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关键词:应用型;电力系统分析;教学改革;实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)13-0068-02
一、引言
应用型本科是以本科教育办学定位为标准,以培养应用型人才为核心的高校新型教育模式,既强调“实践能力”,又强调“创新能力”。电力系统分析作为电气类专业的基础课程,如何来体现应用型本科特色,培养技能型和岗位型人才,主要体现两个方面:一是“知识素质”;二是“能力素质”。知识素质主要表现为:专业知识面要宽泛,专业知识深度不宜过高,公式和定理的推导、证明适当省略,注重结论的应用性;能力素质主要表现为:强化操作技能和规范,提高实践动手能力和综合素质能力。因此应用型本科《电力系统分析》课程“突出应用特色,注重实践能力,提高教学质量”的教学改革目标,并围绕地方经济发展为基础,以突出应用型特色作为教学改革的前提,以提高教育教学质量作为改革的目标。
《电力系统分析》课程作为电气工程专业的主干课程之一,它不但有大量的理论概念和基本计算,而且工程应用实践性较强,对该专业的课程体系起到承上启下的作用,它既是线性代数、电路基础、电机与电气控制、电力电子等课程的总结,也是工厂供配电技术、电力系统继电保护自动装置等专业课程的基础,在电气工程专业教学和应用型本科培养高质量、高素质学生有十分重要的地位。近些年,随着电力系统行业的智能化程度的快速发展,对电气工程专业应用型学生培养的能力要求越来越高,也就对《电力系统分析》课程提出了更高的定位,原有的教育教学模式已不能满足电力行业建设的需要,不能体现应用型教育的发展特色。
二、《电力系统分析》课程教学中存在的问题
1.学习兴趣不浓:《电力系统分析》课程部分内容抽象、公式多、计算多、系统性和逻辑性较强,学生学习缺乏兴趣,“教师教”和“学生学”都很困难。
2.教学内容没有与时俱进。电力系统行业更新速度较快,教材中的内容虽然也在不断有新版本出现,但无法充分体现近十多年来本学科的最新进展和前沿动态。
3.教学方法、手段和形式单一。多媒体教学等现代化教学手段没有普及。首先,现有《电力系统分析》课程在教学上理论性强,内容上有大量的矩阵计算和矢量电路图形,所以用传统的板书教学,形式比较单一,教师也必须在课堂上占用大量时间进行公式推导和画图,教学效率较低,教学效果偏差;其次,《电力系统分析》课程工程实践较强,实际的电力系统结构和运行方式仅靠讲授来体现,无法更直观、更形象地将教学内容呈现在学生面前,不符合应用型人才培养的需要。
4.理论与实践教学相脱节。应用型本科注重培养学生的实践动手能力,《电力系统分析》课程教学模式偏重于基本概念和计算方法,缺少实践环节。
三、《电力系统分析》课程教学内容改革思路和方法
(一)教学思想的更新
在教学思想上,必须牢固树立“突出应用特色,注重实践能力,提高教学质量”的目标。以应用型本科教学为培养模式。在教学形式上,摆脱单一化的形式,让学生运用基本理论知识参与实际系统开发,提取系统的运行数据和拓扑结构。培养学生面对工程实践的应用能力。促进教学研究互相结合,使学生更了解本学科的前沿知识。
(二)教学内容的优化
为了适应应用型本科教学,针对《电力系统分析》课程教学改革所应体现的知识和能力素质,我们对课程的教学内容作了调整和优化,并提出了新的教学要求,具体从以下三方面进行:
1.修订人才培养设置,压缩理论学时,增加实践内容,形成新的教学模式。应用型本科院校培养人才的最终目标是以服务地方经济为出发点,所以在讲授基本理论的同时,让学生实际参与整个电力系统的构想、设计、运行和优化,使学生的实际工程训练能力得到提高。
2.增加辅助教材,充分了解学科前沿。在选用课程的教材时,采用规划教材为主,增加辅助教材编写。通过辅助教材可以全面了解本行业国内外的科研成果。重点是将理论内容穿插在实践课中讲授,让学生从实践中去深入了解目前本行业发展的前沿和热点问题。这样能有效的巩固专业知识,提高学生的专业学习兴趣;同时考虑到电气工程及自动化专业学生毕业后大部分将为本地区的电力行业服务,在电力网介绍和潮流(包括简单潮流和复杂潮流)计算讲解的时候,多以实际电网系统运行状态为例,实现应用型本科人才培养目标定位。
3.增加课程设计。课程设计是对《电力系统分析》课程的一个综合性实践教学,把知识点进行整体性回顾。《电力系统分析》课程包含两个课程设计:一是潮流计算方面,它是电力系统很重要的计算,根据给定的电力系统的运行条件,确定稳态运行时各参数的一种计算,可以分析研究电力系统规划和运行时的各种问题进行检验和预知。通过这个课程设计,学生对稳态分析过程有一个全面性的了解,提高分析问题的能力;一是短路计算方面,为了避免发生短路而正确选择和设计系统上的电气设备和继电保护装置,通过进行短路计算可以降低发生短路的后果,让学生对发生短路时遇到的各种问题提前进行分析总结,提高解决问题的能力。
(三)采用现代化教学方法与手段
随着教育信息技术的迅猛发展,《电力系统分析》课程中传统的板书式教学很难满足现代教育教学的需要,用讲授法根本无法描述清楚实际电力系统具体运行情况,学生理解上也存在困难。为了提高理论课的教学效果,吸引学生兴趣,必须采用多元化的教学方法和手段。
