王仁麗　韓成春

摘要：“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程理論性較強，傳統(tǒng)的教學(xué)模式偏重公式推導(dǎo)，學(xué)生感覺比較抽象，較難理解。為體現(xiàn)應(yīng)用型本科高校的特點，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和動手能力，結(jié)合我院實際情況，將MATLAB軟件引入課程教學(xué)過程，對電力系統(tǒng)常見的潮流計算，短路計算進(jìn)行仿真計算，同時結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，可達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量，從而適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)基礎(chǔ)；課堂教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）39-0121-02

“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”是一門理論分析嚴(yán)謹(jǐn)，涉及內(nèi)容廣泛的電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課程，重點研究內(nèi)容在穩(wěn)態(tài)分析，相對于暫態(tài)分析部分稍簡單，但內(nèi)容較重要。該課程理論性較強，以《電路》、《自動控制理論》、《電機與拖動》、《電力電子技術(shù)》等課程為基礎(chǔ)，本身包含大量的分析計算。傳統(tǒng)的教學(xué)模式偏重公式推導(dǎo)，學(xué)生感覺比較抽象，較難理解。

一、我?！半娏ο到y(tǒng)基礎(chǔ)”課程教學(xué)存在的問題：

我校地處徐州市，專業(yè)畢業(yè)生主要就業(yè)目標(biāo)在徐州地區(qū)以及蘇北地區(qū)。相比省內(nèi)其他院校來說，本校電力系統(tǒng)課程建設(shè)起步較晚。本課程在新專業(yè)建設(shè)之初被定為我校電氣工程及其自動化專業(yè)面向電氣工程方向?qū)W生的專業(yè)選修課程。同時，由于實驗條件不足，本課程尚未開設(shè)實驗學(xué)時。在高校課時縮減和專業(yè)課改革背景下，“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程已由建課之初的64學(xué)時減少到48學(xué)時，而隨著科技的進(jìn)步，人民生活水平的提高，電力事業(yè)的飛速發(fā)展，目前我國電網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入高電壓等級、大容量機組、數(shù)字化的時代，教師要將新興的技術(shù)通過課堂介紹給學(xué)生，電力系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容因此越來越豐富。同時，學(xué)生畢業(yè)后去供電局、電廠的需要（我們對2012屆畢業(yè)生的就業(yè)情況進(jìn)行了初步調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前我校畢業(yè)生畢業(yè)后從事電力系統(tǒng)相關(guān)行業(yè)工作的比例很高），加上學(xué)生考研對該門課程的需要（注：電力系統(tǒng)分析為華北電力大學(xué)、東南大學(xué)、華南理工大學(xué)、南京理工大學(xué)、河海大學(xué)等高校電氣相關(guān)的專業(yè)課程之一），教學(xué)要求越來越高。但由于本門課程開設(shè)在第六學(xué)期，在教學(xué)中就有這兩種情況出現(xiàn)：一是很多學(xué)生基礎(chǔ)太差，對教師的授課內(nèi)容很難馬上接受；二是部分學(xué)生對這門課程興趣較高，希望獲取更多知識來拓展自己。

因此，為了適應(yīng)應(yīng)用型本科對大學(xué)生的新要求，對“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程要深入進(jìn)行一系列改革，其中不僅包括對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段的改革，還包括對課堂教學(xué)方法的改革和對該門課實驗形式的改革。

二、“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的探索

電氣自動化教研室通過一系列方法，包括整合教師的教學(xué)資源，收集當(dāng)前最新的電力工業(yè)發(fā)展的信息，有效獲取網(wǎng)上其他高校資源，尋找新的教學(xué)方法，更好地理解教材，消化課程，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和接受能力。

1.“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”網(wǎng)絡(luò)平臺資料庫的建立。在以往“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”的教學(xué)過程中，基本上都是運用的傳統(tǒng)模式教學(xué)，老師按教材授課為主。但是，一部分學(xué)生由于已經(jīng)提前確定就業(yè)目標(biāo)，還有一部分學(xué)生為了考研需要，都有勇于拓展自己知識面的需要。傳統(tǒng)的教學(xué)方式無法滿足這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，要求他們自己課后查找資料又覺得無從下手，認(rèn)為老師的課堂教學(xué)難度不夠，學(xué)習(xí)積極性不高。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)模式教學(xué)，不僅能使基礎(chǔ)差的學(xué)生通過教師布置的任務(wù)有重點地預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，也能讓那些想拓展知識面的學(xué)生更好地了解課程當(dāng)前的最新發(fā)展。

