案例教学在《电力系统不确定性理论与测度》课程中的应用研究

杨晓梅 刘亚梅 李长松 肖先勇

摘要：《电力系统不确定性理论与测度》是电力专业里一门交叉型课程，根据电力系统课程的独特性，结合现有教学环境，按照课程教学目的，文章根据课程教学中出现的缺点与不足，从教学内容、教学理念和教学方式等方面进行了改革。通过引入案例教学，激发学生对电力系统不确定性理论深入了解的热情，使学生更加充分理解课程内容，同时培养学生的分析解决问题能力、工程实践能力，整体上提高学生的综合素质。

关键词：案例教学;《电力系统不确定性理论与测度》;应用研究

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）11-0216-03

电力系统是地球上人造的庞大复杂系统，包含诸多定性的、不精确的、不完全的和不确定的现象、事件和信息，并大量存在于系统优化、规划、预测、控制与评估等领域，在数学上，均可抽象为不确定性。因此，学习和掌握电力系统不确定性理论，已成为电力系统博硕士研究生、科研人员和高级工程技术人员的重要能力[1]。传统的教学方式与当前教学需求之间矛盾日益凸显，为了适应当前教育教学需求，进而在教学中引入案例式教学方法。该方法是通过典型案例的引入，提高学生接受新知识的积极性，通过对案例的深入分析与探讨，使学生更加深入理解课程内容，培养学生理论与实际相结合的思想意识。同时在典型实际案例的学习中，可促使学生将之前所学知识交叉对比、有机结合，帮助学生建立并完善电力系统知识体系。

一、案例教学法的思想内涵

案例教学是当下热门的一种启发式、开放式的教育教学方法。依据课程特点，教学人员事先精心挑选符合的实际案例，并准备相应的案例教学方案，引导学生对案例的阅读与思考，以开展小组或集体讨论的方式，促使学生反复交流与思考，进而达到融会贯通的教学目的。通常案例教学以一定的相关理论为基础，运用多种信息、知识、经验、观点的交流与碰撞，来实现理解知识和启发思维的教学目的[2]。被应用于案例教学的典型案例是以实现相应教学需求为目的，其典型事例是以一定的相关事实为基础，通过精心编写而成的故事，既不是无故编出来的假故事，也不是用来阐述事实的案例。学生通过课堂上案例的引入，经过相互的讨论和分析之后进而理解和掌握相关知识，进而提高学生对问题的分析与解决的能力，整体上提高学生的综合素质。

普遍来说，案例教学法在课程运用中的实施步骤如下：首先，老师在教学中提出典型案例，引起学员对典型案例兴趣;接着，学生通过对典型事例的思考与分析，阐述自己对案例的理解，提出相应的解决思路和方法;进而，学生之间相互交流各自对问题的理解与分析，相互讨论进而优化各自解决方案;最后，老师对学生提出方案总结与归纳。教员在案例教学的组织与实施过程中的作用不仅在于激发学生的学习积极性，同时还起到了对教学过程引导与把控的作用，进而达到使学生融会贯通的教学目的[3]。

二、《电力系统不确定性理论与测度》课程特点

电力系统是人造的复杂动力学系统，也是复杂的物理信息系统，运载的除了电能量外，还有运行信息、状态信息、电能与电量信息、电力市场信息、统计信息、管理信息、决策信息、预测信息和控制信息等，这些信息从不同角度反映了系统结构状态、运行状态、安全性、稳定性和经济性，同时还反映了与环境、社会等的和谐关系。电力系统的各种信息来自观测和感知数据，有时是确定性的，但更多是不确定性的，可以说，不确定性在系统内无处不在，无时不在。电力系统物理量和信息量具有复杂不确定性，如随机性、模糊性、粗糙性、模糊随机性、双重随机性、双重模糊性等，这些不确定性可抽象为由内涵、外延、边界引起的不确定性，或由排中律、因果律、定义域等缺失引起的单一随机性、模糊性和粗糙性，但更多时候表现为由单一不确定性按不同时空组合而成的复杂不确定性。

《电力系统不确定性理论与测度》课程具有内容繁多、理论性强、多学科相互交叉等鲜明特点，对老师日常教学任务的完成产生挑战。教学课程内容包含很多难点，其中难点大多为抽象、枯涩、难懂。学生大多只能通过背诵来达到强记的目的，使学生对知识点的理解与掌握产生严重不良影响。通过运用案例教学法，积极引导学生主动参与对案例的思考与分析，激发对案例的分析与讨论的热情，有效避免对知识的死记硬背，加深对知识的理解与感悟，提高同学们分析问题解决问题的能力。

三、教学案例的选取

根据课程特点挑选合适的典型案例、精心案例，在《电力系统不确定性理论与测度》课程准备过程中，教學案例选择应以课程本身特点、学生接受程度以及教学目的等多方面因素综合考量。所提典型实际案例应以激发学生对电力系统不确定性理论深入了解的热情，使学生更加深入地理解课程内容，同时培养学生的分析解决问题的能力。因此，典型案例的选择是案例教学法在课程教学中得以取得显著效果的关键因素。

在《电力系统不确定性理论与测度》课程的前期备课过程中，典型工程案例的挑选应以具有典型性、实际性与验证性的案例为重点考虑对象。《电力系统不确定性理论与测度》课程具有很强的专业性与抽象性。课程内容包含大量的抽象概念与理论，所以所举典型案例必须具有一定真实性，避免学生直接对抽象概念的接触[4]。实际中电力系统不确定性的案例不计其数，在短暂的课堂上不可能一一列举，因此，应挑选最具典型性的案例作为目标案例。在学生就案例进行广泛讨论分析时，老师可根据案例分析结果牵引至其他相关问题的解决上，因此，所选案例应具有启发同学思维的特点。

