電氣工程專業(yè)課程考核方式探討

李生虎 張興 張晶晶

合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，安徽 合肥 230009

1998年教育部改革本科專業(yè)，在設(shè)置電氣信息類大類本科專業(yè)時(shí)，不再按電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、高電壓與絕緣技術(shù)、電機(jī)電器及其控制等二級(jí)學(xué)科招生，而是合并為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，進(jìn)行統(tǒng)一培養(yǎng)。該專業(yè)以強(qiáng)電為主、強(qiáng)弱電結(jié)合，培養(yǎng)復(fù)合型、創(chuàng)新型電氣工程領(lǐng)域高級(jí)工程技術(shù)人才。最近幾年，該專業(yè)改革總體趨勢(shì)是：重視基礎(chǔ)知識(shí)、縮減理論課時(shí)、強(qiáng)化動(dòng)手實(shí)踐能力。同時(shí)，學(xué)習(xí)效果考核方式也在發(fā)生變化：以前課程成績(jī)大多基于期末考試，較少兼顧出勤、作業(yè)等；現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)多角度考核，包括課堂交互（提問(wèn)/測(cè)試）和期中考試等，出勤率占比逐漸降低甚至取消。上述改革增強(qiáng)了師生互動(dòng)以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富了考核角度，提高了成績(jī)?cè)u(píng)定的客觀性。但是也應(yīng)該看到，因?yàn)檎n程體系變化、課時(shí)大幅壓縮、教師科研壓力增加，考核在執(zhí)行過(guò)程中也出現(xiàn)了一些偏差，有可能誤導(dǎo)學(xué)習(xí)目標(biāo)、降低學(xué)習(xí)效果。

本文將對(duì)電氣信息類強(qiáng)電專業(yè)課程特點(diǎn)和教學(xué)班具體情況進(jìn)行分析，然后對(duì)考核方式進(jìn)行探討。

一、強(qiáng)電類專業(yè)課特點(diǎn)

電氣信息類強(qiáng)電專業(yè)的專業(yè)課程包括工程電磁場(chǎng)、電機(jī)學(xué)、電力拖動(dòng)基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)電氣部分、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、直流/交流調(diào)速控制系統(tǒng)、高電壓技術(shù)、高電壓試驗(yàn)技術(shù)、電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷、電力電子技術(shù)等內(nèi)容，輔以實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。其中理論課程具有以下特點(diǎn)。

（一）不同課程差異較大

部分課程分屬不同二級(jí)學(xué)科（見(jiàn)圖1）。在同一學(xué)科內(nèi)，一方面不同課程內(nèi)容間存在相互銜接交錯(cuò)（見(jiàn)表1）的情況；另一方面，課程之間差異大，即使是同一教師也很難講授不同課程。因此，為便于學(xué)生學(xué)習(xí)，教師需要讓學(xué)生盡快習(xí)慣和接受課程內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式。

（二）對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行篩選

考慮到寬口徑需求，現(xiàn)在部分專業(yè)課時(shí)縮減20%～40%，根本不可能講解完全部?jī)?nèi)容。因此，需要教師在更高層次上斟酌取舍、有效串聯(lián)，幫助學(xué)生降低學(xué)習(xí)難度。

（三）教學(xué)有一定深度

建立基本專業(yè)概念固然必要，但是不能止步于此，更不能要求學(xué)生死記硬背。應(yīng)該善于拆解復(fù)雜公式和算例，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)理解概念、推導(dǎo)公式、跟蹤算例、撰寫(xiě)作業(yè)把問(wèn)題吃透弄懂。要允許學(xué)生犯錯(cuò)、鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)。這樣的學(xué)習(xí)更類似于畢業(yè)設(shè)計(jì)和研究生學(xué)習(xí)，學(xué)生記憶時(shí)間更長(zhǎng)，在后續(xù)工作和學(xué)習(xí)中更容易做進(jìn)一步拓展。

二、考核方式的確定

（一）題目類型的選擇

電氣學(xué)科課程試卷，可以有填空、選擇、判斷、繪圖、名詞解釋、計(jì)算、問(wèn)答等題型。實(shí)際選擇哪些考核方式，應(yīng)結(jié)合授課內(nèi)容、考慮課程特點(diǎn)。

