研究生“高等電力系統(tǒng)分析”課程建設(shè)的實踐與探索

摘要：“高等電力系統(tǒng)分析”課程是上海電力學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)碩士研究生學(xué)位課，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式三個方面進(jìn)行課程建設(shè)，改進(jìn)課程教和學(xué)的效果，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：高等電力系統(tǒng)分析；課程建設(shè)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方式；考核方式

作者簡介：顧丹珍（1971-），女，上海人，上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，副教授；黃海濤（1978-），女，甘肅蘭州人，上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，副教授。（上海 200090）

基金項目：本文系上海市“085”工程項目的研究成果。

中圖分類號：G643.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0048-02

一、課程特點和學(xué)生情況

1.課程特點

“高等電力系統(tǒng)分析”是上海電力學(xué)院電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)研究生開設(shè)的學(xué)位課，在研一上半學(xué)期開設(shè)。課程以大規(guī)模系統(tǒng)為研究對象，以矩陣向量為研究工具，以計算機(jī)技術(shù)為主要研究手段，具有以下明顯特點：理論性強(qiáng)，建模計算復(fù)雜；實踐性強(qiáng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動手能力。

近20年來，電力系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化，一是技術(shù)革新，計算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)和通訊技術(shù)等的高速發(fā)展，使電力系統(tǒng)的構(gòu)成和控制方式發(fā)生了很大變化；二是制度創(chuàng)新，隨著電力市場化的推進(jìn)，電力系統(tǒng)分析面臨一系列新問題。引導(dǎo)學(xué)生了解關(guān)注這些新問題及其解決思路也是本課程的任務(wù)之一。總之，理論性強(qiáng)、實踐性強(qiáng)、新內(nèi)容多是本課程的特點。

2.學(xué)生情況

經(jīng)過了解，筆者發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生是本科直接攻讀研究生，沒有實際工作經(jīng)驗，對電力系統(tǒng)實際運行情況缺少直觀認(rèn)識。另外，存在一部分跨專業(yè)學(xué)生，他們在本科期間沒有修習(xí)過“高等電力系統(tǒng)分析”課程，本課程的學(xué)習(xí)對于他們而言就是“空中樓閣”，課程學(xué)習(xí)存在困難。

綜上，課堂教學(xué)時經(jīng)常會出現(xiàn)學(xué)生注意力不集中的情況。學(xué)生對課程學(xué)習(xí)不感興趣，教學(xué)效果不理想。

二、課程建設(shè)目標(biāo)與思路

1.課程建設(shè)目標(biāo)

提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是課程建設(shè)的主要目標(biāo)。通過本次課程建設(shè)，打破“一本教材、一個老師、一塊黑板和一張卷子”的教學(xué)模式，改善課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，幫助學(xué)生適應(yīng)研究生學(xué)習(xí)節(jié)奏，掌握高等電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生科研能力、實際工作能力和自我完善提高能力。

2.課程建設(shè)總體思路

一門精品課程必須具有以下特征：“一流教師隊伍、一流教學(xué)內(nèi)容、一流教學(xué)方法、一流教材、一流教學(xué)管理”，[1]教什么和怎么教是其中的關(guān)鍵點。課程組結(jié)合課程特點，圍繞“理論基礎(chǔ)和實際應(yīng)用相結(jié)合”與“經(jīng)典與前沿相結(jié)合”，組織教學(xué)內(nèi)容；具體教學(xué)環(huán)節(jié)中，貫徹“學(xué)知識”和“漲能力”并重的教學(xué)理念，對不同教學(xué)內(nèi)容設(shè)計針對性的教學(xué)方法，改革考核方式，全面提升教和學(xué)的質(zhì)量。具體思路框架見圖1。

三、課程建設(shè)的主要內(nèi)容

1.教學(xué)內(nèi)容的整合

根據(jù)教學(xué)大綱，本課程的教學(xué)內(nèi)容是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的方方面面，其核心是電力系統(tǒng)潮流計算，外延很廣，涉及到電力系統(tǒng)分析的各個分支，如系統(tǒng)規(guī)劃和優(yōu)化、狀態(tài)估計、靜態(tài)安全分析、故障分析和電力市場等。課程組對所有相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了梳理和選擇，建立了如圖2所示的課程內(nèi)容體系。從圖2可見，本課程的內(nèi)容被分割成系統(tǒng)和市場兩大版塊，前者劃分為4個子模塊，講授傳統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的理論、模型和算法，適用于管制及放松管制下的電力系統(tǒng)；后者講授電力市場環(huán)境下，電力系統(tǒng)面臨的新問題及解決方法。

