張婧，梁梅，羅昕，覃貴芳

（廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學院,廣西 南寧 530023）

0 引言

“電力系統(tǒng)分析”課程是電力系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)核心學位課程，在專業(yè)教學過程及高質(zhì)量專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中具有重要的地位[1]。課程主要面向電網(wǎng)調(diào)度運行、規(guī)劃管理、電力設計等職業(yè)崗位，培養(yǎng)學生具備分析電網(wǎng)、解決電網(wǎng)實際問題的能力?；谡n程實踐教學的需求，主要對電力系統(tǒng)分析課程教學內(nèi)容、教學手段、教學方法等方面進行實踐化教學設計和探索。

1 傳統(tǒng)教學存在的問題

1.1 教學內(nèi)容理論性強

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和故障分析是本課程主要教學內(nèi)容，但是其中的潮流計算不僅需要應用電路中各元件的阻抗和導納以及系統(tǒng)中的功率和電壓列出元件特性方程，還需要應用牛頓拉夫遜算法和PQ分解法開展迭代計算求解各個節(jié)點的電壓、功角以及各條支路中的電流、功率等電氣量。短路電流計算需要應用電網(wǎng)參數(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡等值電路，采用對稱分量法求解電網(wǎng)中的序參數(shù)，在利用各序分量求解各相短路電流。上述計算涉及抽象難懂的概念、晦澀難懂的模型、推導繁雜的公式。學生在學習過程中存在概念理解困難，知識點缺乏連貫性和系統(tǒng)性，理論不能聯(lián)系實際等情況[2]。

1.2 教學方法和手段單一

電力系統(tǒng)分析計算需要繪制發(fā)電機、變壓器、線路、電抗器等元件模型，在電壓、電流、有功、無功等電氣量的求解過程中存在大量的矢量計算和矩陣方程計算。由于計算量大，稍復雜的電網(wǎng)，手動計算完成難度過大，甚至還需要學生編制程序利用計算機進行迭代計算。但是傳統(tǒng)的課堂教學以多媒體演示、教師講授、黑板板書等手段為主，教學方法和手段單一，抽象的知識點缺乏直觀性，這種傳統(tǒng)的灌輸式教學使得學生無法形象的理解實際電力系統(tǒng)運行特點，更無法對電網(wǎng)運行方式是否正常進行判斷，導致理論與實際脫節(jié)嚴重，達不到課程培養(yǎng)目標。

1.3 傳統(tǒng)考核方式單一

評價方法片面。傳統(tǒng)教學中課程考核主要由平時成績+期末成績組成。平時成績主要考核學生出勤、作業(yè)，期末成績以筆試的方式考核學生理論成績。上述考核方式只評價了學生對理論知識的掌握程度，對學生在學習過程中實踐能力和綜合應用能力評價缺乏，由于未能及時跟蹤學生學習情況，學生在學習課程時出現(xiàn)平時學習積極性不高，出現(xiàn)期末考試前突擊的現(xiàn)象。

2 實踐教學改革的探索

2.1 堅持校企合作，雙向協(xié)同重構(gòu)教學內(nèi)容

課程教學團隊始終與廣西電力企業(yè)保持密切的合作，依托校企雙方的名師工作室和技能大師工作室，共同研究了課程體系、課程標準，多次深入發(fā)電廠、電力公司、電力設計研究院等企業(yè)開展現(xiàn)場研討，重構(gòu)了教學內(nèi)容。教學內(nèi)容以電力系統(tǒng)崗位能力要求為導向，突出“項目化、實踐化”的工科課程特點，采用模塊化設計教學項目，層層遞進式編排教學內(nèi)容。設計了認知電力系統(tǒng)、縣級電網(wǎng)潮流計算、縣級電網(wǎng)電壓調(diào)整、縣級電網(wǎng)對稱短路計算、縣級電網(wǎng)不對稱短路計算、電力系統(tǒng)頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行、電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析8個教學項目模塊。項目設計從簡單到復雜，能力提升由低到高，每個教學項目對接相應的能力目標，符合了學生能力遷移和職業(yè)成長規(guī)律。

