电气专业电力系统分析课程目标达成度评价与分析

涂 建,高红亮,胡 非,李 维

(湖北师范大学 电气工程与自动化学院 ,湖北 黄石 435002)

0 前言

工程教育专业认证(以下简称工程认证)是以学生为中心,学习成果产出为导向,具有持续改进机制的一种合格性评价[1～5]。产出是工程认证的核心,课程是产出的基础,课程目标达成度是评价学生毕业要求达成情况的关键环节,因此做好电气专业的课程目标达成度评价与分析,尤其是专业核心课程的目标达成度评价就显得尤为重要。

电力系统分析是电气工程及其自动化专业开设的专业核心课,也是该专业的一门重要专业理论课,在电气工程及其自动化专业课程体系中起着承前启后的作用。课程难度较大,对教师的教学方式和学生的学习过程要求很高。做好电力系统分析的课程目标达成度评价与分析可以为其它课程提供参考,还可以验证学院制定的课程目标达成情况评价机制的可行性与有效性。

张莉等人以电气专业的核心课程电力系统继电保护为例,采用了定性评价与定量评价进行综合评价的评价方法,对课程目标达成度进行评价分析并提出了相应改进措施,为该课程今后的教学设计和人才培养提供建议[2]。仇志坚等人针对电机与拖动基础课程内容特点和教学实际,通过分析课程达成目标及其对本专业培养目标的贡献,构建以目标达成度为基本评价指标的课程质量评估方法,并应用于实际课程教学过程分析,结果表明,该方法可为提高教学水平和教育质量提供一条有效评价途径[3]。张银娟等人以许昌学院电气工程及其自动化专业认证工作为例,建立毕业要求与课程目标间的矩阵关系,制订了课程教学目标和课程目标达成度评价策略。应用该策略对某一班级电力系统分析课程目标达成度进行了定量计算和定性分析,指出课程教学过程中存在的问题及拟改进的措施。 实践表明,该课程目标达成度评价策略合理有效[4]。何墉等人以自动化专业电力电子技术课程为例,详细论述了工程教育专业认证背景下电力电子技术课程目标的确立、课程目标达成度的计算与分析,以期为自动化专业夯实工程教育专业认证的基础[5]。本文作者以湖北师范大学电气工程与自动化学院的人才培养方案为研究对象,对基于工程教育专业认证的课程目标达成情况评价机制进行了研究与实践[6],起草并制定了电气工程与自动化学院课程目标达成情况评价机制。因此,通过具体课程探索课程目标达成度的实现过程具有重要意义,可以为课程目标达成情况评价机制的持续改进和完善提供依据。

1 电力系统分析课程目标达成度方法

电力系统分析是研究电力系统在正常运行和故障运行状态下的分析和计算方法的一门偏理论性的学科。本课程是电气工程及其自动化专业的专业核心课,同时也是一门基础课。本课程具有较强的理论性、综合性同时又具有密切联系生产实际的特点。同时为后续电力系统继电保护、发电厂电气部分等专业核心课打下坚实基础。

1.1 课程目标

1)了解我国电力工业的发展现状,能利用电力系统的基本理论和分析方法,对电力系统中的具体组成对象建立数学模型,并结合实际工程实践, 推演和分析电力系统的潮流分布、系统运行参数控制、短路故障和系统稳定性等相关工程问题。使学生获取基本工程知识,培养学生初步解决复杂工程问题的能力,同时树立积极的国家荣誉感和“电力中国”的爱国精神。

2)能运用电力系统的相关基础理论,识别和判断电力系统稳态和暂态中复杂工程问题,能找出影响这些问题的相关因素和关键环节。培养学生的问题分析能力,树立正确的科学观和认真务实的工作作风。

3)能利用电力系统的数学分析方法(如:潮流计算法、坐标变换法、运算曲线法、对称分量法、小干扰法和数值解法等)对电力系统相关复杂问题设计解决方案,通过对比分析各方案的特点、优势,寻求优化方案并能通过仿真和实践环节检验其合理性。培养学生的设计/开发解决问题的能力,初步学会利用所学知识分析和解决复杂工程问题,并能进行优化和改进,树立工程创新意识。

