張小蓮+張強

摘 要： 在授課過程中，能夠準(zhǔn)確把握教學(xué)大綱、熟練掌握教學(xué)內(nèi)容、具備科學(xué)有效的教學(xué)思路以及能夠應(yīng)用高效的呈現(xiàn)方式將知識傳授給學(xué)生，是教好一門課的關(guān)鍵要素。本文針對《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》課程教學(xué)提出了結(jié)合先導(dǎo)認(rèn)知體系的教學(xué)理念，包括基于學(xué)生先導(dǎo)認(rèn)知體系傳授新知識、引入課程知識構(gòu)建新的認(rèn)知體系、先整體后局部的認(rèn)知導(dǎo)向、基于虛擬反饋改善教學(xué)方法和認(rèn)知體系。

關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析；先導(dǎo)認(rèn)知；知識體系；虛擬反饋

一、 準(zhǔn)確把握教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，為構(gòu)建課程認(rèn)知體系奠定基礎(chǔ)

熟練掌握教學(xué)目標(biāo)和課程內(nèi)容，是梳理課程知識、幫助學(xué)生建立課程認(rèn)知體系的前提。教學(xué)大綱是根據(jù)教學(xué)計劃，以綱要形式規(guī)定一門課程教學(xué)內(nèi)容的文件。包括該課程的教學(xué)目的、任務(wù)、教學(xué)內(nèi)容的范圍、深度和結(jié)構(gòu)、教學(xué)進(jìn)度以及教學(xué)方法上的基本要求等。教學(xué)大綱是編寫教科書和教師進(jìn)行教學(xué)的主要依據(jù)。

根據(jù)教學(xué)大綱，《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》和《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》是《電力系統(tǒng)分析》課程的兩個分支，是電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)的必修專業(yè)課程，其中《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》是學(xué)生完成電路、電機學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)課后接觸的第一門專業(yè)課程。它是一門承上啟下的課程，以電路、電機學(xué)等為基礎(chǔ)，為后續(xù)的專業(yè)課程打下基礎(chǔ)；同時它也是一門理論與實際相結(jié)合的課程，既有很強的基礎(chǔ)理論，又具有較強的工程實踐性。該課程包含課堂教學(xué)和演示實驗兩大部分，其教學(xué)目標(biāo)主要包括以下5點，其中第2至第4項為教學(xué)重點內(nèi)容。

（1）了解電力系統(tǒng)的基本概念；

（2）掌握電力系統(tǒng)中各元件的等值電路和參數(shù)；

（3） 掌握手算潮流的方法（潮流即功率分布和節(jié)點電壓）；

（4）掌握電力系統(tǒng)運行狀況的調(diào)整（調(diào)頻和調(diào)壓）；

（5）使學(xué)生在工程分析計算和解決實際問題的能力上得到訓(xùn)練和培養(yǎng)。

為實現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo)，《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》課程設(shè)置五章教學(xué)內(nèi)容，第一章電力系統(tǒng)的基本概念，第二章各元件的特性和數(shù)學(xué)模型，第三章簡單電力網(wǎng)絡(luò)的計算和分析，第四章有功功率和頻率調(diào)整，第五章無功功率和電壓調(diào)整。一二章為基礎(chǔ)知識，三至五章是以一二章為理論基礎(chǔ)的應(yīng)用型計算分析。

二、 結(jié)合學(xué)生先導(dǎo)認(rèn)知體系的教學(xué)思路

先導(dǎo)認(rèn)知體系即學(xué)生自身具備的與本課程相關(guān)的基礎(chǔ)知識，包括通過學(xué)習(xí)電路、電機學(xué)、大學(xué)物理等先修課程獲得的專業(yè)知識，以及其他解決工程或理論問題的技能、方法等。結(jié)合先導(dǎo)認(rèn)知體系的教學(xué)思路包括基于學(xué)生先導(dǎo)認(rèn)知體系傳授新知識、引入課程知識構(gòu)建新的認(rèn)知體系、先整體后局部的認(rèn)知導(dǎo)向、基于虛擬反饋改善教學(xué)方法和認(rèn)知體系。

1. 基于學(xué)生先導(dǎo)認(rèn)知體系傳授新知識

根據(jù)認(rèn)知學(xué)習(xí)理論，新知識是在舊知識的基礎(chǔ)上形成和發(fā)展的，是舊知識的延伸和補充，它起著承上啟下的作用。而且在學(xué)習(xí)新知識時，如果能夠與已有的先導(dǎo)認(rèn)知進(jìn)行結(jié)合，將使新知識更容易被接受和理解，這也是舉例教學(xué)的理論基礎(chǔ)。

