“電力系統(tǒng)分析”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與實(shí)踐

樊艷芳

摘要：針對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法中實(shí)驗(yàn)課程基本是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)是被動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不利于學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的情況，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力為指導(dǎo)思想，構(gòu)建了電力系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，并詳細(xì)闡述了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方法及其實(shí)施方案。實(shí)踐證明，這些做法在提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和綜合能力的同時(shí)，也提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；電力系統(tǒng)分析；創(chuàng)新實(shí)踐能力

中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0190-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理工科本科教育教學(xué)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，它在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力方面起著重要作用。通過實(shí)踐，促使學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識，優(yōu)化學(xué)生的知識智能結(jié)構(gòu)，為培養(yǎng)優(yōu)秀的、適應(yīng)市場需求的工程應(yīng)用型人才創(chuàng)造了條件。電力系統(tǒng)是一個(gè)大型的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，不可能在實(shí)際系統(tǒng)中做各種實(shí)驗(yàn)，例如：短路故障實(shí)驗(yàn)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)、頻率調(diào)整和電壓調(diào)整實(shí)驗(yàn)等。電力系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生很難進(jìn)行實(shí)際操作，實(shí)踐環(huán)節(jié)被弱化，電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課已成為本科生最接近現(xiàn)場的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一。

在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，通過與學(xué)生的不斷溝通與交流，在充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)與需求基礎(chǔ)上，分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，不斷探索加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方法及其實(shí)施方案。

一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是“保姆”式，實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生處于被動(dòng)地位。一般實(shí)驗(yàn)課皆由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師先介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟，然后才由學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)內(nèi)容經(jīng)常為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。雖然通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生驗(yàn)證了理論的正確性、能夠思考相關(guān)領(lǐng)域的知識及學(xué)會(huì)了儀器設(shè)備的使用，但是無法從實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法等方面擴(kuò)展到理論課程以外所涉及的知識。經(jīng)過多年教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對自己所學(xué)課程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容認(rèn)識不全，常常處于目的性不強(qiáng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，也缺乏主觀能動(dòng)性。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，沒能有效地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、分析與研究問題的能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，在某種程度上也造成了教育資源的浪費(fèi)。通過用人單位反饋的意見發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)學(xué)生動(dòng)手能力弱，缺乏解決實(shí)際問題的能力，反映出高校教育普遍存在教學(xué)方法呆板，缺乏啟發(fā)式、研究式的學(xué)習(xí)氛圍，重理論、輕實(shí)踐，重計(jì)算推理、輕實(shí)驗(yàn)論證的現(xiàn)象，這些都不利于激發(fā)學(xué)生思考新問題、培養(yǎng)創(chuàng)新欲望，不利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，更談不上創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

針對這種現(xiàn)象，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下需要對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置、實(shí)踐內(nèi)容和方法等方面進(jìn)行改革，建立從單機(jī)特性實(shí)驗(yàn)到單機(jī)聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，再由單機(jī)聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)到多機(jī)組網(wǎng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)的模式，循序漸進(jìn)，從局部到整體，最終打破課程的界限，使學(xué)生對所學(xué)課程、專業(yè)有一個(gè)整體的認(rèn)知，讓學(xué)生學(xué)以致用，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

二、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系的建立

實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)分為基本實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，形成從低到高、從基礎(chǔ)到前沿、從傳授知識到培養(yǎng)綜合能力，逐級提高的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系。按照“單機(jī)特性實(shí)驗(yàn)→單機(jī)聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)→多機(jī)組網(wǎng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)”的模式，循序漸進(jìn)合理設(shè)置和開發(fā)了“電力系統(tǒng)分析”課程常規(guī)實(shí)驗(yàn)和綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，逐步增加了綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的比例及難度，開展了創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生由原來的被動(dòng)實(shí)驗(yàn)變成了主動(dòng)參與，實(shí)驗(yàn)室成為他們實(shí)踐鍛煉的場所。

2.開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，提升實(shí)驗(yàn)室綜合實(shí)力

實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究是提高實(shí)驗(yàn)室整體水平的重要途徑。實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究應(yīng)把握課程的發(fā)展趨勢及改革方向，注重實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的高起點(diǎn)，注重課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)系、各門實(shí)驗(yàn)課程的相互關(guān)系，在提升實(shí)驗(yàn)教師業(yè)務(wù)水平的同時(shí)，積極吸收學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和設(shè)備開發(fā)，為學(xué)生創(chuàng)造更多的實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)開發(fā)與改革實(shí)踐就是為了更好地服務(wù)于學(xué)生，充分利用、開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，最大限度地提高實(shí)驗(yàn)資源利用率而設(shè)置的。實(shí)驗(yàn)室不僅為電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)及專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)搭建了良好的實(shí)踐平臺，還為本科生創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)創(chuàng)造了條件。

3.物理模擬和數(shù)字仿真相輔相成

通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)，電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室既能夠完成單臺機(jī)組并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)物理模擬，還可以完成所有機(jī)組組網(wǎng)構(gòu)建模擬實(shí)際電力網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能。電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室是實(shí)際電力系統(tǒng)的一個(gè)縮影，通過它可以對電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行、電力系統(tǒng)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)進(jìn)行實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程接近于實(shí)際的工作環(huán)境，有利于學(xué)生更深入地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和所學(xué)知識在實(shí)際電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，幫助學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，盡快適應(yīng)未來的工作環(huán)境，勝任工作崗位。

