《电力系统仿真》多元混合教学改革思路探讨

胡衡，任甜甜，王玉巍，马晓慧

（新疆工程学院能源工程学院，新疆 乌鲁木齐 830091）

《电力系统仿真》课程是新疆工程学院电气工程及其自动化本科专业大四年级的一门专业必修课。该课程紧紧围绕新疆工程学院的地方性应用型办学定位，主要为新疆区域经济服务，培养电力及相关行业的高素质应用型本科人才。本课程的开设既符合电力系统发展的实际需求，又满足本专业毕业生的工作需要。我校该专业每年招收2个普通班，1个非普通（民语言）班及1～2个直升本班，人数规模在200人左右。本课程要求学生在掌握一定的专业基础知识后，通过学习使其具备常用计算机仿真基本知识和基本技能，掌握建立电力系统仿真数学模型的方法，学会使用仿真技术进行简单电力系统潮流计算、常见故障和稳定性分析等，进而提高简单电力系统仿真设计与分析能力，为学生毕业后从事本专业领域相关技术工作打下坚实基础。

该课程所涉及的理论部分较为抽象，同时实践性较强，因此采用传统的教学方法已无法满足专业行业及市场对人才的需求。针对新疆工程学院实际情况，对标电气工程及其自动化专业培养要求，在《电力系统仿真》课程教学改革过程中急需改进过时、单一的传统理论教学为主的教学方法，灵活运用“雨课堂”等网络教学平台和MATLAB/Simulink等仿真平台，实施多元混合式的教学模式。因此，为达到面向更宽广意义的电力行业发展要求的同时，给予学生满足需要的知识与能力，《电力系统仿真》课程改革已迫在眉睫。

1 问题现状分析

1.1 理论教学内容枯燥

由于本课程主要涉及系统仿真模型的搭建和参数设置，教师上课的大部分时间都在介绍模块的属性和参数，学生难免会感觉上课非常枯燥。理论教学方法较单一，仍以讲授为主，轻实践环节，且教学资源不够丰富。此外，固定的教学方式容易引起学生的厌倦，学生学习积极性和兴趣未能充分被调动，学生参与课堂程度不够。以上这些因素都无法保证我校应用型本科院校课堂教学的质量。

1.2 实践环节薄弱

在我校该课程以往教学中，教师投入大量时间和精力讲解系统模型的建立原理和模型中所涉及模块的基本操作方法和使用技巧。过长理论环节的讲授大大压缩了学生的上机实践时间，一般学生在规定的时间内只能完成部分仿真环节，而课下要求所有学生自主完成对应仿真任务又难以完全保证。显然，这种模式下实践环节显得单薄量少，难以满足应用型本科院校对高技能人才的要求。

1.3 理论与实践衔接不紧密

该课程理论部分要求学生要掌握ATLAB基础知识、Simulink仿真操作、电力系统元件模型库等知识，然后再通过电力系统潮流计算、故障及稳定性分析实例来综合运用，以此培养学生具备简单电力系统建模仿真设计和分析能力。若仍按照原有课程整体架构先理论后实例分析方式来讲解，难免会产生理论与实践部分的衔接不够紧密。为实现二者有机统一，本课程适用于“项目式”的知识重组教学方法。

1.4 考核评价体制单一

对于学生的考核评价采用“30%平时+70%期末”的评价模式，平时成绩多依据学生考勤、作业及课堂表现，缺乏过程性考核部分。这种传统的考核机制过于侧重期末理论考试成绩，学生阶段性学习成绩未被纳入。不少学生学习过程中存在平时上课灌耳音，期末考前划重点，考完试后回归原始状态的现象。

2 多元混合教学改革内容

《电力系统仿真》课程采用传统教学方法存在上述多种不足，因此该课程迫切需要研究新的教学模式。又由于该课程知识体系易于实现碎片化和模块化，故适合引入“线上+线下”的多元混合课堂教学模式。它能够充分发挥现代信息技术的诸多优势，将现有的多媒体教学进一步拓宽至课前与课后环节。这种延伸不仅将教学的预习环节、主讲部分和各环节评价无缝对接，而且支持课前、课中及课后整个过程中的师生互动。基于“雨课堂”的《电力系统仿真》多元混合课堂教学模式可进一步提高教师的教学质量和效率，同时大大提高学生的积极性和课堂参与度。本课程具体改革内容可以考虑从以下几个方面开展。

