沈娜 房大中 杜蕓強(qiáng)

摘? 要：“電力系統(tǒng)分析”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的核心課程。文章梳理了該課程存在的問題，結(jié)合新工科背景下學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的定位，從該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)方法、考核方式和教材建設(shè)等方面進(jìn)行有針對性的改革工作，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高課程教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到了較好的改革效果。

關(guān)鍵詞：新工科;應(yīng)用型人才培養(yǎng);課程改革

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）17-0143-04

Abstract： The "Electric Power System Analysis" course is a core course for electrical engineering and automation majors. Combining with the new engineering background of the school application-oriented talent training positioning， this paper summarizes the problems existing in this course and the reform in practical links， teaching methods， teaching models， assessment methods and textbook construction in order to improve students' interest in learning and the quality of curriculum teaching， the reform has achieved good results.

Keywords： new engineering background; application-oriented talent training; course reform

在“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”指導(dǎo)下，國家對高校提出了“新工科”建設(shè)要求[1]。在“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的推動下，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)及工程教育的創(chuàng)新改革進(jìn)入了一個嶄新的時代[2]。在新工科背景下，推進(jìn)課程改革就是一項(xiàng)重要工作。“電力系統(tǒng)分析”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的核心課程，課程內(nèi)容包括電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分析的基本原理和方法，電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、潮流計算、短路電流計算等[3-6]。該課程既可讓學(xué)生獲得有關(guān)電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)行和管理的基本知識，又培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識解決工程實(shí)際問題的能力。該課程理論性強(qiáng)，又具有較高的實(shí)踐要求[7-8]。一些高等院校在這門課的教學(xué)內(nèi)容上，更偏重理論方面。對于獨(dú)立學(xué)院來說，培養(yǎng)應(yīng)用型人才是學(xué)校的指導(dǎo)思想。如何對該門課程進(jìn)行教學(xué)改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)生動手實(shí)踐能力，達(dá)到應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求就顯得尤為重要了。

一、課程存在的問題

“電力系統(tǒng)分析”課程是電氣工程及其自動化學(xué)科的專業(yè)必修課，課程內(nèi)容與電力系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行過程密切相關(guān)，課程具有較強(qiáng)的理論性又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。該課程對于學(xué)生掌握電力系統(tǒng)的基本知識和解決實(shí)際電力工程能力具有很重要的作用。電氣工程及其自動化專業(yè)是我校2006年開辦的專業(yè)，最初的兩屆學(xué)生由華南理工大學(xué)本部教師授課，沿用了華南理工大學(xué)的教學(xué)模式，課程教學(xué)偏于理論，教學(xué)難度大，學(xué)生出勤率、學(xué)習(xí)興趣低。由于該課程部分內(nèi)容較抽象，工程實(shí)踐性比較強(qiáng)，課堂講授無法講解清楚，不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。為解決該課程存在的以上問題，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)從實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)方法、考核方式和教材建設(shè)等方面進(jìn)行有針對性的改革。

二、課程改革措施

在新工科背景下，立足學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)指導(dǎo)思想，結(jié)合電力行業(yè)的發(fā)展及對人才要求，針對該課程存在的問題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真梳理教學(xué)內(nèi)容，對電氣工程及其自動化專業(yè)核心課程“電力系統(tǒng)分析”按照以下思路進(jìn)行課程改革，如圖1所示。按照“需求導(dǎo)向”調(diào)整課程體系，按照“就業(yè)導(dǎo)向”調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，按照“能力導(dǎo)向”調(diào)整教學(xué)方法，此為 “三面導(dǎo)向”。“三層加強(qiáng)”主要是該課程通過增加仿真實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計及參觀實(shí)習(xí)三個層次加強(qiáng)學(xué)生動手實(shí)踐和工程能力的培養(yǎng)，強(qiáng)化學(xué)生將理論知識用于實(shí)踐的能力，突出應(yīng)用型學(xué)生培養(yǎng)的特色。同時教學(xué)團(tuán)隊(duì)還對課程考核方式和教材等方面進(jìn)行一系列改革。

