基于计算机的“架空输电线路设计”课程教学改革与探索＊

陈菲，刘亚琳，张莹文

基于计算机的“架空输电线路设计”课程教学改革与探索＊

陈菲，刘亚琳，张莹文

（洛阳师范学院，河南 洛阳 471934）

“架空输电线路设计”是电气工程及其自动化专业的一门专业拓展课，通过这门课的学习，学生要掌握架空输电线路的基本理论，理解架空输电线路设计的步骤，毕业后具有从事相关领域工作的基本能力，因此此课程的学习需要将理论与实践有效结合起来，才能达到较好的教学效果。针对目前教学中存在的一些问题及不足，基于计算机应用软件对课程进行了相关的改革与探索，不仅提升了教学质量，而且为其他工科专业课程提供借鉴。

“架空输电线路设计”；计算机应用软件；教学改革；教学质量

随着中国经济的不断发展，高压、超高压、特高压输电线路建设速度加快，电力行业急需大量输电线路设计专业技术人才。洛阳师范学院电气工程及其自动化从2017年开设了“架空输电线路设计”课程，该课程不仅涉及线路工程中的基础知识，同时还为输电线路施工提供了理论支持[1]。为了能够让学生学好“架空输电线路设计”这门课程，有效提高教学质量和教学效果，加强学生的工程应用能力，针对“架空输电线路设计”课程教学中存在的问题展开研究，提出基于计算机的“架空输电线路设计”课程教学改革，激发学生对“架空输电线路设计”的学习兴趣，重点培养学生的理论联系实际的工程思想。

1 “架空输电线路设计”课程教学中存在的问题

“架空输电线路设计”针对实际输电线路工程的设计任务，教授的内容从基本的设计原理到实际的设计方法，具体包括架空输电线路基本知识、设计用气象条件、架空线的机械物理特性和比载、架空线的各种计算、架空线的振动和防振、路径选择和杆塔定位等多方面知识。课程涉及气象知识、工程测量、水文与地质、土木结构、电气工程以及机械工程六大领域[2]，需要学生具备较为广泛的专业基础知识。这在一定程度上增加了学生自主学习的难度与积极性。

由于架空输电线路的特殊性和复杂性，目前主要以理论教学为主，在教学过程中，教学模式比较单一，一般通过多媒体课件、板书讲授理论知识，这种教学方法对学生进行工程知识的培养和灌输存在不足，学生会觉得枯燥抽象，学习的积极性不高，学习效果不理想，难以利用所学线路设计的知识去解决实际输电线路工程中出现的问题。同时，考核方式比较单一，成绩的评定主要以期末考试为主，并结合学生的课堂表现及完成作业情况，考核的内容难以覆盖本课程所期望达到的能力培养目标。因此需要对教学方法和考核内容及方式进行改革。

2 基于计算机的课程教学改革探索

为了切实落实工程应用型人才培养模式，改进“架空输电线路设计”课程在教学过程中存在的问题与不足，特在原有的理论教学基础上，增设了以计算机为载体的教学模式，积极探索人才培养的改进措施。

2.1 优化教学内容

教材内容较多，学时较少，如果不分清主次，有选择地学习重点知识，会浪费很多的学习精力和时间。教学过程中应抓住基础知识、基本理论、计算机软件这三条主线，依次了解架空线的组成、力学分析以及线路设计。计算机应用软件能够提供准确的地理信息和相关数据，并且完整收录了现行国家规范设计手册，实时更新了国家电网的杆塔型号及导地线、绝缘子串等配套附件，极大程度上丰富了各种参数的计算和验算过程，缩短了计算时间，同时提高了计算的精确率，相比较手工计算、设计具有显著的优越性[3]。

结合工程案例，应用计算机软件进行模拟，使学生对“架空输电线路设计”有整体的理解和认识，通过对已经建成的交直流输电线路进行分析，能够丰富课堂内容，调动学生学习的积极性，从而掌握掌控输电线路设计的一般步骤和方法，为以后从事相关行业的工作和研究奠定基础。在授课过程中，针对设计中可能出现的问题，适当加入思考讨论环节，让学生各抒己见，加深对知识点的理解。课后采取项目为导向，任务驱动的模式，将学生分组进行架空线的设计，结合实际案例，通过分析导线截面、受力情况、路径如何、杆塔排列等，引导学生完成架空线的初步设计，为以后的施工图设计做好充分的理论准备。

2.2 改进教学方法

传统的课堂教学方法是教师占据主导地位，采用“满堂灌”的教学方法，向学生传授知识并形成技能技巧为主要目的，教学效果不理想，考虑到“架空输电线路设计”中会涉及到很多实物图片和原理图，因此在课堂理论教学过程中，要采用多种教学方法相融合的方式[4]。

