電力工程課程群建設(shè)的探索

牟龍華+李松峰+張鑫+王伊健

[摘 要]電氣工程及其自動化專業(yè)是傳統(tǒng)的工程學(xué)科。可以針對電氣工程及其自動化本科生“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力”的培養(yǎng)要求，提出電力工程課程群的建設(shè)目標，分析課程群內(nèi)不同課程的特點。優(yōu)化課程群建設(shè)的具體方案，包括課程優(yōu)化、實驗優(yōu)化及考核優(yōu)化等三個角度。

[關(guān)鍵詞]電力工程；課程群；優(yōu)化方案

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）04-0063-02

電氣工程及其自動化專業(yè)作為傳統(tǒng)的工程學(xué)科，已有上百年的發(fā)展歷史。為適應(yīng)新時期社會對電氣工程人才的不同需求，國內(nèi)外高校不斷推動電氣工程教育的發(fā)展與改革，教育理念也隨著時代的發(fā)展而變化，從原來的“重理論輕實踐”，逐步發(fā)展為“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力”。[1][2]

電力工程作為電氣工程及其自動化本科生培養(yǎng)的主干課程，是電氣工程本科生人才培養(yǎng)的重點課程，也是整個電氣工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程。[3]可見，如何提高電力工程課程的教學(xué)水平，這對于提高本科生的教育水平及畢業(yè)質(zhì)量有著重要的意義。電力工程作為一門整合工廠供電及電力系統(tǒng)分析兩門課程的綜合性課程，對構(gòu)建本科生電力系統(tǒng)知識體系具有舉足輕重的作用。課程內(nèi)容的豐富性造成了學(xué)時緊張、講課內(nèi)容泛而不精的情況。為解決該問題，可以從宏觀層面出發(fā)，將若干電力工程相關(guān)課程內(nèi)容統(tǒng)一整合，從而優(yōu)化學(xué)時，突出重點，推動電力工程課程群建設(shè)，使學(xué)生對電力系統(tǒng)的整體設(shè)備運行、調(diào)度、保護及設(shè)計有一個完整的了解，最終讓學(xué)生構(gòu)建完整的電力工程知識體系，滿足電力工業(yè)對人才發(fā)展的需求。這樣，加緊推進電力工程課程群建設(shè)與實踐，就成為了電氣工程本科生教育改革的首要任務(wù)。

一、課程群建設(shè)理念簡介

20世紀90年代，北京理工大學(xué)在題為《在課程建設(shè)中應(yīng)當以教學(xué)計劃的整體優(yōu)化為目標》的教育改革項目中，首先提出了課程群建設(shè)的總體思路，繼而逐漸發(fā)展成為學(xué)科教育改革的新興理念，為國內(nèi)眾多高校教育改革提供了參考。課程群的主要內(nèi)涵為[4]：整合三門及三門以上學(xué)科相關(guān)課程，相互傳承，相互滲透，相互補充，從而整合課程授課內(nèi)容，使課程結(jié)構(gòu)合理，層次清晰，進一步挖掘課程的整體優(yōu)勢，從而建立起學(xué)科優(yōu)勢。課程群不僅能使學(xué)生能夠在較短的學(xué)時內(nèi)掌握重點、有效的知識，構(gòu)建堅實的知識體系，也能使教師在授課過程中將有限的知識點講透講精。課程群的整體是全面而嚴謹?shù)模@就避免了原來單一課程為求知識全面而進行“蜻蜓點水”般的講課模式。

二、電力工程課程群建設(shè)方案

建立電力工程課程群，首先應(yīng)分析原有課程授課模式的不足，然后參考課程群的內(nèi)涵，選擇合理的相關(guān)課程，建立對應(yīng)的課程群，這樣才能提出合理的優(yōu)化整合方案。

