◆孫淑琴 鄭 凡

(吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院)

教學(xué)與科研互動模式的課程體系建設(shè)與實踐

◆孫淑琴 鄭 凡

(吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院)

針對電氣工程專業(yè)《電力系統(tǒng)分析》教學(xué)內(nèi)容和課程體系進行改革與創(chuàng)新，提出了教學(xué)與科研互動模式的教學(xué)體系建設(shè)與實踐，將教學(xué)內(nèi)容與工程實際的最新技術(shù)相結(jié)合，豐富了課程內(nèi)涵;以教學(xué)、科研、實踐為主線，更新教學(xué)觀念，改變教學(xué)方法;采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，運用案例仿真演示，提高教學(xué)效果;實施科學(xué)研究與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合的教學(xué)實踐，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力及初步的科研能力。實現(xiàn)了以教學(xué)促科研、以科研為教學(xué)的目的，通過對教學(xué)內(nèi)容和課程體系的建設(shè)，采用教學(xué)與科研互動模式的教學(xué)實踐，提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

教學(xué) 科研 實踐 課程體系

以教學(xué)促科研、搞好科研為教學(xué)，是當(dāng)今高等教育教學(xué)改革的主要目標(biāo)。教學(xué)改革涵蓋了學(xué)科建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法與手段等多方面，只有全方位的教學(xué)改革才能達到不斷完善高等教育的目的，從而實現(xiàn)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復(fù)合型人才培養(yǎng)的根本目標(biāo)。作為高等院校的工科教師，應(yīng)不斷地改革完善自己所教的課程，為社會培養(yǎng)有創(chuàng)新思想合格人才。本文針對電氣工程及其自動化專業(yè)的《電力系統(tǒng)分析》課程體系和教學(xué)內(nèi)容進行了改革與實踐，提出了“教學(xué)與科研互動”的課程教學(xué)創(chuàng)新模式，構(gòu)建了“將教學(xué)內(nèi)容與工程實際的最新技術(shù)相結(jié)合，豐富課程內(nèi)涵”的課程教學(xué)內(nèi)容改革理念與思路，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容;創(chuàng)建了以“教學(xué)、科研、實踐”為主線，更新教學(xué)觀念，改變教學(xué)方法，采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，運用案例仿真演示，提高教學(xué)效果;實施了科學(xué)研究與創(chuàng)新實踐教學(xué)相結(jié)合的實踐體系，利用項目教學(xué)法，提高了學(xué)生綜合素質(zhì)。通過教學(xué)實踐，解決了專業(yè)課程教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容繁、多、雜與教學(xué)時數(shù)偏少的矛盾，將教學(xué)目標(biāo)與企業(yè)技術(shù)需求緊密結(jié)合，實現(xiàn)了以教學(xué)促科研、科研為教學(xué)的目的，在我校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革中，應(yīng)用效果顯著。

一、將教學(xué)內(nèi)容與工程實際的最新技術(shù)相結(jié)合，豐富課程內(nèi)涵

教材的選取與教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化?！半娏ο到y(tǒng)分析”、“發(fā)電廠電氣”、“高電壓技術(shù)”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等課程是本校電氣工程專業(yè)新開課程，這幾門課程與電力系統(tǒng)的工程實際有著密切的聯(lián)系，在電氣工程整體學(xué)科框架之下開展課程教學(xué)改革與實踐研究，將“電力系統(tǒng)分析”、“發(fā)電廠電氣”、“高電壓技術(shù)”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等課程形成課程鏈，優(yōu)化課程體系、整合教學(xué)內(nèi)容、豐富課程內(nèi)涵、培育學(xué)科生長點、強化電力網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建、運行狀態(tài)分析、安全分析等意識、促進課程之間交叉滲透。

目前，電氣工程專業(yè)的專業(yè)課程教材的版本很多，現(xiàn)有的很多中文教材從內(nèi)容上看差別不大，教學(xué)內(nèi)容仍然是在“以學(xué)科為中心，知識為重點”的觀念，偏重于理論和知識的傳授。特別是數(shù)值計算在整個教學(xué)內(nèi)容中占了很大的比例，使學(xué)生把大量的精力用于復(fù)雜計算，忘記了科學(xué)計算與工程運用的相互關(guān)系，計算的目的是為了分析問題和解決問題。由于這些課程研究的是實際的電力系統(tǒng)中的相關(guān)環(huán)節(jié)的專業(yè)知識，涉及到大量工程中的知識和概念，在教材選取和內(nèi)容處理上應(yīng)結(jié)合工程實際。通過認真閱讀和研究國內(nèi)外同名課程的教學(xué)情況和教學(xué)資源，課程組討論了選用中文、外文教材相結(jié)合的原則，“電力系統(tǒng)分析”課程選用外文原版教材。

