“電力系統(tǒng)分析”課程工學(xué)一體化教學(xué)法應(yīng)用分析

摘要：為了滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)步和電力工業(yè)快速發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的新要求，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)探索和試點(diǎn)，以注重學(xué)以致用的創(chuàng)新能力建設(shè)為目標(biāo)，提出了一套“興趣培養(yǎng)-理論教學(xué)-工程實(shí)踐”多層級(jí)交叉融合的“電力系統(tǒng)分析”課程工學(xué)一體化教學(xué)法。教學(xué)證明：該方法使得學(xué)生不但較好地掌握了電力系統(tǒng)專業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)理論，而且顯著增強(qiáng)了電力工程應(yīng)用實(shí)踐能力，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；工學(xué)一體化；教學(xué)設(shè)計(jì)

作者簡(jiǎn)介：趙美蓮（1976-），女，山西朔州人，南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院，講師；陳躍（1963-），男，江蘇南通人，南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院，副教授。（江蘇南京211167）

中圖分類號(hào)：G642.41#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2012）06-0076-02

“電力系統(tǒng)分析”是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生掌握電力系統(tǒng)基本概念、基本分析和計(jì)算能力的一門重要基礎(chǔ)課程，是電類專業(yè)學(xué)生從基礎(chǔ)技術(shù)理論課程走向?qū)I(yè)技術(shù)課程學(xué)習(xí)的知識(shí)橋梁。該課程以電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、故障計(jì)算和穩(wěn)定分析為核心，緊密結(jié)合不斷涌現(xiàn)的電力系統(tǒng)新技術(shù)，內(nèi)容涉及面廣多，涵蓋了電機(jī)學(xué)、電路、電磁場(chǎng)、自動(dòng)控制等多學(xué)科知識(shí)，包含了線性方程、非線性方程、微分方程等大量數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)。學(xué)生學(xué)習(xí)該課程往往感覺難度較大，不易掌握內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，“電力系統(tǒng)分析”課程教學(xué)面臨著極大挑戰(zhàn)，學(xué)生既要掌握扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)，又要學(xué)會(huì)理論與應(yīng)用相結(jié)合，具備運(yùn)用知識(shí)的創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的以教師為中心的單一教授法已成為制約教學(xué)質(zhì)量提高的瓶頸，需要在方法上創(chuàng)新模式，適應(yīng)學(xué)生個(gè)性和職業(yè)發(fā)展的需要，激發(fā)學(xué)習(xí)潛力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的創(chuàng)新能力，以滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對(duì)高級(jí)人才的綜合素質(zhì)要求。

一、工學(xué)一體化的教學(xué)意義

教與學(xué)，二者是一對(duì)辨證統(tǒng)一體，其行為是一種需要將刻板的理論知識(shí)與生動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合的藝術(shù)活動(dòng)。讓學(xué)生具備學(xué)以致用的創(chuàng)新能力，這就是“工學(xué)一體化”教學(xué)的目的與意義。

學(xué)生要具備學(xué)以致用的創(chuàng)新能力，就是要實(shí)現(xiàn)其從獲取知識(shí)到運(yùn)用知識(shí)和創(chuàng)新知識(shí)的能力提升。顯然，學(xué)生上課認(rèn)真聽課、仔細(xì)做筆記只能做到有知識(shí)，很難做到有能力。在教學(xué)中，要不斷強(qiáng)化學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)，授之以漁，讓學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的主體，學(xué)會(huì)主動(dòng)思考和深化運(yùn)用，提高創(chuàng)新知識(shí)能力。

電類學(xué)科具有很強(qiáng)工程應(yīng)用背景，其專業(yè)學(xué)習(xí)的最終目的是要將技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，直接推動(dòng)電力工程建設(shè)，因而特別強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維和能力的培養(yǎng)。學(xué)生不僅要具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)理論，而且要具備發(fā)現(xiàn)問(wèn)題然后運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。工學(xué)一體化教學(xué)的本質(zhì)之一，就是要全面培養(yǎng)學(xué)生善于獨(dú)立思考、勇于開拓創(chuàng)新的綜合素質(zhì)。因此加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合的工學(xué)一體化教學(xué)，對(duì)于電類專業(yè)顯得尤為必要和重要。