2.2 引入多種教學手段，信息化技術(shù)助力教學改革

引入電力系統(tǒng)可視化仿真軟件POWERWORLD，解決潮流計算、短路計算難度高的問題，將大量的過程計算轉(zhuǎn)由軟件完成，學生只需分析電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，將學生實操技能與實際電網(wǎng)運行人員日常工作對接起來。例如，對于調(diào)壓措施中涉及大量手工計算，且分析結(jié)果難以呈現(xiàn)的問題，POWERWORLD軟件可以將電網(wǎng)分析的結(jié)果以可視化形式呈現(xiàn)，通過色彩的變化，清楚觀測數(shù)據(jù)的變化。引入“互聯(lián)網(wǎng)+”遠程教學平臺，將企業(yè)現(xiàn)場引入到課堂，解決了電力系統(tǒng)構(gòu)成、電力企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場難以在課內(nèi)呈現(xiàn)的問題。引入變電站仿真培訓系統(tǒng)、水電站仿真系統(tǒng)，模擬了變電站、水電站運行場景，直觀形象地展示了電力系統(tǒng)各種生產(chǎn)設備運行情況。引入學習通信息化教學平臺，匯集多種教學資源的同時，學生利用手機拍照傳送作業(yè)到學習通，實現(xiàn)作業(yè)當堂展示，方便教師講解，老師利用學習通了解學生的學習情況、回答學生的疑問、開展網(wǎng)絡問卷調(diào)查。教師在教學過程中靈活選用電力系統(tǒng)可視化仿真軟件POWERWORLD、生產(chǎn)現(xiàn)場遠程教學平臺、變電站仿真培訓系統(tǒng)、供用電網(wǎng)絡培訓仿真系統(tǒng)及學習通等教學手段，使課程直觀、形象、生動、貼近生產(chǎn)，激發(fā)了學生的興趣，極大地促進師生互動和生生互動。

2.3 開展項目驅(qū)動教學，職業(yè)素養(yǎng)培育貫穿工作任務

開展項目驅(qū)動教學，將電力系統(tǒng)分析內(nèi)容與新時代要求有機融合，以現(xiàn)實電網(wǎng)為藍本，揭示發(fā)電、變電、輸電、配電和用電規(guī)律。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”遠程教學平臺以及POWERWORLD構(gòu)建的電力網(wǎng)絡為學生創(chuàng)建貼近真實生產(chǎn)過程的情境教學環(huán)境。在情境教學過程中，按照電力調(diào)度運行和規(guī)劃設計人員崗位的工作過程，將潮流計算、電壓調(diào)整、短路計算等工作任務設計成多個從簡單到復雜的教學項目，以項目為驅(qū)動，將專業(yè)理論知識融入到了教學項目，讓學生對設計好的教學項目開展學習。在實踐中活學活用，讓學生由簡入深，逐步掌握一個完整工作過程各個環(huán)節(jié)的基本要求和崗位能力，拓展了教學內(nèi)容。在開展項目教學時，還引用電力企業(yè)班組文化，采用了崗位角色扮演、分工協(xié)作等方式，將職業(yè)素養(yǎng)培育貫穿工作任務始終。

2.4 改革課程考核方式，構(gòu)建多元化的實踐教學評價體系

改革傳統(tǒng)考核方式，確立以學生為中心，以提高學生電網(wǎng)綜合分析能力為目標，構(gòu)建了主體多元、形式多元的多元教學評價體系。通過超星學習通教學平臺實現(xiàn)教學全過程數(shù)據(jù)采集和即時評價。教學考核由課前、課中、課后三部分構(gòu)成。課前，教師在學習平臺發(fā)布學習任務，讓學生明確教學目標，了解學習任務、熟悉軟件操作。學生以小組為單位，按照任務書的指導，進行自主學習，拓展了學習的時間與空間。課中，采用任務驅(qū)動、實訓演練等方法，促使學生自主學習、協(xié)作探究，充分發(fā)揮其學習主體作用，利用學習平臺的在線測評系統(tǒng)，及時對學生進行評價，形成了教師與學生、過程與結(jié)果多元的評價體系，也便于教師及時了解學生學習情況并及時調(diào)整教學進度。課后，學生通過學習平臺完成給定的課后任務，教師和企業(yè)專家在學習平臺對學生進行點評。

