趙興勇?趙艷秋

摘要：為了應(yīng)對現(xiàn)代工程教育的發(fā)展，更好地適應(yīng)社會及企業(yè)對專業(yè)人才的需求，從課程理論體系構(gòu)建、實驗環(huán)節(jié)強化、考評方式優(yōu)化等幾方面對“電力系統(tǒng)分析”課程進行了探索和改革。實踐證明該課程改革教學(xué)效果良好，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到有效提高，為其他工程專業(yè)課程改革提供了借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；專題討論；綜合實驗

作者簡介：趙興勇（1965-），男，山西太原人，山西大學(xué)工程學(xué)院，教授；趙艷秋（1964-），女，山西太原人，山西大學(xué)工程學(xué)院，工程師。（山西 太原 030013）

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0063-02

大學(xué)教學(xué)改革是大學(xué)教學(xué)發(fā)展的最主要途徑，[1]課程改革是大學(xué)教學(xué)改革的核心環(huán)節(jié)。山西大學(xué)工程學(xué)院（以下簡稱“本?！保┳鳛榈胤綉?yīng)用型大學(xué)，其人才特征和培養(yǎng)模式要適應(yīng)地方經(jīng)濟社會的需要。圍繞山西綜合改革實驗區(qū)的建設(shè)和山西電網(wǎng)中長期規(guī)劃，本校開展對涉電專業(yè)課程教學(xué)改革，其中“電力系統(tǒng)分析”是首門試點課程。它是本校電氣工程及其自動化專業(yè)的必修課，由電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、電力系統(tǒng)暫態(tài)分析和實驗課組成。學(xué)生對該課程的掌握程度直接影響其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后的就業(yè)和工作。

隨著現(xiàn)代電子計算機技術(shù)、信息通訊技術(shù)及控制技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)也發(fā)生了巨大的變化，許多新原理、新技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力企業(yè)，與此對應(yīng)的電力系統(tǒng)學(xué)科也發(fā)生了變化，原有的學(xué)科體系與現(xiàn)代人才培養(yǎng)目標(biāo)存在較大差異，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代電力工程教育發(fā)展的要求。[2]

為此，筆者從理論教學(xué)體系和實踐環(huán)節(jié)等幾方面，對“電力系統(tǒng)分析”課程進行了一系列有益的探索和研究，以加強學(xué)生理論知識水平和實踐動手能力。

一、“電力系統(tǒng)分析”課程現(xiàn)狀分析

“電力系統(tǒng)分析”課程理論性較強，內(nèi)容豐富、抽象，公式繁多，客觀上使學(xué)生不易理解和掌握；另外還存在如下主要問題，使學(xué)生在校所學(xué)的知識技能不能適應(yīng)實際工作。

部分知識陳舊，目前的教學(xué)內(nèi)容大多處于上世紀90年代水平，而近十多年來是電力系統(tǒng)發(fā)展最快的時期之一，現(xiàn)在的教學(xué)內(nèi)容沒有很好地反映這些變化；課程內(nèi)容安排不太合理，部分知識點在邏輯上有不連貫之處；教學(xué)手段比較機械單一，多媒體技術(shù)應(yīng)用不廣或效果較差，難以吸引學(xué)生的注意力，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高；電力系統(tǒng)企業(yè)廠網(wǎng)分家，發(fā)輸分離，市場化等改革及學(xué)校實習(xí)經(jīng)費的減少，使學(xué)生現(xiàn)場實習(xí)的機會更少，實踐環(huán)節(jié)被嚴重弱化，[3]認識實習(xí)、專業(yè)實習(xí)流于形式，難以達到理想的效果。

二、理論課程體系構(gòu)建

1.優(yōu)化課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)

根據(jù)本校培養(yǎng)應(yīng)用型高級人才的目標(biāo)，課程以知識面為單元，理論課緊湊、系統(tǒng)化，體現(xiàn)小而精的思路，各單元之間既相互獨立，又相互聯(lián)系，本課程組將“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”和“電力系統(tǒng)暫態(tài)分析”兩門課程共計118學(xué)時壓縮到72學(xué)時；將“電路”、“電機學(xué)”等基礎(chǔ)課程安排在前一學(xué)期完成，按照潮流計算、調(diào)頻調(diào)壓、短路分析、故障計算、穩(wěn)定性分析等次序安排章節(jié)，刪減前期課程學(xué)過的內(nèi)容。例如：“電路”課程講過的導(dǎo)納矩陣的計算機形成及修改，“電機學(xué)”學(xué)過的電機等效模型及電壓磁鏈方程等內(nèi)容，去除無功補償裝置手工整定等工程經(jīng)驗性強、應(yīng)用性差的內(nèi)容。