（一）增加實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)提升實(shí)踐能力

“電力系統(tǒng)分析”課程內(nèi)容理論性強(qiáng)，加強(qiáng)本課程的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)有助于幫助與深化學(xué)生對理論知識的吸收，進(jìn)一步提升學(xué)生分析問題和解決問題的能力。為提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和課程教學(xué)效果，該課程增加了由仿真實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計及參觀實(shí)習(xí)三大部分組成的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

1. 仿真實(shí)驗(yàn)面向工程實(shí)際

教學(xué)團(tuán)隊(duì)將課程內(nèi)容分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩大模塊，通過講解理論知識讓學(xué)生對電力系統(tǒng)分析知識有初步認(rèn)識與理解。同時引入MATLAB程序設(shè)計，利用電力系統(tǒng)專業(yè)仿真軟件PSCAD、BPA等進(jìn)行包括配電網(wǎng)潮流、短路電流等仿真計算。通過仿真計算，將電力系統(tǒng)分析理論知識用于實(shí)際電力工程，培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用與計算分析能力。增加仿真計算環(huán)節(jié)，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也加深了學(xué)生對理論知識的理解。

2. 增加課程設(shè)計環(huán)節(jié)

依據(jù)我校應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在“電力系統(tǒng)分析”課程基礎(chǔ)上開設(shè)了“電力系統(tǒng)分析”課程設(shè)計。該課程設(shè)計將MATLAB程序設(shè)計與電力系統(tǒng)分析中的潮流分析結(jié)合在一起，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代計算工具進(jìn)行具體電力系統(tǒng)工程計算的能力;該課程設(shè)計還與電力系統(tǒng)分析中的開式電網(wǎng)潮流程序設(shè)計、短路電流程序設(shè)計前后結(jié)合。通過增加“電力系統(tǒng)分析”課程設(shè)計，加深了學(xué)生對電力系統(tǒng)分析理論知識的理解，進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生對實(shí)際電力工程進(jìn)行計算的能力。

3. 通過參觀實(shí)習(xí)加深對電力系統(tǒng)的理解

學(xué)院對每屆學(xué)生基本安排以下幾種類型的生產(chǎn)單位進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)：（1）發(fā)電廠（加深對電力的生產(chǎn)過程的理解，加深對發(fā)電機(jī)的印象），如廣州黃埔火力發(fā)電廠、云浮火力發(fā)電廠、沙角C電廠、葛洲壩水力發(fā)電廠。（2）變電站（加深電力的傳輸理解），如花都樂同110kV或林益220kV變電站。（3）電調(diào)中心（加深電力的運(yùn)行和調(diào)度、功率平衡、頻率穩(wěn)定概念），如廣州供電局電力調(diào)度通信中心。

通過到發(fā)電廠、變電站及電調(diào)中心進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，讓學(xué)生了解真正電力系統(tǒng)的組成及電力系統(tǒng)分析所應(yīng)用的場合，讓學(xué)生將理論與實(shí)際工程相結(jié)合，進(jìn)一步提升學(xué)生對電力系統(tǒng)分析課程的理解與應(yīng)用。

“電力系統(tǒng)分析”課程改革的重點(diǎn)就體現(xiàn)在增加課程實(shí)踐環(huán)節(jié)，改變以往只講理論所存在的問題。課程團(tuán)隊(duì)通過增加課程仿真實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計及參觀實(shí)習(xí)三個層次的實(shí)踐環(huán)節(jié)，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程積極性，訓(xùn)練了學(xué)生應(yīng)用先進(jìn)的現(xiàn)代計算工具的能力，增強(qiáng)了學(xué)生理論用于實(shí)際和工程實(shí)踐能力，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。

（二）理清思路改革教學(xué)方法、利用多種教學(xué)手段

“電力系統(tǒng)分析”課程理論分析和計算占主要部分，學(xué)習(xí)難度較大，因此，在課堂教學(xué)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)注重教學(xué)方法和教學(xué)手段改進(jìn)。在教學(xué)中不僅運(yùn)用傳統(tǒng)的講授法，還采用多種教學(xué)方法，如啟發(fā)式、案例式、互動式、課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合等，注重調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和啟發(fā)學(xué)生思維。

