专业认证背景下电力系统基础课程教学改革研究
来源:用户上传
作者:张玥
摘 要 基于专业认证标准，毕业生要有一定的分析问题、设计解决方案和解决实际问题的能力。针对电力系统基础课程，从教学方式、教学内容、教学手段和课程考核方式四个方面提出改革措施，以提高学生的自主学习能力、分析问题和解决问题的能力。
关键词 电力系统基础;MATLAB;教学改革;专业认证
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2019）12-0100-03
Research on Teaching Reform of Basic Course of Electric Power System under Background of Professional Accreditation//ZHANG
Yue
Abstract Based on the professional accreditation standards， uni-versity graduates should have the ability of analyzing problem， designing scheme and solving problem. Aiming at the course of electric power system， the reform measures are put forward from four aspects： teaching method， teaching content， teaching means and evaluation mode， so as to improve students’ autonomous learning ability and ability of analyzing and solving problems.
Key words power system foundation; MATLAB; teaching reform; professional accreditation
1 前言
2015年，中国工程教育专业认证协会发布新的本科生毕业要求，与之前的本科生毕业要求相比，新要求更重视深入理解和解决工程实际问题，研究和使用现代工具的能力以及终身学习等内容，其中有10条毕业要求提到复杂工程问题。根据专业认证要求，每门课程都应该服务于毕业要求的总目标。具体到电力系统基础这门专业课，在新形势下，为了跟国际接轨，学生应该深入理解电力系统稳定运行的要求和理论知识，为了满足用户需求，电力部门应该如何操作以保证用户的供电质量。解决复杂工程问题，就是如何保证经济合理地安排发电供电任务，保证用户的电能质量。因为现在电力网越来越大，越来越复杂，因此，保证用户的电能质量其实是非常复杂的工程问题。
电力系统基础作为电气工程及其自动化专业的核心专业课，需要对课程进行全方位教学改革，提高学生在学习过程中对基础知识的理解能力，能自己对工程问题进行分析，提出解决问题的方案，找到最优解决问题的方案。
2 电力系统基础课程改革的必要性
在培养方式上，传统的教学方法是教师在课堂上传授知识和学生课后做习题相结合，按照统一的模式培养学生，对学生的不同需求考虑不周，不利于激发学生的学习积极性，不利于培养学生的创新思维和分析解决实际问题的能力，不利于形成团队合作意识;在教学内容上，主要依靠教材和参考书目，参考书目是学生课后有时间自己阅读，内容跟教材有很大的相似性，而教材是学生学习这门课程专业知识的主要来源;在教学模式上，主要依靠课堂，教学模式比较单一，没有其他的教学渠道。
基于专业认证标准，查找电力系统基础课程教学设计中的不足，如教师讲、学生听，学生被动地接受知识，忽略了学生的主体性和能动性，未能到达工程教育专业认证所需要达到的要求和高等教育的真正目的。因此，需要从以教师为中心转为以学生为中心，加强实践和实验教学，深入开展电力系统基础课程教学改革的探索和实施。
3 电力系统基础课程改革方法
笔者结合多年的教学经验以及对专业认证的学习和理解，认为本课程的改革可以从教学内容、教学方法、教学手段和考核方式四个方面进行。
