研究生“高等電力系統(tǒng)分析”課程建設的實踐與探索

摘要：“高等電力系統(tǒng)分析”課程是上海電力學院電氣工程及其自動化專業(yè)碩士研究生學位課，從教學內(nèi)容、教學方式和考核方式三個方面進行課程建設，改進課程教和學的效果，培養(yǎng)學生的科研思維和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：高等電力系統(tǒng)分析；課程建設；教學內(nèi)容；教學方式；考核方式

作者簡介：顧丹珍（1971-），女，上海人，上海電力學院電氣工程學院，副教授；黃海濤（1978-），女，甘肅蘭州人，上海電力學院電氣工程學院，副教授。（上海 200090）

基金項目：本文系上海市“085”工程項目的研究成果。

中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）20-0048-02

一、課程特點和學生情況

1.課程特點

“高等電力系統(tǒng)分析”是上海電力學院電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)研究生開設的學位課，在研一上半學期開設。課程以大規(guī)模系統(tǒng)為研究對象，以矩陣向量為研究工具，以計算機技術為主要研究手段，具有以下明顯特點：理論性強，建模計算復雜；實踐性強，強調(diào)學生的動手能力。

近20年來，電力系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化，一是技術革新，計算機技術、電力電子技術和通訊技術等的高速發(fā)展，使電力系統(tǒng)的構成和控制方式發(fā)生了很大變化；二是制度創(chuàng)新，隨著電力市場化的推進，電力系統(tǒng)分析面臨一系列新問題。引導學生了解關注這些新問題及其解決思路也是本課程的任務之一。總之，理論性強、實踐性強、新內(nèi)容多是本課程的特點。

2.學生情況

經(jīng)過了解，筆者發(fā)現(xiàn)大部分學生是本科直接攻讀研究生，沒有實際工作經(jīng)驗，對電力系統(tǒng)實際運行情況缺少直觀認識。另外，存在一部分跨專業(yè)學生，他們在本科期間沒有修習過“高等電力系統(tǒng)分析”課程，本課程的學習對于他們而言就是“空中樓閣”，課程學習存在困難。

綜上，課堂教學時經(jīng)常會出現(xiàn)學生注意力不集中的情況。學生對課程學習不感興趣，教學效果不理想。

二、課程建設目標與思路

1.課程建設目標

提高人才培養(yǎng)質(zhì)量是課程建設的主要目標。通過本次課程建設，打破“一本教材、一個老師、一塊黑板和一張卷子”的教學模式，改善課堂教學效果，提高學生學習積極性，幫助學生適應研究生學習節(jié)奏，掌握高等電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的理論知識，培養(yǎng)學生科研能力、實際工作能力和自我完善提高能力。

2.課程建設總體思路

一門精品課程必須具有以下特征：“一流教師隊伍、一流教學內(nèi)容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理”，[1]教什么和怎么教是其中的關鍵點。課程組結合課程特點，圍繞“理論基礎和實際應用相結合”與“經(jīng)典與前沿相結合”，組織教學內(nèi)容；具體教學環(huán)節(jié)中，貫徹“學知識”和“漲能力”并重的教學理念，對不同教學內(nèi)容設計針對性的教學方法，改革考核方式，全面提升教和學的質(zhì)量。具體思路框架見圖1。

三、課程建設的主要內(nèi)容

1.教學內(nèi)容的整合

根據(jù)教學大綱，本課程的教學內(nèi)容是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的方方面面，其核心是電力系統(tǒng)潮流計算，外延很廣，涉及到電力系統(tǒng)分析的各個分支，如系統(tǒng)規(guī)劃和優(yōu)化、狀態(tài)估計、靜態(tài)安全分析、故障分析和電力市場等。課程組對所有相關內(nèi)容進行了梳理和選擇，建立了如圖2所示的課程內(nèi)容體系。從圖2可見，本課程的內(nèi)容被分割成系統(tǒng)和市場兩大版塊，前者劃分為4個子模塊，講授傳統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的理論、模型和算法，適用于管制及放松管制下的電力系統(tǒng)；后者講授電力市場環(huán)境下，電力系統(tǒng)面臨的新問題及解決方法。

教學內(nèi)容的構建強調(diào)理論性和實用性并重。每個子模塊的內(nèi)容中，均包括基本理論和實際應用兩部分。基本理論是課程教學的核心內(nèi)容，包括基本概念、基本原理、基本模型和算法等；實際應用部分是基本理論在實際生產(chǎn)中的典型應用，著重于如何應用基本理論解決實際問題，在擴大知識面的同時訓練學生發(fā)現(xiàn)問題、描述問題和解決問題的能力。以“潮流算法及擴展”子模塊為例，其內(nèi)容結構如圖2所示。在基本理論部分，介紹了潮流計算的數(shù)學模型和三個經(jīng)典算法，在應用部分，先講了潮流擴展算法的應用場合和應用背景，然后根據(jù)實際背景在基本理論的基礎上，擴展出新的模型和新的算法。例如，含“FACTS元件的系統(tǒng)潮流模塊”中，首先介紹各類FACTS元件的原理和特點，建立元件的穩(wěn)態(tài)模型，然后將它們結合到常規(guī)潮流解法中，給出含F(xiàn)ACTS元件的系統(tǒng)潮流模型和算法。

