“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)改革研究

摘要：隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，社會對應(yīng)用型專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。北京林業(yè)大學(xué)電氣工程教研組通過長期的研究與嘗試，積極探索“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)改革的新模式，并取得了一定的成果。主要從改善教學(xué)方式、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、強化實踐環(huán)節(jié)以及教與學(xué)相結(jié)合等幾個方面進行介紹與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)分析；教學(xué)改革；電力仿真研究

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）12-0043-02

“電力系統(tǒng)分析”是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)課程，在專業(yè)教學(xué)和培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才計劃中占有十分重要的地位。[1]隨著電力系統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化、自動化和綜合化程度的提高，社會對電氣工程專業(yè)學(xué)生的要求也越來越高，這同時也就對“電力系統(tǒng)分析”課程的教學(xué)提出了更高的要求，[2]“電力系統(tǒng)分析”教學(xué)改革亟待進行。

只有全方位的教學(xué)改革才能達到不斷完善高等教育的目的。為了積極響應(yīng)社會對電氣人才的高要求，北京林業(yè)大學(xué)專門成立了“電力系統(tǒng)分析教學(xué)改革課題組”，由電氣工程教研室的一線教師組成。課題組通過長期的研究和嘗試，包括理論教學(xué)與實際實踐相結(jié)合、加大實驗室建設(shè)和電力仿真軟件的引進工作等，取得了一定的成績。下面從以下幾個方面，針對北京林業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我?！保半娏ο到y(tǒng)分析”課程的教學(xué)改革研究與成果進行總結(jié)。

一、改善教學(xué)方式，傳統(tǒng)授課與網(wǎng)絡(luò)輔助相結(jié)合

由于傳統(tǒng)的板書教學(xué)需要在課堂上花費大量的時間用于畫圖和列寫復(fù)雜龐大的計算公式，而單純的采用多媒體課件又難以調(diào)動學(xué)生聽課的主動思維，導(dǎo)致課堂的教學(xué)效果大打折扣。因此，如何讓學(xué)生對本課程感興趣、提高學(xué)習(xí)效率成為課程改革成敗的關(guān)鍵之一。

1.授課內(nèi)容多樣化

在授課的過程中，教師利用多方面資源，努力保證授課多樣化。采用啟發(fā)式教學(xué)，進行重點和難點分析，研究每堂課的切入點，深入淺出地進行講授；在理論教學(xué)中，課程的教學(xué)內(nèi)容可以適當(dāng)精簡，繁瑣的公式推導(dǎo)少講，注重公式的分析方法和應(yīng)用推廣；將學(xué)科前言知識和新技術(shù)發(fā)展動態(tài)介紹給學(xué)生，例如：全國聯(lián)網(wǎng)、微電網(wǎng)發(fā)電與并網(wǎng)、電動汽車的發(fā)展等，在加強課堂教學(xué)內(nèi)容與時俱進的同時，也可以啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性；增加教學(xué)互動環(huán)節(jié)，授課的過程中與學(xué)生多交流、穿插問答題目等，在提高學(xué)生上課注意力的同時，也使其學(xué)習(xí)效率大大提高。

2.網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、改善教學(xué)時效，筆者采用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)的方式來提高學(xué)生的預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)效果。課題組為該課程開通專門的郵箱，教師可以提前將每節(jié)課的課件、課前預(yù)習(xí)題、課程相關(guān)案例等上傳到郵箱，這樣學(xué)生就可以利用課余時間提前了解下節(jié)課的課程主要內(nèi)容；同時，學(xué)生也可以在自學(xué)的過程中，將自己的問題上傳，教師匯總后予以針對性解答；此外，學(xué)生還可以通過郵件的形式，對教師的教學(xué)提出意見或建議，以便教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，及時進行教學(xué)調(diào)整及改善。

通過豐富教學(xué)內(nèi)容和增加網(wǎng)絡(luò)輔助的教學(xué)方式，既增加了課堂的信息量，又開闊了學(xué)生的視野，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)形式更加生動形象，提升了課程的教學(xué)效果。

