基于工程教育專業認證的電力系統分析課程教學改革

鮮龍 陳偉

關鍵詞 工程認證 電力系統分析 系統教學法 教學改革

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.09.062

Abstract This paper takes the course of "Power System Analysis" as the research object of the reform. In view of the many problems existing in the course of teaching， it emphatically analyses the root causes of the prominent problems such as the repetition of teaching contents， the poor connection between students and theory， and the lack of close connection between theory and practice. It is further to implement the output-oriented curriculum. On the basis of the core concepts of professional certification such as student-centered and continuous improvement mechanism， this paper puts forward some reform measures to solve these outstanding problems， such as optimizing teaching syllabus， introducing systematic teaching method， implementing the method of combining extracurricular research innovation training with intracurricular project case analysis， and finally improves the course teaching quality and graduation requirements to achieve the goal of degree.

Keywords engineering certification; power system analysis; systematic teaching method; teaching reform

1 突出問題分析

1.1 電力系統分析課程教學內容的重復問題

受電氣工程及其自動化專業自身特性的影響，本專業的專業課程知識模塊劃分并不統一，容易出現課程教學內容重復的問題。而在本專業的課程中，電力系統分析課程教學內容的重復問題尤為嚴重。通過對比電力系統分析課程及其它課程的教學大綱，不難發現其電力系統各元件特性和數學模型的內容與電力工程、電機學課程內容重復;電力系統有功功率和頻率調整、電力系統無功功率和電壓調整內容與電力系統自動化課程內容重復;電力系統短路電流計算的內容同樣與電力工程課程內容重復。電力系統分析課程的教學內容涉及知識面廣、理論性強、學時相對比較緊張，而過多重復教學內容的講解，直接導致在教學過程中不能較為詳細、針對性地分析課程重點與難點內容，最終造成學生對所學內容不能深層次理解其內涵，更達不到融會貫通的效果。

1.2 教學內容由易至難過渡，學生前后銜接較差的問題

盡管電力系統分析課程教學內容比較繁多，但是從整體的模塊化知識點來看，相應的知識體系基本上都是在簡單系統分析的基礎上，將所得到的理論、方法及思想推廣、應用或過渡到復雜系統的分析。例如潮流分析是從簡單開式網絡到復雜閉式網絡的過渡;系統短路電流計算是從簡單的對稱故障分析推廣到復雜的不對稱故障分析;同步電機簡單的端口空載短路分析結論應用到復雜的端口負載短路。從往年教學過程中課堂表現反饋及考試情況來看，學生對簡單系統分析掌握的很好，但是對相同知識點過渡到復雜系統分析掌握情況非常差，即本課程的教學內容難易銜接問題較為突出。

1.3 課程理論知識與工程實踐結合不夠緊密的問題

前面已經提到電力系統分析課程有較強的理論性，教學內容有大量的公式推導，如電力系統的潮流分析部分;也有大量的理論分析計算，如電力系統不對稱短路故障的短路電流計算;還有大量集電場、磁場和轉體運動為一體的空間動態過程的抽象理解，如同步電機的突然三相短路和電力系統的機電暫態分析。若要將這些知識點的講解與工程實踐緊密地結合起來，需要學生有大量的工程行業背景儲備，而用于課程教學的學時畢竟是有限的，不可能詳細地給學生介紹相關的背景知識，直接導致本課程的教學內容無法緊密地與工程實踐相結合，最終影響到學生對相關理論知識的進一步深刻理解與掌握。

2 改革措施

2.1 以工程教育專業認證為契機，通過修改教學大綱解決教學內容重復的問題

過去每次修改教學大綱都沒有從整體系統設計的角度出發，各課程的教學大綱修改可以說是“各自為政”，各課程組之間缺乏對重復內容探討分析和溝通，所以每個課程組為了保證本組課程教學內容上的連貫性，基本都會保留重復的內容。

但是工程教育專業認證在課程體系模塊明確要求：各課程教學內容必須綜合考慮、整體規劃、系統設計，以達到每門課程能夠針對性地支撐對應畢業要求的具體指標點。這就為解決各課程教學內容重復的問題提供了強勁的推力。另外課程體系模塊還明確要求各類課程要有合理的比例，尤為強調的是工科專業最容易忽視的人文社會科學類通識教育課程，要求這類課程至少占到總學分的15%，使學生在從事工程設計時能夠考慮經濟、環境、法律、倫理等各種制約因素。本專業也毫不例外，前幾版培養方案課程體系的人文社會科學類通識教育課程遠沒有達到15%的比例。為了達到這一標準，就必須新增相關的課程，但是大學期間的課程總學分并沒有增加，只能通過減少各課程的重復內容，以縮小相關課程的學分從而給新增課程讓出對應學分。而這方面的要求為解決各課程教學內容重復的問題注入了決定性的動力。