另外，采用電力系統(tǒng)數(shù)字仿真可以逼真模擬實(shí)際電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程，實(shí)現(xiàn)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的物理模擬到電力系統(tǒng)數(shù)字化、可視化和自動(dòng)化模擬的轉(zhuǎn)化。電力系統(tǒng)數(shù)字仿真能夠顯示電力系統(tǒng)的整個(gè)動(dòng)態(tài)過程，使學(xué)生更好地把握電力系統(tǒng)的全局和動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程。在學(xué)生實(shí)踐中，充分結(jié)合當(dāng)前新疆電力系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r，實(shí)地調(diào)研，收集實(shí)際電網(wǎng)數(shù)據(jù)資料，學(xué)生將所學(xué)的理論和數(shù)字仿真知識應(yīng)用到實(shí)際電網(wǎng)中，完成了實(shí)際電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行、故障和穩(wěn)定性計(jì)算與分析，真正達(dá)到了面向工程、面向?qū)嶋H的目標(biāo)。

4.實(shí)現(xiàn)多門課程實(shí)驗(yàn)的交叉與綜合

電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了覆蓋“電力系統(tǒng)分析”課程實(shí)驗(yàn)外，還涵蓋了“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”、“電力工程”多門課程的實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)開發(fā)與改革實(shí)踐，打破了單個(gè)課程實(shí)踐教學(xué)界限，實(shí)現(xiàn)了多門課程實(shí)驗(yàn)的交叉與綜合。各門課程按照“常規(guī)、綜合、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新”多層次設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案，合理分配利用實(shí)驗(yàn)資源，綜合設(shè)計(jì)各門課程的實(shí)踐教學(xué)，使專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有連貫性和整體性，將更有利于學(xué)生掌握各課程間的聯(lián)系，將所學(xué)知識融會(huì)貫通，加深理解和提高。學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，會(huì)涉及到眾多專業(yè)理論知識，擁有充分的自主設(shè)計(jì)空間，很好地鍛煉、提高了學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識的能力。

5.突出以學(xué)生為主，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施要讓學(xué)生“唱主角”，對于綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，積極尋求更加合理的方式，以最大限度發(fā)揮學(xué)生的潛能，讓學(xué)生體驗(yàn)到積極參與的快感并由此產(chǎn)生更加濃厚的學(xué)習(xí)興趣，由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。在實(shí)施綜合實(shí)驗(yàn)的過程中，堅(jiān)持以“學(xué)生獨(dú)立操作為主，教師指導(dǎo)為輔”的原則，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)是帶著自己感興趣的問題去操作、去學(xué)習(xí)，主動(dòng)把理論與實(shí)際聯(lián)系起來。實(shí)驗(yàn)方案由自己制定、執(zhí)行和修正，實(shí)驗(yàn)結(jié)論由自己進(jìn)行分析評定，最后獨(dú)立完成綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其中的關(guān)鍵問題是把握教師指導(dǎo)的“度”，因地制宜激發(fā)學(xué)生的思考、展開討論，以取長補(bǔ)短，密切協(xié)作、相互學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分工協(xié)作、組織協(xié)調(diào)的能力及團(tuán)隊(duì)精神。

6.開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

開放式實(shí)驗(yàn)的開展，有利于學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高，也有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次的提高。開放式實(shí)驗(yàn)不僅從教學(xué)時(shí)間和空間上開放，還從教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式上開放，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，驗(yàn)證自己的設(shè)想，或在教師的指導(dǎo)下，參與設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)。由于受到實(shí)驗(yàn)場所與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師數(shù)量的限制，可以采用先對感興趣、積極參與的部分學(xué)生進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)的嘗試，然后再總結(jié)實(shí)驗(yàn)效果并予以推廣，逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室全面開放的目的。

在開放實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)以分組的方式進(jìn)行。各實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)具體情況安排各自的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，這樣就使各小組都有充裕的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)方案的討論和完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)失敗的同學(xué)可以預(yù)約時(shí)間重做實(shí)驗(yàn)，有濃厚興趣的同學(xué)可以安排時(shí)間嘗試創(chuàng)新。既充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性使其能夠更好地完成實(shí)驗(yàn)，又能充分利用設(shè)備，從而保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高質(zhì)量和良好效果。

三、總結(jié)

通過電力系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)開發(fā)與改革實(shí)踐項(xiàng)目的建設(shè)，為本科生搭建了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，并借助實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開放性，實(shí)驗(yàn)方法、手段的多樣性，強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，大大增強(qiáng)了學(xué)生的工程意識，縮短了理論學(xué)習(xí)與電力工業(yè)現(xiàn)場的差距，提升了學(xué)生適應(yīng)崗位需求的能力。幾年來，在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系方面做了許多工作，對實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了改革，使學(xué)生從以往的“走過場”到現(xiàn)在的“真投入”，從被動(dòng)實(shí)驗(yàn)變成了主動(dòng)參與，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，受到了學(xué)生的好評。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)過程中，不僅參與的學(xué)生得到了鍛煉，教師的教研水平也得到了進(jìn)一步提升，大家發(fā)揮各自優(yōu)勢，相互學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短，拓寬了知識面，豐富了教師的授課內(nèi)容，更好地體現(xiàn)了各個(gè)專業(yè)課程間的整體性和連貫性。

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（責(zé)任編輯：孫晴）