專升本轉(zhuǎn)型背景下電力系統(tǒng)分析課程教學(xué)改革
——以電氣工程學(xué)院為例

張美燕

(浙江水利水電學(xué)院 電氣工程學(xué)院，浙江 杭州310018)

摘要：專科院校轉(zhuǎn)型建設(shè)應(yīng)用型本科院校后，對電力系統(tǒng)分析課程學(xué)習(xí)的廣度、深度都有新的要求.必須在原?？茖I(yè)的基礎(chǔ)上，以“精理論，強(qiáng)實(shí)踐，納新術(shù)，講方法，重考核”為原則，對本科專業(yè)電力系統(tǒng)分析課程的教學(xué)內(nèi)容組織與實(shí)施、方法、手段及評價(jià)方式等方面進(jìn)行改革，通過優(yōu)化理論教學(xué)、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)同時(shí)補(bǔ)充了本專業(yè)研究新成果，使學(xué)生綜合能力得到提升.

關(guān)鍵詞：專升本轉(zhuǎn)型；電力系統(tǒng)分析；理實(shí)融合；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：2015-02-10

作者簡介：張美燕(1983-)，女，浙江三門人，碩士，講師，從事電力專業(yè)課程教學(xué)及無線傳感網(wǎng)方面研究.

Teaching Reform of Power System Analysis for Upgraded Colleges

ZHANG Mei-yan

(School of Electrical Engineering,Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

Abstract:New technologies, such as computer, modern control, power electronics, are widely used in electric power system, the contents of Power System Analysis have become increasingly diverse. As the school is in the transformation from college to application-oriented undergraduate, there are new requirements for the course in breadth and depth. In order to adapt to the school situation better, and cultivate qualified and even outstanding professional technical talents, the article focuses on the teaching reform of Power System Analysis for undergraduate in some aspects, such as teaching contents and implementation, teaching methods and means, evaluation methods, etc, to improve the teaching level and effect.

Key words:upgraded college; Power System Analysis; integration of theory and practice; teaching reform

0引言

《電力系統(tǒng)分析》課程是電力類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課.它既有大量的基本知識、基本理論和計(jì)算，又與實(shí)踐緊密結(jié)合，是工程實(shí)際應(yīng)用很強(qiáng)的一門學(xué)科，需要以數(shù)學(xué)、電路、電力電子、電機(jī)學(xué)為基礎(chǔ)[1]，同時(shí)又是后續(xù)《電氣設(shè)備》《繼電保護(hù)》《自動裝置》等課程的基礎(chǔ)，在課程中擔(dān)負(fù)著承上啟下的作用，在整個(gè)專業(yè)教學(xué)和培養(yǎng)高質(zhì)量學(xué)生計(jì)劃中占有十分重要的地位[2].

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的應(yīng)用和迅猛發(fā)展，許多新原理、新技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力企業(yè)[3]，電力系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變化，該課程的教學(xué)內(nèi)容越來越豐富，教學(xué)要求越來越高，但是目前教材更新緩慢，很多教材內(nèi)容沒有充分體現(xiàn)學(xué)科的新進(jìn)展和新技術(shù)，急需優(yōu)化和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容以適應(yīng)時(shí)代進(jìn)步需要；再者，課程涉及的理論基礎(chǔ)課程多，覆蓋面廣，有較強(qiáng)理論性和綜合性，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值、計(jì)算公式多[4]，加上近年來專業(yè)人才培養(yǎng)方案中對專業(yè)課程課時(shí)不斷壓縮，使得目前電力系統(tǒng)分析課時(shí)相對偏少，學(xué)生接受起來比較吃力，授課與聽課壓力都很大；同時(shí)學(xué)校正從?？圃盒＾D(zhuǎn)型建設(shè)應(yīng)用型本科院校，以往?？平虒W(xué)考慮學(xué)生實(shí)際接受能力，在教學(xué)內(nèi)容選擇上簡化甚至忽略難點(diǎn)，而往后本科生的教學(xué)不但考慮本科層次的需要，甚至需要考慮考研深造所具備的知識和能力，對課程學(xué)習(xí)的廣度、深度都提出了新的要求，使得原有的課程教學(xué)不能適應(yīng)現(xiàn)代電力工程教育發(fā)展的要求.文章結(jié)合校情，對電氣工程及其自動化本科專業(yè)的電力系統(tǒng)分析課程的教學(xué)內(nèi)容組織及實(shí)施、方法、手段及評價(jià)方式等方面進(jìn)行改革.

