電氣專業電力系統分析課程目標達成度評價與分析

涂 建,高紅亮,胡 非,李 維

(湖北師范大學 電氣工程與自動化學院 ,湖北 黃石 435002)

0 前言

工程教育專業認證(以下簡稱工程認證)是以學生為中心,學習成果產出為導向,具有持續改進機制的一種合格性評價[1～5]。產出是工程認證的核心,課程是產出的基礎,課程目標達成度是評價學生畢業要求達成情況的關鍵環節,因此做好電氣專業的課程目標達成度評價與分析,尤其是專業核心課程的目標達成度評價就顯得尤為重要。

電力系統分析是電氣工程及其自動化專業開設的專業核心課,也是該專業的一門重要專業理論課,在電氣工程及其自動化專業課程體系中起著承前啟后的作用。課程難度較大,對教師的教學方式和學生的學習過程要求很高。做好電力系統分析的課程目標達成度評價與分析可以為其它課程提供參考,還可以驗證學院制定的課程目標達成情況評價機制的可行性與有效性。

張莉等人以電氣專業的核心課程電力系統繼電保護為例,采用了定性評價與定量評價進行綜合評價的評價方法,對課程目標達成度進行評價分析并提出了相應改進措施,為該課程今后的教學設計和人才培養提供建議[2]。仇志堅等人針對電機與拖動基礎課程內容特點和教學實際,通過分析課程達成目標及其對本專業培養目標的貢獻,構建以目標達成度為基本評價指標的課程質量評估方法,并應用于實際課程教學過程分析,結果表明,該方法可為提高教學水平和教育質量提供一條有效評價途徑[3]。張銀娟等人以許昌學院電氣工程及其自動化專業認證工作為例,建立畢業要求與課程目標間的矩陣關系,制訂了課程教學目標和課程目標達成度評價策略。應用該策略對某一班級電力系統分析課程目標達成度進行了定量計算和定性分析,指出課程教學過程中存在的問題及擬改進的措施。 實踐表明,該課程目標達成度評價策略合理有效[4]。何墉等人以自動化專業電力電子技術課程為例,詳細論述了工程教育專業認證背景下電力電子技術課程目標的確立、課程目標達成度的計算與分析,以期為自動化專業夯實工程教育專業認證的基礎[5]。本文作者以湖北師范大學電氣工程與自動化學院的人才培養方案為研究對象,對基于工程教育專業認證的課程目標達成情況評價機制進行了研究與實踐[6],起草并制定了電氣工程與自動化學院課程目標達成情況評價機制。因此,通過具體課程探索課程目標達成度的實現過程具有重要意義,可以為課程目標達成情況評價機制的持續改進和完善提供依據。

1 電力系統分析課程目標達成度方法

電力系統分析是研究電力系統在正常運行和故障運行狀態下的分析和計算方法的一門偏理論性的學科。本課程是電氣工程及其自動化專業的專業核心課,同時也是一門基礎課。本課程具有較強的理論性、綜合性同時又具有密切聯系生產實際的特點。同時為后續電力系統繼電保護、發電廠電氣部分等專業核心課打下堅實基礎。

1.1 課程目標

1)了解我國電力工業的發展現狀,能利用電力系統的基本理論和分析方法,對電力系統中的具體組成對象建立數學模型,并結合實際工程實踐, 推演和分析電力系統的潮流分布、系統運行參數控制、短路故障和系統穩定性等相關工程問題。使學生獲取基本工程知識,培養學生初步解決復雜工程問題的能力,同時樹立積極的國家榮譽感和“電力中國”的愛國精神。

2)能運用電力系統的相關基礎理論,識別和判斷電力系統穩態和暫態中復雜工程問題,能找出影響這些問題的相關因素和關鍵環節。培養學生的問題分析能力,樹立正確的科學觀和認真務實的工作作風。

3)能利用電力系統的數學分析方法(如:潮流計算法、坐標變換法、運算曲線法、對稱分量法、小干擾法和數值解法等)對電力系統相關復雜問題設計解決方案,通過對比分析各方案的特點、優勢,尋求優化方案并能通過仿真和實踐環節檢驗其合理性。培養學生的設計/開發解決問題的能力,初步學會利用所學知識分析和解決復雜工程問題,并能進行優化和改進,樹立工程創新意識。

