现代信息教育技术下混合式教学的课程改革探索——以“电力系统分析”为例

赵少华 张楠楠 陈曦

摘要：通过利用现代信息教育技术下教学资源的便利性、高效性等特点，对“电力系统分析”进行混合式教学的建设，体现现代信息技术与教学的融合，利用现代信息技术解决教学中的重难点问题。课下充分利用网络平台完成预习任务的分配、检验和总结，课上利用雨课堂及虚拟仿真教学平台增加教学的互动性和趣味性，课后通过超星学习通平台完成课后巩固，反馈和评价，从而有效整合了教学资源和教学手段，提高了课堂的有效性，培养了学生解决分析问题的能力。

关键词：现代信息教育技术;课程改革;电力系统分析

中图分类号：G424        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）26-0269-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：.

“电力系统分析”作为我院电气工程及其自动化专业的专业主干课，课程主要通过电力系统中的等值网络、潮流计算、短路计算与分析、有功无功优化调整及暂稳态分析进行学习和研究[1]，使学生掌握电力系统的运行规律和特点，能够分析并解决电力系统中存在的复杂工程问题[2]，同时培养学生工科生应有的工匠精神和胡杨林精神及一定的工程应用能力。其中在手工潮流计算、同步发电机的转子运动微分方程及短路电流计算中存在大量的公式，推导过程复杂，理论性过强。

1 教学现状

1.1 教学内容过于碎片化，不利于学生形成完整的逻辑思维

电力系统的发电、输电、配电及用电是一个有机结合的整体，但是现有的教学设计并没有将这四部分内容进行统一、区分和归类，因此导致学生在学习时，不能把握各个章节的内在联系，不能形成对电力系统完整的认识。

1.2 教学方式过于传统化，导致学生课堂参与度低

电力系统分析具有理论与实践并重的特点，且理论部分计算繁琐[3]，而实践部分具有一定的独特性和工程性，使得学生对电力系统的认识较低，且目前的课堂讲授中，教师多采用单向传授模式，且教学方法手段主要采用PPT进行讲解，导致部分学生课堂参与性低，逐渐失去了对该课程的兴趣。

1.3 理论与实际脱钩

我院电气工程及其自动化专业于2016年开始招生，目前只培养了一届毕业生，因此相关的实验配套并不完善，学生的实验实践主要是利用MATLAB平台中短路、潮流计算及暂态稳定性实验完成实践的学习，且缺少与实际的电网电力企业的联系，使得学生对于电力系统的实际设备、运行都缺乏直观性的认识。

2 课程改革

2.1 衔接化、模块化教学的应用

鉴于电力系统分析的先修课程有电路、电机学、电磁学等基础课程，要求教师在进行教学设计时，要进行做到有的放矢，注意课程之间的衔接点，避免重复学习，从而占用大量时间。如在同步发电机的转子运行方程的讲解中，电机学中已有所涉及，因此在进行讲解时，应主要讲解短路对于同步发电机的影响即可;在进行潮流计算的计算机算法时，对于节点导纳方程内容在电路中已经有所涉及，因此在讲解时应重点讲解节点导纳矩阵在复杂网络中的形成和特点。多数同学在学习过程中，容易把之前所学的知识遗忘，因此在进行课程内容正式讲解之前，可以通过学习通平台对需要本节掌握的知识点和内容进行推送，并督促学生完成预习，通过测试检测学生的预习情况。通过课程之间的有效衔接，既为新知识新内容提供了时间，又突出了重点，使得教学设计更加科学化和合理化。电力系统分析各章节之间组成了相互关联有机的整体，在进行教学设计时，应注重各个章节及知识点的内在联系，在进行课程内容设计时，应注意各个章节知识点之间的融合，培养学生的高阶性和结构性思维能力和完成进阶式的任務的能力。如可将电力系统分析分为稳态分析和暂态分析，稳态分析主要包括元件各参数的形成、潮流计算及有功无功平衡的调整，而暂态分析主要包括短路电流计算，复合序网的形成及暂稳和静稳分析。同时可将每个模块中的内容进一步模块化，如在进行不对称短路的分析计算时，首先利用对称分量法将不对称短路看作对称短路，进而等效出发电机、变压器、输电线路及电动机的等效电抗和等值电路，最后将四部分组成复合序网，完成不对称短路的计算。

2.2 现代教育信息技术的应用

现代教育信息技术的发展为教学方法和模式带来了新的活力和希望[4]，利用现代信息技术开发录像、光盘等多媒体课件，通过搭建多维、动态、活跃、自主的学习领域训练平台，使学生的主动性、积极性和创造性得以充分调动。搭建产学合作平台，充分利用本行业的企业资源，满足学生观摩、实训和半年以上顶岗实习的需要，并在合作中实时关注学生职业能力的发展和教学内容的调整。同时积极利用电子书籍、电子期刊、数字图书馆、校园网、各大网站等网络资源，使教学内容从单一化向多元化转变，通过职业指导教师的指导或辅导，使学生知识和能力的拓展成为可能。

基于大学生MOOC课网，腾讯课堂，超星学习通，雨课堂等教学平台，及图片、FLASH动画、视频丰富教学形式和手段，打造线上线下混合式课堂，提高课堂的趣味性和学习的有效性。图1为教学模式构成图。课前，由教师根据章节的重难点，录制微课视频，并采用任务驱动法，为学生布置2～3个任务，发布在超星学习通平台，督促学生分组完成任务，完成任务和资料的推送，利用QQ群、微信群对学生完成预设任务的测试，教师根据反馈结果，对教学内容和教学设计进行进一步的调整和完善。课上以线下讲授为主，雨课堂辅助为辅，线下讲授的教学方法主要采用情景教学法，将知识点分为电力线路结构与电压、等值电路和潮流计算、系统优化运行与调整、电能损耗计算及降低的措施及电力运行稳定性分析五个情景进行，学生在教师的启发下完成情景化学习，同时利用雨课堂实现课上的提问讨论等交流功能。课下答疑，课下探索及统计反馈则可以借助超星学习通、雨课堂、微信群、QQ群等完成。

2.3 虚拟仿真教学平台的应用