1電力系統(tǒng)分析課程教學(xué)中存在的問題

(1)教學(xué)內(nèi)容沒有反應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展.現(xiàn)在的教學(xué)內(nèi)容大多處于上世紀(jì)末水平，而近十多年來是電力系統(tǒng)發(fā)展最快的時(shí)期之一，很多教材內(nèi)容沒有充分體現(xiàn)學(xué)科的新進(jìn)展和新技術(shù)，急需優(yōu)化和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容以適應(yīng)時(shí)代進(jìn)步需要.

(2)重理論輕實(shí)踐.?？茣r(shí)期該課程教學(xué)偏重基礎(chǔ)理論而淡化實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)少且內(nèi)容相對固定，學(xué)生只需按指導(dǎo)書操作就能完成，嚴(yán)重制約了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的提高.與課程配套的現(xiàn)場參觀及實(shí)際動手機(jī)會、系統(tǒng)模擬運(yùn)行操作等基本沒有，實(shí)踐環(huán)節(jié)被嚴(yán)重弱化，沒有很好運(yùn)用各種仿真工具對實(shí)際電力系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行和分析，課程學(xué)習(xí)停留在基礎(chǔ)理論知識初步掌握上，而對本科學(xué)生來說，不管是理論知識還是實(shí)踐能力方面都有更高的要求，堅(jiān)持以往的教學(xué)形式難以達(dá)到理想的效果.

(3)教學(xué)方法手段單一，創(chuàng)新意識單薄.傳統(tǒng)以教師為中心的填鴨式教授法效果差，學(xué)生被動接受知識，學(xué)習(xí)理論知識的同時(shí)很難將理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新和研究能力得不到培養(yǎng)，交往溝通和團(tuán)隊(duì)合作等職業(yè)能力也得不到培養(yǎng).

(4)課程考核方式單一.以往課程考核主要以平時(shí)成績和期末筆試為主，部分學(xué)生依賴期末復(fù)習(xí)課，平時(shí)不努力，為應(yīng)付考試臨時(shí)抱佛腳，采取考前突擊的學(xué)習(xí)方式，考后即忘，不利于學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握.

2電力系統(tǒng)分析課程教改原則

針對電力系統(tǒng)分析課程教學(xué)中存在的問題，課程改革主要堅(jiān)持“精理論，強(qiáng)實(shí)踐，納新術(shù)，講方法，重考核”的原則.

(1)精理論.考慮課程理論難度大，經(jīng)驗(yàn)數(shù)值、計(jì)算公式多、相對課時(shí)偏少等特點(diǎn)，課程改革應(yīng)堅(jiān)持精簡優(yōu)化理論內(nèi)容，理論教學(xué)多講基礎(chǔ)理論知識和基本分析方法的學(xué)習(xí)，不講繁瑣的公式推導(dǎo)，將原來電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和暫態(tài)分析百來個(gè)課時(shí)壓縮到56學(xué)時(shí)，且改變以往簡化甚至忽略難點(diǎn)的做法，盡可能涵蓋考研所需知識點(diǎn)，真正體現(xiàn)內(nèi)容精簡優(yōu)化.

