电力系统分析课程综合改革探索

摘要：以学用为主实施电力系统课程综合改革。重点介绍了综合改革的理念、思路和举措，即以学用为本，构建四位一体的课程体系；跟踪电力发展更新，更新课程内容；实施“四导”教学，提升能力培养；改革考核方式，实施科学评价；加强资源建设，拓展学习时空；在实施过程中需要处理好的几个关系和问题。

关键词：电力系统分析；课程建设；教学改革；人才培养

中图分类号：G642.0 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）17-0066-03

党的十报告中提出“实施创新驱动发展战略”和“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神、实践能力”。教育部全面部署了深化教育领域综合改革任务，并印发了《关于2013年深化教育领域综合改革的意见》。在《意见》中明确提出要围绕考试招生、课程内容、创新人才培养、职业教育培养等方面，推进人才培养模式改革。在高等教育系统，实施和深入推进试点学院综合改革和试点专业综合改革，是落实十报告要求的具体举措。

课程改革与建设是专业综合改革的关键环节之一，关乎专业综合改革的成效，关乎教育质量和人才培养质量。课程的教与学涉及诸多要素和方面，如课程体系、课程内容、课程教学、课程考核、课程资源等，只有实施整体化、系统化、立体化的综合改革，才能达到改革的目标，取得改革的成效。

电力系统分析课程是电气工程及其自动化专业的核心专业课程，是一门理论性、工程性、技术性很强的课程。在专业人才培养过程中，起着承上启下的作用，既是后续课程的基础，也是专业基础课程的深化和应用，其内容都是直接面向工程问题的理论分析、技术分析和经济分析。根据本课程的性质、作用、地位和特点，结合经济社会和电力行业发展需求，实施课程的综合改革和建设，适应新形势下对高素质专门人才的培养要求，这是时展的需要，是电力行业的需要，是教育教学改革的需要。

一、以学用为本，构建四位一体课程体系

课程改革要以新的工程教育理念、思想和文化为引领，以服务领域当前需求和未来发展需求为导向，以培养卓越工程师、技术人员和建设者为目标，构建完备的课程体系。体系中各组成部分要功能任务明确、实现目标清晰，相互间要有机联系、彼此交融，形成一个完整的课程综合体。

对于课程改革来讲，先进的教育理念是关键。课程体系构建必须要服务于所秉持的教育理念。随着现代科学技术、经济社会和电力行业的快速发展，传统的以知识传授为目标，以“教师”为中心，以“教”为主的教育理念已不能与此相适应。现代大学教育，更加注重能力培养、素质培养和精神培养，更加注重学和用。为此，在大学教育中应实施“三个转变”，即将专业知识教育向专业能力和职业能力教育转变，将以教为主向以学为主转变，将以学校教育为主向以工程教育为主转变。这“三个转变”体现了“学用为本”的教育思想和理念。

在“学用为本”的指导下，笔者针对电力系统分析课程，构建了理论、实验、设计和工程四位一体的课程体系。“理论”是以理论教学和课堂教学为主，使学生熟悉在电力系统规划、设计、运行和调度等方面所涉及的基本问题、基本现象、基本概念和基本理论，掌握电力系统分析的建模方法、分析方法、计算方法和控制方法等，既是知识的学习过程，也是诸多能力的培养过程。“实验”是以实践教学为主，以物理动模系统、电力系统实验系统、电力实时仿真系统和电力系统分析软件等为平台，以标准化示例系统库或实际电网局部系统为对象，开展实验学习、分析和研究，既有验证性实验，也有设计性、研究性实验，还有综合性实验、规定实验、自选实验，还可自设实验等。“设计”是以实践教学为主，以工程项目或案例项目为载体，以课程内容和相关规范、规程、标准、手册为基础，使学生熟悉设计流程、设计要求和设计内容，掌握设计方法，树立工程意识，这是一个综合性的实践训练过程。“工程”是以生产现场为场景和环境，以生产实践为途径，使学生熟悉电网运行中设备、系统等存在的工程问题、工程现象、工程技术和工程措施等，掌握对工程问题的分析方法。