4)针对电力系统各元件参数及电路模型、潮流计算、有功调频、无功调压、无限大容量和有限容量电力系统短路计算、扰动下的稳定性等具体工程问题开展有针对性的建模、仿真与优化研究。培养学生研究问题的能力,建立初步的工匠精神。

1.2 课程目标与毕业要求指标点的对应关系

课程目标与毕业要求指标点的对应关系如表1所示:

表1 课程目标与毕业要求指标点对应关系

1.3 课程目标达成评价方法

依据电气专业自身的特点,以重视过程考核,增加平时成绩的考核力度为依据,做到每一项平时成绩的考核均应有考核依据和记录为原则,本课程目标达成度评价方法如表2所示。其中,平时成绩由考勤(30%)、课堂表现(20%)和作业占(50%)等3部分构成,分别对应课堂教学出勤情况,课堂回答问题、讨论问题和纪律情况、作业完成情况等3方面进行综合考查,按比例评定平时成绩。实验成绩由考勤(30%)、实验演示及答辩(40%)和实验报告(30%)等3部分构成,分别对学生实验操作期间出勤情况、实验演示效果及收获、实验报告总结等3个方面进行综合考查,按比例评定实验成绩。

表2 课程总成绩分解表

2 电力系统分析课程目标达成度评价与分析

本文以2021～2022学年第1学期的电力系统分析课程授课班级期末考试的53份试卷为例,经过样本统计与分析,本课程教学目标达成度分析结果如表3所示。

表3 电力系统分析课程目标达成度

从表3可以看出,电力系统分析课程分目标达成度均超过了0.6,课程分目标达成。课程目标1为使学生获取基本工程知识,培养学生初步解决复杂工程问题的能力,分目标达成度为0.8205,说明学生对电力系统分析的基本工程知识掌握较好;课程目标2为电力系统的数学分析方法,目标3为学会利用所学知识分析和解决复杂工程问题,并能进行优化和改进,树立工程创新意识;目标4为对具体工程问题开展有针对性的建模、仿真与优化,这几个分目标对学生综合分析能力要求较高,达成度基本都在0.77左右,掌握程度接近。总体来说,课程的目标达成值为0.7788,高于预期值0.6,表明课程目标基本达成。

从图1可以看出,电力系统分析课程目标达成度分布情况,绝大部分学生的达成度在趋势线0.8左右,全班仅有2名同学(占比3.8%)课程目标达成度未达到。

图1 班级学生课程目标达成度分布

从课程目标达成度分布来看,试卷的难易程度适中,大部分同学的成绩分布在中等和及格等级,优秀率和不及格均偏低,成绩分布合理,可以考查各种程度学生的真实水平,拉开成绩档次,能够反映出学生学习的实际情况。基本达到了考试大纲要求的效度、信度和难度,能够达到考查学生学习情况和各种能力的目的。

通过以上课程目标达成度结果分析,可提出几点改进措施:

1)通过课程目标4的达成度情况可以看出,学生的分析问题和解决问题等能力不强是当前教学中存在的普遍问题, 通过不断改进教学方法,丰富教学手段,充分利用网络资源等加强学习。

2)通过班级学生课程目标达成度分布情况看,教学过程,应注意学生的个体差异,特别是本次考试成绩极不理想(达成度为0.4)的个别学生要找出具体原因,对于学习兴趣不浓的同学要加以引导,尽量做到因材施教。同时应该加强课程内容的平时考核,仅定期布置作业,考核的力度还不够。此外,还应该和学生多沟通,及时了解学生特别是后进生的学习状态。

3)将课本的知识点进行归纳总结,化繁为简。特别是涉及计算部分的潮流计算和不对称故障分析计算多举一些实例,多开展一些习题讲解课。课堂上多开展一些专题讨论。

4)在命题过程中要充分考虑不同层次学生,适当降低考试范围和难度,保证在有区分度的基础上让绝大部分同学可以及格。

3 结语

本文以“电力系统分析”课程授课班级期末考试成绩为样本,以我院制定的课程目标达成情况评价机制为评价方法,探索了电力系统分析课程目标达成度的实践过程,评价与分析结果表明了该课程目标达成情况较好,只有极少数同学未达成。分目标达成度情况也真实反映了学生对不同层次知识能力要求的掌握程度。该评价方法和结果分析也可以为电气类其它专业课程提供借鉴。