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關鍵詞:應用型;電力系統分析;教學改革;實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)13-0068-02
一、引言
應用型本科是以本科教育辦學定位為標準,以培養應用型人才為核心的高校新型教育模式,既強調“實踐能力”,又強調“創新能力”。電力系統分析作為電氣類專業的基礎課程,如何來體現應用型本科特色,培養技能型和崗位型人才,主要體現兩個方面:一是“知識素質”;二是“能力素質”。知識素質主要表現為:專業知識面要寬泛,專業知識深度不宜過高,公式和定理的推導、證明適當省略,注重結論的應用性;能力素質主要表現為:強化操作技能和規范,提高實踐動手能力和綜合素質能力。因此應用型本科《電力系統分析》課程“突出應用特色,注重實踐能力,提高教學質量”的教學改革目標,并圍繞地方經濟發展為基礎,以突出應用型特色作為教學改革的前提,以提高教育教學質量作為改革的目標。
《電力系統分析》課程作為電氣工程專業的主干課程之一,它不但有大量的理論概念和基本計算,而且工程應用實踐性較強,對該專業的課程體系起到承上啟下的作用,它既是線性代數、電路基礎、電機與電氣控制、電力電子等課程的總結,也是工廠供配電技術、電力系統繼電保護自動裝置等專業課程的基礎,在電氣工程專業教學和應用型本科培養高質量、高素質學生有十分重要的地位。近些年,隨著電力系統行業的智能化程度的快速發展,對電氣工程專業應用型學生培養的能力要求越來越高,也就對《電力系統分析》課程提出了更高的定位,原有的教育教學模式已不能滿足電力行業建設的需要,不能體現應用型教育的發展特色。
二、《電力系統分析》課程教學中存在的問題
1.學習興趣不濃:《電力系統分析》課程部分內容抽象、公式多、計算多、系統性和邏輯性較強,學生學習缺乏興趣,“教師教”和“學生學”都很困難。
2.教學內容沒有與時俱進。電力系統行業更新速度較快,教材中的內容雖然也在不斷有新版本出現,但無法充分體現近十多年來本學科的最新進展和前沿動態。
3.教學方法、手段和形式單一。多媒體教學等現代化教學手段沒有普及。首先,現有《電力系統分析》課程在教學上理論性強,內容上有大量的矩陣計算和矢量電路圖形,所以用傳統的板書教學,形式比較單一,教師也必須在課堂上占用大量時間進行公式推導和畫圖,教學效率較低,教學效果偏差;其次,《電力系統分析》課程工程實踐較強,實際的電力系統結構和運行方式僅靠講授來體現,無法更直觀、更形象地將教學內容呈現在學生面前,不符合應用型人才培養的需要。
4.理論與實踐教學相脫節。應用型本科注重培養學生的實踐動手能力,《電力系統分析》課程教學模式偏重于基本概念和計算方法,缺少實踐環節。
三、《電力系統分析》課程教學內容改革思路和方法
(一)教學思想的更新
在教學思想上,必須牢固樹立“突出應用特色,注重實踐能力,提高教學質量”的目標。以應用型本科教學為培養模式。在教學形式上,擺脫單一化的形式,讓學生運用基本理論知識參與實際系統開發,提取系統的運行數據和拓撲結構。培養學生面對工程實踐的應用能力。促進教學研究互相結合,使學生更了解本學科的前沿知識。
(二)教學內容的優化
為了適應應用型本科教學,針對《電力系統分析》課程教學改革所應體現的知識和能力素質,我們對課程的教學內容作了調整和優化,并提出了新的教學要求,具體從以下三方面進行:
1.修訂人才培養設置,壓縮理論學時,增加實踐內容,形成新的教學模式。應用型本科院校培養人才的最終目標是以服務地方經濟為出發點,所以在講授基本理論的同時,讓學生實際參與整個電力系統的構想、設計、運行和優化,使學生的實際工程訓練能力得到提高。
2.增加輔助教材,充分了解學科前沿。在選用課程的教材時,采用規劃教材為主,增加輔助教材編寫。通過輔助教材可以全面了解本行業國內外的科研成果。重點是將理論內容穿插在實踐課中講授,讓學生從實踐中去深入了解目前本行業發展的前沿和熱點問題。這樣能有效的鞏固專業知識,提高學生的專業學習興趣;同時考慮到電氣工程及自動化專業學生畢業后大部分將為本地區的電力行業服務,在電力網介紹和潮流(包括簡單潮流和復雜潮流)計算講解的時候,多以實際電網系統運行狀態為例,實現應用型本科人才培養目標定位。
3.增加課程設計。課程設計是對《電力系統分析》課程的一個綜合性實踐教學,把知識點進行整體性回顧?!峨娏ο到y分析》課程包含兩個課程設計:一是潮流計算方面,它是電力系統很重要的計算,根據給定的電力系統的運行條件,確定穩態運行時各參數的一種計算,可以分析研究電力系統規劃和運行時的各種問題進行檢驗和預知。通過這個課程設計,學生對穩態分析過程有一個全面性的了解,提高分析問題的能力;一是短路計算方面,為了避免發生短路而正確選擇和設計系統上的電氣設備和繼電保護裝置,通過進行短路計算可以降低發生短路的后果,讓學生對發生短路時遇到的各種問題提前進行分析總結,提高解決問題的能力。
(三)采用現代化教學方法與手段
隨著教育信息技術的迅猛發展,《電力系統分析》課程中傳統的板書式教學很難滿足現代教育教學的需要,用講授法根本無法描述清楚實際電力系統具體運行情況,學生理解上也存在困難。為了提高理論課的教學效果,吸引學生興趣,必須采用多元化的教學方法和手段。
1.課堂教學采用多媒體配合板書教。首先,在公式推導時沿用板書教學的優點,吸引學生主動思考,整個推導過程全程參與,有助于對知識點的理解;其次,在講授比較抽象的內容時結合多媒體演示,使教學內容更加具體化、形象化和生動化,加深學生對內容的理解,用多媒體結合板書教學在《電力系統分析》課程中起到事半功倍的效果。
