基于工程教育专业认证的电力系统分析课程教学改革

鲜龙 陈伟

关键词 工程认证 电力系统分析 系统教学法 教学改革

中图分类号：G424                                  文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.09.062

Abstract This paper takes the course of "Power System Analysis" as the research object of the reform. In view of the many problems existing in the course of teaching， it emphatically analyses the root causes of the prominent problems such as the repetition of teaching contents， the poor connection between students and theory， and the lack of close connection between theory and practice. It is further to implement the output-oriented curriculum. On the basis of the core concepts of professional certification such as student-centered and continuous improvement mechanism， this paper puts forward some reform measures to solve these outstanding problems， such as optimizing teaching syllabus， introducing systematic teaching method， implementing the method of combining extracurricular research innovation training with intracurricular project case analysis， and finally improves the course teaching quality and graduation requirements to achieve the goal of degree.

Keywords engineering certification; power system analysis; systematic teaching method; teaching reform

1 突出问题分析

1.1 电力系统分析課程教学内容的重复问题

受电气工程及其自动化专业自身特性的影响，本专业的专业课程知识模块划分并不统一，容易出现课程教学内容重复的问题。而在本专业的课程中，电力系统分析课程教学内容的重复问题尤为严重。通过对比电力系统分析课程及其它课程的教学大纲，不难发现其电力系统各元件特性和数学模型的内容与电力工程、电机学课程内容重复;电力系统有功功率和频率调整、电力系统无功功率和电压调整内容与电力系统自动化课程内容重复;电力系统短路电流计算的内容同样与电力工程课程内容重复。电力系统分析课程的教学内容涉及知识面广、理论性强、学时相对比较紧张，而过多重复教学内容的讲解，直接导致在教学过程中不能较为详细、针对性地分析课程重点与难点内容，最终造成学生对所学内容不能深层次理解其内涵，更达不到融会贯通的效果。

1.2 教学内容由易至难过渡，学生前后衔接较差的问题

尽管电力系统分析课程教学内容比较繁多，但是从整体的模块化知识点来看，相应的知识体系基本上都是在简单系统分析的基础上，将所得到的理论、方法及思想推广、应用或过渡到复杂系统的分析。例如潮流分析是从简单开式网络到复杂闭式网络的过渡;系统短路电流计算是从简单的对称故障分析推广到复杂的不对称故障分析;同步电机简单的端口空载短路分析结论应用到复杂的端口负载短路。从往年教学过程中课堂表现反馈及考试情况来看，学生对简单系统分析掌握的很好，但是对相同知识点过渡到复杂系统分析掌握情况非常差，即本课程的教学内容难易衔接问题较为突出。

1.3 课程理论知识与工程实践结合不够紧密的问题

前面已经提到电力系统分析课程有较强的理论性，教学内容有大量的公式推导，如电力系统的潮流分析部分;也有大量的理论分析计算，如电力系统不对称短路故障的短路电流计算;还有大量集电场、磁场和转体运动为一体的空间动态过程的抽象理解，如同步电机的突然三相短路和电力系统的机电暂态分析。若要将这些知识点的讲解与工程实践紧密地结合起来，需要学生有大量的工程行业背景储备，而用于课程教学的学时毕竟是有限的，不可能详细地给学生介绍相关的背景知识，直接导致本课程的教学内容无法紧密地与工程实践相结合，最终影响到学生对相关理论知识的进一步深刻理解与掌握。

2 改革措施

2.1 以工程教育专业认证为契机，通过修改教学大纲解决教学内容重复的问题

过去每次修改教学大纲都没有从整体系统设计的角度出发，各课程的教学大纲修改可以说是“各自为政”，各课程组之间缺乏对重复内容探讨分析和沟通，所以每个课程组为了保证本组课程教学内容上的连贯性，基本都会保留重复的内容。

但是工程教育专业认证在课程体系模块明确要求：各课程教学内容必须综合考虑、整体规划、系统设计，以达到每门课程能够针对性地支撑对应毕业要求的具体指标点。这就为解决各课程教学内容重复的问题提供了强劲的推力。另外课程体系模块还明确要求各类课程要有合理的比例，尤为强调的是工科专业最容易忽视的人文社会科学类通识教育课程，要求这类课程至少占到总学分的15%，使学生在从事工程设计时能够考虑经济、环境、法律、伦理等各种制约因素。本专业也毫不例外，前几版培养方案课程体系的人文社会科学类通识教育课程远没有达到15%的比例。为了达到这一标准，就必须新增相关的课程，但是大学期间的课程总学分并没有增加，只能通过减少各课程的重复内容，以缩小相关课程的学分从而给新增课程让出对应学分。而这方面的要求为解决各课程教学内容重复的问题注入了决定性的动力。