由于教學(xué)改革的需要，“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)時數(shù)比以往減少，教學(xué)內(nèi)容多、繁、雜，學(xué)科專業(yè)技術(shù)發(fā)展快，教材更新慢。要培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型人才，對所授課程的教學(xué)目的和知識內(nèi)涵十分明確，根據(jù)專業(yè)特征，結(jié)合學(xué)科專業(yè)發(fā)展方向和行業(yè)發(fā)展最新技術(shù)，增加新能源的開發(fā)與利用、新型電氣設(shè)備的發(fā)展趨勢、發(fā)展動態(tài)、研究熱點等內(nèi)容，將大規(guī)模電網(wǎng)的運行狀態(tài)與安全分析為切入點，優(yōu)化整合教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，刪除過時的知識，使優(yōu)化后的課程教學(xué)內(nèi)容與知識結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理、先進、實用。充實了電氣工程及其自動化主干課程的教學(xué)大綱及教學(xué)內(nèi)容，豐富電氣工程專業(yè)課由理論到實踐的課程體系，把教學(xué)內(nèi)容提升到一個新的水平，以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)思維和創(chuàng)新靈感。

二、以教學(xué)、科研、實踐為主線，更新教學(xué)觀念，改變教學(xué)方法

培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力，創(chuàng)新能力是傳統(tǒng)教育和現(xiàn)代教育的根本區(qū)別。傳統(tǒng)教學(xué)中，普遍采用的滿堂灌輸?shù)慕虒W(xué)理念和方法，與世界一流大學(xué)的引導(dǎo)式、啟發(fā)式、互動式的研究型教學(xué)理念和方法之間，存在較大的差距。有鑒于此，我們對專業(yè)課程進行了改革的嘗試，改傳統(tǒng)的學(xué)科型教學(xué)為應(yīng)用型教學(xué)，使學(xué)生由被動的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膮⑴c者和積極的研究者。以教學(xué)、科研、實踐為主線，更新教學(xué)觀念，改變教學(xué)方法。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，需要科研的支撐，教師擁有敏銳的創(chuàng)新思維才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的學(xué)生，科研工作水平的提高是提高創(chuàng)新型教學(xué)的關(guān)鍵。堅持創(chuàng)新教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)科研互動。在創(chuàng)新教學(xué)中挖掘科研思想，深入鉆研教學(xué)內(nèi)容每一個知識點的內(nèi)涵，面向生產(chǎn)實際和專業(yè)前沿發(fā)現(xiàn)問題，尋找課題，以挖掘創(chuàng)新潛能和發(fā)現(xiàn)所要解決的問題;將科研搞好，也可進一步促進教學(xué)工作，把科研工作中所取得的一些成果及科研論文中的主要論點引入課堂教學(xué)和指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(論文)中，以此啟發(fā)學(xué)生獨立意識與專業(yè)思維，形成師生互動，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新靈感。學(xué)生的應(yīng)變素質(zhì)、創(chuàng)新能力就在解決問題的過程中得到培養(yǎng)。

三、采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，運用案例仿真演示，提高教學(xué)效果

響應(yīng)教育部關(guān)于積極推廣使用現(xiàn)代化教育教學(xué)手段的要求，主要包括:(1)采用多媒體教學(xué)，中、英文相結(jié)合電子教案;(2)教學(xué)要求和電子教案在網(wǎng)上公布(3)利用教師郵箱等答疑和討論;(4)利用電子郵件遞交和批改作業(yè)，(5)仿真教學(xué)。授課主要利用中文講解，加必要的英文術(shù)語，便于學(xué)生課后閱讀和領(lǐng)會教材內(nèi)容。

為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)并理解電力系統(tǒng)的實際運行情況，采用電力系統(tǒng)分析和可視化平臺(PowerWorld Simulator)進行系統(tǒng)仿真分析，將電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計算、短路計算、無功補償?shù)冗\行結(jié)果可視化顯示在屏幕上，非常直觀，使學(xué)生對系統(tǒng)運行情況一目了然。幫助學(xué)生更好的理解關(guān)鍵概念，讓學(xué)生立刻看到課堂中學(xué)到的概念如何應(yīng)用在實際工程，并加深理解，激發(fā)了學(xué)生對電力系統(tǒng)領(lǐng)域的興趣，提高了教學(xué)效果。