2.仿真模擬教。為了使電力系統潮流變化等進一步形象化,呈現動態的變化過程。用計算機仿真動態模擬教學可以更生動直觀的表達,還可以將仿真軟件直接貫穿到學生的課程設計中,在對知識易于理解和掌握的同時,增加學生熟練話的程度,全程參與工程實踐,這是其他教學方法無法比擬的效果。
3.網絡教學。為充分利用學生的課余時間,運用翻轉課堂的教學方法,將《電力系統分析》課程包括教學大綱、教案課件、電子教材、參考資料、實踐指導、習題集及答案、授課視頻等,通過公共賬號上傳到網絡,讓學生提前預習、熟悉和了解,帶著問題進入課堂,課后還可以有效的復習回顧。另外,為方便學生學習,還設置了在線輔導、答疑和網上自測等網絡交流平臺。教學資源上網后能較好地解決學生課前預習、課后復習中遇到的相關問題,并有助于提高學生的自主學習能力,也是對課堂教學方法的多樣化提供了一個有力支持。
(四)培養學生的工程創新能力
為讓學生的理論和實踐有機結合,根據內容不同,讓學生通過自愿組織成立學習小組,每小組全程參與教師的科研內容,利用查閱資料、提出方案、實驗數據分析處理、論文撰寫等環節,使學生不但能鍛煉實際操作能力,又培養了團隊合作精神,拓寬了工程實踐視野,提高了工程創新能力。從現在開始,培養他們獨立動手的工作能力,提高學生對電力系統分析課程的學習積極性。
(五)加強實踐教學環節。
應用型本科注重學生實踐能力的培養,本課程的教學內容十分抽象,且電力系統的控制,十分復雜、宏觀,學生無法憑想象來建立起知識體系。
1.組織學生參觀周邊發電廠、變電站以及一些工礦企業的電力設施,并邀請電力行業一線工程師講課,定期安排學生實習,讓學生對電力網、控制系統、變電站的結構和工作原理有較深入的認識,有助于對理論教學的展開;
2.其次,通過加大《電力系統分析》課程的實驗,尤其是與實踐密切聯系的等值電路、潮流計算和對稱電路以及不對稱電路計算的實驗,進一步加深學生對基本計算方法的應用;
3.另外,建立電力系統仿真實驗室和實驗臺,通過對電力系統的動態模擬仿真,靈活的設置故障條件,分析穩態和暫態行為,吸引學生的興趣,提高他們的動手實踐能力,將實踐教學結合軟件仿真進行實驗,搭建實踐教學平臺,可以更直觀、生動地闡述電力系統運行過程,使電力系統分析不再是抽象的理論,能夠提高學生的實踐動手能力,讓其做到理論與實踐相結合,提高實踐教學水平。
三、總結
《電力系統分析》課程作為應用型電氣工程及自動化專業的一門重要的專業課程,對提高學生的理論知識和培養學生的實踐動手能力,具有很重要的作用。因此,只有把理論與實踐有機結合,形成有應用型特色的課程體系,切實提高高校的人才培養質量,才能取得良好的教學效果,實現應用型人才培養的目標。
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關鍵詞: 《電機技術》 教學改革 現場教學 實踐操作訓練
《電機技術》是高等職業教育電氣自動化技術專業、發電廠及電力系統專業、電力系統繼電保護專業等專業的一門專業基礎課。課程內容主要包括變壓器、同步電機、異步電機、直流電機四個部分,重點要學習四種電機的結構和工作原理及其運行原理與常見故障排除方法。通過學習要學會所學的各種電機的工作原理,然后在知原理、懂結構的基礎上重點學習這些設備的使用方法,為學生將來掌握實際操作技能打下堅實的基礎。為此,筆者變傳統的重理論教學為開展現場教學,結合工程實際,對照實物進行教學。給學生提供實物進行動手訓練,提高學生的操作技能和解決實際問題能力,取得很好的教學效果。下面結合幾年的教改做法進行總結,以便和大家進行分享。
一、課程設計的理念突出工學結合的思想。
《電機技術》課程設計的理念是:依托行業企業,合作共建,依托電力企業,把工學結合作為高職教育人才培養模式改革的重要切入點。依據職業崗位需求,針對課程和學生的特點,緊密與電力企業深度合作,共同進行教學內容的設計,共建實訓基地,積極推進與生產實際和社會實踐相結合的學習模式,構建緊緊依托行業企業深入融合工學結合的課程教學模式。
1.以培養電機技術的職業應用能力為重點設計課程內容。
在課程內容的選取和組織上,堅持以職業崗位綜合能力的培養為主線,強調“以知識為基礎,以能力為目標”。通過調研近幾年畢業生就業崗位,深入電力公司、發電廠和電力制造企業等領域的就業崗位進行調查研究,依據職業資格標準,明確崗位工作任務及該崗位工作任務所需的職業能力,確定《電機技術》課程教學內容。
2.課程教學設計面向實際工作過程,課程實施面向校企合作。
課程教學設計以面向工作過程為參照,從崗位技術項目入手,引出相應的課程教學改革及課程內容設計流程。將理論和實踐教學內容深度融合,教、學、做相結合,打造貼近生產實際的實訓室,力求創造與生產一線相一致的教學環境,使學生有身臨其境的直觀感受,變學習過程為工作過程。
3.靈活多樣的教學方法與手段,注重信息技術手段的應用。
針對《電機技術》課程理論性強、概念多且抽象、知識面廣且學生難學等特點,研究并確定教學方法與手段。采用案例教學法,講、演、練相結合,問題探討教學法,生產現場教學法,任務驅動法和項目導向法等多種教學方法和手段,強化學習效果。注重信息技術手段的應用,精心制作教學課件,多媒體教學方法與傳統教學方法相結合,提高教學質量。
4.以就業崗位的技能要求為導向,構建多元的實踐教學體系。
根據畢業生就業崗位的技能與能力要求,注重學生實際操作技能的培養,構造由認識實習、電機實驗、電機實訓等模塊組成的多元化實踐教學體系。
二、課程的內容選取要貼合實際,以適應將來學生就業的實際崗位。
