专升本转型背景下电力系统分析课程教学改革——以电气工程学院为例

专升本转型背景下电力系统分析课程教学改革
——以电气工程学院为例

张美燕

(浙江水利水电学院 电气工程学院，浙江 杭州310018)

摘要：专科院校转型建设应用型本科院校后，对电力系统分析课程学习的广度、深度都有新的要求.必须在原专科专业的基础上，以“精理论，强实践，纳新术，讲方法，重考核”为原则，对本科专业电力系统分析课程的教学内容组织与实施、方法、手段及评价方式等方面进行改革，通过优化理论教学、强化实践环节同时补充了本专业研究新成果，使学生综合能力得到提升.

关键词：专升本转型；电力系统分析；理实融合；教学改革

中图分类号：G642.0文献标志码：A

收稿日期：2015-02-10

作者简介：张美燕(1983-)，女，浙江三门人，硕士，讲师，从事电力专业课程教学及无线传感网方面研究.

Teaching Reform of Power System Analysis for Upgraded Colleges

ZHANG Mei-yan

(School of Electrical Engineering,Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

Abstract:New technologies, such as computer, modern control, power electronics, are widely used in electric power system, the contents of Power System Analysis have become increasingly diverse. As the school is in the transformation from college to application-oriented undergraduate, there are new requirements for the course in breadth and depth. In order to adapt to the school situation better, and cultivate qualified and even outstanding professional technical talents, the article focuses on the teaching reform of Power System Analysis for undergraduate in some aspects, such as teaching contents and implementation, teaching methods and means, evaluation methods, etc, to improve the teaching level and effect.

Key words:upgraded college; Power System Analysis; integration of theory and practice; teaching reform

0引言

《电力系统分析》课程是电力类专业的重要专业基础课.它既有大量的基本知识、基本理论和计算，又与实践紧密结合，是工程实际应用很强的一门学科，需要以数学、电路、电力电子、电机学为基础[1]，同时又是后续《电气设备》《继电保护》《自动装置》等课程的基础，在课程中担负着承上启下的作用，在整个专业教学和培养高质量学生计划中占有十分重要的地位[2].

随着计算机技术、现代控制技术和电力电子技术的应用和迅猛发展，许多新原理、新技术广泛应用于电力企业[3]，电力系统发生了巨大的变化，该课程的教学内容越来越丰富，教学要求越来越高，但是目前教材更新缓慢，很多教材内容没有充分体现学科的新进展和新技术，急需优化和调整教学内容以适应时代进步需要；再者，课程涉及的理论基础课程多，覆盖面广，有较强理论性和综合性，经验数值、计算公式多[4]，加上近年来专业人才培养方案中对专业课程课时不断压缩，使得目前电力系统分析课时相对偏少，学生接受起来比较吃力，授课与听课压力都很大；同时学校正从专科院校转型建设应用型本科院校，以往专科教学考虑学生实际接受能力，在教学内容选择上简化甚至忽略难点，而往后本科生的教学不但考虑本科层次的需要，甚至需要考虑考研深造所具备的知识和能力，对课程学习的广度、深度都提出了新的要求，使得原有的课程教学不能适应现代电力工程教育发展的要求.文章结合校情，对电气工程及其自动化本科专业的电力系统分析课程的教学内容组织及实施、方法、手段及评价方式等方面进行改革.

1电力系统分析课程教学中存在的问题

(1)教学内容没有反应新技术的发展.现在的教学内容大多处于上世纪末水平，而近十多年来是电力系统发展最快的时期之一，很多教材内容没有充分体现学科的新进展和新技术，急需优化和调整教学内容以适应时代进步需要.

(2)重理论轻实践.专科时期该课程教学偏重基础理论而淡化实践教学，实践环节学时少且内容相对固定，学生只需按指导书操作就能完成，严重制约了学生创新思维能力的提高.与课程配套的现场参观及实际动手机会、系统模拟运行操作等基本没有，实践环节被严重弱化，没有很好运用各种仿真工具对实际电力系统进行运行和分析，课程学习停留在基础理论知识初步掌握上，而对本科学生来说，不管是理论知识还是实践能力方面都有更高的要求，坚持以往的教学形式难以达到理想的效果.

(3)教学方法手段单一，创新意识单薄.传统以教师为中心的填鸭式教授法效果差，学生被动接受知识，学习理论知识的同时很难将理论与实践相结合，学生的实践创新和研究能力得不到培养，交往沟通和团队合作等职业能力也得不到培养.

(4)课程考核方式单一.以往课程考核主要以平时成绩和期末笔试为主，部分学生依赖期末复习课，平时不努力，为应付考试临时抱佛脚，采取考前突击的学习方式，考后即忘，不利于学生对课程内容的掌握.

2电力系统分析课程教改原则

针对电力系统分析课程教学中存在的问题，课程改革主要坚持“精理论，强实践，纳新术，讲方法，重考核”的原则.