二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，課程與仿真實驗相結(jié)合

根據(jù)現(xiàn)有教學(xué)體系，筆者在分析前后教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容安排，并對國內(nèi)外大學(xué)同類專業(yè)選用的同類教材研究之后，提出了教學(xué)內(nèi)容和隨課實驗相結(jié)合的整合方案。實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動手能力上具有獨特的條件，與課堂教學(xué)相比它更接近學(xué)生，更容易進行啟發(fā)式教學(xué)。

1.建設(shè)電力系統(tǒng)仿真實驗室

現(xiàn)代電力系統(tǒng)是人類所建立的最復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)之一，電網(wǎng)規(guī)模達幾萬個節(jié)點和幾十萬個支路，電力系統(tǒng)規(guī)模、設(shè)計、運行、控制和理論研究等都離不開數(shù)字仿真?！半娏ο到y(tǒng)分析”課程與實際電力系統(tǒng)聯(lián)系非常緊密，根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)的發(fā)展，建立電力系統(tǒng)綜合實驗室和電力系統(tǒng)分析仿真實驗室是十分必要的。

如圖1所示，電力系統(tǒng)綜合實驗室將配備一些電力系統(tǒng)及工廠配電用的試驗臺，用于實訓(xùn)；電力系統(tǒng)仿真實驗室應(yīng)專門裝有電力系統(tǒng)分析綜合程序如PSASP、PSCAD等，為培養(yǎng)電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生從事電力系統(tǒng)運行、工程、設(shè)計和理論研究建立必要的基礎(chǔ)。

2.課堂教學(xué)增加電力系統(tǒng)仿真實驗

“電力系統(tǒng)分析”教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握電力系統(tǒng)運行狀況的分析、電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述方法、復(fù)雜電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模及復(fù)雜電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、故障、穩(wěn)定分析方法和工程應(yīng)用。因此，針對“電”概念的抽象，在教學(xué)內(nèi)容的組織中，采用理論分析與電力系統(tǒng)仿真驗相結(jié)合的方式，學(xué)校引進了PSCAD/EMTDC軟件。

PSCAD/EMTDC軟件的主要功能是進行電力系統(tǒng)時域和頻域仿真，還可以進行交流系統(tǒng)的諧波研究、直流系統(tǒng)的啟動、直流系統(tǒng)換相方法研究等。它允許用戶在一個完備的圖形環(huán)境下靈活地建立電路模型，進行仿真分析。學(xué)生在仿真的同時，可以改變控制參數(shù)，從而直觀地看到各種測量結(jié)果和參數(shù)曲線，極大地提高了他們對于使用仿真軟件的樂趣和效率。

對于授課與仿真實驗相結(jié)合的教學(xué)方法，筆者根據(jù)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容逐步安排實驗，加強實踐性輔助教學(xué)環(huán)節(jié)，開設(shè)電力系統(tǒng)建模、穩(wěn)態(tài)和故障分析實驗。通過實驗環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的電力系統(tǒng)工程分析能力，以及應(yīng)用軟件解決復(fù)雜電力系統(tǒng)計算、控制、規(guī)劃和經(jīng)濟分析的能力。

三、強化實踐環(huán)節(jié)，課程設(shè)計與專業(yè)實習(xí)相結(jié)合

教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，不但能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時在培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力、分析問題和解決問題的能力等方面也起著重要的作用。

1.課程設(shè)計

課程設(shè)計是高等工程教育最重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它是由學(xué)生獨立完成的一項綜合性、創(chuàng)造性、設(shè)計性的大型作業(yè)。“電力系統(tǒng)分析”課程設(shè)計是一門實踐性、應(yīng)用性較強的課程，課程結(jié)束后，根據(jù)課程要求，與實際運用相結(jié)合，擬定一些設(shè)計題目，讓學(xué)生自己完成。課程設(shè)計時間為1周，安排在學(xué)期末，每個學(xué)生采取20分鐘時間進行答辯，綜合評定學(xué)生的成績。