《電機技術》課程是電氣自動化專業和發電廠及電力系統專業的專業基礎課程,實踐性很強,所以在教學過程中始終堅持理論與實踐相結合的教學理念,既注重基礎理論的介紹,又及時將本學科領域的最新研究動態融入教學內容。結合課外輔導、實踐教學和學生課外科技活動,融知識傳播、能力培養、素質教育為一體,以理論教學和實驗教學為中心,注重培養學生的實踐動手能力和創新意識。
在教學過程中,根據電力工程系不同專業的側重點不同,對于不同的專業教學內容針對性不同。如發電廠及電力系統專業的學生重點講授同步電機和變壓器的內容,而電氣自動化專業的學生將重點講授異步電動機和直流電機部分。這樣有針對性地對學生進行教學,更好地滿足將來學生的實踐需要,效果非常好。
對《電機技術》課程進行教材優選,對課程內容、結構均做了改革,以提高學生分析、解決問題的能力。過去《電機技術》課程講授的內容,強調電磁理論的系統性和完整性,所以學習內容偏難、偏深,學生不好理解?,F在講授的內容以理論上適度、夠用的原則為主,注重崗位的實際需要,以學習電機的結構、原理及電機實際的使用方法為主。課程分為變壓器、同步電機、異步電機和其他電機四大部分。如異步電機部分,重點學習三相異步電動機的結構和工作原理及三相異步電動機的起動、調速、制動等使用方法。課程中學習的內容都是今后專業實踐中的實際應用。重點學習各種電機的實際使用方法,以便學生通過學習得畢業后上崗之時,可以直接對各種電機進行操作。
三、教學組織方式要構建講授、觀看圖片、實踐動手的立體式的教學模式。
在《電機技術》課程的教學過程中,既要教授學生電機的基本理論,更要注重培養學生利用電機的基本理論分析實際電氣系統的綜合運用知識能力。所以在教學組織中既要采用講授和觀看圖片的方法,又要利用實訓器材讓學生進行實際的動手訓練,方可讓學生掌握實際的設備使用方法,為畢業后的動手能力打下堅實的基礎。教學中一方面要強化學生對基本概念、基本理論、基本分析方法和基本計算能力的掌握,應用講授的教學方法,另一方面要充分利用多媒體教學手段,在教學過程中引入與《電機技術》課程相關的工程圖片,向學生介紹《電機技術》課程在電氣工程中的應用。讓學生在課堂里通過觀看實踐工程的實際,更深刻地體會所學課程的作用,激發學生學習這門課程的學習興趣,學習過程變得鮮活起來不再枯燥。同時教學過程中邊講授專業原理邊進行實踐感知,讓學生在實實在在的設備面前學會操作技能。講課時大量借助實物教具和多媒體音像,講什么內容,就提供對應實物進行講解。學生直接接觸實際,學習變得直觀形象,既容易理解工作原理和抽象的電磁理論,又饒有興趣地學會電機的操作方法,可謂一舉多得。
四、實踐性教學的創新模式是把課堂搬到工廠進行現場教學,學習效果直觀形象,學生易于掌握。
電機技術實驗是《電機技術》課程的一個重要環節,在實驗教學過程中,要培養學生獨立思考及實際操作能力,培養學生的實驗基本技能,同時積極推進開放性實驗教學,為學生提供培養實踐能力與創新精神的環境。
教學實習可以更好地加深學生對課程知識的理解,是實踐教學中的重要一環。課程組注重教學與實踐環節的鏈接,與一個電機制造企業建立穩定的教學實習關系,提高教學實習的質量和效率,受到學生的好評。如講到異步電動機時,為了增強學生對于電機結構的感性認識,去電機廠進行現場教學學生的收獲很大。首先組織學生從電機生產的第一道工序開始,即沖壓車間的沖制硅鋼片參觀,再到電機的定子和轉子等部件加工的機加工車間進行參觀,最后去電機線圈的繞制和嵌放及電機裝配的總裝車間實地進行參觀。經過這樣一個全面的實際電機制造過程的觀看學習,積累學生的感性認識,回頭再進行講解,學生很容易理解,所以學習效果較好。在整個參觀學習的過程中,聘請電機廠中的專業技術人員進行現場講解,學生身臨其境,詳細了解異步電動機制造的每一個工序,學生有真情實感,所以對異步電動機的結構內容掌握得非常清楚準確。
五、結語
《電機技術》課程是電氣自動化技術、發電廠及電力系統、電力系統繼電保護與自動化等各個專業均開設的專業基礎課。近年來,我院《電機技術》課程教學改革的主要特點是注重實踐性,即學生在學習中是以理解原理為基礎,以實踐操作為重點,突出學生進行實踐動手的能力。所以我們要求學生學習的時候遵從“知原理、會使用、會維修”的九字方針。講授課程的時候不以解題和會推導為重點,而是重點指導學生進行實踐,讓學生掌握操作技能和使用方法,因為學生接觸的實物多,所以理解得好,學生的動手和操作能力得到較好的發展。通過幾年不斷地摸索總結,雖然在學生實踐操作方面取得一些成績,可是作為《電機技術》課程的教學改革不是一朝一夕就能完成的,需要課題組老師不斷深入學習,認真探索,為更好地適應當今高等職業技術教育的人才培養目標繼續努力。
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關鍵詞:電力系統分析;課程建設;教學改革;人才培養
中圖分類號:G642.0 ; ; ; ; ;文獻標識碼:A ; ; ; ; ;文章編號:1007-0079(2014)17-0066-03
黨的十報告中提出“實施創新驅動發展戰略”和“全面實施素質教育,深化教育領域綜合改革,著力提高教育質量,培養學生社會責任感、創新精神、實踐能力”。教育部全面部署了深化教育領域綜合改革任務,并印發了《關于2013年深化教育領域綜合改革的意見》。在《意見》中明確提出要圍繞考試招生、課程內容、創新人才培養、職業教育培養等方面,推進人才培養模式改革。在高等教育系統,實施和深入推進試點學院綜合改革和試點專業綜合改革,是落實十報告要求的具體舉措。
