電氣工程與智能控制專業(yè)“智能電網(wǎng)”課程互動式課堂初探

何立群

摘 要：“智能電網(wǎng)”課程內(nèi)容豐富，涵蓋多學科的知識，又屬于新興的電氣工程研究方向，目前相關課程較少在本科階段開設。電氣工程與智能控制專業(yè)為適應學科的發(fā)展與行業(yè)的需要，為本科學生開設智能電網(wǎng)選修課程。通過設計互動式課堂，激發(fā)學生學習研究的主動積極性，結(jié)合相關專業(yè)知識的講授，使學生深刻理解并掌握相關知識，獲得了良好的教育教學效果。

關鍵詞：智能電網(wǎng) 電氣工程與智能控制 互動式教學

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化本科所開設的專業(yè)課程主要包括《電力系統(tǒng)分析》、《電力系統(tǒng)自動化》等，對電氣工程領域的幾個主要分支進行系統(tǒng)的介紹[1]。智能電網(wǎng)，是將先進的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、分析決策技術(shù)和自動控制理論、電力電子技術(shù)與電網(wǎng)基礎設施高度集中而成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。從學科來看，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《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，課程體系也應隨之更新。國家新設立的專業(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)的本科教學階段開設《智能電網(wǎng)》相關課程對學生的培養(yǎng)、研究與就業(yè)都有重要的意義。將互動式教學方法引入該專業(yè)課程，有助于鼓勵學生的積極參與，提高教學質(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)》課程的特點是屬于電氣工程的新興領域，行業(yè)背景鮮明，融入了許多時代背景下的工業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，少有針對性的本科教材以及相關教案。中國電力科學研究院編寫有“智能電網(wǎng)關鍵技術(shù)叢書”，國際電氣工程先進技術(shù)譯叢中的智能電網(wǎng)相關專題，是非常適合學術(shù)的優(yōu)秀專業(yè)書籍。考慮到為本科生課堂教育仍以通識性為主，適當引出部分研究方向。最終選取中國電力出版社的《智能電網(wǎng)基礎知識》作為教材。

2.授課形式

在課堂組織形式上，考慮到該課選修學生為本科四年級學生，已具備電氣工程專業(yè)一定的基礎知識，采取更為靈活的方式。互動式教學方法，包括小組研討式、示范式、經(jīng)驗分享式等等。其優(yōu)點在于充分發(fā)揮學生的主觀能動性，激發(fā)其發(fā)現(xiàn)問題、收集資料和分析解答的能力。本課程設計為采用教師講授+小組研討+課堂匯報結(jié)合的方式進行。在36課時的學習中，第1～30課時為教師講授本課程重要的基礎知識，并引出一些該學科的熱點研究問題及研究方向。與此同時，學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課時為課堂匯報環(huán)節(jié)，由每個小組的一位代表上臺匯報其專題研究的內(nèi)容，并回答現(xiàn)場提出的問題。最后2課時為本課程的總結(jié)。

3.考核方式

增強以能力為核心的過程化考核是教學改革及創(chuàng)新的重要途徑之一。在本課程中采用平時成績、分組研討及課堂匯報成績與期末測試成績結(jié)合的評測方式，并著重研討、匯報環(huán)節(jié)成績所占比例，進一步鼓勵學生積極主動投入對課題的深入、系統(tǒng)探究，以及課堂匯報。

三、智能電網(wǎng)互動式課堂效果

1.課堂講授與學生選題情況

學生在本課程的互動式教學環(huán)節(jié)體現(xiàn)出相當?shù)膮⑴c熱情和良好的專業(yè)素養(yǎng)。共有52位選修學生，分為15個研討小組，每組1～4人。在前30個學時的講授環(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)基礎知識，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)的應用。在智能電網(wǎng)的應用中介紹了部分當前熱門研究方向，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)在軌道交通領域的應用。有了講授環(huán)節(jié)的基礎，學生的選題非常鮮明、有特色。如：智能配電網(wǎng)通信業(yè)務特性分析、電動汽車充電技術(shù)、智能電網(wǎng)的自適應和自愈技術(shù)、云計算在智能電網(wǎng)中的應用、日本的智能電網(wǎng)等等。

2.分組代表課堂匯報情況

在課堂匯報環(huán)節(jié)，每組學生代表通過ppt匯報其選題的背景、研究內(nèi)容以及體會和展望。匯報結(jié)束后現(xiàn)場所有教師、學生對其進行提問，由匯報人或其同組人員進行回答。最后由教師、其他各組學生分別對該組綜合情況進行評分，并取平均值作為該組研討環(huán)節(jié)的得分。通過提問使學生對選題的研究進一步深入思考，促進知識的遷移和擴散。比如一組學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)式和雙饋式兩種風力發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點。則提問時啟發(fā)他們思考新的風力發(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、互動式教學的收獲與意義

通過分組研討方式的互動式教學環(huán)節(jié)，在課堂上給予學生與教師平等的地位。將知識的傳授從教師-學生的單向傳授，轉(zhuǎn)換為雙向傳遞的過程。既體現(xiàn)了對學生的充分信任、尊重，達到了互相促進、教學相長的效果，又鍛煉了學生主動尋找研究方向、挖掘研究內(nèi)容的能力。為學生將來進一步的學習研究、學術(shù)交流以及選擇工作興趣都鋪墊了一定的基礎。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生的深層思考及反饋。比如選題環(huán)節(jié)，最終學生的選題體現(xiàn)了學生對該課程的把握以及研究興趣。電動汽車及其充電技術(shù)、智能電網(wǎng)通信技術(shù)以及清潔能源發(fā)電都有較多學生表現(xiàn)出濃厚的興趣，可以考慮在下一次課程教學中予以一定側(cè)重。在將來對課程的設計中，還可以考慮開設智能電網(wǎng)相關實驗課程，進一步增強學生的實踐能力和運用知識解決問題的本領。

參考文獻

[1]張義悅，張曉娟.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下高校教學方法探究[J].新教育時代，2017（31）：242.

[2]雷景生，袁仲雄.面向智能電網(wǎng)信息類工程型人才培養(yǎng)模式研究[J].計算機教育，2012（14）：1-4.

[3]李小金.多維互動教學模式在高校英語教學中的實踐和應用研究[J].新教育時代，2017（29）：184.

[4]韓楊.互動式教學法在“電氣工程概論”課程教學中的應用[J].中國電力教育，2013（10）：57-58.