《電網(wǎng)絡(luò)理論》課程建設(shè)改革與實踐

張偉 王允建 謝東壘 韓素敏 郭宇

摘?要：針對“電網(wǎng)絡(luò)理論”課程自身特點，結(jié)合河南理工大學(xué)校級研究生精品課程建設(shè)經(jīng)驗，從課程體系與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與教學(xué)手段、學(xué)生能力培養(yǎng)等方面總結(jié)課程教學(xué)改革與實踐經(jīng)驗。改革實踐表明，學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)有所提升。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)絡(luò)理論;教學(xué)改革;課程思政;能力培養(yǎng)

1?緒論

《電網(wǎng)絡(luò)理論》是電氣工程類碩士研究生的一門重要學(xué)位課程，參與學(xué)習(xí)的學(xué)生人數(shù)較多，也是一門內(nèi)容廣泛且不斷發(fā)展的電類基礎(chǔ)課程[12]。主要內(nèi)容分為電網(wǎng)絡(luò)分析和電網(wǎng)絡(luò)綜合設(shè)計兩大部分，為電氣工程類碩士研究生后續(xù)課程學(xué)習(xí)提供必要的基礎(chǔ)知識儲備，對培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新精神和解決實際工程問題的能力有著重要作用[34]。國內(nèi)多所高校（如哈爾濱工程大學(xué)，浙江大學(xué)，浙江工業(yè)大學(xué)，重慶大學(xué)等）均在研究課程中開設(shè)“電網(wǎng)絡(luò)理論”課程，課程建設(shè)資源具有較大的共享價值。因此，建設(shè)一門高質(zhì)量的“電網(wǎng)絡(luò)理論”優(yōu)質(zhì)課程具有較強(qiáng)的輻射作用和廣泛的研究生受益群體。

河南理工大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院于2006年開設(shè)《電網(wǎng)絡(luò)理論》課程。目前，《電網(wǎng)絡(luò)理論》是電氣工程與自動化學(xué)院電氣學(xué)科的一門碩士研究生學(xué)位課程，授課學(xué)時為36學(xué)時。課堂教學(xué)過程采用多媒體教學(xué)方式進(jìn)行，案例分析和Matlab程序輔助融入課程內(nèi)容講解。隨著線上教學(xué)資源的豐富以及研究生群體學(xué)習(xí)特點，自2019年起，在河南理工大學(xué)研究生精品課程建設(shè)的推動下，《電網(wǎng)絡(luò)理論》課程開始了線上線下混合式教學(xué)資源建設(shè)與整合。

2?《電網(wǎng)絡(luò)理論》課程建設(shè)與改革

經(jīng)過多年的教學(xué)沉淀和不斷努力，《電網(wǎng)絡(luò)理論》課程團(tuán)隊在課程體系與教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)條件完善，教學(xué)方法與教學(xué)手段改革等方面取得了一些經(jīng)驗和成果，愿與同行一起分享。

研究生教學(xué)由于學(xué)生群體不同，故有別于本科教學(xué)規(guī)律[5]，教學(xué)中應(yīng)更側(cè)重于基礎(chǔ)知識儲備后的研究方法引導(dǎo)，為學(xué)生后續(xù)研究工作蓄力的鋪墊作用。課程教學(xué)團(tuán)隊在抓住研究教學(xué)特點基礎(chǔ)上，注重教學(xué)方法與教學(xué)手段的研究和改革。

2.1?完善課程體系，凝練教學(xué)內(nèi)容

在課程建設(shè)與教學(xué)改革過程中，凝練教學(xué)內(nèi)容并進(jìn)行合理設(shè)計，形成了較為完整的課程教學(xué)體系，形成了適合本校學(xué)生特點和學(xué)情的課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)，梳理的《電網(wǎng)絡(luò)理論》課程內(nèi)容的知識體系，如圖1所示。

2.2?教學(xué)方法適應(yīng)教學(xué)內(nèi)容，靈活多樣

在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上與時俱進(jìn)，不斷改革創(chuàng)新。課堂理論教學(xué)著重于講解“電網(wǎng)絡(luò)理論”的基本概念、基本理論和分析方法。知識講述講究透徹實用，強(qiáng)調(diào)對基本概念和深化理解，強(qiáng)調(diào)對問題分析的研究思路，對公式的推導(dǎo)一定是建立在知道為什么要做這件事，做這件事的目標(biāo)，做這件事的方法有哪些上，教學(xué)過程中不斷強(qiáng)化學(xué)生的分析問題和解決問題的能力。

