《電力系統(tǒng)仿真》多元混合教學(xué)改革思路探討

胡衡，任甜甜，王玉巍，馬曉慧

（新疆工程學(xué)院能源工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830091）

《電力系統(tǒng)仿真》課程是新疆工程學(xué)院電氣工程及其自動化本科專業(yè)大四年級的一門專業(yè)必修課。該課程緊緊圍繞新疆工程學(xué)院的地方性應(yīng)用型辦學(xué)定位，主要為新疆區(qū)域經(jīng)濟(jì)服務(wù)，培養(yǎng)電力及相關(guān)行業(yè)的高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才。本課程的開設(shè)既符合電力系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際需求，又滿足本專業(yè)畢業(yè)生的工作需要。我校該專業(yè)每年招收2個(gè)普通班，1個(gè)非普通（民語言）班及1～2個(gè)直升本班，人數(shù)規(guī)模在200人左右。本課程要求學(xué)生在掌握一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識后，通過學(xué)習(xí)使其具備常用計(jì)算機(jī)仿真基本知識和基本技能，掌握建立電力系統(tǒng)仿真數(shù)學(xué)模型的方法，學(xué)會使用仿真技術(shù)進(jìn)行簡單電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、常見故障和穩(wěn)定性分析等，進(jìn)而提高簡單電力系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與分析能力，為學(xué)生畢業(yè)后從事本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

該課程所涉及的理論部分較為抽象，同時(shí)實(shí)踐性較強(qiáng)，因此采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法已無法滿足專業(yè)行業(yè)及市場對人才的需求。針對新疆工程學(xué)院實(shí)際情況，對標(biāo)電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)要求，在《電力系統(tǒng)仿真》課程教學(xué)改革過程中急需改進(jìn)過時(shí)、單一的傳統(tǒng)理論教學(xué)為主的教學(xué)方法，靈活運(yùn)用“雨課堂”等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和MATLAB/Simulink等仿真平臺，實(shí)施多元混合式的教學(xué)模式。因此，為達(dá)到面向更寬廣意義的電力行業(yè)發(fā)展要求的同時(shí)，給予學(xué)生滿足需要的知識與能力，《電力系統(tǒng)仿真》課程改革已迫在眉睫。

1 問題現(xiàn)狀分析

1.1 理論教學(xué)內(nèi)容枯燥

由于本課程主要涉及系統(tǒng)仿真模型的搭建和參數(shù)設(shè)置，教師上課的大部分時(shí)間都在介紹模塊的屬性和參數(shù)，學(xué)生難免會感覺上課非?？菰?。理論教學(xué)方法較單一，仍以講授為主，輕實(shí)踐環(huán)節(jié)，且教學(xué)資源不夠豐富。此外，固定的教學(xué)方式容易引起學(xué)生的厭倦，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和興趣未能充分被調(diào)動，學(xué)生參與課堂程度不夠。以上這些因素都無法保證我校應(yīng)用型本科院校課堂教學(xué)的質(zhì)量。

1.2 實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱

在我校該課程以往教學(xué)中，教師投入大量時(shí)間和精力講解系統(tǒng)模型的建立原理和模型中所涉及模塊的基本操作方法和使用技巧。過長理論環(huán)節(jié)的講授大大壓縮了學(xué)生的上機(jī)實(shí)踐時(shí)間，一般學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)只能完成部分仿真環(huán)節(jié)，而課下要求所有學(xué)生自主完成對應(yīng)仿真任務(wù)又難以完全保證。顯然，這種模式下實(shí)踐環(huán)節(jié)顯得單薄量少，難以滿足應(yīng)用型本科院校對高技能人才的要求。