1.课堂教学采用多媒体配合板书教。首先,在公式推导时沿用板书教学的优点,吸引学生主动思考,整个推导过程全程参与,有助于对知识点的理解;其次,在讲授比较抽象的内容时结合多媒体演示,使教学内容更加具体化、形象化和生动化,加深学生对内容的理解,用多媒体结合板书教学在《电力系统分析》课程中起到事半功倍的效果。
2.仿真模拟教。为了使电力系统潮流变化等进一步形象化,呈现动态的变化过程。用计算机仿真动态模拟教学可以更生动直观的表达,还可以将仿真软件直接贯穿到学生的课程设计中,在对知识易于理解和掌握的同时,增加学生熟练话的程度,全程参与工程实践,这是其他教学方法无法比拟的效果。
3.网络教学。为充分利用学生的课余时间,运用翻转课堂的教学方法,将《电力系统分析》课程包括教学大纲、教案课件、电子教材、参考资料、实践指导、习题集及答案、授课视频等,通过公共账号上传到网络,让学生提前预习、熟悉和了解,带着问题进入课堂,课后还可以有效的复习回顾。另外,为方便学生学习,还设置了在线辅导、答疑和网上自测等网络交流平台。教学资源上网后能较好地解决学生课前预习、课后复习中遇到的相关问题,并有助于提高学生的自主学习能力,也是对课堂教学方法的多样化提供了一个有力支持。
(四)培养学生的工程创新能力
为让学生的理论和实践有机结合,根据内容不同,让学生通过自愿组织成立学习小组,每小组全程参与教师的科研内容,利用查阅资料、提出方案、实验数据分析处理、论文撰写等环节,使学生不但能锻炼实际操作能力,又培养了团队合作精神,拓宽了工程实践视野,提高了工程创新能力。从现在开始,培养他们独立动手的工作能力,提高学生对电力系统分析课程的学习积极性。
(五)加强实践教学环节。
应用型本科注重学生实践能力的培养,本课程的教学内容十分抽象,且电力系统的控制,十分复杂、宏观,学生无法凭想象来建立起知识体系。
1.组织学生参观周边发电厂、变电站以及一些工矿企业的电力设施,并邀请电力行业一线工程师讲课,定期安排学生实习,让学生对电力网、控制系统、变电站的结构和工作原理有较深入的认识,有助于对理论教学的展开;
2.其次,通过加大《电力系统分析》课程的实验,尤其是与实践密切联系的等值电路、潮流计算和对称电路以及不对称电路计算的实验,进一步加深学生对基本计算方法的应用;
3.另外,建立电力系统仿真实验室和实验台,通过对电力系统的动态模拟仿真,灵活的设置故障条件,分析稳态和暂态行为,吸引学生的兴趣,提高他们的动手实践能力,将实践教学结合软件仿真进行实验,搭建实践教学平台,可以更直观、生动地阐述电力系统运行过程,使电力系统分析不再是抽象的理论,能够提高学生的实践动手能力,让其做到理论与实践相结合,提高实践教学水平。
三、总结
《电力系统分析》课程作为应用型电气工程及自动化专业的一门重要的专业课程,对提高学生的理论知识和培养学生的实践动手能力,具有很重要的作用。因此,只有把理论与实践有机结合,形成有应用型特色的课程体系,切实提高高校的人才培养质量,才能取得良好的教学效果,实现应用型人才培养的目标。
参考文献:
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关键词: 《电机技术》 教学改革 现场教学 实践操作训练
《电机技术》是高等职业教育电气自动化技术专业、发电厂及电力系统专业、电力系统继电保护专业等专业的一门专业基础课。课程内容主要包括变压器、同步电机、异步电机、直流电机四个部分,重点要学习四种电机的结构和工作原理及其运行原理与常见故障排除方法。通过学习要学会所学的各种电机的工作原理,然后在知原理、懂结构的基础上重点学习这些设备的使用方法,为学生将来掌握实际操作技能打下坚实的基础。为此,笔者变传统的重理论教学为开展现场教学,结合工程实际,对照实物进行教学。给学生提供实物进行动手训练,提高学生的操作技能和解决实际问题能力,取得很好的教学效果。下面结合几年的教改做法进行总结,以便和大家进行分享。
一、课程设计的理念突出工学结合的思想。
《电机技术》课程设计的理念是:依托行业企业,合作共建,依托电力企业,把工学结合作为高职教育人才培养模式改革的重要切入点。依据职业岗位需求,针对课程和学生的特点,紧密与电力企业深度合作,共同进行教学内容的设计,共建实训基地,积极推进与生产实际和社会实践相结合的学习模式,构建紧紧依托行业企业深入融合工学结合的课程教学模式。
1.以培养电机技术的职业应用能力为重点设计课程内容。
在课程内容的选取和组织上,坚持以职业岗位综合能力的培养为主线,强调“以知识为基础,以能力为目标”。通过调研近几年毕业生就业岗位,深入电力公司、发电厂和电力制造企业等领域的就业岗位进行调查研究,依据职业资格标准,明确岗位工作任务及该岗位工作任务所需的职业能力,确定《电机技术》课程教学内容。
2.课程教学设计面向实际工作过程,课程实施面向校企合作。
课程教学设计以面向工作过程为参照,从岗位技术项目入手,引出相应的课程教学改革及课程内容设计流程。将理论和实践教学内容深度融合,教、学、做相结合,打造贴近生产实际的实训室,力求创造与生产一线相一致的教学环境,使学生有身临其境的直观感受,变学习过程为工作过程。
3.灵活多样的教学方法与手段,注重信息技术手段的应用。
针对《电机技术》课程理论性强、概念多且抽象、知识面广且学生难学等特点,研究并确定教学方法与手段。采用案例教学法,讲、演、练相结合,问题探讨教学法,生产现场教学法,任务驱动法和项目导向法等多种教学方法和手段,强化学习效果。注重信息技术手段的应用,精心制作教学课件,多媒体教学方法与传统教学方法相结合,提高教学质量。