(2)強(qiáng)實(shí)踐.電力系統(tǒng)分析課程不但理論性強(qiáng)，而且工程性也很強(qiáng)，且畢業(yè)生就業(yè)領(lǐng)域主要面向工程實(shí)踐一線.因此結(jié)合學(xué)校定位和人才培養(yǎng)需要，課程改革應(yīng)堅(jiān)持強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過認(rèn)識實(shí)習(xí)，仿真實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)例、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基本理論與方法解決實(shí)際工程問題的能力.

(3)納新術(shù).近十幾年是電力系統(tǒng)發(fā)展最快的時(shí)期，而很多教材內(nèi)容沒有反映新技術(shù)的發(fā)展.因此，為了培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的人才，課程改革應(yīng)堅(jiān)持吸納新技術(shù)，在全面總結(jié)國內(nèi)外本學(xué)科科研成果和學(xué)科前沿的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)補(bǔ)充近幾年來本專業(yè)的重大科研成果，體現(xiàn)課程內(nèi)容新穎，與時(shí)俱進(jìn).

(4)講方法.電力系統(tǒng)分析課程理論性和工程性強(qiáng)，課程學(xué)習(xí)難度大，傳統(tǒng)單一教學(xué)方法和手段不利于提高學(xué)習(xí)積極性及知識的掌握和能力的培養(yǎng).課程改革應(yīng)注重多樣化教學(xué)方法和教學(xué)手段的使用，努力提高學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果.

(5)重考核.傳統(tǒng)考核方式以平時(shí)成績和期末筆試為主，不利于知識掌握.課程改革應(yīng)堅(jiān)持過程化考核和免試政策相結(jié)合的方式，杜絕考前突擊現(xiàn)象，有助于知識掌握及創(chuàng)新和科研能力的提高.

3電力系統(tǒng)分析課程教改具體方案

3.1教學(xué)內(nèi)容組織與實(shí)施

(1)遵循規(guī)律，循序漸進(jìn)，序化教學(xué)內(nèi)容

遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力，科學(xué)地序化教學(xué)內(nèi)容.本課程的教學(xué)內(nèi)容大致分為四部分：基礎(chǔ)理論、計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算、拓展知識、課外自選研究課題.基礎(chǔ)理論主要是課程基本理論和方法的學(xué)習(xí)，計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算主要是運(yùn)用仿真軟件完成對實(shí)際電力系統(tǒng)的仿真和計(jì)算，拓展知識主要是應(yīng)用新成果的實(shí)際工程案例分析，課外自選研究課題主要根據(jù)學(xué)科前沿技術(shù)發(fā)展，設(shè)計(jì)課外自選專題，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力.四部分內(nèi)容循序漸進(jìn)，由淺到深，從基礎(chǔ)理論知識和基本分析方法的學(xué)習(xí)到應(yīng)用所學(xué)知識和方法分析解決實(shí)際工程問題，逐步引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)，最終完成掌握知識和提高能力的目標(biāo).

(2)理實(shí)融合，實(shí)施理論和實(shí)踐一體化

針對課程理論性和工程性強(qiáng)的特點(diǎn)，依托學(xué)校電氣工程實(shí)訓(xùn)基地和校外實(shí)習(xí)基地，課程改革堅(jiān)持理實(shí)融合，實(shí)施理論和實(shí)踐一體化，理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)相輔相成.實(shí)踐教學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)過程：基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)緊扣認(rèn)識實(shí)習(xí)，計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算緊扣課程實(shí)驗(yàn)，拓展知識緊扣工程案例分析，課外自選研究專題緊扣課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì).培養(yǎng)實(shí)踐動手能力和科研創(chuàng)新能力同時(shí)，進(jìn)一步驗(yàn)證和鞏固基本理論和方法，達(dá)到對知識、能力和素質(zhì)的培養(yǎng)要求(見圖1).

圖1　教學(xué)內(nèi)容的序化和理實(shí)融合

3.2實(shí)施多樣化教學(xué)方法

課程組改革“以課堂為中心，以教師為中心”的傳統(tǒng)單一的灌輸填鴨式教學(xué)方法，教學(xué)過程中多樣化教學(xué)方法(見圖2).