四、堅持科學(xué)研究與創(chuàng)新實踐教學(xué)相結(jié)合，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

根據(jù)專業(yè)建設(shè)的需要，結(jié)合學(xué)科發(fā)展前沿，將實驗室建設(shè)成集實驗、實習(xí)、新產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計及科學(xué)研究于一體的多功能實踐教學(xué)平臺，實現(xiàn)了工程素質(zhì)訓(xùn)練、科學(xué)研究試驗與專業(yè)技術(shù)進步的有機結(jié)合。電力網(wǎng)絡(luò)仿真軟件(PowerWorldSimulator)在北美地區(qū)等調(diào)度中心成功應(yīng)用，并已在國內(nèi)南方電網(wǎng)各大電力調(diào)度中心使用。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生利用課內(nèi)、課外時間，采用電力網(wǎng)絡(luò)仿真軟件進行仿真實驗，自己動手構(gòu)建電力網(wǎng)絡(luò)，將所學(xué)知識靈活的應(yīng)用到實驗當(dāng)中，在實驗過程中，結(jié)合部分電力網(wǎng)絡(luò)的實際數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行及故障狀態(tài)分析，使實驗過程更接近于實際的電網(wǎng)環(huán)境，真實再現(xiàn)實際電網(wǎng)運行的動態(tài)過程，提出系統(tǒng)故障的解決方法，增強學(xué)生對于電力網(wǎng)絡(luò)安全的意識，縮短學(xué)校教育與電力行業(yè)要求的差距，使畢業(yè)生能盡快地勝任工作。提高同學(xué)們學(xué)習(xí)的積極性，對電力系統(tǒng)的學(xué)習(xí)有了更進一步的理解。

結(jié)合電力行業(yè)特征，采用校企互動教學(xué)方式，組織學(xué)生到大型火力、水力發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電場、變電站等地參觀實習(xí)，了解發(fā)電廠及變電站實際生產(chǎn)及運行情況，了解企業(yè)技術(shù)需求。針對企業(yè)需求，結(jié)合仿真軟件組織學(xué)生共同進行模塊開發(fā)，借助傳統(tǒng)學(xué)科積累，把教學(xué)研究與工程設(shè)計、科學(xué)研究接軌，大大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用項目教學(xué)法，通過實施一個完整的項目，把理論與實踐教學(xué)有機地結(jié)合起來，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實際問題的綜合能力。項目是指以制作或設(shè)計一種具體的、具有實際應(yīng)用價值的產(chǎn)品(軟、硬件)為目的的任務(wù)，面對企業(yè)技術(shù)需求，將教學(xué)內(nèi)容的理論知識和實踐技能相結(jié)合，加深對已有知識、技能的應(yīng)用，同時還要求學(xué)生能夠主動學(xué)習(xí)新知識，靈活運用新學(xué)到的知識、技能來解決項目實施過程中所遇到的實際問題。使學(xué)生能將本課程所學(xué)的知識在項目實施過程中進行演練。在項目實施過程中，學(xué)生通過查閱必要的參考資料，向教師和專家進行請教等多種途徑獲得項目所需的理論知識和實現(xiàn)項目的具體方法，為項目的討論做好準(zhǔn)備。對于分組進行的項目，還要集體分工準(zhǔn)備，互相交流，以調(diào)動全體成員的積極性和創(chuàng)造性，獨立提出解決問題的方法，寫出項目的實施方案。項目實施主要靠學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和相互間的協(xié)作為主，在此階段教師隨時對學(xué)生遇到的問題給予指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決在開發(fā)過程中遇到的難題，并督促學(xué)生及時完成項目實施計劃的各個環(huán)節(jié)，以保證學(xué)生能夠嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，按計劃完成項目任務(wù)。項目評定是對整個項目教學(xué)實施情況的驗收，也是對學(xué)生在該項目執(zhí)行過程中取得的成績做出評價，找出存在的問題，為項目的完善設(shè)計提供依據(jù)。通過幾年的教學(xué)嘗試，每年有20多名學(xué)生參與項目的設(shè)計和開發(fā)工作，并且出色地完成了課程設(shè)計及畢業(yè)論文;同時，教師和學(xué)生深入企業(yè)，發(fā)現(xiàn)問題，找到了科研工作的切入點，師生共同研究，幫助企業(yè)解決生產(chǎn)過程中所遇到的難題和關(guān)鍵技術(shù)問題，部分研究成果已在企業(yè)進入試用階段，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益，形成教學(xué)、科研與實踐的良性循環(huán)。五、結(jié)語