4.以就业岗位的技能要求为导向,构建多元的实践教学体系。
根据毕业生就业岗位的技能与能力要求,注重学生实际操作技能的培养,构造由认识实习、电机实验、电机实训等模块组成的多元化实践教学体系。
二、课程的内容选取要贴合实际,以适应将来学生就业的实际岗位。
《电机技术》课程是电气自动化专业和发电厂及电力系统专业的专业基础课程,实践性很强,所以在教学过程中始终坚持理论与实践相结合的教学理念,既注重基础理论的介绍,又及时将本学科领域的最新研究动态融入教学内容。结合课外辅导、实践教学和学生课外科技活动,融知识传播、能力培养、素质教育为一体,以理论教学和实验教学为中心,注重培养学生的实践动手能力和创新意识。
在教学过程中,根据电力工程系不同专业的侧重点不同,对于不同的专业教学内容针对性不同。如发电厂及电力系统专业的学生重点讲授同步电机和变压器的内容,而电气自动化专业的学生将重点讲授异步电动机和直流电机部分。这样有针对性地对学生进行教学,更好地满足将来学生的实践需要,效果非常好。
对《电机技术》课程进行教材优选,对课程内容、结构均做了改革,以提高学生分析、解决问题的能力。过去《电机技术》课程讲授的内容,强调电磁理论的系统性和完整性,所以学习内容偏难、偏深,学生不好理解。现在讲授的内容以理论上适度、够用的原则为主,注重岗位的实际需要,以学习电机的结构、原理及电机实际的使用方法为主。课程分为变压器、同步电机、异步电机和其他电机四大部分。如异步电机部分,重点学习三相异步电动机的结构和工作原理及三相异步电动机的起动、调速、制动等使用方法。课程中学习的内容都是今后专业实践中的实际应用。重点学习各种电机的实际使用方法,以便学生通过学习得毕业后上岗之时,可以直接对各种电机进行操作。
三、教学组织方式要构建讲授、观看图片、实践动手的立体式的教学模式。
在《电机技术》课程的教学过程中,既要教授学生电机的基本理论,更要注重培养学生利用电机的基本理论分析实际电气系统的综合运用知识能力。所以在教学组织中既要采用讲授和观看图片的方法,又要利用实训器材让学生进行实际的动手训练,方可让学生掌握实际的设备使用方法,为毕业后的动手能力打下坚实的基础。教学中一方面要强化学生对基本概念、基本理论、基本分析方法和基本计算能力的掌握,应用讲授的教学方法,另一方面要充分利用多媒体教学手段,在教学过程中引入与《电机技术》课程相关的工程图片,向学生介绍《电机技术》课程在电气工程中的应用。让学生在课堂里通过观看实践工程的实际,更深刻地体会所学课程的作用,激发学生学习这门课程的学习兴趣,学习过程变得鲜活起来不再枯燥。同时教学过程中边讲授专业原理边进行实践感知,让学生在实实在在的设备面前学会操作技能。讲课时大量借助实物教具和多媒体音像,讲什么内容,就提供对应实物进行讲解。学生直接接触实际,学习变得直观形象,既容易理解工作原理和抽象的电磁理论,又饶有兴趣地学会电机的操作方法,可谓一举多得。
四、实践性教学的创新模式是把课堂搬到工厂进行现场教学,学习效果直观形象,学生易于掌握。
电机技术实验是《电机技术》课程的一个重要环节,在实验教学过程中,要培养学生独立思考及实际操作能力,培养学生的实验基本技能,同时积极推进开放性实验教学,为学生提供培养实践能力与创新精神的环境。
教学实习可以更好地加深学生对课程知识的理解,是实践教学中的重要一环。课程组注重教学与实践环节的链接,与一个电机制造企业建立稳定的教学实习关系,提高教学实习的质量和效率,受到学生的好评。如讲到异步电动机时,为了增强学生对于电机结构的感性认识,去电机厂进行现场教学学生的收获很大。首先组织学生从电机生产的第一道工序开始,即冲压车间的冲制硅钢片参观,再到电机的定子和转子等部件加工的机加工车间进行参观,最后去电机线圈的绕制和嵌放及电机装配的总装车间实地进行参观。经过这样一个全面的实际电机制造过程的观看学习,积累学生的感性认识,回头再进行讲解,学生很容易理解,所以学习效果较好。在整个参观学习的过程中,聘请电机厂中的专业技术人员进行现场讲解,学生身临其境,详细了解异步电动机制造的每一个工序,学生有真情实感,所以对异步电动机的结构内容掌握得非常清楚准确。
五、结语
《电机技术》课程是电气自动化技术、发电厂及电力系统、电力系统继电保护与自动化等各个专业均开设的专业基础课。近年来,我院《电机技术》课程教学改革的主要特点是注重实践性,即学生在学习中是以理解原理为基础,以实践操作为重点,突出学生进行实践动手的能力。所以我们要求学生学习的时候遵从“知原理、会使用、会维修”的九字方针。讲授课程的时候不以解题和会推导为重点,而是重点指导学生进行实践,让学生掌握操作技能和使用方法,因为学生接触的实物多,所以理解得好,学生的动手和操作能力得到较好的发展。通过几年不断地摸索总结,虽然在学生实践操作方面取得一些成绩,可是作为《电机技术》课程的教学改革不是一朝一夕就能完成的,需要课题组老师不断深入学习,认真探索,为更好地适应当今高等职业技术教育的人才培养目标继续努力。
参考文献:
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[3]高中义.电机技术及应用[M].北京:国防工业出版社,2010.
