基于工程教育專業(yè)認證的電力系統(tǒng)分析課程教學改革

鮮龍 陳偉

關(guān)鍵詞 工程認證 電力系統(tǒng)分析 系統(tǒng)教學法 教學改革

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.09.062

Abstract This paper takes the course of "Power System Analysis" as the research object of the reform. In view of the many problems existing in the course of teaching， it emphatically analyses the root causes of the prominent problems such as the repetition of teaching contents， the poor connection between students and theory， and the lack of close connection between theory and practice. It is further to implement the output-oriented curriculum. On the basis of the core concepts of professional certification such as student-centered and continuous improvement mechanism， this paper puts forward some reform measures to solve these outstanding problems， such as optimizing teaching syllabus， introducing systematic teaching method， implementing the method of combining extracurricular research innovation training with intracurricular project case analysis， and finally improves the course teaching quality and graduation requirements to achieve the goal of degree.

Keywords engineering certification; power system analysis; systematic teaching method; teaching reform

1 突出問題分析

1.1 電力系統(tǒng)分析課程教學內(nèi)容的重復(fù)問題

受電氣工程及其自動化專業(yè)自身特性的影響，本專業(yè)的專業(yè)課程知識模塊劃分并不統(tǒng)一，容易出現(xiàn)課程教學內(nèi)容重復(fù)的問題。而在本專業(yè)的課程中，電力系統(tǒng)分析課程教學內(nèi)容的重復(fù)問題尤為嚴重。通過對比電力系統(tǒng)分析課程及其它課程的教學大綱，不難發(fā)現(xiàn)其電力系統(tǒng)各元件特性和數(shù)學模型的內(nèi)容與電力工程、電機學課程內(nèi)容重復(fù);電力系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整內(nèi)容與電力系統(tǒng)自動化課程內(nèi)容重復(fù);電力系統(tǒng)短路電流計算的內(nèi)容同樣與電力工程課程內(nèi)容重復(fù)。電力系統(tǒng)分析課程的教學內(nèi)容涉及知識面廣、理論性強、學時相對比較緊張，而過多重復(fù)教學內(nèi)容的講解，直接導(dǎo)致在教學過程中不能較為詳細、針對性地分析課程重點與難點內(nèi)容，最終造成學生對所學內(nèi)容不能深層次理解其內(nèi)涵，更達不到融會貫通的效果。

1.2 教學內(nèi)容由易至難過渡，學生前后銜接較差的問題

盡管電力系統(tǒng)分析課程教學內(nèi)容比較繁多，但是從整體的模塊化知識點來看，相應(yīng)的知識體系基本上都是在簡單系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，將所得到的理論、方法及思想推廣、應(yīng)用或過渡到復(fù)雜系統(tǒng)的分析。例如潮流分析是從簡單開式網(wǎng)絡(luò)到復(fù)雜閉式網(wǎng)絡(luò)的過渡;系統(tǒng)短路電流計算是從簡單的對稱故障分析推廣到復(fù)雜的不對稱故障分析;同步電機簡單的端口空載短路分析結(jié)論應(yīng)用到復(fù)雜的端口負載短路。從往年教學過程中課堂表現(xiàn)反饋及考試情況來看，學生對簡單系統(tǒng)分析掌握的很好，但是對相同知識點過渡到復(fù)雜系統(tǒng)分析掌握情況非常差，即本課程的教學內(nèi)容難易銜接問題較為突出。

1.3 課程理論知識與工程實踐結(jié)合不夠緊密的問題

前面已經(jīng)提到電力系統(tǒng)分析課程有較強的理論性，教學內(nèi)容有大量的公式推導(dǎo)，如電力系統(tǒng)的潮流分析部分;也有大量的理論分析計算，如電力系統(tǒng)不對稱短路故障的短路電流計算;還有大量集電場、磁場和轉(zhuǎn)體運動為一體的空間動態(tài)過程的抽象理解，如同步電機的突然三相短路和電力系統(tǒng)的機電暫態(tài)分析。若要將這些知識點的講解與工程實踐緊密地結(jié)合起來，需要學生有大量的工程行業(yè)背景儲備，而用于課程教學的學時畢竟是有限的，不可能詳細地給學生介紹相關(guān)的背景知識，直接導(dǎo)致本課程的教學內(nèi)容無法緊密地與工程實踐相結(jié)合，最終影響到學生對相關(guān)理論知識的進一步深刻理解與掌握。

