应用型本科“电力系统分析”教学内容与方法探讨

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摘要：“电力系统分析”是电力工程的基础理论，是电气工程及其自动化专业的核心课程，该课程具有理论性强同时又密切联系工程实际的特点，在专业课程体系中占有十分重要的地位。结合皖西学院建设“省级示范应用型本科”的背景，对新办的电气工程及其自动化专业的“电力系统分析”课程的教学内容和方法进行广泛、深入地探讨与研究，并就目前面临的困难和问题提出可能的解决思路，为更好地适应学校定位，培养出合格乃至优秀的专业技术人才奠定基础。

关键词：应用型本科；电力系统分析；教学内容；教学方法

作者简介：刘世林（1978-），男，安徽六安人，皖西学院机械与电子工程学院，讲师；张晓东（1964-），男，安徽六安人，皖西学院机械与电子工程学院，教授。（安徽 六安 237012）

基金项目：本文系安徽省高等学校省级优秀青年人才基金项目（项目编号：2010SQRL188）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）02-0087-03

电气工程及其自动化专业是本校于2009年新申办的本科专业，2011年春学期首次开设“电力系统分析”课程，对于该课程的教学内容和教学方法，本校没有任何经验，只能借鉴其它学校的做法，但由于各个学校的办学定位和专业培养方案不同，其经验往往不能照搬照抄，而必须结合本校的实际情况加以适当地调整和修改。在本校该专业的课程体系下，如何合理地协调“电力系统分析”和其它相关课程之间的关系，使得该课程能够较好地满足建设示范应用型本科的工程实践要求，同时激发学生的学习兴趣，提高课堂教学效果，是当前亟须解决的问题。

电力系统是由电能的生产、输送、分配和消费的各环节组成的一个复杂整体，[1]与别的工业系统相比较，它的规划、设计、建设、运行和管理是一项更为庞大、复杂的系统工程。“电力系统分析”课程是这项系统工程的理论基础，其作为电气工程及其自动化专业的核心课程，是由通识课程、基础理论课程向专业课程过渡的纽带，具有承上启下的作用。该课程不仅具有很强的理论性，同时又密切联系工程实际，其一方面讲述了电力系统中最基本的理论知识和分析方法，另一方面其内容涉及到“电子技术”、“电机学”、“控制理论”、计算机等课程的知识，使学生必须将已学习的相关基础课程知识应用到该课程中，是电力专业人才必须熟练掌握的基本理论和计算技能，对电力系统工程学科的学习起到至关重要的作用。

本文在借鉴其它学校经验的基础上，结合本校的办学定位和该专业的培养方案，通过对该课程教学内容和方法进行全面、深入地探讨和研究，提出了“立足基础，了解全局，工程优先，兼顾理论”的课程教学内容设置原则，确定了采用理论教学与工程实践互补、课堂讲授和现场演示结合、强化教学互动等教学方法。

一、教学中面临的主要问题

调查结果表明，多年来大部分高校一般都将“电力系统分析”的教学分为两个部分进行，即电力系统稳态分析和电力系统暂态分析。课程的主要内容包括电力系统的基本概念、电力系统各元件的特性和数学模型、电力系统的潮流计算和控制、电力系统的运行调度和优化、电力系统故障分析以及电力系统的稳定性等。[1-3]选用的教材主要有中国电力出版社的《电力系统稳态分析》、《电力系统暂态分析》和华中科技大学出版社的《电力系统分析》（上、下册）等，课时通常为96～120个学时。在教学过程中，教师往往更加注重于理论分析和手算部分的教学。

随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展，以及当前用人单位对本科人才质量需求地不断变化，原有的“电力系统分析”的教学内容和教学方法有些已难以适应现代人才培养需要，尤其是对应用型专业技术人才培养的需要。在该课程的理论课程教学上，目前普遍面临着如下问题：