“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”網(wǎng)絡(luò)平臺資料庫主要包括以下內(nèi)容：（1）《課件庫》：以主要知識點（等值電路、潮流計算、有功平衡、無功平衡、短路計算、系統(tǒng)的穩(wěn)定性）為單元，對每一個知識點精心準(zhǔn)備了適合該教學(xué)單元教學(xué)所需要的課件。由于《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程教學(xué)的抽象性，對其中具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)學(xué)生很難理解，學(xué)生在教材中也很難獲得電力系統(tǒng)實物的直觀感覺。因此，在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生感覺所學(xué)內(nèi)容比較空洞，既沒有興趣又難理解，而現(xiàn)場教學(xué)條件又不成熟，對教學(xué)過程中涉及到的具體電力系統(tǒng)設(shè)備也難以解釋清楚。通過將一些系統(tǒng)的實物照片加入到教學(xué)過程中，如母線、斷路器、桿塔、變配電系統(tǒng)模擬圖等，能調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，獲得更加滿意的效果；（2）《案例庫》：提供“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”的“課堂討論案例”，學(xué)生和老師通過案例去分析問題，解決問題，加深對課堂理論的理解和掌握；（3）《習(xí)題庫》：以相關(guān)章節(jié)的主要知識點分布，由易入難，貫穿課程的主要內(nèi)容，既有利于學(xué)生的課后自主學(xué)習(xí)，又有利于學(xué)生拓展知識面的需要。如第四章的潮流計算，其中簡單電力網(wǎng)的潮流計算部分，在《習(xí)題庫》中既包括輻射型網(wǎng)絡(luò)由簡單到復(fù)雜的典型習(xí)題，又包括環(huán)網(wǎng)內(nèi)有變壓器和無變壓器的典型習(xí)題；（4）《輔助資料庫》：包括《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》和《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》的內(nèi)容。由于在第六學(xué)期開設(shè)《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程，而課程學(xué)習(xí)的特點是對本科階段所學(xué)各課程知識的綜合運用，如電力系統(tǒng)的有功功率平衡部分，就包括了《自動控制理論》課程中的PID調(diào)節(jié)器部分內(nèi)容，《電機與拖動》課程中發(fā)電機組轉(zhuǎn)子運動方程，《電力電子技術(shù)》課程中的整流電路等。在輔助資料庫中增加這部分知識，可以讓學(xué)生更加有目的地對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行更加有針對性的復(fù)習(xí)。

針對潮流計算的計算機算法，由于課堂教學(xué)時間有限，在課堂僅介紹牛頓-拉夫遜迭代法在直角坐標(biāo)系中的求解方法，而其在極坐標(biāo)下的求解，以及其他算法如高斯-賽德爾迭代法和P-Q分解法的介紹，都放在輔助資料庫中。

而對于故障計算部分，在“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程中僅僅介紹了最簡單的三相對稱的短路計算方法，由于部分學(xué)生拓展知識的需要，在課程中增加對稱分量法在不對稱短路中的應(yīng)用，并在輔助資料庫中增加相應(yīng)實例。

2.大力推進(jìn)互動式教學(xué)，促進(jìn)師生角色的轉(zhuǎn)變。（1）傳統(tǒng)的教學(xué)過程中主要問題是學(xué)生的能動性較差。如何調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是本次改革的主要目的。首先，重視每個四十五分鐘的課堂教學(xué)，每節(jié)課均留五到十分鐘時間做簡單的課堂測驗，及時查找教學(xué)過程中的問題并反饋成績。將此部分作為平時成績的主要部分，有效改善了學(xué)生聽課不集中，糊弄交作業(yè)的現(xiàn)象；（2）在“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)過程中，提倡學(xué)生積極上網(wǎng)自學(xué)，充分利用學(xué)校的交互式網(wǎng)絡(luò)平臺，學(xué)生和老師在這個虛擬網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行課堂重點總結(jié)，題目討論，電子答疑，課外課題的布置，以及提交網(wǎng)絡(luò)作業(yè)。通過匯集學(xué)生的共同問題，在課堂上進(jìn)行討論和講解。鼓勵有能力的學(xué)生制作ppt，將任務(wù)布置下去，針對具體的某個例題或某個知識點，讓學(xué)生站在講臺上講解。對比較大的知識點進(jìn)行分解，幾個同學(xué)互成一組，課后互相討論，以匯報的形式出現(xiàn)。通過這種方式，學(xué)生更愿意參加，也容易發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)中較難掌握的問題，既可以拉近師生間的距離，同時也能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。