圖2　多樣化教學(xué)方法

(1)問題搶答法

針對已學(xué)的和要求預(yù)習(xí)的課程內(nèi)容，每堂課精心歸納和梳理問題，上課時(shí)提問回答，引發(fā)學(xué)生主動預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和思考，同時(shí)為調(diào)動積極性，有效提高學(xué)生課堂參與度，問題采用舉手搶答方式，課程搶答部分總分占總成績10%，教師根據(jù)問題難易定出每一問題分值，然后根據(jù)學(xué)生答題情況給出學(xué)生回答每一問題應(yīng)得分?jǐn)?shù)(0.5～2分)，并做記錄，最后累計(jì)每一同學(xué)搶答總分作為課堂表現(xiàn)分.問題搶答分值上限10分，若某學(xué)生整學(xué)期沒有搶答任何問題，那么該項(xiàng)成績記0分.結(jié)果證明，問題搶答方式有助于學(xué)生集中注意力，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和課堂參與度.

(2)相似變換法

針對難度大，學(xué)生難理解的部分課程內(nèi)容采用相似變換法，將抽象難懂的問題轉(zhuǎn)換成學(xué)生熟悉的事物，進(jìn)行相似性變換講解，淺顯易懂，淺化了知識點(diǎn)理解難度，增加課堂趣味性，提高學(xué)習(xí)興趣.例如：將電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定問題類比為多匹馬共拉一輛車的情況；無功變換類比為彈簧伸縮問題等[5].

(3)案例教學(xué)法

根據(jù)教學(xué)的需要，編制最新案例，配合有關(guān)教學(xué)內(nèi)容開展教學(xué)，從實(shí)際案例入手，又回到工程實(shí)踐中去，例：學(xué)習(xí)“拓展知識”直流輸電技術(shù)，引入舟山直流輸電工程、嵊泗直流輸電工程、葛上直流輸電工程等直流輸電工程案例，提出實(shí)際問題，進(jìn)行分組討論后形成多個(gè)解決方案，比較工程實(shí)踐對該問題的解決，判斷學(xué)生形成的解決方案是否正確、是否具有創(chuàng)新價(jià)值、是否符合實(shí)踐應(yīng)用.

(4)分組學(xué)習(xí)法

對計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算分析部分內(nèi)容學(xué)習(xí)不但要求掌握電力系統(tǒng)基本理論和方法，還要求學(xué)生具有一定的編程能力，學(xué)習(xí)過程中根據(jù)學(xué)生的情況，采用自愿和分配相結(jié)合的方式，組建興趣小組，分別就系統(tǒng)潮流、故障、穩(wěn)定性等進(jìn)行仿真計(jì)算和分析，對每個(gè)小組提出實(shí)際問題，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行解決，引導(dǎo)學(xué)生對自己感興趣部分進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和研究，并寫出解決和研究方案.

3.3運(yùn)用多元化教學(xué)手段

(1)開發(fā)利用生動形象的多媒體課件

因?qū)W生對高壓大容量電力系統(tǒng)缺乏感性認(rèn)識，使得該課程很多知識點(diǎn)理解難度大，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果，課程組開發(fā)了形象生動的多媒體課件，使用大量精美的彩色實(shí)物圖片，將美輪美奐的實(shí)物圖片和原理圖相結(jié)合進(jìn)行講解；另外，精心設(shè)計(jì)和制作Flash動畫，使電力系統(tǒng)的抽象概念和復(fù)雜過程形象化.比如動畫制作發(fā)電機(jī)機(jī)械式調(diào)速器的復(fù)雜運(yùn)動過程，原來抽象難懂的過程和概念借助動畫生動地表達(dá)出來，不但減少學(xué)時(shí)而且提高教學(xué)效果.