教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建強(qiáng)調(diào)理論性和實用性并重。每個子模塊的內(nèi)容中，均包括基本理論和實際應(yīng)用兩部分。基本理論是課程教學(xué)的核心內(nèi)容，包括基本概念、基本原理、基本模型和算法等；實際應(yīng)用部分是基本理論在實際生產(chǎn)中的典型應(yīng)用，著重于如何應(yīng)用基本理論解決實際問題，在擴(kuò)大知識面的同時訓(xùn)練學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、描述問題和解決問題的能力。以“潮流算法及擴(kuò)展”子模塊為例，其內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖2所示。在基本理論部分，介紹了潮流計算的數(shù)學(xué)模型和三個經(jīng)典算法，在應(yīng)用部分，先講了潮流擴(kuò)展算法的應(yīng)用場合和應(yīng)用背景，然后根據(jù)實際背景在基本理論的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展出新的模型和新的算法。例如，含“FACTS元件的系統(tǒng)潮流模塊”中，首先介紹各類FACTS元件的原理和特點，建立元件的穩(wěn)態(tài)模型，然后將它們結(jié)合到常規(guī)潮流解法中，給出含F(xiàn)ACTS元件的系統(tǒng)潮流模型和算法。

另外，教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建強(qiáng)調(diào)經(jīng)典和熱點并重。對經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容，課程組選用多本相關(guān)教材，選擇其中的精華部分予以介紹，并留有大量內(nèi)容供學(xué)生自學(xué)。同時對一些前沿理論和應(yīng)用，則輔以期刊資料更新知識，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、分析問題的能力。

2.多種教學(xué)方法的組合應(yīng)用

根據(jù)課程特點和研究生教育的特點，在教學(xué)方法上摒棄了單一講授式的傳統(tǒng)教學(xué)方法，取而代之以講授、自學(xué)、課題小組和研討相結(jié)合的組合教學(xué)法。針對不同教學(xué)模塊，將教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)劃分，設(shè)計成講授、自學(xué)、課題小組和研討各種方式的組合。表1中，以子模塊“潮流算法及擴(kuò)展”為例，展示此模塊中教學(xué)內(nèi)容及其對應(yīng)的教學(xué)方式。

一般而言，對于基本理論中涉及到原理、建模和經(jīng)典算法的內(nèi)容，以課堂講授為主，輔以以課題小組為單位的算法的編程實現(xiàn)練習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生對此部分知識的掌握。對于實際應(yīng)用方面的內(nèi)容，課堂講授僅起到拋磚引玉的作用，以學(xué)生自學(xué)、小組討論和課堂研討為主。課堂講授主要介紹此專題研究的背景、意義，適用場合，以及各部分內(nèi)容的關(guān)鍵點。具體的模型和算法要求學(xué)生查閱指定文獻(xiàn)，以小組為單位匯總，寫出文獻(xiàn)綜述，制作PPT，參加課堂研討。

3.考核模式設(shè)計

考核的作用有兩方面：一是檢查和評價學(xué)生對本課程的掌握程度，二是通過考核的手段調(diào)動學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力。

傳統(tǒng)期末筆試的考核方式，能夠檢查學(xué)生對理論知識的掌握程度，但不利于考查學(xué)生應(yīng)用所學(xué)理論、方法解決問題的能力。在平時教學(xué)中，我們應(yīng)用了多種教學(xué)方法，包括編程，文獻(xiàn)閱讀和課堂研討等，筆試的考核方式無法對學(xué)生在這些教學(xué)環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)進(jìn)行評價。為了調(diào)動學(xué)生的積極性，我們把考核分為三部分：筆試、編程和文獻(xiàn)閱讀與交流，具體如表2所示。

筆試部分主要檢查學(xué)生對基本理論、模型和算法的掌握程度，采用閉卷或開卷的方式，一般安排在學(xué)期末；編程部分主要用于督促和檢查學(xué)生對基本模型算法的深入理解和應(yīng)用，貫穿課程的整個教學(xué)過程，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容布置相應(yīng)題目，一般在開題后2周內(nèi)提交，成品包括算法原理、流程框圖、程序清單、結(jié)果分析及主要結(jié)論。評價成績=小組分（基本分）+個人分（加分），即根據(jù)成品質(zhì)量給予整體評價，然后根據(jù)個人在小組中的表現(xiàn)給予加分。文獻(xiàn)閱讀與交流環(huán)節(jié)針對實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，對于每個專題，布置相應(yīng)題目，成品一般在開題后2周內(nèi)提交，成品包括文獻(xiàn)綜述及相應(yīng)PPT。評價成績=小組分（基本分）+個人分（加分），依據(jù)成品報告質(zhì)量和課堂討論環(huán)節(jié)的表現(xiàn)給出。

四、結(jié)論

經(jīng)過一個學(xué)期的教學(xué)實踐，課程組在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式上的改革和嘗試已取得了一定的成效，初步形成教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的良性互動，學(xué)習(xí)效果有所改善。當(dāng)然，精品課程建設(shè)是一個長期的系統(tǒng)工程，課程組下一步的工作重點將放在教材改革上，采用編寫講義的方式，將多本教材和期刊資料有機(jī)結(jié)合起來，進(jìn)一步提高課程教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.教育部關(guān)于啟動高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程精品課程建設(shè)工作的通知（教高[2003]1號）[EB/OL].[2003-04-08].http：//baike.baidu.com/view/3433188.htm.

[2]齊曉慧，王永川，董海瑞.研究生“線性系統(tǒng)理論”課程教學(xué)改革與實踐[J].中國電力教育，2010，（32）：82-84.

[3]張俊芳，楊偉，吳軍基.電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)碩士研究生課程教學(xué)改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2002，24（4）：12-15.

（責(zé)任編輯：劉輝）