面向行業需求的“電力工程”課程教學探討

摘要：“電力工程”課程涵蓋電力系統穩態分析、暫態分析和發電廠電氣部分，是繼電保護、輸配電、電網監控等專業方向的主要專業核心課程之一。電力行業應用型本科人才的培養應面對行業需求理論和工程并重。針對目前課程教學中存在的難點和不足，構建工學一體化教學體系，緊密結合行業發展，突出體現工程應用背景，重組和更新教學內容，采用開放式課堂教學、實踐教學和科創模式教學的三重教學模式，更新傳統教學手段，引入軟件教學和討論組形式，有效促進學生課程學習的效率，增強學生工程實踐能力，更好地適應行業需求。

關鍵詞：電力工程；行業需求；教學；工學一體化

中圖分類號：G642.421#8195；#8195；#8195；#8195；#8195；文獻標識碼：A#8195；#8195；#8195；#8195；#8195；文章編號：1007-0079（2014）18-0053-02

“電力工程”課程是電氣工程及其自動化專業中繼電保護、輸配電、電網監控、供用電等專業方向的主干專業課程之一，它涵蓋電力系統穩態分析、電力系統暫態分析、發電廠電氣部分，是一門理論與實踐并重，涉及內容廣泛，物理概念與計算要求均較高的重要專業課程，也是電氣工程及其自動化相關專業方向的核心專業課程。“電力工程”課程應針對應用型本科院校的特色，[1]緊密結合電力行業需求，突出行業特色，利于培養適應電力行業發展的工程技術人才。

當前中國電力工業迅速發展，隨著計算機技術、現代控制技術、電力電子技術和電氣設備的不斷更新與發展，設備更新及新設備的出現，新技術的出現，電力系統網絡構架的變化，對電力行業的工程技術人員也提出了更高的要求，這使得“電力工程”課程在教學內容、教學手段、教學模式等方面多方位的改革勢在必行。

一、電力工程課程教學現狀

1.課程內容偏重理論，工程技術體現不足

“電力工程”課程內容較多，與電力行業相關性強，在整個教學計劃和學生培養中起著十分重要的作用。[2，3]以南京工程學院為例，該課程為多學時課程，計劃學時為112課時，分為兩個階段，第一個階段以電力系統分析的內容為主，第二階段以發電廠電氣部分的內容為主。具體課程內容與課時分配見表1。

表1#8194；“電力工程”課程教學內容與學時分配表

框架內容具體內容課時小計

電力系統

穩態分析電力系統基本概念、電力網參數及等值電路1264

電力系統穩態分析與計算14

電力系統有功功率平衡及頻率調整8

電力系統無功功率平衡及電壓調整10

電力系統

暫態分析電力系統短路電流計算10

電力系統運行的穩定性10

發電廠電氣

部分電氣基本概念、導體的發熱、電動力1248

電氣設備工作原理及選擇14

電氣主接線10

廠（所）用電、配電和接地裝置12

從表1中可以發現“電力工程”課程內容涵蓋非常廣泛，包括電力系統運行和控制的基本概念以及發電廠和變電所電氣設備運行的原理及原則，基本以經典理論為主，涉及大量計算分析，理論性偏強。作為繼電保護、輸配電等專業方向的核心專業課程，如何更好適應行業需求，面向行業發展，增強工程實踐技術，教學內容亟待重組和更新。

2.實踐教學模式較為單一，課時設置不足，無法滿足工程實踐需要

目前在“電力工程”課程開設之前，預先設置了專業認識實習環節，課程結束后設置了課程設計環節，作為繼電保護、輸配電、供用電等專業方向的專業實踐必修課程。認識實習使學生在專業課程學習之前，對電力系統的結構和運行建立初步的整體概念，了解電力網絡的結構，認識發電廠和變電所的基本設備和接線方式等專業知識。課程設計利于學生在完成“電力工程”課程理論學習之后以統籌總結重要知識點，完整地運用原始資料計算設計變電所的主接線方式和主要電氣設備。

學生在完成實踐教學內容時，普遍感覺認識實習課時較少，在變電所和發電廠的感性認識達不到認識實習的要求，而課程設計中無法掌握現場工程設計的要點，偏重于理論計算。實踐教學是應用型本科院校面向行業需求服務的重要環節，有必要進一步豐富教學模式，增加實踐課時，強化實踐教學。

