電力工程課程群建設(shè)的論文
［摘要］電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是傳統(tǒng)的工程學(xué)科。可以針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)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(biāo)，分析課程群內(nèi)不同課程的特點(diǎn)。優(yōu)化課程群建設(shè)的具體方案，包括課程優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化及考核優(yōu)化等三個(gè)角度。
［關(guān)鍵詞］電力工程；課程群；優(yōu)化方案
電氣工程及其自動(dòng)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(shí)期社會(huì)對(duì)電氣工程人才的不同需求，國內(nèi)外高校不斷推動(dòng)電氣工程教育的發(fā)展與改革，教育理念也隨著時(shí)代的發(fā)展而變化，從原來的“重理論輕實(shí)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(dòng)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(diǎn)課程，也是整個(gè)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(duì)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(duì)構(gòu)建本科生電力系統(tǒng)知識(shí)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(shí)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(shí)，突出重點(diǎn)，推動(dòng)電力工程課程群建設(shè)，使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)的整體設(shè)備運(yùn)行、調(diào)度、保護(hù)及設(shè)計(jì)有一個(gè)完整的了解，最終讓學(xué)生構(gòu)建完整的電力工程知識(shí)體系，滿足電力工業(yè)對(duì)人才發(fā)展的需求。這樣，加緊推進(jìn)電力工程課程群建設(shè)與實(shí)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(jì)90年代，北京理工大學(xué)在題為《在課程建設(shè)中應(yīng)當(dāng)以教學(xué)計(jì)劃的整體優(yōu)化為目標(biāo)》的教育改革項(xiàng)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(bǔ)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(jìn)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(shí)內(nèi)掌握重點(diǎn)、有效的知識(shí)，構(gòu)建堅(jiān)實(shí)的知識(shí)體系，也能使教師在授課過程中將有限的知識(shí)點(diǎn)講透講精。課程群的整體是全面而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模@就避免了原來單一課程為求知識(shí)全面而進(jìn)行“蜻蜓點(diǎn)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(duì)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(yùn)行原理，電力系統(tǒng)的元件參數(shù)計(jì)算、穩(wěn)定運(yùn)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(jì)、主要電器設(shè)備選擇的原則和方法、繼電保護(hù)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(shí)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(shí)，也會(huì)讓學(xué)生漸漸失去學(xué)習(xí)熱情，并最終影響其對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)知識(shí)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(duì)知識(shí)點(diǎn)有重復(fù)或傳承的課程進(jìn)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(shí)，學(xué)生能有效地學(xué)習(xí)知識(shí)。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(hù)原理、電氣控制技術(shù)及電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)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(hù)原理主要講授繼電保護(hù)的基本概念、輸電線路的電流保護(hù)、接地保護(hù)、距離保護(hù)、縱聯(lián)保護(hù)的基本原理，變壓器保護(hù)的基本配置及主要保護(hù)的基本原理，自動(dòng)重合閘、發(fā)電機(jī)保護(hù)、母線保護(hù)等內(nèi)容。電氣控制技術(shù)則主要討論異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)和調(diào)速控制技術(shù)，以及電氣線路的分析和設(shè)計(jì)，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(dòng)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(dòng)化的有關(guān)理論，性能和運(yùn)行特性，涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)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(hù)則是在其基礎(chǔ)上的升華。因?yàn)橄到y(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開保護(hù)裝置的調(diào)節(jié)與動(dòng)作，而保護(hù)裝置的調(diào)節(jié)與動(dòng)作又離不開電氣控制設(shè)備的判斷與運(yùn)行，而這一切設(shè)備的自動(dòng)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(shí)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(yùn)行為基點(diǎn)，逐步提升知識(shí)的難度與高度，使知識(shí)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(duì)教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)進(jìn)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(gè)角度來優(yōu)化電力工程課程群，分別為課程優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)優(yōu)化以及考核優(yōu)化。課程及實(shí)驗(yàn)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(duì)四門課程授課內(nèi)容的特點(diǎn)，可以首先將電力工程課程中的繼電保護(hù)一節(jié)的內(nèi)容移到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)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(dòng)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(hù)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(hù)的微機(jī)保護(hù)一節(jié)與電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)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(dòng)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(shí)，可以使每一門課程的學(xué)時(shí)數(shù)得到合理安排。2.實(shí)驗(yàn)優(yōu)化以往為促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，每一門課程都配以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。該類實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是與教材內(nèi)容結(jié)合較為緊密，但主要以驗(yàn)證性及演示性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)時(shí)間分散，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏系統(tǒng)化。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)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(yùn)行情況，缺乏對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的深入理解。因此，有必要整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將單一分散的實(shí)驗(yàn)課時(shí)整合為持續(xù)時(shí)間較長的整體的課程設(shè)計(jì)。以上述四門課程為例，可以強(qiáng)調(diào)四門課程綜合的課程設(shè)計(jì)，如要求學(xué)生設(shè)計(jì)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(jì)、負(fù)荷計(jì)算等方面的知識(shí)。同時(shí)，還可以在此基礎(chǔ)上增加繼電保護(hù)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(yùn)用知識(shí)的能力，使學(xué)生能夠通過課程設(shè)計(jì)，達(dá)到整體了解變電所設(shè)計(jì)運(yùn)行的基本方法以及注意點(diǎn)，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(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，讓學(xué)生了解相關(guān)電氣設(shè)備具體的作用，增強(qiáng)學(xué)生的感官認(rèn)識(shí)。相較于以往效率較低的課程實(shí)驗(yàn)，這樣可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并促進(jìn)學(xué)生知識(shí)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(shí)點(diǎn)繁雜，學(xué)生在期末復(fù)習(xí)時(shí)需要記憶許多與本門課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)度不高的知識(shí)點(diǎn)，而課程的核心知識(shí)點(diǎn)卻由于復(fù)習(xí)時(shí)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(diǎn)內(nèi)容，這使得學(xué)生能夠在復(fù)習(xí)時(shí)能緊緊圍繞課程的核心知識(shí)點(diǎn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)間內(nèi)牢固掌握核心知識(shí)成為可能，從而實(shí)現(xiàn)了課程群建設(shè)的目標(biāo)與意義。
三、結(jié)束語
本文針對(duì)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(diǎn)，從課程、實(shí)驗(yàn)、考核三個(gè)方面提出了具體的優(yōu)化方案，為進(jìn)一步推動(dòng)電氣工程本科生教育改革提供了參考。當(dāng)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(shí)際教學(xué)效果不斷地完善改進(jìn)，這樣才能使教學(xué)方法緊跟時(shí)代發(fā)展的腳步，使培養(yǎng)的學(xué)生能夠符合社會(huì)對(duì)人才發(fā)展的要求。
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