在这“四位一体”的课程体系中，四者是相互联系、相互融合的，你中有我，我中有你。其中，理论是基础，实验、设计和工程是应用，理论中包含有应用，应用中也包含有理论，两者可互为植入。在电力系统分析课程体系构建中，突出了一体化的整体思想，合理设计出各环节的内容、功能、要求和相互接口条件。

二、跟踪电力发展，更新课程内容

我国电力系统的发展非常迅速，真可谓日新月异。区域电网互联、交直流混合输配电系统、远距离输电、超特高压电网、多端直流电网、柔流输电、新能源规模接入、微电网、分布式发电、电动汽车接入、智能电网和电力市场等等，使得电力系统中新问题、新现象、新特性和新需求不断涌出。为了确保电力系统运行的安全、可靠、优质、经济、高效、低碳、环保，大量先进的理论、技术、方法、工具、设备和系统在电力系统中得到应用，极大地提升了电力系统的技术水平和管理水平。在工程上，电力系统分析的内容一直在不断增加和丰富，分析的理论、方法不断创新和发展，分析的手段、工具不断完善和智能。

课程内容要服务于人才定位和培养目标，要反映出现代电力系统运行分析的新问题、新概念、新理论和新方法，使课程具有现代性、先进性、实用性和适应性。为此，笔者在课程内容中引入了电力系统发展、现代电力系统分析特点和内容、电力市场、现代电力系统分析工具、交直流混合系统潮流计算、自动发电控制分析、电力市场下的有功频率控制分析、无功电压协调控制分析、基于FACTS的潮流控制、优化潮流、低频振荡与次同步振荡等。

课程内容的更新做到“四体现”，即体现在教学文件（教学大纲）中，体现在讲授过程中，体现在教材（讲义）中，体现在教学资源中。

三、实施“四导”教学，提升能力培养

课程教学过程中，教学方法是关键。传统课程教学注重的是知识传授，以教师讲授为主，不仅讲得多，还讲得细，学生往往处于一种被动接受知识的状态，缺乏主动思考、积极探索和积极参与的精神，学习兴趣未得到有效激发，学习能力未得有效培养，学习精神未得到有效树立，从而造成教学效果不甚理想的现象。当前的大学教育提出“厚基础、重实践、强能力、敢创新”，人才的培养更加注重能力、素质和精神的培养。为此，教育同仁开展了大量的教学方法改革与创新，并取得了许多好的经验和好的效果，例如启发式教学、问题教学、案例教学、项目教学、任务教学、情景教学等等。

在电力系统分析课程教学中，实施“四导”教学，即“导入、导学、导做、导研”，其目的是在于加强学生的学习能力、分析能力、计算能力、实践能力、综合能力和合作能力的培养。“四导”教学的核心是在于教师的“引导”和“指导”作用，学生的主动学、用意识。“导入”是指问题导入、现象导入、项目导入、方法导入，引导学生认识和理解相关内容的来龙去脉、工程背景和问题本质，为学生深入学习、探索和应用奠定基础。“导入”是将学生引进门，关键是要激发学生对相关内容的兴趣，认识到其重要性和应用价值。“导学”是指导学生对相关内容的学习，教师主要讲授内容的重点、难点、疑点，讲授解决问题的思路和方法，提出衍生问题和扩展问题，通过交流、探讨、启发，解决学生学习中的疑虑，学生通过预习、自修、查阅文献、提问、研讨等方式进行自主学习、主动学习，教师要主动向学生推荐参考书目和文献。“导做”是教师通过项目、案例、任务引导、指导和辅导学生应用所学理论、方法去解决实际问题，通过这种练习和训练，能培养学生的实践能力和综合应用能力。“导研”是教师激发和指导学生去发现问题、探讨问题、分析问题、研究问题，寻找解决问题的理论和方法，在课程相关内容的研讨和研究中，培养学生的研究能力、创新能力。

