“电力系统分析”课程教学体系研究

黄肇 罗隆福 刘家芳 王晓芳

摘要：针对电气工程及其自动化专业“电力系统分析”课程目标、教学途径、课程内容和实践形式进行了改革与实践，提出了“1234”的课程教学体系，采用理论教学与实践教学相结合的模式，提高了课程教学效果和教学质量，对培养具备电力工程应用的高素质技术人才起着至关重要的作用。

关键词：电力系统分析;课程教学体系;电气工程及其自动化专业;教学质量

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0083-02

“电力系统分析”是我校电气工程及其自动化专业必修的核心课程，是省级精品课程。该课程以电力系统潮流计算、短路计算和稳定计算三大模块为核心，紧密结合现代电力系统新技术，适当扩展电力系统相关领域的新知识。目前本课程的教学存在两个方面的问题：一方面，从教学角度来讲，普遍存在教学难度较大，学生不易理解一些重要知识点，更不知道如何着手应用。原因是：“电力系统分析”内容很多，从电力系统的潮流计算到稳定计算，覆盖了理论知识，章节跨度较大;课程内容涉及面广，涵盖了电机学、电路、电磁场、自动控制等多学科知识，包含了线性方程、非线性方程、微分方程等大量数学理论推导。[1]特别是数值计算在整个教学内容中占了很大的比例，使学生把大量的精力用于复杂计算，忘记了科学计算与工程运用的相互关系，计算的目的是为了分析问题和解决问题。[2]另一方面，从实践角度来讲，由于电力系统领域的新知识更新快，课程实验内容覆盖面不全面、不综合，不能很好地反映学科的知识体系，不能适应学科的发展变化;由于有关电力系统的实验设备投入经费很大，实验设备更新率不高，导致实验项目过于单一，工程实用性不强，不利于学生多层能力的培养。[3]因此，为了使学生在课堂上尽可能多掌握理论知识，在实践中得到有效的工程训练，提高课程的教学质量，非常有必要对“电力系统分析”课程的课程目标、教学途径、课程内容和实践形式等方面进行改革。

经过这几年的建设，实验环境得到较大改善，实验项目、实验类型增多，“设计型、综合型”的“二性”实验项目所占整个实验项目的比例大大提高，可达80%以上。课程组经过多年的课程改革与实践以及结合自身的教学经验，构建了“1234”“电力系统分析”课程教学体系，如图1所示。“一目标”：培养具有电力工程应用能力的高素质人才;“二途径”：理论教学与实践教学;“三大教学模块”：潮流计算模块、短路计算模块和稳定性计算模块;“四种实践形式”：课程实验、课程设计、校外实习、毕业设计。新颖的课程教学体系以课程目标为核心，理论教学和实践教学有机结合，将教学内容与电力工程实际的最新技术相结合，丰富了课程内涵;设计了三大教学模块，教师可以根据专业方向的不同要求，教學内容可以灵活组合成不同教学模块，增强了“电力系统分析”课程教学的针对性和有效性;创新提出了四种实践形式，有利于调动学生的积极性和主动性，有利于提高学生实践能力、应用能力和创新能力。

一、确立课程目标

课程目标定位：在我校“立足电力、立足应用、立足一线，以质量为宗旨，以市场为导向，以地方为依托，培养下得去、稳得住、干得好的应用型高级技术人才”教学方针的指导下，定位于培养具有电力工程应用的高素质技术人才，突出“专业理论+工程应用+创新能力”的电力技术人才。

课程建设目标定位：建设成省级精品课程，办出课程特色。

为了适应电力工业发展对人才培养的新要求，全面提高“电力系统分析”课程的教学质量，课程组从2007年启动了对该课程的建设与改革，经过5年的建设取得了一系列成果。2008年本课程成为省级精品课程，2012年通过了湖南省教育厅合格验收，同年得到继续资助。2011年本课题研究项目得到了湖南省高等学校教学改革课题的资助。

