教學與科研互動模式的課程體系建設與實踐

◆孫淑琴 鄭 凡

(吉林大學儀器科學與電氣工程學院)

教學與科研互動模式的課程體系建設與實踐

◆孫淑琴 鄭 凡

(吉林大學儀器科學與電氣工程學院)

針對電氣工程專業《電力系統分析》教學內容和課程體系進行改革與創新，提出了教學與科研互動模式的教學體系建設與實踐，將教學內容與工程實際的最新技術相結合，豐富了課程內涵;以教學、科研、實踐為主線，更新教學觀念，改變教學方法;采用現代化教學手段，運用案例仿真演示，提高教學效果;實施科學研究與創新能力培養相結合的教學實踐，激發了學生學習的興趣，提高學生綜合素質，培養學生的實踐能力、創新能力及初步的科研能力。實現了以教學促科研、以科研為教學的目的，通過對教學內容和課程體系的建設，采用教學與科研互動模式的教學實踐，提高了教學質量和教學效果。

教學 科研 實踐 課程體系

以教學促科研、搞好科研為教學，是當今高等教育教學改革的主要目標。教學改革涵蓋了學科建設、教學內容、課程體系、教學方法與手段等多方面，只有全方位的教學改革才能達到不斷完善高等教育的目的，從而實現創新型、應用型、復合型人才培養的根本目標。作為高等院校的工科教師，應不斷地改革完善自己所教的課程，為社會培養有創新思想合格人才。本文針對電氣工程及其自動化專業的《電力系統分析》課程體系和教學內容進行了改革與實踐，提出了“教學與科研互動”的課程教學創新模式，構建了“將教學內容與工程實際的最新技術相結合，豐富課程內涵”的課程教學內容改革理念與思路，優化了教學內容;創建了以“教學、科研、實踐”為主線，更新教學觀念，改變教學方法，采用現代化教學手段，運用案例仿真演示，提高教學效果;實施了科學研究與創新實踐教學相結合的實踐體系，利用項目教學法，提高了學生綜合素質。通過教學實踐，解決了專業課程教學過程中教學內容繁、多、雜與教學時數偏少的矛盾，將教學目標與企業技術需求緊密結合，實現了以教學促科研、科研為教學的目的，在我校電氣工程及其自動化專業教學改革中，應用效果顯著。

一、將教學內容與工程實際的最新技術相結合，豐富課程內涵

教材的選取與教學內容的優化。“電力系統分析”、“發電廠電氣”、“高電壓技術”、“電力系統繼電保護”等課程是本校電氣工程專業新開課程，這幾門課程與電力系統的工程實際有著密切的聯系，在電氣工程整體學科框架之下開展課程教學改革與實踐研究，將“電力系統分析”、“發電廠電氣”、“高電壓技術”、“電力系統繼電保護”等課程形成課程鏈，優化課程體系、整合教學內容、豐富課程內涵、培育學科生長點、強化電力網絡模型構建、運行狀態分析、安全分析等意識、促進課程之間交叉滲透。

目前，電氣工程專業的專業課程教材的版本很多，現有的很多中文教材從內容上看差別不大，教學內容仍然是在“以學科為中心，知識為重點”的觀念，偏重于理論和知識的傳授。特別是數值計算在整個教學內容中占了很大的比例，使學生把大量的精力用于復雜計算，忘記了科學計算與工程運用的相互關系，計算的目的是為了分析問題和解決問題。由于這些課程研究的是實際的電力系統中的相關環節的專業知識，涉及到大量工程中的知識和概念，在教材選取和內容處理上應結合工程實際。通過認真閱讀和研究國內外同名課程的教學情況和教學資源，課程組討論了選用中文、外文教材相結合的原則，“電力系統分析”課程選用外文原版教材。

由于教學改革的需要，“電力系統分析”課程教學時數比以往減少，教學內容多、繁、雜，學科專業技術發展快，教材更新慢。要培養創新型、復合型人才，對所授課程的教學目的和知識內涵十分明確，根據專業特征，結合學科專業發展方向和行業發展最新技術，增加新能源的開發與利用、新型電氣設備的發展趨勢、發展動態、研究熱點等內容，將大規模電網的運行狀態與安全分析為切入點，優化整合教學大綱和教學內容，刪除過時的知識，使優化后的課程教學內容與知識結構更加科學合理、先進、實用。充實了電氣工程及其自動化主干課程的教學大綱及教學內容，豐富電氣工程專業課由理論到實踐的課程體系，把教學內容提升到一個新的水平，以培養學生的專業思維和創新靈感。

二、以教學、科研、實踐為主線，更新教學觀念，改變教學方法

培養學生的獨立思考能力，創新能力是傳統教育和現代教育的根本區別。傳統教學中，普遍采用的滿堂灌輸的教學理念和方法，與世界一流大學的引導式、啟發式、互動式的研究型教學理念和方法之間，存在較大的差距。有鑒于此，我們對專業課程進行了改革的嘗試，改傳統的學科型教學為應用型教學，使學生由被動的接受者轉變為主動的參與者和積極的研究者。以教學、科研、實踐為主線，更新教學觀念，改變教學方法。創新型人才的培養，需要科研的支撐，教師擁有敏銳的創新思維才能培養出具有創新能力的學生，科研工作水平的提高是提高創新型教學的關鍵。堅持創新教學與科學研究相結合，實現教學科研互動。在創新教學中挖掘科研思想，深入鉆研教學內容每一個知識點的內涵，面向生產實際和專業前沿發現問題，尋找課題，以挖掘創新潛能和發現所要解決的問題;將科研搞好，也可進一步促進教學工作，把科研工作中所取得的一些成果及科研論文中的主要論點引入課堂教學和指導學生畢業設計(論文)中，以此啟發學生獨立意識與專業思維，形成師生互動，激發學生的創新靈感。學生的應變素質、創新能力就在解決問題的過程中得到培養。

