“分布式發電與微型電網”研究生課程改革

李慧 厲虹 范新橋

摘要：結合本校電氣工程學科研究生培養目標和教育特點，優化“分布式發電與微型電網”的教學內容，使研究生能夠接觸電力領域的新知識與新技術，同時引入“研討式教學法”、“項目教學法”和多樣化考核方式，激發研究生的學習興趣，培養研究生對新問題的分析和解決能力，提高研究生實踐動手能力，實現“知識、素質、能力”的綜合培養。

關鍵詞：分布式發電；微電網；課程改革；項目教學法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）36-0098-02

一、引言

分布式發電是解決未來能源短缺的重要模式，而微電網作為“網中網”的形式是解決分布式發電無縫接入大電網的發展趨勢。《分布式發電與微型電網》課程從介紹未來電力系統發展所面臨的兩大問題出發，幫助研究生比較全面地了解分布式發電的關鍵技術和微電網的關鍵技術，在拓寬學生新能源利用領域知識面的同時，進一步增強他們投身新能源領域建設的使命感和責任感。

該課程涉及電力系統運行與控制、自動控制原理、計算機控制技術等多方面的知識，其內容主要包括分布式發電技術和微電網技術兩大方面，但現有的教學內容和教學方法均無法對研究生綜合素質能力進行有效培養。尤其是伴隨著第三次能源革命對電源、電網、儲能和通信等領域的全新要求，未來分布式電源與微電網技術的創新點將集中在并網保護及運行控制、微電網與配電網同步運行、分布式電源與配電網的能量流與信息流的交互等方向。

面對新知識、新技術地不斷涌現，研究生需要掌握的知識和技能也在不斷更新和增加。所以，要在同樣的時間內掌握成倍增長的知識和技能，就必須考慮引入先進的教學方法和教學理念，同時更新舊有的知識結構，不斷訓練和培養研究生提出問題和解決問題的能力以及實踐動手能力。作為擔負著為社會培養高級人才重任的專業教師，面對授課過程中存在的問題，有必要對現有的教學內容、教學方法和評價考核方式進行反思和改進，以適應社會發展的需要。

二、優化教學內容

本校電氣工程學科開設《分布式發電與微型電網》課程的總學時為32學時，改革之后的教學模式與學時安排包括：課堂授課24學時，研討課4學時，專題報告4學時，此外還為學生安排了開放式項目，但是不含在總學時中，要求學生在課外完成。

在課堂授課的24學時中，其內容包括分布式電源運行特性、分布式電源并網運行控制技術、分布式電源對配電網的影響、含分布式發電的配電網潮流計算、分布式電源在配電網中的優化配置、微電網管理與控制、分布式電源及微電網工程實踐等。研討課的4學時中，主要針對開放式項目的實施情況，安排了項目的開題、中期和期末答辯，在有限的時間內，迅速有效地提高學生的文獻閱讀及綜述能力、口頭語言能力和批判思維能力等。專題報告的4學時，則邀請校內外的同行專家學者給研究生進行學術報告，使他們的知識面不僅僅局限于本校電氣工程學科的范疇，還能讓他們知曉新時代環境下電力系統的發展趨勢及動態，為學生更好地適應社會需求打好基礎。

開放式項目的選題，一方面體現了與課堂授課的教學內容相一致，通過課堂理論知識的傳授使研究生掌握基本概念及方法，并利用課外時間查閱文獻，動手操作編制應用程序，獨自解決調試中出現的問題，培養他們處理實際問題的能力；另一方面，開放式項目的選題結合研究生未來的研究領域，讓他們能盡早地接觸，了解國內外研究現狀，進而做好充分的調研準備。

三、改進教學方法

原有的教學方法只是教師在課堂上單純地傳授，若采用先進的教學方法，可以實現由“以傳輸知識為主的教學方式”向“以解決問題入手，以提高學生解決問題的能力為目標，學生教師共同參與的教學方式”的轉變，由“以教師主導，課堂教學為主”向“以教師課堂引導，課后自主學習相結合”的轉變，從而有效培養學術型研究生的自主思考能力。