二、以往的教學(xué)困境

“老師在黑板上講得天花亂墜，學(xué)生在下面呼呼大睡。”這是在教學(xué)調(diào)查中學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)課堂的形象描述。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師是傳道授業(yè)解惑的單一主體，學(xué)生完全處于被動(dòng)接受知識(shí)的地位。教師在黑板上講解教材中規(guī)定的純理論知識(shí)，且往往是概念釋義和理論算法推導(dǎo)，與實(shí)際應(yīng)用需求脫節(jié)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。課堂缺乏生動(dòng)性和吸引力，學(xué)生很容易感到枯燥乏味，進(jìn)而漸漸產(chǎn)生厭學(xué)情緒，這無(wú)疑不利于提高教育教學(xué)質(zhì)量。更有甚者，不少學(xué)生的學(xué)習(xí)目的相對(duì)片面，僅為應(yīng)付課程考試而學(xué)，死記硬背一些概念和原理，淺浮于知識(shí)的表面理解，談不上深入分析所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題，很難具備學(xué)以致用的創(chuàng)新能力。

教學(xué)中也會(huì)安排一些實(shí)驗(yàn)課作為課程實(shí)踐環(huán)節(jié)，但這些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課常常是“走過(guò)場(chǎng)”。學(xué)時(shí)少且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)固定，一般都是要求學(xué)生按照教師的示范或指導(dǎo)書的步驟去按部就班地操作，簡(jiǎn)單地驗(yàn)證一些基本原理和現(xiàn)象，學(xué)生無(wú)法參與過(guò)程設(shè)計(jì)，嚴(yán)重制約了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的提高。

三、工學(xué)一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)

“電力系統(tǒng)分析”課程包括電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和電力系統(tǒng)暫態(tài)分析兩部分，教學(xué)內(nèi)容多，任務(wù)量重，教學(xué)時(shí)間安排也相對(duì)較長(zhǎng)，如何獲得良好的教學(xué)效果是我們一直在深入思考的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐探索，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套“興趣培養(yǎng)—理論教學(xué)—工程實(shí)踐”多層級(jí)交叉融合的“電力系統(tǒng)分析”課程工學(xué)一體化教學(xué)法。在教學(xué)過(guò)程中，注重運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、案例教學(xué)、討論式教學(xué)等多種手段，將理論知識(shí)融于實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生在教與學(xué)的互動(dòng)過(guò)程中，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，創(chuàng)新性地完成各類應(yīng)用操作，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)效果。

1.興趣培養(yǎng)

雖然學(xué)生在學(xué)習(xí)“電力系統(tǒng)分析”之前，一般都已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)“電路”、“電機(jī)學(xué)”等基礎(chǔ)課程，初步掌握了同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)、變壓器等電工電器設(shè)備的基本知識(shí)，但是大多數(shù)學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)運(yùn)行缺乏整體性概念。課程伊始，如果就直接講授教材中的各種算法和理論推導(dǎo)，學(xué)生往往會(huì)很難理解和接受。

偉大的科學(xué)家愛因斯坦說(shuō)過(guò)：“興趣是最好的老師。”這就是說(shuō)一個(gè)人一旦對(duì)某事物有了濃厚的興趣，就會(huì)主動(dòng)去求知、去探索、去實(shí)踐，并在求知、探索、實(shí)踐中產(chǎn)生愉快的情緒和體驗(yàn)。因此，在開始該門課程教學(xué)時(shí)，十分注重培養(yǎng)學(xué)生的課程興趣。良好的開端是成功的一半，引導(dǎo)學(xué)生建立起學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的專業(yè)興趣，激發(fā)其專業(yè)求知欲。感性認(rèn)識(shí)是引導(dǎo)學(xué)生逐步建立學(xué)習(xí)興趣的一種好方法。在教學(xué)過(guò)程中，主要采用了以下兩種方法：

（1）聲像教學(xué)。電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、運(yùn)行過(guò)程以及電力設(shè)備結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，很難用黑板或語(yǔ)言來(lái)講授清楚，學(xué)生抽象地聽講，很吃力，無(wú)法直觀理解。教學(xué)中，充分利用現(xiàn)代多媒體技術(shù)手段，通過(guò)聲像結(jié)合、圖文并茂的方式，形象地展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，特別是對(duì)一些電網(wǎng)運(yùn)行控制環(huán)節(jié)和設(shè)備運(yùn)行狀況，讓學(xué)生便于理解和感悟，起到了事半功倍的效果。通過(guò)聲像教學(xué)，讓學(xué)生一方面能夠初步了解到電力系統(tǒng)的整體概況與生產(chǎn)過(guò)程，建立起對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)感知；另一方面也能夠了解到該專業(yè)的一些最新技術(shù)成果和示范工程建設(shè)，比如當(dāng)今社會(huì)各界高度關(guān)注的特高壓和智能電網(wǎng)知識(shí)，建立起“我是電力人”的興趣感和自豪感。