课程的理论分析内容过多，面面俱到且系统性不强，内容抽象、难点很多、学时多，学生学习负担很重，容易失去学习信心；公式多，且其中有较大部分源于工程实践（有些为经验公式），逻辑性和系统性不强，教学时比较容易让人感到枯燥乏味和理解困难，学生的学习兴趣不高；新科研成果更新较快，而多数教材的内容仍处于21世纪初的水平，没有充分体现近十年来本学科的最新进展，例如，未能重视电力系统分析中的计算机计算与仿真方法、柔流输电系统（FACTS）的基本原理、高压直流输电系统（HVDC）等；教学方法比较单一，仅对教学内容进行抽象地理论分析和推导，很难使学生记忆深刻，而且，学生不知道如何应用相关理论解决实际工程问题，教学效率和效果偏低，更难以适应应用型人才培养的需要。

二、课程内容设置探索

本校属地方性本科高校，电气工程及其自动化专业是为了适应地方社会经济发展，满足对应用型人才的需求而申办的新专业，其定位为服务地方经济建设，培养基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有创新意识和创新能力的应用型高级技术人才。因此，本校在该课程内容设置时，除了需要考虑上述的通性问题还必须兼顾以下特点：

为了适应本校应用型人才培养的需要，该专业的课程体系中设置的实践类课程较多，而理论类课程偏少，相应地在电力系统工程方面的专业基础课程设置也较少。本课程作为该专业的一门核心专业课程，其不仅承担着培养学生掌握电力系统分析的理论与方法的任务，还必须兼顾使学生全面了解电力系统及其运行控制原理等基础知识的重任。

考虑到本校的办学层次和“应用型本科高校”的定位，学生的理论基础与重点大学相比有一定差距，而且就业领域也主要面向工程实践和生产一线，因此，该课程开设过程中需要强化基本分析方法的学习和应用，着重培养学生应用基本理论与方法解决实际工程问题的能力。

随着社会对高层次人才的需求不断加大，很多毕业生选择报考硕士研究生继续升造，而“电力系统分析”几乎是电力系统及其自动化专业必考的专业课，因此，本课程的内容应该尽可能涵盖考研需要的知识点，为学生的研究生入学考试和未来的研究奠定较好的基础。

基于上述要求，本文提出“立足基础，了解全局，工程优先，兼顾理论”的教学内容设置原则，在课程内容设置时尽量合理简化课程内容，注重学生对基本概念的理解和掌握，并注重新知识的适当引入使其能学有所用。拟设置的课程内容及其相关要求如表1所示。[4，5]

三、教学方法探讨

为了提高教学效率与质量，突出学生的主体地位，使学生能够积极主动地参与课程教学，提出问题并尝试解决问题，激发学生的学习兴趣，培养学生的创造与创新能力，本校积极探索合适的教学方法和手段。本课程教学中的具体措施如下：

1.通过多种途径激发学生学习兴趣

兴趣是学习的最好推动力，其能够增强学生的主动意识，避免被动学习的低效率和缺乏创造性的问题。为了提高学生对本课程的学习兴趣，课程教学过程中可以通过多种措施激发学生的学习兴趣。例如，适当介绍本学科最新的发展前沿动态，阐述电力系统目前存在的问题和可能解决方案，并说明其与本课程内容的关联性；组织学生与相关专业教师座谈，让其从教师的科研课题中认识本课程的重要性和实用性；以硕士研究生入学考试为例，从进一步深造的角度让学生体会这门课程的地位，从中体会到学好本课程的必要性，等等。

2.注重与实践环节相结合，及时巩固相关理论知识

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”本课程的教学内容相对比较抽象，且电力系统不同于其他的控制系统，十分复杂、宏观，学生很难凭想象建立起基本概念的知识体系，要求学生深刻理解、掌握和应用基本的理论方法就更加困难。因此，教师可以通过适当的课外实践环节去巩固学生相关理论知识。例如，在课余时间组织学生参观本市的发电厂、变电站等电力设施，通过一线操作师傅的现场讲解和答疑，让学生了解电力系统、控制中心、变电站的结构和基本工作原理，对电力系统有较为系统、全面的认识，有助于对理论课程中概念的理解；通过同步开设相应的实验课程，加深学生对基本理论方法的掌握和应用；另外，可以将课堂教学和软件仿真实验相结合，例如，将PSASP、PSCAD和MATLAB等电力系统分析软件引入课程教学中，可以更直观、生动地阐述电力系统分析计算过程，使电力系统分析内容不再是抽象的概念和理论，能够增强学生的参与意识，让其做到学以致用。

