賈春娟，張衛(wèi)星，王廣柱，梁 軍，李可軍

(山東大學 電氣工程學院，山東 濟南250061)

直流輸電的發(fā)展已經(jīng)有100 多年歷史，全世界目前有近80 項實際直流輸電工程。我國直流輸電雖起步較晚，但已建成的工程也有10 多個，目前還有多個特高壓直流輸電工程項目正在建設(shè)中。

為了適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，我院增設(shè)了“高壓直流輸電”這門課程，作為電力電子專業(yè)方向的必修課，同時探索工程案例教學方法，研究如何結(jié)合高壓直流輸電工程實際，進行教學實踐探索。

1 工程案例教學法

1.1 案例教學的創(chuàng)立及推廣

案例教學法始于1870年，由美國哈佛大學法學院院長蘭德爾(C C. langdell )首創(chuàng)。它最初運用在法學教學領(lǐng)域里，主要以判決的案件作為教材，在教師的指導(dǎo)之下，讓學生運用掌握的理論知識，分析思考和討論案件中的各種疑難情節(jié)，逐步形成具有各自特點的處理法案。案例教學法在1910年被哈佛醫(yī)學院引入，對傳統(tǒng)的醫(yī)學教學進行改革。先是采用臨床實踐和臨床病理學會議兩種案例教學，后被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域。

由于哈佛法學院和醫(yī)學院案例教學的成功實踐，哈佛商學院，于1921年也正式推行了案例教學。正是經(jīng)過其完善推廣，案例教學才真正從哈佛大學走向世界，并在世界范圍內(nèi)產(chǎn)生了廣泛的影響［1-3］。

我國的案例教學也有20 多年歷史，對我國高校教育思想和教學方法的全面改革有著重要啟示和推動作用。目前，國內(nèi)這方面還處于理論與實踐的探索階段。工程案例教學法是案例教學在工作領(lǐng)域里的推廣是將發(fā)生于工程實踐中的客觀事實，經(jīng)過文字、數(shù)據(jù)、圖表和動畫等方式進行概括和整理，形成可用于課堂交流或探討的案例材料［4］。

案例教學法在工程教育方面的應(yīng)用，尚屬起步階段。將案例教學應(yīng)用于“高壓直流輸電”課程還是一個全新的嘗試。

2 “高壓直流輸電”工程案例教學法

實施工程案例教學，一方面要以研究的問題為中心，以學習掌握分析、解決問題的方法為目標，引導(dǎo)學生針對某一具體工程背景，學習、研究如何綜合運用多學科的知識和經(jīng)驗去分析和解決問題。另一方面教學中要以學生為主體，通過學生自主地閱讀、了解、思考案例，自主地討論、交流、研究案例，從而使他們獲得認識、分析、解決問題的思路、方法和能力，教師在其中起到組織和引導(dǎo)的作用。

2.1 實施方法

高壓直流輸電是電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用，該課程的教學與實際的高壓直流輸電工程關(guān)系密切。筆者以該課程為例，說明工程案例教學的實施方法。

(1)案例應(yīng)該以點帶面

“高壓直流輸電”課程教學實踐過程中，案例的選擇應(yīng)該針對章節(jié)或?qū)ｎ}，將該部分中的各個知識點貫穿起來，不宜分得過細，選用的工程案例要有相對完整性。

(2)案例教學需貫穿始終

實際選擇工程案例時，應(yīng)該以一個典型的工程案例為主線，貫穿始終，給學生一個相對完整的工程訓(xùn)練。

(3)學生分組相對固定

學生分組討論和集中交流是案例教學過程中非常重要的組織形式。在對學生進行分組時，各分組成員應(yīng)該相對固定。

(4)各分組人數(shù)與案例多少結(jié)合

每個分組的人數(shù)多少應(yīng)該與案例教學中選取案例的多少相配合，這樣每次分組報告時，可以由分組中各成員來擔當，使得每個成員都有做報告的機會。這樣便于大家的參與，也方便教師考評成績。

2.2 案例的選擇與設(shè)計

筆者在案例教學課程教改的探索中，主要選擇了以下幾個工程案例，結(jié)合到課程教學中。

(1)換流變壓器設(shè)計及參數(shù)選擇

從換流變壓器的作用開始，引入變壓器的參數(shù)如何選擇問題，結(jié)合三峽—常州直流輸電工程實例，引導(dǎo)學生掌握換流變壓器設(shè)計及參數(shù)計算的方法和過程，通過實際案例中的數(shù)據(jù)，反映理論公式在實際中的應(yīng)用。