关键词:电力系统分析;课程建设;教学改革;人才培养
中图分类号:G642.0 ; ; ; ; ;文献标识码:A ; ; ; ; ;文章编号:1007-0079(2014)17-0066-03
党的十报告中提出“实施创新驱动发展战略”和“全面实施素质教育,深化教育领域综合改革,着力提高教育质量,培养学生社会责任感、创新精神、实践能力”。教育部全面部署了深化教育领域综合改革任务,并印发了《关于2013年深化教育领域综合改革的意见》。在《意见》中明确提出要围绕考试招生、课程内容、创新人才培养、职业教育培养等方面,推进人才培养模式改革。在高等教育系统,实施和深入推进试点学院综合改革和试点专业综合改革,是落实十报告要求的具体举措。
课程改革与建设是专业综合改革的关键环节之一,关乎专业综合改革的成效,关乎教育质量和人才培养质量。课程的教与学涉及诸多要素和方面,如课程体系、课程内容、课程教学、课程考核、课程资源等,只有实施整体化、系统化、立体化的综合改革,才能达到改革的目标,取得改革的成效。
电力系统分析课程是电气工程及其自动化专业的核心专业课程,是一门理论性、工程性、技术性很强的课程。在专业人才培养过程中,起着承上启下的作用,既是后续课程的基础,也是专业基础课程的深化和应用,其内容都是直接面向工程问题的理论分析、技术分析和经济分析。根据本课程的性质、作用、地位和特点,结合经济社会和电力行业发展需求,实施课程的综合改革和建设,适应新形势下对高素质专门人才的培养要求,这是时展的需要,是电力行业的需要,是教育教学改革的需要。
一、以学用为本,构建四位一体课程体系
课程改革要以新的工程教育理念、思想和文化为引领,以服务领域当前需求和未来发展需求为导向,以培养卓越工程师、技术人员和建设者为目标,构建完备的课程体系。体系中各组成部分要功能任务明确、实现目标清晰,相互间要有机联系、彼此交融,形成一个完整的课程综合体。
对于课程改革来讲,先进的教育理念是关键。课程体系构建必须要服务于所秉持的教育理念。随着现代科学技术、经济社会和电力行业的快速发展,传统的以知识传授为目标,以“教师”为中心,以“教”为主的教育理念已不能与此相适应。现代大学教育,更加注重能力培养、素质培养和精神培养,更加注重学和用。为此,在大学教育中应实施“三个转变”,即将专业知识教育向专业能力和职业能力教育转变,将以教为主向以学为主转变,将以学校教育为主向以工程教育为主转变。这“三个转变”体现了“学用为本”的教育思想和理念。
在“学用为本”的指导下,笔者针对电力系统分析课程,构建了理论、实验、设计和工程四位一体的课程体系。“理论”是以理论教学和课堂教学为主,使学生熟悉在电力系统规划、设计、运行和调度等方面所涉及的基本问题、基本现象、基本概念和基本理论,掌握电力系统分析的建模方法、分析方法、计算方法和控制方法等,既是知识的学习过程,也是诸多能力的培养过程。“实验”是以实践教学为主,以物理动模系统、电力系统实验系统、电力实时仿真系统和电力系统分析软件等为平台,以标准化示例系统库或实际电网局部系统为对象,开展实验学习、分析和研究,既有验证性实验,也有设计性、研究性实验,还有综合性实验、规定实验、自选实验,还可自设实验等。“设计”是以实践教学为主,以工程项目或案例项目为载体,以课程内容和相关规范、规程、标准、手册为基础,使学生熟悉设计流程、设计要求和设计内容,掌握设计方法,树立工程意识,这是一个综合性的实践训练过程。“工程”是以生产现场为场景和环境,以生产实践为途径,使学生熟悉电网运行中设备、系统等存在的工程问题、工程现象、工程技术和工程措施等,掌握对工程问题的分析方法。
在这“四位一体”的课程体系中,四者是相互联系、相互融合的,你中有我,我中有你。其中,理论是基础,实验、设计和工程是应用,理论中包含有应用,应用中也包含有理论,两者可互为植入。在电力系统分析课程体系构建中,突出了一体化的整体思想,合理设计出各环节的内容、功能、要求和相互接口条件。
二、跟踪电力发展,更新课程内容
我国电力系统的发展非常迅速,真可谓日新月异。区域电网互联、交直流混合输配电系统、远距离输电、超特高压电网、多端直流电网、柔流输电、新能源规模接入、微电网、分布式发电、电动汽车接入、智能电网和电力市场等等,使得电力系统中新问题、新现象、新特性和新需求不断涌出。为了确保电力系统运行的安全、可靠、优质、经济、高效、低碳、环保,大量先进的理论、技术、方法、工具、设备和系统在电力系统中得到应用,极大地提升了电力系统的技术水平和管理水平。在工程上,电力系统分析的内容一直在不断增加和丰富,分析的理论、方法不断创新和发展,分析的手段、工具不断完善和智能。
课程内容要服务于人才定位和培养目标,要反映出现代电力系统运行分析的新问题、新概念、新理论和新方法,使课程具有现代性、先进性、实用性和适应性。为此,笔者在课程内容中引入了电力系统发展、现代电力系统分析特点和内容、电力市场、现代电力系统分析工具、交直流混合系统潮流计算、自动发电控制分析、电力市场下的有功频率控制分析、无功电压协调控制分析、基于FACTS的潮流控制、优化潮流、低频振荡与次同步振荡等。
课程内容的更新做到“四体现”,即体现在教学文件(教学大纲)中,体现在讲授过程中,体现在教材(讲义)中,体现在教学资源中。
三、实施“四导”教学,提升能力培养
课程教学过程中,教学方法是关键。传统课程教学注重的是知识传授,以教师讲授为主,不仅讲得多,还讲得细,学生往往处于一种被动接受知识的状态,缺乏主动思考、积极探索和积极参与的精神,学习兴趣未得到有效激发,学习能力未得有效培养,学习精神未得到有效树立,从而造成教学效果不甚理想的现象。当前的大学教育提出“厚基础、重实践、强能力、敢创新”,人才的培养更加注重能力、素质和精神的培养。为此,教育同仁开展了大量的教学方法改革与创新,并取得了许多好的经验和好的效果,例如启发式教学、问题教学、案例教学、项目教学、任务教学、情景教学等等。