3.教學模式和手段過于單一，不利于建立工程概念

目前“電力工程”課程教學中仍以傳統課堂教學為主。但是電力系統的生產、運行過程以及電力設備結構都十分復雜，特別是電網運行控制環節和設備運行狀況、電力系統運行方式的改變和調節過程時，其動態的變化過程用傳統方法講解，費時費力，效果不佳。因此必須建立多重教學模式和手段，強化課堂教學的同時，采取多種教學形式使學生面對的不是空洞、枯燥的理論和繁復的計算，提高學生的學習興趣和理論聯系實際的能力，幫助培養學生的工程概念。

二、構架工-學一體化教學體系

“電力工程”課程的教學特點非常突出，一方面是理論性，另一方面是工程性。現代教育強調以學生為教學主體的主動學習，激發學生的學習興趣，將枯燥的學習過程變為引人入勝的研究探索活動。經過長期的教學實踐探索，筆者設計了一套“興趣培養—理論教學—工程實踐”多層級交叉融合的“電力工程”課程工—學一體化教學法。它主要體現在教學內容、教學模式和教學手段三個方面。

1.工程與理論融合，實現教學內容重組與更新

“電力工程”課程結合應用型人才培養目標，對理論知識的要求應圍繞著工程實際應用。緊密結合電力工業的發展和要求，全新梳理教學內容。教學內容重組中在講述與課程相關的基本原理知識和成熟技術成果的基礎之上，補充電力行業最近10年來重大科技研究與重點示范工程應用成果，以及未來5～10年關鍵技術的發展方向，擴大學生的專業知識視野，讓其及時了解電力系統的重大事件和重大科研成果，以及該專業的技術成就和未來的發展方向。主要反映在以下幾個方面：

（1）更新和優化教學內容，及時反映本學科領域的最新科技成果，補充與課程相關的當前電力系統運行的新概念、新元件、新設備、新技術；

（2）電力系統潮流控制的方法中增加了FACTS元件的講解，介紹電力工業靈活交流輸電系統實際工程應用背景，拓展潮流控制的工程意義；

（3）電力系統無功電源中增加了新型電力電子設備的介紹；

（4）電氣設備中突出了與現場結合緊密的SF6全封閉組合電器的介紹；

（5）增加新型電力互感器和新能源發電的相關介紹；

（6）簡化電力工程中復雜數學模型的推導過程，側重電力工程計算和分析中的結論分析，從而加強電力系統基本物理概念的掌握和理解。

面向電力行業發展的教學內容重組與更新使其更適應于應用型人才的培養要求，全新的教學內容深受學生們的喜歡，既激發了他們的專業興趣，又有效地強化了專業教育。

2.實現工—學一體化教學模式

（1）開放式課堂教學。開放式課堂教學是針對傳統教育中以“課堂為主、教材為主、教師為主”的封閉性教學弊端而提出的。通過改革單一教學方法和教學手段，構建開放式的課堂教學，讓學生成為教學中的活躍主體。一方面，增強教與學的互動性，即教師在講解過程中鼓勵學生提問，開展現場討論。通過討論，深化學生對知識點的理解和掌握。另一方面，柔性延拓“45分鐘”課堂時間。一般高校專業課程的課時安排往往都會相隔2～3天，時間較長，為此，在每一次課堂結束時，首先將下一次課堂主要內容提煉為若干思考問題，引導學生課后獨立思考，發現問題。然后在下一次上課之前，安排學生談談學習和思考的認知，發表自己的言論，教師做好引導工作，針對學生的發言，肯定他們說得正確的地方，也指出他們理解上的偏頗，并在接下來的課堂講授中及時地進行有針對性的解惑。

（2）拓展實踐教學。適當增加“電力工程”課程實踐教學跨度，充分利用校內仿真實驗室和校外實訓基地，強化認識實習的要求，增加課程設計的工程實踐意義。校外仿真實訓和校外生產性實訓有機結合，學校與行業企業緊密合作，建設校外實訓基地，充分利用電力行業的生產培訓基地，做到布點合理，功能明確，能夠滿足學生了解企業實際，體驗企業文化，有效成為課堂教學的有力補充。