以電力系統(tǒng)中有功功率的最優(yōu)分配為例，該問題的數(shù)學(xué)模型如圖1所示。對于學(xué)生而言，理論性的優(yōu)化問題十分晦澀難懂，因此，在教學(xué)中可采用如下生活實例進(jìn)行類比：

生活實例：購買火車票；待優(yōu)化的變量可以為：

1. 價格，

2. 發(fā)車時間，

3. 到達(dá)時間，

4. 是否轉(zhuǎn)車等等；目標(biāo)函數(shù)可以為：

1. 費用最少，

2. 耗時最少；不等式約束為：

1. 經(jīng)費限制，

2. 發(fā)車和到達(dá)時間不可以是凌晨等。如此一來，既便于學(xué)生理解電力系統(tǒng)中的優(yōu)化問題，又能夠使得理論問題變得更親和，排除學(xué)生的抵觸心理。

圖1 電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分配問題

2. 引入課程知識構(gòu)建新的認(rèn)知體系

新知識的引入將帶來先導(dǎo)認(rèn)知體系的重組，從而構(gòu)建新的認(rèn)知體系。該體系將建立本課程知識點之間的聯(lián)系，以及本課程知識點與先導(dǎo)知識之間的聯(lián)系，如圖2所示。此外，零散的知識相較于系統(tǒng)的知識體系更難記憶和理解。因此，幫助學(xué)生建立知識體系更有利于學(xué)生對新知識的學(xué)習(xí)和掌握。通過總結(jié)歸納，獲得了《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》課程各個章節(jié)之間的聯(lián)系，并建立了如圖3所示的知識體系。

圖2 構(gòu)建新認(rèn)知體系的示意圖

圖3 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析知識體系

3. 先整體后局部的認(rèn)知導(dǎo)向

先整體后局部的認(rèn)知導(dǎo)向是指在學(xué)習(xí)新課程時，先了解大體知識框架，然后在逐漸填充細(xì)節(jié)。該思路便于學(xué)生首先掌握知識的宏觀面貌，有助于與先導(dǎo)知識發(fā)生聯(lián)系，重組認(rèn)知體系，然后再了解知識的微觀面貌，從而降低學(xué)習(xí)的難度。本文以電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第二章為例，展示了先整體后局部的認(rèn)知導(dǎo)向的實施方法，如圖4所示。

圖4 基于先整體后局部的認(rèn)知導(dǎo)向的知識框架和細(xì)節(jié)展示

4. 基于虛擬反饋改善教學(xué)方法和認(rèn)知體系

在教學(xué)過程中，注意課后反饋并據(jù)此調(diào)整上課內(nèi)容或講述方法是十分必要的。然而，在課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，并沒有真實的反饋可以借鑒，因此，需要一種虛擬反饋與真實反饋相結(jié)合的思路，如圖5所示。

課前準(zhǔn)備包括教學(xué)內(nèi)容的理解和組織、教學(xué)難點的估計、教學(xué)方法設(shè)計以及是否需要補充基礎(chǔ)知識等；虛擬反饋是指根據(jù)教師預(yù)判的學(xué)生接受能力合理安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，其中學(xué)生接受能力主要是指學(xué)生先導(dǎo)認(rèn)知及認(rèn)知程度；而真實反饋即為課中課后的眼神、提問的回答情況以及作業(yè)完成情況等。通過虛擬反饋與真實反饋相結(jié)合，改善教學(xué)內(nèi)容，特別是補充基礎(chǔ)知識，對于加快構(gòu)建新認(rèn)知體系而言是一種十分有效的途徑。

圖5 虛擬反饋與真實反饋相結(jié)合的思路

三、 結(jié)語

本文針對《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》課程教學(xué)提出了一種結(jié)合先導(dǎo)認(rèn)知體系的教學(xué)理念，包括基于學(xué)生先導(dǎo)認(rèn)知體系傳授新知識、引入課程知識構(gòu)建新的認(rèn)知體系、先整體后局部的認(rèn)知導(dǎo)向、基于虛擬反饋改善教學(xué)方法和認(rèn)知體系，為提升《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》教學(xué)效果提供了一些有益思路。

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[4]陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2007.

作者簡介：

張小蓮，張強，講師，江蘇省南京市南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院。endprint