在电力系统分析课程教学中,实施“四导”教学,即“导入、导学、导做、导研”,其目的是在于加强学生的学习能力、分析能力、计算能力、实践能力、综合能力和合作能力的培养。“四导”教学的核心是在于教师的“引导”和“指导”作用,学生的主动学、用意识。“导入”是指问题导入、现象导入、项目导入、方法导入,引导学生认识和理解相关内容的来龙去脉、工程背景和问题本质,为学生深入学习、探索和应用奠定基础。“导入”是将学生引进门,关键是要激发学生对相关内容的兴趣,认识到其重要性和应用价值。“导学”是指导学生对相关内容的学习,教师主要讲授内容的重点、难点、疑点,讲授解决问题的思路和方法,提出衍生问题和扩展问题,通过交流、探讨、启发,解决学生学习中的疑虑,学生通过预习、自修、查阅文献、提问、研讨等方式进行自主学习、主动学习,教师要主动向学生推荐参考书目和文献。“导做”是教师通过项目、案例、任务引导、指导和辅导学生应用所学理论、方法去解决实际问题,通过这种练习和训练,能培养学生的实践能力和综合应用能力。“导研”是教师激发和指导学生去发现问题、探讨问题、分析问题、研究问题,寻找解决问题的理论和方法,在课程相关内容的研讨和研究中,培养学生的研究能力、创新能力。
四、改革考核方式,实施科学评价
课程考核既是对学生学习成果的评价,也是一个决定学生学习方式的指挥棒。过去笔者常常在课程学习结束后,采用一次闭卷笔试进行考核和评价,时间约为2~3小时,试题形式多为填空、选择、判断、简答、分析或计算等。由于考试时间短,试题覆盖面相对较窄,并且识记题多,应用问题少。这种考核方式不能全面评价学生对课程的理解、掌握和熟悉程度,不能考核学生的应用能力水平。在这种考核方式下,致使部分学生一本教材学到底,考前将教材(讲义)、笔记相关内容突击记忆,便能顺利通过考试关,考后也就很快将所学内容遗忘。
为了改变这种考核方式,实施“三多一半”考核方式。所谓“三多”是指多模块、多次数和多形式。将课程内容分为多个模块,例如电力系统基本概念与建模方法模块、电力系统潮流计算模块、电力系统短路计算模块、电力系统稳定分析模块、电力系统优化与调控模块等,每个模块作为一个考试单元,随课程进度组织安排,构建多次考核的考试链。考核形式采用笔试、小作业、大作业和实验相结合,大作业和实验注重应用和综合。所谓“一半”是指笔试考试采取半开卷形式,考前发给学生统一的半张或一张A4纸(盖有学院或系考试专用章),允许学生对课程内容进行总结、提炼,将认为重要的内容写在上面并带入考场,在考试期间学生可以看上面的内容。这种半开卷的形式,不仅可以培养学生总结能力、综合能力,还可以引导学生将精力集中在知识、理论和方法的应用上。
五、加强资源建设,拓展学习时空
丰富的课程教学资源有助于学生的自主学习、递阶学习和循环学习,不受时空限制,有助于课堂教学的延伸和扩展,有助于立体化教学的实施。教学资源形式多样,例如教材、讲义、指南、习题、案例、文献、教案、视频、影像、工具、网站等。教学资源建设,应以学生的学习需求为导向,以互联网络为平台,以多媒体表现为手段,要具有丰富性、时效性、娱乐性、交互性、递进性的特征。
MOOCs和可汗学院教育思想和教学模式正引起国内外高等院校的深刻反思和积极应对。在电力系统分析课程中,结合课程内容的逻辑关系和工程应用,设计微课程,制作微课程教学视频,设计微课程测试小问题和试题,巧妙设计答案。将微课程在线视频作为教学的线上环节,学生在课堂外先在线“听课”,课堂内则侧重深入的分享、探讨和问题解决,实现“翻转课堂”。由于微课程时间只有几分钟,内容精短,集中说明一个问题,既能辅助教师课堂教学,又可以作为学生自学的学习材料。在视频课程中,常会弹出若干小问题,由学生回答,回答不正确,后续视频就不往下走,以检测学生是否明白教师所讲的内容,有利于学生集中注意力和积极思考。
在课程网页上,按课程模块提供公开视频课,提供测试平台,便于学生系统连贯地学习。提供网上虚拟实验平台和实验项目,学生在网上进行设计、实验、分析、总结等。提供案例库和项目库,学生可自主选择、探讨和完成,学生也可组成项目组,合作研讨完成。创建网上交互空间和论坛,学生可以自由提问,教师网上作答,也可以对提出的问题进行分类排序,重点回答大家关心的问题;鼓励学生间互教互学,通过互助解决学习中的疑难问题。
六、需要处理好的几个关系和问题
在课程综合改革中,要实现以教为主向以学为主转变,以课堂为主向以课内课外并重转变,以学校教育向面向工程教育转变,这些都对教师提出了更高的要求,同时也要处理好以下几个方面的关系和问题。
1.讲与学的关系
在讲与学的关系中,就是要处理好教师与学生在教学过程中的作用问题。以学为主的教学,应以学生为中心,以学生的学习为出发点,培养学生的学习兴趣、学习能力,保证学习效果,提高学习质量。
教师在教学过程中,如果大包大揽、面面俱到,将所有内容都讲得很细很透,缺乏启发和引导,缺少问题引入,缺少互动和探讨,学生便会懒于思考,只是一味听讲、接受和记忆。这种教学,学生提不出问题,没有疑虑,似乎所有内容都懂,也很少主动查阅相关文献资料,缺乏深入学习和探讨,只能知其然不知其所以然,知此不知彼。为此,教师在教学中要注重引入问题,讲问题的背景,讲解决问题的理论和方法,讲思路,讲方法,讲应用,还要抛出未解之问题等,给学生更多的思考空间,侧重思考问题、探讨问题和解决问题。
学生在教学过程中,应做好课前、课内和课后事。课前,学生通过教材、讲义和网上资源对课程内容进行预习、思考,并提出问题,发现难点,并试着去解决。课内,学生要带着问题听课,带着疑虑听课,带着思考听课,带着探讨听课,与教师互动,与教师交流和探讨,通过老师讲解,解开自己的困惑。课后,学生要主动查阅有关文献资料,深入探讨和研究相关问题,通过测试题和项目应用检验自己的学习效果,主动应用所学理论和方法去解决实际问题,解释工程问题、现象,把握问题本质等。
2.学与做的关系