課程改革與建設是專業綜合改革的關鍵環節之一,關乎專業綜合改革的成效,關乎教育質量和人才培養質量。課程的教與學涉及諸多要素和方面,如課程體系、課程內容、課程教學、課程考核、課程資源等,只有實施整體化、系統化、立體化的綜合改革,才能達到改革的目標,取得改革的成效。
電力系統分析課程是電氣工程及其自動化專業的核心專業課程,是一門理論性、工程性、技術性很強的課程。在專業人才培養過程中,起著承上啟下的作用,既是后續課程的基礎,也是專業基礎課程的深化和應用,其內容都是直接面向工程問題的理論分析、技術分析和經濟分析。根據本課程的性質、作用、地位和特點,結合經濟社會和電力行業發展需求,實施課程的綜合改革和建設,適應新形勢下對高素質專門人才的培養要求,這是時展的需要,是電力行業的需要,是教育教學改革的需要。
一、以學用為本,構建四位一體課程體系
課程改革要以新的工程教育理念、思想和文化為引領,以服務領域當前需求和未來發展需求為導向,以培養卓越工程師、技術人員和建設者為目標,構建完備的課程體系。體系中各組成部分要功能任務明確、實現目標清晰,相互間要有機聯系、彼此交融,形成一個完整的課程綜合體。
對于課程改革來講,先進的教育理念是關鍵。課程體系構建必須要服務于所秉持的教育理念。隨著現代科學技術、經濟社會和電力行業的快速發展,傳統的以知識傳授為目標,以“教師”為中心,以“教”為主的教育理念已不能與此相適應。現代大學教育,更加注重能力培養、素質培養和精神培養,更加注重學和用。為此,在大學教育中應實施“三個轉變”,即將專業知識教育向專業能力和職業能力教育轉變,將以教為主向以學為主轉變,將以學校教育為主向以工程教育為主轉變。這“三個轉變”體現了“學用為本”的教育思想和理念。
在“學用為本”的指導下,筆者針對電力系統分析課程,構建了理論、實驗、設計和工程四位一體的課程體系?!袄碚摗笔且岳碚摻虒W和課堂教學為主,使學生熟悉在電力系統規劃、設計、運行和調度等方面所涉及的基本問題、基本現象、基本概念和基本理論,掌握電力系統分析的建模方法、分析方法、計算方法和控制方法等,既是知識的學習過程,也是諸多能力的培養過程。“實驗”是以實踐教學為主,以物理動模系統、電力系統實驗系統、電力實時仿真系統和電力系統分析軟件等為平臺,以標準化示例系統庫或實際電網局部系統為對象,開展實驗學習、分析和研究,既有驗證性實驗,也有設計性、研究性實驗,還有綜合性實驗、規定實驗、自選實驗,還可自設實驗等?!霸O計”是以實踐教學為主,以工程項目或案例項目為載體,以課程內容和相關規范、規程、標準、手冊為基礎,使學生熟悉設計流程、設計要求和設計內容,掌握設計方法,樹立工程意識,這是一個綜合性的實踐訓練過程?!肮こ獭笔且陨a現場為場景和環境,以生產實踐為途徑,使學生熟悉電網運行中設備、系統等存在的工程問題、工程現象、工程技術和工程措施等,掌握對工程問題的分析方法。
在這“四位一體”的課程體系中,四者是相互聯系、相互融合的,你中有我,我中有你。其中,理論是基礎,實驗、設計和工程是應用,理論中包含有應用,應用中也包含有理論,兩者可互為植入。在電力系統分析課程體系構建中,突出了一體化的整體思想,合理設計出各環節的內容、功能、要求和相互接口條件。
二、跟蹤電力發展,更新課程內容
我國電力系統的發展非常迅速,真可謂日新月異。區域電網互聯、交直流混合輸配電系統、遠距離輸電、超特高壓電網、多端直流電網、柔流輸電、新能源規模接入、微電網、分布式發電、電動汽車接入、智能電網和電力市場等等,使得電力系統中新問題、新現象、新特性和新需求不斷涌出。為了確保電力系統運行的安全、可靠、優質、經濟、高效、低碳、環保,大量先進的理論、技術、方法、工具、設備和系統在電力系統中得到應用,極大地提升了電力系統的技術水平和管理水平。在工程上,電力系統分析的內容一直在不斷增加和豐富,分析的理論、方法不斷創新和發展,分析的手段、工具不斷完善和智能。
課程內容要服務于人才定位和培養目標,要反映出現代電力系統運行分析的新問題、新概念、新理論和新方法,使課程具有現代性、先進性、實用性和適應性。為此,筆者在課程內容中引入了電力系統發展、現代電力系統分析特點和內容、電力市場、現代電力系統分析工具、交直流混合系統潮流計算、自動發電控制分析、電力市場下的有功頻率控制分析、無功電壓協調控制分析、基于FACTS的潮流控制、優化潮流、低頻振蕩與次同步振蕩等。
課程內容的更新做到“四體現”,即體現在教學文件(教學大綱)中,體現在講授過程中,體現在教材(講義)中,體現在教學資源中。
三、實施“四導”教學,提升能力培養
課程教學過程中,教學方法是關鍵。傳統課程教學注重的是知識傳授,以教師講授為主,不僅講得多,還講得細,學生往往處于一種被動接受知識的狀態,缺乏主動思考、積極探索和積極參與的精神,學習興趣未得到有效激發,學習能力未得有效培養,學習精神未得到有效樹立,從而造成教學效果不甚理想的現象。當前的大學教育提出“厚基礎、重實踐、強能力、敢創新”,人才的培養更加注重能力、素質和精神的培養。為此,教育同仁開展了大量的教學方法改革與創新,并取得了許多好的經驗和好的效果,例如啟發式教學、問題教學、案例教學、項目教學、任務教學、情景教學等等。