(2)課網(wǎng)結(jié)合，互動交流

利用學(xué)校上網(wǎng)課程建設(shè)網(wǎng)站，將豐富的教學(xué)資料、任務(wù)、答疑、作業(yè)、互動交流、研究探討等過程走出課堂，建立一個(gè)開放的課程體系結(jié)構(gòu)，這種開放的課程體系結(jié)構(gòu)有利于教學(xué)資源的共享和交互、積累和精化，有利于教學(xué)需求和供給相互協(xié)調(diào).例如：網(wǎng)絡(luò)課堂平臺展示形象生動的影視資料，有利于激發(fā)學(xué)生興趣和智能，幫助學(xué)生理解所學(xué)的知識內(nèi)容；信息發(fā)布網(wǎng)站有利于學(xué)生開展自主性、探究性學(xué)習(xí).

(3)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)與軟件仿真相結(jié)合

潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析課程的基本計(jì)算，計(jì)算量和難度都很大，通常教材往往對潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算的計(jì)算機(jī)算法只介紹原理，并無應(yīng)用程序及上機(jī)實(shí)踐鍛煉，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)分析能力和實(shí)際應(yīng)用能力的目的[6-7].因此，在教學(xué)實(shí)踐中，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)計(jì)算中的應(yīng)用，開放實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)利用MATLAB仿真軟件進(jìn)行潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算等實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生將來走上工作崗位從事電力規(guī)劃相關(guān)工作打下一定基礎(chǔ)，并結(jié)合校內(nèi)模擬電廠、變電站綜合自動化等實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室，強(qiáng)化實(shí)踐鍛煉，提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用和電力系統(tǒng)工程應(yīng)用能力(見圖3).

圖3　多元化教學(xué)手段示意圖

3.4改革考核方式

以往課程考核主要以平時(shí)成績和期末筆試為主，部分學(xué)生過分依賴期末復(fù)習(xí)課，采取考前突擊的學(xué)習(xí)方式，考后即忘，不利于學(xué)生對課程內(nèi)容的掌握.為了改變這一現(xiàn)狀，本課程注重過程化考核，對完成學(xué)習(xí)任務(wù)提交的作業(yè)、機(jī)測成績、程序成果、研究報(bào)告及學(xué)生課堂表現(xiàn)、期末筆試等方方面面按一定比例記錄總成績，且期末筆試成績不超過40%，有效杜絕學(xué)生臨時(shí)抱佛腳現(xiàn)象.

另外為了鼓勵學(xué)生積極參與開放性課外自選研究課題，提高科研和創(chuàng)新能力，課程組實(shí)施免試政策，對于參與課外自選課題的學(xué)生，有資格享受免筆試政策，為保證參與免試學(xué)生的課程知識掌握良好，考核過程中對參與免試學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)面試，首先考察其對課程知識的掌握程度，其次測試其研究論文是否屬于獨(dú)立完成，最后根據(jù)創(chuàng)新性、研究深度和面試情況，給出最終該課程的免試成績.如果學(xué)生對免試成績不滿意，則可參加筆試.一旦參加筆試，則以筆試成績?yōu)闇?zhǔn).

4結(jié)語

結(jié)合學(xué)校從?？圃盒＾D(zhuǎn)型建設(shè)應(yīng)用型本科院校的校情，課程組對本科專業(yè)《電力系統(tǒng)分析》課程在教學(xué)內(nèi)容及實(shí)施、方法、手段和考核方式等多方面進(jìn)行了改革.該方案優(yōu)化理論教學(xué)、強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)同時(shí)補(bǔ)充了本專業(yè)研究新成果，緊緊跟住專業(yè)發(fā)展步伐，與時(shí)俱進(jìn)，使學(xué)生綜合能力得到提升；同時(shí)多樣化教學(xué)方法和手段的應(yīng)用有助于學(xué)生對知識的理解和掌握，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高；課程考核方式的改革有效防止突擊學(xué)習(xí)行為，提高科研和創(chuàng)新能力，有助于良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng).

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