提高解決實際問題能力的電力系分析課程及實訓改革設計

蔡曄

[摘 要] 該文在論證中認為，工程教育認證是國際通行的工程教育質量保證制度，是針對高等教育本科工程類專業(yè)開展的一種合格評價。在工程教育專業(yè)認證的背景下，通過電氣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析及課程設計改革進一步加強對學生解決復雜工程問題的訓練，強化學生的工程意識，響應專業(yè)認證一級指標點“研究并解決復雜工程問題”，有效拓寬畢業(yè)生的就業(yè)渠道，對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析教師隊伍建設、學科建設和發(fā)展起到很好的促進作用。

[關鍵詞] 工程教育認證;專業(yè)認證;電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

[作者簡介] 蔡 曄（1988—），女，湖南益陽人，博士，長沙理工大學電氣與信息工程學院講師，主要從事電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析與控制研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0212-02 ? ?[收稿日期] 2019-12-24

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析及課程設計作為電氣工程及其自動化專業(yè)一個綜合性、專業(yè)性很強的獨立學分且含必修實驗的課程，是電氣工程專業(yè)的特色教學環(huán)節(jié)，也是電氣工程專業(yè)工程教育認證重點考察的對象。通過該門課程可以培養(yǎng)學生運用專業(yè)理論知識獨立分析、處理和解決復雜工程問題的能力，也是獲得電力系統(tǒng)工程師的實際工程基本訓練;是實現(xiàn)電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標的重要手段;是提高學生的實際動手能力、專業(yè)試驗能力、創(chuàng)新思維能力和綜合分析能力，提高學生綜合業(yè)務素質的重要手段。

在互聯(lián)網技術與數(shù)字經濟的強力沖擊下，能源電力行業(yè)擁抱互聯(lián)網的呼聲日益高漲。2019年初，國家電網有限公司審時度勢，創(chuàng)新性提出全面推進“三型兩網”世界一流能源互聯(lián)網企業(yè)的戰(zhàn)略部署，泛在電力物聯(lián)網建設將成為國網公司當前和今后一個時期的重要工作。隨著《泛在電力物聯(lián)網建設大綱》的發(fā)布，如何根據實際電力系統(tǒng)建設及未來發(fā)展需求，遵循工程教育認證的“持續(xù)改進”理念，對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析及課程設計教學目標、教學內容、教學方法和教學手段的持續(xù)完善和改革勢在必行。

一、國外可借鑒的經驗

加強工程人才培養(yǎng)創(chuàng)新是提升國家競爭力的關鍵。為了提高工程教育質量，各國的高等教育都在積極進行工程教育認證。在此背景下，各國高等教育紛紛對工程教育進行改革，其中比較有代表性的是美國為代表的“北美體系”和德國為代表的“歐洲體系”。

美國工程教育從“技術范式”走向“科學范式”再到如今的“回歸工程”階段。回歸工程理念最先由麻省理工學院提出，之后美國工程教育界開始關注回歸工程的理念，強調回歸工程理念對改革當前工程教育所具有的重要指導意義，要求高校亦要樹立工程實踐教育理念，加強工程實踐能力的培養(yǎng)。美國斯坦福大學工學院則明確要求學生要積極參與能夠獲取工程經驗的項目，這正是重視工程實踐能力培養(yǎng)的體現(xiàn)。美國工程與技術認證委員會的執(zhí)行主任Michael K.J.Milligan在2016年工程教育認證國際研討會上發(fā)表報告，指出為了應對全球化背景下的各種挑戰(zhàn)，美國工程教育在《華盛頓協(xié)議》的引領下，致力于培養(yǎng)能夠解決復雜工程問題、具備實踐動手能力的工程師。由此可見美國工程教育對解決復雜工程問題能力培養(yǎng)的重視程度。

德國工程教育模式實行的是以培養(yǎng)實用型工程師為主要目的，面向世界，以行業(yè)發(fā)展和市場需求為導向調整課程結構、教學內容以及教學方法的工程教育模式。德國工程教育階段的前三年在學校進行工程理論的學習，最后一年進行工程實習，也是最重要的一個階段。雖然北美和歐洲的工程教育改革具體措施略有所不同，但是工程教育新思潮的走向基本保持一致，都是強調重視工程實踐，讓工程教育回歸工程。

