電力系統(tǒng)課程體系教研一體化教學(xué)模型探討

余強(qiáng)　夏雙

摘要：針對(duì)本科電氣工程專業(yè)電力系統(tǒng)方向的課程教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)際工程專業(yè)認(rèn)證電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案，重構(gòu)電力系統(tǒng)教學(xué)體系。重新劃分專業(yè)課程，調(diào)整知識(shí)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)差異化、研究型、探究式、分層次教學(xué)。構(gòu)建創(chuàng)新研究型多媒體授課平臺(tái)，采用研討式教學(xué)，課堂與實(shí)踐實(shí)訓(xùn)結(jié)合。教學(xué)實(shí)踐表明該課程體系及教學(xué)方式具有較好效果。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；教研一體化；課程體系重構(gòu)

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）50-0146-02

國(guó)際電氣工程本科專業(yè)要求學(xué)生具備電氣、自動(dòng)化、電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論及技能[1]。為此學(xué)院采用分層次、分類別的培養(yǎng)模式，將專業(yè)課程劃分為不同的類別模塊，形成多個(gè)專業(yè)方向。即學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識(shí)及基本技能之后，接受1—2個(gè)專業(yè)方向的基本訓(xùn)練，形成電氣與電子相結(jié)合、控制與信息相結(jié)合、軟件與硬件相結(jié)合、裝置與系統(tǒng)相結(jié)合的知識(shí)結(jié)構(gòu)特色。其中電力系統(tǒng)自動(dòng)化模塊主要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)及其相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)制造、施工運(yùn)行、測(cè)試分析、控制和管理等專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)面向電力工業(yè)和大型企業(yè)自備電廠的從事電力領(lǐng)域設(shè)計(jì)與制造、技術(shù)開發(fā)、工程施工、試驗(yàn)分析、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、技術(shù)管理、教學(xué)科研等方面工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。

一、教研一體化模型

電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程體系是在專業(yè)主干公共課程“電力系統(tǒng)基礎(chǔ)”之后進(jìn)行的，分為“電力系統(tǒng)分析”、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”、“高電壓技術(shù)”三門課。根據(jù)國(guó)際工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及我校電氣專業(yè)特點(diǎn)，提出教研一體化教學(xué)模型（圖1）。首先將三門課程重新劃分為基礎(chǔ)理論、知識(shí)要點(diǎn)及進(jìn)階探索三個(gè)知識(shí)層次?；A(chǔ)理論是指課程涉及的基本原理及概念，由任課教師講授，強(qiáng)調(diào)與低年級(jí)基礎(chǔ)課程的銜接關(guān)系。知識(shí)要點(diǎn)是課程學(xué)習(xí)的主體部分，包括電力系統(tǒng)基本原理、概念、分析方法及特征。課題組建立了講授與研討結(jié)合的創(chuàng)新研究型多媒體教學(xué)平臺(tái)，采用教研一體化教學(xué)模式，即課堂講授與探討式教學(xué)相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與。進(jìn)階探索是指在此基礎(chǔ)上拓寬知識(shí)面，探討科技前沿。

講授與研討結(jié)合的創(chuàng)新研究型教學(xué)模式是教研一體化的基礎(chǔ)[2]。該模式體現(xiàn)在課堂上教師采用研討的教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、探索、應(yīng)用電力系統(tǒng)知識(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與。相應(yīng)的考核與評(píng)價(jià)多樣化，采用平時(shí)作業(yè)+課堂提問(wèn)+課后小結(jié)+期末考試的方式，客觀綜合評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。為豐富課堂教學(xué)，結(jié)合大綱要求建立多媒體授課平臺(tái)，包括試題庫(kù)建設(shè)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)擴(kuò)展、實(shí)踐基地建設(shè)。試題庫(kù)增加操作性試題，強(qiáng)調(diào)解決實(shí)際問(wèn)題。擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合探索性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變；開展實(shí)踐基地建設(shè)，理論與生產(chǎn)實(shí)際相互補(bǔ)充。

二、要點(diǎn)實(shí)施

（一）課堂教學(xué)

將知識(shí)要點(diǎn)分成不同主題，例如電力系統(tǒng)分析中的潮流計(jì)算、短路計(jì)算和穩(wěn)定性計(jì)算；繼電保護(hù)中的微機(jī)保護(hù)裝置、繼電保護(hù)裝置等。學(xué)生事先以作業(yè)形式預(yù)習(xí)，教師引導(dǎo)與小組討論完成學(xué)習(xí)任務(wù)。課堂上講授與研討結(jié)合：講授采用黑板+多媒體課件+課堂討論的方式。黑板+多媒體課件既便于闡述原理及結(jié)構(gòu)，又便于深入闡述方法原理。課堂研討強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與，培養(yǎng)分析解決問(wèn)題的思路。進(jìn)階探索知識(shí)加入最新科技進(jìn)展，如傳輸控制策略、直流電傳輸、超導(dǎo)輸電等主題，探討科技發(fā)展最新動(dòng)向。教師引導(dǎo)學(xué)生課堂參與，包括提問(wèn)及演示，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，使課堂教學(xué)從授予知識(shí)變成綜合能力訓(xùn)練。課堂教學(xué)不僅要求掌握電力系統(tǒng)知識(shí)要點(diǎn)，而且強(qiáng)調(diào)利用基礎(chǔ)理論解決新問(wèn)題的思路和方法。

