危雪

摘要：針對當前工程教育專業(yè)認證背景下，高校電氣專業(yè)本科教學面臨巨大變革的現(xiàn)狀，本文以大型綜合實驗課程——水電站運行仿真實驗為例，闡述了圍繞工程教育專業(yè)認證要求所設計的課程教學研究理念和模式設計。

關鍵詞：工程教育專業(yè)認證；大型綜合實驗；教學研究

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0182-02

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，是針對高等教育本科工程類專業(yè)開展的一種合格評價，在我國由中國工程教育認證協(xié)會（CEEAA）組織實施[1]。我國于2013年成為國際本科工程教育學會互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的成員，標志著在我國凡是取得了工程教育專業(yè)認證的學科專業(yè)所培養(yǎng)的學生，就具有了國際互認質(zhì)量標準的“通行證”。因此在工程認證背景下，傳統(tǒng)高等院校本科教學的理念受到了顛覆性的沖擊，須圍繞畢業(yè)生的素質(zhì)要求應符合國際實質(zhì)等效要求，對傳統(tǒng)模式進行改革[2]。本文以大型綜合實驗課程為例，闡述了在工程認證背景下的課程教學研究理念和模式設計。

大型綜合實驗課程——水電站運行仿真實驗，屬于目前我國能進行認證的專業(yè)——電氣工程及其自動化的專業(yè)課程。水電站運行仿真實驗依托梯級水電站運行與控制國家級重點實驗室，為學生提供了與實際水電站相似的真實環(huán)境，圍繞著水電站仿真系統(tǒng)倒閘操作、功率調(diào)節(jié)、繼電保護配置及電氣事故處理流程四項綜合實驗進行教學，成為電氣工程人才培養(yǎng)的重要實踐手段。為適應工程認證的要求，對該課程進行深入的教學研究是十分必要的。

一、圍繞工程教育專業(yè)認證進行教學理念改革

1.強調(diào)以學生為中心。大型綜合實驗課程從實質(zhì)上來看，是本科教學中最接近于實際生產(chǎn)環(huán)境的教學環(huán)節(jié)，是專業(yè)所提供的連接學生和用人單位之間的橋梁。工程教育專業(yè)認證以學生和用人單位對學?；?qū)I(yè)所提供服務的滿意度作為認證的重要指標，因此在水電站運行仿真實驗教學中，注重以學生為中心主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）真實性。實驗所采用的仿真平臺與現(xiàn)場大型水電站真實的中央控制室完全一致，所控制的水電站系統(tǒng)均采用我國真實的水電站系統(tǒng)，初始運行數(shù)據(jù)完全取自現(xiàn)場水電站某年所有時間段運行的真實參數(shù)，教學的內(nèi)容也圍繞實際水電站運行中操作人員最關心的問題進行設計和指導，與傳統(tǒng)教學中僅利用虛構的案例系統(tǒng)，效果是完全不同的。因此，無論是學生還是用人單位都能從中受益。（2）開放性。以讓學生更早、更好地與工作單位磨合從而相互適應為目標，將學生作為首要服務對象，協(xié)助并鼓勵學生獨立思考、查閱資料，或進入實習單位調(diào)研，然后在實驗課程中自主完成基礎規(guī)定實驗操作項目，嘗試提出創(chuàng)造性的實驗操作項目，讓學生更好地掌握所學專業(yè)知識，提前適應未來的工作環(huán)境。

2.強調(diào)以學生學習產(chǎn)出為導向。大型綜合實驗課程是良好的OB（outcome-based）平臺，即以學生學習產(chǎn)出為導向的平臺。工程認證要求對照學生的核心能力、素質(zhì)要求，來評價專業(yè)教育的有效性。因此學生在完成水電站運行仿真實驗后，必須具備的核心能力應包括水電站基本工程知識的應用、水電站復雜工程問題的分析、設計和開發(fā)水電站運行問題的解決方案等，素質(zhì)要求則應具有電氣專業(yè)職業(yè)規(guī)范、個人和團隊合作、溝通良好等。

3.強調(diào)合格評價與質(zhì)量持續(xù)改進。工程認證注重工程教育的基本質(zhì)量，是一種合格評價，同時還要求專業(yè)建立持續(xù)有效的質(zhì)量改進機制。因此，對于水電站運行仿真實驗首先應建立教學過程質(zhì)量監(jiān)控機制，其次建立學生課程結業(yè)后的跟蹤反饋機制，對培養(yǎng)目標是否達成進行定期評價，最后證明評價的結果被用于專業(yè)的持續(xù)改進。

二、圍繞工程教育專業(yè)認證進行教學模式設計

工程教育專業(yè)認證對學生的培養(yǎng)要求應通過課程的教學模式設計來體現(xiàn)，所覆蓋內(nèi)容需偏重于學生解決工程問題的能力和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。水電站運行仿真作為專業(yè)大型綜合實驗，應按照認證要求，完全覆蓋以下內(nèi)容。

1.工程知識。水電站仿真實驗涉及三個層次的工程知識：最底層是數(shù)學和物理，可用于解決基本的工程計算問題；中間層是工程基礎知識，如電機、電力電子、計算機網(wǎng)絡等，可用于解決對工程邏輯理解方面的問題；最上層是工程專業(yè)知識，如電力系統(tǒng)分析、繼電保護等，是系統(tǒng)解決復雜工程問題的關鍵知識。因此三個層次的工程知識需全部得以應用。