首先，采用任务驱动法和启发式教学法相结合的方式，通过对任务的分析、分解、实施和评价，充分运用多媒体展示实物图片、视频短片等现代化的教学手段，讲解架空线的基础知识，使学生了解架空线的组成、气象条件对架空线的影响等。其次，通过练习法、讨论法以及探究学习法，对架空线各种条件下的受力情况进行计算，巩固阶段性学习成果。最后，通过实践教学法，让学生用计算机软件进行架空输电线路的整体设计。

采用启发式教学法、任务驱动法、练习法、讨论互动、实践教学法等多种方法相融合，把抽象枯燥的内容变得有趣具体，学生由怕学、不学变主动学习，通过不断深化教学内容，加深学生对知识点的理解和掌握。

2.3 增加实践教学环节

“架空输电线路设计”作为一门与工程实际联系十分紧密的课程，只有将理论应用于实践，才能促使学生更好地掌握和理解相关知识。因此，在理论教学的基础上增加实践环节，彼此之间形成互补，可以进一步提高教学效果和加强学生的动手能力及思维能力。

“架空输电线路设计”中常用的计算机应该用软件，比如谷歌地球、企业版电力之星与企业版道亨“架空输电线路设计”系统，给学生布置课题，比如绝缘子串的组装及施工图绘制、架空线的力学计算、导地线应力弧垂曲线及安装曲线绘制、平断面图的绘制、杆塔定位及其校验、杆塔塔头荷载及强度校验、杆塔基础设计等。学生按照实际工程设计规定，撰写综合作业说明书，编制设计手册，利用计算机应用软件绘制各种数据曲线与工程图纸，能够覆盖“架空输电线路设计”课堂教学的全部内容。

实践环节不再采用教师为主导的知识灌输模式，而是依靠学生团队按照所选择课题的内容，与实际工程相结合，以团队协作的形式发现问题、分析问题、解决问题，激发学生的积极性、自主性和创造性。

2.4 多元化考核制度

基于计算机的“架空输电线路设计”通过多元化、全维度的考核，对学生学习进行客观的评价。考核以平时成绩、课题报告和期末考试三个部分来评价各环节的情况，其中平时成绩以课堂表现、作业完成情况及与教师的交流等作为评价依据，占考核成绩的20%；课题报告以学生团队完成所选课题的说明书、编制的设计手册以及计算机应用软件绘制的相关的设计图纸作为评价依据，占考核成绩的40%；期末考试考查学生对相关理论知识的掌握程度、对计算机应用软件操作的熟练程度，占考核成绩的40%。新的考核制度更有利于激发学生的学习积极性，激发学生的创新能力和综合应用能力[5]。

3 结语

随着科学技术的不断进步和发展，各种计算机软件在工程设计领域的功能更加强大。因此本文针对洛阳师范学院电气工程及其自动化专业“架空输电线路设计”课程教学中存在的问题，提出了基于计算机的“架空输电线路设计”课程教学改革与探索，对教学内容进行优化，对教学方法进行改进，增加计算机应用软件进行设计的实践教学环节及多元化的考核评价制度。实践结果表明，通过计算机应用软件对架空输电线路进行设计，引导学生变注重知识为注重能力，提高了学生的设计能力，激发了学生的学习热情，同时多元化考核方式能够全面考查学生对“架空输电线路设计”的综合能力，提高课程教学质量的同时也提高了学生的综合素质。

［1］邹长春，王晓芳.高压架空输电线路施工课程案例教学研究［J］.山西建筑，2016，42（8）：237-238.

［2］黄力，牛媛媛，唐波.基于综合作业的架空输电线路设计教学模式改革［J］.学园，2019，12（17）：43-44.

［3］王亚雄，张善兵.浅谈计算机软件在架空输电线路工程设计中的应用［J］.机电信息，2019（32）：49-51.

［4］张旭，李玲.《太阳能光伏发电技术》课程教学改革与实践初探［J］.科技视界，2015（33）：190，246.

［5］夏微东.输电线路施工课程课堂教学改革与实践［J］.明日风尚，2017（10）：84.

2095－6835（2020）24－0093－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.24.031

陈菲（1990—），女，硕士研究生，助教，研究方向为需求侧响应、智能用电、分布式能源。刘亚琳（1994—），女，硕士研究生，助教，研究方向为电力系统规划与安全运行。张莹文（1989—），女，硕士研究生，助教，研究方向为电能变换与电气传动。

洛阳师范学院2018年校级高等教育教改项目（编号：2018xjgj038）；洛阳师范学院2019年校级高等教育教改项目（编号：2019xjgj021）

〔编辑：王霞〕