基于工程教育專業認證的電力系統自動化課程研究

□危雪

基于工程教育專業認證的電力系統自動化課程研究

□危雪

工程教育專業認證是實現工程教育國際互認的重要基礎，高等院校的本科教學應圍繞工程教育專業認證的要求進行改革。本文闡述了基于工程教育專業認證所設計的電力系統自動化課程的教學研究理念和教學模式。

工程教育專業認證；電力系統自動化；課程研究

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保證制度。2013年6月19日中國成為國際本科工程教育學會互認協議《華盛頓協議》的成員，即我國的高等教育中凡是取得了工程教育專業認證的學生，就具有了國際互認質量標準的“通行證”。因此，工程教育專業認證是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，對我國的高等院校本科教育具有極大的意義。

電力系統自動化課程屬于目前我國能夠進行工程教育專業認證的專業——電氣工程及其自動化的專業主干課程。該課程圍繞電力系統自動化的基本概念、基本原理和實現技術以及反映電力系統自動化技術的新進展，如電網調度能量管理系統、分布式發電、微網控制、智能電站等內容進行教學，具有理論性和實踐性并重的特色。為了適應工程教育專業認證的要求，對該課程進行深入的教學研究是十分必要的。

一、圍繞工程教育專業認證進行教學理念改革

1.強調以學生為中心

工程教育專業認證以學生和用人單位對學校或專業所提供服務的滿意度來作為認證的重要指標，因此在電力系統自動化課程的教學中，注重以學生為中心應體現在三個方面：

（1)準確性。教學中對各類電力系統自動化設備的工作原理，必須要由淺入深進行清晰地闡述，特別是實現自動化的邏輯判斷要進行精準地推理，讓學生建立良好的知識儲備，為未來從事電力系統運行工作打好基礎。

（2)應用性。面向全體學生，將學生作為首要服務對象，協助并鼓勵學生獨立思考、查閱相關資料，然后在電氣專業實驗平臺上自主設計與電力系統自動化課程理論知識相關的實驗操作項目，若發現實驗現象與所學理論不符時，需指導學生嘗試自行解決，培養學生的創新思維，幫助學生更好地掌握所學專業知識，提高獨立研究的能力，有利于在未來工作中具有較強的獨立思考和解決問題的能力。

（3)先進性。電氣專業的學生未來是面向電力系統工作的，隨著電力系統的發展和工程技術的進步，對系統的運行管理主要是依賴各類電力自動化設備、應用各種自動化控制技術來完成的。因此，現場中所應用的電力系統自動化設備是最先進的，而且是通過了安全性和經濟性檢驗的設備類型。讓學生進入現場去認知真實的自動化設備，并由教師整理現場中的設備資料，回歸課堂上補充講解其工作原理，比傳統的課本教學效果要更好，也有利于學生更好地適應未來的工作，學生和用人單位都能從中受益。

2.強調以學生學習產出為導向

工程教育專業認證要求對照學生的核心能力、素質要求來評價專業教育的有效性。其根本目的是考核“教育產出”，即學生學到了什么，而非“教育輸入”，即教師教什么。因此，對電力系統自動化課程而言，學生學習后必須具備的核心能力應包括電力系統自動化基本工程知識的應用、電力系統運行復雜工程問題的分析、設計和開發電力設備自動控制問題的解決方案等，素質要求則應具有電氣專業職業規范、個人和團隊合作、溝通良好等。采用“能力導向”認證標準的其他方面，如對學生的評價方式、教師應承擔的責任、教學資源的合理投入等都要圍繞著學生的能力素質培養來設計，最終目的是要保證學生培養質量滿足職業的要求。

3.強調合格評價與質量持續改進

工程教育專業認證注重工程教育的基本質量，是一種合格評價，同時還要求專業建立持續有效的質量改進機制。因此，對于電力系統自動化課程首先應建立教學過程質量監控機制，其次建立學生課程結業后的跟蹤反饋機制，對培養目標是否達成要進行定期評價，最后能證明評價的結果被用于電氣專業的持續改進。

二、圍繞工程教育專業認證進行教學模式設計

工程教育專業認證對學生的培養要求應通過各類課程的教學模式設計來體現，所覆蓋內容需要在傳統教學上進行重新規劃，應偏重于學生解決工程問題的能力和專業素質的培養。電力系統自動化作為電氣專業的主干課程，應當按照工程教育專業認證要求，完全覆蓋以下內容：