課程組還補充了近十幾年來電力系統(tǒng)專業(yè)的新理論、新方法、新技術(shù)等成果，以體現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的實際情況。例如，在介紹新能源發(fā)電中，補充了高滲透率下大規(guī)模風(fēng)電場接入電網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響；風(fēng)光互補對提高新能源并網(wǎng)穩(wěn)定性等；電力市場環(huán)境下電力系統(tǒng)經(jīng)濟性分析；智能微電網(wǎng)的運行與控制策略；特高壓交直流輸電概述等內(nèi)容。

同時，根據(jù)實際情況，不定時請行業(yè)知名專家舉辦講座，介紹電力系統(tǒng)的新發(fā)展及典型案例等。例如，8.14美加大停電、國家電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃解讀、印度7.30-31東北部大停電等，講座提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化了專業(yè)教育，擴展了專業(yè)背景，深受學(xué)生的歡迎，收到了很好的效果。

2.多種教學(xué)方法綜合應(yīng)用

“電力系統(tǒng)分析”課程中大部分內(nèi)容是很多年來形成的成熟知識，具有很強的工程性，邏輯性相對較弱，對此，筆者在教學(xué)中進行了如下幾方面的改革：

（1）打破傳統(tǒng)的單向授課方式，與學(xué)生適當(dāng)互動。筆者針對每堂課的內(nèi)容，在上課前，為學(xué)生提出2～3個經(jīng)過精心準備的問題，鼓勵學(xué)生帶著問題聽課，積極主動思考，并進行少量的問答討論，讓其在積極的氣氛中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和自主學(xué)習(xí)興趣。

（2）采用相似教學(xué)法，易于學(xué)生理解。將抽象難懂的問題轉(zhuǎn)換成學(xué)生熟悉的事物，進行相似性變換講解，這樣對學(xué)生理解難點非常有幫助。例如：將電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定問題類比為多匹馬共拉一輛車的情況；無功變換類比為彈簧伸縮問題等，這些都給學(xué)生留下深刻的印象。

（3）采用先進的教學(xué)手段。筆者利用現(xiàn)代先進的計算機和豐富的信息資源，制作了大量生動的多媒體課件，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)效率，豐富了教學(xué)內(nèi)容。

本校組織教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師、計算機水平較高的教師和學(xué)生代表，從各種資源庫中找到的彩色實物圖片和相關(guān)視頻，制成多套動畫及ppt，將原理、控制過程與實物結(jié)合起來一起講解，使電力系統(tǒng)難以理解的概念、原理、控制過程等形象化。例如：講解PARK變換時，將abc軸系與dq0軸系各向量之間的關(guān)系用形象的動畫表達出來，使原來需要用30分鐘講解的內(nèi)容縮短到15分鐘，而且過程清楚形象，學(xué)生容易理解。

三、實踐環(huán)節(jié)設(shè)計

充分利用先進的實驗室資源，加強學(xué)生對概念、原理等的理解，更好地了解和掌握電力系統(tǒng)現(xiàn)場運行情況。

1.進行綜合性實驗

在以往的實驗課中，大部分是驗證性實驗，內(nèi)容比較單調(diào)、機械。本校從2010年開始，利用中央財政支持地方高校建設(shè)資金建立了電網(wǎng)綜合自動化實驗室，購買了PSASP，PSCAD/EMTDC等電力系統(tǒng)分析軟件，豐富了實驗資源。電網(wǎng)綜合自動化實驗室有3臺發(fā)電機，可以模擬多個電壓等級的開、閉環(huán)系統(tǒng)，可以進行電力系統(tǒng)要求的相關(guān)實驗，實驗教師設(shè)置故障及異常，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象分析問題，解決問題；或者教師提出具體要求，學(xué)生根據(jù)要求設(shè)計電路，觀測實驗現(xiàn)象，教師進行指導(dǎo)評價，在整個實驗過程中，學(xué)生自己動手，充分發(fā)揮他們的能動性，有利于培養(yǎng)他們的工程素養(yǎng)。

