案例教學在《電力系統不確定性理論與測度》課程中的應用研究

楊曉梅 劉亞梅 李長松 肖先勇

摘要：《電力系統不確定性理論與測度》是電力專業里一門交叉型課程，根據電力系統課程的獨特性，結合現有教學環境，按照課程教學目的，文章根據課程教學中出現的缺點與不足，從教學內容、教學理念和教學方式等方面進行了改革。通過引入案例教學，激發學生對電力系統不確定性理論深入了解的熱情，使學生更加充分理解課程內容，同時培養學生的分析解決問題能力、工程實踐能力，整體上提高學生的綜合素質。

關鍵詞：案例教學;《電力系統不確定性理論與測度》;應用研究

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）11-0216-03

電力系統是地球上人造的龐大復雜系統，包含諸多定性的、不精確的、不完全的和不確定的現象、事件和信息，并大量存在于系統優化、規劃、預測、控制與評估等領域，在數學上，均可抽象為不確定性。因此，學習和掌握電力系統不確定性理論，已成為電力系統博碩士研究生、科研人員和高級工程技術人員的重要能力[1]。傳統的教學方式與當前教學需求之間矛盾日益凸顯，為了適應當前教育教學需求，進而在教學中引入案例式教學方法。該方法是通過典型案例的引入，提高學生接受新知識的積極性，通過對案例的深入分析與探討，使學生更加深入理解課程內容，培養學生理論與實際相結合的思想意識。同時在典型實際案例的學習中，可促使學生將之前所學知識交叉對比、有機結合，幫助學生建立并完善電力系統知識體系。

一、案例教學法的思想內涵

案例教學是當下熱門的一種啟發式、開放式的教育教學方法。依據課程特點，教學人員事先精心挑選符合的實際案例，并準備相應的案例教學方案，引導學生對案例的閱讀與思考，以開展小組或集體討論的方式，促使學生反復交流與思考，進而達到融會貫通的教學目的。通常案例教學以一定的相關理論為基礎，運用多種信息、知識、經驗、觀點的交流與碰撞，來實現理解知識和啟發思維的教學目的[2]。被應用于案例教學的典型案例是以實現相應教學需求為目的，其典型事例是以一定的相關事實為基礎，通過精心編寫而成的故事，既不是無故編出來的假故事，也不是用來闡述事實的案例。學生通過課堂上案例的引入，經過相互的討論和分析之后進而理解和掌握相關知識，進而提高學生對問題的分析與解決的能力，整體上提高學生的綜合素質。

普遍來說，案例教學法在課程運用中的實施步驟如下：首先，老師在教學中提出典型案例，引起學員對典型案例興趣;接著，學生通過對典型事例的思考與分析，闡述自己對案例的理解，提出相應的解決思路和方法;進而，學生之間相互交流各自對問題的理解與分析，相互討論進而優化各自解決方案;最后，老師對學生提出方案總結與歸納。教員在案例教學的組織與實施過程中的作用不僅在于激發學生的學習積極性，同時還起到了對教學過程引導與把控的作用，進而達到使學生融會貫通的教學目的[3]。

二、《電力系統不確定性理論與測度》課程特點

電力系統是人造的復雜動力學系統，也是復雜的物理信息系統，運載的除了電能量外，還有運行信息、狀態信息、電能與電量信息、電力市場信息、統計信息、管理信息、決策信息、預測信息和控制信息等，這些信息從不同角度反映了系統結構狀態、運行狀態、安全性、穩定性和經濟性，同時還反映了與環境、社會等的和諧關系。電力系統的各種信息來自觀測和感知數據，有時是確定性的，但更多是不確定性的，可以說，不確定性在系統內無處不在，無時不在。電力系統物理量和信息量具有復雜不確定性，如隨機性、模糊性、粗糙性、模糊隨機性、雙重隨機性、雙重模糊性等，這些不確定性可抽象為由內涵、外延、邊界引起的不確定性，或由排中律、因果律、定義域等缺失引起的單一隨機性、模糊性和粗糙性，但更多時候表現為由單一不確定性按不同時空組合而成的復雜不確定性。

《電力系統不確定性理論與測度》課程具有內容繁多、理論性強、多學科相互交叉等鮮明特點，對老師日常教學任務的完成產生挑戰。教學課程內容包含很多難點，其中難點大多為抽象、枯澀、難懂。學生大多只能通過背誦來達到強記的目的，使學生對知識點的理解與掌握產生嚴重不良影響。通過運用案例教學法，積極引導學生主動參與對案例的思考與分析，激發對案例的分析與討論的熱情，有效避免對知識的死記硬背，加深對知識的理解與感悟，提高同學們分析問題解決問題的能力。

三、教學案例的選取

根據課程特點挑選合適的典型案例、精心案例，在《電力系統不確定性理論與測度》課程準備過程中，教學案例選擇應以課程本身特點、學生接受程度以及教學目的等多方面因素綜合考量。所提典型實際案例應以激發學生對電力系統不確定性理論深入了解的熱情，使學生更加深入地理解課程內容，同時培養學生的分析解決問題的能力。因此，典型案例的選擇是案例教學法在課程教學中得以取得顯著效果的關鍵因素。

在《電力系統不確定性理論與測度》課程的前期備課過程中，典型工程案例的挑選應以具有典型性、實際性與驗證性的案例為重點考慮對象。《電力系統不確定性理論與測度》課程具有很強的專業性與抽象性。課程內容包含大量的抽象概念與理論，所以所舉典型案例必須具有一定真實性，避免學生直接對抽象概念的接觸[4]。實際中電力系統不確定性的案例不計其數，在短暫的課堂上不可能一一列舉，因此，應挑選最具典型性的案例作為目標案例。在學生就案例進行廣泛討論分析時，老師可根據案例分析結果牽引至其他相關問題的解決上，因此，所選案例應具有啟發同學思維的特點。