（二）課件建設(shè)

為豐富課堂教學(xué)、提升教學(xué)效果，完善多媒體及試題課件。為更好地建立“系統(tǒng)”和“工程”的概念，采用Matlab、Flash等軟件增加仿真分析及動(dòng)畫演示，幫助學(xué)生理解。重點(diǎn)完善仿真分析，增加工程實(shí)際中存在的典型問(wèn)題及分析辦法，強(qiáng)調(diào)理論分析與實(shí)際應(yīng)用的異同。構(gòu)建課程的虛擬仿真實(shí)例平臺(tái)，便于學(xué)生直觀理解各種綜合實(shí)例的使用效果，進(jìn)而加深理解。

試題課件建設(shè)方面，原有試題庫(kù)僅面向出版教材的部分課后題，容量較小，覆蓋面較少，偏重考察課程內(nèi)容具體知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于綜合考察課程關(guān)聯(lián)內(nèi)容的設(shè)計(jì)題目偏少。因此構(gòu)建和豐富試題庫(kù)，訓(xùn)練學(xué)生綜合利用課程知識(shí)點(diǎn)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外增加操作性習(xí)題，如利用Matlab m-file探索潮流計(jì)算、分析給定的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析程序，培養(yǎng)應(yīng)用能力。

（三）創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及工程實(shí)訓(xùn)體系

建立創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：增加實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)置上更加突出實(shí)用性、綜合性和創(chuàng)新性。增加了階段式電流保護(hù)整定計(jì)算、保護(hù)配合能力及對(duì)應(yīng)圖紙的繪制。采用數(shù)字動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)DDRTS仿真與手算并行的方式，驗(yàn)證手算，進(jìn)行線路故障下保護(hù)動(dòng)作的仿真分析。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中把理論教學(xué)中的抽象概念、原理通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程形象生動(dòng)地表現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)一步將抽象的理論知識(shí)與具體應(yīng)用對(duì)應(yīng)起來(lái)，優(yōu)化教學(xué)效果。

構(gòu)建工程實(shí)訓(xùn)體系：與江蘇省電力公司職業(yè)技能訓(xùn)練基地達(dá)成協(xié)議，電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生須進(jìn)行為期2周的工程實(shí)訓(xùn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬及技術(shù)指導(dǎo)，培養(yǎng)工程實(shí)踐與應(yīng)用能力。實(shí)訓(xùn)包含電力安全工作規(guī)程、觸電急救、10kV配電設(shè)備、電能計(jì)量裝置配置、經(jīng)緯儀操作、常用電工儀表、接地裝置與剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置、低壓故障排查、低壓用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用。培訓(xùn)師負(fù)責(zé)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，教師引導(dǎo)學(xué)生采用學(xué)過(guò)的知識(shí)分析實(shí)際問(wèn)題，結(jié)合在學(xué)校所學(xué)對(duì)電力系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行討論和研究。該模式幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)生產(chǎn)實(shí)際，靈活運(yùn)用課堂知識(shí)，為未來(lái)工作或研究生生涯奠定基礎(chǔ)。

三、小結(jié)

根據(jù)電氣工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案進(jìn)行教研一體化平臺(tái)建設(shè)，包括課堂教學(xué)、課件及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)。通過(guò)整合理論課程內(nèi)容、改進(jìn)講授方式、優(yōu)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，構(gòu)建高效教學(xué)體系，形成電氣與電子結(jié)合、控制與信息結(jié)合、軟件與硬件結(jié)合、裝置與系統(tǒng)相結(jié)合的教學(xué)特色。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)礦業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案2016. http：//siee.cumt.edu.cn/2f/40/c212a339776/page.htm.

[2]劉德華.精品課程建設(shè)的內(nèi)涵與問(wèn)題思考[J].教育教學(xué)論壇，2013，（11）：6-9.

Abstract：Under the bachelor course "electric power system"，class knowledge is reconstructed according to undergraduate program of electrical engineering and automation specialty by the international engineering accreditation. To realize the teaching of differential，hierarchical，research and exploration oriented characteristics，professional courses are adjusted by regrouping class knowledge，with emphasis of connection to the fundamentals as well as to the state-of-the-art research trends. An innovative multimedia teaching platform is constructed，with investigation of knowledge transfer，and combination of experiments and training. It is shown that the developed course system and teaching mode have achieved good results.

Key words：electric power system；teaching research integration；class regroupendprint