基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程研究

□危雪

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程研究

□危雪

工程教育專業(yè)認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，高等院校的本科教學(xué)應(yīng)圍繞工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求進(jìn)行改革。本文闡述了基于工程教育專業(yè)認(rèn)證所設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程的教學(xué)研究理念和教學(xué)模式。

工程教育專業(yè)認(rèn)證；電力系統(tǒng)自動(dòng)化；課程研究

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國(guó)際通行的工程教育質(zhì)量保證制度。2013年6月19日中國(guó)成為國(guó)際本科工程教育學(xué)會(huì)互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的成員，即我國(guó)的高等教育中凡是取得了工程教育專業(yè)認(rèn)證的學(xué)生，就具有了國(guó)際互認(rèn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的“通行證”。因此，工程教育專業(yè)認(rèn)證是實(shí)現(xiàn)工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)的高等院校本科教育具有極大的意義。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程屬于目前我國(guó)能夠進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證的專業(yè)——電氣工程及其自動(dòng)化的專業(yè)主干課程。該課程圍繞電力系統(tǒng)自動(dòng)化的基本概念、基本原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)以及反映電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的新進(jìn)展，如電網(wǎng)調(diào)度能量管理系統(tǒng)、分布式發(fā)電、微網(wǎng)控制、智能電站等內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，具有理論性和實(shí)踐性并重的特色。為了適應(yīng)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，對(duì)該課程進(jìn)行深入的教學(xué)研究是十分必要的。

一、圍繞工程教育專業(yè)認(rèn)證進(jìn)行教學(xué)理念改革

1.強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心

工程教育專業(yè)認(rèn)證以學(xué)生和用人單位對(duì)學(xué)校或?qū)I(yè)所提供服務(wù)的滿意度來作為認(rèn)證的重要指標(biāo)，因此在電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程的教學(xué)中，注重以學(xué)生為中心應(yīng)體現(xiàn)在三個(gè)方面：

（1)準(zhǔn)確性。教學(xué)中對(duì)各類電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的工作原理，必須要由淺入深進(jìn)行清晰地闡述，特別是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的邏輯判斷要進(jìn)行精準(zhǔn)地推理，讓學(xué)生建立良好的知識(shí)儲(chǔ)備，為未來從事電力系統(tǒng)運(yùn)行工作打好基礎(chǔ)。

（2)應(yīng)用性。面向全體學(xué)生，將學(xué)生作為首要服務(wù)對(duì)象，協(xié)助并鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、查閱相關(guān)資料，然后在電氣專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上自主設(shè)計(jì)與電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程理論知識(shí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作項(xiàng)目，若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與所學(xué)理論不符時(shí)，需指導(dǎo)學(xué)生嘗試自行解決，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，幫助學(xué)生更好地掌握所學(xué)專業(yè)知識(shí)，提高獨(dú)立研究的能力，有利于在未來工作中具有較強(qiáng)的獨(dú)立思考和解決問題的能力。

（3)先進(jìn)性。電氣專業(yè)的學(xué)生未來是面向電力系統(tǒng)工作的，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和工程技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行管理主要是依賴各類電力自動(dòng)化設(shè)備、應(yīng)用各種自動(dòng)化控制技術(shù)來完成的。因此，現(xiàn)場(chǎng)中所應(yīng)用的電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備是最先進(jìn)的，而且是通過了安全性和經(jīng)濟(jì)性檢驗(yàn)的設(shè)備類型。讓學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)去認(rèn)知真實(shí)的自動(dòng)化設(shè)備，并由教師整理現(xiàn)場(chǎng)中的設(shè)備資料，回歸課堂上補(bǔ)充講解其工作原理，比傳統(tǒng)的課本教學(xué)效果要更好，也有利于學(xué)生更好地適應(yīng)未來的工作，學(xué)生和用人單位都能從中受益。

