電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程改革的探索和思考

張 勇

北京工商大學(xué)計算機(jī)與信息工程學(xué)院 北京 100037

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程改革的探索和思考

張 勇

北京工商大學(xué)計算機(jī)與信息工程學(xué)院 北京 100037

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程是電氣工程及其自動化本科專業(yè)一門重要的專業(yè)課程?？偨Y(jié)了對該課程進(jìn)行教學(xué)改革的措施，包括改革課程教學(xué)內(nèi)容和體系、引入雙語教學(xué)、強(qiáng)化實踐教學(xué)和改善教學(xué)過程管理等。

電力系統(tǒng)；教學(xué)改革；雙語教學(xué)

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程是電氣工程及其自動化本科專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，涉及電氣工程領(lǐng)域三個重要的學(xué)科分支（電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、發(fā)電廠電氣）。結(jié)合我校的辦學(xué)宗旨和定位，電氣工程及其自動化專業(yè)制訂了建設(shè)特色鮮明、強(qiáng)弱電結(jié)合的電氣專業(yè)的基本目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，提出“培養(yǎng)為首都經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展服務(wù)的，創(chuàng)新型、復(fù)合型電氣工程領(lǐng)域高級工程技術(shù)人才和管理人才”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。以上述目標(biāo)為指引，我校電氣工程及其自動化專業(yè)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程組多年來不斷嘗試改進(jìn)培養(yǎng)和課程體系，在教材建設(shè)、課程實驗室建設(shè)、學(xué)生工程實踐和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上做了大量的探索和改進(jìn)。經(jīng)過多年努力，本課程教學(xué)改革取得良好成效，提高了本專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和實踐水平。

1 電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程改革的措施

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的基本宗旨是加強(qiáng)理論素養(yǎng)和工程實踐創(chuàng)新能力，探索適合本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)手段，主要從完善課程教學(xué)體系、實施雙語教學(xué)、改進(jìn)實踐教學(xué)、通過引入Blackboard教學(xué)平臺改善教學(xué)過程管理等四個方面實現(xiàn)上述課程改革的目標(biāo)。

1.1 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容和體系

本課程自20世紀(jì)90年代末在我校電氣工程及其自動化專業(yè)開設(shè)以來，歷經(jīng)多次課程體系和內(nèi)容的調(diào)整。

第一階段選用了劉介才主編的《工廠供電》作為教材，主要內(nèi)容包括負(fù)荷計算、短路電流計算、高低壓開關(guān)電器、配電系統(tǒng)和電氣主接線、繼電保護(hù)和過電壓等。這套教材主要針對應(yīng)用型本科、高職高專院校和電視大學(xué)的電氣技術(shù)和電氣自動化專業(yè)，偏重35 KV以下的配電系統(tǒng)的設(shè)計、計算和分析，各部分內(nèi)容深度不夠，同時缺少本專業(yè)一個重要的理論基礎(chǔ)——電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析部分，不能滿足希望繼續(xù)深造并從事電氣工程研究工作的同學(xué)的需求。

第二階段，隨著我校在21世紀(jì)提出建設(shè)教學(xué)研究型的綜合性大學(xué)，電氣工程及其自動化專業(yè)著手加強(qiáng)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，對原有的課程體系做了深入的改進(jìn)和完善。具體到電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程，首先考慮其內(nèi)容應(yīng)該反映電力工業(yè)領(lǐng)域的整體性和綜合性，增加原有內(nèi)容所缺少的基本專業(yè)理論部分，同時要兼顧一些新技術(shù)和新的應(yīng)用?；谏鲜隹紤]，本課程選擇了J. Glover主編的"Power System Analysis and Design"作為教材。該教材為英文原版教材，內(nèi)容涵蓋廣泛，深入淺出。但限于培養(yǎng)方案的課時數(shù)，選擇了其中的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、暫態(tài)分析、繼電保護(hù)和電力系統(tǒng)運行控制作為主講內(nèi)容。

第三階段，隨著我校要求各專業(yè)貫徹“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”，電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程面臨又一次重要的改革和調(diào)整。經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，本課程教學(xué)內(nèi)容雖日趨完善，但仍然存在改進(jìn)的需要。從教學(xué)內(nèi)容的角度，考慮到本專業(yè)的工科性質(zhì)，本課程應(yīng)加強(qiáng)物理概念，減少過多的數(shù)學(xué)推算，更側(cè)重于工程應(yīng)用。如減少基于電磁場和電機(jī)學(xué)的參數(shù)推導(dǎo)過程，適當(dāng)增加電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償和電壓控制的內(nèi)容，將標(biāo)幺值計算法和輸變電元件的參數(shù)與模型結(jié)合到一個章節(jié)中講授，有助于學(xué)生掌握標(biāo)幺值計算法這一電力系統(tǒng)分析的重要工具。此外，本課程在此次改革中力求將理論敘述與工程實際結(jié)合得更緊密，比如在暫態(tài)穩(wěn)定分析中，引用國內(nèi)外著名的大停電事故作為案例，讓艱深的理論分析不再枯燥。