（2）認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。大多數(shù)高校在該課程教學(xué)設(shè)計(jì)上都設(shè)置了認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，并計(jì)入學(xué)分，但時(shí)間安排上不是很科學(xué)，往往都在畢業(yè)實(shí)習(xí)前。為了及時(shí)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)生產(chǎn)及其運(yùn)行設(shè)備的直接感性認(rèn)識(shí)，結(jié)合課程教學(xué)需要，與當(dāng)?shù)氐碾娏ιa(chǎn)運(yùn)行部門（生產(chǎn)教學(xué)基地）聯(lián)系，適時(shí)組織一些現(xiàn)場(chǎng)參觀的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)參觀發(fā)電廠、變電站和電力調(diào)度中心，親身感受電力系統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程。

2.課堂教學(xué)

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生在課堂中往往只顧及做好筆記，抄錄基本概念、理論和算法推導(dǎo)，難以形成獨(dú)立思考行為，更談不上活學(xué)活用。因此，如何引導(dǎo)學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)中的主人翁，勤于思考，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，逐步培養(yǎng)其學(xué)以致用的創(chuàng)新能力，是提高課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵。我們主要采用了以下2種手段來(lái)提升課堂教學(xué)質(zhì)量：

（1）開放式課堂教學(xué)。開放式課堂教學(xué)是針對(duì)傳統(tǒng)教育中以“課堂為主、教材為主、教師為主”的封閉性教學(xué)弊端而提出的。通過(guò)改革單一教學(xué)方法和教學(xué)手段，構(gòu)建開放式的課堂教學(xué)，讓學(xué)生成為教學(xué)中的活躍主體。一方面，增強(qiáng)教與學(xué)的互動(dòng)性，即教師在講解過(guò)程中允許學(xué)生提問(wèn)，開展現(xiàn)場(chǎng)討論。通過(guò)討論，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。另一方面，柔性延拓“40分鐘”課堂時(shí)間。一般高校專業(yè)課程的課時(shí)安排往往都會(huì)相隔2-3天，時(shí)間較長(zhǎng)，為此，在每一次課堂結(jié)束時(shí)，首先將下一次課堂主要內(nèi)容提煉為若干思考問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生課后獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。然后在下一次上課之前，安排學(xué)生談?wù)剬W(xué)習(xí)和思考的認(rèn)知，發(fā)表自己的言論，教師做好引導(dǎo)工作，針對(duì)學(xué)生的發(fā)言，肯定他們說(shuō)得正確的地方，也指出他們理解上的偏頗，并在接下來(lái)的課堂講授中及時(shí)地進(jìn)行有針對(duì)性的解惑。

現(xiàn)有教材大都是收集匯編了與課程相關(guān)的基本原理知識(shí)和成熟的技術(shù)成果，且偏重于理論闡述和算法推導(dǎo)，對(duì)專業(yè)領(lǐng)域的前沿技術(shù)和最新科技研究成果介紹甚少。為此，在教材的基礎(chǔ)上，對(duì)講義進(jìn)行了適當(dāng)?shù)谋匾a(bǔ)充，重點(diǎn)內(nèi)容包括電力專業(yè)最近10年來(lái)重大科技研究與重點(diǎn)示范工程應(yīng)用成果，以及未來(lái)5-10年關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展方向。擴(kuò)大學(xué)生的專業(yè)知識(shí)視野，讓其及時(shí)了解電力系統(tǒng)的重大事件和重大科研成果，感悟該專業(yè)的技術(shù)成就和未來(lái)的發(fā)展方向。這一教學(xué)做法深受學(xué)生們的喜歡，既激發(fā)了他們的專業(yè)興趣，又有效地強(qiáng)化了專業(yè)教育。

（2）組織課堂Seminar。課堂Seminar的教學(xué)目的是為了培訓(xùn)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、陳述觀點(diǎn)、團(tuán)隊(duì)合作、參與討論及論文寫作等多方面的綜合能力。讓學(xué)生既勤于獨(dú)立思考又善于團(tuán)隊(duì)合作，在相互討論中鍛煉邏輯思維能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題，逐步培養(yǎng)學(xué)以致用的創(chuàng)新能力。