四、改革考核方式，实施科学评价

课程考核既是对学生学习成果的评价，也是一个决定学生学习方式的指挥棒。过去笔者常常在课程学习结束后，采用一次闭卷笔试进行考核和评价，时间约为2～3小时，试题形式多为填空、选择、判断、简答、分析或计算等。由于考试时间短，试题覆盖面相对较窄，并且识记题多，应用问题少。这种考核方式不能全面评价学生对课程的理解、掌握和熟悉程度，不能考核学生的应用能力水平。在这种考核方式下，致使部分学生一本教材学到底，考前将教材（讲义）、笔记相关内容突击记忆，便能顺利通过考试关，考后也就很快将所学内容遗忘。

为了改变这种考核方式，实施“三多一半”考核方式。所谓“三多”是指多模块、多次数和多形式。将课程内容分为多个模块，例如电力系统基本概念与建模方法模块、电力系统潮流计算模块、电力系统短路计算模块、电力系统稳定分析模块、电力系统优化与调控模块等，每个模块作为一个考试单元，随课程进度组织安排，构建多次考核的考试链。考核形式采用笔试、小作业、大作业和实验相结合，大作业和实验注重应用和综合。所谓“一半”是指笔试考试采取半开卷形式，考前发给学生统一的半张或一张A4纸（盖有学院或系考试专用章），允许学生对课程内容进行总结、提炼，将认为重要的内容写在上面并带入考场，在考试期间学生可以看上面的内容。这种半开卷的形式，不仅可以培养学生总结能力、综合能力，还可以引导学生将精力集中在知识、理论和方法的应用上。

五、加强资源建设，拓展学习时空

丰富的课程教学资源有助于学生的自主学习、递阶学习和循环学习，不受时空限制，有助于课堂教学的延伸和扩展，有助于立体化教学的实施。教学资源形式多样，例如教材、讲义、指南、习题、案例、文献、教案、视频、影像、工具、网站等。教学资源建设，应以学生的学习需求为导向，以互联网络为平台，以多媒体表现为手段，要具有丰富性、时效性、娱乐性、交互性、递进性的特征。

MOOCs和可汗学院教育思想和教学模式正引起国内外高等院校的深刻反思和积极应对。在电力系统分析课程中，结合课程内容的逻辑关系和工程应用，设计微课程，制作微课程教学视频，设计微课程测试小问题和试题，巧妙设计答案。将微课程在线视频作为教学的线上环节，学生在课堂外先在线“听课”，课堂内则侧重深入的分享、探讨和问题解决，实现“翻转课堂”。由于微课程时间只有几分钟，内容精短，集中说明一个问题，既能辅助教师课堂教学，又可以作为学生自学的学习材料。在视频课程中，常会弹出若干小问题，由学生回答，回答不正确，后续视频就不往下走，以检测学生是否明白教师所讲的内容，有利于学生集中注意力和积极思考。

在课程网页上，按课程模块提供公开视频课，提供测试平台，便于学生系统连贯地学习。提供网上虚拟实验平台和实验项目，学生在网上进行设计、实验、分析、总结等。提供案例库和项目库，学生可自主选择、探讨和完成，学生也可组成项目组，合作研讨完成。创建网上交互空间和论坛，学生可以自由提问，教师网上作答，也可以对提出的问题进行分类排序，重点回答大家关心的问题；鼓励学生间互教互学，通过互助解决学习中的疑难问题。

六、需要处理好的几个关系和问题

在课程综合改革中，要实现以教为主向以学为主转变，以课堂为主向以课内课外并重转变，以学校教育向面向工程教育转变，这些都对教师提出了更高的要求，同时也要处理好以下几个方面的关系和问题。

1.讲与学的关系

在讲与学的关系中，就是要处理好教师与学生在教学过程中的作用问题。以学为主的教学，应以学生为中心，以学生的学习为出发点，培养学生的学习兴趣、学习能力，保证学习效果，提高学习质量。

教师在教学过程中，如果大包大揽、面面俱到，将所有内容都讲得很细很透，缺乏启发和引导，缺少问题引入，缺少互动和探讨，学生便会懒于思考，只是一味听讲、接受和记忆。这种教学，学生提不出问题，没有疑虑，似乎所有内容都懂，也很少主动查阅相关文献资料，缺乏深入学习和探讨，只能知其然不知其所以然，知此不知彼。为此，教师在教学中要注重引入问题，讲问题的背景，讲解决问题的理论和方法，讲思路，讲方法，讲应用，还要抛出未解之问题等，给学生更多的思考空间，侧重思考问题、探讨问题和解决问题。

