“分布式發(fā)電與微型電網(wǎng)”研究生課程改革

李慧 厲虹 范新橋

摘要：結(jié)合本校電氣工程學(xué)科研究生培養(yǎng)目標(biāo)和教育特點，優(yōu)化“分布式發(fā)電與微型電網(wǎng)”的教學(xué)內(nèi)容，使研究生能夠接觸電力領(lǐng)域的新知識與新技術(shù)，同時引入“研討式教學(xué)法”、“項目教學(xué)法”和多樣化考核方式，激發(fā)研究生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)研究生對新問題的分析和解決能力，提高研究生實踐動手能力，實現(xiàn)“知識、素質(zhì)、能力”的綜合培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電；微電網(wǎng)；課程改革；項目教學(xué)法

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）36-0098-02

一、引言

分布式發(fā)電是解決未來能源短缺的重要模式，而微電網(wǎng)作為“網(wǎng)中網(wǎng)”的形式是解決分布式發(fā)電無縫接入大電網(wǎng)的發(fā)展趨勢?！斗植际桨l(fā)電與微型電網(wǎng)》課程從介紹未來電力系統(tǒng)發(fā)展所面臨的兩大問題出發(fā)，幫助研究生比較全面地了解分布式發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)和微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，在拓寬學(xué)生新能源利用領(lǐng)域知識面的同時，進(jìn)一步增強他們投身新能源領(lǐng)域建設(shè)的使命感和責(zé)任感。

該課程涉及電力系統(tǒng)運行與控制、自動控制原理、計算機控制技術(shù)等多方面的知識，其內(nèi)容主要包括分布式發(fā)電技術(shù)和微電網(wǎng)技術(shù)兩大方面，但現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法均無法對研究生綜合素質(zhì)能力進(jìn)行有效培養(yǎng)。尤其是伴隨著第三次能源革命對電源、電網(wǎng)、儲能和通信等領(lǐng)域的全新要求，未來分布式電源與微電網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新點將集中在并網(wǎng)保護(hù)及運行控制、微電網(wǎng)與配電網(wǎng)同步運行、分布式電源與配電網(wǎng)的能量流與信息流的交互等方向。

面對新知識、新技術(shù)地不斷涌現(xiàn)，研究生需要掌握的知識和技能也在不斷更新和增加。所以，要在同樣的時間內(nèi)掌握成倍增長的知識和技能，就必須考慮引入先進(jìn)的教學(xué)方法和教學(xué)理念，同時更新舊有的知識結(jié)構(gòu)，不斷訓(xùn)練和培養(yǎng)研究生提出問題和解決問題的能力以及實踐動手能力。作為擔(dān)負(fù)著為社會培養(yǎng)高級人才重任的專業(yè)教師，面對授課過程中存在的問題，有必要對現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評價考核方式進(jìn)行反思和改進(jìn)，以適應(yīng)社會發(fā)展的需要。

二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

本校電氣工程學(xué)科開設(shè)《分布式發(fā)電與微型電網(wǎng)》課程的總學(xué)時為32學(xué)時，改革之后的教學(xué)模式與學(xué)時安排包括：課堂授課24學(xué)時，研討課4學(xué)時，專題報告4學(xué)時，此外還為學(xué)生安排了開放式項目，但是不含在總學(xué)時中，要求學(xué)生在課外完成。

在課堂授課的24學(xué)時中，其內(nèi)容包括分布式電源運行特性、分布式電源并網(wǎng)運行控制技術(shù)、分布式電源對配電網(wǎng)的影響、含分布式發(fā)電的配電網(wǎng)潮流計算、分布式電源在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置、微電網(wǎng)管理與控制、分布式電源及微電網(wǎng)工程實踐等。研討課的4學(xué)時中，主要針對開放式項目的實施情況，安排了項目的開題、中期和期末答辯，在有限的時間內(nèi)，迅速有效地提高學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀及綜述能力、口頭語言能力和批判思維能力等。專題報告的4學(xué)時，則邀請校內(nèi)外的同行專家學(xué)者給研究生進(jìn)行學(xué)術(shù)報告，使他們的知識面不僅僅局限于本校電氣工程學(xué)科的范疇，還能讓他們知曉新時代環(huán)境下電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及動態(tài)，為學(xué)生更好地適應(yīng)社會需求打好基礎(chǔ)。

開放式項目的選題，一方面體現(xiàn)了與課堂授課的教學(xué)內(nèi)容相一致，通過課堂理論知識的傳授使研究生掌握基本概念及方法，并利用課外時間查閱文獻(xiàn)，動手操作編制應(yīng)用程序，獨自解決調(diào)試中出現(xiàn)的問題，培養(yǎng)他們處理實際問題的能力；另一方面，開放式項目的選題結(jié)合研究生未來的研究領(lǐng)域，讓他們能盡早地接觸，了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，進(jìn)而做好充分的調(diào)研準(zhǔn)備。