应用于《电力系统不确定性理论与测度》课程的案例应具有真实性、典型性与启发性的特点。由于课程所具有的交叉性，所选案例最好涉及电力系统不确定性的多个知识点，使学生可以通过有限例子举一反三，有助于培养学生多角度分析、多维度思考问题的能力，促使学生将之前所学知识交叉对比、有机结合，帮助学生建立并完善电力系统知识体系。

《电力系统不确定性理论与测度》课程核心内容的80%通过实际工程案例和研究课题切入，通过实际案例讲解课程理论，达到提升学生理论解决科学和工程问题的能力的目的，从而将枯燥的理论扎根于本学科领域的实际科学与工程问题的分析、解决与研究中。案例来自电力系统安全运行，设备与系统可靠性电能质量与优质供电，负荷预测与电能效率，可再生能源及其并网运行带来的新问题等，能覆盖整个电气工程学科的主要研究领域和热点领域。[5-8]

四、案例教学的具体实施过程

在《电力系统不确定性理论与测度》课程的教学过程中，老师身兼案例教学的组织者与掌控者的双重身份，应对课程教学进程与案例教学的引入具有良好的把控能力，把握课程方方面面。本课程的案例教学具体实施过程如下。

1.教案准备。老师根据《电力系统不确定性理论与测度》课程具有很强的专业性与抽象性的特点为基础，选择具有真实性、典型性与启发性的事例作为典型实际案例。通过典型案例引出基础理论的逆向教学，有助于培养学生多角度分析、多维度思考问题的能力。

2.案例引入。课程教学时，老师在合适时间巧妙引入典型案例，激发学生的好奇心与求知欲。引导学生对案例内容的阅读与理解，找出案例中的关键点，结合典型案例背景知识，分析其中各工作要素之间的联系与区别，就其中关键性问题提出合理的解决思路。根据课堂所学的理论与知识，提出自己解决问题的方案，同时学生将自己的解决思路与方案记录下来，撰写方案提纲以便后续讨论总结。

3.互动讨论。讨论部分按照两步进行：首先进行小组讨论，老师按课程人数和学生特点综合考虑，将班级分成多个小组，每个小组4—5人，并由每个小组人员选举出一个小组长。各小组长负责掌控各小组内部讨论，总结小组讨论成果。促使各小组内成员相互讨论，进行激烈的多维度思维碰撞，启发同学们的思维。接着进行班级讨论，各小组在组内讨论环节产生各自小组的不同解决方案，接着由老师引导各小组进行班级讨论。在激烈的思想碰撞中，相互补充，不斷完善优化问题的解决方案。通过对典型案例的相互分析与讨论，可以使学生对典型案例有更深入的分析，对课程相关知识点有更透彻的理解。

4.归纳总结。通过前面的广泛讨论，各组均产生各自的解决方案。老师在此环节中需要将所教授的理论与方法和案例结合起来，针对每个解决方案，仔细分析其思路的正确性，逐步解析方案的优缺点，总结归纳同学们所提解决方案。通过老师的归纳总结，有助于培养学生良好的启发性思维，是对互动讨论的进一步升华，加强学生对知识理解与掌握的深度与广度。

五、结语

将案例教学方法引入《电力系统不确定性理论与测度》课程的教学实践中，精选教学案例，确保案例具有针对性、实效性、吸引力和感染力。同时注重学生与教师间的互动。教师采用“问题提出”的方式引导学生进行案例分析，要求学生进行课前内容资料的查找与PPT制作，在课堂实践中，教师抓住核心、关键问题，在案例讲解中起着引导、控制和导演的作用。注重培养学生理论知识分析、解决实际问题的能力。通过将单一与双重不确定性理论与测度在电力负荷预测、电网安全稳定运行、电能质量与优质供电等领域中的应用案例，使学生分析问题能力和综合思维能力得到训练与提升。通过典型案例引出基础理论的逆向教学，有助于培养学生多角度分析、多维度思考问题的能力，促使学生将之前所学知识交叉对比、有机结合，帮助学生建立并完善电力系统知识体系。

参考文献：

[1]刘宝碇，彭锦.不确定性理论教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

[2]王青梅，赵革.国内外案例教学法研究综述[J].宁波大学学报：教育科学版，2009，31（3）：7-11.

[3]花奇芹，陆娟，戴跃侬.专业层面研究性教学改革的基本原则及其要点[J].中国大学教学，2017，（2）：43-46.

[4]石增敏，戴雷.专业学位研究生课堂教学案例教学法的应用与思考[J].教育教学论坛，2018，（48）：117-118.

[5]张晓红，赵兴勇，马列，李美林.应用型高校电力系统课程实践平台的建设[J].信息化建设，2015，（12）：163-164.

[6]廖碧莲，宋绍剑.电力系统继电保护课程的教学改革实践[J].装备制造技术，2011，（09）：236-238.

[7]杨俊秀，姚青，赵文来，张寅孩，周高峰.结合电子设计竞赛的“电力电子技术”课程教学改革实践[J/OL].浙江理工大学学报：社会科学版：1-7[2019-07-08].http：//kns.cnki.net/kcms/de

tail/33.1338.TS.20190227.1602.038.html.

[8]廖碧莲，宋绍剑.电力系统继电保护课程的教学改革实践[J].装备制造技术，2011，（09）：236-238.