◆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(dòng)模式的課程體系建設(shè)與實(shí)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(duì)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(jìn)行改革與創(chuàng)新，提出了教學(xué)與科研互動(dòng)模式的教學(xué)體系建設(shè)與實(shí)踐，將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)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(shí)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(yùn)用案例仿真演示，提高教學(xué)效果;實(shí)施科學(xué)研究與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合的教學(xué)實(shí)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(shí)踐能力、創(chuàng)新能力及初步的科研能力。實(shí)現(xiàn)了以教學(xué)促科研、以科研為教學(xué)的目的，通過(guò)對(duì)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(dòng)模式的教學(xué)實(shí)踐，提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

教學(xué) 科研 實(shí)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(dá)到不斷完善高等教育的目的，從而實(shí)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(huì)培養(yǎng)有創(chuàng)新思想合格人才。本文針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的《電力系統(tǒng)分析》課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革與實(shí)踐，提出了“教學(xué)與科研互動(dòng)”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(shí)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(shí)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(yùn)用案例仿真演示，提高教學(xué)效果;實(shí)施了科學(xué)研究與創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的實(shí)踐體系，利用項(xiàng)目教學(xué)法，提高了學(xué)生綜合素質(zhì)。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，解決了專業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中教學(xué)內(nèi)容繁、多、雜與教學(xué)時(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)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。“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(hù)”等課程是本校電氣工程專業(yè)新開(kāi)課程，這幾門(mén)課程與電力系統(tǒng)的工程實(shí)際有著密切的聯(lián)系，在電氣工程整體學(xué)科框架之下開(kāi)展課程教學(xué)改革與實(shí)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(hù)”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(zhǎng)點(diǎn)、強(qiáng)化電力網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建、運(yùn)行狀態(tài)分析、安全分析等意識(shí)、促進(jìn)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(shí)為重點(diǎn)”的觀念，偏重于理論和知識(shí)的傳授。特別是數(shù)值計(jì)算在整個(gè)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(jì)算，忘記了科學(xué)計(jì)算與工程運(yùn)用的相互關(guān)系，計(jì)算的目的是為了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。由于這些課程研究的是實(shí)際的電力系統(tǒng)中的相關(guān)環(huán)節(jié)的專業(yè)知識(shí)，涉及到大量工程中的知識(shí)和概念，在教材選取和內(nèi)容處理上應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際。通過(guò)認(rèn)真閱讀和研究國(guó)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(shí)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(duì)所授課程的教學(xué)目的和知識(shí)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(kāi)發(fā)與利用、新型電氣設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)、發(fā)展動(dòng)態(tài)、研究熱點(diǎn)等內(nèi)容，將大規(guī)模電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)與安全分析為切入點(diǎn)，優(yōu)化整合教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，刪除過(guò)時(shí)的知識(shí)，使優(yōu)化后的課程教學(xué)內(nèi)容與知識(shí)結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理、先進(jìn)、實(shí)用。充實(shí)了電氣工程及其自動(dòng)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(shí)踐的課程體系，把教學(xué)內(nèi)容提升到一個(gè)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(shí)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(dú)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(dòng)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(duì)專業(yè)課程進(jìn)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(dòng)的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的參與者和積極的研究者。以教學(xué)、科研、實(shí)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(jiān)持創(chuàng)新教學(xué)與科學(xué)研究相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)科研互動(dòng)。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(gè)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵，面向生產(chǎn)實(shí)際和專業(yè)前沿發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，尋找課題，以挖掘創(chuàng)新潛能和發(fā)現(xiàn)所要解決的問(wèn)題;將科研搞好，也可進(jìn)一步促進(jìn)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(diǎn)引入課堂教學(xué)和指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中，以此啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立意識(shí)與專業(yè)思維，形成師生互動(dòng)，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(wèn)題的過(guò)程中得到培養(yǎng)。

三、采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，運(yùn)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(yǔ)，便于學(xué)生課后閱讀和領(lǐng)會(huì)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(shí)際運(yùn)行情況，采用電力系統(tǒng)分析和可視化平臺(tái)(PowerWorld Simulator)進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析，將電力網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算、短路計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償?shù)冗\(yùn)行結(jié)果可視化顯示在屏幕上，非常直觀，使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)運(yùn)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(shí)際工程，并加深理解，激發(fā)了學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)領(lǐng)域的興趣，提高了教學(xué)效果。

