“分布式发电与微型电网”研究生课程改革

李慧 厉虹 范新桥

摘要：结合本校电气工程学科研究生培养目标和教育特点，优化“分布式发电与微型电网”的教学内容，使研究生能够接触电力领域的新知识与新技术，同时引入“研讨式教学法”、“项目教学法”和多样化考核方式，激发研究生的学习兴趣，培养研究生对新问题的分析和解决能力，提高研究生实践动手能力，实现“知识、素质、能力”的综合培养。

关键词：分布式发电；微电网；课程改革；项目教学法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）36-0098-02

一、引言

分布式发电是解决未来能源短缺的重要模式，而微电网作为“网中网”的形式是解决分布式发电无缝接入大电网的发展趋势。《分布式发电与微型电网》课程从介绍未来电力系统发展所面临的两大问题出发，帮助研究生比较全面地了解分布式发电的关键技术和微电网的关键技术，在拓宽学生新能源利用领域知识面的同时，进一步增强他们投身新能源领域建设的使命感和责任感。

该课程涉及电力系统运行与控制、自动控制原理、计算机控制技术等多方面的知识，其内容主要包括分布式发电技术和微电网技术两大方面，但现有的教学内容和教学方法均无法对研究生综合素质能力进行有效培养。尤其是伴随着第三次能源革命对电源、电网、储能和通信等领域的全新要求，未来分布式电源与微电网技术的创新点将集中在并网保护及运行控制、微电网与配电网同步运行、分布式电源与配电网的能量流与信息流的交互等方向。

面对新知识、新技术地不断涌现，研究生需要掌握的知识和技能也在不断更新和增加。所以，要在同样的时间内掌握成倍增长的知识和技能，就必须考虑引入先进的教学方法和教学理念，同时更新旧有的知识结构，不断训练和培养研究生提出问题和解决问题的能力以及实践动手能力。作为担负着为社会培养高级人才重任的专业教师，面对授课过程中存在的问题，有必要对现有的教学内容、教学方法和评价考核方式进行反思和改进，以适应社会发展的需要。

二、优化教学内容

本校电气工程学科开设《分布式发电与微型电网》课程的总学时为32学时，改革之后的教学模式与学时安排包括：课堂授课24学时，研讨课4学时，专题报告4学时，此外还为学生安排了开放式项目，但是不含在总学时中，要求学生在课外完成。

在课堂授课的24学时中，其内容包括分布式电源运行特性、分布式电源并网运行控制技术、分布式电源对配电网的影响、含分布式发电的配电网潮流计算、分布式电源在配电网中的优化配置、微电网管理与控制、分布式电源及微电网工程实践等。研讨课的4学时中，主要针对开放式项目的实施情况，安排了项目的开题、中期和期末答辩，在有限的时间内，迅速有效地提高学生的文献阅读及综述能力、口头语言能力和批判思维能力等。专题报告的4学时，则邀请校内外的同行专家学者给研究生进行学术报告，使他们的知识面不仅仅局限于本校电气工程学科的范畴，还能让他们知晓新时代环境下电力系统的发展趋势及动态，为学生更好地适应社会需求打好基础。

开放式项目的选题，一方面体现了与课堂授课的教学内容相一致，通过课堂理论知识的传授使研究生掌握基本概念及方法，并利用课外时间查阅文献，动手操作编制应用程序，独自解决调试中出现的问题，培养他们处理实际问题的能力；另一方面，开放式项目的选题结合研究生未来的研究领域，让他们能盡早地接触，了解国内外研究现状，进而做好充分的调研准备。

三、改进教学方法

原有的教学方法只是教师在课堂上单纯地传授，若采用先进的教学方法，可以实现由“以传输知识为主的教学方式”向“以解决问题入手，以提高学生解决问题的能力为目标，学生教师共同参与的教学方式”的转变，由“以教师主导，课堂教学为主”向“以教师课堂引导，课后自主学习相结合”的转变，从而有效培养学术型研究生的自主思考能力。

新型的教学方式是学习西方发达国家一流大学的研究生课堂组织方式，积极引导学生开展自主研讨以及项目研究，属于研讨式教学[1]。研讨内容的确定采用两种方式交叉进行：（1）授课教师根据不同教学环节制定研讨内容，并下发讨论提纲，学生根据提纲课外准备，然后集中讨论，阐述自己对制定议题的看法。比如，当讲到光伏并网控制策略时，让同学们搜集最大功率点跟踪的实现方法，分析它们的优缺点。（2）由学生根据自己的兴趣爱好，选定项目内容，提交课堂进行讨论。先让学生阐述其中的科学技术问题和相应解决措施和方法，再由其他同学进行提问、辩论和反驳，这个方式与开放性项目相结合。

此外，引入项目教学法[2]。所谓项目教学就是把与教学内容紧密结合的具体项目作为教师向学生传授知识的载体，将隐含着课程相关理论知识的项目布置给学生，教师对完成项目的每一个环节提出基本要求，学生在教师的指导下对完成项目的方法进行分析、讨论，然后学生自主进行信息收集和查阅参考文献，并根据要求独立自主地进行方案设计、方案实施、成果评定。本课程中所设置的开放式项目内容包括风电并网控制策略、光伏并网控制策略、风功率短期预测、超级电容器储能的控制策略等，以此培养研究生对问题的分析和解决能力，提高研究生实践动手能力。

比如，开放式项目的选题之一为储能型直驱永磁同步风力发电系统并网控制。学生经过文献查阅，选择锂电池为储能装置，设计了双向DC/DC变换器控制策略，采用最优梯度法的最大功率点跟踪算法以提高风力发电系统的效率，并在Matlab/Simulink软件上搭建仿真波形，分析系统在风速变化时的动态响应和运行特性。仿真模型如图1所示。

四、改革考核办法

改革考核办法，重在考核能力。研究生阶段更强调素质和能力的培养，包括动手能力、工程实践能力、实践中运用理论知识解决实际问题的能力、相互合作能力和总结表达能力等[3]。改革后的考核方式为：课堂讨论10%、专题演讲10%、项目设计50%、撰写项目报告20%、课堂考勤10%，其中项目设计包括方案设计、软件程序设计、调试中遇到的问题及心得等。这种考试方式能够尽可能地考核学生的各项能力，督促研究生有意识地加强对工程实践和创新能力的锻炼。

考核方式的多样性给研究生以压力和动力，激发他们的学习积极性和主动性，从而有效提高研究生发现问题、解决问题的能力，真正体现了“知识、素质、能力综合培养”，并锻炼研究生的文献检索和科技论文写作能力，为后续的研究和硕士论文撰写打下良好的基础。

五、结论

通过在教学内容、教学方法、考核评价等方面进行“分布式发电与微型电网”研究生课程教学改革，一方面对北京信息科技大学电气工程学科、课程建设以及创新型高级工程技术人才培养等具有极大的帮助；另一方面，对深化研究生教育教学改革，培养研究生综合素质能力，使学科建设适应社会经济发展等都具有重要意义。

参考文献：

[1]李振心，李咸善，张涛.讨论式教学在研究生培养中的实践[J].新课程研究，2017，（1）：26-28.

[2]陈锡爱，王凌，王斌锐，等.基于项目教学的图像处理与模式识别课程教学改革研究[J].教育现代化，2017，（2）：42-43，51.

[3]刘小敏，高述民，高宏波.高等林业院校“植物发育生物学”研究生课程教学的改革探索[J].中国林业教育，2017，35（1）：48-50.