三、改進(jìn)教學(xué)方法

原有的教學(xué)方法只是教師在課堂上單純地傳授，若采用先進(jìn)的教學(xué)方法，可以實現(xiàn)由“以傳輸知識為主的教學(xué)方式”向“以解決問題入手，以提高學(xué)生解決問題的能力為目標(biāo)，學(xué)生教師共同參與的教學(xué)方式”的轉(zhuǎn)變，由“以教師主導(dǎo)，課堂教學(xué)為主”向“以教師課堂引導(dǎo)，課后自主學(xué)習(xí)相結(jié)合”的轉(zhuǎn)變，從而有效培養(yǎng)學(xué)術(shù)型研究生的自主思考能力。

新型的教學(xué)方式是學(xué)習(xí)西方發(fā)達(dá)國家一流大學(xué)的研究生課堂組織方式，積極引導(dǎo)學(xué)生開展自主研討以及項目研究，屬于研討式教學(xué)[1]。研討內(nèi)容的確定采用兩種方式交叉進(jìn)行：（1）授課教師根據(jù)不同教學(xué)環(huán)節(jié)制定研討內(nèi)容，并下發(fā)討論提綱，學(xué)生根據(jù)提綱課外準(zhǔn)備，然后集中討論，闡述自己對制定議題的看法。比如，當(dāng)講到光伏并網(wǎng)控制策略時，讓同學(xué)們搜集最大功率點跟蹤的實現(xiàn)方法，分析它們的優(yōu)缺點。（2）由學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好，選定項目內(nèi)容，提交課堂進(jìn)行討論。先讓學(xué)生闡述其中的科學(xué)技術(shù)問題和相應(yīng)解決措施和方法，再由其他同學(xué)進(jìn)行提問、辯論和反駁，這個方式與開放性項目相結(jié)合。

此外，引入項目教學(xué)法[2]。所謂項目教學(xué)就是把與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合的具體項目作為教師向?qū)W生傳授知識的載體，將隱含著課程相關(guān)理論知識的項目布置給學(xué)生，教師對完成項目的每一個環(huán)節(jié)提出基本要求，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下對完成項目的方法進(jìn)行分析、討論，然后學(xué)生自主進(jìn)行信息收集和查閱參考文獻(xiàn)，并根據(jù)要求獨立自主地進(jìn)行方案設(shè)計、方案實施、成果評定。本課程中所設(shè)置的開放式項目內(nèi)容包括風(fēng)電并網(wǎng)控制策略、光伏并網(wǎng)控制策略、風(fēng)功率短期預(yù)測、超級電容器儲能的控制策略等，以此培養(yǎng)研究生對問題的分析和解決能力，提高研究生實踐動手能力。

比如，開放式項目的選題之一為儲能型直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制。學(xué)生經(jīng)過文獻(xiàn)查閱，選擇鋰電池為儲能裝置，設(shè)計了雙向DC/DC變換器控制策略，采用最優(yōu)梯度法的最大功率點跟蹤算法以提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的效率，并在Matlab/Simulink軟件上搭建仿真波形，分析系統(tǒng)在風(fēng)速變化時的動態(tài)響應(yīng)和運行特性。仿真模型如圖1所示。

四、改革考核辦法

改革考核辦法，重在考核能力。研究生階段更強調(diào)素質(zhì)和能力的培養(yǎng)，包括動手能力、工程實踐能力、實踐中運用理論知識解決實際問題的能力、相互合作能力和總結(jié)表達(dá)能力等[3]。改革后的考核方式為：課堂討論10%、專題演講10%、項目設(shè)計50%、撰寫項目報告20%、課堂考勤10%，其中項目設(shè)計包括方案設(shè)計、軟件程序設(shè)計、調(diào)試中遇到的問題及心得等。這種考試方式能夠盡可能地考核學(xué)生的各項能力，督促研究生有意識地加強對工程實踐和創(chuàng)新能力的鍛煉。

考核方式的多樣性給研究生以壓力和動力，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性和主動性，從而有效提高研究生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，真正體現(xiàn)了“知識、素質(zhì)、能力綜合培養(yǎng)”，并鍛煉研究生的文獻(xiàn)檢索和科技論文寫作能力，為后續(xù)的研究和碩士論文撰寫打下良好的基礎(chǔ)。

五、結(jié)論

通過在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評價等方面進(jìn)行“分布式發(fā)電與微型電網(wǎng)”研究生課程教學(xué)改革，一方面對北京信息科技大學(xué)電氣工程學(xué)科、課程建設(shè)以及創(chuàng)新型高級工程技術(shù)人才培養(yǎng)等具有極大的幫助；另一方面，對深化研究生教育教學(xué)改革，培養(yǎng)研究生綜合素質(zhì)能力，使學(xué)科建設(shè)適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展等都具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李振心，李咸善，張濤.討論式教學(xué)在研究生培養(yǎng)中的實踐[J].新課程研究，2017，（1）：26-28.

[2]陳錫愛，王凌，王斌銳，等.基于項目教學(xué)的圖像處理與模式識別課程教學(xué)改革研究[J].教育現(xiàn)代化，2017，（2）：42-43，51.

[3]劉小敏，高述民，高宏波.高等林業(yè)院?！爸参锇l(fā)育生物學(xué)”研究生課程教學(xué)的改革探索[J].中國林業(yè)教育，2017，35（1）：48-50.