電氣工程與智能控制專業“智能電網”課程互動式課堂初探

何立群

摘 要：“智能電網”課程內容豐富，涵蓋多學科的知識，又屬于新興的電氣工程研究方向，目前相關課程較少在本科階段開設。電氣工程與智能控制專業為適應學科的發展與行業的需要，為本科學生開設智能電網選修課程。通過設計互動式課堂，激發學生學習研究的主動積極性，結合相關專業知識的講授，使學生深刻理解并掌握相關知識，獲得了良好的教育教學效果。

關鍵詞：智能電網 電氣工程與智能控制 互動式教學

一、智能電網在電氣工程專業本科課程中的現狀

目前電氣工程及其自動化本科所開設的專業課程主要包括《電力系統分析》、《電力系統自動化》等，對電氣工程領域的幾個主要分支進行系統的介紹[1]。智能電網，是將先進的傳感測量技術、通信技術、分析決策技術和自動控制理論、電力電子技術與電網基礎設施高度集中而成的新型現代化電網。從學科來看，是電力技術、電子技術、控制理論、通信技術等多學科的交叉；從性能來看，具有高度的信息化與智能化，是目前電網理論與技術發展活躍的分支[2]。但目前高校中電氣工程專業主要在研究生階段開設《智能電力系統》、《智能電網與微電網》等課程。在工業技術升級發展的同時，課程體系也應隨之更新。國家新設立的專業電氣工程與智能控制（080604T）也表明智能控制技術在電氣工程學科的融合與交叉廣泛存在于行業中。因此在該專業的本科教學階段開設《智能電網》相關課程對學生的培養、研究與就業都有重要的意義。將互動式教學方法引入該專業課程，有助于鼓勵學生的積極參與，提高教學質量及水平[3]-[4]。

二、智能電網課程分組研討組織方法

1.教材選用

《智能電網》課程的特點是屬于電氣工程的新興領域，行業背景鮮明，融入了許多時代背景下的工業技術發展現狀，少有針對性的本科教材以及相關教案。中國電力科學研究院編寫有“智能電網關鍵技術叢書”，國際電氣工程先進技術譯叢中的智能電網相關專題，是非常適合學術的優秀專業書籍。考慮到為本科生課堂教育仍以通識性為主，適當引出部分研究方向。最終選取中國電力出版社的《智能電網基礎知識》作為教材。

2.授課形式

在課堂組織形式上，考慮到該課選修學生為本科四年級學生，已具備電氣工程專業一定的基礎知識，采取更為靈活的方式。互動式教學方法，包括小組研討式、示范式、經驗分享式等等。其優點在于充分發揮學生的主觀能動性，激發其發現問題、收集資料和分析解答的能力。本課程設計為采用教師講授+小組研討+課堂匯報結合的方式進行。在36課時的學習中，第1～30課時為教師講授本課程重要的基礎知識，并引出一些該學科的熱點研究問題及研究方向。與此同時，學生在課后自行完成分組、選題、調研和資料收集整理等工作。第31～34課時為課堂匯報環節，由每個小組的一位代表上臺匯報其專題研究的內容，并回答現場提出的問題。最后2課時為本課程的總結。

3.考核方式

增強以能力為核心的過程化考核是教學改革及創新的重要途徑之一。在本課程中采用平時成績、分組研討及課堂匯報成績與期末測試成績結合的評測方式，并著重研討、匯報環節成績所占比例，進一步鼓勵學生積極主動投入對課題的深入、系統探究，以及課堂匯報。

三、智能電網互動式課堂效果

1.課堂講授與學生選題情況

學生在本課程的互動式教學環節體現出相當的參與熱情和良好的專業素養。共有52位選修學生，分為15個研討小組，每組1～4人。在前30個學時的講授環節，主要向學生們介紹了智能電網的概念及電力系統基礎知識，超高壓交流/直流輸電，柔性交流輸電FACTS，高壓直流輸電HVDC，新能源發電及其并網控制技術，以及智能電網的應用。在智能電網的應用中介紹了部分當前熱門研究方向，如用于柔性直流輸電技術的模塊化多電平變換器MMC，新能源汽車以及智能電網在軌道交通領域的應用。有了講授環節的基礎，學生的選題非常鮮明、有特色。如：智能配電網通信業務特性分析、電動汽車充電技術、智能電網的自適應和自愈技術、云計算在智能電網中的應用、日本的智能電網等等。

2.分組代表課堂匯報情況

在課堂匯報環節，每組學生代表通過ppt匯報其選題的背景、研究內容以及體會和展望。匯報結束后現場所有教師、學生對其進行提問，由匯報人或其同組人員進行回答。最后由教師、其他各組學生分別對該組綜合情況進行評分，并取平均值作為該組研討環節的得分。通過提問使學生對選題的研究進一步深入思考，促進知識的遷移和擴散。比如一組學生介紹了一種半直驅式永磁同步發電技術，結合了永磁直驅式和雙饋式兩種風力發電技術的優點。則提問時啟發他們思考新的風力發電技術在低電壓穿越方面相比已有的方案是否有優勢。

四、互動式教學的收獲與意義

通過分組研討方式的互動式教學環節，在課堂上給予學生與教師平等的地位。將知識的傳授從教師-學生的單向傳授，轉換為雙向傳遞的過程。既體現了對學生的充分信任、尊重，達到了互相促進、教學相長的效果，又鍛煉了學生主動尋找研究方向、挖掘研究內容的能力。為學生將來進一步的學習研究、學術交流以及選擇工作興趣都鋪墊了一定的基礎。該環節也讓教師收獲良多，與單一講授的方式相比，該課堂組織形式收獲了大量來自學生的深層思考及反饋。比如選題環節，最終學生的選題體現了學生對該課程的把握以及研究興趣。電動汽車及其充電技術、智能電網通信技術以及清潔能源發電都有較多學生表現出濃厚的興趣，可以考慮在下一次課程教學中予以一定側重。在將來對課程的設計中，還可以考慮開設智能電網相關實驗課程，進一步增強學生的實踐能力和運用知識解決問題的本領。

參考文獻

[1]張義悅，張曉娟.“互聯網+”時代下高校教學方法探究[J].新教育時代，2017（31）：242.

[2]雷景生，袁仲雄.面向智能電網信息類工程型人才培養模式研究[J].計算機教育，2012（14）：1-4.

[3]李小金.多維互動教學模式在高校英語教學中的實踐和應用研究[J].新教育時代，2017（29）：184.

[4]韓楊.互動式教學法在“電氣工程概論”課程教學中的應用[J].中國電力教育，2013（10）：57-58.