教学内容改革 教学内容改革从删除、简化、增加三个角度出發。
1）增加实用部分的内容，突出重点。电力系统基础课程是48个学时，包括电力系统元件参数计算和模型、潮流计算、电力系统的无功功率平衡等。受学时限制，潮流计算部分着重讲述简单电力网的潮流计算人工算法，而复杂电力系统的计算机算法只讲授两学时。但是随着计算机技术的发展，计算机已经成为人们工作中不可缺少的一部分，能帮助人们从复杂的计算中解放出来。因此，电气工程及其自动化专业的学生应该具备一定的编程能力，通过计算机来辅助自己的工作，提高解决问题、分析问题的效率。
齐鲁工业大学学校电气工程及其自动化专业的学生都选修过C语言或者MATLAB编程语言，特别是对于电力网络这个特殊的对象而言，不可能手动计算潮流，手动计算只适合三四个节点的非常简单的网络，不适合几百个甚至几千个节点的电力网络的潮流计算。因此，首先可以把复杂系统的计算机算法增加到六个学时，并且在讲授计算机算法的同时，找一个四节点的系统，编写相应的程序，给学生讲解，因为只讲算法很抽象，学生很难理解。如学生经常会问用牛顿-拉夫逊法进行潮流计算的时候，如何编程才能形成雅可比矩阵？
其次，还要增加六学时的MATLAB电力系统仿真知识的讲解。由于电力系统运行控制的概念比较抽象，采用实物操作或演示难以实现，而建立缩小版的电力系统实验室来模拟电力系统的运行控制，需要花费大量的金钱和比较宽敞的实验场所，在学校暂时难以实现，因此导致学生难以理解。可以将电力系统仿真软件MATLAB引入课堂，通过形象的图形界面形象直观地反映电力系统的运行，监视到线路电流电压潮流的实时变化，加深学生对电力系统概念的理解[1]。同时，详细地讲解如何用MATLAB去搭建电力系统模型，让学生掌握这种方法，对学生以后继续深造和进行科学研究都是很有帮助的[2]。 最后，增加两学时的文献检索知识介绍，引导学生课余时间充分利用学校的数字图书馆和网络资源，查阅并学习IEEE相关学术期刊，提高英文资料查阅能力和文献检索能力，了解最新的科研动向和技术革新并开展课堂讨论。
2）简化烦琐的理论推导，删除不实用的内容。如输电线路的电感、电导和电容参数计算的理论推导很复杂，其实只要知道结果，知道这些参数跟哪些因数有关，会运用这些公式进行计算就可以了。对于输电线路的参数计算的理论推导，教师可以把公式的推导过程边在黑板上演示边录像，然后将理论推导视频发到课程学习网站，让学生课前预习或课后复习的时候自己学习。
此外，传统考核方式是期末闭卷考试，因此，授课内容是基础理论知识的讲解和推导，加上大量的例题和课后习题的讲解。目前，在新形势之下，学生不仅要掌握基础的理论知识，更重要的是具备运用知识分析问题和解决问题的能力，因此可以删除原有的2～4学时习题课。
教学方法改革 目前，电力系统基础课程以教师传授知识为主。在工程教育专业认证体系下，教学方法应该多样化，可以采取分组学习、项目管理和课程论文等形式，培养学生自主学习、查找文献资料、团队合作和沟通能力，提高工程整体意识和设计能力，改讲授型教学方法为讲授和讨论并举，项目管理、小组学习为有利补充的教学方法。
讲授教学应该是板书与多媒体相结合，适当地通过制作的视频来辅助讲解。公式的推导在黑板上一步一步地演示，比用PPT讲解更清楚，学生的思维能紧跟教师的思维。但是一些文字和图表，如果在课堂上板书会太浪费时间，就应该采用PPT来讲解[3]。
学生分组讨论学习的教学方法通过讨论、辩论、学生讲授和学生答疑等活动，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的独立性、合作能力和语言表达能力。如在讲授各种调压措施之后，让学生四人一组，采用MATLAB仿真方法比较各种调压措施的好坏;也可以去图书馆数据库查找相关文献，根据文献内容，用MATLAB搭建模型，直观地感受调压效果。四个人分工合作，完成四项工作：查找文献;搭建模型;课堂上完整讲解小组工作;解答同学疑问。