学习的目的在于应用,在于解决问题。学是基础,用是目的,有了坚实的基础才能更好地应用,只有应用和解决实际问题,才能更好、更自觉地学习。所以,学生的学习,不能仅停留在看懂、读懂和学懂,仅停留在学习层面、记忆层面,仅为了考试过关,而更应该注重知识的应用,多实践、多练习、多动手。在教学设计中,要为学生的练习、训练和实践提供资源、平台和机会,要贴近工程。例如,习题和测试题的设计应取自于工程实例,数据、参数、模型和结果应与工程实际相符;给出系统、原始数据和运行条件,能正确建模、分析和计算,以工程观点对计算结果进行分析、评估、评价,并能提出解决方案、措施或建议;提供工程案例、项目和任务,学生自行或互助地开展设计、分析和计算,提交实施方案,要有理论、有依据、有分析,有过程、有结论;开放实验室、仿真平台,提供各类工具,可在动模系统上进行实验,也可在计算机仿真系统上进行分析、计算;在发电厂、变电所、供配电所或调度等生产实践中,能应用所学理论对系统运行现象、状态等进行分析和解释。
在课程学习中,要注重培养学生做到“四会”,即会读、会用、会写、会讲。“会读”就是学生要会读书,会学习,有学习能力;“会用”是学生会应用所学知识分析问题、解决问题,能理论联系实际,具有工程意识;“会写”是学生要会撰写报告、方案等,有科学规范的文字表达能力;“会讲”是学生要能进行技术交流,能讲清思路、方案等,具有一定的口语表达能力,敢于进行交流、沟通,在交流中获得认可,在交流中得到提高。
3.课程教学与人才定位
课程教学应符合人才培养定位。从教育层次定位上,有高职高专教育层次、本科教育层次和研究生教育层次。不同层次的课程教学,在其内容和教学方法上应与其层次相适应,不能降低也不能拔高,例如有些升本时间不长的本科院校,课程教学内容与高职高专内容差别不大,教学也还多沿用以前的方法;而一些研究性大学的课程在教学内容又有向研究生教育要求方向发展。在工科类本科院校人才培养中,有应用性人才和创新性人才,或为职业技术人才和学术性人才。应用性人才的培养更加注重应用能力、实践能力培养,创新性人才的培养更加注重探索能力、研究能力和创造能力的培养。所以,在构架课程体系、教学内容和教学方法时,应与此相适应。否则,会违背教育规律,违背人才培养目标,不能保证人才培养质量。
4.课程衔接问题
在制订人才培养方案中,要合理确定课程间的顺序衔接和内容衔接问题,以保证教学正常进行。电力系统分析课程应以电路、电机学和电子技术(包括电力电子技术)和自动控制原理等为先修课程,发电厂电气、电力系统继电保护、电力系统自动化等为其后续课程。在课程顺序安排中确有困难时,电力系统课程也可与一些先修或后续课程交叉同步进行,但要注意内容的衔接问题,否则会影响教学质量。
将发电厂课程设计和继电保护课程设计与电力系统课程设计相结合,形成三课一体的课程设计任务,使得学生能更好地将多门课程知识融会贯通,训练学生的综合应用能力。设置专业综合实验,以多机电网为实验对象,涵盖多门课程内容,内容间相互联系,互为耦合,通过综合实验使学生对电力系统运行、保护、控制、调度等有更加全面、深入的认识。
参考文献:
[1]罗福午.大学工程教育16讲[M].北京:清华学出版社,2007.
关键词:电工技术基础;课堂教学;教学方法
中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)28-0147-02
《电工技术基础》是非电类工科专业的一门重要的技术基础课,是学生接触到的第一门工程类课程,它是后续专业基础课和专业课的桥梁。这门课教学内容多,能力要求高,而授课学时短,部分同学觉得学起来特别困难。为了让学生更好地学好这门课,课堂教学是非常重要的。首先要在课堂教学中激发学生兴趣,调动学生学习的积极性,帮学生把整个电路内容用一根线穿起来,形成体系,使学生提高学习效率和质量,较为轻松的掌握知识。本文结合多年的教学经验对《电工技术基础》课堂教学在以下几个方面进行了探讨。
一、结合实例,激发兴趣
《电工技术基础》这门课理论严密,逻辑性强,和实际的工程应用结合紧密,一个新的内容出现有它的必然性,在引入新的问题的时候如果能结合工程实例,学生会觉得这个知识是有用的,将愿意主动学习。
比如介绍串联谐振之前,可以给学生介绍一下如何利用谐振现象收看到喜欢的电视节目的。当介绍到串联谐振的特c,如当电路接近谐振状态时,电容和电感上会出现远大于电源电压的高电压,可以说明如果电力系统中出现高电压,往往导致某些电气设备过电压而不能正常工作,甚至造成绝缘损坏,所以电力系统中一般要避免谐振,而在一些无线电设备中,利用谐振特性则可以提高微弱信号的幅值,并把它选择出来。这样可以让同学们更深刻地认识了谐振特点。
如讲功率因数提高之前,告诉学生供电公司的考核指标包括线损和电压质量。电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等,大多属于电感性负荷,这些感性设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率,还同时吸收无功功率。若功率因数较低,则输电线路上的电流较大,线路损耗较大,且线路上的电压降较大,用户侧的电压较低。如果在电网中安装并联电容器无功补偿设备后,将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率,减少了电网电源侧向感性负荷输送的无功功率,从而减少供电电流,降低线损,并且减少线路上的压降,保证了用户侧的电压。
二、温故知新,融会贯通
任何一门理论课程都是系统的,它的学习都是由浅入深的,新的问题提出来,可能都会想到用学过的理论去解决,所谓“温故而知新”,这样学生不仅能融会贯通地掌握知识,更是学到一种思维方式,一些分析问题、解决问题的方法,这才是教学中的亮点。