在電力系統分析課程教學中,實施“四導”教學,即“導入、導學、導做、導研”,其目的是在于加強學生的學習能力、分析能力、計算能力、實踐能力、綜合能力和合作能力的培養?!八膶А苯虒W的核心是在于教師的“引導”和“指導”作用,學生的主動學、用意識?!皩搿笔侵竼栴}導入、現象導入、項目導入、方法導入,引導學生認識和理解相關內容的來龍去脈、工程背景和問題本質,為學生深入學習、探索和應用奠定基礎?!皩搿笔菍W生引進門,關鍵是要激發學生對相關內容的興趣,認識到其重要性和應用價值?!皩W”是指導學生對相關內容的學習,教師主要講授內容的重點、難點、疑點,講授解決問題的思路和方法,提出衍生問題和擴展問題,通過交流、探討、啟發,解決學生學習中的疑慮,學生通過預習、自修、查閱文獻、提問、研討等方式進行自主學習、主動學習,教師要主動向學生推薦參考書目和文獻?!皩ё觥笔墙處熗ㄟ^項目、案例、任務引導、指導和輔導學生應用所學理論、方法去解決實際問題,通過這種練習和訓練,能培養學生的實踐能力和綜合應用能力?!皩а小笔墙處熂ぐl和指導學生去發現問題、探討問題、分析問題、研究問題,尋找解決問題的理論和方法,在課程相關內容的研討和研究中,培養學生的研究能力、創新能力。
四、改革考核方式,實施科學評價
課程考核既是對學生學習成果的評價,也是一個決定學生學習方式的指揮棒。過去筆者常常在課程學習結束后,采用一次閉卷筆試進行考核和評價,時間約為2~3小時,試題形式多為填空、選擇、判斷、簡答、分析或計算等。由于考試時間短,試題覆蓋面相對較窄,并且識記題多,應用問題少。這種考核方式不能全面評價學生對課程的理解、掌握和熟悉程度,不能考核學生的應用能力水平。在這種考核方式下,致使部分學生一本教材學到底,考前將教材(講義)、筆記相關內容突擊記憶,便能順利通過考試關,考后也就很快將所學內容遺忘。
為了改變這種考核方式,實施“三多一半”考核方式。所謂“三多”是指多模塊、多次數和多形式。將課程內容分為多個模塊,例如電力系統基本概念與建模方法模塊、電力系統潮流計算模塊、電力系統短路計算模塊、電力系統穩定分析模塊、電力系統優化與調控模塊等,每個模塊作為一個考試單元,隨課程進度組織安排,構建多次考核的考試鏈??己诵问讲捎霉P試、小作業、大作業和實驗相結合,大作業和實驗注重應用和綜合。所謂“一半”是指筆試考試采取半開卷形式,考前發給學生統一的半張或一張A4紙(蓋有學院或系考試專用章),允許學生對課程內容進行總結、提煉,將認為重要的內容寫在上面并帶入考場,在考試期間學生可以看上面的內容。這種半開卷的形式,不僅可以培養學生總結能力、綜合能力,還可以引導學生將精力集中在知識、理論和方法的應用上。
五、加強資源建設,拓展學習時空
豐富的課程教學資源有助于學生的自主學習、遞階學習和循環學習,不受時空限制,有助于課堂教學的延伸和擴展,有助于立體化教學的實施。教學資源形式多樣,例如教材、講義、指南、習題、案例、文獻、教案、視頻、影像、工具、網站等。教學資源建設,應以學生的學習需求為導向,以互聯網絡為平臺,以多媒體表現為手段,要具有豐富性、時效性、娛樂性、交互性、遞進性的特征。
MOOCs和可汗學院教育思想和教學模式正引起國內外高等院校的深刻反思和積極應對。在電力系統分析課程中,結合課程內容的邏輯關系和工程應用,設計微課程,制作微課程教學視頻,設計微課程測試小問題和試題,巧妙設計答案。將微課程在線視頻作為教學的線上環節,學生在課堂外先在線“聽課”,課堂內則側重深入的分享、探討和問題解決,實現“翻轉課堂”。由于微課程時間只有幾分鐘,內容精短,集中說明一個問題,既能輔助教師課堂教學,又可以作為學生自學的學習材料。在視頻課程中,常會彈出若干小問題,由學生回答,回答不正確,后續視頻就不往下走,以檢測學生是否明白教師所講的內容,有利于學生集中注意力和積極思考。
在課程網頁上,按課程模塊提供公開視頻課,提供測試平臺,便于學生系統連貫地學習。提供網上虛擬實驗平臺和實驗項目,學生在網上進行設計、實驗、分析、總結等。提供案例庫和項目庫,學生可自主選擇、探討和完成,學生也可組成項目組,合作研討完成。創建網上交互空間和論壇,學生可以自由提問,教師網上作答,也可以對提出的問題進行分類排序,重點回答大家關心的問題;鼓勵學生間互教互學,通過互助解決學習中的疑難問題。
六、需要處理好的幾個關系和問題
在課程綜合改革中,要實現以教為主向以學為主轉變,以課堂為主向以課內課外并重轉變,以學校教育向面向工程教育轉變,這些都對教師提出了更高的要求,同時也要處理好以下幾個方面的關系和問題。
1.講與學的關系
在講與學的關系中,就是要處理好教師與學生在教學過程中的作用問題。以學為主的教學,應以學生為中心,以學生的學習為出發點,培養學生的學習興趣、學習能力,保證學習效果,提高學習質量。
教師在教學過程中,如果大包大攬、面面俱到,將所有內容都講得很細很透,缺乏啟發和引導,缺少問題引入,缺少互動和探討,學生便會懶于思考,只是一味聽講、接受和記憶。這種教學,學生提不出問題,沒有疑慮,似乎所有內容都懂,也很少主動查閱相關文獻資料,缺乏深入學習和探討,只能知其然不知其所以然,知此不知彼。為此,教師在教學中要注重引入問題,講問題的背景,講解決問題的理論和方法,講思路,講方法,講應用,還要拋出未解之問題等,給學生更多的思考空間,側重思考問題、探討問題和解決問題。
學生在教學過程中,應做好課前、課內和課后事。課前,學生通過教材、講義和網上資源對課程內容進行預習、思考,并提出問題,發現難點,并試著去解決。課內,學生要帶著問題聽課,帶著疑慮聽課,帶著思考聽課,帶著探討聽課,與教師互動,與教師交流和探討,通過老師講解,解開自己的困惑。課后,學生要主動查閱有關文獻資料,深入探討和研究相關問題,通過測試題和項目應用檢驗自己的學習效果,主動應用所學理論和方法去解決實際問題,解釋工程問題、現象,把握問題本質等。
2.學與做的關系
