面向行业需求的“电力工程”课程教学探讨.doc

面向行业需求的“电力工程”课程教学探讨 “电力工程”课程涵盖电力系统稳态分析、暂态分析和发电厂电气部分，是继电保护、输配电、电网监控等专业方向的主要专业核心课程之一。电力行业应用型本科人才的培养应面对行业需求理论和工程并重。针对目前课程教学中存在的难点和不足，构建工学一体化教学体系，紧密结合行业发展，突出体现工程应用背景，重组和更新教学内容，采用开放式课堂教学、实践教学和科创模式教学的三重教学模式，更新传统教学手段，引入软件教学和讨论组形式，有效促进学生课程学习的效率，增强学生工程实践能力，更好地适应行业需求。 “电力工程”课程是电气工程及其自动化专业中继电保护、输配电、电网监控、供用电等专业方向的主干专业课程之一，它涵盖电力系统稳态分析、电力系统暂态分析、发电厂电气部分，是一门理论与实践并重，涉及内容广泛，物理概念与计算要求均较高的重要专业课程，也是电气工程及其自动化相关专业方向的核心专业课程。“电力工程”课程应针对应用型本科院校的特色，1紧密结合电力行业需求，突出行业特色，利于培养适应电力行业发展的工程技术人才。 当前中国电力工业迅速发展，随着计算机技术、现代控制技术、电力电子技术和电气设备的不断更新与发展，设备更新及新设备的出现，新技术的出现，电力系统网络构架的变化，对电力行业的工程技术人员也提出了更高的要求，这使得“电力工程”课程在教学内容、教学手段、教学模式等方面多方位的改革势在必行。 一、电力工程课程教学现状 1.课程内容偏重理论，工程技术体现不足 “电力工程”课程内容较多，与电力行业相关性强，在整个教学计划和学生培养中起着十分重要的作用。2，3以南京工程学院为例，该课程为多学时课程，计划学时为112课时，分为两个阶段，第一个阶段以电力系统分析的内容为主，第二阶段以发电厂电气部分的内容为主。具体课程内容与课时分配见表1。 表1&#8194；“电力工程”课程教学内容与学时分配表 框架内容 具体内容 课时 小计 电力系统 稳态分析 电力系统基本概念、电力网参数及等值电路 12 64 电力系统稳态分析与计算 14 电力系统有功功率平衡及频率调整 8 电力系统无功功率平衡及电压调整 10 电力系统 暂态分析 电力系统短路电流计算 10 电力系统运行的稳定性 10 发电厂电气 部分 电气基本概念、导体的发热、电动力 12 48 电气设备工作原理及选择 14 电气主接线 10 厂（所）用电、配电和接地装置 12 从表1中可以发现“电力工程”课程内容涵盖非常广泛，包括电力系统运行和控制的基本概念以及发电厂和变电所电气设备运行的原理及原则，基本以经典理论为主，涉及大量计算分析，理论性偏强。作为继电保护、输配电等专业方向的核心专业课程，如何更好适应行业需求，面向行业发展，增强工程实践技术，教学内容亟待重组和更新。 2.实践教学模式较为单一，课时设置不足，无法满足工程实践需要 目前在“电力工程”课程开设之前，预先设置了专业认识实习环节，课程结束后设置了课程设计环节，作为继电保护、输配电、供用电等专业方向的专业实践必修课程。认识实习使学生在专业课程学习之前，对电力系统的结构和运行建立初步的整体概念，了解电力网络的结构，认识发电厂和变电所的基本设备和接线方式等专业知识。课程设计利于学生在完成“电力工程”课程理论学习之后以统筹总结重要知识点，完整地运用原始资料计算设计变电所的主接线方式和主要电气设备。 学生在完成实践教学内容时，普遍感觉认识实习课时较少，在变电所和发电厂的感性认识达不到认识实习的要求，而课程设计中无法掌握现场工程设计的要点，偏重于理论计算。实践教学是应用型本科院校面向行业需求服务的重要环节，有必要进一步丰富教学模式，增加实践课时，强化实践教学。 3.教学模式和手段过于单一，不利于建立工程概念 目前“电力工程”课程教学中仍以传统课堂教学为主。但是电力系统的生产、运行过程以及电力设备结构都十分复杂，特别是电网运行控制环节和设备运行状况、电力系统运行方式的改变和调节过程时，其动态的变化过程用传统方法讲解，费时费力，效果不佳。因此必须建立多重教学模式和手段，强化课堂教学的同时，采取多种教学形式使学生面对的不是空洞、枯燥的理论和繁复的计算，提高学生的学习兴趣和理论联系实际的能力，帮助培养学生的工程概念。 二、构架工-学一体化教学体系 “电力工程”课程的教学特点非常突出，一方面是理论性，另一方面是工程性。现代教育强调以学生为教学主体的主动学习，激发学生的学习兴趣，将枯燥的学习过程变为引人入胜的研究探索活动。经过长期的教学实践探索，笔者设计了一套“兴趣培养理论教学工程实践”多层级交叉融合的“电力工程”课程工学一体化教学法。它主要体现在教学内容、教学模式和教学手段三个方面。 1.工程与理论融合，实现教学内容重组与更新 “电力工程”课程结合应用型人才培养目标，对理论知识的要求应围绕着工程实际应用。紧密结合电力工业的发展和要求，全新梳理教学内容。教学内容重组中在讲述与课程相关的基本原理知识和成熟技术成果的基础之上，补充电力行业最近10年来重大科技研究与重点示范工程应用成果，以及未来510年关键技术的发展方向，扩大学生的专业知识视野，让其及时了解电力系统的重大事件和重大科研成果，以及该专业的技术成就和未来的发展方向。