（一）原有授課模式的不足

電力工程課程是整合工廠供電及電力系統(tǒng)分析相關(guān)課程的一門綜合性課程，主要講授電力系統(tǒng)的基本組成和運行原理，電力系統(tǒng)的元件參數(shù)計算、穩(wěn)定運行分析和故障分析的基本方法，電力系統(tǒng)電氣主接線設(shè)計、主要電器設(shè)備選擇的原則和方法、繼電保護等內(nèi)容。由于囊括了工廠供電及電力系統(tǒng)分析兩門課程的內(nèi)容，其課程內(nèi)容豐富且繁重。在有限的學(xué)時中講授如此多的內(nèi)容在給教師帶來極大授課壓力的同時，也會讓學(xué)生漸漸失去學(xué)習(xí)熱情，并最終影響其對整個電力系統(tǒng)知識體系的構(gòu)建。

（二）課程群課程的選擇

電力工程課程群建設(shè)，須秉承學(xué)科相近的原則，對知識點有重復(fù)或傳承的課程進行整合優(yōu)化，從而建立起合理有效的課程群，使教師能輕松地傳播知識，學(xué)生能有效地學(xué)習(xí)知識。為此，結(jié)合我校電氣工程教育的特色與傳統(tǒng)，我們挑選出了電力系統(tǒng)繼電保護原理、電氣控制技術(shù)及電力系統(tǒng)調(diào)度自動化等三門課程，結(jié)合電力工程課程來建設(shè)電力工程課程群。

電力系統(tǒng)繼電保護原理主要講授繼電保護的基本概念、輸電線路的電流保護、接地保護、距離保護、縱聯(lián)保護的基本原理，變壓器保護的基本配置及主要保護的基本原理，自動重合閘、發(fā)電機保護、母線保護等內(nèi)容。電氣控制技術(shù)則主要討論異步電動機拖動系統(tǒng)和直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的起動和調(diào)速控制技術(shù)，以及電氣線路的分析和設(shè)計，常用電磁式低壓電器的作用與分類、結(jié)構(gòu)與工作原理，可編程控制器的基本工作原理等。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化則以電力系統(tǒng)“四遙”為主線，主要講述電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的有關(guān)理論，性能和運行特性，涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的相關(guān)基礎(chǔ)理論。

從上述三門課程講授的內(nèi)容可以看出，其與電力工程的課程內(nèi)容互有傳承，相互滲透，并有較多的重復(fù)。電力工程主要講授電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)內(nèi)容，繼電保護則是在其基礎(chǔ)上的升華。因為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開保護裝置的調(diào)節(jié)與動作，而保護裝置的調(diào)節(jié)與動作又離不開電氣控制設(shè)備的判斷與運行，而這一切設(shè)備的自動化管理都離不開“四遙”技術(shù)的調(diào)度與管理。因此，從內(nèi)容上可以較為清晰地看出，這四門課程存在明顯的傳承關(guān)系，因而在授課過程中存在較多知識重復(fù)的問題。建立電力工程課程群，就是以電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行為基點，逐步提升知識的難度與高度，使知識結(jié)構(gòu)緊密，易于學(xué)生掌握。為建立結(jié)構(gòu)合理、層次清晰的電力工程課程群，就要對教學(xué)內(nèi)容及課時進行整體優(yōu)化。

（三）電力工程課程群整體優(yōu)化方案

可以從三個角度來優(yōu)化電力工程課程群，分別為課程優(yōu)化、實驗優(yōu)化以及考核優(yōu)化。課程及實驗優(yōu)化主要以教師為主體，即明確“教什么”，而考核優(yōu)化則主要以學(xué)生為主體，即明確“學(xué)什么”。

1.課程優(yōu)化

針對四門課程授課內(nèi)容的特點，可以首先將電力工程課程中的繼電保護一節(jié)的內(nèi)容移到電力系統(tǒng)繼電保護課程專門講授，而電力系統(tǒng)監(jiān)測與控制的內(nèi)容并入電力系統(tǒng)調(diào)度自動化課程中講授，與開關(guān)電器電弧、滅弧相關(guān)的原理及相應(yīng)保護設(shè)備，則并入電氣控制技術(shù)的高低壓電器一節(jié)講授。此外，電力系統(tǒng)繼電保護的微機保護一節(jié)與電力系統(tǒng)調(diào)度自動化課程內(nèi)容有較大的重復(fù)，特別是硬件部分有許多相同之處，因此可以考慮將其并入電力調(diào)度自動化課程中講授。由此，通過重新制訂教學(xué)大綱，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容重新安排學(xué)時，可以使每一門課程的學(xué)時數(shù)得到合理安排。