針對本課程采用大量的矩陣形式進(jìn)行問題的討論和分析的基礎(chǔ)上，在具體講解理論部分進(jìn)行相當(dāng)?shù)腗atlab實現(xiàn)，可以加深對于理論知識的理解，同時，需要課程教學(xué)過程中，強(qiáng)調(diào)本學(xué)科矩陣思維和Matlab的仿真程序?qū)τ诤罄m(xù)的課程研究的重要工具，結(jié)合工程案例問題提升教學(xué)效果。

在介紹基本算法的同時，穿插介紹一些有潛力的新思想、新方法和新技術(shù)。如在講過無源網(wǎng)絡(luò)和有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容之后，引入當(dāng)前熱點的人工智能以及混沌和分岔理論的學(xué)習(xí)，對于實際網(wǎng)絡(luò)分析時，引入電力變換器的最新研究進(jìn)展和處理問題的思路，使學(xué)生可以得到科研思維方法上啟迪，培養(yǎng)他們的科研創(chuàng)新意識。

2.3?慕課背景下的教學(xué)手段與教學(xué)模式改革

創(chuàng)新研究生課程教學(xué)模式，運用現(xiàn)代教學(xué)手段，采取適合研究生的探究式、討論式、在線式等教學(xué)方式。結(jié)合課題研究，積極跟進(jìn)與吸納國際前沿研究成果，并將科研方法及學(xué)術(shù)成果帶到課堂上，以科研促進(jìn)教學(xué)。

慕課下微課學(xué)習(xí)模式適合當(dāng)前的大數(shù)據(jù)背景，也尤為適合研究生課程教學(xué)當(dāng)中。通過錄制一些短小且課程重難點視頻，使研究生在課程學(xué)習(xí)時可以利用碎片化的時間，加快重難點的知識的理解，同時避免無意義的時間浪費，在課程講解中抓住重點，同時每個微課又有獨立的主題，學(xué)生可以通過對主題獨立的思考來進(jìn)行相關(guān)深入的了解。

課程考核方式將研究生撰寫的課程論文、微課學(xué)習(xí)等納入考核范圍。2019年進(jìn)行了混合式教學(xué)模式嘗試，與哈工大齊超教授合作，對同學(xué)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)部分作為平時成績的組成。課后作業(yè)完成相關(guān)方向網(wǎng)絡(luò)資源的獲取、論證和算法仿真，轉(zhuǎn)變原有教師知識傳授到學(xué)生自我知識獲取，學(xué)生進(jìn)行知識運用以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?，F(xiàn)行考核評價形式如圖2所示。

2.4?優(yōu)化課程教學(xué)條件，保障課程建設(shè)

課程教學(xué)條件是保證教學(xué)內(nèi)容開展和取得良好教學(xué)效果的基礎(chǔ)保障，在課程建設(shè)過程中，加強(qiáng)了對教材的建設(shè)力度，引導(dǎo)學(xué)生主動利用擴(kuò)充性資料進(jìn)行學(xué)習(xí)。

我們對重慶大學(xué)吳寧教授主編的《電網(wǎng)絡(luò)分析與綜合》教材，浙江大學(xué)周庭陽教授主編的《電網(wǎng)絡(luò)理論》和哈工大劉洪臣教授主編的《現(xiàn)代電路分析與綜合》教進(jìn)行整合，針對本校學(xué)生層次和基礎(chǔ)，教學(xué)團(tuán)隊進(jìn)行了研究和討論后，確定和完善講授內(nèi)容。前沿部分以發(fā)表的相關(guān)學(xué)術(shù)論文為主要參考內(nèi)容。授課過程中，根據(jù)課程的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊的科研成果，分別將電力變換器問題分析、人工智能算法索等內(nèi)容添加到教學(xué)教案及講義中，將Matlab程序設(shè)計內(nèi)容引入到經(jīng)典的電網(wǎng)絡(luò)分析部分的內(nèi)容中，使學(xué)生通過程序的加入加深對理論學(xué)習(xí)的理解，將前沿理論的引入，對更新學(xué)生的理論、提高實際知識應(yīng)用能力都可以起到積極作用。

同時，學(xué)校的圖書館等網(wǎng)絡(luò)資源，為學(xué)生查閱文獻(xiàn)，主動學(xué)習(xí)和探索與電力網(wǎng)絡(luò)前沿與人工智能相關(guān)知識，了解最新的理論研究成果，提供了良好平臺。組織學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)收集學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生圍繞所研究問題的核心進(jìn)行探索和討論，給學(xué)生主動參與、自主探究的機(jī)會，讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)研究時的相近過程，體驗探究的曲折與樂趣，培養(yǎng)科學(xué)思想和樹立科學(xué)精神。目前的考核當(dāng)中，“電網(wǎng)絡(luò)理論”課程的論文作業(yè)，要求學(xué)生能夠利用這些網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合自己的研究方向，完成相關(guān)研究的資料檢索，進(jìn)行課程論文的提交。