二、强化培养途径

“电力系统分析”专业基础课程为其他后继专业课程（如“发电厂主系统”、“电力系统继电保护原理”、“电力系统自动化装置”、“高电压技术”等课程）提供必要的知识储备，是电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向和输电线路方向）和国际教育项目（电气工程及其自动化专业）的专业理论基础课程，具有较强的理论性和综合性，同时又具有密切联系生产实际的特点，在电气工程及其自动化专业的人才培养体系中具有举足轻重的地位。[4]教师传授好这门课，学生听懂这门课，在教学过程中强化理论教学与实践教学两种途径，将理论寓于实践教学之中，让学生成为教学活动的主体，从而实现其从获取知识到运用知识和创新知识的能力提升。首先，教师要认真备课，熟悉教学内容，做到心中有数。然后，理顺各章节内容的内在联系，梳理各章节的知识点，串成整体知识链。最后，课前建议学生带着教师所提出的问题先预习;课时，学生认真听课、仔细做笔记，理解课堂理论知识，注重听课质量;课后，教师提前提出下一堂课所要预习的知识和布置一定数量的作业，学生应主动消化课堂知识。重视课堂理论教学，突出最佳的教学效果，让学生学会主动思考和深化运用，提高应用知识能力。

三、优化课程内容

“电力系统分析”课程现已出版的教材很多，但对地方本科院校来说出版“电力系统分析”这门课程的教材有一定的困难。因此，学生在使用教材方面选用了何仰赞、温增银主编的“电力系统分析”教材。同时，在精品课程建设过程中，我校自编了《电力系统分析实验指导书》和《电力系统分析课程设计指导书》。另外，为了方便学生掌握课程的理论知识，我们有针对性地准备了有关电力建设的图片资料、多媒体视频教材、习题库及详解等资料，丰富了课程内容。

课程内容是应用型人才培养的载体和工具。“电力系统分析”课程设置包括理论教学、实验教学和课程设计三个教学环节。“电力系统分析”分为电力系统稳态分析（第5学期）和电力系统暂态分析（第6学期）两部分内容来授课，每学期安排8学时的课程实验和2周的课程设计。结合调研和多年实际的教学经验，下面从几个方面对“电力系统分析”课程进行改革：

1.适当拓展教学内容

根据专业人才培养目标，结合专业发展方向和电力系统最新技术，增加新能源交直流变换新理论和技术、新型电气设备的应用等内容，将大规模电网的运行状态与安全分析为切入点，整合教学大纲和优化教学内容，删除过时的知识。还应根据工程应用的需要来对教学内容进行拓展，介绍电力系统可靠性、电力灾变、超高压直流输电工程、柔性交流输电系统、分布式发电、智能电网等专业发展动态，使优化后的课程教学内容与知识结构更加科学合理、先进实用。因此，引入电力系统新技术、新装备和应用工程的介绍，充实“电力系统分析”课程教学内容，把教学内容提升到一个新的水平，构建“电力系统分析”课程新教学体系，以培养学生的专业兴趣和专业思维。

2.合理简化课程内容

本专业学生毕业后很多就业于湘西南等地区的火电厂、水电站、核电厂和电力公司。从毕业学生的反馈信息可知，针对新时期新形势下的要求，及时修改教学计划，调整课程定位，整定、优化教学内容。由于“电力系统分析”内容多，教师就必须有选择地区分各章节重点、次重点、非重点及选学内容，力求把重点内容讲细讲透。如在讲解复杂电力系统潮流计算时，只需作简要原理性的学习，重点放在潮流计算课程设计中去讲解，因为手工计算的方法应用较少，主要是计算机编程计算和运用电力系统软件（PSASP、PSCAD）进行仿真验证。

3.凸出各章节内容的必然联系

在教学过程中体会到：学生对于比较抽象和理论性较强的课程，学生对过往知识遗忘较多，接受新知识时很困难。因此，在每章内容之前，我们充分利用电子课件的优势，需要将课程中的基础知识进行简单回忆。让学生很快能进入新课程教学之中，帮助学生更顺利地理解新的知识。

四、注重实践教学

“电力系统分析”实践形式有课程实验、课程设计、校外实习和毕业设计（论文），如图2所示。教学过程始终坚持理论与实践相结合，用理论指导實践，以实践验证理论，从实践中得出真知。学生在将理论与实践相结合的过程中不但理解和巩固了课堂知识，而且加强了学生的基本能力、应用能力和创新能力。同时，为了补充和深化课堂内容，每学期安排了课程实验和课程设计，课程结束后有校外实习和毕业设计（论文）实践教学环节。