学生在教学过程中，应做好课前、课内和课后事。课前，学生通过教材、讲义和网上资源对课程内容进行预习、思考，并提出问题，发现难点，并试着去解决。课内，学生要带着问题听课，带着疑虑听课，带着思考听课，带着探讨听课，与教师互动，与教师交流和探讨，通过老师讲解，解开自己的困惑。课后，学生要主动查阅有关文献资料，深入探讨和研究相关问题，通过测试题和项目应用检验自己的学习效果，主动应用所学理论和方法去解决实际问题，解释工程问题、现象，把握问题本质等。

2.学与做的关系

学习的目的在于应用，在于解决问题。学是基础，用是目的，有了坚实的基础才能更好地应用，只有应用和解决实际问题，才能更好、更自觉地学习。所以，学生的学习，不能仅停留在看懂、读懂和学懂，仅停留在学习层面、记忆层面，仅为了考试过关，而更应该注重知识的应用，多实践、多练习、多动手。在教学设计中，要为学生的练习、训练和实践提供资源、平台和机会，要贴近工程。例如，习题和测试题的设计应取自于工程实例，数据、参数、模型和结果应与工程实际相符；给出系统、原始数据和运行条件，能正确建模、分析和计算，以工程观点对计算结果进行分析、评估、评价，并能提出解决方案、措施或建议；提供工程案例、项目和任务，学生自行或互助地开展设计、分析和计算，提交实施方案，要有理论、有依据、有分析，有过程、有结论；开放实验室、仿真平台，提供各类工具，可在动模系统上进行实验，也可在计算机仿真系统上进行分析、计算；在发电厂、变电所、供配电所或调度等生产实践中，能应用所学理论对系统运行现象、状态等进行分析和解释。

在课程学习中，要注重培养学生做到“四会”，即会读、会用、会写、会讲。“会读”就是学生要会读书，会学习，有学习能力；“会用”是学生会应用所学知识分析问题、解决问题，能理论联系实际，具有工程意识；“会写”是学生要会撰写报告、方案等，有科学规范的文字表达能力；“会讲”是学生要能进行技术交流，能讲清思路、方案等，具有一定的口语表达能力，敢于进行交流、沟通，在交流中获得认可，在交流中得到提高。

3.课程教学与人才定位

课程教学应符合人才培养定位。从教育层次定位上，有高职高专教育层次、本科教育层次和研究生教育层次。不同层次的课程教学，在其内容和教学方法上应与其层次相适应，不能降低也不能拔高，例如有些升本时间不长的本科院校，课程教学内容与高职高专内容差别不大，教学也还多沿用以前的方法；而一些研究性大学的课程在教学内容又有向研究生教育要求方向发展。在工科类本科院校人才培养中，有应用性人才和创新性人才，或为职业技术人才和学术性人才。应用性人才的培养更加注重应用能力、实践能力培养，创新性人才的培养更加注重探索能力、研究能力和创造能力的培养。所以，在构架课程体系、教学内容和教学方法时，应与此相适应。否则，会违背教育规律，违背人才培养目标，不能保证人才培养质量。

4.课程衔接问题

在制订人才培养方案中，要合理确定课程间的顺序衔接和内容衔接问题，以保证教学正常进行。电力系统分析课程应以电路、电机学和电子技术（包括电力电子技术）和自动控制原理等为先修课程，发电厂电气、电力系统继电保护、电力系统自动化等为其后续课程。在课程顺序安排中确有困难时，电力系统课程也可与一些先修或后续课程交叉同步进行，但要注意内容的衔接问题，否则会影响教学质量。

将发电厂课程设计和继电保护课程设计与电力系统课程设计相结合，形成三课一体的课程设计任务，使得学生能更好地将多门课程知识融会贯通，训练学生的综合应用能力。设置专业综合实验，以多机电网为实验对象，涵盖多门课程内容，内容间相互联系，互为耦合，通过综合实验使学生对电力系统运行、保护、控制、调度等有更加全面、深入的认识。

参考文献：

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