工程背景下電力系統(tǒng)類課程的教學改革與實踐研究

邱存勇 韓璐

摘 要 工程教育是高等教育的重要組成部分，為培養(yǎng)電氣工程專業(yè)高級技術人才，將工程應用融入到電力系統(tǒng)類課程的理論教學與實踐教學已成為必然。本文針對電力系統(tǒng)繼電保護原理、電力系統(tǒng)自動化、發(fā)電廠電氣部分三門電力系統(tǒng)類專業(yè)課程，根據(jù)行業(yè)認證標準優(yōu)化課堂及實踐教學模式，針對不同課程授課內容的重復冗余，整合優(yōu)化課程資源，構建一條“以工程應用為目標，理論與實踐并重”的應用型教學模式，同時加強計算機輔助教學，充分利用學校超星智慧課堂、雨課堂等教學資源豐富教學手段。該研究對于提高教學質量、提升學生的職業(yè)能力、培養(yǎng)面向電力行業(yè)及企業(yè)需要的技術型人才有重要的實踐價值和指導意義。

關鍵詞 電力系統(tǒng)類專業(yè)課程 應用型教學模式 智慧教學手段 工程實踐能力

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.01.039

Abstract Engineering education is an important part of higher education. In order to train senior technical talents of electrical engineering， it is necessary to integrate engineering application into the theoretical and practical teaching of power system courses. This paper aims at three professional courses of power system， i.e. relay protection principle， power system automation and power plant electrical part， optimizes the classroom and practical teaching mode according to the industry certification standard， integrates and optimizes the curriculum resources according to the repeated redundancy of the teaching contents of different courses， and constructs an application-oriented teaching mode with "engineering application as the goal， theory and practice as the same emphasis" At the same time， we should strengthen the computer-aided teaching and make full use of the teaching resources such as super star intelligence class and rain class. This research has important practical value and guiding significance for improving teaching quality， improving students' professional ability and training technical talents for the needs of power industry and enterprises.

Keywords courses related to power system; applied teaching mode; intelligent teaching means; engineering practice ability

1 實施電力系統(tǒng)類課程改革的必要性

對于電氣工程及其自動化專業(yè)這一典型工科專業(yè)，教學過程中已越來越重視實際的工程應用，特別是針對目前倡導的基于學習產出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），更是需要在教學過程中體現(xiàn)工程背景，讓學生在學習理論知識的基礎上明確如何將其應用于實際工程問題。在這樣一個環(huán)境背景下，培養(yǎng)人才的方式更側重于創(chuàng)新性和實踐性能力的培養(yǎng)，原先的照本宣科必然是落伍和行不通的了，思考并實施電力系統(tǒng)類相關課程的改革也是勢在必行，大勢所趨。“電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)自動化”、“發(fā)電廠電氣部分”是電氣工程及其自動化專業(yè)的傳統(tǒng)電氣類課程，其課程性質與實際工程背景息息相關，且內容相互交互，有很強的關聯(lián)性。但是，目前的授課多以分學期單獨授課方式為主，忽視了課程間的聯(lián)系，且學習周期間隔太久，容易造成學生知識點脫節(jié)、學習新知識阻力以及認為所學知識與實際工程背離等問題。如何整合課程的相關性，將生澀抽象的知識點變成學生易于接受的的工程常識，通過相互關聯(lián)的知識網(wǎng)絡提高學生解決實際工程問題的能力成為教學過程中需要思考的問題。目前，各大院校陸續(xù)推行針對電力系統(tǒng)類課程的改革措施，[1-4]比如提出項目驅動學習方法、天盤學習法、翻轉課堂等，但是此類方法均是針對單門課程，而工程中解決實際問題需要學生具備交叉學科知識的能力，因此對電力系統(tǒng)類課程進行整合和教學方法的改革實踐對應用型人才培養(yǎng)具有一定的實際意義。

2 電力系統(tǒng)類課程改革的具體措施

2.1 優(yōu)化教學手段，改革傳統(tǒng)教學模式，以工程背景引導教與學的轉變

“電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)自動化”、“發(fā)電廠電氣部分”為電力系統(tǒng)方向的傳統(tǒng)課程，其內容涵蓋了電力系統(tǒng)的發(fā)電和輸配電等主要環(huán)節(jié)。從工程角度來說，各個環(huán)節(jié)之間相互聯(lián)系和制約，因此挖掘知識的相關性和交叉性，培養(yǎng)學生獨立自主解決實際工程問題的能力就顯得尤為重要。傳統(tǒng)教學以教師為中心，多以“灌輸式”、“單向式”教學模式為主，這樣不宜于培養(yǎng)學生自主思考和工程創(chuàng)新能力。并且電力系統(tǒng)專業(yè)課程內容更新速度慢，很多知識為常識性的，缺乏對目前先進技術的介紹?；谶@類課程特點，積極探索以學生為主體的教學模式，盡可能讓學生在課下查閱資料，參與到課堂討論中，將知識傳授看作“教”與“學”的雙向互動行為。而教師更應該充當導師的角色，在教學中充分發(fā)揮其在學生自主學習中的引導、幫扶和激勵作用。通過實際工程問題為切入點，引導學生以解決工程問題為目標，完成學生的主動求知、自主選擇、自我深化的過程。授課過程充分利用學?，F(xiàn)有的教學資源，尤其是計算機輔助教學資源，如雨課堂、超星智慧課堂等，通過視頻展示、課堂互動、問題討論等方式完成教學過程，改進課堂教學方法，同時完善網(wǎng)上學習平臺，引導學生在多平臺、多渠道上學習鞏固專業(yè)知識。目前，已經(jīng)針對部分學生采用傳統(tǒng)課堂與智慧課堂相結合的方式進行試點。利用智慧教室小班授課的方式，針對項目要求引導學生創(chuàng)造性思維。配套的考核機制也發(fā)生了變化。過去以考核基本概念和基本計算為主，且成績大部分以期末考試成績?yōu)橹鳌，F(xiàn)在的考核更側重于學生在智慧教室獨立設計和答辯的成績，期末考試成績的比重大大降低。這種教學方式避免期末考試一張考卷決定成績的考核模式，更側重于學生利用所學和其他途徑獲取的知識來解決復雜工程問題的能力培養(yǎng)。

