《电网络理论》课程建设改革与实践

张伟 王允建 谢东垒 韩素敏 郭宇

摘 要：针对“电网络理论”课程自身特点，结合河南理工大学校级研究生精品课程建设经验，从课程体系与教学内容、教学方法与教学手段、学生能力培养等方面总结课程教学改革与实践经验。改革实践表明，学生创新能力和综合素质有所提升。

关键词：电网络理论;教学改革;课程思政;能力培养

1 绪论

《电网络理论》是电气工程类硕士研究生的一门重要学位课程，参与学习的学生人数较多，也是一门内容广泛且不断发展的电类基础课程[12]。主要内容分为电网络分析和电网络综合设计两大部分，为电气工程类硕士研究生后续课程学习提供必要的基础知识储备，对培养学生的综合素质、创新精神和解决实际工程问题的能力有着重要作用[34]。国内多所高校（如哈尔滨工程大学，浙江大学，浙江工业大学，重庆大学等）均在研究课程中开设“电网络理论”课程，课程建设资源具有较大的共享价值。因此，建设一门高质量的“电网络理论”优质课程具有较强的辐射作用和广泛的研究生受益群体。

河南理工大学电气工程与自动化学院于2006年开设《电网络理论》课程。目前，《电网络理论》是电气工程与自动化学院电气学科的一门硕士研究生学位课程，授课学时为36学时。课堂教学过程采用多媒体教学方式进行，案例分析和Matlab程序辅助融入课程内容讲解。随着线上教学资源的丰富以及研究生群体学习特点，自2019年起，在河南理工大学研究生精品课程建设的推动下，《电网络理论》课程开始了线上线下混合式教学资源建设与整合。

2 《电网络理论》课程建设与改革

经过多年的教学沉淀和不断努力，《电网络理论》课程团队在课程体系与教学内容，教学条件完善，教学方法与教学手段改革等方面取得了一些经验和成果，愿与同行一起分享。

研究生教学由于学生群体不同，故有别于本科教学规律[5]，教学中应更侧重于基础知识储备后的研究方法引导，为学生后续研究工作蓄力的铺垫作用。课程教学团队在抓住研究教学特点基础上，注重教学方法与教学手段的研究和改革。

2.1 完善课程体系，凝练教学内容

在课程建设与教学改革过程中，凝练教学内容并进行合理设计，形成了较为完整的课程教学体系，形成了适合本校学生特点和学情的课程内容体系结构，梳理的《电网络理论》课程内容的知识体系，如图1所示。

2.2 教学方法适应教学内容，灵活多样

在教学内容、教学方法上与时俱进，不断改革创新。课堂理论教学着重于讲解“电网络理论”的基本概念、基本理论和分析方法。知识讲述讲究透彻实用，强调对基本概念和深化理解，强调对问题分析的研究思路，对公式的推导一定是建立在知道为什么要做这件事，做这件事的目标，做这件事的方法有哪些上，教学过程中不断强化学生的分析问题和解决问题的能力。

针对本课程采用大量的矩阵形式进行问题的讨论和分析的基础上，在具体讲解理论部分进行相当的Matlab实现，可以加深对于理论知识的理解，同时，需要课程教学过程中，强调本学科矩阵思维和Matlab的仿真程序对于后续的课程研究的重要工具，结合工程案例问题提升教学效果。

在介绍基本算法的同时，穿插介绍一些有潜力的新思想、新方法和新技术。如在讲过无源网络和有源网络内容之后，引入当前热点的人工智能以及混沌和分岔理论的学习，对于实际网络分析时，引入电力变换器的最新研究进展和处理问题的思路，使学生可以得到科研思维方法上启迪，培养他们的科研创新意识。

2.3 慕课背景下的教学手段与教学模式改革

创新研究生课程教学模式，运用现代教学手段，采取适合研究生的探究式、讨论式、在线式等教学方式。结合课题研究，积极跟进与吸纳国际前沿研究成果，并将科研方法及学术成果带到课堂上，以科研促进教学。

慕课下微课学习模式适合当前的大数据背景，也尤为适合研究生课程教学当中。通过录制一些短小且课程重难点视频，使研究生在课程学习时可以利用碎片化的时间，加快重难点的知识的理解，同时避免无意义的时间浪费，在课程讲解中抓住重点，同时每个微课又有独立的主题，学生可以通过对主题独立的思考来进行相关深入的了解。

课程考核方式将研究生撰写的课程论文、微课学习等纳入考核范围。2019年进行了混合式教学模式尝试，与哈工大齐超教授合作，对同学的网络学习部分作为平时成绩的组成。课后作业完成相关方向网络资源的获取、论证和算法仿真，转变原有教师知识传授到学生自我知识获取，学生进行知识运用以及创新能力的培养。现行考核评价形式如图2所示。

2.4 优化课程教学条件，保障课程建设

课程教学条件是保证教学内容开展和取得良好教学效果的基础保障，在课程建设过程中，加强了对教材的建设力度，引导学生主动利用扩充性资料进行学习。

我们对重庆大学吴宁教授主编的《电网络分析与综合》教材，浙江大学周庭阳教授主编的《电网络理论》和哈工大刘洪臣教授主编的《现代电路分析与综合》教进行整合，针对本校学生层次和基础，教学团队进行了研究和讨论后，确定和完善讲授内容。前沿部分以发表的相关学术论文为主要参考内容。授课过程中，根据课程的教学目标，结合教学团队的科研成果，分别将电力变换器问题分析、人工智能算法索等内容添加到教学教案及讲义中，将Matlab程序设计内容引入到经典的电网络分析部分的内容中，使学生通过程序的加入加深对理论学习的理解，将前沿理论的引入，对更新学生的理论、提高实际知识应用能力都可以起到积极作用。

同时，学校的图书馆等网络资源，为学生查阅文献，主动学习和探索与电力网络前沿与人工智能相关知识，了解最新的理论研究成果，提供了良好平台。组织学生利用网络收集学习资源，引导学生围绕所研究问题的核心进行探索和讨论，给学生主动参与、自主探究的机会，让学生经历与科学工作者进行科学研究时的相近过程，体验探究的曲折与乐趣，培养科学思想和树立科学精神。目前的考核当中，“电网络理论”课程的论文作业，要求学生能够利用这些网络资源，結合自己的研究方向，完成相关研究的资料检索，进行课程论文的提交。