學習的目的在于應用,在于解決問題。學是基礎,用是目的,有了堅實的基礎才能更好地應用,只有應用和解決實際問題,才能更好、更自覺地學習。所以,學生的學習,不能僅停留在看懂、讀懂和學懂,僅停留在學習層面、記憶層面,僅為了考試過關,而更應該注重知識的應用,多實踐、多練習、多動手。在教學設計中,要為學生的練習、訓練和實踐提供資源、平臺和機會,要貼近工程。例如,習題和測試題的設計應取自于工程實例,數據、參數、模型和結果應與工程實際相符;給出系統、原始數據和運行條件,能正確建模、分析和計算,以工程觀點對計算結果進行分析、評估、評價,并能提出解決方案、措施或建議;提供工程案例、項目和任務,學生自行或互助地開展設計、分析和計算,提交實施方案,要有理論、有依據、有分析,有過程、有結論;開放實驗室、仿真平臺,提供各類工具,可在動模系統上進行實驗,也可在計算機仿真系統上進行分析、計算;在發電廠、變電所、供配電所或調度等生產實踐中,能應用所學理論對系統運行現象、狀態等進行分析和解釋。
在課程學習中,要注重培養學生做到“四會”,即會讀、會用、會寫、會講?!皶x”就是學生要會讀書,會學習,有學習能力;“會用”是學生會應用所學知識分析問題、解決問題,能理論聯系實際,具有工程意識;“會寫”是學生要會撰寫報告、方案等,有科學規范的文字表達能力;“會講”是學生要能進行技術交流,能講清思路、方案等,具有一定的口語表達能力,敢于進行交流、溝通,在交流中獲得認可,在交流中得到提高。
3.課程教學與人才定位
課程教學應符合人才培養定位。從教育層次定位上,有高職高專教育層次、本科教育層次和研究生教育層次。不同層次的課程教學,在其內容和教學方法上應與其層次相適應,不能降低也不能拔高,例如有些升本時間不長的本科院校,課程教學內容與高職高專內容差別不大,教學也還多沿用以前的方法;而一些研究性大學的課程在教學內容又有向研究生教育要求方向發展。在工科類本科院校人才培養中,有應用性人才和創新性人才,或為職業技術人才和學術性人才。應用性人才的培養更加注重應用能力、實踐能力培養,創新性人才的培養更加注重探索能力、研究能力和創造能力的培養。所以,在構架課程體系、教學內容和教學方法時,應與此相適應。否則,會違背教育規律,違背人才培養目標,不能保證人才培養質量。
4.課程銜接問題
在制訂人才培養方案中,要合理確定課程間的順序銜接和內容銜接問題,以保證教學正常進行。電力系統分析課程應以電路、電機學和電子技術(包括電力電子技術)和自動控制原理等為先修課程,發電廠電氣、電力系統繼電保護、電力系統自動化等為其后續課程。在課程順序安排中確有困難時,電力系統課程也可與一些先修或后續課程交叉同步進行,但要注意內容的銜接問題,否則會影響教學質量。
將發電廠課程設計和繼電保護課程設計與電力系統課程設計相結合,形成三課一體的課程設計任務,使得學生能更好地將多門課程知識融會貫通,訓練學生的綜合應用能力。設置專業綜合實驗,以多機電網為實驗對象,涵蓋多門課程內容,內容間相互聯系,互為耦合,通過綜合實驗使學生對電力系統運行、保護、控制、調度等有更加全面、深入的認識。
參考文獻:
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關鍵詞:電工技術基礎;課堂教學;教學方法
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)28-0147-02
《電工技術基礎》是非電類工科專業的一門重要的技術基礎課,是學生接觸到的第一門工程類課程,它是后續專業基礎課和專業課的橋梁。這門課教學內容多,能力要求高,而授課學時短,部分同學覺得學起來特別困難。為了讓學生更好地學好這門課,課堂教學是非常重要的。首先要在課堂教學中激發學生興趣,調動學生學習的積極性,幫學生把整個電路內容用一根線穿起來,形成體系,使學生提高學習效率和質量,較為輕松的掌握知識。本文結合多年的教學經驗對《電工技術基礎》課堂教學在以下幾個方面進行了探討。
一、結合實例,激發興趣
《電工技術基礎》這門課理論嚴密,邏輯性強,和實際的工程應用結合緊密,一個新的內容出現有它的必然性,在引入新的問題的時候如果能結合工程實例,學生會覺得這個知識是有用的,將愿意主動學習。
比如介紹串聯諧振之前,可以給學生介紹一下如何利用諧振現象收看到喜歡的電視節目的。當介紹到串聯諧振的特c,如當電路接近諧振狀態時,電容和電感上會出現遠大于電源電壓的高電壓,可以說明如果電力系統中出現高電壓,往往導致某些電氣設備過電壓而不能正常工作,甚至造成絕緣損壞,所以電力系統中一般要避免諧振,而在一些無線電設備中,利用諧振特性則可以提高微弱信號的幅值,并把它選擇出來。這樣可以讓同學們更深刻地認識了諧振特點。
如講功率因數提高之前,告訴學生供電公司的考核指標包括線損和電壓質量。電網中的電力負荷如電動機、變壓器、日光燈及電弧爐等,大多屬于電感性負荷,這些感性設備在運行過程中不僅需要向電力系統吸收有功功率,還同時吸收無功功率。若功率因數較低,則輸電線路上的電流較大,線路損耗較大,且線路上的電壓降較大,用戶側的電壓較低。如果在電網中安裝并聯電容器無功補償設備后,將可以提供補償感性負荷所消耗的無功功率,減少了電網電源側向感性負荷輸送的無功功率,從而減少供電電流,降低線損,并且減少線路上的壓降,保證了用戶側的電壓。
二、溫故知新,融會貫通
任何一門理論課程都是系統的,它的學習都是由淺入深的,新的問題提出來,可能都會想到用學過的理論去解決,所謂“溫故而知新”,這樣學生不僅能融會貫通地掌握知識,更是學到一種思維方式,一些分析問題、解決問題的方法,這才是教學中的亮點。