1.课程实验

根据专业建设的需要以及结合学科发展，建设了一个电力系统动模实验室，与原有的“4+1”电力系统自动化实验平台组建成一个复杂电力网，用于电网实训，实现了学生的工程训练和教师的部分科研试验。因此实验项目、实验类型增多，针对不同的学生设计了多层次的验证型、设计型和综合型的实验项目，“二性”实验项目所占整个实验项目的比例可达80%。教师在课程实验教学中采用“教、学、做”于一体化的教学方法，边讲理论、边操作设备;边示范、边提问;边看实验现象、边分析实验结果。然后让学生亲手做实验，记录实验数据，学会实验设备的操作和电网操作票的使用，为今后从事电网运行奠定基础。在实验中不断加深对理论知识的理解和现场设备操作的掌握。

2.课程设计

从2002年开始，我们开设了“电力系统分析”课程设计，每学期安排2周时间。其内容涉及电力系统的稳态分析、暂态分析、无功优化等内容的分析计算、程序设计和数字模拟仿真，从电力系统基本元件的数学模型到复杂电力系统分析计算。随着电力系统仿真软件如PSCAD、PSASP、MATLAB的出现，让学生逐渐学会使用一两种软件，与之完成后续的课程设计、毕业设计等实践教学环节，加强学生的应用能力素质。课程设计基于实际电网数据、实际电厂背景和工程应用，着重培养学生掌握电力系统的数学描述方法、数学建模及电力系统在不同工况下发生故障时的稳定性问题进行分析的能力。因此，在组织教学内容时，针对生产、输送、分配和消耗电能的各种电气设备连接组成整体的电力系统的抽象概念，通过电力系统仿真软件平台，采用经典的计算方法，使理论分析与实际相结合，提高学生的计算机能力，并加深其对课程内容原理方法的理解。对复杂电力系统的各种运行工况进行模拟仿真，并对仿真结果进行分析，从而理解电力系统的整体性、系统性、协调性。

3.校外实习

建立了几个相对稳定的校外实习基地和校企联合人才培养示范基地，保障有效开展实践教学，学生校外实习的场所得到了保证。采用校企互动教学方式，组织学生到大型火力、水力发电厂、风力发电场、变电站等地参观实习、生产实习和毕业实习，以此来熟悉电网调度中心及变电站运行，介绍调度中心和变电站的结构和工作原理，了解发电厂实际生产及运行情况以及企业技术人才需求，使学生认识到“电力系统分析”在调度、运行、规划与设计等方面的应用。

4.毕业设计（论文）

毕业设计（论文）是大学生在校学习的最后一个实践环节，一般安排12周以上。毕业设计（论文）是学生应用理论知识解决实际问题，着重培养学生的分析、设计和开发的创新能力。首先，学生收集有关课题资料，阅读大量参考文献;然后，学生按照课题要求完成相关理论、计算、设计、仿真和实验等工作;最后，学生撰写毕业设计（论文），得出相应的结论。在毕业设计（论文）过程中，一是学生参与教师的科研项目，完成一部分相应的工作;二是学生参与校企联合人才培养的项目，力求解决企业生产实际中遇到的技术问题;三是学生参与创新实验项目，加入到创新实验小组的活动中来，学会在毕业前发表原创性研究论文成为可能。

五、结语

电气工程及其自动化专业是我校底蕴深厚的优势专业之一，其毕业生是电力行业及地方企业急需的基本建设人才。推进“电力系统分析”课程改革，创新“1234”“电力系统分析”课程教学体系，旨在提高学生的专业兴趣，加深学生的专业基础知识，强化培养学生的基本能力、应用能力和创新能力。教学实践表明：通过课程改革提高课程教学效果，着力培养学生多层能力，为后续专业课程的学习提供知识储备，为提高应用型人才培养质量奠定了专业基础。

参考文献：

[1]赵美莲，陈跃，刘海涛.“电力系统分析”课程工学一体化教学法应用分析[J].中国电力教育，2011，（6）：76-77.

[2]孙淑琴，郑凡.教学与科研互动模式的课程体系建设与实践[J].中国校外教育，2011，（7）：122-123.

[3]王玉，高心，徐利梅，等.“电力系统分析”课程的教学探索[J].电气电子教学学报，2011，33（2）：27-28.

[4]黄肇，罗隆福，罗庆跃.“电力系统分析课程”教学体系的构建[J].电气电子教学学报，2013，35（1）：47-48.

（责任编辑：王祝萍）