综上所述，本专业以实现工程教育专业认证课程体系的标准要求为契机，从整体规划和系统设计的角度出发，通过各课程组老师反复讨论，提出了重复内容解决方案，即将电力系统各元件特性和数学模型的内容保留在电力工程课程中;将电力系统有功功率和频率调整、电力系统无功功率和电压调整内容保留在电力系统自动化课程中;与电力系统自动化课程内容重复;而将电力系统短路电流计算的内容保留在电力系统分析中。最终达到了解决教学内容重复问题的目的。

2.2 通过铺—承—启的系统教学法解决学生难易衔接较差的问题

学生难易衔接较差的根本原因在于：电力系统分析课程的知识点涵盖了多门先修基础专业课程内容，而且课程的复杂系统分析计算涉及到矩阵运算、微分方程、非线性方程等数学基础。要有效地解决该问题，应先保证学生具备扎实的专业基础和数学基础。

因此前序课程要对本课程的相关内容进行铺垫，即系统教学法中所谓的铺，有针对性地讲解本课程所要用到的相关知识点，并将知识点如何运用到本专业以解决具体实际工程问题抛给学生，留有悬念激发出学生的好奇心，从而为在本课程中相关知识点的应用埋好伏笔。当然这就要求本课程组老师和前序课程组老师适时地进行沟通，要求在给本专业学生讲解对应知识点时能够对教学方法进行合理、针对性地调整，达到前序课程对本课程发挥好铺垫作用的目的。

到了本课程的教学过程中，自然要着重配合前序课程所做的铺垫引导性地讲解，做好本课程对前序课程所埋伏笔的承接作用，即系统教学法中所谓的承。另外本课程的部分内容同样是后续课程的必备知识点，那么除了做好前序课程的承接作用以外，还要做好对后续课程的启发作用，即系统教学法中所谓的启。

综上所述，铺—承—启的系统教学法打破了传统各门课程单独进行教学设计的局面，使课程体系成为统一的整体，有利于工程教育专业认证中所强调的持续改进机制的执行。值得注意的是系统教学法能够很好地解决本课程难易衔接较差的问题，对于其它课程也同样适用。最终达到了大范围、有效地提高专业认证毕业要求中所强调的培养学生解决复杂工程问题能力的目的。

2.3 通过课外科研创新训练与课内项目案例分析相配合的方法，解决理论知识与工程实践结合不紧密的问题

如何很好地将课堂所教授的理论知识与工程实践紧密地结合起来，一直是工科专业教学方法改革所针对的重点问题，当然也是难点问题。

前已述及，本课程受诸多因素的影响，使其在教学过程中将理论与实践紧密结合显得格外困难。因此，为了从根本上很好地解决这一棘手问题，本专业开设了科研创新训练课程，其模式参考研究生培养模式，任务是以教师科研项目为载体，使学生在教师指导下通过参加课题研討、专项辅导、参与实验（活动）等多种方式，了解专业工程领域的前沿发展，积累一定的工程行业背景知识，培养学生分析、解决问题的能力及创新能力，进一步提高学生综合素质。另外为了确保在专业课进行之前学生有一定的工程行业背景储备，以及保证该训练的连贯性，学生自大二起通过双向选择加入教师课题组或科研团队，接受科研基本训练。

通过科研创新训练的锻炼，到了本课程的课堂教学时，学生已充分了解了相关知识点的工程行业背景。那么在课堂上讲解完具体的理论分析后，就可以配合具体工程项目案例进行针对性的理论运用训练，这样既可以为科研创新训练提供必要的理论指导，又可以使本课程的教学内容紧密地与工程实践结合起来，可谓一举两得。

总之，课外科研创新训练与课内项目案例分析相配合的方法，能够很好地解决理论与实践结合不紧密的问题，从而最终促进了工程教育专业认证以产出为导向核心理念的贯穿落实。

3 结语

电力系统分析是电气工程及其自动化专业的主干专业课程，其教学内容不仅有较强的理论性，而且在整个本科培养阶段起着承前启后的过渡衔接作用，同时涉及其它课程的知识面也颇为广泛，尤其是在当今工程教育专业认证的大背景下，本课程的教学改革工作有任务重、时间紧、难度大、要求高的特点。因此，本课程及时地进行了彻底深入的教学改革，通过不断地实践与探索，理清了课程核心脉络、优化了课程教学内容、改善了课程教学方法、加强了课程实践配合，最终达到调动学生的学习主动性和积极性、保证良好的课堂教学质量、提高课程毕业要求达成度的目的。

参考文献

[1] 徐志伟，丁旭东，姜燕.基于应用型本科的“电力系统分析”课程教学改革研究[J].无线互联科技，2019（06）：90-91.

[2] 王红艳.基于应用型人才培养的“电力系统分析”课程教学改革[J].许昌学院学报，2018.37（06）：90-93.

[3] 王世山，高欣欣，陈杰，王晓琳.“电力系统分析”课程的教学革新探索[J].电气电子教学学报，2017.39（05）：46-49.

[4] 刘伟娜，谢云芳，郭燕霞.电气类专业“电力系统分析”课程教学改革与实践[J].河北农业大学学报（农林教育版），2017.19（04）：65-69.