表2大致統(tǒng)計(jì)了電力系統(tǒng)暫態(tài)分析課程教材各章公式和例題。由此可見(jiàn)該課程特點(diǎn)：公式多、計(jì)算多、計(jì)算量大、學(xué)習(xí)難度大、習(xí)題數(shù)量有限。

根據(jù)課程和教材特點(diǎn)，可以制定以下考核方式。

1.可采用填空、選擇、判斷、名詞解釋等簡(jiǎn)單客觀題，但是這些題型不宜過(guò)多，因?yàn)榧词箤W(xué)生不理解這些知識(shí)點(diǎn)，也可快速背誦記憶，過(guò)于功利性。若課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、簡(jiǎn)單客觀題，占到總分的60%～70%，將大大降低學(xué)習(xí)難度，影響成績(jī)較好的學(xué)生的學(xué)習(xí)斗志。

2.問(wèn)答和計(jì)算更為重要，因?yàn)榭梢钥己藢W(xué)生掌握知識(shí)的程度和解決問(wèn)題的能力。限于考試時(shí)間，可將一個(gè)大問(wèn)題拆解為多個(gè)小知識(shí)點(diǎn)，便于回答或計(jì)算。

3.考題不求創(chuàng)新、挖坑，重在理解和掌握工程問(wèn)題解決方法。

4.問(wèn)答和計(jì)算題知識(shí)點(diǎn)多，閱卷時(shí)容易遺漏或判斷錯(cuò)誤，為此需要逐題而非逐卷閱卷，減少主觀情緒影響，提高成績(jī)公平程度。

對(duì)于電氣工程等重型工科，簡(jiǎn)單考會(huì)或者不會(huì)、背書(shū)、蒙猜，不符合教學(xué)規(guī)律，也不能滿足行業(yè)需求，無(wú)法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。工程問(wèn)題需要學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行積累和連續(xù)思考、深入計(jì)算，才可以解決。

例如圖2給出的一道短路計(jì)算題。已知負(fù)荷為感性負(fù)荷（便于計(jì)算故障點(diǎn)電壓初值），線路零序電抗為3 倍正序電抗。在變壓器T高壓側(cè)兩相短接經(jīng)電感（2Ω）接地?；鶞?zhǔn)功率取100MVA。

待求：（1）標(biāo)么值等值電路、三序等值阻抗、故障點(diǎn)故障前電壓。（2）故障后瞬間，故障點(diǎn)對(duì)地三相/三序電流/電壓。（3）故障后瞬間發(fā)電機(jī)側(cè)三相電流，以及與故障前電流比值。（4）故障后t=0.1s時(shí)短路點(diǎn)對(duì)地正序短路電流、總短路電流。

這道題目電路很簡(jiǎn)單，但是涉及標(biāo)么值參數(shù)、三序等值阻抗、不對(duì)稱短路、任意時(shí)刻短路電流曲線、故障疊加原理等知識(shí)點(diǎn)，求解過(guò)程靠背書(shū)無(wú)大用。學(xué)生如果能夠理清結(jié)題思路，哪怕計(jì)算有誤，也勝于回答很多判斷、選擇題。

（二）增設(shè)期中考試

引入期中考試，雖然增加了學(xué)生、授課教師、監(jiān)考教師和教室管理人員的工作量以及時(shí)間協(xié)調(diào)難度，但是期中考試可以幫助學(xué)生盡快適應(yīng)課程內(nèi)容、教師授課、考題風(fēng)格。學(xué)生即使期中成績(jī)不理想，還有機(jī)會(huì)彌補(bǔ)，無(wú)須補(bǔ)考或重修，從而降低了一考定成績(jī)的偶然性。

期中考試可以更多地采用問(wèn)答、計(jì)算等題型，題數(shù)不宜太多，并需要預(yù)估好計(jì)算量，以保證充裕的答題時(shí)間。教師應(yīng)利用平時(shí)作業(yè)講解和課堂練習(xí)，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力。在期中考試后，教師應(yīng)講解答案并組織學(xué)生進(jìn)行討論，因?yàn)榇髮W(xué)期末考試往往沒(méi)有答案講解，導(dǎo)致知識(shí)盲點(diǎn)始終存在。