2.2 優(yōu)化資源，完成課程間的協(xié)調整合

目前本校針對電氣工程專業(yè)電力系統(tǒng)這一學習方向，設置了多門專業(yè)課程。一方面，課程之間存在部分教學內容重復;另一方面，所有課程的知識點相互貫穿。針對“電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)自動化”和“發(fā)電廠電氣部分”三門專業(yè)課程，期望能優(yōu)化課程的教學內容，避免教學冗余，同時期望將不同課程的知識點貫穿起來，讓學生能宏觀地掌握電力系統(tǒng)相關知識，避免課程之間的脫節(jié)。比如“發(fā)電廠電氣部分”課程主要講述一次設備的運行，而“電力系統(tǒng)自動化”主要講述二次設備的運行原理，兩者之間有強關聯(lián)性，二次設備主要實現(xiàn)對一次設備的監(jiān)測與保護，若授課時單獨講述其中一種設備，學生反而難以建立系統(tǒng)性思維，理解相關知識也會更加困難。對于相互關聯(lián)的不同課程知識點，在授課過程中將其整合，相互輔助，可以幫助學生對這類知識點的學習和掌握。目前，已經(jīng)以小班教學作為試點，將“電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)自動化”和“發(fā)電廠電氣部分”三門課程的內容加以整合，并加入適當?shù)墓こ虒嵗治雠c設計仿真環(huán)節(jié)。從教學效果來看，該班學生的動手能力和分析問題解決問題的能力都較普通班學生有了大幅提升，其中幾位同學還在全國的電子技術大賽中取得優(yōu)異成績。

2.3 以工程需求為目標，完成教學內容更新

目前的教學體系主要以教材內容為主體，注重理論基礎的學習，與實際應用有一定的脫節(jié)，造成學生工作之后需經(jīng)歷再學習過程才能解決實際問題。為此，充分調研電網(wǎng)公司、電力系統(tǒng)設備制造等企業(yè)對電氣工程專業(yè)學生的能力需求，掌握專業(yè)發(fā)展的前沿動態(tài)，并針對性地調整教學內容，在學習理論知識的同時，讓學生掌握如何利用知識解決實際問題。定期地請電力系統(tǒng)比較知名的企業(yè)專家為學生帶來科普類講座，使學生對電力系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展具備更進一步的認識和理解，也有助于學生對各自今后的研究方向進行合理規(guī)劃。在“電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)自動化”和“發(fā)電廠電氣部分”的授課過程中，更側重于實際工程環(huán)境下的指標技術要求，引入項目驅動式教學方式，以實際具體項目為背景，引導學生獨立查閱和整理相關資料，通過團隊合作、討論和答辯等方式完成項目中的部分設計，培養(yǎng)學生溝通互助和獨立思考的能力。另外，隨著物聯(lián)網(wǎng)的提出和發(fā)展，智能電網(wǎng)越來越受到專業(yè)人士的關注。而新一代的智能電網(wǎng)仍然離不開傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的相關知識。結合電力系統(tǒng)類課程“電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)自動化”和“發(fā)電廠電氣部分”的知識結構，引入智能電網(wǎng)的相關概念，增加創(chuàng)新類工程實驗環(huán)節(jié)，通過以工程為背景的開放性實驗，讓學生獨立完成系統(tǒng)的設計和仿真工作，從而使學生體會課程知識點的交叉性、實際工程中知識運用的靈活性，培養(yǎng)其利用工程知識解決復雜工程問題的能力，逐漸建立起工程思維方式和工程創(chuàng)新思想。

3 結語

基于OBE理念的工程教育更側重于應用型人才的培養(yǎng)，教育理念的更新也對高等院校的課堂教學提出了嶄新的要求，因此教學改革是當下面臨的正確和必然的選擇。本文針對電力系統(tǒng)類課程進行改革，并針對教學小班進行試點，通過學生的反映和設計類題目的完成度來說，該方法極大增強了學生對學習的興趣，拓展了學生的知識面，從一定程度上增強了學生應用交叉學科知識解決實際工程問題的能力，培養(yǎng)了學生的工程設計能力。但是，因為電力系統(tǒng)類課程涉及到強電，受安全因素和場地的限制，實踐應用型課程只能局限于簡單設備和計算機仿真。因此，今后可以與電網(wǎng)公司和各大電力系統(tǒng)設備制造等企業(yè)尋求合作，建立校企聯(lián)合，讓學生真正走入實體企業(yè)，讓學生的動手能力和工程設計思想得到進一步的鍛煉和提高。教學改革將會是一個漫長的過程，需要我們在這條道路上摸著石頭過河，與時俱進，開拓進取，才能取得最終的勝利。

教學改革項目：工程背景下電力系統(tǒng)類課程教學改革研究與實踐

參考文獻

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