具體地，我們?cè)诮虒W(xué)中的主要操作方法包括：結(jié)合課程重點(diǎn)知識(shí)的特點(diǎn)，開展小組內(nèi)學(xué)生討論（深入討論）和小組間學(xué)生討論（一般討論）；記錄討論情況，作為最終成績(jī)?cè)u(píng)定因素，以此來(lái)激勵(lì)學(xué)生參與討論的積極性；在討論過(guò)程中教師應(yīng)適度參與，特別是對(duì)于學(xué)生無(wú)法討論清楚的知識(shí)點(diǎn)或?qū)W生回答錯(cuò)誤的地方，應(yīng)由教師回答；對(duì)于學(xué)生的討論教師應(yīng)具有“包容心”，特別是面對(duì)一些“幼稚”甚至錯(cuò)誤的觀點(diǎn)時(shí)，更不可挫傷學(xué)生的積極性。

3.課后論文撰寫

對(duì)課堂Seminar的教學(xué)延伸，就是鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生閱讀與電力系統(tǒng)專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的各類學(xué)術(shù)期刊，提高他們的自我學(xué)習(xí)和閱讀能力。主要推薦的學(xué)術(shù)期刊包括IEEE Transations on Power System，CIGRE匯刊、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化雜志等。結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行深化學(xué)習(xí)和分析，撰寫科技論文，表達(dá)自己學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，逐步培養(yǎng)他們的科研分析能力，這對(duì)有志于考讀研究生的學(xué)生來(lái)說(shuō)十分有幫助。

4.課程畢業(yè)設(shè)計(jì)

本環(huán)節(jié)的教學(xué)目的是進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在課堂講授內(nèi)容結(jié)束后，要求學(xué)生將所學(xué)的電力系統(tǒng)基本原理轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的計(jì)算程序或軟件，在運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程中深化對(duì)原理和方法的理解，讓學(xué)生具備解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)生可以根據(jù)自己感興趣的知識(shí)點(diǎn)，選擇諸如潮流計(jì)算、短路計(jì)算、有功功率控制、無(wú)功電壓調(diào)節(jié)、靜態(tài)/暫態(tài)穩(wěn)定分析等內(nèi)容，完成相應(yīng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，深度推進(jìn)理論分析與工程應(yīng)用相結(jié)合的工學(xué)一體化教學(xué)。這種綜合性設(shè)計(jì)實(shí)踐，學(xué)生能充分彰顯個(gè)性和發(fā)揮創(chuàng)新才華，因而受到了他們的積極響應(yīng)和廣泛好評(píng)。

四、考核方法

考試既是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的一種手段，也是檢查教師教學(xué)成效的重要途徑。為此，設(shè)置一種科學(xué)合理的考核方法，也是教學(xué)改革中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。我們的主要做法是：不以期末閉卷考試成績(jī)作為唯一的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，將考核方式從簡(jiǎn)單獲取知識(shí)量考核向知識(shí)和能力的綜合評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)移，實(shí)施一套“平時(shí)考勤+課堂討論報(bào)告+課程論文+閉卷考試”多指標(biāo)綜合加權(quán)評(píng)定的考核方法。該方法更加強(qiáng)調(diào)了對(duì)學(xué)生綜合能力的真實(shí)測(cè)評(píng)，能有效地將應(yīng)試學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式的興趣學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)目的。

五、效果與總結(jié)

為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展對(duì)高級(jí)人才培養(yǎng)的新要求，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的創(chuàng)新能力為目的，形成了一套“興趣培養(yǎng)—理論教學(xué)—工程實(shí)踐”多層級(jí)交叉融合的“電力系統(tǒng)分析”課程工學(xué)一體化教學(xué)法，實(shí)現(xiàn)了將理論知識(shí)講授融于實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐的良好互動(dòng)，且教學(xué)形式生動(dòng)，內(nèi)容豐富，解決了傳統(tǒng)的教學(xué)模式下費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效果不佳的問(wèn)題。教學(xué)實(shí)踐證明：該方法使得學(xué)生不但較好地掌握了電力系統(tǒng)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，而且顯著提升了電力工程的實(shí)踐應(yīng)用能力，取得了良好的教學(xué)效果。

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（責(zé)任編輯：劉輝）