最后，本次課程改革注重與時俱進(jìn)，將學(xué)術(shù)界和電力工業(yè)界的最新成果結(jié)合到課程內(nèi)容中，增補(bǔ)了我國電力工業(yè)的發(fā)展數(shù)據(jù)，增加了分布式發(fā)電的內(nèi)容。基于上述考慮，本課程保留原版教材"Power System Analysis and Design"作為參考書，同時選用劉笙主編的《電氣工程基礎(chǔ)》作為中文教材。

1.2 實施雙語教學(xué)

2007年，教育部高教司明確指出，雙語教學(xué)示范課程建設(shè)的目的是“旨在形成與國際先進(jìn)教學(xué)理念與教學(xué)方法接軌的、符合中國實際的、具有一定示范性和借鑒意義的雙語課程教學(xué)模式，為培養(yǎng)學(xué)生的國際競爭意識和能力發(fā)揮重要作用”。［1］

電力工程基礎(chǔ)課程是我校電氣工程及其自動化專業(yè)首批嘗試雙語教學(xué)的專業(yè)課程。在雙語教學(xué)過程中，選用英文原版教材，即上文提到的J. Glover主編的"Power System Analysis and Design"。在課程的其他環(huán)節(jié)，包括教學(xué)大綱、教案、電子課件、課后習(xí)題和課程設(shè)計全部以英語完成。在教學(xué)過程中，為兼顧部分英語水平欠佳的同學(xué)的學(xué)習(xí)效果，也準(zhǔn)備了中英文雙語的電子課件供同學(xué)復(fù)習(xí)使用。

在多年的雙語教學(xué)實踐中，筆者體會到，所在班級的英語基礎(chǔ)和英語四級考試通過率與雙語教學(xué)的效果密切相關(guān)?；貧w到教育的本質(zhì)，筆者認(rèn)為雙語教學(xué)僅僅是一種手段，應(yīng)該站在學(xué)生的角度，從是否獲得了預(yù)期的專業(yè)知識作為根本，其次是專業(yè)外語水平的提高。因而，筆者在授課過程中，注意平衡雙語授課和教學(xué)效果之間的關(guān)系，對于英語水平較高的班級，注重增加英語講授專業(yè)知識的比例；對于英語水平一般的班級，提高漢語授課的比例。

1.3 強(qiáng)化實踐教學(xué)的措施

根據(jù)教育學(xué)的理論，人類認(rèn)識事物的規(guī)律，都遵從由淺入深、由簡到繁、由個別到一般這樣的特點，本課程實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置采用層次遞進(jìn)的模式設(shè)置了“驗證型→綜合型→現(xiàn)場實習(xí)”等不同內(nèi)容。使學(xué)生從驗證型、綜合型實驗中獲得間接知識，從校外實踐基地的實習(xí)中獲得直接知識。

學(xué)校于2007年投入近百萬元資金進(jìn)行電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程實驗室建設(shè)，從國內(nèi)知名教學(xué)儀器生產(chǎn)廠家采購10臺實驗裝置供本課程教學(xué)使用。該套實驗裝置能進(jìn)行本課程的驗證型和綜合型實驗，累計已經(jīng)有7屆450名電氣工程及其自動化的本科生使用，對提高學(xué)生的實踐水平和動手能力起到重要作用。

除了實驗教學(xué)外，電氣專業(yè)與國內(nèi)電氣工程領(lǐng)域的知名企業(yè)合作，建立校外實踐基地，其中包括國家電網(wǎng)公司、清華同方公司、許繼集團(tuán)等。這些校外實踐基地為學(xué)生提供了良好的生產(chǎn)實習(xí)場所，自2009年至今，累計有超過350人在校外實踐基地實習(xí)。實習(xí)內(nèi)容不僅有常規(guī)的參觀、動模實驗和企業(yè)專家的技術(shù)講座，還包括進(jìn)入車間跟班實際操作，確保每名學(xué)生都能有動手實踐的機(jī)會。校外生產(chǎn)實習(xí)有助于學(xué)生加強(qiáng)對電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程理論的理解，增強(qiáng)感性認(rèn)識，同時對有助于學(xué)生的就業(yè)。