2 改革措施

2.1 以工程教育專業(yè)認證為契機，通過修改教學大綱解決教學內(nèi)容重復(fù)的問題

過去每次修改教學大綱都沒有從整體系統(tǒng)設(shè)計的角度出發(fā)，各課程的教學大綱修改可以說是“各自為政”，各課程組之間缺乏對重復(fù)內(nèi)容探討分析和溝通，所以每個課程組為了保證本組課程教學內(nèi)容上的連貫性，基本都會保留重復(fù)的內(nèi)容。

但是工程教育專業(yè)認證在課程體系模塊明確要求：各課程教學內(nèi)容必須綜合考慮、整體規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計，以達到每門課程能夠針對性地支撐對應(yīng)畢業(yè)要求的具體指標點。這就為解決各課程教學內(nèi)容重復(fù)的問題提供了強勁的推力。另外課程體系模塊還明確要求各類課程要有合理的比例，尤為強調(diào)的是工科專業(yè)最容易忽視的人文社會科學類通識教育課程，要求這類課程至少占到總學分的15%，使學生在從事工程設(shè)計時能夠考慮經(jīng)濟、環(huán)境、法律、倫理等各種制約因素。本專業(yè)也毫不例外，前幾版培養(yǎng)方案課程體系的人文社會科學類通識教育課程遠沒有達到15%的比例。為了達到這一標準，就必須新增相關(guān)的課程，但是大學期間的課程總學分并沒有增加，只能通過減少各課程的重復(fù)內(nèi)容，以縮小相關(guān)課程的學分從而給新增課程讓出對應(yīng)學分。而這方面的要求為解決各課程教學內(nèi)容重復(fù)的問題注入了決定性的動力。

綜上所述，本專業(yè)以實現(xiàn)工程教育專業(yè)認證課程體系的標準要求為契機，從整體規(guī)劃和系統(tǒng)設(shè)計的角度出發(fā)，通過各課程組老師反復(fù)討論，提出了重復(fù)內(nèi)容解決方案，即將電力系統(tǒng)各元件特性和數(shù)學模型的內(nèi)容保留在電力工程課程中;將電力系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整、電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整內(nèi)容保留在電力系統(tǒng)自動化課程中;與電力系統(tǒng)自動化課程內(nèi)容重復(fù);而將電力系統(tǒng)短路電流計算的內(nèi)容保留在電力系統(tǒng)分析中。最終達到了解決教學內(nèi)容重復(fù)問題的目的。

2.2 通過鋪—承—啟的系統(tǒng)教學法解決學生難易銜接較差的問題

學生難易銜接較差的根本原因在于：電力系統(tǒng)分析課程的知識點涵蓋了多門先修基礎(chǔ)專業(yè)課程內(nèi)容，而且課程的復(fù)雜系統(tǒng)分析計算涉及到矩陣運算、微分方程、非線性方程等數(shù)學基礎(chǔ)。要有效地解決該問題，應(yīng)先保證學生具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)和數(shù)學基礎(chǔ)。

因此前序課程要對本課程的相關(guān)內(nèi)容進行鋪墊，即系統(tǒng)教學法中所謂的鋪，有針對性地講解本課程所要用到的相關(guān)知識點，并將知識點如何運用到本專業(yè)以解決具體實際工程問題拋給學生，留有懸念激發(fā)出學生的好奇心，從而為在本課程中相關(guān)知識點的應(yīng)用埋好伏筆。當然這就要求本課程組老師和前序課程組老師適時地進行溝通，要求在給本專業(yè)學生講解對應(yīng)知識點時能夠?qū)虒W方法進行合理、針對性地調(diào)整，達到前序課程對本課程發(fā)揮好鋪墊作用的目的。