應用于《電力系統不確定性理論與測度》課程的案例應具有真實性、典型性與啟發性的特點。由于課程所具有的交叉性，所選案例最好涉及電力系統不確定性的多個知識點，使學生可以通過有限例子舉一反三，有助于培養學生多角度分析、多維度思考問題的能力，促使學生將之前所學知識交叉對比、有機結合，幫助學生建立并完善電力系統知識體系。

《電力系統不確定性理論與測度》課程核心內容的80%通過實際工程案例和研究課題切入，通過實際案例講解課程理論，達到提升學生理論解決科學和工程問題的能力的目的，從而將枯燥的理論扎根于本學科領域的實際科學與工程問題的分析、解決與研究中。案例來自電力系統安全運行，設備與系統可靠性電能質量與優質供電，負荷預測與電能效率，可再生能源及其并網運行帶來的新問題等，能覆蓋整個電氣工程學科的主要研究領域和熱點領域。[5-8]

四、案例教學的具體實施過程

在《電力系統不確定性理論與測度》課程的教學過程中，老師身兼案例教學的組織者與掌控者的雙重身份，應對課程教學進程與案例教學的引入具有良好的把控能力，把握課程方方面面。本課程的案例教學具體實施過程如下。

1.教案準備。老師根據《電力系統不確定性理論與測度》課程具有很強的專業性與抽象性的特點為基礎，選擇具有真實性、典型性與啟發性的事例作為典型實際案例。通過典型案例引出基礎理論的逆向教學，有助于培養學生多角度分析、多維度思考問題的能力。

2.案例引入。課程教學時，老師在合適時間巧妙引入典型案例，激發學生的好奇心與求知欲。引導學生對案例內容的閱讀與理解，找出案例中的關鍵點，結合典型案例背景知識，分析其中各工作要素之間的聯系與區別，就其中關鍵性問題提出合理的解決思路。根據課堂所學的理論與知識，提出自己解決問題的方案，同時學生將自己的解決思路與方案記錄下來，撰寫方案提綱以便后續討論總結。

3.互動討論。討論部分按照兩步進行：首先進行小組討論，老師按課程人數和學生特點綜合考慮，將班級分成多個小組，每個小組4—5人，并由每個小組人員選舉出一個小組長。各小組長負責掌控各小組內部討論，總結小組討論成果。促使各小組內成員相互討論，進行激烈的多維度思維碰撞，啟發同學們的思維。接著進行班級討論，各小組在組內討論環節產生各自小組的不同解決方案，接著由老師引導各小組進行班級討論。在激烈的思想碰撞中，相互補充，不斷完善優化問題的解決方案。通過對典型案例的相互分析與討論，可以使學生對典型案例有更深入的分析，對課程相關知識點有更透徹的理解。

4.歸納總結。通過前面的廣泛討論，各組均產生各自的解決方案。老師在此環節中需要將所教授的理論與方法和案例結合起來，針對每個解決方案，仔細分析其思路的正確性，逐步解析方案的優缺點，總結歸納同學們所提解決方案。通過老師的歸納總結，有助于培養學生良好的啟發性思維，是對互動討論的進一步升華，加強學生對知識理解與掌握的深度與廣度。

五、結語

將案例教學方法引入《電力系統不確定性理論與測度》課程的教學實踐中，精選教學案例，確保案例具有針對性、實效性、吸引力和感染力。同時注重學生與教師間的互動。教師采用“問題提出”的方式引導學生進行案例分析，要求學生進行課前內容資料的查找與PPT制作，在課堂實踐中，教師抓住核心、關鍵問題，在案例講解中起著引導、控制和導演的作用。注重培養學生理論知識分析、解決實際問題的能力。通過將單一與雙重不確定性理論與測度在電力負荷預測、電網安全穩定運行、電能質量與優質供電等領域中的應用案例，使學生分析問題能力和綜合思維能力得到訓練與提升。通過典型案例引出基礎理論的逆向教學，有助于培養學生多角度分析、多維度思考問題的能力，促使學生將之前所學知識交叉對比、有機結合，幫助學生建立并完善電力系統知識體系。

參考文獻：

[1]劉寶碇，彭錦.不確定性理論教程[M].北京：清華大學出版社，2005.

[2]王青梅，趙革.國內外案例教學法研究綜述[J].寧波大學學報：教育科學版，2009，31（3）：7-11.

[3]花奇芹，陸娟，戴躍儂.專業層面研究性教學改革的基本原則及其要點[J].中國大學教學，2017，（2）：43-46.

[4]石增敏，戴雷.專業學位研究生課堂教學案例教學法的應用與思考[J].教育教學論壇，2018，（48）：117-118.

[5]張曉紅，趙興勇，馬列，李美林.應用型高校電力系統課程實踐平臺的建設[J].信息化建設，2015，（12）：163-164.

[6]廖碧蓮，宋紹劍.電力系統繼電保護課程的教學改革實踐[J].裝備制造技術，2011，（09）：236-238.

[7]楊俊秀，姚青，趙文來，張寅孩，周高峰.結合電子設計競賽的“電力電子技術”課程教學改革實踐[J/OL].浙江理工大學學報：社會科學版：1-7[2019-07-08].http：//kns.cnki.net/kcms/de

tail/33.1338.TS.20190227.1602.038.html.

[8]廖碧蓮，宋紹劍.電力系統繼電保護課程的教學改革實踐[J].裝備制造技術，2011，（09）：236-238.