三、采用現代化教學手段，運用案例仿真演示，提高教學效果

響應教育部關于積極推廣使用現代化教育教學手段的要求，主要包括:(1)采用多媒體教學，中、英文相結合電子教案;(2)教學要求和電子教案在網上公布(3)利用教師郵箱等答疑和討論;(4)利用電子郵件遞交和批改作業，(5)仿真教學。授課主要利用中文講解，加必要的英文術語，便于學生課后閱讀和領會教材內容。

為了讓學生學習并理解電力系統的實際運行情況，采用電力系統分析和可視化平臺(PowerWorld Simulator)進行系統仿真分析，將電力網絡的潮流計算、短路計算、無功補償等運行結果可視化顯示在屏幕上，非常直觀，使學生對系統運行情況一目了然。幫助學生更好的理解關鍵概念，讓學生立刻看到課堂中學到的概念如何應用在實際工程，并加深理解，激發了學生對電力系統領域的興趣，提高了教學效果。

四、堅持科學研究與創新實踐教學相結合，提高學生綜合素質

根據專業建設的需要，結合學科發展前沿，將實驗室建設成集實驗、實習、新產品開發與設計及科學研究于一體的多功能實踐教學平臺，實現了工程素質訓練、科學研究試驗與專業技術進步的有機結合。電力網絡仿真軟件(PowerWorldSimulator)在北美地區等調度中心成功應用，并已在國內南方電網各大電力調度中心使用。結合教學內容，學生利用課內、課外時間，采用電力網絡仿真軟件進行仿真實驗，自己動手構建電力網絡，將所學知識靈活的應用到實驗當中，在實驗過程中，結合部分電力網絡的實際數據進行系統穩態運行及故障狀態分析，使實驗過程更接近于實際的電網環境，真實再現實際電網運行的動態過程，提出系統故障的解決方法，增強學生對于電力網絡安全的意識，縮短學校教育與電力行業要求的差距，使畢業生能盡快地勝任工作。提高同學們學習的積極性，對電力系統的學習有了更進一步的理解。

結合電力行業特征，采用校企互動教學方式，組織學生到大型火力、水力發電廠、風力發電場、變電站等地參觀實習，了解發電廠及變電站實際生產及運行情況，了解企業技術需求。針對企業需求，結合仿真軟件組織學生共同進行模塊開發，借助傳統學科積累，把教學研究與工程設計、科學研究接軌，大大地調動了學生的學習積極性。采用項目教學法，通過實施一個完整的項目，把理論與實踐教學有機地結合起來，充分發掘學生的創造潛能，提高學生解決實際問題的綜合能力。項目是指以制作或設計一種具體的、具有實際應用價值的產品(軟、硬件)為目的的任務，面對企業技術需求，將教學內容的理論知識和實踐技能相結合，加深對已有知識、技能的應用，同時還要求學生能夠主動學習新知識，靈活運用新學到的知識、技能來解決項目實施過程中所遇到的實際問題。使學生能將本課程所學的知識在項目實施過程中進行演練。在項目實施過程中，學生通過查閱必要的參考資料，向教師和專家進行請教等多種途徑獲得項目所需的理論知識和實現項目的具體方法，為項目的討論做好準備。對于分組進行的項目，還要集體分工準備，互相交流，以調動全體成員的積極性和創造性，獨立提出解決問題的方法，寫出項目的實施方案。項目實施主要靠學生的自主學習和相互間的協作為主，在此階段教師隨時對學生遇到的問題給予指導，幫助學生解決在開發過程中遇到的難題，并督促學生及時完成項目實施計劃的各個環節，以保證學生能夠嚴格執行操作規程，按計劃完成項目任務。項目評定是對整個項目教學實施情況的驗收，也是對學生在該項目執行過程中取得的成績做出評價，找出存在的問題，為項目的完善設計提供依據。通過幾年的教學嘗試，每年有20多名學生參與項目的設計和開發工作，并且出色地完成了課程設計及畢業論文;同時，教師和學生深入企業，發現問題，找到了科研工作的切入點，師生共同研究，幫助企業解決生產過程中所遇到的難題和關鍵技術問題，部分研究成果已在企業進入試用階段，產生直接經濟效益，形成教學、科研與實踐的良性循環。五、結語

本文構建了以教學與科研互動模式的教學實踐體系，提出了將教學內容與工程實際的最新技術相結合，豐富了課程內涵，教學中發現課程教學內容新體系實施效果好，并且壓縮了課堂教學課時數;以教學、科研、實踐為主線，更新了教學觀念，改變了教學方法;采用現代化教學手段，運用案例仿真演示，提高了教學效果;實施科學研究與創新實踐教學相結合的課程實踐體系，依托校企合作，實施項目教學，鍛煉了學生的獨立工作能力、綜合職業能力和協作精神，縮短了理論與實際工作的差距，提高了學生的創新性和學習積極性。同時，老師和學生共同為企業解決了技術難題，企業為學生提供了實習場地，學生的綜合素質得以提高，就業競爭能力和工作適應性得以增強，畢業生深受用人單位歡迎。幾年的教學實踐證明，采用教學與科研互動模式的課程體系建設，是一條切實可行的教學改革的途徑。同時，通過教學，提升了教師教學與科研水平，在我校電氣工程及其自動化專業教學改革中，應用效果顯著。

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