4)針對電力系統各元件參數及電路模型、潮流計算、有功調頻、無功調壓、無限大容量和有限容量電力系統短路計算、擾動下的穩定性等具體工程問題開展有針對性的建模、仿真與優化研究。培養學生研究問題的能力,建立初步的工匠精神。

1.2 課程目標與畢業要求指標點的對應關系

課程目標與畢業要求指標點的對應關系如表1所示:

表1 課程目標與畢業要求指標點對應關系

1.3 課程目標達成評價方法

依據電氣專業自身的特點,以重視過程考核,增加平時成績的考核力度為依據,做到每一項平時成績的考核均應有考核依據和記錄為原則,本課程目標達成度評價方法如表2所示。其中,平時成績由考勤(30%)、課堂表現(20%)和作業占(50%)等3部分構成,分別對應課堂教學出勤情況,課堂回答問題、討論問題和紀律情況、作業完成情況等3方面進行綜合考查,按比例評定平時成績。實驗成績由考勤(30%)、實驗演示及答辯(40%)和實驗報告(30%)等3部分構成,分別對學生實驗操作期間出勤情況、實驗演示效果及收獲、實驗報告總結等3個方面進行綜合考查,按比例評定實驗成績。

表2 課程總成績分解表

2 電力系統分析課程目標達成度評價與分析

本文以2021～2022學年第1學期的電力系統分析課程授課班級期末考試的53份試卷為例,經過樣本統計與分析,本課程教學目標達成度分析結果如表3所示。

表3 電力系統分析課程目標達成度

從表3可以看出,電力系統分析課程分目標達成度均超過了0.6,課程分目標達成。課程目標1為使學生獲取基本工程知識,培養學生初步解決復雜工程問題的能力,分目標達成度為0.8205,說明學生對電力系統分析的基本工程知識掌握較好;課程目標2為電力系統的數學分析方法,目標3為學會利用所學知識分析和解決復雜工程問題,并能進行優化和改進,樹立工程創新意識;目標4為對具體工程問題開展有針對性的建模、仿真與優化,這幾個分目標對學生綜合分析能力要求較高,達成度基本都在0.77左右,掌握程度接近。總體來說,課程的目標達成值為0.7788,高于預期值0.6,表明課程目標基本達成。

從圖1可以看出,電力系統分析課程目標達成度分布情況,絕大部分學生的達成度在趨勢線0.8左右,全班僅有2名同學(占比3.8%)課程目標達成度未達到。

圖1 班級學生課程目標達成度分布

從課程目標達成度分布來看,試卷的難易程度適中,大部分同學的成績分布在中等和及格等級,優秀率和不及格均偏低,成績分布合理,可以考查各種程度學生的真實水平,拉開成績檔次,能夠反映出學生學習的實際情況。基本達到了考試大綱要求的效度、信度和難度,能夠達到考查學生學習情況和各種能力的目的。

通過以上課程目標達成度結果分析,可提出幾點改進措施:

1)通過課程目標4的達成度情況可以看出,學生的分析問題和解決問題等能力不強是當前教學中存在的普遍問題, 通過不斷改進教學方法,豐富教學手段,充分利用網絡資源等加強學習。

2)通過班級學生課程目標達成度分布情況看,教學過程,應注意學生的個體差異,特別是本次考試成績極不理想(達成度為0.4)的個別學生要找出具體原因,對于學習興趣不濃的同學要加以引導,盡量做到因材施教。同時應該加強課程內容的平時考核,僅定期布置作業,考核的力度還不夠。此外,還應該和學生多溝通,及時了解學生特別是后進生的學習狀態。

3)將課本的知識點進行歸納總結,化繁為簡。特別是涉及計算部分的潮流計算和不對稱故障分析計算多舉一些實例,多開展一些習題講解課。課堂上多開展一些專題討論。

4)在命題過程中要充分考慮不同層次學生,適當降低考試范圍和難度,保證在有區分度的基礎上讓絕大部分同學可以及格。

3 結語

本文以“電力系統分析”課程授課班級期末考試成績為樣本,以我院制定的課程目標達成情況評價機制為評價方法,探索了電力系統分析課程目標達成度的實踐過程,評價與分析結果表明了該課程目標達成情況較好,只有極少數同學未達成。分目標達成度情況也真實反映了學生對不同層次知識能力要求的掌握程度。該評價方法和結果分析也可以為電氣類其它專業課程提供借鑒。