信号调理电路并动手制作，或者自己编程实现某一信号处理算法等，学生设计及制作完毕后撰写小论文，由老师审阅成果，指出设计的优缺点并给出分数，将该分数计入课程的最终评分。
　　第三，学习与科研项目相结合的教学方案。学生在课程学习的过程中便参与科研项目，老师将该课程相关部分分别交给学生负责，随着项目进度的不断发展，学生将书本理论知识不断向实际成果转化，并且不断改进设计方案，能够让学生掌握书本以外的知识，所学知识也由抽象变得具体，加上知识面的不断扩展，学生的自主科研能力以及创新能力均能稳步提高。
　　第四，加大实地参观力度。实地参观的目的是创造条件，使学生接触和了解我国电力企业电气设备检测与故障诊断技术的实际应用情况，并培养学生综合运用所学理论知识解决实际问题的能力。
　　五、结语
　　总之，“电气设备检测与故障诊断技术”课程应立足于培养学生的实践能力和创新能力，鼓励学生探究式学习，真正将理论与实际结合，实现教学与科研的一体化。
　　
　　参考文献：
　　[1]朱德恒,严璋,谈克雄.电气设备状态监测与故障诊断技术[M].北京:中国电力出版社,2009．
　　[2]苏鹏声,王欢.电力系统设备状态监测与故障诊断技术分析[J].电力系统自动化,2003,21(1): 1- 5．
　　[3]朱德恒,谈克雄.电气设备状态监测与故障诊断技术的现状与展望[J].电力设备,2003,4( ):1-8．
　　[4]杜利.高等教育教学体系八要素及其陀螺模型[J].中国教育科研与探索,200 ,(4):13-15．
　　（责任编辑：刘辉）
            
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