大工程背景下的《电力工程基础》课程改革

李慧+张利+范新桥

（北京信息科技大学 自动化学院，北京 100192）

摘要：在现代大工程背景下，对《电力工程基础》课程的教学手段和方法、实践教学环节、考核评价方式、网络教学平台建设等几个方面进行了改革，提出将同化理论与CDIO工程教育模式应用到《电力工程基础》的理论和实践教学，相辅相成，提高学生的学习兴趣、工程应用能力和团队协作能力。

关键词：同化理论；CDIO；电力工程基础；课程改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）49-0078-02

《电力工程基础》是电气工程及其自动化专业的核心课程，在其课程体系中占有举足轻重的地位。为了满足中国工程教育专业认证协会制定的《工程教育认证标准（2015版）》中关于电气工程专业的补充标准，本课程组将“电力工程基础”更名为“电力系统分析”，同时为了适应大工程背景下应用型人才培养目标，课程组将从教学手段和方法、实践教学环节、考核评价方式、网络辅助教学等几个方面对该课程进行改革，使学生能够很好地掌握电能的生产、输送、变配等相关的工程基础理论和计算方法，能够应对电气工程领域的复杂工程问题，具备较强的工程计算能力和应用分析能力。

一、教学手段和方法的改革

以往的教学方法都是以教师为中心，以课堂讲授为主、验证型实验为辅的传统模式。教学手段过于单一，从书本到书本，采用教师讲、学生记的“填鸭式”教学模式，偏重于对概念、理论及计算方法的讲解而脱离实际应用。为了适应大工程背景下对应用型人才需求的现状，我们要不断地探索新的、有效的教学方法和手段，把传授学生知识改为传授学生学习知识的方法，让学生由“被动”变“主动”学习，才能为以后更长远的学习打下坚实基础。

1.同化理论的应用。1963年美国纽约大学研究院教育心理学教授奥苏泊尔提出“同化理论”概念，其核心思想是：学习者在学习新知识过程中对已有的认知结构进行重新改组，使自己原有的观念发生变化，这样才能有利于新知识的掌握和消化[1]。

引导學生在自己的头脑中建立已有的理论知识和框架，鼓励学生主动地去学习相关的新理论知识，并将新知识与自己头脑中原有的理论知识之间建立起实质性的联系，即新旧知识融合。比如，在讲完辐射状配电系统潮流计算方法后，若引入分布式电源到配电网，会使原有的潮流计算方法有何变化？如何解决含有分布式发电的配电网潮流计算？学生利用课余时间查阅课外资料，增长见识，使枯燥的理论在自己的头脑中变得生动起来，从而使课程学习变得有趣起来。变被动学习为主动学习，学生的积极性比传统的教学将显著提高，积极参加问题的讨论。

2.CDIO工程教育模式的应用。CDIO工程教育模式是以美国麻省理工学院为主导，采用构思、设计、实现和运作的模式，是“项目教学”的集中概括和表达。该模式可以让学生以积极主动的态度成为学习的主体，并在项目实践中获取工程能力[2]。CDIO工程教育模式与“同化理论”的教育理念相同，也是让学生变被动学习为主动学习，区别是它改变以往教学中重理论轻实践的弊端，培养学生的团队协作能力。

在CDIO工程教育模式下，可以采用分组法、任务法及项目法等多种方法，不仅提高学生学习的参与性、学习兴趣和创新能力，还可以培养学生解决问题能力及团队合作能力。以分组法为例，由于该课程是大班上课，授课人数为70多人，每个学生的水平差异较大，所以在第一次课上，以本课程应用到的先修课程像《高数》、《电路》、《工程电磁场》等部分知识点为考查目标，进行一次摸底考试，摸清学生基础知识的学习水平，并将他们按照高低相结合的方式进行分组，挑选分数最高的同学担任小组长，在整个学期中由他（她）带领全组同学，互帮互助，培养同学之间的团队协作能力。

二、实践教学环节的改革

传统的实验教学一般都处于从属地位，学时安排较少，实验教学的内容较为固定，一般都是针对一些原理和现象的验证。本课程的实验学时为8学时，占课程总学时的15.4%，实验内容主要是利用电力系统仿真软件EDSA进行潮流计算和短路计算。教学形式较为单一，学生都是按照教师的示范或指导书的步骤去操作，限制了学生创新思维能力的提高。