1.3 理論與實(shí)踐銜接不緊密

該課程理論部分要求學(xué)生要掌握ATLAB基礎(chǔ)知識、Simulink仿真操作、電力系統(tǒng)元件模型庫等知識，然后再通過電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、故障及穩(wěn)定性分析實(shí)例來綜合運(yùn)用，以此培養(yǎng)學(xué)生具備簡單電力系統(tǒng)建模仿真設(shè)計(jì)和分析能力。若仍按照原有課程整體架構(gòu)先理論后實(shí)例分析方式來講解，難免會產(chǎn)生理論與實(shí)踐部分的銜接不夠緊密。為實(shí)現(xiàn)二者有機(jī)統(tǒng)一，本課程適用于“項(xiàng)目式”的知識重組教學(xué)方法。

1.4 考核評價(jià)體制單一

對于學(xué)生的考核評價(jià)采用“30%平時(shí)+70%期末”的評價(jià)模式，平時(shí)成績多依據(jù)學(xué)生考勤、作業(yè)及課堂表現(xiàn)，缺乏過程性考核部分。這種傳統(tǒng)的考核機(jī)制過于側(cè)重期末理論考試成績，學(xué)生階段性學(xué)習(xí)成績未被納入。不少學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在平時(shí)上課灌耳音，期末考前劃重點(diǎn)，考完試后回歸原始狀態(tài)的現(xiàn)象。

2 多元混合教學(xué)改革內(nèi)容

《電力系統(tǒng)仿真》課程采用傳統(tǒng)教學(xué)方法存在上述多種不足，因此該課程迫切需要研究新的教學(xué)模式。又由于該課程知識體系易于實(shí)現(xiàn)碎片化和模塊化，故適合引入“線上+線下”的多元混合課堂教學(xué)模式。它能夠充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的諸多優(yōu)勢，將現(xiàn)有的多媒體教學(xué)進(jìn)一步拓寬至課前與課后環(huán)節(jié)。這種延伸不僅將教學(xué)的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)、主講部分和各環(huán)節(jié)評價(jià)無縫對接，而且支持課前、課中及課后整個(gè)過程中的師生互動?；凇坝暾n堂”的《電力系統(tǒng)仿真》多元混合課堂教學(xué)模式可進(jìn)一步提高教師的教學(xué)質(zhì)量和效率，同時(shí)大大提高學(xué)生的積極性和課堂參與度。本課程具體改革內(nèi)容可以考慮從以下幾個(gè)方面開展。

2.1 課前自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

在以往教學(xué)過程中，學(xué)生自我課前預(yù)習(xí)不到位，導(dǎo)致部分基礎(chǔ)知識不得不在課堂上重復(fù)講。這樣必然呈現(xiàn)教師講得多，學(xué)生上機(jī)練習(xí)有限，學(xué)生動手實(shí)踐能力難以提高。反之，若學(xué)生缺乏預(yù)習(xí)，課堂又演變?yōu)閷W(xué)生機(jī)械地模仿去完成上機(jī)任務(wù)，同樣不能實(shí)現(xiàn)鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考解決實(shí)際工程問題的初衷。對此，開展基于“雨課堂”的課前自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)顯得尤其重要。在充分發(fā)揮“雨課堂”自身眾多優(yōu)勢的前提下，教師可將背景知識、學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)按照難易程度循序漸進(jìn)方式以文本、音視頻等提前推送至“雨課堂”平臺，并督促學(xué)生在規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成簽到和預(yù)習(xí)任務(wù)。同時(shí)教師可根據(jù)后臺統(tǒng)計(jì)功能對學(xué)生的預(yù)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和掌握，以便在線下課堂上更好地做到有的放矢。