(1)精理论.考虑课程理论难度大，经验数值、计算公式多、相对课时偏少等特点，课程改革应坚持精简优化理论内容，理论教学多讲基础理论知识和基本分析方法的学习，不讲繁琐的公式推导，将原来电力系统稳态分析和暂态分析百来个课时压缩到56学时，且改变以往简化甚至忽略难点的做法，尽可能涵盖考研所需知识点，真正体现内容精简优化.

(2)强实践.电力系统分析课程不但理论性强，而且工程性也很强，且毕业生就业领域主要面向工程实践一线.因此结合学校定位和人才培养需要，课程改革应坚持强化实践环节，通过认识实习，仿真实验、工程实例、课程设计等实践教学环节，培养学生应用基本理论与方法解决实际工程问题的能力.

(3)纳新术.近十几年是电力系统发展最快的时期，而很多教材内容没有反映新技术的发展.因此，为了培养适应社会发展的人才，课程改革应坚持吸纳新技术，在全面总结国内外本学科科研成果和学科前沿的基础上，重点补充近几年来本专业的重大科研成果，体现课程内容新颖，与时俱进.

(4)讲方法.电力系统分析课程理论性和工程性强，课程学习难度大，传统单一教学方法和手段不利于提高学习积极性及知识的掌握和能力的培养.课程改革应注重多样化教学方法和教学手段的使用，努力提高学习积极性和学习效果.

(5)重考核.传统考核方式以平时成绩和期末笔试为主，不利于知识掌握.课程改革应坚持过程化考核和免试政策相结合的方式，杜绝考前突击现象，有助于知识掌握及创新和科研能力的提高.

3电力系统分析课程教改具体方案

3.1教学内容组织与实施

(1)遵循规律，循序渐进，序化教学内容

遵循学生的认知规律，循序渐进地培养学生实践和创新能力，科学地序化教学内容.本课程的教学内容大致分为四部分：基础理论、计算机辅助计算、拓展知识、课外自选研究课题.基础理论主要是课程基本理论和方法的学习，计算机辅助计算主要是运用仿真软件完成对实际电力系统的仿真和计算，拓展知识主要是应用新成果的实际工程案例分析，课外自选研究课题主要根据学科前沿技术发展，设计课外自选专题，培养学生的科研能力.四部分内容循序渐进，由浅到深，从基础理论知识和基本分析方法的学习到应用所学知识和方法分析解决实际工程问题，逐步引导学生深入学习，最终完成掌握知识和提高能力的目标.

(2)理实融合，实施理论和实践一体化

针对课程理论性和工程性强的特点，依托学校电气工程实训基地和校外实习基地，课程改革坚持理实融合，实施理论和实践一体化，理论学习和实践教学相辅相成.实践教学贯穿整个教学过程：基础理论学习紧扣认识实习，计算机辅助计算紧扣课程实验，拓展知识紧扣工程案例分析，课外自选研究专题紧扣课程设计和毕业设计.培养实践动手能力和科研创新能力同时，进一步验证和巩固基本理论和方法，达到对知识、能力和素质的培养要求(见图1).

图1　教学内容的序化和理实融合

3.2实施多样化教学方法

课程组改革“以课堂为中心，以教师为中心”的传统单一的灌输填鸭式教学方法，教学过程中多样化教学方法(见图2).

图2　多样化教学方法

(1)问题抢答法

针对已学的和要求预习的课程内容，每堂课精心归纳和梳理问题，上课时提问回答，引发学生主动预习、复习和思考，同时为调动积极性，有效提高学生课堂参与度，问题采用举手抢答方式，课程抢答部分总分占总成绩10%，教师根据问题难易定出每一问题分值，然后根据学生答题情况给出学生回答每一问题应得分数(0.5～2分)，并做记录，最后累计每一同学抢答总分作为课堂表现分.问题抢答分值上限10分，若某学生整学期没有抢答任何问题，那么该项成绩记0分.结果证明，问题抢答方式有助于学生集中注意力，大大提高学生学习积极性和课堂参与度.

(2)相似变换法

针对难度大，学生难理解的部分课程内容采用相似变换法，将抽象难懂的问题转换成学生熟悉的事物，进行相似性变换讲解，浅显易懂，浅化了知识点理解难度，增加课堂趣味性，提高学习兴趣.例如：将电力系统功角稳定问题类比为多匹马共拉一辆车的情况；无功变换类比为弹簧伸缩问题等[5].

(3)案例教学法

根据教学的需要，编制最新案例，配合有关教学内容开展教学，从实际案例入手，又回到工程实践中去，例：学习“拓展知识”直流输电技术，引入舟山直流输电工程、嵊泗直流输电工程、葛上直流输电工程等直流输电工程案例，提出实际问题，进行分组讨论后形成多个解决方案，比较工程实践对该问题的解决，判断学生形成的解决方案是否正确、是否具有创新价值、是否符合实践应用.

