工程背景下电力系统类课程的教学改革与实践研究

来源:用户上传      作者:邱存勇 韩璐

　　摘 要 工程教育是高等教育的重要组成部分，为培养电气工程专业高级技术人才，将工程应用融入到电力系统类课程的理论教学与实践教学已成为必然。本文针对电力系统继电保护原理、电力系统自动化、发电厂电气部分三门电力系统类专业课程，根据行业认证标准优化课堂及实践教学模式，针对不同课程授课内容的重复冗余，整合优化课程资源，构建一条“以工程应用为目标，理论与实践并重”的应用型教学模式，同时加强计算机辅助教学，充分利用学校超星智慧课堂、雨课堂等教学资源丰富教学手段。该研究对于提高教学质量、提升学生的职业能力、培养面向电力行业及企业需要的技术型人才有重要的实践价值和指导意义。
　　关键词 电力系统类专业课程 应用型教学模式 智慧教学手段 工程实践能力
　　中图分类号：G424                                    文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.01.039
　　Abstract Engineering education is an important part of higher education. In order to train senior technical talents of electrical engineering， it is necessary to integrate engineering application into the theoretical and practical teaching of power system courses. This paper aims at three professional courses of power system， i.e. relay protection principle， power system automation and power plant electrical part， optimizes the classroom and practical teaching mode according to the industry certification standard， integrates and optimizes the curriculum resources according to the repeated redundancy of the teaching contents of different courses， and constructs an application-oriented teaching mode with "engineering application as the goal， theory and practice as the same emphasis" At the same time， we should strengthen the computer-aided teaching and make full use of the teaching resources such as super star intelligence class and rain class. This research has important practical value and guiding significance for improving teaching quality， improving students' professional ability and training technical talents for the needs of power industry and enterprises.
　　Keywords courses related to power system; applied teaching mode; intelligent teaching means; engineering practice ability
　　1 實施电力系统类课程改革的必要性
　　对于电气工程及其自动化专业这一典型工科专业，教学过程中已越来越重视实际的工程应用，特别是针对目前倡导的基于学习产出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），更是需要在教学过程中体现工程背景，让学生在学习理论知识的基础上明确如何将其应用于实际工程问题。在这样一个环境背景下，培养人才的方式更侧重于创新性和实践性能力的培养，原先的照本宣科必然是落伍和行不通的了，思考并实施电力系统类相关课程的改革也是势在必行，大势所趋。“电力系统继电保护原理”、“电力系统自动化”、“发电厂电气部分”是电气工程及其自动化专业的传统电气类课程，其课程性质与实际工程背景息息相关，且内容相互交互，有很强的关联性。但是，目前的授课多以分学期单独授课方式为主，忽视了课程间的联系，且学习周期间隔太久，容易造成学生知识点脱节、学习新知识阻力以及认为所学知识与实际工程背离等问题。如何整合课程的相关性，将生涩抽象的知识点变成学生易于接受的的工程常识，通过相互关联的知识网络提高学生解决实际工程问题的能力成为教学过程中需要思考的问题。目前，各大院校陆续推行针对电力系统类课程的改革措施，[1-4]比如提出项目驱动学习方法、天盘学习法、翻转课堂等，但是此类方法均是针对单门课程，而工程中解决实际问题需要学生具备交叉学科知识的能力，因此对电力系统类课程进行整合和教学方法的改革实践对应用型人才培养具有一定的实际意义。
　　2 电力系统类课程改革的具体措施 　　2.1 优化教学手段，改革传统教学模式，以工程背景引导教与学的转变