2.專業(yè)實習(xí)

為了幫助學(xué)生完成從理論學(xué)習(xí)到教學(xué)實踐，從教學(xué)實踐再到生產(chǎn)實踐這一任務(wù)，筆者計劃在學(xué)期中安排一次以了解電力系統(tǒng)生產(chǎn)過程、認(rèn)識專業(yè)和未來工作意義為目的的課程實習(xí)，由具有豐富的指導(dǎo)教學(xué)實習(xí)經(jīng)驗的教師帶隊，到電廠、變電站、電力調(diào)度中心參觀學(xué)習(xí)。同學(xué)們在生產(chǎn)現(xiàn)場，從潮流分布圖看電網(wǎng)運行，從故障錄波記錄看短路發(fā)生，從不同的電壓等級看現(xiàn)代化的電力生產(chǎn)設(shè)備，加深了對電力系統(tǒng)理論的理解，增強了工程意識。整個實習(xí)過程有實習(xí)大綱、實習(xí)計劃、實習(xí)思考題和實習(xí)報告。

四、提高學(xué)生創(chuàng)造能力，教與學(xué)相結(jié)合

所謂“授之以魚，不如授之以漁”，教學(xué)的重點不僅在于教給學(xué)生基礎(chǔ)的專業(yè)知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的能力。為了鞏固學(xué)生對知識的掌握及提高其自身的學(xué)習(xí)能力，筆者在教學(xué)探索中設(shè)置了課堂作業(yè)、課后習(xí)題以及課后小論文等環(huán)節(jié)。

1.課堂作業(yè)與課后習(xí)題

適當(dāng)?shù)恼n堂作業(yè)和課后習(xí)題作為一種教學(xué)的輔助手段，對于教師的批改和點評提出了更高的要求，認(rèn)真的批改是及時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)態(tài)度的重要途徑之一。此外，筆者要求專業(yè)教師根據(jù)作業(yè)批改情況，有針對性地對每章內(nèi)容的重點習(xí)題給出思路和知識點的分析，以便提高學(xué)生在電力系統(tǒng)的理論分析與計算方法研究方面的能力。

2.課后小論文

設(shè)置課后小論文，主要是通過引導(dǎo)學(xué)生閱讀與電力系統(tǒng)自動化有關(guān)的學(xué)術(shù)期刊，來了解電力系統(tǒng)自動化研究前沿，從而擴大學(xué)生的知識面，提高中、英文專業(yè)文獻的閱讀能力。學(xué)生通過將課堂的教學(xué)內(nèi)容和最新的學(xué)科發(fā)展相結(jié)合，加強了自身對專業(yè)課程學(xué)習(xí)興趣和對電力工業(yè)發(fā)展的關(guān)注，提高了理論分析和論文寫作的能力，對于今后的進一步深造學(xué)習(xí)或工作實踐都具有非常重要的意義。

五、總結(jié)

對于電氣工程及其自動化專業(yè)的學(xué)生來說，通過理論學(xué)習(xí)、仿真實驗、課程設(shè)計和專業(yè)實習(xí)等相結(jié)合的教學(xué)方式，既避免了傳統(tǒng)的課堂上教師單一授課的不足，同時也增加了教與學(xué)的互動；使學(xué)生真正掌握運用理論進行電力系統(tǒng)分析和計算的能力，充分了解電力系統(tǒng)的最新發(fā)展趨勢和研究成果。同時，理論知識與課程實踐緊密結(jié)合，為專業(yè)課程教學(xué)創(chuàng)造了新的教學(xué)模式，學(xué)生專業(yè)實踐能力和綜合素質(zhì)也得到了進一步的鍛煉與提高。

參考文獻：

[1]黃肇，黃滿花，羅慶躍.“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)模式的研究與實踐[J].中國電力教育，2010，（28）.

[2]周姍，高嬿.“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)改革方法的研究[J].中國電力教育，2009，（8）.

（責(zé)任編輯：王意琴）