四、堅(jiān)持科學(xué)研究與創(chuàng)新實(shí)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)成集實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)及科學(xué)研究于一體的多功能實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了工程素質(zhì)訓(xùn)練、科學(xué)研究試驗(yàn)與專業(yè)技術(shù)進(jìn)步的有機(jī)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(guó)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(shí)間，采用電力網(wǎng)絡(luò)仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，自己動(dòng)手構(gòu)建電力網(wǎng)絡(luò)，將所學(xué)知識(shí)靈活的應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，結(jié)合部分電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行及故障狀態(tài)分析，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更接近于實(shí)際的電網(wǎng)環(huán)境，真實(shí)再現(xiàn)實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程，提出系統(tǒng)故障的解決方法，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于電力網(wǎng)絡(luò)安全的意識(shí)，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(duì)電力系統(tǒng)的學(xué)習(xí)有了更進(jìn)一步的理解。

結(jié)合電力行業(yè)特征，采用校企互動(dòng)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(chǎng)、變電站等地參觀實(shí)習(xí)，了解發(fā)電廠及變電站實(shí)際生產(chǎn)及運(yùn)行情況，了解企業(yè)技術(shù)需求。針對(duì)企業(yè)需求，結(jié)合仿真軟件組織學(xué)生共同進(jìn)行模塊開(kāi)發(fā)，借助傳統(tǒng)學(xué)科積累，把教學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究接軌，大大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用項(xiàng)目教學(xué)法，通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目，把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。項(xiàng)目是指以制作或設(shè)計(jì)一種具體的、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的產(chǎn)品(軟、硬件)為目的的任務(wù)，面對(duì)企業(yè)技術(shù)需求，將教學(xué)內(nèi)容的理論知識(shí)和實(shí)踐技能相結(jié)合，加深對(duì)已有知識(shí)、技能的應(yīng)用，同時(shí)還要求學(xué)生能夠主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)，靈活運(yùn)用新學(xué)到的知識(shí)、技能來(lái)解決項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所遇到的實(shí)際問(wèn)題。使學(xué)生能將本課程所學(xué)的知識(shí)在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中進(jìn)行演練。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)查閱必要的參考資料，向教師和專家進(jìn)行請(qǐng)教等多種途徑獲得項(xiàng)目所需的理論知識(shí)和實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的具體方法，為項(xiàng)目的討論做好準(zhǔn)備。對(duì)于分組進(jìn)行的項(xiàng)目，還要集體分工準(zhǔn)備，互相交流，以調(diào)動(dòng)全體成員的積極性和創(chuàng)造性，獨(dú)立提出解決問(wèn)題的方法，寫(xiě)出項(xiàng)目的實(shí)施方案。項(xiàng)目實(shí)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(shí)對(duì)學(xué)生遇到的問(wèn)題給予指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的難題，并督促學(xué)生及時(shí)完成項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃的各個(gè)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(jì)劃完成項(xiàng)目任務(wù)。項(xiàng)目評(píng)定是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施情況的驗(yàn)收，也是對(duì)學(xué)生在該項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中取得的成績(jī)做出評(píng)價(jià)，找出存在的問(wèn)題，為項(xiàng)目的完善設(shè)計(jì)提供依據(jù)。通過(guò)幾年的教學(xué)嘗試，每年有20多名學(xué)生參與項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作，并且出色地完成了課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)論文;同時(shí)，教師和學(xué)生深入企業(yè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，找到了科研工作的切入點(diǎn)，師生共同研究，幫助企業(yè)解決生產(chǎn)過(guò)程中所遇到的難題和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，部分研究成果已在企業(yè)進(jìn)入試用階段，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益，形成教學(xué)、科研與實(shí)踐的良性循環(huán)。五、結(jié)語(yǔ)

本文構(gòu)建了以教學(xué)與科研互動(dòng)模式的教學(xué)實(shí)踐體系，提出了將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)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(shí)施效果好，并且壓縮了課堂教學(xué)課時(shí)數(shù);以教學(xué)、科研、實(shí)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(yùn)用案例仿真演示，提高了教學(xué)效果;實(shí)施科學(xué)研究與創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的課程實(shí)踐體系，依托校企合作，實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)，鍛煉了學(xué)生的獨(dú)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(shí)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(shí)，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(shí)習(xí)場(chǎng)地，學(xué)生的綜合素質(zhì)得以提高，就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力和工作適應(yīng)性得以增強(qiáng)，畢業(yè)生深受用人單位歡迎。幾年的教學(xué)實(shí)踐證明，采用教學(xué)與科研互動(dòng)模式的課程體系建設(shè)，是一條切實(shí)可行的教學(xué)改革的途徑。同時(shí)，通過(guò)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(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革中，應(yīng)用效果顯著。

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