大工程背景下的《電力工程基礎》課程改革

李慧+張利+范新橋

（北京信息科技大學 自動化學院，北京 100192）

摘要：在現代大工程背景下，對《電力工程基礎》課程的教學手段和方法、實踐教學環節、考核評價方式、網絡教學平臺建設等幾個方面進行了改革，提出將同化理論與CDIO工程教育模式應用到《電力工程基礎》的理論和實踐教學，相輔相成，提高學生的學習興趣、工程應用能力和團隊協作能力。

關鍵詞：同化理論；CDIO；電力工程基礎；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）49-0078-02

《電力工程基礎》是電氣工程及其自動化專業的核心課程，在其課程體系中占有舉足輕重的地位。為了滿足中國工程教育專業認證協會制定的《工程教育認證標準（2015版）》中關于電氣工程專業的補充標準，本課程組將“電力工程基礎”更名為“電力系統分析”，同時為了適應大工程背景下應用型人才培養目標，課程組將從教學手段和方法、實踐教學環節、考核評價方式、網絡輔助教學等幾個方面對該課程進行改革，使學生能夠很好地掌握電能的生產、輸送、變配等相關的工程基礎理論和計算方法，能夠應對電氣工程領域的復雜工程問題，具備較強的工程計算能力和應用分析能力。

一、教學手段和方法的改革

以往的教學方法都是以教師為中心，以課堂講授為主、驗證型實驗為輔的傳統模式。教學手段過于單一，從書本到書本，采用教師講、學生記的“填鴨式”教學模式，偏重于對概念、理論及計算方法的講解而脫離實際應用。為了適應大工程背景下對應用型人才需求的現狀，我們要不斷地探索新的、有效的教學方法和手段，把傳授學生知識改為傳授學生學習知識的方法，讓學生由“被動”變“主動”學習，才能為以后更長遠的學習打下堅實基礎。

1.同化理論的應用。1963年美國紐約大學研究院教育心理學教授奧蘇泊爾提出“同化理論”概念，其核心思想是：學習者在學習新知識過程中對已有的認知結構進行重新改組，使自己原有的觀念發生變化，這樣才能有利于新知識的掌握和消化[1]。

引導學生在自己的頭腦中建立已有的理論知識和框架，鼓勵學生主動地去學習相關的新理論知識，并將新知識與自己頭腦中原有的理論知識之間建立起實質性的聯系，即新舊知識融合。比如，在講完輻射狀配電系統潮流計算方法后，若引入分布式電源到配電網，會使原有的潮流計算方法有何變化？如何解決含有分布式發電的配電網潮流計算？學生利用課余時間查閱課外資料，增長見識，使枯燥的理論在自己的頭腦中變得生動起來，從而使課程學習變得有趣起來。變被動學習為主動學習，學生的積極性比傳統的教學將顯著提高，積極參加問題的討論。

2.CDIO工程教育模式的應用。CDIO工程教育模式是以美國麻省理工學院為主導，采用構思、設計、實現和運作的模式，是“項目教學”的集中概括和表達。該模式可以讓學生以積極主動的態度成為學習的主體，并在項目實踐中獲取工程能力[2]。CDIO工程教育模式與“同化理論”的教育理念相同，也是讓學生變被動學習為主動學習，區別是它改變以往教學中重理論輕實踐的弊端，培養學生的團隊協作能力。

在CDIO工程教育模式下，可以采用分組法、任務法及項目法等多種方法，不僅提高學生學習的參與性、學習興趣和創新能力，還可以培養學生解決問題能力及團隊合作能力。以分組法為例，由于該課程是大班上課，授課人數為70多人，每個學生的水平差異較大，所以在第一次課上，以本課程應用到的先修課程像《高數》、《電路》、《工程電磁場》等部分知識點為考查目標，進行一次摸底考試，摸清學生基礎知識的學習水平，并將他們按照高低相結合的方式進行分組，挑選分數最高的同學擔任小組長，在整個學期中由他（她）帶領全組同學，互幫互助，培養同學之間的團隊協作能力。

二、實踐教學環節的改革

傳統的實驗教學一般都處于從屬地位，學時安排較少，實驗教學的內容較為固定，一般都是針對一些原理和現象的驗證。本課程的實驗學時為8學時，占課程總學時的15.4%，實驗內容主要是利用電力系統仿真軟件EDSA進行潮流計算和短路計算。教學形式較為單一，學生都是按照教師的示范或指導書的步驟去操作，限制了學生創新思維能力的提高。

