電氣工程專業“電力系統分析”教學改革探索

摘要：根據應用型人才培養的特點，對電氣工程及其自動化專業“電力系統分析”課程的教學模式、教學方法與教學手段進行改革與實踐。在理論研究和實踐探索的基礎上，構建了“理論、實踐、應用”三大模塊的教學模式，將理論教學、課程設計、綜合實驗三者進行有機的結合，強化了人才培養質量，提高了學生的綜合素質。

關鍵詞：電氣工程及其自動化；電力系統分析；課程改革；能力培養

作者簡介：高嬿（1965-），女，吉林長春人，長春工程學院電氣與信息學院，教授；張運波（1964-），男，遼寧丹東人，長春工程學院電氣與信息學院院長，教授。（吉林 長春 130012）

基金項目：本文系吉林省教育科學“十二五”規劃重點資助課題“應用型本科電氣工程及其自動化專業‘卓越計劃’實施的研究與實踐”（課題編號：ZZ1210）、吉林省教育科學“十二五”規劃課題“應用型本科院校考研專業課分級教學模式及實施策略的研究與實踐”（課題編號：GH12215）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0052-02

高等工科學校培養的是應用型高級專業技術人才，其將來從事的是一些專業性質較強的工作，其目標是培養基礎扎實、適應能力強、創新能力強、工程實踐能力強、素質高的高級復合人才。在更新教育思想觀念的基礎上，改革高校的人才培養模式，構建新型應用型人才培養模式，是工科高等教育改革的主要內容。電氣工程及其自動化專業是長春工程學院電氣與信息學院的主干專業、試點專業，是國家級特色專業，“電力系統分析”課程是電氣工程及其自動化專業的主干課程，是校級精品課課程，也是考研課程。該課程在電力系統知識體系中起到承上啟下的作用，本課程教學質量的好壞，直接影響到后續專業課的教學，因此對該課程進行教學改革具有十分重要的意義。

一、課程改革的主要思路

“電力系統分析”課程系統性、實踐性強，它涉及到整個電力系統規劃、設計和運行的多個方面，內容豐富，綜合性強，適合實施新型教學模式。為了提高學生的綜合素質，強化能力的培養，在提高課堂教學質量的基礎上，對原有課程設置的內容及實踐環節進行多方面的改革，主要思路是：跟上信息時代發展的步伐，合理整合理論教學內容，加強實驗與實踐環節的教學，加強計算機應用的能力，強化實踐教學的效果，利用好現有的實驗室和實習基地，構建“理論、實踐、應用”三大模塊的教學模式，使學生在實際動手能力、獨立創新能力、團隊合作能力方面有所提高。

二、教學內容的改革

“電力系統分析”課程具有很強的理論性和實踐性，注重理論與實踐的密切結合是改革的關鍵問題。經過多年的研究與實踐，構建了“理論、實踐、應用”三大模塊的教學模式。

1.理論教學內容的整合

合理整合理論教學內容，壓縮理論課的學時是課程改革的一個主要內容。以往理論教學的內容由兩門課程分兩個學期進行，即“電力系統分析”與“電力系統計算機輔助計算”，前者包括電力系統穩態與暫態的全部理論內容，學時數為75學時；后者包括電力網絡的數學模型，電力系統短路電流、潮流、穩定計算的計算機算法的原理、計算程序及上機實踐，學時數為30學時，兩學門課程的總學時數為105學時。

改革后將兩門課程合并為一門，將“電力系統計算機輔助計算”中計算機算法的原理內容放在“電力系統分析”課程中進行教學，將“電力系統計算機輔助計算”中程序的使用、上機實踐操作放在課程結束后的課程設計中進行。此外，將“電力系統分析”課程的部分內容進行精減，學時數壓縮到72學時。在教學中，對于重點內容突出基本概念、基本原理；對于難點內容的處理有兩種方式：既是難點又是重點的內容，強調基本概念和原理，是難點但不是重點的內容，以夠用為度。