本文構(gòu)建了以教學(xué)與科研互動模式的教學(xué)實踐體系，提出了將教學(xué)內(nèi)容與工程實際的最新技術(shù)相結(jié)合，豐富了課程內(nèi)涵，教學(xué)中發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容新體系實施效果好，并且壓縮了課堂教學(xué)課時數(shù);以教學(xué)、科研、實踐為主線，更新了教學(xué)觀念，改變了教學(xué)方法;采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，運用案例仿真演示，提高了教學(xué)效果;實施科學(xué)研究與創(chuàng)新實踐教學(xué)相結(jié)合的課程實踐體系，依托校企合作，實施項目教學(xué)，鍛煉了學(xué)生的獨立工作能力、綜合職業(yè)能力和協(xié)作精神，縮短了理論與實際工作的差距，提高了學(xué)生的創(chuàng)新性和學(xué)習(xí)積極性。同時，老師和學(xué)生共同為企業(yè)解決了技術(shù)難題，企業(yè)為學(xué)生提供了實習(xí)場地，學(xué)生的綜合素質(zhì)得以提高，就業(yè)競爭能力和工作適應(yīng)性得以增強，畢業(yè)生深受用人單位歡迎。幾年的教學(xué)實踐證明，采用教學(xué)與科研互動模式的課程體系建設(shè)，是一條切實可行的教學(xué)改革的途徑。同時，通過教學(xué)，提升了教師教學(xué)與科研水平，在我校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革中，應(yīng)用效果顯著。

［1］劉喜雙，姚健.先進制造系統(tǒng)課程教學(xué)改革的研究與實踐［J］.教育探索，2010，(8):62－64.

［2］羅慶躍，劉湘濤，黃大足，王躍球，劉家芳.教學(xué)與科研互動培養(yǎng)創(chuàng)新型人才.2006.

［3］孫淑琴，嵇艷鞠，王應(yīng)吉.基于電力系統(tǒng)分析課程教學(xué)的思考與嘗試［J］.電氣工程學(xué)科成立100周年暨第五屆全國高校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會.2008.

［4］李輝.創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的教材建設(shè)路徑［J］.中國高等教育，2010，(12):52－53.

［5］浩歌.加快高教改革迎來未來發(fā)展主動權(quán)［J］.中國高等教育，2010，(12):1－1.

［6］王蓓.大學(xué)英語教學(xué)改革應(yīng)實現(xiàn)四個根本性轉(zhuǎn)變［J］.教育探索，2010，(8):66－67.

［7］周光禮，朱家德.重建教學(xué):我國“研究性學(xué)習(xí)”三十年述評［J］.高等工程教育研究，2009，(2):39－49.

［8］李夏，聞娜，劉成偉.項目教學(xué)法在《電氣CAD》課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］.科技教育，2010，(05):189－189.

［9］喬和.關(guān)于《電力系統(tǒng)分析》課程教學(xué)改革的探討［J］.科學(xué)教育論壇，2006，(2):108.

［10］李芳，胡斌，李紅艷，任紅，陳新軍.《電力系統(tǒng)》課程教學(xué)改革的思考與研究［J］.文教資料，2006，(5):190－191.

［11］董武紹.運用現(xiàn)代教育技術(shù)探索實踐教學(xué)的新模式［J］.教學(xué)天地，2001，(9):20－22.

［12］陳鐵柱，黃志勇，馬強.實施整體創(chuàng)新構(gòu)建現(xiàn)代化教學(xué)新型體系［J］.高等工程教育，2010，(4):141－145.

［13］張秀芹.素質(zhì)教育下教師角色的轉(zhuǎn)變［J］.遼寧教育，2004.

［14］張永健.電力系統(tǒng)仿真在教學(xué)中的應(yīng)用［J］.上海電力學(xué)院學(xué)報，1997，(13)2:60－63.

［15］李保剛，趙小俠，王玉琴.基于Matlab的電力系統(tǒng)分析與仿真［J］.安陽大學(xué)學(xué)報，2004，(3):34－37.

［16］朱軍.基于Matlab的同步發(fā)電機動態(tài)過程仿真［J］.船電技術(shù)，2002，(1):26－28.

［17］王慶紅.電力系統(tǒng)可視化技術(shù)及其在南方電網(wǎng)的應(yīng)用［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)研究，2006，2(3):40－49.

［18］盧強.數(shù)字電力系統(tǒng)(DPS)［J］.電力系統(tǒng)自動化，2000.