在这个作业之后，增加两学时的讨论课，每组派出代表在课堂上讲解，小组全体成员对同学提出的疑问进行解答，回答正确可以给本组加分。学生通過查阅中英文资料和自己动手搭建模型进行仿真，能提升对理论知识的感性认识，培养总结知识、查找资料的能力，更重要的是发挥主观能动性和培养合作精神[4]。
教学手段改革 近几年网络技术飞速发展，转眼间已全面进入互联网时代，人们获取信息的方式发生巨大改变。现在人们的很多信息、资源和知识来源于网络，特别是大学生，网络成为大学生生活中不可或缺的一部分。网络授课这一新型的授课模式受到大学生的喜爱和认可。教师可以把电力系统基础课程中的某个教学重点、教学难点、普遍存在的疑点或者某些理论的推导过程，做成不超过10分钟的视频并上传到课程网站，学生可以将视频下载保存到笔记本、电脑和手机等设备上进行自主学习，非常方便。借助网络平台，学生可以根据需要选择进一步学习的专业知识，并且视频短小，每一个视频就是一个知识点，能让学生全程注意力集中，学习效率高，还可以锻炼学生的自学能力。学生可以根据自己的实际情况，选择学习时间和内容，还可以反复进行学习[5]。
在学习网站上，对每一个知识点，学生可以提出自己的疑问和建议，教师能及时回答和讲解。这样的交流模式比固定时间、地点答疑，反馈更及时，交流更方便快捷。所有学生都可以看见老师和同学之间的交流，很多学生会有类似疑问，能帮助同学理解和掌握相应知识点。
考核方式改革 根据工程教育专业认证标准，要求学生不仅要掌握相关知识点，更加强调运用知识解决问题的能力，因此，考核方式应该多元化，考核内容应该重点放在学生运用专业知识分析问题和解决复杂工程问题的能力上。学生的最后成绩由平时成绩、阶段测试（中期考核）成绩、论文成绩和期末成绩组成。
平时成绩为出勤、课后作业、讨论课表现的综合成绩，占总成绩的30%。
阶段测试（中期考核）为编写潮流计算程序，算法不限定，编程语言不限定，潮流计算的原始数据可以由教师给定，也可以由学生在学校电子图书馆查找相应的原始数据。完成潮流计算程序的编写后，学生参加答辩，考查其对前期知识理解和运用的程度，并通过答辩杜绝程序抄袭现象。程序编写和答辩占总成绩的20%。
期末考试的重点是考查学生对基础理论知识的掌握情况，占总成绩的30%。
课程结束之后，要求学生写一篇大论文，题目不限，跟课本知识相关就可以。教师也可以给出一些题目让学生选择，如电能质量的影响因数，无功电源存在的问题及改进措施，FACTS设备的发展，负荷对电能的影响，负荷模型的选择，等等。学生论文应该包括背景介绍、研究方法介绍、仿真模型的搭建、仿真结果或者相关程序和结论。这个结论可以是已有的，但是学生必须自己用MATLAB搭建模型或者自己编写程序，锻炼查找资料、运用所学知识分析解决问题、撰写论文和运用MATLAB建模仿真（编程）的能力。论文成绩占总成绩的20%。
以前学生的总成绩由平时成绩和期末考试成绩组成，注重基础理论知识和运用课本知识进行计算的能力;新的考核方式中，增加的阶段测试（中期考核）和论文、讨论课的表现，考核学生团队分工合作、口头表达和写作能力及运用专业知识分析解决问题的能力。
4 结语
通过对电力系统基础教学改革方法的研究，使该课程的教学方法多样化，考核方式多样化，使学生能将基础理论与工程实际联系起来。通过多种途径，努力将学生培养为具有综合思维能力和综合处理问题能力的新型人才，达到专业认证标准。
参考文献
[1]王世山，高欣欣，陈杰，等.“电力系统分析”课程的教学革新探索[J].电气电子教学学报，2017，39（5）：46-49.
[2]张艳丽，刘晓敏，崔继仁，等.Matlab在电力系统分析教学中的应用[J].中国管理信息化，2017，20（19）：223-224.
[3]周珊，高嬿.“电力系统分析”课程教学改革方法的研究[J].中国电力教育，2009（16）：56-57.
[4]余强，夏双.电力系统课程体系教研一体化教学模型探讨[J].教育教学论坛，2017（50）：146-147.
[5]俞晓冬.微课促进高校教学模式改革思考[J].中国教育技术装备，2018（8）：105-106，114.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-15081261.htm