2.強(qiáng)調(diào)以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向

工程教育專業(yè)認(rèn)證要求對(duì)照學(xué)生的核心能力、素質(zhì)要求來評(píng)價(jià)專業(yè)教育的有效性。其根本目的是考核“教育產(chǎn)出”，即學(xué)生學(xué)到了什么，而非“教育輸入”，即教師教什么。因此，對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程而言，學(xué)生學(xué)習(xí)后必須具備的核心能力應(yīng)包括電力系統(tǒng)自動(dòng)化基本工程知識(shí)的應(yīng)用、電力系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜工程問題的分析、設(shè)計(jì)和開發(fā)電力設(shè)備自動(dòng)控制問題的解決方案等，素質(zhì)要求則應(yīng)具有電氣專業(yè)職業(yè)規(guī)范、個(gè)人和團(tuán)隊(duì)合作、溝通良好等。采用“能力導(dǎo)向”認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的其他方面，如對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)方式、教師應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任、教學(xué)資源的合理投入等都要圍繞著學(xué)生的能力素質(zhì)培養(yǎng)來設(shè)計(jì)，最終目的是要保證學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量滿足職業(yè)的要求。

3.強(qiáng)調(diào)合格評(píng)價(jià)與質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)

工程教育專業(yè)認(rèn)證注重工程教育的基本質(zhì)量，是一種合格評(píng)價(jià)，同時(shí)還要求專業(yè)建立持續(xù)有效的質(zhì)量改進(jìn)機(jī)制。因此，對(duì)于電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程首先應(yīng)建立教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，其次建立學(xué)生課程結(jié)業(yè)后的跟蹤反饋機(jī)制，對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)是否達(dá)成要進(jìn)行定期評(píng)價(jià)，最后能證明評(píng)價(jià)的結(jié)果被用于電氣專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。

二、圍繞工程教育專業(yè)認(rèn)證進(jìn)行教學(xué)模式設(shè)計(jì)

工程教育專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要求應(yīng)通過各類課程的教學(xué)模式設(shè)計(jì)來體現(xiàn)，所覆蓋內(nèi)容需要在傳統(tǒng)教學(xué)上進(jìn)行重新規(guī)劃，應(yīng)偏重于學(xué)生解決工程問題的能力和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化作為電氣專業(yè)的主干課程，應(yīng)當(dāng)按照工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，完全覆蓋以下內(nèi)容：

1.工程知識(shí)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程涉及三個(gè)層次的工程知識(shí)：最底層是數(shù)學(xué)和物理，可以用于解決基本的工程計(jì)算問題；中間層是工程基礎(chǔ)知識(shí)，如電機(jī)、電力電子、信號(hào)與系統(tǒng)、自動(dòng)控制理論等，可以用于解決對(duì)工程邏輯理解的問題；最上層是工程專業(yè)知識(shí)，如電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)、電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)與調(diào)度、智能控制等，是系統(tǒng)解決復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵知識(shí)。因此，學(xué)生要具備良好的專業(yè)基礎(chǔ)，這三個(gè)層次的工程知識(shí)在課程教學(xué)中需全部得以應(yīng)用，缺一不可。

2.問題分析

電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)手段，因此電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程中涉及的工程問題眾多，如發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行、勵(lì)磁調(diào)壓、頻率調(diào)節(jié)等，這些工程問題是現(xiàn)場(chǎng)中最重要的安全運(yùn)行問題，對(duì)電力系統(tǒng)是否能正常工作起著決定性作用。對(duì)這些工程問題經(jīng)過提煉和設(shè)計(jì)，可綜合成為一系列復(fù)雜工程問題，讓學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理和電氣專業(yè)知識(shí)中的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)資料等來研究分析這些復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論，提高學(xué)生分析問題的能力。

3.設(shè)計(jì)、開發(fā)解決方案

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程教學(xué)中，傳統(tǒng)教學(xué)資源在解決問題時(shí)有既定模式的解決方案，但是現(xiàn)場(chǎng)中復(fù)雜工程問題的解決方案往往很少只有唯一的一種方案，總是在眾多方案中取其最佳來作為最終的解決方案。因此，在教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)允許和鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)復(fù)雜的電力系統(tǒng)運(yùn)行問題，應(yīng)用其掌握的工程知識(shí)，對(duì)問題進(jìn)行獨(dú)立分析，并能夠自主設(shè)計(jì)解決方案。以系統(tǒng)電壓降低為例，此類問題的解決方案可以通過分析和計(jì)算發(fā)電機(jī)組的無功備用容量以及運(yùn)行成本，來決定是采用發(fā)電機(jī)利用自身調(diào)差系數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁升高電壓，或減少負(fù)荷中較大容量的無功負(fù)荷，或利用全廠AVC進(jìn)行無功自動(dòng)分配來穩(wěn)定電壓，或在配置點(diǎn)自動(dòng)增加全系統(tǒng)無功電容補(bǔ)償裝置等方案來恢復(fù)電壓到正常值。同時(shí)，所采用解決方案的效果還取決于特定需求的系統(tǒng)的運(yùn)行條件，只要條件發(fā)生了變化，原來最優(yōu)的方案就有可能不再適用，而必須選用新的解決方案。指導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)、開發(fā)解決方案的環(huán)節(jié)中，也能根據(jù)所發(fā)現(xiàn)的問題培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，做到綜合考慮各類影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的因素，充分應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備和自動(dòng)化控制技術(shù)的知識(shí)來培養(yǎng)學(xué)生全面分析解決復(fù)雜工程問題的能力。