　　“电力系统继电保护原理”、“电力系统自动化”、“发电厂电气部分”为电力系统方向的传统课程，其内容涵盖了电力系统的发电和输配电等主要环节。从工程角度来说，各个环节之间相互联系和制约，因此挖掘知识的相关性和交叉性，培养学生独立自主解决实际工程问题的能力就显得尤为重要。传统教学以教师为中心，多以“灌输式”、“单向式”教学模式为主，这样不宜于培养学生自主思考和工程创新能力。并且电力系统专业课程内容更新速度慢，很多知识为常识性的，缺乏对目前先进技术的介绍。基于这类课程特点，积极探索以学生为主体的教学模式，尽可能让学生在课下查阅资料，参与到课堂讨论中，将知识传授看作“教”与“学”的双向互动行为。而教师更应该充当导师的角色，在教学中充分发挥其在学生自主学习中的引导、帮扶和激励作用。通过实际工程问题为切入点，引导学生以解决工程问题为目标，完成学生的主动求知、自主选择、自我深化的过程。授课过程充分利用学校现有的教学资源，尤其是计算机辅助教学资源，如雨课堂、超星智慧课堂等，通过视频展示、课堂互动、问题讨论等方式完成教学过程，改进课堂教学方法，同时完善网上学习平台，引导学生在多平台、多渠道上学习巩固专业知识。目前，已经针对部分学生采用传统课堂与智慧课堂相结合的方式进行试点。利用智慧教室小班授课的方式，针对项目要求引导学生创造性思维。配套的考核机制也发生了变化。过去以考核基本概念和基本计算为主，且成绩大部分以期末考试成绩为主。现在的考核更侧重于学生在智慧教室独立设计和答辩的成绩，期末考试成绩的比重大大降低。这种教学方式避免期末考试一张考卷决定成绩的考核模式，更侧重于学生利用所学和其他途径获取的知识来解决复杂工程问题的能力培养。
　　2.2 优化资源，完成课程间的协调整合
　　目前本校针对电气工程专业电力系统这一学习方向，设置了多门专业课程。一方面，课程之间存在部分教学内容重复;另一方面，所有课程的知识点相互贯穿。针对“电力系统继电保护原理”、“电力系统自动化”和“发电厂电气部分”三门专业课程，期望能优化课程的教学内容，避免教学冗余，同时期望将不同课程的知识点贯穿起来，让学生能宏观地掌握電力系统相关知识，避免课程之间的脱节。比如“发电厂电气部分”课程主要讲述一次设备的运行，而“电力系统自动化”主要讲述二次设备的运行原理，两者之间有强关联性，二次设备主要实现对一次设备的监测与保护，若授课时单独讲述其中一种设备，学生反而难以建立系统性思维，理解相关知识也会更加困难。对于相互关联的不同课程知识点，在授课过程中将其整合，相互辅助，可以帮助学生对这类知识点的学习和掌握。目前，已经以小班教学作为试点，将“电力系统继电保护原理”、“电力系统自动化”和“发电厂电气部分”三门课程的内容加以整合，并加入适当的工程实例分析与设计仿真环节。从教学效果来看，该班学生的动手能力和分析问题解决问题的能力都较普通班学生有了大幅提升，其中几位同学还在全国的电子技术大赛中取得优异成绩。
　　2.3 以工程需求为目标，完成教学内容更新
　　目前的教学体系主要以教材内容为主体，注重理论基础的学习，与实际应用有一定的脱节，造成学生工作之后需经历再学习过程才能解决实际问题。为此，充分调研电网公司、电力系统设备制造等企业对电气工程专业学生的能力需求，掌握专业发展的前沿动态，并针对性地调整教学内容，在学习理论知识的同时，让学生掌握如何利用知识解决实际问题。定期地请电力系统比较知名的企业专家为学生带来科普类讲座，使学生对电力系统的现状和发展具备更进一步的认识和理解，也有助于学生对各自今后的研究方向进行合理规划。在“电力系统继电保护原理”、“电力系统自动化”和“发电厂电气部分”的授课过程中，更侧重于实际工程环境下的指标技术要求，引入项目驱动式教学方式，以实际具体项目为背景，引导学生独立查阅和整理相关资料，通过团队合作、讨论和答辩等方式完成项目中的部分设计，培养学生沟通互助和独立思考的能力。另外，随着物联网的提出和发展，智能电网越来越受到专业人士的关注。而新一代的智能电网仍然离不开传统电力系统的相关知识。结合电力系统类课程“电力系统继电保护原理”、“电力系统自动化”和“发电厂电气部分”的知识结构，引入智能电网的相关概念，增加创新类工程实验环节，通过以工程为背景的开放性实验，让学生独立完成系统的设计和仿真工作，从而使学生体会课程知识点的交叉性、实际工程中知识运用的灵活性，培养其利用工程知识解决复杂工程问题的能力，逐渐建立起工程思维方式和工程创新思想。
　　3 结语
　　基于OBE理念的工程教育更侧重于应用型人才的培养，教育理念的更新也对高等院校的课堂教学提出了崭新的要求，因此教学改革是当下面临的正确和必然的选择。本文针对电力系统类课程进行改革，并针对教学小班进行试点，通过学生的反映和设计类题目的完成度来说，该方法极大增强了学生对学习的兴趣，拓展了学生的知识面，从一定程度上增强了学生应用交叉学科知识解决实际工程问题的能力，培养了学生的工程设计能力。但是，因为电力系统类课程涉及到强电，受安全因素和场地的限制，实践应用型课程只能局限于简单设备和计算机仿真。因此，今后可以与电网公司和各大电力系统设备制造等企业寻求合作，建立校企联合，让学生真正走入实体企业，让学生的动手能力和工程设计思想得到进一步的锻炼和提高。教学改革将会是一个漫长的过程，需要我们在这条道路上摸着石头过河，与时俱进，开拓进取，才能取得最终的胜利。
　　 教学改革项目：工程背景下电力系统类课程教学改革研究与实践
　　参考文献
　　[1] 熊炜，邹晓松，袁旭峰.项目驱动与“对分课堂”结合的发电厂电气部分理论教学探索[J].课程教育研究，2018（7）：229-230.
　　[2] 杨尚霖，龚立娇，王宾.天盘学习法在“电力系统继电保护原理”课程教学中的探索与实践[J].教育现代化，2018.5（30）：78-81.
　　[3] 刘霞，姚建红，刘继承.基于翻转课堂教学模式下的创新能力培养模式研究[J].教育教学论坛，2018（35）：140-141.
　　[4] 王美玲，刘伟，王波，肖烜.电气专业“电子技术基础”课程教改探索[J].电气电子教学学报，2016.38（2）：46-49.
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