二、教學內容與實訓改革內容

電氣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析及課程設計是電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系中對專業(yè)認證一級指標點“研究并解決復雜工程問題”支撐度和占權重最高的一個教學環(huán)節(jié)，也是在校內進行工程訓練的綜合創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)。在工程教育專業(yè)認證的背景下，通過電氣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析及課程設計改革進一步加強對學生解決復雜工程問題的訓練，強化學生的工程意識，提升學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力具有重要的現(xiàn)實意義。

（一）以提高“復雜工程問題解決”能力為目標、立足于“回歸工程”實踐的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析教學內容優(yōu)化

1.在教學課件中增加真實電氣設備和工程項目建設的照片和視頻，強化工程實踐中的實物認知，并利用動模實驗室以物理模擬形式呈現(xiàn)完整電力系統(tǒng)的綜合平臺，建立電力系統(tǒng)運行中涉及到的發(fā)電、輸電、配電和用電及監(jiān)測控制等電力工程相關認知。

2.建立課程微信公眾平臺，課前將相關教學資料和科普知識以專題的形式直接推送到學生的手機終端，學生可以隨時隨地瀏覽信息自主學習，充分利用碎片化時間。課后還可快速便捷地搜集學生的反饋，如課程感想、課后問題等，便于師生之間進一步交流和互動。

3.結合最新的《泛在電力物聯(lián)網建設大綱》引導學生較全面了解一定的工程設計方法，實現(xiàn)電氣新技術介紹的雙語教學，鼓勵學生通過查閱中英文資料，深入理解自己感興趣的新技術，提高解決復雜工程問題的能力。

（二）“工程項目式”電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課程設計方法改革

傳統(tǒng)的課程設計指導方法通常為教師講解，學生按設計指導書步驟進行操作。依據工程教育模式“產出導向”的思路，參照實際電網規(guī)劃工程項目實施的流程，進行“工程項目式”課程設計方法改革，學生從被動操作的角色轉化為主動設計參與的角色。考慮將課程設計的實施分解為“工程問題需求分析—方案討論與設計—設計方案校驗與完善—總結與驗收”四個步驟。這樣在整個實驗環(huán)節(jié)中，學生完全處于主導地位，自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題，可以充分調動學生的積極性，培養(yǎng)和提高學生綜合運用學科知識獨立解決工程問題的能力和自主創(chuàng)新能力。

三、教學內容改革實施方案

首先，基于工程資料的搜集，提煉可用于理論教學和課程設計的復雜電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的相關問題，引導學生通過發(fā)掘自身感興趣的新理論或新技術，查閱相關中英文文獻，并針對新理論或新技術的內容進行詳細研究與設計。然后，針對建立問題情境，針對性地設計相應的課堂教學活動和學習活動來促進學生進行知識的遷移應用和創(chuàng)新。教師任務包括問題情境設計、案例分析、問題研討、成果展示與匯報、分組討論、問題交流與指導等。最后，充分利用信息技術，采取多種信息化教學手段有效支持教學的開展，在圖片視頻化多媒體課件制作、課程微信公眾平臺建設方面進行積極的探索。

四、結語

以提高“復雜工程問題解決”能力為目標，立足于“回歸工程”實踐，并結合最新的《泛在電力物聯(lián)網建設大綱》，優(yōu)化電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析教學內容，引導學生較全面了解一定的工程設計新方法或新技術，鼓勵學生通過查閱中英文資料，深入理解自己感興趣的新技術，提高解決復雜工程問題的能力。基于實際工程項目，抽象課程設計需求與實施流程，探索建立“工程問題需求分析—方案討論與設計—設計方案校驗與完善—總結與驗收”的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課程設計實施新方法。

Abstract：Engineering education certification is an international quality assurance system for engineering education，and it is a kind of qualification evaluation for higher education undergraduate engineering majors.Under the background of engineering education professional certification，through the steady state analysis of electric system and the reform of the curriculum design is further strengthen the training of students to solve complex engineering problems，strengthen the students' engineering consciousness，professional certification level response index point "to study and solve the problem of complicated engineering"，effectively broadening the channels for the employment of graduates，the power system steady state analysis，the construction of the contingent of teachers，have very good role in promoting discipline construction and development

Key words：engineering education certification;Professional certification;Steady state analysis of power system