1.同化理论应用到实践环节。课程组考虑将奥苏泊尔的同化理论也应用到实践教学环节，要求学生有意义地进行发现式学习，发现问题，解决问题，从而避免被动式接受学习。一方面，调整课内实验内容及学时，依托电气实训平台将理论部分与实践环节有效地结合起来；另一方面，利用开放性实验、大学生创新项目等课外实践环节，扩展该课程的实践教学形式，提高学生的工程应用能力和创新能力。比如，讲完第一章电力系统的基本概念后，组织一次学生的认识实验，通过实验平台的使用了解整个电力系统的构成，摆脱以往只见理论，没有实物环节的缺陷，调动学生对理论学习的兴趣；同时，为了发挥实验环节的效果，提供实验思考题，让学生课后独立完成，培养学生的学习积极性和自学能力。

2.CDIO工程教育模式应用到实践环节。CDIO工程教育模式下的项目法可以很好地应用到实践环节，发挥项目组成员的动手能力、思考能力、团队协作能力等，完成从项目开题、项目实施到项目结题的全过程训练，将电气类专业知识与工程实际有效地结合起来，培养学生成为具有良好职业素质、坚实理论基础、较强实践能力的应用型技术人才。例如，安排一个开放实验项目为“含分布式发电的配电网潮流计算设计”，要求学生利用Matlab软件编写潮流计算程序，并与EDSA仿真软件结果进行对比，验证其正确性。这个项目就要求项目组成员必须弄清楚分布式发电节点的处理方法、潮流计算流程、Matlab软件的使用方法等，训练学生采用科学方法对电气工程领域复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论等。

三、课程考核评价方式的改革

现有的考核制度都较为死板，大多数高校学生关注的学习重点是老师要考什么内容，而不是什么对自身发展有用；考试前采用“刷夜”的复习手段，为了考试而考试，而不是平时去理解吸收；此外，平时成绩中的作业练习往往存在抄袭现象，导致总评成绩水分较大。因此，课程考核评价方式改革刻不容缓。

一方面，适当减少期末考试分数的比重，增加讨论小组的考评结果以及课程实践综合评分的比重，这样既能达到考核的目的，又能提高学生学习的积极性。另一方面，健全学生奖励办法，将实践项目成绩折算成相应的综合素质学分，在助学金、奖学金以及评优中优先考虑，这样学生就会以极大的热情和积极性去完成相关课程内容的学习[3]。最终形成了既重视基础理论知识又鼓励学生自主创新学习的多元化、综合性的新型考核机制，改变以往主要依靠卷面分数来衡量学生知识掌握能力的现状。

四、网络辅助教学的开设

充分发挥网络优势，构建网络辅助教学平台，建立“电力系统分析”课程教学资源网站，开展翻转课堂教学，拓展学习资源，进行混合式教学，其内容主要包括：学习资源、网上答疑、网上讨论等。学习资源以多媒体形式为主，如教学课件、电子教案、演示动画、常用软件、以及教材中没有涉及到的新知识、新技术和学科前沿问题等，既使学生复习课上所学内容，还可以扩展自己的知识面，完善自己的知识结构。网上答疑弥补了课后答疑不方便的缺陷，可以使学生对平时学习中遇到的问题和困难及时与教师沟通，扩宽了师生互动的时间和空间。网上讨论可以及时了解学生对某一知识点的大致掌握情况，从而在授课过程中更能做到有的放矢。学生们利用这个辅助平台，变被动式学习为主动式学习，增强了学生对课程学习的兴趣。

参考文献：

[1]李振兴，张涛，杨力森.同化理论在电力系统自动化课程教学中的应用分析[J].2014，（301）.

[2]张燕.基于CDIO工程教育理论的计算机基础课程教学改革和创新[J].电子制作，2016，（2）.

[3]绍家儒，杨瑜.以工程应用为导向的基础力学课程改革与创新[J].科教导刊，2016，（3）：24-25.