新工科背景下電力系統自動控制項目研究型課程教學改革研究

王珺 燕山大學電氣工程學院 河北秦皇島 066004

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，2017年2月教育部提出積極推進新工科建設，發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》等綱領性文件，號召高等院校探索形成領跑全球工程教育的中國教育模式和教育經驗，助力高等教育強國建設。

隨著科學技術的發展，電力系統自動控制課程教學在加入多媒體、實驗等輔助教學手段后，一定程度上調動了師生對這門課程的積極性。但是在學時有限情況下，快速且有效地提高學生的學習效果，僅僅使用多媒體等教學輔助工具是不夠的。傳統的實驗方法會受硬件實驗裝置成本高、電壓高、電流大的影響，實驗裝置很難進行二次開發利用，限制了學生動手能力的培養。目前已有一些教學工作者開展了一些教學項目研究。文獻【1】采用任務驅動教學法，先講解知識點，然后通過一個具體案例將所學知識得到具體運用，激發學生的興趣 文獻【2】提出“研討式”教學改革，教師提出問題，讓學生在教師的指導下自主尋求答案，并進行交流與討論 文獻【3】提出學生參與教師的科研課題，通過分配任務，自主查閱中英文資料，提高分析問題、解決問題的能力。

本文針對新工科背景下電力系統自動控制課程教學中存在的問題，以工程科技創新和產業創新為導向，開展項目研究型教學改革，以增強學生自主學習能動性，驗證傳統電力系統自動控制理論，增強對電力系統中新技術、新產業、新業態和新模式的理解，培養學生的工程能力，讓學生在新工科教育變革中受益。

1.MATLAB與電力系統自動控制教學的結合

電力系統自動控制是普通高等院校中電氣工程及其自動化專業的專業課，課程內容豐富且抽象，大量公式推導使得學生不能快速和較好地理解和掌握知識點 課程涉及知識面廣，要求學生具有良好的電力系統分析、控制理論、電力電子技術等課程的基礎。

MATLAB對電氣類學科的各門基礎課和專業課都有著重要應用，隨著MATLAB的迅速發展及其內容的急劇擴充，學生在學習的過程中要有一定的取舍，以適應不同形式教學和實驗的要求。對于《MATLAB電力系統仿真技術》這門課程，學生應該掌握MATLAB在電氣類專業中的應用技巧，熟悉 MAYLAB的基本知識，包括矩陣分析與計算、方程及方程組的求解、編程方法及繪圖技巧 了解MATLAB的建模和分析方法，熟悉MATLAB/Simulink主要模塊及功能特點，掌握電力系統建模的方法和仿真技巧等。同時，針對電氣工程及自動化的專業課程，要掌握電力電子技術、電機及其控制技術、電力拖動控制、電力系統等相關仿真技術，并且還要掌握MATLAB的其它應用技術，如POWERGUI。另外，學生要熟練掌握MATLAB軟件在電氣工程中應用的方法和技巧，能夠完成各個單元電路的分析和仿真，包括電氣參數的選取、功能電路的設計以及整體電路的連接與調試等。通過對MATLAB應用的實例，使初學者能夠循序漸進、逐步加深理解和學習軟件。

采用MATLAB軟件進行仿真應用于電力系統自動控制教學，既充實教學的多樣性，又提高學生的學習主動性。主要體現在：學生可以快速獲得各種圖形和計算結果，改變傳統理論公式的單一推導，更加快速地掌握知識點，激發學習興趣軟件中函數的調用和參數的改變，使得理論知識點講解更加容易和透徹，提高教學質量 課堂舉例的引入，使MATLAB軟件和電力系統自動控制課程的教學相結合，學生可以通過常規方法和軟件仿真方法完成課后作業和檢查作業，提高自主分析問題能力。

2.開展電力系統自動控制課程項目研究型教學改革實踐

傳統課程教學內容和教學方法，一般都采用常規內容、常規方法、常規練習等，很難滿足電氣工程專業背景學生的學習和培養要求。電氣類專業的典型核心課程理論性和實踐性都很強，在教學改革過程中，理論與實踐課時均占了較大的比重，在許多的教學單元中，由于實驗條件等因素的影響，部分研究項目無條件在實驗室開展。

根據燕山大學電氣工程專業培養目標和培養計劃以及自身特色，將MATLAB課程內容與電氣工程專業課程做一定交叉融合教學。不僅提高了學生編程和仿真能力，而且加強學生基本工程實踐和應用技能的能力。單門課程為實現知識的運用而開設“三級項目”，在“三級項目”內容上進行深化和提升，可形成“二級項目”。經過仿真學習后，許多抽象地、在實驗室里無法做出的項目，學生無論在課內還是課外，隨時可通過計算機方便地進行仿真分析。通過仿真也加深了學生對相關理論知識的理解和掌握，提升了對于專業課學習的興趣，學生的學習效果得到明顯改善。

課程研究性教學為科學研究、工程設計與分析提供了一種全面的解決方案，分析數據準確，效率高，實用性強，可有效解決實驗儀器、器件和場地條件的不足，大大提高了學生的學習效率。課程研究性教學的引入就可以大大地加強實踐單元的教學效果，也有效縮短了實驗時間，大部分專業問題都可以直接或間接地運用仿真工具進行輔助分析。

3.結束語

本文對新工科背景下電力系統自動控制課程教學改革實踐進行探討，在實際電力系統自動控制課程應用背景下推行項目研究型教學改革實踐，積極探索一些新的教學手段和方法，采取寬口徑的教學思路，對于電氣專業的學生來說具有十分重要的意義。