課程設(shè)計是學(xué)生理論聯(lián)系實際的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進(jìn)行的一次專業(yè)訓(xùn)練。本課程的課程設(shè)計屬于設(shè)計型的實踐環(huán)節(jié)，設(shè)計選題嚴(yán)格從生產(chǎn)實際和科研項目中選取，通過本環(huán)節(jié)能加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識，鍛煉學(xué)生的科研能力。

1.4 通過BB平臺的使用 改善教學(xué)過程管理

作為國內(nèi)外影響最大的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為高校教師和學(xué)生提供了功能強(qiáng)大的基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)互動平臺。電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程自2013年起將該平臺引入到教學(xué)過程管理中來，對推動教學(xué)過程的信息化，拓展本課程教學(xué)的深度和廣度起到了顯著作用。

本課程將傳統(tǒng)教學(xué)手段與Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺有機(jī)地結(jié)合起來，實現(xiàn)了一個虛擬的7× 24小時網(wǎng)上課堂，是傳統(tǒng)的課上教學(xué)的延伸和補(bǔ)充。通過Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的討論版、課程文檔、在線作業(yè)系統(tǒng)、通知欄和在線測試評價等版塊，極大地加強(qiáng)了師生之間的互動交流效率。

在本課程的實踐中，對Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的應(yīng)用主要側(cè)重三方面：教學(xué)內(nèi)容管理、互動交流管理、作業(yè)及考核管理。首先，在教學(xué)內(nèi)容管理部分，可以在開課前將教學(xué)課件、課程信息和教學(xué)大綱及時上傳，有利于學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。其次，在互動交流管理部分，有效利用討論版和通知功能。將課程講授和習(xí)題中碰到的疑難問題上傳到討論版，鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索式地學(xué)習(xí)；將課程的臨時性變動及時發(fā)到通知版塊，方便學(xué)生查閱。最后，在作業(yè)及考核管理部分，可以通過創(chuàng)建和管理線上的作業(yè)習(xí)題、自測、測驗、考試和成績統(tǒng)計分析強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)過程以及根據(jù)需要制定課程考核計劃。

1.5 多種改革措施之間的促進(jìn)和影響

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程實施的各項教改措施在實踐中相輔相成，對教學(xué)效果起到了明顯得促進(jìn)作用。以雙語教學(xué)和Blackboard教學(xué)平臺為例，本課程內(nèi)容多而雜，在實施“雙語教學(xué)”過程中，由于使用英文教材和課件，客觀上確實增加了學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的難度。而限于筆者的水平和本專業(yè)學(xué)生的英語基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，單純依靠課堂教學(xué)難以將課程的難點和重點講深、講透，對教學(xué)效果的改善構(gòu)成了挑戰(zhàn)。而Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的推廣和應(yīng)用很好地解決了這一問題，將傳統(tǒng)的課堂講授、答疑、實驗和作業(yè)等教學(xué)環(huán)節(jié)與BB平臺有機(jī)結(jié)合，可以提供更豐富的學(xué)習(xí)資源，并實現(xiàn)從以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)模式，延伸了傳統(tǒng)課堂的時間和空間。

2 結(jié)束語

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程作為電氣工程及其自動化本科專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，是實現(xiàn)本科專業(yè)培養(yǎng)方案的重要環(huán)節(jié)，采取具體措施對其進(jìn)行適時的教學(xué)改革，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，是提高本專業(yè)本科教學(xué)水平的關(guān)鍵步驟。我校電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程組，采取多種手段，在改革課程教學(xué)內(nèi)容和體系、引入雙語教學(xué)、強(qiáng)化實踐教學(xué)和改善教學(xué)過程管理等方面做了一些探索。實施課程改革之后，過去幾年中電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果明顯改善，學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)有了一定的提高。

［1］教高司函［2007］137號. 關(guān)于啟動2007年度雙語教學(xué)示范課程建設(shè)項目的通知［Z］， 2007.

［2］丁明.電氣工程及其自動化國家特色專業(yè)建設(shè)與思考［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2011（4）：32-34.

［3］潘再評.電氣工程類精品課程建設(shè)［J］.電氣電子學(xué)報，2004（26）：62-64.

［4］韓立新.高校雙語教學(xué)改革的若干問題思考［J］.教育科學(xué)，2013，12（29）：35-41.

［5］韓立紅.高?！皣H貿(mào)易”課程雙語教學(xué)改革研究［J］.教育探索，2014（11）：25-28.

An Innovative Exploration into the Course Fundamental of Power System

Zhang Yong
School of Computer and Information Technology， Beijing， 100037， China

Fundamentals of Power System is an important major course for undergraduate students studying Electrical Engineering. The paper summarizes the major reform measures on this course， which includes improving the contents and teaching system， introducing bilingual teaching， strengthening practice teaching and improving process management.

power system； teaching reformation； bilingual teaching

2015-03-31

張勇，碩士，副教授。