新型的教學方式是學習西方發達國家一流大學的研究生課堂組織方式，積極引導學生開展自主研討以及項目研究，屬于研討式教學[1]。研討內容的確定采用兩種方式交叉進行：（1）授課教師根據不同教學環節制定研討內容，并下發討論提綱，學生根據提綱課外準備，然后集中討論，闡述自己對制定議題的看法。比如，當講到光伏并網控制策略時，讓同學們搜集最大功率點跟蹤的實現方法，分析它們的優缺點。（2）由學生根據自己的興趣愛好，選定項目內容，提交課堂進行討論。先讓學生闡述其中的科學技術問題和相應解決措施和方法，再由其他同學進行提問、辯論和反駁，這個方式與開放性項目相結合。

此外，引入項目教學法[2]。所謂項目教學就是把與教學內容緊密結合的具體項目作為教師向學生傳授知識的載體，將隱含著課程相關理論知識的項目布置給學生，教師對完成項目的每一個環節提出基本要求，學生在教師的指導下對完成項目的方法進行分析、討論，然后學生自主進行信息收集和查閱參考文獻，并根據要求獨立自主地進行方案設計、方案實施、成果評定。本課程中所設置的開放式項目內容包括風電并網控制策略、光伏并網控制策略、風功率短期預測、超級電容器儲能的控制策略等，以此培養研究生對問題的分析和解決能力，提高研究生實踐動手能力。

比如，開放式項目的選題之一為儲能型直驅永磁同步風力發電系統并網控制。學生經過文獻查閱，選擇鋰電池為儲能裝置，設計了雙向DC/DC變換器控制策略，采用最優梯度法的最大功率點跟蹤算法以提高風力發電系統的效率，并在Matlab/Simulink軟件上搭建仿真波形，分析系統在風速變化時的動態響應和運行特性。仿真模型如圖1所示。

四、改革考核辦法

改革考核辦法，重在考核能力。研究生階段更強調素質和能力的培養，包括動手能力、工程實踐能力、實踐中運用理論知識解決實際問題的能力、相互合作能力和總結表達能力等[3]。改革后的考核方式為：課堂討論10%、專題演講10%、項目設計50%、撰寫項目報告20%、課堂考勤10%，其中項目設計包括方案設計、軟件程序設計、調試中遇到的問題及心得等。這種考試方式能夠盡可能地考核學生的各項能力，督促研究生有意識地加強對工程實踐和創新能力的鍛煉。

考核方式的多樣性給研究生以壓力和動力，激發他們的學習積極性和主動性，從而有效提高研究生發現問題、解決問題的能力，真正體現了“知識、素質、能力綜合培養”，并鍛煉研究生的文獻檢索和科技論文寫作能力，為后續的研究和碩士論文撰寫打下良好的基礎。

五、結論

通過在教學內容、教學方法、考核評價等方面進行“分布式發電與微型電網”研究生課程教學改革，一方面對北京信息科技大學電氣工程學科、課程建設以及創新型高級工程技術人才培養等具有極大的幫助；另一方面，對深化研究生教育教學改革，培養研究生綜合素質能力，使學科建設適應社會經濟發展等都具有重要意義。

參考文獻：

[1]李振心，李咸善，張濤.討論式教學在研究生培養中的實踐[J].新課程研究，2017，（1）：26-28.

[2]陳錫愛，王凌，王斌銳，等.基于項目教學的圖像處理與模式識別課程教學改革研究[J].教育現代化，2017，（2）：42-43，51.

[3]劉小敏，高述民，高宏波.高等林業院校“植物發育生物學”研究生課程教學的改革探索[J].中國林業教育，2017，35（1）：48-50.