電氣工程與智能控制專業(yè)“智能電網(wǎng)”課程互動(dòng)式課堂初探

（蘇州大學(xué)軌道交通學(xué)院 江蘇蘇州 215131）

一、智能電網(wǎng)在電氣工程專業(yè)本科課程中的現(xiàn)狀

目前電氣工程及其自動(dòng)化本科所開設(shè)的專業(yè)課程主要包括《電力系統(tǒng)分析》、《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》等，對電氣工程領(lǐng)域的幾個(gè)主要分支進(jìn)行系統(tǒng)的介紹[1]。智能電網(wǎng)，是將先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、分析決策技術(shù)和自動(dòng)控制理論、電力電子技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集中而成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。從學(xué)科來看，是電力技術(shù)、電子技術(shù)、控制理論、通信技術(shù)等多學(xué)科的交叉；從性能來看，具有高度的信息化與智能化，是目前電網(wǎng)理論與技術(shù)發(fā)展活躍的分支[2]。但目前高校中電氣工程專業(yè)主要在研究生階段開設(shè)《智能電力系統(tǒng)》、《智能電網(wǎng)與微電網(wǎng)》等課程。在工業(yè)技術(shù)升級發(fā)展的同時(shí)，課程體系也應(yīng)隨之更新。國家新設(shè)立的專業(yè)電氣工程與智能控制（080604T）也表明智能控制技術(shù)在電氣工程學(xué)科的融合與交叉廣泛存在于行業(yè)中。因此在該專業(yè)的本科教學(xué)階段開設(shè)《智能電網(wǎng)》相關(guān)課程對學(xué)生的培養(yǎng)、研究與就業(yè)都有重要的意義。將互動(dòng)式教學(xué)方法引入該專業(yè)課程，有助于鼓勵(lì)學(xué)生的積極參與，提高教學(xué)質(zhì)量及水平[3]-[4]。

二、智能電網(wǎng)課程分組研討組織方法

1. 教材選用

《智能電網(wǎng)》課程的特點(diǎn)是屬于電氣工程的新興領(lǐng)域，行業(yè)背景鮮明，融入了許多時(shí)代背景下的工業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，少有針對性的本科教材以及相關(guān)教案。中國電力科學(xué)研究院編寫有“智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)叢書”，國際電氣工程先進(jìn)技術(shù)譯叢中的智能電網(wǎng)相關(guān)專題，是非常適合學(xué)術(shù)的優(yōu)秀專業(yè)書籍?？紤]到為本科生課堂教育仍以通識(shí)性為主，適當(dāng)引出部分研究方向。最終選取中國電力出版社的《智能電網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)》作為教材。

2. 授課形式

在課堂組織形式上，考慮到該課選修學(xué)生為本科四年級學(xué)生，已具備電氣工程專業(yè)一定的基礎(chǔ)知識(shí)，采取更為靈活的方式。互動(dòng)式教學(xué)方法，包括小組研討式、示范式、經(jīng)驗(yàn)分享式等等。其優(yōu)點(diǎn)在于充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)其發(fā)現(xiàn)問題、收集資料和分析解答的能力。本課程設(shè)計(jì)為采用教師講授+小組研討+課堂匯報(bào)結(jié)合的方式進(jìn)行。在36課時(shí)的學(xué)習(xí)中，第1～30課時(shí)為教師講授本課程重要的基礎(chǔ)知識(shí)，并引出一些該學(xué)科的熱點(diǎn)研究問題及研究方向。與此同時(shí)，學(xué)生在課后自行完成分組、選題、調(diào)研和資料收集整理等工作。第31～34課時(shí)為課堂匯報(bào)環(huán)節(jié)，由每個(gè)小組的一位代表上臺(tái)匯報(bào)其專題研究的內(nèi)容，并回答現(xiàn)場提出的問題。最后2課時(shí)為本課程的總結(jié)。

3. 考核方式

增強(qiáng)以能力為核心的過程化考核是教學(xué)改革及創(chuàng)新的重要途徑之一。在本課程中采用平時(shí)成績、分組研討及課堂匯報(bào)成績與期末測試成績結(jié)合的評測方式，并著重研討、匯報(bào)環(huán)節(jié)成績所占比例，進(jìn)一步鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)投入對課題的深入、系統(tǒng)探究，以及課堂匯報(bào)。