4.使用現(xiàn)代工具

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程教學(xué)中，有些知識(shí)點(diǎn)是可以進(jìn)行模擬的。例如電力設(shè)備的信號(hào)采樣，可以在教學(xué)環(huán)節(jié)中利用現(xiàn)代工具進(jìn)行學(xué)習(xí)的擴(kuò)展，如利用MATLAB平臺(tái)讓學(xué)生自主開發(fā)信號(hào)采樣模型，通過建立不同的初始信號(hào)，模擬出各類采樣信號(hào)輸出結(jié)果，讓學(xué)生擺脫傳統(tǒng)的公式記憶，而從更形象直接地理解電力設(shè)備自動(dòng)采樣的原理。

5.職業(yè)規(guī)范

電力系統(tǒng)的運(yùn)行是依據(jù)各類運(yùn)行規(guī)程得以順利開展的，運(yùn)行規(guī)程是所有電力系統(tǒng)工作者的操作守則和安全保障。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程教學(xué)中，必須引入并結(jié)合自動(dòng)控制操作，講授與現(xiàn)場(chǎng)完全一致的電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程，在課堂上設(shè)計(jì)相關(guān)操作項(xiàng)目，讓學(xué)生以運(yùn)行規(guī)程嚴(yán)格模擬各項(xiàng)操作，理解并遵守工程道德和規(guī)范，履行責(zé)任，培養(yǎng)其安全工作意識(shí)。

6.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程教學(xué)中，應(yīng)設(shè)計(jì)某些大作業(yè)項(xiàng)目，以若干學(xué)生劃分為一個(gè)項(xiàng)目組，并由其自主推選出組長(zhǎng)，在組長(zhǎng)的安排下，其余組員在項(xiàng)目中承擔(dān)計(jì)劃制定、執(zhí)行、監(jiān)督、管理等不同的角色，培養(yǎng)學(xué)生在未來工作中能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。

7.持續(xù)改進(jìn)

對(duì)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)，要建立教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化教學(xué)中，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)環(huán)節(jié)都要明確給出培養(yǎng)目標(biāo)和質(zhì)量要求，通過教師現(xiàn)場(chǎng)跟蹤每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、合作環(huán)節(jié)等過程進(jìn)行監(jiān)控和質(zhì)量評(píng)價(jià)，并以此計(jì)入課程考核成績(jī)的50%；同時(shí)還應(yīng)定期進(jìn)行課程教學(xué)模式改進(jìn)和教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，并建立學(xué)生后續(xù)課程跟蹤反饋機(jī)制，對(duì)課程培養(yǎng)目標(biāo)是否達(dá)成進(jìn)行定期評(píng)價(jià)，將所有評(píng)價(jià)的結(jié)果用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化課程及電氣工程專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。

三、總結(jié)

工程教育專業(yè)認(rèn)證使得我國(guó)的高等教育與國(guó)際教育成為一體化的趨勢(shì)越來越強(qiáng)。未來的高校本科教學(xué)應(yīng)當(dāng)遵循認(rèn)證的要求，定期進(jìn)行課程教學(xué)模式改進(jìn)和教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，在條件允許下，還可建立用人單位對(duì)學(xué)生的社會(huì)評(píng)價(jià)機(jī)制，將所有評(píng)價(jià)的結(jié)果用于專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)。

[1]陸勇.淺談工程教育專業(yè)認(rèn)證與地方本科高校工程教育改革[J].高等工程教育研究,2015,(6):157-161.

[2]謝迎娟.翻轉(zhuǎn)課堂模式下提升學(xué)生創(chuàng)新能力的應(yīng)用與實(shí)踐[J].新課程研究（中旬刊),2016,(5):35-37.

（編輯：郝 嬋）

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1671-0568（2016)26-0076-02

危雪，三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院副教授。研究方向：電力系統(tǒng)運(yùn)行研究。