到了本課程的教學過程中，自然要著重配合前序課程所做的鋪墊引導(dǎo)性地講解，做好本課程對前序課程所埋伏筆的承接作用，即系統(tǒng)教學法中所謂的承。另外本課程的部分內(nèi)容同樣是后續(xù)課程的必備知識點，那么除了做好前序課程的承接作用以外，還要做好對后續(xù)課程的啟發(fā)作用，即系統(tǒng)教學法中所謂的啟。

綜上所述，鋪—承—啟的系統(tǒng)教學法打破了傳統(tǒng)各門課程單獨進行教學設(shè)計的局面，使課程體系成為統(tǒng)一的整體，有利于工程教育專業(yè)認證中所強調(diào)的持續(xù)改進機制的執(zhí)行。值得注意的是系統(tǒng)教學法能夠很好地解決本課程難易銜接較差的問題，對于其它課程也同樣適用。最終達到了大范圍、有效地提高專業(yè)認證畢業(yè)要求中所強調(diào)的培養(yǎng)學生解決復(fù)雜工程問題能力的目的。

2.3 通過課外科研創(chuàng)新訓(xùn)練與課內(nèi)項目案例分析相配合的方法，解決理論知識與工程實踐結(jié)合不緊密的問題

如何很好地將課堂所教授的理論知識與工程實踐緊密地結(jié)合起來，一直是工科專業(yè)教學方法改革所針對的重點問題，當然也是難點問題。

前已述及，本課程受諸多因素的影響，使其在教學過程中將理論與實踐緊密結(jié)合顯得格外困難。因此，為了從根本上很好地解決這一棘手問題，本專業(yè)開設(shè)了科研創(chuàng)新訓(xùn)練課程，其模式參考研究生培養(yǎng)模式，任務(wù)是以教師科研項目為載體，使學生在教師指導(dǎo)下通過參加課題研討、專項輔導(dǎo)、參與實驗（活動）等多種方式，了解專業(yè)工程領(lǐng)域的前沿發(fā)展，積累一定的工程行業(yè)背景知識，培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力及創(chuàng)新能力，進一步提高學生綜合素質(zhì)。另外為了確保在專業(yè)課進行之前學生有一定的工程行業(yè)背景儲備，以及保證該訓(xùn)練的連貫性，學生自大二起通過雙向選擇加入教師課題組或科研團隊，接受科研基本訓(xùn)練。

通過科研創(chuàng)新訓(xùn)練的鍛煉，到了本課程的課堂教學時，學生已充分了解了相關(guān)知識點的工程行業(yè)背景。那么在課堂上講解完具體的理論分析后，就可以配合具體工程項目案例進行針對性的理論運用訓(xùn)練，這樣既可以為科研創(chuàng)新訓(xùn)練提供必要的理論指導(dǎo)，又可以使本課程的教學內(nèi)容緊密地與工程實踐結(jié)合起來，可謂一舉兩得。

總之，課外科研創(chuàng)新訓(xùn)練與課內(nèi)項目案例分析相配合的方法，能夠很好地解決理論與實踐結(jié)合不緊密的問題，從而最終促進了工程教育專業(yè)認證以產(chǎn)出為導(dǎo)向核心理念的貫穿落實。

3 結(jié)語

電力系統(tǒng)分析是電氣工程及其自動化專業(yè)的主干專業(yè)課程，其教學內(nèi)容不僅有較強的理論性，而且在整個本科培養(yǎng)階段起著承前啟后的過渡銜接作用，同時涉及其它課程的知識面也頗為廣泛，尤其是在當今工程教育專業(yè)認證的大背景下，本課程的教學改革工作有任務(wù)重、時間緊、難度大、要求高的特點。因此，本課程及時地進行了徹底深入的教學改革，通過不斷地實踐與探索，理清了課程核心脈絡(luò)、優(yōu)化了課程教學內(nèi)容、改善了課程教學方法、加強了課程實踐配合，最終達到調(diào)動學生的學習主動性和積極性、保證良好的課堂教學質(zhì)量、提高課程畢業(yè)要求達成度的目的。

參考文獻

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