电气工程与智能控制专业“智能电网”课程互动式课堂初探

何立群

摘 要：“智能电网”课程内容丰富，涵盖多学科的知识，又属于新兴的电气工程研究方向，目前相关课程较少在本科阶段开设。电气工程与智能控制专业为适应学科的发展与行业的需要，为本科学生开设智能电网选修课程。通过设计互动式课堂，激发学生学习研究的主动积极性，结合相关专业知识的讲授，使学生深刻理解并掌握相关知识，获得了良好的教育教学效果。

关键词：智能电网 电气工程与智能控制 互动式教学

一、智能电网在电气工程专业本科课程中的现状

目前电气工程及其自动化本科所开设的专业课程主要包括《电力系统分析》、《电力系统自动化》等，对电气工程领域的几个主要分支进行系统的介绍[1]。智能电网，是将先进的传感测量技术、通信技术、分析决策技术和自动控制理论、电力电子技术与电网基础设施高度集中而成的新型现代化电网。从学科来看，是电力技术、电子技术、控制理论、通信技术等多学科的交叉；从性能来看，具有高度的信息化与智能化，是目前电网理论与技术发展活跃的分支[2]。但目前高校中电气工程专业主要在研究生阶段开设《智能电力系统》、《智能电网与微电网》等课程。在工业技术升级发展的同时，课程体系也应随之更新。国家新设立的专业电气工程与智能控制（080604T）也表明智能控制技术在电气工程学科的融合与交叉广泛存在于行业中。因此在该专业的本科教学阶段开设《智能电网》相关课程对学生的培养、研究与就业都有重要的意义。将互动式教学方法引入该专业课程，有助于鼓励学生的积极参与，提高教学质量及水平[3]-[4]。

二、智能电网课程分组研讨组织方法

1.教材选用

《智能电网》课程的特点是属于电气工程的新兴领域，行业背景鲜明，融入了许多时代背景下的工业技术发展现状，少有针对性的本科教材以及相关教案。中国电力科学研究院编写有“智能电网关键技术丛书”，国际电气工程先进技术译丛中的智能电网相关专题，是非常适合学术的优秀专业书籍。考虑到为本科生课堂教育仍以通识性为主，适当引出部分研究方向。最终选取中国电力出版社的《智能电网基础知识》作为教材。

2.授课形式

在课堂组织形式上，考虑到该课选修学生为本科四年级学生，已具备电气工程专业一定的基础知识，采取更为灵活的方式。互动式教学方法，包括小组研讨式、示范式、经验分享式等等。其优点在于充分发挥学生的主观能动性，激发其发现问题、收集资料和分析解答的能力。本课程设计为采用教师讲授+小组研讨+课堂汇报结合的方式进行。在36课时的学习中，第1～30课时为教师讲授本课程重要的基础知识，并引出一些该学科的熱点研究问题及研究方向。与此同时，学生在课后自行完成分组、选题、调研和资料收集整理等工作。第31～34课时为课堂汇报环节，由每个小组的一位代表上台汇报其专题研究的内容，并回答现场提出的问题。最后2课时为本课程的总结。

3.考核方式

增强以能力为核心的过程化考核是教学改革及创新的重要途径之一。在本课程中采用平时成绩、分组研讨及课堂汇报成绩与期末测试成绩结合的评测方式，并着重研讨、汇报环节成绩所占比例，进一步鼓励学生积极主动投入对课题的深入、系统探究，以及课堂汇报。

三、智能电网互动式课堂效果

1.课堂讲授与学生选题情况

学生在本课程的互动式教学环节体现出相当的参与热情和良好的专业素养。共有52位选修学生，分为15个研讨小组，每组1～4人。在前30个学时的讲授环节，主要向学生们介绍了智能电网的概念及电力系统基础知识，超高压交流/直流输电，柔性交流输电FACTS，高压直流输电HVDC，新能源发电及其并网控制技术，以及智能电网的应用。在智能电网的应用中介绍了部分当前热门研究方向，如用于柔性直流输电技术的模块化多电平变换器MMC，新能源汽车以及智能电网在轨道交通领域的应用。有了讲授环节的基础，学生的选题非常鲜明、有特色。如：智能配电网通信业务特性分析、电动汽车充电技术、智能电网的自适应和自愈技术、云计算在智能电网中的应用、日本的智能电网等等。

2.分组代表课堂汇报情况

在课堂汇报环节，每组学生代表通过ppt汇报其选题的背景、研究内容以及体会和展望。汇报结束后现场所有教师、学生对其进行提问，由汇报人或其同组人员进行回答。最后由教师、其他各组学生分别对该组综合情况进行评分，并取平均值作为该组研讨环节的得分。通过提问使学生对选题的研究进一步深入思考，促进知识的迁移和扩散。比如一组学生介绍了一种半直驱式永磁同步发电技术，结合了永磁直驱式和双馈式两种风力发电技术的优点。则提问时启发他们思考新的风力发电技术在低电压穿越方面相比已有的方案是否有优势。

四、互动式教学的收获与意义

通过分组研讨方式的互动式教学环节，在课堂上给予学生与教师平等的地位。将知识的传授从教师-学生的单向传授，转换为双向传递的过程。既体现了对学生的充分信任、尊重，达到了互相促进、教学相长的效果，又锻炼了学生主动寻找研究方向、挖掘研究内容的能力。为学生将来进一步的学习研究、学术交流以及选择工作兴趣都铺垫了一定的基础。该环节也让教师收获良多，与单一讲授的方式相比，该课堂组织形式收获了大量来自学生的深层思考及反馈。比如选题环节，最终学生的选题体现了学生对该课程的把握以及研究兴趣。电动汽车及其充电技术、智能电网通信技术以及清洁能源发电都有较多学生表现出浓厚的兴趣，可以考虑在下一次课程教学中予以一定侧重。在将来对课程的设计中，还可以考虑开设智能电网相关实验课程，进一步增强学生的实践能力和运用知识解决问题的本领。

参考文献

[1]张义悦，张晓娟.“互联网+”时代下高校教学方法探究[J].新教育时代，2017（31）：242.

[2]雷景生，袁仲雄.面向智能电网信息类工程型人才培养模式研究[J].计算机教育，2012（14）：1-4.

[3]李小金.多维互动教学模式在高校英语教学中的实践和应用研究[J].新教育时代，2017（29）：184.

[4]韩杨.互动式教学法在“电气工程概论”课程教学中的应用[J].中国电力教育，2013（10）：57-58.