期中考試試卷和期末考試試卷的內(nèi)容與形式需要大致銜接。期中已經(jīng)考過(guò)的內(nèi)容期末考試可適當(dāng)弱化，但是不建議不考?？紤]課程進(jìn)度和內(nèi)容范圍，期末考試試卷的分量和難度需要明顯高于期中考試。

三、考核結(jié)果分析

以下對(duì)筆者講授的3 門專業(yè)課程及1102 份試卷成績(jī)進(jìn)行分析，見(jiàn)表3。

（一）期末考試分析

對(duì)課程A，圖3 給出期末考試成績(jī)分布，圖4 給出期末考試?yán)鄯e概率分布。課程A 學(xué)生均分為86.47 分，整體較為理想（選修該課程學(xué)生基礎(chǔ)差異較大，因此出題難度有所降低），成績(jī)標(biāo)準(zhǔn)差5.00 分（因?yàn)榉謹(jǐn)?shù)區(qū)間收窄，成績(jī)較為集中）。

圖5 和圖6 給出課程B 期末成績(jī)及其累積概率分布，從中可看出后兩組成績(jī)有明顯下降。表4 給出課程B的期末考試成績(jī)均值和標(biāo)準(zhǔn)差，可以看出，隨著成績(jī)的下降，分?jǐn)?shù)分布也更為分散。后兩組成績(jī)下降的原因是大幅增加了平時(shí)分比例，使得及格難度大大降低，期末考試重要性下降。

（二）期中/期末考試對(duì)比

課程C 近3 年期中和期末考試類型、分值比例見(jiàn)表5，其中公式推導(dǎo)證明歸入計(jì)算題。期中和期末考試均沒(méi)有采用選擇、判斷、填空、名詞解釋等題型。

圖7 給出2017 年課程C 期中和期末考試成績(jī)分布。圖8 給出2017 年課程C 期末成績(jī)?cè)隽?，說(shuō)明大部分學(xué)生增量為正，即期末考試成績(jī)有所改善。圖9給出2017年課程C 期中、期末考試成績(jī)累積概率分布，可以看到期末考試曲線上升較遲，說(shuō)明低分段人數(shù)更少。

圖10—圖13給出2018年和2019年課程C成績(jī)分析結(jié)果，均可得到類似結(jié)論：期末考試成績(jī)大多有所提高。

表6 對(duì)比了3 個(gè)年份的成績(jī)均值和方差，顯示相比期中，期末成績(jī)平均提高了4～8 分。2017 年期末成績(jī)標(biāo)準(zhǔn)差稍有增加，后兩年標(biāo)準(zhǔn)差明顯降低。而且上述成績(jī)提高是在期末試卷分量更重、難度更大的情況下實(shí)現(xiàn)的，由此可見(jiàn)期中考試確實(shí)可以有效改善學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)語(yǔ)

本文從電氣工程學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)和存在的問(wèn)題出發(fā)，探討了強(qiáng)電類專業(yè)課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)難度，分析了題目類型設(shè)置和期中考試的必要性。選擇所授專業(yè)課程，分析課程難度和成績(jī)分布關(guān)系，對(duì)比期中考試和期末考試成績(jī)，得到以下結(jié)論。（1）強(qiáng)電類專業(yè)課計(jì)算難度大，不能僅依靠課堂交互、選擇、判斷等快餐式考核。綜合問(wèn)答、計(jì)算等形式更適合衡量學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)程度，鍛煉其動(dòng)手解決問(wèn)題的能力。（2）考慮專業(yè)課程內(nèi)容、教師授課風(fēng)格差異，引入期中考試有助于學(xué)生適應(yīng)課程、改進(jìn)學(xué)習(xí)方式、提高考試成績(jī)，但是要求教師在授課時(shí)，不能泛泛介紹概念，需要花時(shí)間講解例題和習(xí)題。

當(dāng)然，課程考核成績(jī)只是結(jié)果，更為重要的是培養(yǎng)過(guò)程。教師應(yīng)增加備課時(shí)間、細(xì)致授課、多回答疑問(wèn)，讓學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)更感興趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心，從而提高課程學(xué)習(xí)效果。