1.同化理論應用到實踐環節。課程組考慮將奧蘇泊爾的同化理論也應用到實踐教學環節，要求學生有意義地進行發現式學習，發現問題，解決問題，從而避免被動式接受學習。一方面，調整課內實驗內容及學時，依托電氣實訓平臺將理論部分與實踐環節有效地結合起來；另一方面，利用開放性實驗、大學生創新項目等課外實踐環節，擴展該課程的實踐教學形式，提高學生的工程應用能力和創新能力。比如，講完第一章電力系統的基本概念后，組織一次學生的認識實驗，通過實驗平臺的使用了解整個電力系統的構成，擺脫以往只見理論，沒有實物環節的缺陷，調動學生對理論學習的興趣；同時，為了發揮實驗環節的效果，提供實驗思考題，讓學生課后獨立完成，培養學生的學習積極性和自學能力。

2.CDIO工程教育模式應用到實踐環節。CDIO工程教育模式下的項目法可以很好地應用到實踐環節，發揮項目組成員的動手能力、思考能力、團隊協作能力等，完成從項目開題、項目實施到項目結題的全過程訓練，將電氣類專業知識與工程實際有效地結合起來，培養學生成為具有良好職業素質、堅實理論基礎、較強實踐能力的應用型技術人才。例如，安排一個開放實驗項目為“含分布式發電的配電網潮流計算設計”，要求學生利用Matlab軟件編寫潮流計算程序，并與EDSA仿真軟件結果進行對比，驗證其正確性。這個項目就要求項目組成員必須弄清楚分布式發電節點的處理方法、潮流計算流程、Matlab軟件的使用方法等，訓練學生采用科學方法對電氣工程領域復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據、并通過信息綜合得到合理有效的結論等。

三、課程考核評價方式的改革

現有的考核制度都較為死板，大多數高校學生關注的學習重點是老師要考什么內容，而不是什么對自身發展有用；考試前采用“刷夜”的復習手段，為了考試而考試，而不是平時去理解吸收；此外，平時成績中的作業練習往往存在抄襲現象，導致總評成績水分較大。因此，課程考核評價方式改革刻不容緩。

一方面，適當減少期末考試分數的比重，增加討論小組的考評結果以及課程實踐綜合評分的比重，這樣既能達到考核的目的，又能提高學生學習的積極性。另一方面，健全學生獎勵辦法，將實踐項目成績折算成相應的綜合素質學分，在助學金、獎學金以及評優中優先考慮，這樣學生就會以極大的熱情和積極性去完成相關課程內容的學習[3]。最終形成了既重視基礎理論知識又鼓勵學生自主創新學習的多元化、綜合性的新型考核機制，改變以往主要依靠卷面分數來衡量學生知識掌握能力的現狀。

四、網絡輔助教學的開設

充分發揮網絡優勢，構建網絡輔助教學平臺，建立“電力系統分析”課程教學資源網站，開展翻轉課堂教學，拓展學習資源，進行混合式教學，其內容主要包括：學習資源、網上答疑、網上討論等。學習資源以多媒體形式為主，如教學課件、電子教案、演示動畫、常用軟件、以及教材中沒有涉及到的新知識、新技術和學科前沿問題等，既使學生復習課上所學內容，還可以擴展自己的知識面，完善自己的知識結構。網上答疑彌補了課后答疑不方便的缺陷，可以使學生對平時學習中遇到的問題和困難及時與教師溝通，擴寬了師生互動的時間和空間。網上討論可以及時了解學生對某一知識點的大致掌握情況，從而在授課過程中更能做到有的放矢。學生們利用這個輔助平臺，變被動式學習為主動式學習，增強了學生對課程學習的興趣。

參考文獻：

[1]李振興，張濤，楊力森.同化理論在電力系統自動化課程教學中的應用分析[J].2014，（301）.

[2]張燕.基于CDIO工程教育理論的計算機基礎課程教學改革和創新[J].電子制作，2016，（2）.

[3]紹家儒，楊瑜.以工程應用為導向的基礎力學課程改革與創新[J].科教導刊，2016，（3）：24-25.