另外，教學內(nèi)容的構建強調(diào)經(jīng)典和熱點并重。對經(jīng)典教學內(nèi)容，課程組選用多本相關教材，選擇其中的精華部分予以介紹，并留有大量內(nèi)容供學生自學。同時對一些前沿理論和應用，則輔以期刊資料更新知識，培養(yǎng)學生查閱資料、分析問題的能力。

2.多種教學方法的組合應用

根據(jù)課程特點和研究生教育的特點，在教學方法上摒棄了單一講授式的傳統(tǒng)教學方法，取而代之以講授、自學、課題小組和研討相結合的組合教學法。針對不同教學模塊，將教學內(nèi)容適當劃分，設計成講授、自學、課題小組和研討各種方式的組合。表1中，以子模塊“潮流算法及擴展”為例，展示此模塊中教學內(nèi)容及其對應的教學方式。

一般而言，對于基本理論中涉及到原理、建模和經(jīng)典算法的內(nèi)容，以課堂講授為主，輔以以課題小組為單位的算法的編程實現(xiàn)練習，強化學生對此部分知識的掌握。對于實際應用方面的內(nèi)容，課堂講授僅起到拋磚引玉的作用，以學生自學、小組討論和課堂研討為主。課堂講授主要介紹此專題研究的背景、意義，適用場合，以及各部分內(nèi)容的關鍵點。具體的模型和算法要求學生查閱指定文獻，以小組為單位匯總，寫出文獻綜述，制作PPT，參加課堂研討。

3.考核模式設計

考核的作用有兩方面：一是檢查和評價學生對本課程的掌握程度，二是通過考核的手段調(diào)動學生對本課程學習的積極性，提高學生的思維能力和創(chuàng)造能力。

傳統(tǒng)期末筆試的考核方式，能夠檢查學生對理論知識的掌握程度，但不利于考查學生應用所學理論、方法解決問題的能力。在平時教學中，我們應用了多種教學方法，包括編程，文獻閱讀和課堂研討等，筆試的考核方式無法對學生在這些教學環(huán)節(jié)中的表現(xiàn)進行評價。為了調(diào)動學生的積極性，我們把考核分為三部分：筆試、編程和文獻閱讀與交流，具體如表2所示。

筆試部分主要檢查學生對基本理論、模型和算法的掌握程度，采用閉卷或開卷的方式，一般安排在學期末；編程部分主要用于督促和檢查學生對基本模型算法的深入理解和應用，貫穿課程的整個教學過程，根據(jù)教學內(nèi)容布置相應題目，一般在開題后2周內(nèi)提交，成品包括算法原理、流程框圖、程序清單、結果分析及主要結論。評價成績=小組分（基本分）+個人分（加分），即根據(jù)成品質(zhì)量給予整體評價，然后根據(jù)個人在小組中的表現(xiàn)給予加分。文獻閱讀與交流環(huán)節(jié)針對實際應用環(huán)節(jié)，對于每個專題，布置相應題目，成品一般在開題后2周內(nèi)提交，成品包括文獻綜述及相應PPT。評價成績=小組分（基本分）+個人分（加分），依據(jù)成品報告質(zhì)量和課堂討論環(huán)節(jié)的表現(xiàn)給出。

四、結論

經(jīng)過一個學期的教學實踐，課程組在教學內(nèi)容、教學方法和考核方式上的改革和嘗試已取得了一定的成效，初步形成教師教學和學生學習的良性互動，學習效果有所改善。當然，精品課程建設是一個長期的系統(tǒng)工程，課程組下一步的工作重點將放在教材改革上，采用編寫講義的方式，將多本教材和期刊資料有機結合起來，進一步提高課程教學質(zhì)量。

參考文獻：

[1]教育部.教育部關于啟動高等學校教學質(zhì)量與教學改革工程精品課程建設工作的通知（教高[2003]1號）[EB/OL].[2003-04-08].http：//baike.baidu.com/view/3433188.htm.

[2]齊曉慧，王永川，董海瑞.研究生“線性系統(tǒng)理論”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2010，（32）：82-84.

[3]張俊芳，楊偉，吳軍基.電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)碩士研究生課程教學改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].電氣電子教學學報，2002，24（4）：12-15.

（責任編輯：劉輝）