三、智能電網(wǎng)互動(dòng)式課堂效果

1. 課堂講授與學(xué)生選題情況

學(xué)生在本課程的互動(dòng)式教學(xué)環(huán)節(jié)體現(xiàn)出相當(dāng)?shù)膮⑴c熱情和良好的專業(yè)素養(yǎng)。共有52位選修學(xué)生，分為15個(gè)研討小組，每組1～4人。在前30個(gè)學(xué)時(shí)的講授環(huán)節(jié)，主要向?qū)W生們介紹了智能電網(wǎng)的概念及電力系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)，超高壓交流/直流輸電，柔性交流輸電FACTS，高壓直流輸電HVDC，新能源發(fā)電及其并網(wǎng)控制技術(shù)，以及智能電網(wǎng)的應(yīng)用。在智能電網(wǎng)的應(yīng)用中介紹了部分當(dāng)前熱門研究方向，如用于柔性直流輸電技術(shù)的模塊化多電平變換器MMC，新能源汽車以及智能電網(wǎng)在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用。有了講授環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，學(xué)生的選題非常鮮明、有特色。如：智能配電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)特性分析、電動(dòng)汽車充電技術(shù)、智能電網(wǎng)的自適應(yīng)和自愈技術(shù)、云計(jì)算在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用、日本的智能電網(wǎng)等等。

2. 分組代表課堂匯報(bào)情況

在課堂匯報(bào)環(huán)節(jié)，每組學(xué)生代表通過ppt匯報(bào)其選題的背景、研究內(nèi)容以及體會(huì)和展望。匯報(bào)結(jié)束后現(xiàn)場所有教師、學(xué)生對其進(jìn)行提問，由匯報(bào)人或其同組人員進(jìn)行回答。最后由教師、其他各組學(xué)生分別對該組綜合情況進(jìn)行評分，并取平均值作為該組研討環(huán)節(jié)的得分。通過提問使學(xué)生對選題的研究進(jìn)一步深入思考，促進(jìn)知識(shí)的遷移和擴(kuò)散。比如一組學(xué)生介紹了一種半直驅(qū)式永磁同步發(fā)電技術(shù)，結(jié)合了永磁直驅(qū)式和雙饋式兩種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。則提問時(shí)啟發(fā)他們思考新的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在低電壓穿越方面相比已有的方案是否有優(yōu)勢。

四、互動(dòng)式教學(xué)的收獲與意義

通過分組研討方式的互動(dòng)式教學(xué)環(huán)節(jié)，在課堂上給予學(xué)生與教師平等的地位。將知識(shí)的傳授從教師-學(xué)生的單向傳授，轉(zhuǎn)換為雙向傳遞的過程。既體現(xiàn)了對學(xué)生的充分信任、尊重，達(dá)到了互相促進(jìn)、教學(xué)相長的效果，又鍛煉了學(xué)生主動(dòng)尋找研究方向、挖掘研究內(nèi)容的能力。為學(xué)生將來進(jìn)一步的學(xué)習(xí)研究、學(xué)術(shù)交流以及選擇工作興趣都鋪墊了一定的基礎(chǔ)。該環(huán)節(jié)也讓教師收獲良多，與單一講授的方式相比，該課堂組織形式收獲了大量來自學(xué)生的深層思考及反饋。比如選題環(huán)節(jié)，最終學(xué)生的選題體現(xiàn)了學(xué)生對該課程的把握以及研究興趣。電動(dòng)汽車及其充電技術(shù)、智能電網(wǎng)通信技術(shù)以及清潔能源發(fā)電都有較多學(xué)生表現(xiàn)出濃厚的興趣，可以考慮在下一次課程教學(xué)中予以一定側(cè)重。在將來對課程的設(shè)計(jì)中，還可以考慮開設(shè)智能電網(wǎng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和運(yùn)用知識(shí)解決問題的本領(lǐng)。