（3）引入科創教學模式。“電力工程”課程建設的一個重要目的就是建立學生的工程和創新意識，在課程內的教學環節中，培養和提高學生的基本創新意識和創新能力。結合學校對大學生進行科技創新活動的大力支持，在教學中注重分析當前電力行業的新技術，啟發學生從小處著手接觸電網及設備運行與控制中的知識點，鼓勵學生根據自己的興趣結合電力系統發展申報科技創新項目，認真指導項目申報書的撰寫、科技創新項目的實施、學術論文的撰寫等各個環節。給學生創造良好的工程和創新環境，并激發他們專業課程學習的動力和活力。

3.采用工—學一體化多重教學手段并行

在教學過程中，注重運用現場教學、案例教學、討論式教學等多種手段，將理論知識融于實際應用，讓學生在教與學的互動過程中發揮主觀能動性，靈活運用所學知識，創新性地完成各類應用操作，達到學以致用的教學效果。

（1）充分利用現代教育技術豐富課堂教學。“電力工程”教學內容相當多和復雜，有些物理概念相當抽象，建議一方面充分利用現代技術， 豐富教學手段；另一方面注重細節的講解，明晰教學思路，實現傳統教學與多媒體教學有機結合。針對課程要點、難點的講解，輔助圖形圖像資料和動態模擬動畫的演示等。利用各種媒體手段制作圖文并茂的教學課件，增加學生感性認識，從而建立電力系統整體概念。逐步實現了多媒體教學和網絡化輔助教學的目的，增強了學生對本課程的學習興趣。多種教學方法和教學手段靈活使用，活躍課堂氣氛，調動學生學習的積極性。使學生對電力系統中的電磁關系有更加清楚、直觀的認識和理解， 也可提高學生學習的積極性。

（2）軟件模擬教學。“電力工程”課程工程性特點顯著，部分內容邏輯性強，公式推導較多，“物理過程”的表現是傳統方法授課的最大難點之一，用一般方法講解，費時費力，效果不佳。采用ETAP等相關軟件設計模型，模擬實際小網絡，建立仿真模型，[4，5]實現計算機仿真動態模擬表達，生動、直觀、易于理解，可以取得其它方法無法取得的效果，大大節約授課學時。幫助學生建立電力系統、電力網運行的整體概念。利用實用的潮流計算、短路計算、無功優化、靜態/暫態穩定計算等分析軟件，使學生面對的不是空洞、枯燥的理論和繁復的計算，而是可操作的模擬系統，提高學生的學習興趣和理論聯系實際的能力，培養學生的工程應用能力。

（3）組織分組討論課。課堂討論的教學目的是為了培訓學生分析問題、解決問題、陳述觀點、團隊合作、參與討論及論文寫作等多方面的綜合能力。讓學生既勤于獨立思考又善于團隊合作，在相互討論中鍛煉邏輯思維能力，發現問題，然后綜合運用所學知識去解決實際問題，逐步培養學以致用的創新能力。

三、結論

“電力工程”課程作為應用型本科院校中繼電保護、輸配電和供用電等專業方向的一門重要專業核心課程，應該根據現代電力工業的發展以及行業對高級電力工程技術人才的要求，合理調整和完善教學體系。面向行業需求，探索建立了工—學一體化教學體系，完成了教學內容的更新與重組，構造了工學復合教學模式，采用多種教學手段并行，有效幫助學生激發課程學習中的興趣，有助于建立電力系統運行的工程概念，更好地適應電力工業的發展和需求。

參考文獻：

[1]潘懋元.應用型人才培養的理論與實踐[M].廈門：廈門大學出版社，2011.

[2]張靠社，張欣偉，寧聯輝，等.《電力系統分析》課程的教學改革和實踐[J].電力系統及其自動化學報，2008，20（2）：126-128.

[3]湯雨.“電力系統自動化”課程教學改革方法思考[J].中國電力教育，2013.（2）：57-58.

[4]徐敏，彭瑜.MATLAB在“電力系統分析”教學中的應用[J].電力系統及其自動化，2010，20（3）：152-155.

[5]李宏偉，梁軍，志浩，等.基于MATLAB的多機電力系統建模與穩定性分析[J].繼電器，2004，32（15）：79-84.

（責任編輯：王意琴）