比如在學習第三章復雜電阻電路的分析之前,先復習第一章介紹的應用兩類約束直接列寫電路方程的2b分析法,但2b法所列方程數目多,對筆算而言,方程數目越少越好。如何減少方程數目?減少電路變量的數目,那就要選擇一組合適的變量,什么樣的變量為合適的變量?數目少,要求電路變量是獨立的,而且還要能根據電路變量進一步求出全部的支路電壓支路電流,所以也必須是完備的。然后在圖論的基礎上說明如何選擇變量,選擇幾個變量,應用KCL還是KVL列寫方程。
再如對非正弦周期信號線性電路進行穩態分析,對于這樣求一個新的形式的電源作用下的響應,如果可以用之前所學過的電阻電路和正弦穩態電路的分析方法求解該多好。假如可以把非正弦周期信號分解成直流信號和一系列正弦信號的和的形式,那么就可以利用疊加定理進行分析。高數中正好學過可以將非正弦周期信號分解為傅立葉級數,即分解為無限多個不同頻率的正弦波的疊加。所以非正弦周期信號電路的穩態分析方法――諧波分析法實際上就是電阻電路分析方法和正弦穩態電路分析方法的組合。
三、透過現象,掌握本質
某些問題的結論看起來很簡單,也很容易應用,但是如果忽略掉結論形成的過程,就很容易出錯,所以應該從過程中體會問題的本質。
如動態電路的初始值的求解。初始值的確定分為三步:
如果不深刻理解初始值求解的本質,可能一些結論的出現就無法理解。例如,確定圖1所示電路中各電流和電壓的初始值。設開關S閉合前電容元件和電感元件均未儲能。
對于圖2,某些學生可能就會產生這樣的疑問:電容不是相當于開路,電感不是相當于短路嗎?其實過程是這樣的,電容電壓與電感電流的初始值為零,所以0時刻電路中電容相當于電壓為零的電壓源,電感相當于電流為零的電流源,所以電容短路電感開路了。
四、系統聯系,提高效率
電路涉及到了直流電阻電路、正弦交流電路、三相電路、電路的穩態暫態分析等內容,學生感到需要掌握的知識特別多。實際上其分析都有一些共同的東西,只不過每個問題有自己的特殊性,形成了其特殊的分析方法。如果對所學知識進行適時的整理、總結、對比,那么學生不僅會對所學知識一目了然并深刻理解記憶,總結歸納知識的能力也會得到提高。
例如,在學習線性動態電路的復頻域分析法時可以與相量法進行對比。運算法與相量法的比較如圖3所示,分析過程大體類似,只要額外注意運算法的特殊性,比如電路元件的s域模型即可。
五、結束語
本文是筆者教學過程中的一些體會。教學是一門藝術,如何提高學生的學習興趣,使其積極主動、系統深刻地掌握教學內容,并養成提出問題、分析問題、解決問題的嚴肅認真的科學作風,這是所有教學工作者堅持不懈地追求。
參考文獻:
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關鍵詞:CDIO;電力市場;電力市場營銷;教學方式;教學方式改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)03-0088-02
一、引言
2013年,能源“十二五”規劃提出要加快建立現代電力市場體系,穩步開展輸配分開試點。隨著這一系列電力市場改革的不斷深入,我國電力行業的市場化不斷趨于成熟,電力市場邁入了以市場需求為導向,滿足客戶需求為目標的階段。電力企業的營銷工作是否能夠順利地進行直接影響到其經濟效益,因此掌握電力市場的基本理論、方法和策略,不僅是電力員工的重要任務,也是對高校電氣工程專業學生的基本要求。在這樣的背景下,高校開展電力市場營銷課程的教學工作,對滿足社會和電力行業的要求,培養電力市場營銷專業人才具有十分重要的意義。但是,高?!半娏κ袌鰻I銷原理”課程的特點是理論抽象,同時又具有很強的實用性,學生對該課程的學習一般是“理論強,實踐差”。CDIO工程教育理念是由麻省理工學院等四所世界著名大學于2004年提出的[1]。CDIO(構思―設計―實現―運行)工程教育理念使得學生以主動的、理論聯系實際的方式進行工程學習,培養學生的創新能力和團隊協作能力,提高學生的綜合素質。因此,本文重點研究基于CDIO的“電力市場營銷原理”教學改革方法。
二、課程教學內容
合理適當的教學內容是課程教學成功的基礎。廣西大學電力市場基礎課程為36學時,采用的教材是肖先勇學者主編的《電力市場營銷原理》。這部教材主要分成十章,主要介紹電力市場營銷的基本概念、營銷信息及其調研等內容[2]。該教材內容豐富,但是課程教授的時間僅僅有36個學時,所以需要對課程的重點難點知識進行提煉。因此,筆者對教材內容進行了歸納和精練,將全文的講授分為:市場營銷基本理論、電力市場營銷方法、電力市場營銷戰略與策略、電力市場研究與分析、電力市場競爭與開拓、電力需求側管理等主要部分。此外,筆者還安排了專門的文獻學習時間,主要讓學生了解一些電力市場營銷的相關研究,掌握國際和國內的研究動態,使得學生能夠將理論知識與電力市場營銷實際相結合,真正掌握電力市場營銷的內涵。比如,筆者所教授的電氣工程及其自動化121班利用兩個學時的時間重點學習《北京市電力公司電力市場營銷策略研究》,獲得了良好的學習效果[3]。該文獻主要針對北京市電力市場營銷的現狀進行了研究,指出了它在營銷中存在的問題和未來改進的方向,與當前的電力市場營銷工作十分貼近,這樣的學習方式讓同學們更好地理解了電力市場營銷的基本概念。
三、教學目的及其實現途徑
明確的教學目的是課程教學成功的基石。本課程比較注重突出電力市場營銷的特色,重點介紹了我國電力企業在市場營銷實踐中的經驗。課程教學的目的是:使學生對電力市場的基本概念、電力市場運營的基本模式有一般性的了解,提升學生的創新能力和團隊協作能力。