幾年來，對教學內容進行了多次修改。基本原則為注重基本概念、基本原理，強化應用能力培養。優化后的教學內容，以“夠用為度、注重應用”為指導思想，著重闡明電力系統的基本理論和基本概念，注重理論聯系實際及計算機的應用能力，內容由淺入深、邏輯性強、重點突出、易于理解。

2.實踐教學內容的整合

實踐教學的改革是“電力系統分析”課程改革的另一個主要內容，改革后的實踐教學包括課程設計、綜合實驗。

課程設計在“電力系統分析”課程結束后進行，時間為2周。以往的課程設計包括兩個方面，一方面是電力網絡方案的確定，另一方面是對最佳方案進行潮流計算（手算法）、無功平衡驗算、變壓器分接頭的選擇。改革后的課程設計，一是進行網絡方案選擇的常規設計，二是對最佳方案進行潮流、短路電流的計算，計算方法采用計算機算法，要求學生結合所確定的網絡方案編寫數據文件并上機實踐。計算機算法上機實習不占用理論教學的學時，這樣既減少了理論課的學時又增強了學生的計算機應用能力，也為畢業設計及今后的工作打下了基礎。

以往的課內實驗是在理論課教學過程中進行，受學時數限制通常做兩個實驗。由于電力系統實驗較多，每個實驗需要的時間較長，為使學生能夠連貫完成各項實驗，也為了節省理論課學時，我們將課內實驗取消，改為在理論課和課程設計結束后集中一周時間進行電力系統綜合實驗，并增加了實驗項目。改革后的“電力系統分析”綜合實驗開設同步發電機的啟動和調整實驗、穩態運行方式實驗、電力系統功率特性實驗、電力系統暫態穩定實驗、復雜電力系統運行方式實驗等。通過綜合實驗，提高學生對“電力系統分析”課程核心內容的理解，提高他們對于電力系統設計、規劃、優化運行與控制的認識，為學生畢業后從事該領域的工作建立一個專業基礎背景。

3.應用能力的提高

電力系統的綜合實驗包括驗證性實驗、綜合設計性實驗，學生通過實驗的設計、參數的調整和在教師指導下的問題排查，不僅激發了學生學習興趣，提高了學生主動學習的積極性和自覺性，而且使學生工程能力得到了訓練和提高。學院制定了有關實驗室開放的管理制度，從人、財、物上確保實驗室開放工作到位。為了滿足學生做實驗、進行畢業設計（論文）的需要，有關實驗室調整開放時間，盡量滿足學生的實驗要求，合理安排開放的時間和內容。實踐表明，實驗室開放為學生實驗、學生課外科技活動創造了良好條件，學生畢業設計（論文）的水平不斷提高，參加各種科技競賽的成績也不斷提高。

三、教學方法的改進

受傳統教學思想影響，高等工科院校的課堂教學，主要以注入式應試型為主。在教學內容上偏重于講授原理、法則、公式、方法，對知識的背景與產生過程，知識的實際應用，知識與能力素質培養的協調關系重視不夠，妨礙了知識傳授中能力與素質教育的實施。為此，我們對教學方法進行了改進。

1.啟發性的探索式、討論式教學方法

在教學過程中，盡可能提高學生學習的主動性，提高學生橫向思維的能力，特別注重師生間的雙向交流，發揮學生的積極性、創造性、參與性。在教學過程中，適當地引出一定量的問題讓學生思考，如：“調壓與調頻有何不同？“串聯電容補償與并聯電容補償在調壓上有何異同？”等。或者是要求學生自己對問題提出看法，向教師提問，在學生提問的過程中，也向教育者自身提出了有利的挑戰，為教育者提供了實踐的教學素材。經常舉一些實際的例子幫助學生理解所學理論，同時也使學生對本學科的前沿知識及發展趨勢有所了解。這種教學方式實質上就是從“灌輸式”教學向“啟發式”教學的轉變。