綜上所述，本專業以實現工程教育專業認證課程體系的標準要求為契機，從整體規劃和系統設計的角度出發，通過各課程組老師反復討論，提出了重復內容解決方案，即將電力系統各元件特性和數學模型的內容保留在電力工程課程中;將電力系統有功功率和頻率調整、電力系統無功功率和電壓調整內容保留在電力系統自動化課程中;與電力系統自動化課程內容重復;而將電力系統短路電流計算的內容保留在電力系統分析中。最終達到了解決教學內容重復問題的目的。

2.2 通過鋪—承—啟的系統教學法解決學生難易銜接較差的問題

學生難易銜接較差的根本原因在于：電力系統分析課程的知識點涵蓋了多門先修基礎專業課程內容，而且課程的復雜系統分析計算涉及到矩陣運算、微分方程、非線性方程等數學基礎。要有效地解決該問題，應先保證學生具備扎實的專業基礎和數學基礎。

因此前序課程要對本課程的相關內容進行鋪墊，即系統教學法中所謂的鋪，有針對性地講解本課程所要用到的相關知識點，并將知識點如何運用到本專業以解決具體實際工程問題拋給學生，留有懸念激發出學生的好奇心，從而為在本課程中相關知識點的應用埋好伏筆。當然這就要求本課程組老師和前序課程組老師適時地進行溝通，要求在給本專業學生講解對應知識點時能夠對教學方法進行合理、針對性地調整，達到前序課程對本課程發揮好鋪墊作用的目的。

到了本課程的教學過程中，自然要著重配合前序課程所做的鋪墊引導性地講解，做好本課程對前序課程所埋伏筆的承接作用，即系統教學法中所謂的承。另外本課程的部分內容同樣是后續課程的必備知識點，那么除了做好前序課程的承接作用以外，還要做好對后續課程的啟發作用，即系統教學法中所謂的啟。

綜上所述，鋪—承—啟的系統教學法打破了傳統各門課程單獨進行教學設計的局面，使課程體系成為統一的整體，有利于工程教育專業認證中所強調的持續改進機制的執行。值得注意的是系統教學法能夠很好地解決本課程難易銜接較差的問題，對于其它課程也同樣適用。最終達到了大范圍、有效地提高專業認證畢業要求中所強調的培養學生解決復雜工程問題能力的目的。

2.3 通過課外科研創新訓練與課內項目案例分析相配合的方法，解決理論知識與工程實踐結合不緊密的問題

如何很好地將課堂所教授的理論知識與工程實踐緊密地結合起來，一直是工科專業教學方法改革所針對的重點問題，當然也是難點問題。

前已述及，本課程受諸多因素的影響，使其在教學過程中將理論與實踐緊密結合顯得格外困難。因此，為了從根本上很好地解決這一棘手問題，本專業開設了科研創新訓練課程，其模式參考研究生培養模式，任務是以教師科研項目為載體，使學生在教師指導下通過參加課題研討、專項輔導、參與實驗（活動）等多種方式，了解專業工程領域的前沿發展，積累一定的工程行業背景知識，培養學生分析、解決問題的能力及創新能力，進一步提高學生綜合素質。另外為了確保在專業課進行之前學生有一定的工程行業背景儲備，以及保證該訓練的連貫性，學生自大二起通過雙向選擇加入教師課題組或科研團隊，接受科研基本訓練。

通過科研創新訓練的鍛煉，到了本課程的課堂教學時，學生已充分了解了相關知識點的工程行業背景。那么在課堂上講解完具體的理論分析后，就可以配合具體工程項目案例進行針對性的理論運用訓練，這樣既可以為科研創新訓練提供必要的理論指導，又可以使本課程的教學內容緊密地與工程實踐結合起來，可謂一舉兩得。

總之，課外科研創新訓練與課內項目案例分析相配合的方法，能夠很好地解決理論與實踐結合不緊密的問題，從而最終促進了工程教育專業認證以產出為導向核心理念的貫穿落實。

3 結語

電力系統分析是電氣工程及其自動化專業的主干專業課程，其教學內容不僅有較強的理論性，而且在整個本科培養階段起著承前啟后的過渡銜接作用，同時涉及其它課程的知識面也頗為廣泛，尤其是在當今工程教育專業認證的大背景下，本課程的教學改革工作有任務重、時間緊、難度大、要求高的特點。因此，本課程及時地進行了徹底深入的教學改革，通過不斷地實踐與探索，理清了課程核心脈絡、優化了課程教學內容、改善了課程教學方法、加強了課程實踐配合，最終達到調動學生的學習主動性和積極性、保證良好的課堂教學質量、提高課程畢業要求達成度的目的。

參考文獻

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