比如在学习第三章复杂电阻电路的分析之前,先复习第一章介绍的应用两类约束直接列写电路方程的2b分析法,但2b法所列方程数目多,对笔算而言,方程数目越少越好。如何减少方程数目?减少电路变量的数目,那就要选择一组合适的变量,什么样的变量为合适的变量?数目少,要求电路变量是独立的,而且还要能根据电路变量进一步求出全部的支路电压支路电流,所以也必须是完备的。然后在图论的基础上说明如何选择变量,选择几个变量,应用KCL还是KVL列写方程。
再如对非正弦周期信号线性电路进行稳态分析,对于这样求一个新的形式的电源作用下的响应,如果可以用之前所学过的电阻电路和正弦稳态电路的分析方法求解该多好。假如可以把非正弦周期信号分解成直流信号和一系列正弦信号的和的形式,那么就可以利用叠加定理进行分析。高数中正好学过可以将非正弦周期信号分解为傅立叶级数,即分解为无限多个不同频率的正弦波的叠加。所以非正弦周期信号电路的稳态分析方法――谐波分析法实际上就是电阻电路分析方法和正弦稳态电路分析方法的组合。
三、透过现象,掌握本质
某些问题的结论看起来很简单,也很容易应用,但是如果忽略掉结论形成的过程,就很容易出错,所以应该从过程中体会问题的本质。
如动态电路的初始值的求解。初始值的确定分为三步:
如果不深刻理解初始值求解的本质,可能一些结论的出现就无法理解。例如,确定图1所示电路中各电流和电压的初始值。设开关S闭合前电容元件和电感元件均未储能。
对于图2,某些学生可能就会产生这样的疑问:电容不是相当于开路,电感不是相当于短路吗?其实过程是这样的,电容电压与电感电流的初始值为零,所以0时刻电路中电容相当于电压为零的电压源,电感相当于电流为零的电流源,所以电容短路电感开路了。
四、系统联系,提高效率
电路涉及到了直流电阻电路、正弦交流电路、三相电路、电路的稳态暂态分析等内容,学生感到需要掌握的知识特别多。实际上其分析都有一些共同的东西,只不过每个问题有自己的特殊性,形成了其特殊的分析方法。如果对所学知识进行适时的整理、总结、对比,那么学生不仅会对所学知识一目了然并深刻理解记忆,总结归纳知识的能力也会得到提高。
例如,在学习线性动态电路的复频域分析法时可以与相量法进行对比。运算法与相量法的比较如图3所示,分析过程大体类似,只要额外注意运算法的特殊性,比如电路元件的s域模型即可。
五、结束语
本文是笔者教学过程中的一些体会。教学是一门艺术,如何提高学生的学习兴趣,使其积极主动、系统深刻地掌握教学内容,并养成提出问题、分析问题、解决问题的严肃认真的科学作风,这是所有教学工作者坚持不懈地追求。
参考文献:
[1]梁贵书.电路理论基础[M].3版.(普通高等教育“十一五”国家级规划教材).北京:中国电力出版社,2009.
[2]周蕾.引导学生学好“电路”[J].电气电子教学学报,2002,24(6):100-103.
[3]樊亚东,胡钋.树状结构教学法在“电路”教学中的探索和实践[J].中国电力教育,2009,4(135):56-57.
[4]苑倩倩.“电路”教学法的改进和实践[J].潍坊学院学报,2010,10(4):158-160.
[5]白凤仙,董维杰,解永平,刘惠.浅谈“电路理论”课程教学中的体会[J].电气电子教学学报,2010,32(6):67-69.
关键词:CDIO;电力市场;电力市场营销;教学方式;教学方式改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)03-0088-02
一、引言
2013年,能源“十二五”规划提出要加快建立现代电力市场体系,稳步开展输配分开试点。随着这一系列电力市场改革的不断深入,我国电力行业的市场化不断趋于成熟,电力市场迈入了以市场需求为导向,满足客户需求为目标的阶段。电力企业的营销工作是否能够顺利地进行直接影响到其经济效益,因此掌握电力市场的基本理论、方法和策略,不仅是电力员工的重要任务,也是对高校电气工程专业学生的基本要求。在这样的背景下,高校开展电力市场营销课程的教学工作,对满足社会和电力行业的要求,培养电力市场营销专业人才具有十分重要的意义。但是,高校“电力市场营销原理”课程的特点是理论抽象,同时又具有很强的实用性,学生对该课程的学习一般是“理论强,实践差”。CDIO工程教育理念是由麻省理工学院等四所世界著名大学于2004年提出的[1]。CDIO(构思―设计―实现―运行)工程教育理念使得学生以主动的、理论联系实际的方式进行工程学习,培养学生的创新能力和团队协作能力,提高学生的综合素质。因此,本文重点研究基于CDIO的“电力市场营销原理”教学改革方法。
二、课程教学内容
合理适当的教学内容是课程教学成功的基础。广西大学电力市场基础课程为36学时,采用的教材是肖先勇学者主编的《电力市场营销原理》。这部教材主要分成十章,主要介绍电力市场营销的基本概念、营销信息及其调研等内容[2]。该教材内容丰富,但是课程教授的时间仅仅有36个学时,所以需要对课程的重点难点知识进行提炼。因此,笔者对教材内容进行了归纳和精练,将全文的讲授分为:市场营销基本理论、电力市场营销方法、电力市场营销战略与策略、电力市场研究与分析、电力市场竞争与开拓、电力需求侧管理等主要部分。此外,笔者还安排了专门的文献学习时间,主要让学生了解一些电力市场营销的相关研究,掌握国际和国内的研究动态,使得学生能够将理论知识与电力市场营销实际相结合,真正掌握电力市场营销的内涵。比如,笔者所教授的电气工程及其自动化121班利用两个学时的时间重点学习《北京市电力公司电力市场营销策略研究》,获得了良好的学习效果[3]。该文献主要针对北京市电力市场营销的现状进行了研究,指出了它在营销中存在的问题和未来改进的方向,与当前的电力市场营销工作十分贴近,这样的学习方式让同学们更好地理解了电力市场营销的基本概念。
三、教学目的及其实现途径
明确的教学目的是课程教学成功的基石。本课程比较注重突出电力市场营销的特色,重点介绍了我国电力企业在市场营销实践中的经验。课程教学的目的是:使学生对电力市场的基本概念、电力市场运营的基本模式有一般性的了解,提升学生的创新能力和团队协作能力。