主要反映在以下几个方面 （1）更新和优化教学内容，及时反映本学科领域的最新科技成果，补充与课程相关的当前电力系统运行的新概念、新元件、新设备、新技术； （2）电力系统潮流控制的方法中增加了FACTS元件的讲解，介绍电力工业灵活交流输电系统实际工程应用背景，拓展潮流控制的工程意义； （3）电力系统无功电源中增加了新型电力电子设备的介绍； （4）电气设备中突出了与现场结合紧密的SF6全封闭组合电器的介绍； （5）增加新型电力互感器和新能源发电的相关介绍； （6）简化电力工程中复杂数学模型的推导过程，侧重电力工程计算和分析中的结论分析，从而加强电力系统基本物理概念的掌握和理解。 面向电力行业发展的教学内容重组与更新使其更适应于应用型人才的培养要求，全新的教学内容深受学生们的喜欢，既激发了他们的专业兴趣，又有效地强化了专业教育。 2.实现工学一体化教学模式 （1）开放式课堂教学。开放式课堂教学是针对传统教育中以“课堂为主、教材为主、教师为主”的封闭性教学弊端而提出的。通过改革单一教学方法和教学手段，构建开放式的课堂教学，让学生成为教学中的活跃主体。一方面，增强教与学的互动性，即教师在讲解过程中鼓励学生提问，开展现场讨论。通过讨论，深化学生对知识点的理解和掌握。另一方面，柔性延拓“45分钟”课堂时间。一般高校专业课程的课时安排往往都会相隔23天，时间较长，为此，在每一次课堂结束时，首先将下一次课堂主要内容提炼为若干思考问题，引导学生课后独立思考，发现问题。然后在下一次上课之前，安排学生谈谈学习和思考的认知，发表自己的言论，教师做好引导工作，针对学生的发言，肯定他们说得正确的地方，也指出他们理解上的偏颇，并在接下来的课堂讲授中及时地进行有针对性的解惑。 （2）拓展实践教学。适当增加“电力工程”课程实践教学跨度，充分利用校内仿真实验室和校外实训基地，强化认识实习的要求，增加课程设计的工程实践意义。校外仿真实训和校外生产性实训有机结合，学校与行业企业紧密合作，建设校外实训基地，充分利用电力行业的生产培训基地，做到布点合理，功能明确，能够满足学生了解企业实际，体验企业文化，有效成为课堂教学的有力补充。 （3）引入科创教学模式。“电力工程”课程建设的一个重要目的就是建立学生的工程和创新意识，在课程内的教学环节中，培养和提高学生的基本创新意识和创新能力。结合学校对大学生进行科技创新活动的大力支持，在教学中注重分析当前电力行业的新技术，启发学生从小处着手接触电网及设备运行与控制中的知识点，鼓励学生根据自己的兴趣结合电力系统发展申报科技创新项目，认真指导项目申报书的撰写、科技创新项目的实施、学术论文的撰写等各个环节。给学生创造良好的工程和创新环境，并激发他们专业课程学习的动力和活力。 3.采用工学一体化多重教学手段并行 在教学过程中，注重运用现场教学、案例教学、讨论式教学等多种手段，将理论知识融于实际应用，让学生在教与学的互动过程中发挥主观能动性，灵活运用所学知识，创新性地完成各类应用操作，达到学以致用的教学效果。 （1）充分利用现代教育技术丰富课堂教学。“电力工程”教学内容相当多和复杂，有些物理概念相当抽象，建议一方面充分利用现代技术， 丰富教学手段；另一方面注重细节的讲解，明晰教学思路，实现传统教学与多媒体教学有机结合。针对课程要点、难点的讲解，辅助图形图像资料和动态模拟动画的演示等。利用各种媒体手段制作图文并茂的教学课件，增加学生感性认识，从而建立电力系统整体概念。逐步实现了多媒体教学和网络化辅助教学的目的，增强了学生对本课程的学习兴趣。多种教学方法和教学手段灵活使用，活跃课堂气氛，调动学生学习的积极性。使学生对电力系统中的电磁关系有更加清楚、直观的认识和理解， 也可提高学生学习的积极性。 （2）软件模拟教学。“电力工程”课程工程性特点显著，部分内容逻辑性强，公式推导较多，“物理过程”的表现是传统方法授课的最大难点之一，用一般方法讲解，费时费力，效果不佳。采用ETAP等相关软件设计模型，模拟实际小网络，建立仿真模型，4，5实现计算机仿真动态模拟表达，生动、直观、易于理解，可以取得其它方法无法取得的效果，大大节约授课学时。帮助学生建立电力系统、电力网运行的整体概念。利用实用的潮流计算、短路计算、无功优化、静态/暂态稳定计算等分析软件，使学生面对的不是空洞、枯燥的理论和繁复的计算，而是可操作的模拟系统，提高学生的学习兴趣和理论联系实际的能力，培养学生的工程应用能力。 （3）组织分组讨论课。课堂讨论的教学目的是为了培训学生分析问题、解决问题、陈述观点、团队合作、参与讨论及论文写作等多方面的综合能力。让学生既勤于独立思考又善于团队合作，在相互讨论中锻炼逻辑思维能力，发现问题，然后综合运用所学知识去解决实际问题，逐步培养学以致用的创新能力。 三、结论 “电力工程”课程作为应用型本科院校中继电保护、输配电和供用电等专业方向的一门重要专业核心课程，应该根据现代电力工业的发展以及行业对高级电力工程技术人才的要求，合理调整和完善教学体系。面向行业需求，探索建立了工学一体化教学体系，完成了教学内容的更新与重组，构造了工学复合教学模式，采用多种教学手段并行，有效帮助学生激发课程学习中的兴趣，有助于建立电力系统运行的工程概念，更好地适应电力工业的发展和需求。 第 10 页