2.2 基于“項(xiàng)目式”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

《電力系統(tǒng)仿真》課程內(nèi)容主要包括利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流、短路及穩(wěn)定三方面的動態(tài)仿真設(shè)計(jì)與分析，其前提是需要熟練掌握系統(tǒng)潮流、短路及穩(wěn)定相關(guān)計(jì)算方法與理論知識，且需具備仿真平臺搭建模型、參數(shù)配置及仿真結(jié)果處理等操作技能。由于以上三方面內(nèi)容相互聯(lián)系不大，且各部分內(nèi)容也比較碎片化，故可以從整體上考慮進(jìn)行模塊化，通過開發(fā)不同形式的項(xiàng)目例案，將所有相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行重組重構(gòu)，最終按照“項(xiàng)目式”方式開展教學(xué)。針對每個(gè)項(xiàng)目，從學(xué)習(xí)目標(biāo)、場景設(shè)施要求、項(xiàng)目背景、基礎(chǔ)知識講解、學(xué)生分組、任務(wù)分解、項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)、結(jié)果展示、自評與互評等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過“項(xiàng)目式”教學(xué)，學(xué)生的積極性和課堂參與度大大提升，促使學(xué)生由被動的學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)者，同時(shí)也強(qiáng)化了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的意識。當(dāng)然“項(xiàng)目式”課堂教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)對教師能力的要求更高，對教師教學(xué)針對性要求更高，對教師的個(gè)性化指導(dǎo)的要求也更高。

2.3 課后任務(wù)設(shè)計(jì)

一直以來，該課程的課后作業(yè)評價(jià)和反饋機(jī)制難以形成。主要因?yàn)樵搶I(yè)班級和學(xué)生數(shù)量較多，導(dǎo)致每次課后作業(yè)結(jié)果不便統(tǒng)計(jì)且反饋不夠及時(shí)，授課效果的檢驗(yàn)無法及時(shí)獲得。為解決上述問題，在課程結(jié)束后，教師可從課堂學(xué)習(xí)效果分析、學(xué)生鞏固復(fù)習(xí)與課后作業(yè)、學(xué)習(xí)過程評價(jià)這三個(gè)環(huán)節(jié)開展課后任務(wù)的設(shè)計(jì)與安排。利用雨課堂平臺所提供的數(shù)據(jù)支撐，教師依據(jù)記錄的全過程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析結(jié)果能夠及時(shí)得到反饋，并做出相應(yīng)的調(diào)整，進(jìn)而能夠更加完善學(xué)生的學(xué)習(xí)評價(jià)體系。學(xué)生能夠參與課程各環(huán)節(jié)的疑問提出、在線測試和課后作業(yè)提交等，能起到加深認(rèn)識，提高實(shí)踐動手能力，獲得深層次的知識認(rèn)知。

2.4 考核方法改革

目前的考核方式較為單一，缺乏過程性評價(jià)，無法形成知識實(shí)現(xiàn)形成性評價(jià)。根據(jù)《電力系統(tǒng)仿真》課程教學(xué)改革的特點(diǎn)，需打破傳統(tǒng)考核模式，采取多樣化的考試考核方法，可制定新的考核標(biāo)準(zhǔn)，考慮增加包含筆試或上機(jī)操作形式的過程性考核部分，給出可量化的操作細(xì)則及評分辦法，最終總評成績由過程性考核成績、平時(shí)成績和期末考試成績組成。

3 結(jié)語

基于“雨課堂”的《電力系統(tǒng)仿真》多元混合教學(xué)模式改革已逐步在我校本課程教學(xué)實(shí)踐活動中得以實(shí)施，已有的軟硬件條件和教改團(tuán)隊(duì)力量都能夠充分保障該課程持續(xù)深入向前進(jìn)行改革探索。初步實(shí)踐結(jié)果已表明我校電氣類畢業(yè)生和相關(guān)電力企業(yè)普遍反饋本課程教學(xué)成效較好，學(xué)生所具備的專業(yè)知識和技能在工作崗位中能夠得以較好發(fā)揮運(yùn)用，且與行業(yè)需求契合度較高。誠然，基于我校實(shí)情的該課程教學(xué)改革在實(shí)踐中需不斷探索、不斷優(yōu)化創(chuàng)新，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和發(fā)揮學(xué)生主體角色，提升課堂教學(xué)效果。