1.培养学生创新能力的途径。(1)引导学生独立思考解决问题。鼓励学生通过CNKI、Web of science等知识数据库收集分析一些世界五百强企业的营销成功案例和国外著名电力公司的营销方法,让其通过独立思考,将这些电力行业外的营销经验和国外电力公司营销经验与国内电力市场环境相结合,制定出较为合理的我国电力市场营销策略。(2)引导学生进行讨论辩论。提前设置一些讨论话题,让学生课后充分利用网络资源和数字图书馆资源收集相关资料,在课堂上进行正反方辩论。笔者曾经利用一个课时的时间让学生们分成两组进行“对于电力企业,电力生产工作和电力营销工作哪一个更加重要”的讨论。正方秉持的观点是电力生产工作更重要,反方认为电力营销工作更重要。经过一节课唇枪舌剑的较量,结果还是难解难分。但是,通过这次辩论,同学们都深刻学习到了电力生产和电力营销工作的重要性,深刻理解了电力生产和电力营销之间千丝万缕的关系,也锻炼了同学们的临场应变能力和理论知识应用能力。
2.培养学生团队协作能力的途径。(1)引导学生们进行小组ppt展示。同学们自由组合,将班级分为几个学习小组,每个小组设置一个组长,老师布置一些开放性的课后作业,并以课堂ppt演讲的形式作为作业的完成形式。笔者曾设定了“电力市场营销在广西电网的应用”这个题目,让同学们以小组为单位采用构思―设计―实现―运行的工程思维来完成这个作业。最终每个小组由一名成员完成10分钟左右的ppt展示。此外,该小组的组员们还需要回答其他组同学提出的相关问题。组长们负责安排人员进行资料收集、资料整理、ppt制作、ppt演讲、问题回答等各个方面的工作。学生们对这样的作业和学习方式十分感兴趣,干劲都很足,ppt展示也取得了很好的效果。(2)引导学生们进行小组讨论。老师布置一些开放性的话题,并要求在小组成员们进行充分讨论的情况下,每个小组委派一名成员进行回答,老师将针对小组成员回答问题的仪容仪表、回答问题情况对这个小组进行综合评分,并将评分结果作为学生平时成绩打分的依据。
四、教学方式改革
合理、恰当的教学方式是课程教学成功的关键。传统的教学方式是老师在课堂上传授知识,学生的课堂参与度不高,难以达到CDIO(构思―设计―实现―运行)的工程教育效果。为了改进这种情况,本课程的教学中采用了讨论教学法、案例教学法和网络视频教学法结合的方式进行教学。
1.讨论教学法。在课堂教学中,教师针对电力市场中出现的问题,设计讨论话题进行讨论。班里每个小组派组员上台进行相关问题观点的阐述,教师在总结每个小组回答情况的基础上提出自己对问题的看法,并对每个组的回答情况进行打分。这种讨论教学法可以较好地发挥了同学们的主观能动性,让他们主动地参与到讨论中来,并使之能真正地领悟到营销的精髓。例如,在讨论现有电力市场营销体制改革的时候,曾让同学们讨论“现有的电力市场背景下,适不适合引入大量的社会资本进入到电网中”话题。班里的五个小组根据论点分成了两派,三个小组的主要观点是:我国幅员辽阔,不可避免地要进行远距离、高电压输电,因而电力系统改造或者更新需要大量的成本,需要大量的基础建设设施进行配套,所以相对来说在某些时段投资的回报率不高,如果大量的社会资金进入到电力行业,在资金总是流向回报率最高的地方的情况下,大量的社会资金进入到电力行业就存在资金变动较大的问题,若没有强有力的资金作为支持,那么电力系统的可靠性就会降低,因此不适合引入大量的社会资本进入到电网中。其他两个小组主要观点是:从社会中引入大量的社会资本融入到电力系统建设中,能够加大电力市场的自由度,能够把电价的定价逐步推向市场,能够加强对电力企业的监督,防止大规模的腐败。诚然,是否引入大量的社会资本进入到电网中,这是一个电力行业都在考虑的现实问题,引入与否都会存在优点和缺点,因此这个问题不存在标准答案,但是通过课堂充分的讨论,让学生们充当电力行业的决策者,能让他们发挥主观能动性,无意识之中就掌握了电力市场营销的核心知识。
2.案例教学法。老师布置例如“世界著名企业的营销战略”、“著名电力企业电力市场营销战略”等作业,让同学们课后进行案例的收集,并让同学们在课堂上进行讲解,随后老师进行点评。这样学生的印象就会非常深刻,学生的自主学习能力也得到了锻炼。
3.网络视频教学法。教师收集一些有关世界著名企业和著名电力企业的营销战略视频,在课堂中进行播放,并进行相应的讲解,能够培养学生对这门课程的兴趣,让学生全身心地投入到课程学习中来。
五、课程的考核机制
课程考核机制的设置是否合理直接关系到能否提高学生学习的主动性,是课程教学成功与否的关键。该门课程是专业选修课,课程要求学生掌握和了解电力市场营销的一般原理并能正确地应用这些知识解决问题。该课程不需要学生死记相关的知识,故采用开卷方式考核学生。为了能够调动同学们参与小组讨论和各种课堂讨论的积极性,将CDIO(构思―设计―实现―运行)的工程教育理念引入课堂,在本课程期评成绩中,设置开卷考试占50%,平时(含考勤、课堂讨论)占50%。良好的考核机制的设定,有效地提高了学生参与讨论的积极性,取得了较好的教学效果。
六、结语
电力市场营销是电力企业发展的必由之路。本文从课程的内容入手,阐述了课程教学的性质与目的,基于CDIO提出了实现教学目的的方法和途径,研究了经过改进的教学方式,建立了合理的课程考核机制。经实践证明,该课程的教学方法能够给高校电力市场基础课程的教学提供参考和帮助。但是,随着电力市场的改革不断深入,电力市场基础课程的教学与培养模式还需要不断探索,这样才可能为社会输送合格的电气人才。
参考文献:
[1]Edward F.Crawl ey.The CDIO Syllabus――A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education [EB/OL].http://.