(2)平波電抗器設(shè)計及參數(shù)選擇

從平波電抗的作用，引出平波電抗器參數(shù)的確定原則，結(jié)合葛洲壩-上海直流輸電工程中平波電抗器的實例，引導(dǎo)學生分別從限制故障電流上升率、平抑直流電流的紋波、防止直流側(cè)低負荷時電流斷續(xù)等幾個方面，結(jié)合相關(guān)理論計算公式，進行實際平波電抗器設(shè)計，并啟發(fā)學生思考工程實際中平波電抗器參數(shù)選取時，需要考慮的哪些實際問題等。

(3)無功補償與交流側(cè)濾波器設(shè)計

結(jié)合直流輸電原理，引入交流系統(tǒng)的無功與諧波問題，在相關(guān)理論知識介紹之后，以葛洲壩—上海直流輸電工程案例，進行無功補償與交流側(cè)濾波器實例設(shè)計，加深理論知識的理解，建立工程理念。

(4)直流輸電工程整體方案設(shè)計

整體方案設(shè)計是在課程內(nèi)容基本完成之后，作為一個整體用來將各章節(jié)知識點進行關(guān)聯(lián)，并結(jié)合具體直流輸電工程方案的案例。實踐過程中，筆者采用向家壩—上海的±800kV 特高壓直流輸電示范工程項目的成套設(shè)計技術(shù)方案作為案例［5］。

3 案例教學實例

(1)問題引出:利用多媒體向?qū)W生展示作為案例的葛洲壩—上海直流輸電工程概況，引出該實際工程的諧波抑制與無功補償問題。

(2)建立工程量級概念:根據(jù)葛洲壩—上海直流工程相應(yīng)的交流濾波器以及無功補償裝置的工程數(shù)據(jù)，建立工程量級的概念。

(3)構(gòu)建理論知識體系:以課堂理論教學方式，介紹換流站交流側(cè)的特征諧波、非特征諧波概念和數(shù)量關(guān)系，介紹直流輸電工程無功消耗的工程計算方法、無功分組容量計算、濾波器特性及設(shè)計方法等，形成完整的知識架構(gòu)。

(4)工程案例分析與設(shè)計:學生通過分組收集資料，研究不同的直流輸電工程實例，如向家壩—上海的±800kV 直流工程、三峽—常州±500kV 直流工程等。學生在對理論知識進行加深理解和綜合運用的基礎(chǔ)上，各個分組撰寫關(guān)于工程案例的交流濾波器設(shè)計分析報告。

(5)課堂交流討論:每個分組指派一名學生進行案例設(shè)計介紹，并回答其他分組學生的問題。

(6)教師點評:教師的點評主要分兩部分，一部分要穿插在學生分組討論中，以提問的方式對課堂討論進行適當引導(dǎo);另一部分是在每個分組報告結(jié)束時，給出適當?shù)木C合評價［6］。

4 結(jié)語

通過筆者對“高壓直流輸電”課程工程案例教學方法幾年的探索實踐，主要有以下三點體會:

(1)案例教學應(yīng)當配合理論教學展開。案例教學要以理論教學為前提和基礎(chǔ)，在實施案例教學之初，教師要簡明扼要地告訴學生案例分析涉及的有關(guān)理論知識、引導(dǎo)學生依據(jù)理論建立分析框架。

(2)引導(dǎo)學生轉(zhuǎn)變觀念，增強學生溝通能力和討論的技巧。鼓勵學生集思廣益，取長補短，從而篩選出完美的方案。

(3)教師點評要把握底線，要善于捕捉學生發(fā)言的亮點，同時也要基于對學生觀點的歸納、綜合和引伸，從實際聯(lián)系理論的角度加以點評，以幫助學生提高分析和判斷能力，并將討論引向縱深。

工程案例教學方法讓學生在課堂上解讀實際工程，激發(fā)學生積極參與的興趣。通過實施，充分提升工程教學理念。探索新的高等工程教育模式，在提倡科技創(chuàng)新、素質(zhì)教育的環(huán)境下，很有推廣價值。

［1］ 黃清.案例教學在移動通訊課程中應(yīng)用與思考［J］.南京:電氣電子教學學報，2009(9):18-20

［2］ 楊光富，張宏菊. 案例教學:從哈佛走向世界--案例教學發(fā)展歷史研究［J］. 上海:外國中小學教育，2008 (6):1-5

［3］ 郭忠興. 案例教學過程優(yōu)化研究［J］. 北京:中國大學教學，2010(1):59-61

［4］ 歐儉平，馬愛純，蔣紹堅. 工程案例教學法在熱能與動力工程專業(yè)課教學改革中的實踐［J］.南寧:高教論壇，2006，10(5):131 -132

［5］ 劉振亞. 特高壓直流輸電研究成果專輯(2007年)［M］.北京:中國電力出版社，2008

［6］ 朱厲欣. 對工程案例教學環(huán)節(jié)的構(gòu)想［J］. 長沙:湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報，2008，8(4):142-144