1.工程知識

電力系統自動化課程涉及三個層次的工程知識：最底層是數學和物理，可以用于解決基本的工程計算問題；中間層是工程基礎知識，如電機、電力電子、信號與系統、自動控制理論等，可以用于解決對工程邏輯理解的問題；最上層是工程專業知識，如電力系統分析、繼電保護、電力系統遠動與調度、智能控制等，是系統解決復雜工程問題的關鍵知識。因此，學生要具備良好的專業基礎，這三個層次的工程知識在課程教學中需全部得以應用，缺一不可。

2.問題分析

電力系統自動化是電力系統運行的實現手段，因此電力系統自動化課程中涉及的工程問題眾多，如發電機并網運行、勵磁調壓、頻率調節等，這些工程問題是現場中最重要的安全運行問題，對電力系統是否能正常工作起著決定性作用。對這些工程問題經過提煉和設計，可綜合成為一系列復雜工程問題，讓學生應用數學、物理和電氣專業知識中的基本原理，識別、表達、并通過文獻資料等來研究分析這些復雜工程問題，以獲得有效結論，提高學生分析問題的能力。

3.設計、開發解決方案

在電力系統自動化課程教學中，傳統教學資源在解決問題時有既定模式的解決方案，但是現場中復雜工程問題的解決方案往往很少只有唯一的一種方案，總是在眾多方案中取其最佳來作為最終的解決方案。因此，在教學中，應當允許和鼓勵學生針對復雜的電力系統運行問題，應用其掌握的工程知識，對問題進行獨立分析，并能夠自主設計解決方案。以系統電壓降低為例，此類問題的解決方案可以通過分析和計算發電機組的無功備用容量以及運行成本，來決定是采用發電機利用自身調差系數自動調節勵磁升高電壓，或減少負荷中較大容量的無功負荷，或利用全廠AVC進行無功自動分配來穩定電壓，或在配置點自動增加全系統無功電容補償裝置等方案來恢復電壓到正常值。同時，所采用解決方案的效果還取決于特定需求的系統的運行條件，只要條件發生了變化，原來最優的方案就有可能不再適用，而必須選用新的解決方案。指導學生在設計、開發解決方案的環節中，也能根據所發現的問題培養學生的創新意識，做到綜合考慮各類影響電力系統運行的因素，充分應用自動化設備和自動化控制技術的知識來培養學生全面分析解決復雜工程問題的能力。

4.使用現代工具

在電力系統自動化課程教學中，有些知識點是可以進行模擬的。例如電力設備的信號采樣，可以在教學環節中利用現代工具進行學習的擴展，如利用MATLAB平臺讓學生自主開發信號采樣模型，通過建立不同的初始信號，模擬出各類采樣信號輸出結果，讓學生擺脫傳統的公式記憶，而從更形象直接地理解電力設備自動采樣的原理。

5.職業規范

電力系統的運行是依據各類運行規程得以順利開展的，運行規程是所有電力系統工作者的操作守則和安全保障。在電力系統自動化課程教學中，必須引入并結合自動控制操作，講授與現場完全一致的電力系統運行規程，在課堂上設計相關操作項目，讓學生以運行規程嚴格模擬各項操作，理解并遵守工程道德和規范，履行責任，培養其安全工作意識。

6.個人和團隊

電力系統自動化課程教學中，應設計某些大作業項目，以若干學生劃分為一個項目組，并由其自主推選出組長，在組長的安排下，其余組員在項目中承擔計劃制定、執行、監督、管理等不同的角色，培養學生在未來工作中能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。

7.持續改進

對教學效果的評價，要建立教學過程質量監控機制。在電力系統自動化教學中，各個知識點環節都要明確給出培養目標和質量要求，通過教師現場跟蹤每個學生的學習環節、設計環節、合作環節等過程進行監控和質量評價，并以此計入課程考核成績的50%；同時還應定期進行課程教學模式改進和教學質量評價，并建立學生后續課程跟蹤反饋機制，對課程培養目標是否達成進行定期評價，將所有評價的結果用于電力系統自動化課程及電氣工程專業的持續改進。

三、總結

工程教育專業認證使得我國的高等教育與國際教育成為一體化的趨勢越來越強。未來的高校本科教學應當遵循認證的要求，定期進行課程教學模式改進和教學質量評價，在條件允許下，還可建立用人單位對學生的社會評價機制，將所有評價的結果用于專業的持續改進。

[1]陸勇.淺談工程教育專業認證與地方本科高校工程教育改革[J].高等工程教育研究,2015,(6):157-161.

[2]謝迎娟.翻轉課堂模式下提升學生創新能力的應用與實踐[J].新課程研究（中旬刊),2016,(5):35-37.

（編輯：郝 嬋）

G642.4

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1671-0568（2016)26-0076-02

危雪，三峽大學電氣與新能源學院副教授。研究方向：電力系統運行研究。