1. 啟發(fā)式理論教學(xué)方法

在理論教學(xué)方法的教研和教改中，探索出了一套以“循循善誘”為主導(dǎo)思想的啟發(fā)式理論教學(xué)的方法。如：在講授電力系統(tǒng)概念性內(nèi)容時，采用“概念辨析”的方法幫助學(xué)生對概念的理解;在講授技術(shù)性內(nèi)容之前，采用“積極設(shè)問”的辦法引導(dǎo)學(xué)生們思考和參與，實(shí)現(xiàn)了以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”教學(xué)方法的創(chuàng)新。采用啟發(fā)式教學(xué)，注重對學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2. 案例教學(xué)法

案例教學(xué)法是學(xué)生和教師一起參與對案例或問題的直接討論。在這種教學(xué)法中有兩個重要的責(zé)任中心，其一是教師有責(zé)任選擇教學(xué)所需要的材料，其二是學(xué)生有責(zé)任把所學(xué)的有關(guān)理論知識應(yīng)用到案例中并提出一個合理的答案。案例教學(xué)法通過實(shí)例教學(xué)，為鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生面對實(shí)際情況的臨場決策能力及綜合素質(zhì)提供一個訓(xùn)練的場所。

3. 互動式教學(xué)法

為了提高課堂效率，講課時盡可能采用互動式教學(xué)?；影ń處熍c學(xué)生之間的互動、學(xué)生相互之間的互動，如教師提問題讓學(xué)生回答或讓學(xué)生相互討論問題，以此來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

4. 課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合

為了使學(xué)生更好學(xué)習(xí)該課程，課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)了該課程的慕課資源。課程團(tuán)隊(duì)對內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)梳理，打破以往常規(guī)教學(xué)知識體系，將知識點(diǎn)進(jìn)行碎片化處理，重構(gòu)慕課教學(xué)內(nèi)容，與超星公司合作歷時一年完成慕課視頻的制作。目前，該課程慕課資源已共享到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生利用該課程網(wǎng)上慕課資源可以進(jìn)行課程預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，如此將課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，幫助學(xué)生更好理解相關(guān)知識點(diǎn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

5. 上機(jī)與課堂相結(jié)合

該課程通過課后習(xí)題講解和演算后，再用MATLAB程序編程實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證驗(yàn)算，從而進(jìn)一步提高學(xué)生對課程知識的理解和掌握。在電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室開設(shè)綜合性和開放性實(shí)驗(yàn)，通過對電力系統(tǒng)IEEE標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真計算，提升學(xué)生將電力系統(tǒng)分析理論知識用于解決實(shí)際工程問題的能力。通過上機(jī)與課程相結(jié)合的方式，改變了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，提升了學(xué)生動手實(shí)踐能力。

（三）改革課程考核方式

考核方式一直是教育模式和教學(xué)方法的指揮棒，在新工科背景下，面向培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，必須對傳統(tǒng)考核方式進(jìn)行改革。

一般課程總評成績由平時成績（30%）與卷面成績（70%）組成。課程組依據(jù)課程教學(xué)實(shí)際，將總評成績調(diào)整為平時成績、作業(yè)成績、考試成績?nèi)糠帧Ｆ綍r成績占20%，主要包括出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂參與情況等;作業(yè)成績占20%，包括每章課后作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等完成情況;期末考試成績占60%。課程考核適當(dāng)降低試卷成績的占比，改變以往僅憑期末考試卷評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。在考核中加入作業(yè)成績部分，增強(qiáng)學(xué)生對課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重視，提高學(xué)生將理論知識用于工程實(shí)踐的能力，進(jìn)一步提升教學(xué)效果。