3 實踐教學改革實施案例

“縣級電網(wǎng)潮流計算分布”是本課程實踐教學中的項目。下面簡單介紹本項目實踐教學的實施情況。

3.1 教學內(nèi)容

“縣級電網(wǎng)潮流分布”項目主要學習內(nèi)容是分析正常運行方式下電網(wǎng)潮流流向和大小，分析是否存在重載、過載的設備和電壓越限的母線，由此判斷電網(wǎng)是否處于一個合理的運行狀態(tài)。

3.2 教學目標

通過對學生知識基礎、技能基礎和實踐能力等多方面學情分析，結(jié)合崗位能力要求確定的教學目標見表1。

表1 項目教學目標

3.3 教學策略

采用小組學習策略和線上線下混合式教學策略，流程如圖1。

圖1 教學策略

3.4 教學評價

評價由學習通平臺系統(tǒng)成績和學生仿真演練成績構(gòu)成。從師評、自評、互評、企業(yè)專家評等多維角度對學生進行全方位綜合評價考核。

通過學習通平臺完成課前、課中和課后全過程學習軌跡記錄和評價。課前、課后測試、課堂簽到、課堂活動參與情況等由學習通平臺自動記錄并打分，課堂考核由學生和老師共同評價，課后評價由老師和企業(yè)專家共同完成。

4 教學改革實施效果

4.1 突破了教學難點、重點

通過實踐教學，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”遠程教學平臺，方便學生觀看到發(fā)電廠、變電站以及用戶構(gòu)成的縣級電網(wǎng)，查看發(fā)電廠、變電站內(nèi)主接線中的各類設備運行工況，識別電網(wǎng)正常運行和故障運行情況下，電網(wǎng)的各種狀態(tài)。利用POWERWORLD電網(wǎng)仿真軟件的人機交互界面和圖形化操作特點[3]，方便學生查看縣級電網(wǎng)中電壓、變壓器和線路通過的潮流、功率和電壓損耗情況。并且，通過仿真軟件的負荷增減、變壓器抽頭調(diào)節(jié)、電容器投切、N-1故障等模擬操作，可以讓學生便捷地進行電壓調(diào)整模擬和網(wǎng)絡安全分析，避免了大量繁雜的計算分析。通過仿真練習把所學知識融會貫通，加深了學生對重要知識點認知，提高了學生分析和解決問題的能力，教學難點逐步化解。

4.2 提升了學生崗位工作能力

教學過程中，將實際的縣級電網(wǎng)生產(chǎn)案例改造為項目式教學任務，項目設計從簡單到復雜，能力提升由低到高，每個教學項目對接相應的能力目標，滿足了學生能力遷移和職業(yè)成長規(guī)律。通過學習通教學平臺發(fā)布任務，利用崗位角色扮演、分工協(xié)作等方式，將“學中做”“做中學”融入教學的各個環(huán)節(jié)，有效提升了學生的自主學習能力，培養(yǎng)了學生團隊協(xié)作的集體意識和精神。通過設計縣級電網(wǎng)靜態(tài)安全分析、電網(wǎng)綜合調(diào)壓等實際生產(chǎn)的崗位任務，加深了學生對電力運行生產(chǎn)的崗位任務及行業(yè)標準的認識，提升了學生運用所學的電力系統(tǒng)分析技能解決復雜問題的能力。

4.3 提高了課程教學育人質(zhì)量

課程實踐教學的考核改革不僅注重了學生理論知識考核，還兼顧了職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)的考核。每個實踐教學項目開展以學生為主體的全過程化考核，將教學評價聚焦在學生學習成果上，強調(diào)了學生在學習過程中的進步，激發(fā)了學生學習動力。通過小組分工合作完成工作任務，并在實踐過程中實時展示小組各階段成果，教師評價、學生自評、小組互評、企業(yè)專家多方評價，調(diào)動了學生在學習過程的參與度，培養(yǎng)了學生團隊合作精神。

5 結(jié)語

“電力系統(tǒng)分析”課程實踐教學探索，解決了該課程傳統(tǒng)教學中存在的一些問題，立足于崗位能力需求重構(gòu)了教學內(nèi)容，引入了多樣化教學手段，開展了項目驅(qū)動教學以及全過程考核，極大地調(diào)動了學生學習課程的積極性和主動性，培養(yǎng)了學生專業(yè)知識和職業(yè)能力，提升了學生崗位意識和職業(yè)素養(yǎng)，符合復合型技術(shù)技能人才培養(yǎng)目標。