研究生“電能質(zhì)量分析與控制”課程改革

王允建 艾永樂

[摘 要] “電能質(zhì)量分析與控制”是電氣工程專業(yè)研究生的必修課程。為了提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，在多年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，引入一些電能質(zhì)量方面的前沿科研成果和國外優(yōu)秀碩博論文，采用雙語教學(xué)、研討式教學(xué)及較全面的考核方式等，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及考核機(jī)制三個方面，進(jìn)行了一些改革。通過“電能質(zhì)量分析與控制”課程的改革實(shí)踐，全面提高了研究生的課程教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的科研創(chuàng)新能力，能更好地適應(yīng)社會發(fā)展對人才的要求。

[關(guān)鍵詞] 電能質(zhì)量分析與控制;教學(xué)改革;研究生課程

[基金項目] 2018年度河南省科技廳科技攻關(guān)項目“大功率微網(wǎng)儲能變流器關(guān)鍵技術(shù)研究”（172102310569）

[作者簡介] 王允建（1973—），男，山東巨野人，博士，河南理工大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事電網(wǎng)絡(luò)的理論與教學(xué)研究;艾永樂（1963—），男，河南輝縣人，博士，河南理工大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事電能質(zhì)量檢測和新能源發(fā)電研究。

[中圖分類號] G643 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）30-0062-04 ? ? [收稿日期] 2021-03-22

一、引言

近年來，隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大和培養(yǎng)類型的增加及對科研創(chuàng)新能力要求的不斷提高，單一的教學(xué)模式、滯后的課程內(nèi)容和考核方式，已成為研究生素質(zhì)培養(yǎng)的制約因素。按傳統(tǒng)模式培養(yǎng)難以達(dá)到培養(yǎng)研究生目標(biāo)的要求，難以適應(yīng)社會需求。

社會的發(fā)展對研究生的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。而課程學(xué)習(xí)對夯實(shí)基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)至關(guān)重要。“電能質(zhì)量分析與控制”是電氣工程專業(yè)碩士研究生的重要課程，旨在使學(xué)生對電能質(zhì)量有一個全面的認(rèn)識和掌握，高度重視電能質(zhì)量下降對供用電系統(tǒng)運(yùn)行的危害與影響，并能夠利用科學(xué)方法和手段，發(fā)現(xiàn)、分析、解決電能質(zhì)量面臨的新問題。該課程特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)多、理論多，且書本內(nèi)容滯后于實(shí)際，與同時代的科技水準(zhǔn)相比，存在較大差距。在電力工程飛速發(fā)展的今天，現(xiàn)場最先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備不會及時地出現(xiàn)在高校教科書中，課程實(shí)驗資源十分有限而將最前沿的應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)化為課程實(shí)驗項目，更具滯后性。“電能質(zhì)量分析與控制”的學(xué)習(xí)必須理論結(jié)合實(shí)際，以高等數(shù)學(xué)作為理論分析基礎(chǔ)，以解決實(shí)際電能質(zhì)量問題為目的[1]。單一的理論教學(xué)對學(xué)生能力的培養(yǎng)作用有限，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)后不會用。針對上述問題，結(jié)合筆者多年研究生教學(xué)和培養(yǎng)經(jīng)驗，以及河南理工大學(xué)碩士研究生“電能質(zhì)量分析與控制”開設(shè)情況，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和考核機(jī)制方面進(jìn)行改革，提高教學(xué)水平，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，從而提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，以適應(yīng)社會對人才的需要。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革

“電能質(zhì)量分析與控制”課程主要涉及電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量問題的起因、特性、檢測和處理方法，內(nèi)容包括傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施、現(xiàn)代電能質(zhì)量控制原理與應(yīng)用、電能質(zhì)量評估指標(biāo)和方法等。目前，該課程的教學(xué)內(nèi)容主要依靠教材，內(nèi)容陳舊，所學(xué)知識與社會發(fā)展脫節(jié)。隨著科技的快速發(fā)展，電力電子產(chǎn)品的使用在社會經(jīng)濟(jì)活動中日益普及，尤其是工礦企業(yè)為提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源和減小環(huán)境污染而采用的現(xiàn)代化電力電子設(shè)備，這些現(xiàn)代化的電力電子設(shè)備又帶來新電能質(zhì)量問題，并成為電能質(zhì)量問題的主要來源。隨著電力行業(yè)深化改革，發(fā)電與輸配電體制分離，電能按質(zhì)按量論價，電網(wǎng)已經(jīng)實(shí)行商業(yè)化運(yùn)營與市場交易。供電企業(yè)必須最大限度地滿足用戶對用電量的需求以及對不同電能形態(tài)變換的需要，而用電企業(yè)則非常迫切地需要了解供電的電能質(zhì)量。現(xiàn)代化的電力電子設(shè)備帶來新電能質(zhì)量問題，由此產(chǎn)生了電能質(zhì)量的測試、分析與治理新理論和新技術(shù)，如何在有限的教學(xué)時間內(nèi)，通過引入新的前沿知識，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，提高科研能力，具有一定的挑戰(zhàn)性。

因此，在教學(xué)中除教科書的內(nèi)容以外，需要添加一些新理論和新技術(shù)。教材為綱，添加新知識點(diǎn)和新技術(shù)才是掛在網(wǎng)上的網(wǎng)，用點(diǎn)結(jié)網(wǎng)，以適應(yīng)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國家對培養(yǎng)人才的需求。

將最新前沿科技文獻(xiàn)應(yīng)用于教學(xué)。針對某個具體的電能質(zhì)量問題，查找國外高質(zhì)量優(yōu)秀碩博論文，如Correcting Current Imbalances in Three-phase Four-wire Distribution Systems 和 Analysis of the Propagation of Voltage Fluctuations Created by Electric Arc Furnaces等英文文獻(xiàn)用于教學(xué)。將這些文獻(xiàn)發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生認(rèn)真閱讀并追溯問題來源，與探究式學(xué)習(xí)相結(jié)合，教學(xué)講解難點(diǎn)和處理問題的思路與技巧，有利于學(xué)生掌握最新科技前沿和科研動態(tài)，提高學(xué)生對電能質(zhì)量問題的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在教學(xué)中適當(dāng)引入教師正在進(jìn)行的研究課題[2]。如某企業(yè)經(jīng)常發(fā)生斷路器無故跳閘和燒電機(jī)現(xiàn)象，懷疑是電網(wǎng)諧波超標(biāo)。在教學(xué)中介紹針對該電網(wǎng)如何布置測量點(diǎn)，使用了哪些儀器，如何處理測量數(shù)據(jù)等知識和方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，了解處理問題的方法思路。

以教材內(nèi)容為主干，補(bǔ)充電能質(zhì)量分析與提高的最新成果。學(xué)生既能了解行業(yè)最新動態(tài)，又能學(xué)以致用，興趣濃熱情高。

三、教學(xué)方式的改革

雖然教育界探討和采用多種形式的授課方式，但在實(shí)際授課的過程中仍普遍使用的是“滿堂灌”授課方法。這種教師講授為主、學(xué)生被動接受的授課方式，學(xué)生缺乏主動性和積極性，思想消極被動，缺乏探索精神，創(chuàng)新力不足。

在“電能質(zhì)量分析與控制”課程的教學(xué)方式上，采用雙語教學(xué)、研討式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)，營造開放的教學(xué)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和研討學(xué)習(xí)，并增加實(shí)踐教學(xué)，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。