2.優(yōu)化實驗內(nèi)容

教師應(yīng)從實際電力系統(tǒng)的特點及“電力系統(tǒng)分析”課程的特點出發(fā)科學(xué)安排實驗內(nèi)容，從簡單到復(fù)雜開設(shè)實驗，具體順序為：系統(tǒng)潮流分析、發(fā)電機運行方式改變、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定分析、切負荷、電力系統(tǒng)短路分析、故障分析等。

3.將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗資源

多年來，課程組教師們承擔(dān)了大量的省級縱向研究課題及山西電力公司等企業(yè)橫向項目，取得一定的科研成果并將它們應(yīng)用到實驗中。例如，電壓型SVC補償裝置研究，獲得山西省科技進步二等獎，利用此項目改進了調(diào)壓實驗；特高壓操作過電壓柔性限制措施研究，獲得山西電力公司科技進步三等獎，利用該項目成果開設(shè)電力系統(tǒng)過電壓仿真實驗，同時為研究生進行科研創(chuàng)造了一定的條件；通過山西省科技重大專項“風(fēng)力發(fā)電機組遠程監(jiān)控和故障診斷”，建立了微電網(wǎng)實驗平臺，并開設(shè)了微電網(wǎng)運行與控制方法實驗。這些都豐富了實驗內(nèi)容，強化了與電力系統(tǒng)實際工程的結(jié)合。引導(dǎo)學(xué)生通過觀測實驗數(shù)據(jù)和分析現(xiàn)象，進行機理分析，緊密與理論課相結(jié)合，極大調(diào)動了學(xué)生自己動手的積極性，收到了良好的效果。

四、實施方案及應(yīng)用情況

經(jīng)過兩年多的研究，本課程組的改革方案已于2010年在電氣工程及其自動化專業(yè)本科生中開始實施，從改革之初就受到學(xué)校和系兩級領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，得到山西省特色專業(yè)建設(shè)項目資助，并且“電力系統(tǒng)分析”已成為校級精品課程。

整個課程的考評由筆試、專題討論和實驗三部分組成，所占比例分別為40%、30%和30%。筆試根據(jù)教學(xué)大綱進行。專題討論的題目提前兩周給出，論題的主要內(nèi)容包括：電力系統(tǒng)無功補償、特高壓輸電過電壓限制措施、潮流計算機算法等。學(xué)生充分利用課外時間，廣泛閱讀、討論和思考，培養(yǎng)他們進行科學(xué)研究的基本素質(zhì)，最后教師根據(jù)學(xué)生撰寫的研究報告及小組答辯情況給出成績。實驗部分以綜合實驗為主，教師根據(jù)學(xué)生在實驗中的表現(xiàn)及最后提交的實驗報告確定成績。

該方案實施兩年多來，受到學(xué)生的普遍歡迎和學(xué)校的認可。由學(xué)校相關(guān)部門組織，對本校2010級、2009級電專業(yè)各30個隨機抽查的學(xué)生進行的綜合測試中，2010級學(xué)生的合格率達到89%，高出2009級近十個百分點，這表明該課改方案教學(xué)效果非常明顯。它同時也成為學(xué)校教學(xué)改革的典型，在本校動力工程系、自動化系等工科類系推廣。

五、結(jié)論

圍繞培養(yǎng)應(yīng)用型高級人才的目標(biāo)，課程組對“電力系統(tǒng)分析”課程在教學(xué)內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、實踐及考評方式等方面進行了較大地改革。該方案優(yōu)化了理論教學(xué)，增加了實踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生的綜合能力得到提升，得到師生的普遍認同，更加適應(yīng)現(xiàn)代電力工程教育的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

[1]肖念，對中國大學(xué)教學(xué)改革邏輯的思考[J].中國大學(xué)教學(xué)，

2012，（7）.

[2]孫宏斌，孫元章，陳永亭，等.優(yōu)化理論課程 強化實踐環(huán)節(jié)——電力系統(tǒng)本科專業(yè)課改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2006，（4）.

[3]楊德先，陸繼明.電力系統(tǒng)綜合實驗原理與指導(dǎo)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）