2.1 课前自主学习环节设计

在以往教学过程中，学生自我课前预习不到位，导致部分基础知识不得不在课堂上重复讲。这样必然呈现教师讲得多，学生上机练习有限，学生动手实践能力难以提高。反之，若学生缺乏预习，课堂又演变为学生机械地模仿去完成上机任务，同样不能实现锻炼学生独立思考解决实际工程问题的初衷。对此，开展基于“雨课堂”的课前自主学习环节设计显得尤其重要。在充分发挥“雨课堂”自身众多优势的前提下，教师可将背景知识、学习目标、教学重点按照难易程度循序渐进方式以文本、音视频等提前推送至“雨课堂”平台，并督促学生在规定时限内完成签到和预习任务。同时教师可根据后台统计功能对学生的预习情况进行实时跟踪和掌握，以便在线下课堂上更好地做到有的放矢。

2.2 基于“项目式”的课堂教学设计

《电力系统仿真》课程内容主要包括利用计算机仿真技术进行电力系统潮流、短路及稳定三方面的动态仿真设计与分析，其前提是需要熟练掌握系统潮流、短路及稳定相关计算方法与理论知识，且需具备仿真平台搭建模型、参数配置及仿真结果处理等操作技能。由于以上三方面内容相互联系不大，且各部分内容也比较碎片化，故可以从整体上考虑进行模块化，通过开发不同形式的项目例案，将所有相关知识点进行重组重构，最终按照“项目式”方式开展教学。针对每个项目，从学习目标、场景设施要求、项目背景、基础知识讲解、学生分组、任务分解、项目方案设计、结果展示、自评与互评等方面进行设计。通过“项目式”教学，学生的积极性和课堂参与度大大提升，促使学生由被动的学习者转变为主动学习者，同时也强化了学生团队合作的意识。当然“项目式”课堂教学环节设计对教师能力的要求更高，对教师教学针对性要求更高，对教师的个性化指导的要求也更高。

2.3 课后任务设计

一直以来，该课程的课后作业评价和反馈机制难以形成。主要因为该专业班级和学生数量较多，导致每次课后作业结果不便统计且反馈不够及时，授课效果的检验无法及时获得。为解决上述问题，在课程结束后，教师可从课堂学习效果分析、学生巩固复习与课后作业、学习过程评价这三个环节开展课后任务的设计与安排。利用雨课堂平台所提供的数据支撑，教师依据记录的全过程学习数据分析结果能够及时得到反馈，并做出相应的调整，进而能够更加完善学生的学习评价体系。学生能够参与课程各环节的疑问提出、在线测试和课后作业提交等，能起到加深认识，提高实践动手能力，获得深层次的知识认知。

2.4 考核方法改革

目前的考核方式较为单一，缺乏过程性评价，无法形成知识实现形成性评价。根据《电力系统仿真》课程教学改革的特点，需打破传统考核模式，采取多样化的考试考核方法，可制定新的考核标准，考虑增加包含笔试或上机操作形式的过程性考核部分，给出可量化的操作细则及评分办法，最终总评成绩由过程性考核成绩、平时成绩和期末考试成绩组成。

3 结语

基于“雨课堂”的《电力系统仿真》多元混合教学模式改革已逐步在我校本课程教学实践活动中得以实施，已有的软硬件条件和教改团队力量都能够充分保障该课程持续深入向前进行改革探索。初步实践结果已表明我校电气类毕业生和相关电力企业普遍反馈本课程教学成效较好，学生所具备的专业知识和技能在工作岗位中能够得以较好发挥运用，且与行业需求契合度较高。诚然，基于我校实情的该课程教学改革在实践中需不断探索、不断优化创新，充分调动学生的积极性和发挥学生主体角色，提升课堂教学效果。