2.問題分析。水電站運行仿真實驗中涉及的工程問題眾多，如系統(tǒng)潮流計算、電壓穩(wěn)定性分析、水機事故處理等，將它們經(jīng)過提煉和設計，可綜合成為一系列復雜工程問題，讓學生應用數(shù)學、物理和電氣專業(yè)知識中的基本原理，識別、表達并通過文獻資料等來分析復雜工程問題，以獲得有效結論。

3.設計、開發(fā)解決方案。傳統(tǒng)水電站運行實驗中的項目，在解決問題時有既定模式的解決方案，但現(xiàn)場中復雜工程問題的解決方案很少只是唯一的，總是在眾多方案中取其最佳來作為最終的解決方案。因此在教學中應當允許和鼓勵學生針對復雜的水電站運行問題，應用其掌握的工程知識，對問題進行獨立分析，并能夠自主設計解決方案。以系統(tǒng)頻率降低為例，可通過分析和計算發(fā)電機組的出力和備用容量，來決定是采用增發(fā)機組出力、或者減少負荷用電等解決方案來恢復系統(tǒng)的頻率。而所采用解決方案的效果還取決于特定需求的系統(tǒng)運行條件，只要條件變化，方案就可能隨之改變。指導學生在設計、開發(fā)解決方案的環(huán)節(jié)中，也能根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的問題培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，引導學生綜合考慮各類影響水電站運行的因素，培養(yǎng)其全面分析解決復雜工程問題的能力。

4.研究環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的水電站運行實驗多為觀察性操作項目，如看到某個繼電保護信號燈點亮，就能得出發(fā)生什么類型故障的結論。但在實際水電站運行中，有時同一個繼電保護信號燈報警，卻可能是由完全不同的故障，在不同的運行條件下綜合反映出來的結果，由此會造成誤判斷的情況出現(xiàn)。所以為滿足實際工程需求，在教學中必須設置研究環(huán)節(jié)，要求學生基于科學原理并采用科學方法，對復雜工程問題進行研究，包括設計實驗環(huán)節(jié)、分析與解釋水電站運行數(shù)據(jù)，并通過全系統(tǒng)設備呈現(xiàn)的信息進行推理，與實際現(xiàn)象結果進行比對，從而綜合得到合理有效的結論。

5.使用現(xiàn)代工具。在水電站運行實驗教學中，有些運行條件受到平臺的限制，需要進行二次開發(fā)。如潮流計算采用的是正常運行條件下的模型，如要做最優(yōu)潮流的計算，就必須改變其模型，但在平臺中是無法實現(xiàn)的?，F(xiàn)場中是利用調(diào)度端的EMS系統(tǒng)中含有的經(jīng)濟調(diào)度功能模塊來實現(xiàn)最優(yōu)潮流的計算和分配，水電站只接收潮流數(shù)據(jù)進行調(diào)整即可。作為綜合實驗課程，可在教學環(huán)節(jié)中利用現(xiàn)代工具進行學習的擴展，如利用MATLAB平臺讓學生自主開發(fā)最優(yōu)潮流程序，通過不同的優(yōu)化目標建立不同的模型，模擬出最優(yōu)潮流結果，并以此為基礎將數(shù)據(jù)輸入水電站運行仿真平臺，作為初始運行模式，改變系統(tǒng)的運行方式，讓學生理解調(diào)度和運行之間的工作流程。

6.職業(yè)規(guī)范。運行規(guī)程是所有電力系統(tǒng)工作者的操作守則和安全保障。在水電站運行實驗教學中，必須采用與現(xiàn)場完全一致的水電站運行規(guī)程，以此嚴格規(guī)范各項實驗操作項目的完成，讓學生在項目操作過程中理解并遵守工程道德和規(guī)則，履行責任，培養(yǎng)安全意識。

7.個人和團隊。水電站運行實驗是極好的適合角色扮演應用的課程。可在教學設計中，以若干學生為一個模擬運行班組，并由其自主推選出值長，由值長安排其余作為運行人員的學生在項目操作中應承擔的制定、執(zhí)行、監(jiān)督等不同的角色，培養(yǎng)學生在未來在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員及負責人的角色。

8.溝通環(huán)節(jié)。復雜工程問題的解決關鍵之一，是要與合作人員進行有效溝通和交流。因此在水電站運行實驗的教學中，溝通能力的培養(yǎng)必不可少，需設計專門的環(huán)節(jié)進行訓練，如撰寫水電站運行項目分析報告、水電站運行事故解決方案設計文稿、緊急事故下的陳述發(fā)言或回應指令等。

三、結語

工程教育專業(yè)認證使得大型綜合性專業(yè)實驗具有了更加重要的地位。未來的高校本科教學應當遵循認證的要求，定期進行課程教學模式改進和教學質(zhì)量評價，還可建立用人單位對學生的社會評價機制，對課程培養(yǎng)目標是否達成進行定期評價，將所有評價的結果用于專業(yè)的持續(xù)改進。

參考文獻：

[1]柳晶晶.基于工程教育認證的《電力系統(tǒng)分析》課程教學探索[J].教育教學論壇，2016，（19）：102-103.

[2]陸勇.淺談工程教育專業(yè)認證與地方本科高校工程教育改革[J].高等工程教育研究，2015，（6）：157-161.