2.實驗優(yōu)化

以往為促進學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，每一門課程都配以相應(yīng)的實驗。該類實驗的特點是與教材內(nèi)容結(jié)合較為緊密，但主要以驗證性及演示性實驗為主，實驗時間分散，實驗內(nèi)容缺乏系統(tǒng)化。學(xué)生通過實驗只能片面地了解一部分課程內(nèi)容，且只能了解部分設(shè)備的運行情況，缺乏對整個電力系統(tǒng)運行的深入理解。因此，有必要整合實驗內(nèi)容，將單一分散的實驗課時整合為持續(xù)時間較長的整體的課程設(shè)計。

以上述四門課程為例，可以強調(diào)四門課程綜合的課程設(shè)計，如要求學(xué)生設(shè)計某廠礦的變電所，從而考核學(xué)生電氣設(shè)備選擇、電氣主接線設(shè)計、負荷計算等方面的知識。同時，還可以在此基礎(chǔ)上增加繼電保護裝置的要求，并要求學(xué)生繪出遙信遙感的結(jié)構(gòu)圖，從而考查學(xué)生綜合運用知識的能力，使學(xué)生能夠通過課程設(shè)計，達到整體了解變電所設(shè)計運行的基本方法以及注意點，從而提高學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力的目的。此外，還可以安排學(xué)生到臨近變電站進行參觀實習(xí)，讓學(xué)生了解相關(guān)電氣設(shè)備具體的作用，增強學(xué)生的感官認識。相較于以往效率較低的課程實驗，這樣可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并促進學(xué)生知識的整體消化吸收。

3.考核優(yōu)化

課程內(nèi)容的優(yōu)化必然帶來考核內(nèi)容的優(yōu)化。以往由于課程知識點繁雜，學(xué)生在期末復(fù)習(xí)時需要記憶許多與本門課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)度不高的知識點，而課程的核心知識點卻由于復(fù)習(xí)時間緊而未能有效地掌握，從而影響了學(xué)生的成績。因此，通過課程群內(nèi)容的整體優(yōu)化，每一門課程都有相應(yīng)的重點內(nèi)容，這使得學(xué)生能夠在復(fù)習(xí)時能緊緊圍繞課程的核心知識點展開，而將關(guān)聯(lián)度并不高的內(nèi)容放入課程群的其他課程中進行復(fù)習(xí)，從而提高每一門課程的學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)效率。這樣既能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，也能使學(xué)生掌握合理有效的學(xué)習(xí)方法。

課程優(yōu)化、實驗優(yōu)化以及考核優(yōu)化有效地改善了教師與學(xué)生的教學(xué)及學(xué)習(xí)情況，使得教師講授最優(yōu)化，學(xué)生學(xué)習(xí)最優(yōu)化，使學(xué)生在有效的時間內(nèi)牢固掌握核心知識成為可能，從而實現(xiàn)了課程群建設(shè)的目標與意義。

三、結(jié)束語

本文針對建設(shè)的電力工程課程群，分析了課程群內(nèi)不同課程的特點，從課程、實驗、考核三個方面提出了具體的優(yōu)化方案，為進一步推動電氣工程本科生教育改革提供了參考。當然，相關(guān)優(yōu)化方案還需在后續(xù)教學(xué)過程中根據(jù)實際教學(xué)效果不斷地完善改進，這樣才能使教學(xué)方法緊跟時代發(fā)展的腳步，使培養(yǎng)的學(xué)生能夠符合社會對人才發(fā)展的要求。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 丁守成， 張愛華， 黃瑞，等.電工電子實驗系列課程體系建設(shè)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2015（6）：98-100，104.

[2] 張濤，吳謹，熊慶國，等.電子電氣類工程教育的探索與實踐[J].大學(xué)教育，2013（5）：30-31.

[3] 武艷，張莉莉，張栓記.“電力系統(tǒng)及其自動化”課程群建設(shè)探討[J].教育教學(xué)研究，2012（7）：125-127.

[4] 陳曉娟，楊明宇.通信工程專業(yè)課程群的設(shè)計[J].東北大學(xué)學(xué)報，2009（5）：28-30.

[責(zé)任編輯：陳 明]