（四）使用經(jīng)典教材與自編教材相結(jié)合

“電力系統(tǒng)分析”課程的教材采用經(jīng)典的由何仰贊，溫增銀編著、華中科技大學(xué)出版社出版的“電力系統(tǒng)分析（上）”和“電力系統(tǒng)分析（下）”，這套教材是普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。本課程還有配套的習(xí)題集、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等教學(xué)輔助材料，并編寫了完整的實(shí)踐教學(xué)課件，可供學(xué)生課外學(xué)習(xí)使用。同時，主講教師房大中教授結(jié)合我校學(xué)生特點(diǎn)，主編了“電力系統(tǒng)分析”教材，由科學(xué)技術(shù)出版社出版，重點(diǎn)闡述電力系統(tǒng)分析涉及的元件模型和計算機(jī)分析方法。課程內(nèi)容包括電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型、電力系統(tǒng)潮流的計算機(jī)分析方法、電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、同步電機(jī)三相短路暫態(tài)過程分析、電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算中的元件模型、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述、電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定性、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性等?？晒┩瑢W(xué)們參考使用。

三、課程改革成效

（一）課程教學(xué)效果好

該課程在實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)方法、考核方式和教材建設(shè)等方面進(jìn)行一系列改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果有了明顯改善。近幾年來，通過院領(lǐng)導(dǎo)聽課、教學(xué)督導(dǎo)組聽課及學(xué)生評教等多種形式的教學(xué)質(zhì)量調(diào)查與反饋，學(xué)生對“電力系統(tǒng)分析”課程的教學(xué)效果給予了很高的評價，扭轉(zhuǎn)了以前課程難教難學(xué)、掛科率高等困局。學(xué)生表示，增加了利用電力系統(tǒng)專業(yè)軟件進(jìn)行仿真計算，不僅提升他們學(xué)習(xí)的興趣，也鍛煉了動手實(shí)踐能力，進(jìn)一步加深了對理論知識的理解與掌握。同時通過改革考核方式，學(xué)生的掛科率由之前的20%降到現(xiàn)在的8%左右。該課程改革效果明顯。

（二）學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力得到大幅提升

該課程進(jìn)行改革以來，受益學(xué)生達(dá)2000人;學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力明顯提升，學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目43項(xiàng)、科研課題8項(xiàng)，獲獎19項(xiàng)（其中國家級7項(xiàng)，省級11項(xiàng)）。培養(yǎng)的學(xué)生受南方電網(wǎng)公司、各發(fā)電集團(tuán)等主業(yè)單位歡迎，能更快適應(yīng)崗位工作。學(xué)生就業(yè)質(zhì)量好，普遍在電廠電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)單位就業(yè)。通過就業(yè)回訪，畢業(yè)生受到好評，人才培養(yǎng)質(zhì)量得到用人單位的高度認(rèn)可。

四、結(jié)束語

“電力系統(tǒng)分析”課程對于電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生非常重要，在課程體系中起著承上啟下的作用。通過對該課程在實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)方法、考核方式和教材建設(shè)等方面進(jìn)行改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生動手實(shí)踐與創(chuàng)新能力，提高了課程的教學(xué)質(zhì)量，真正實(shí)現(xiàn)了電氣工程及其自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識[J].高等工程教育研究，2017（1）：10-11.

[2]李晶，陳思，于微波，等.“新工科”背景下教學(xué)模式的探討與構(gòu)建——以電氣工程及其自動化專業(yè)為例[J].工業(yè)和信息化教育，2019（9）：6-9+45.

[3]黃肇，羅隆福，羅慶躍.“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)體系的構(gòu)建[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2013，35（1）：47-48.

[4]孟祥俠，李永.新形勢下“電力系統(tǒng)分析”教學(xué)改革初探[J].中國電力教育，2014（32）：67-68.

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

[6]王玉，高心，徐利梅，等.電力系統(tǒng)分析課程的教學(xué)探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2011，33（2）：27-28.

[7]徐志偉，丁旭東，姜燕.基于應(yīng)用型本科的“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)改革研究[J].無線互聯(lián)科技，2019（6）：90-91.

[8]王紅艷.基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)改革[J].許昌學(xué)院學(xué)報，2018，37（6）：90-93.