1.培養學生創新能力的途徑。(1)引導學生獨立思考解決問題。鼓勵學生通過CNKI、Web of science等知識數據庫收集分析一些世界五百強企業的營銷成功案例和國外著名電力公司的營銷方法,讓其通過獨立思考,將這些電力行業外的營銷經驗和國外電力公司營銷經驗與國內電力市場環境相結合,制定出較為合理的我國電力市場營銷策略。(2)引導學生進行討論辯論。提前設置一些討論話題,讓學生課后充分利用網絡資源和數字圖書館資源收集相關資料,在課堂上進行正反方辯論。筆者曾經利用一個課時的時間讓學生們分成兩組進行“對于電力企業,電力生產工作和電力營銷工作哪一個更加重要”的討論。正方秉持的觀點是電力生產工作更重要,反方認為電力營銷工作更重要。經過一節課唇槍舌劍的較量,結果還是難解難分。但是,通過這次辯論,同學們都深刻學習到了電力生產和電力營銷工作的重要性,深刻理解了電力生產和電力營銷之間千絲萬縷的關系,也鍛煉了同學們的臨場應變能力和理論知識應用能力。
2.培養學生團隊協作能力的途徑。(1)引導學生們進行小組ppt展示。同學們自由組合,將班級分為幾個學習小組,每個小組設置一個組長,老師布置一些開放性的課后作業,并以課堂ppt演講的形式作為作業的完成形式。筆者曾設定了“電力市場營銷在廣西電網的應用”這個題目,讓同學們以小組為單位采用構思―設計―實現―運行的工程思維來完成這個作業。最終每個小組由一名成員完成10分鐘左右的ppt展示。此外,該小組的組員們還需要回答其他組同學提出的相關問題。組長們負責安排人員進行資料收集、資料整理、ppt制作、ppt演講、問題回答等各個方面的工作。學生們對這樣的作業和學習方式十分感興趣,干勁都很足,ppt展示也取得了很好的效果。(2)引導學生們進行小組討論。老師布置一些開放性的話題,并要求在小組成員們進行充分討論的情況下,每個小組委派一名成員進行回答,老師將針對小組成員回答問題的儀容儀表、回答問題情況對這個小組進行綜合評分,并將評分結果作為學生平時成績打分的依據。
四、教學方式改革
合理、恰當的教學方式是課程教學成功的關鍵。傳統的教學方式是老師在課堂上傳授知識,學生的課堂參與度不高,難以達到CDIO(構思―設計―實現―運行)的工程教育效果。為了改進這種情況,本課程的教學中采用了討論教學法、案例教學法和網絡視頻教學法結合的方式進行教學。
1.討論教學法。在課堂教學中,教師針對電力市場中出現的問題,設計討論話題進行討論。班里每個小組派組員上臺進行相關問題觀點的闡述,教師在總結每個小組回答情況的基礎上提出自己對問題的看法,并對每個組的回答情況進行打分。這種討論教學法可以較好地發揮了同學們的主觀能動性,讓他們主動地參與到討論中來,并使之能真正地領悟到營銷的精髓。例如,在討論現有電力市場營銷體制改革的時候,曾讓同學們討論“現有的電力市場背景下,適不適合引入大量的社會資本進入到電網中”話題。班里的五個小組根據論點分成了兩派,三個小組的主要觀點是:我國幅員遼闊,不可避免地要進行遠距離、高電壓輸電,因而電力系統改造或者更新需要大量的成本,需要大量的基礎建設設施進行配套,所以相對來說在某些時段投資的回報率不高,如果大量的社會資金進入到電力行業,在資金總是流向回報率最高的地方的情況下,大量的社會資金進入到電力行業就存在資金變動較大的問題,若沒有強有力的資金作為支持,那么電力系統的可靠性就會降低,因此不適合引入大量的社會資本進入到電網中。其他兩個小組主要觀點是:從社會中引入大量的社會資本融入到電力系統建設中,能夠加大電力市場的自由度,能夠把電價的定價逐步推向市場,能夠加強對電力企業的監督,防止大規模的腐敗。誠然,是否引入大量的社會資本進入到電網中,這是一個電力行業都在考慮的現實問題,引入與否都會存在優點和缺點,因此這個問題不存在標準答案,但是通過課堂充分的討論,讓學生們充當電力行業的決策者,能讓他們發揮主觀能動性,無意識之中就掌握了電力市場營銷的核心知識。
2.案例教學法。老師布置例如“世界著名企業的營銷戰略”、“著名電力企業電力市場營銷戰略”等作業,讓同學們課后進行案例的收集,并讓同學們在課堂上進行講解,隨后老師進行點評。這樣學生的印象就會非常深刻,學生的自主學習能力也得到了鍛煉。
3.網絡視頻教學法。教師收集一些有關世界著名企業和著名電力企業的營銷戰略視頻,在課堂中進行播放,并進行相應的講解,能夠培養學生對這門課程的興趣,讓學生全身心地投入到課程學習中來。
五、課程的考核機制
課程考核機制的設置是否合理直接關系到能否提高學生學習的主動性,是課程教學成功與否的關鍵。該門課程是專業選修課,課程要求學生掌握和了解電力市場營銷的一般原理并能正確地應用這些知識解決問題。該課程不需要學生死記相關的知識,故采用開卷方式考核學生。為了能夠調動同學們參與小組討論和各種課堂討論的積極性,將CDIO(構思―設計―實現―運行)的工程教育理念引入課堂,在本課程期評成績中,設置開卷考試占50%,平時(含考勤、課堂討論)占50%。良好的考核機制的設定,有效地提高了學生參與討論的積極性,取得了較好的教學效果。
六、結語
電力市場營銷是電力企業發展的必由之路。本文從課程的內容入手,闡述了課程教學的性質與目的,基于CDIO提出了實現教學目的的方法和途徑,研究了經過改進的教學方式,建立了合理的課程考核機制。經實踐證明,該課程的教學方法能夠給高校電力市場基礎課程的教學提供參考和幫助。但是,隨著電力市場的改革不斷深入,電力市場基礎課程的教學與培養模式還需要不斷探索,這樣才可能為社會輸送合格的電氣人才。
參考文獻:
[1]Edward F.Crawl ey.The CDIO Syllabus――A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education [EB/OL].http://.