3.充分利用现代教学技术，丰富教学手段和知识表达方式

近年来，计算机辅助教学手段已经被广泛的采用。在教学过程中采用多媒体技术，可省去大量的板书时间，可以有更多时间用于讲解重、难点知识，有助于学生理解和掌握每一章的重点内容。并且多媒体教学集文字、图形、声音、图像、图片、影像等于一体，直观、形象、生动，能够调动学生学习主动性和积极性，激发学生学习的兴趣，吸引学生的注意力，大大地增加了课堂信息量，提高了教学效率。[6]但是，多媒体教学能否充分发挥其应有的优点，往往取决于应用的合理性，其首先体现在多媒体教学课件的开发方面。目前很多课件仅仅是将教材内容通过PPT按部就班地进行展示，并没有体现出“多媒体”的特点，这样不仅不能充分发挥计算机辅助教学的优点，还可能适得其反。为了提高“电力系统分析”教学效果，在开发课件时，笔者采用大量的与课程内容相关的实物图片，以便于学生建立基本的概念知识体系；同时，可以将电力系统的动态过程通过多媒体技术进行演示，这样有助于学生加深对理论方法的理解。另外，必须将多媒体教学和传统教学方式有机结合。由于多媒体课件演示速度快，单纯地采用多媒体方式难以调动学生听课的主动思维，从而降低教学效果。[7]因此，在合理应用多媒体教学的同时，还必须有机结合传统教学的优势，以达到教学效果的最优化。

4.积极开展教学互动活动

教学互动是提高学生学习的积极性、主动性和检验学生学习效果的重要手段，在学习过程中具有重要的作用。为了提高本课程的教学效果，可以通过课堂讨论、课后练习、基于互联网的习题与模拟题库等途径实现多形式、多层次的教学互动。课堂讨论能够及时反馈学生对所学内容的掌握情况，教师可以对学生没有听懂或者非常感兴趣的问题进一步分析，同时可以在讨论过程中培养学生的创新性思维。课后练习则是使课堂教学的成果得到巩固和提升的重要手段，通过老师批改作业和课堂点评等环节，可以加深学生对授课内容地理解，也非常有利于教师检查课堂教学效果和学生对知识点的掌握情况。另外，随着信息技术的发展，互联网已成为知识表达和传播的重要载体，已经对学生的学习和生活产生重要影响，“在线”已成为常态，因此，充分开发和利用基于互联网平台的教学资源，引导学生合理使用网络资源，可以使教学互动更加便捷，同时节省大量的人力和物力。

四、结束语

“电力系统分析”作为电气工程及其自动化专业的一门核心专业课程，在整个课程体系中起到承上启下的作用，其重要性不言而喻。由于该课程内容繁多，理论性强且知识更新较快，其教学内容和方法一直受到广泛关注。本文结合本校实际情况，借鉴其它高校的教学经验，通过分析该课程开设过程中所面临的问题，提出了适合于本校建设“省级示范应用型本科”的课程内容体系和教学方法，从而为更好地促进该课程建设，切实为提高人才培养质量奠定基础。

参考文献：

[1]何仰赞，温增银.电力系统分析（上、下册）[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2]陈珩.电力系统稳态分析[M].第3版.北京：中国电力出版社，2007.

[3]李光琦.电力系统暂态分析[M].第3版.北京：中国电力出版社，2007.

[4]夏道止.电力系统分析[M].第2版.北京：中国电力出版社，2011.

[5]陈立新，杨光宇.电力系统分析[M].第2版.北京：中国电力出版社，2008.

[6]陈璟华.“电力系统分析”多媒体教学实践与探索[J].广东工业大学学报，2007，7（S1）：194-195.

[7]王秀云，李娟，等.图形化《电力系统分析》课程教学辅助软件开发[J].东北电力大学学报，2008，28（3）：35-38.