2.課外研究性、設計性學習法

由于“電力系統分析”課程涉及到整個電力系統的規劃、設計和運行，內容豐富，綜合性強。要學好這門課程，學生需要較大的課外投入。由于課堂學時十分有限，為了更好地引導學生進行課外學習，提高學習效率，我們設計了研究性課題，以專題研究的形式，讓學生討論，如：“改變變壓器變比調壓，低壓側要求的電壓作為已知條件給出時有幾種給出方式”，這個問題讓學生討論、總結、歸納。這種教學方法激發了學生的學習研究興趣，鼓勵學生積極去做，培養學生分析問題、解決問題的能力。再比如，“教材上介紹調壓的方法有四種，那現場實際是否也是采用這四種方法？”這個問題讓學生上電力網站查詢。這種教學方法可結合工程實際將現代科技、運營機制在電力系統中的應用情況、各種新技術新設備的應用情況有效而合理地體現在教學之中。

3.自學法

由于學時數有限，教師不可能也沒必要將所有內容都在課上進行詳細講解。為了提高學生的自學能力，對部分章節內容安排學生自學、討論，教師輔導或做小結。

四、教學手段的運用

現在的教學手段絕大多數采用多媒體教學，雖然減少了板書和畫圖時間，增加了信息量，但也會帶來新的問題：由于信息變化太快，學生沒有時間思考，對所學內容都是一知半解，從而加重了學生課后負擔。因此，采用黑板、粉筆等傳統教學與多媒體教學相結合的教學手段是提高教學效果、教學質量的一項重要內容。

1.采用多樣化的教學手段

在近幾年的教學過程中，我們注重多樣化的教學，對于簡單內容，讓學生自學；對于重要的概念、公式等需要嚴密推導、細心消化的內容還是采用傳統的黑板粉筆模式，以加深學生的印象；對于平面圖、程序框圖、結構原理的介紹，直觀形象、動態變化的內容和最新的技術發展內容采用多媒體投影設備、相關的影像資料及CAI課件的形式進行教學；對于復雜的計算，運用計算機程序進行演示；同時充分利用網絡資源與學生們建立互動關系。這種多樣化的教學收到了很好的教學效果。

2.現代教育技術的應用

（1）與課程教學相匹配的CAI課件。為配合課程教學，自行制作了“電力系統分析”課程CAI課件，并進行了多次修改與完善。CAI課件對教學起到了極大的輔助作用，提高了教學效果。

（2）MATLAB計算軟件平臺及計算程序。“電力系統分析”課程的計算機輔助教學，可以培養學生運用計算機解決專業問題的能力，引導學生掌握現代系統分析與設計的手段。我們編寫了節點導納矩陣形成、節點阻抗矩陣形成、故障計算、潮流計算、穩定計算等15個程序，并運用VC語言開發了可視化的軟件平臺，使學生掌握運用計算機解決實際問題的方法，為畢業設計和今后實際工作中計算機開發能力的養成奠定基礎。

（3）“電力系統分析”獨立網站。建成了“電力系統分析”獨立網站，網站涵蓋整個教學的各個環節，即：課前預習、課堂教學、課后復習、實踐教學等，內容主要包括：課程簡介、教學大綱、電子教案、課件、習題庫等10多個模塊。

借助于學校方便、快捷、覆蓋面廣的局域網，學生可進行課程學習、自測等自主學習，借助“網上答疑系統”可突破時空的限制，通過師生之間的交流，及時解決學習中遇到的疑難問題。另外，本網絡教學平臺還提供了輔助教學資料，通過這些教學資料的閱讀，極大調動了學生學習的積極性。

五、結束語

幾年來，在教學觀念、教師隊伍、教學內容、教學方法、教學手段、實踐教學等方面進行了全面的改革研究與實踐，構建了“理論、實踐、應用”三大模塊的教學模式。“電力系統分析”的課程建設經過多年的探索與實踐已取得成效。實踐證明，只有優化理論課程，強化實踐環節，探索課程建設，才是提高教學效果的有效途徑。

參考文獻：

[1]李界家，等.電氣工程及其自動化專業課程體系的優化與完善[J].高等建筑教育，2003，（9）.

（責任編輯：劉輝）