(4)分组学习法

对计算机辅助计算分析部分内容学习不但要求掌握电力系统基本理论和方法，还要求学生具有一定的编程能力，学习过程中根据学生的情况，采用自愿和分配相结合的方式，组建兴趣小组，分别就系统潮流、故障、稳定性等进行仿真计算和分析，对每个小组提出实际问题，让学生根据所学知识进行解决，引导学生对自己感兴趣部分进行深入学习和研究，并写出解决和研究方案.

3.3运用多元化教学手段

(1)开发利用生动形象的多媒体课件

因学生对高压大容量电力系统缺乏感性认识，使得该课程很多知识点理解难度大，为提高学生学习积极性和教学效果，课程组开发了形象生动的多媒体课件，使用大量精美的彩色实物图片，将美轮美奂的实物图片和原理图相结合进行讲解；另外，精心设计和制作Flash动画，使电力系统的抽象概念和复杂过程形象化.比如动画制作发电机机械式调速器的复杂运动过程，原来抽象难懂的过程和概念借助动画生动地表达出来，不但减少学时而且提高教学效果.

(2)课网结合，互动交流

利用学校上网课程建设网站，将丰富的教学资料、任务、答疑、作业、互动交流、研究探讨等过程走出课堂，建立一个开放的课程体系结构，这种开放的课程体系结构有利于教学资源的共享和交互、积累和精化，有利于教学需求和供给相互协调.例如：网络课堂平台展示形象生动的影视资料，有利于激发学生兴趣和智能，帮助学生理解所学的知识内容；信息发布网站有利于学生开展自主性、探究性学习.

(3)校内实训与软件仿真相结合

潮流计算、短路电流计算是电力系统分析课程的基本计算，计算量和难度都很大，通常教材往往对潮流计算、短路电流计算的计算机算法只介绍原理，并无应用程序及上机实践锻炼，达不到培养学生计算机分析能力和实际应用能力的目的[6-7].因此，在教学实践中，加强计算机在电力系统计算中的应用，开放实验室，开发利用MATLAB仿真软件进行潮流计算、短路电流计算等实验，为学生将来走上工作岗位从事电力规划相关工作打下一定基础，并结合校内模拟电厂、变电站综合自动化等实验实训室，强化实践锻炼，提高计算机应用和电力系统工程应用能力(见图3).

图3　多元化教学手段示意图

3.4改革考核方式

以往课程考核主要以平时成绩和期末笔试为主，部分学生过分依赖期末复习课，采取考前突击的学习方式，考后即忘，不利于学生对课程内容的掌握.为了改变这一现状，本课程注重过程化考核，对完成学习任务提交的作业、机测成绩、程序成果、研究报告及学生课堂表现、期末笔试等方方面面按一定比例记录总成绩，且期末笔试成绩不超过40%，有效杜绝学生临时抱佛脚现象.

另外为了鼓励学生积极参与开放性课外自选研究课题，提高科研和创新能力，课程组实施免试政策，对于参与课外自选课题的学生，有资格享受免笔试政策，为保证参与免试学生的课程知识掌握良好，考核过程中对参与免试学生进行单独面试，首先考察其对课程知识的掌握程度，其次测试其研究论文是否属于独立完成，最后根据创新性、研究深度和面试情况，给出最终该课程的免试成绩.如果学生对免试成绩不满意，则可参加笔试.一旦参加笔试，则以笔试成绩为准.

4结语

结合学校从专科院校转型建设应用型本科院校的校情，课程组对本科专业《电力系统分析》课程在教学内容及实施、方法、手段和考核方式等多方面进行了改革.该方案优化理论教学、强化实践环节同时补充了本专业研究新成果，紧紧跟住专业发展步伐，与时俱进，使学生综合能力得到提升；同时多样化教学方法和手段的应用有助于学生对知识的理解和掌握，有助于学生学习积极性的提高；课程考核方式的改革有效防止突击学习行为，提高科研和创新能力，有助于良好学习习惯的培养.

参考文献：

[1]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(8):56-57.

[2]黄满花,王晓芳,罗庆跃.《电力系统分析》课程实践环节教学改革探索与实践[J].邵阳学院学报:社会科学版,2008(1):248-250.

[3]孙宏斌,孙元章,陈永亭,等.优化理论课程强化实践环节—电力系统本科专业课改革[J].中国大学教学,2006(4):20-22.

[4]李静.“电力系统基础”课程教学改革探索[J].华章,2011(11):168.

[5]赵兴勇,赵艳秋.“电力系统分析”教学改革研究及实践[J].中国电力教育,2013(4):63-65.

[6]张靠社,张欣伟,宁联辉，等.《电力系统分析》课程的教学改革和实践[J].电力系统及其自动化学报，2008,20(2):126-129.