3.基于MATLAB仿真技術(shù)的“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程實驗教學(xué)體系研究?！半娏ο到y(tǒng)基礎(chǔ)”課程實驗教學(xué)改革以前由于條件所限，沒有增設(shè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生很難將課堂所學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到具體的實際問題中，學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力得不到鍛煉。改革的目標(biāo)，將實驗以大作業(yè)的形式進(jìn)行，通過計算機編程和軟件仿真，學(xué)生可以不必進(jìn)行枯燥、煩瑣的計算，不僅能提高學(xué)生的動手能力，也能提高學(xué)生的參與程度。在本課程的第四章教學(xué)過程中，由于電力系統(tǒng)潮流部分的計算機教學(xué)，算法抽象，學(xué)生很難在上課時間有效吸收理解。因此，將該部分內(nèi)容以大作業(yè)的形式布置下來，利用MATLAB仿真軟件，開出電力系統(tǒng)潮流計算的實驗，鼓勵有能力的學(xué)生利用課余時間編寫潮流計算程序。具體操作過程中，為了調(diào)動每個學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，對每個學(xué)生的任務(wù)具體化，讓學(xué)生通過具體的程序修改參數(shù)，很好地理解潮流計算的原理，節(jié)點導(dǎo)納矩陣的參數(shù)意義等，并鼓勵有能力的學(xué)生，將潮流計算程序做成GUI界面，可以通過友好的界面修改線路參數(shù)，顯示計算結(jié)果。學(xué)生也通過這一系列的課后作業(yè)，查找資料的能力得到了鍛煉，動手能力得到了提高，學(xué)習(xí)興趣也得到了提高。在對我校2011級學(xué)生的任務(wù)布置中，學(xué)生積極參與度達(dá)到95%以上。未來的主要工作，是對課程實驗教學(xué)體系的設(shè)計和研究，增加電力系統(tǒng)網(wǎng)損分析，短路計算等諸多實驗內(nèi)容，完善實驗教學(xué)體系。

三、結(jié)語

總之，“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”課程改革的核心在于使課程更加“實用”和“有效”，盡最大努力調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣。在對本校2010級，2011級電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生進(jìn)行的綜合測試中，2011級學(xué)生的合格率達(dá)到87%，高出2010級8個百分點，這表明課程教學(xué)改革效果非常明顯。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)，通過課堂上師生之間互動，開設(shè)綜合實驗等各項措施，加深學(xué)生對課程的相關(guān)理論知識的理解和掌握，使學(xué)生能夠更好地與工程實際結(jié)合，成為能力和素質(zhì)全面發(fā)展的高級應(yīng)用型人才，正是我們應(yīng)用型本科教育的目的。而教學(xué)改革是一項長期而艱巨的任務(wù)，只有在教學(xué)過程中通過不斷地探索，充實自己，完善自己，通過學(xué)習(xí)先進(jìn)的教育教學(xué)理論，才能真正走進(jìn)課程，以適應(yīng)當(dāng)今社會的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]張靠社，張欣偉，寧聯(lián)輝，梁振鋒.《電力系統(tǒng)分析》課程的教學(xué)改革和實踐[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2008，02：126-128.

[2]張偉.基于PSASP的《電力系統(tǒng)分析》課程實驗教學(xué)改革初探[J].中國電力教育，2008，（11）：105-106.

[3]劉柏林，孫文利.“電力系統(tǒng)分析”實驗教學(xué)改革研究[J].科教文匯（上旬刊），2012，（10）：56-57.

[4]湯雨.“電力系統(tǒng)自動化”課程教學(xué)改革方法思考[J].中國電力教育，2013，（02）：57-58.

[5]米志紅.《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)方法改革的探索[J].太原大學(xué)學(xué)報，2012，（03）：125-127.