現代信息教育技術下混合式教學的課程改革探索——以“電力系統分析”為例

趙少華 張楠楠 陳曦

摘要：通過利用現代信息教育技術下教學資源的便利性、高效性等特點，對“電力系統分析”進行混合式教學的建設，體現現代信息技術與教學的融合，利用現代信息技術解決教學中的重難點問題。課下充分利用網絡平臺完成預習任務的分配、檢驗和總結，課上利用雨課堂及虛擬仿真教學平臺增加教學的互動性和趣味性，課后通過超星學習通平臺完成課后鞏固，反饋和評價，從而有效整合了教學資源和教學手段，提高了課堂的有效性，培養了學生解決分析問題的能力。

關鍵詞：現代信息教育技術;課程改革;電力系統分析

中圖分類號：G424? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）26-0269-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：.

“電力系統分析”作為我院電氣工程及其自動化專業的專業主干課，課程主要通過電力系統中的等值網絡、潮流計算、短路計算與分析、有功無功優化調整及暫穩態分析進行學習和研究[1]，使學生掌握電力系統的運行規律和特點，能夠分析并解決電力系統中存在的復雜工程問題[2]，同時培養學生工科生應有的工匠精神和胡楊林精神及一定的工程應用能力。其中在手工潮流計算、同步發電機的轉子運動微分方程及短路電流計算中存在大量的公式，推導過程復雜，理論性過強。

1 教學現狀

1.1 教學內容過于碎片化，不利于學生形成完整的邏輯思維

電力系統的發電、輸電、配電及用電是一個有機結合的整體，但是現有的教學設計并沒有將這四部分內容進行統一、區分和歸類，因此導致學生在學習時，不能把握各個章節的內在聯系，不能形成對電力系統完整的認識。

1.2 教學方式過于傳統化，導致學生課堂參與度低

電力系統分析具有理論與實踐并重的特點，且理論部分計算繁瑣[3]，而實踐部分具有一定的獨特性和工程性，使得學生對電力系統的認識較低，且目前的課堂講授中，教師多采用單向傳授模式，且教學方法手段主要采用PPT進行講解，導致部分學生課堂參與性低，逐漸失去了對該課程的興趣。

1.3 理論與實際脫鉤

我院電氣工程及其自動化專業于2016年開始招生，目前只培養了一屆畢業生，因此相關的實驗配套并不完善，學生的實驗實踐主要是利用MATLAB平臺中短路、潮流計算及暫態穩定性實驗完成實踐的學習，且缺少與實際的電網電力企業的聯系，使得學生對于電力系統的實際設備、運行都缺乏直觀性的認識。

2 課程改革

2.1 銜接化、模塊化教學的應用

鑒于電力系統分析的先修課程有電路、電機學、電磁學等基礎課程，要求教師在進行教學設計時，要進行做到有的放矢，注意課程之間的銜接點，避免重復學習，從而占用大量時間。如在同步發電機的轉子運行方程的講解中，電機學中已有所涉及，因此在進行講解時，應主要講解短路對于同步發電機的影響即可;在進行潮流計算的計算機算法時，對于節點導納方程內容在電路中已經有所涉及，因此在講解時應重點講解節點導納矩陣在復雜網絡中的形成和特點。多數同學在學習過程中，容易把之前所學的知識遺忘，因此在進行課程內容正式講解之前，可以通過學習通平臺對需要本節掌握的知識點和內容進行推送，并督促學生完成預習，通過測試檢測學生的預習情況。通過課程之間的有效銜接，既為新知識新內容提供了時間，又突出了重點，使得教學設計更加科學化和合理化。電力系統分析各章節之間組成了相互關聯有機的整體，在進行教學設計時，應注重各個章節及知識點的內在聯系，在進行課程內容設計時，應注意各個章節知識點之間的融合，培養學生的高階性和結構性思維能力和完成進階式的任務的能力。如可將電力系統分析分為穩態分析和暫態分析，穩態分析主要包括元件各參數的形成、潮流計算及有功無功平衡的調整，而暫態分析主要包括短路電流計算，復合序網的形成及暫穩和靜穩分析。同時可將每個模塊中的內容進一步模塊化，如在進行不對稱短路的分析計算時，首先利用對稱分量法將不對稱短路看作對稱短路，進而等效出發電機、變壓器、輸電線路及電動機的等效電抗和等值電路，最后將四部分組成復合序網，完成不對稱短路的計算。

2.2 現代教育信息技術的應用

現代教育信息技術的發展為教學方法和模式帶來了新的活力和希望[4]，利用現代信息技術開發錄像、光盤等多媒體課件，通過搭建多維、動態、活躍、自主的學習領域訓練平臺，使學生的主動性、積極性和創造性得以充分調動。搭建產學合作平臺，充分利用本行業的企業資源，滿足學生觀摩、實訓和半年以上頂崗實習的需要，并在合作中實時關注學生職業能力的發展和教學內容的調整。同時積極利用電子書籍、電子期刊、數字圖書館、校園網、各大網站等網絡資源，使教學內容從單一化向多元化轉變，通過職業指導教師的指導或輔導，使學生知識和能力的拓展成為可能。

基于大學生MOOC課網，騰訊課堂，超星學習通，雨課堂等教學平臺，及圖片、FLASH動畫、視頻豐富教學形式和手段，打造線上線下混合式課堂，提高課堂的趣味性和學習的有效性。圖1為教學模式構成圖。課前，由教師根據章節的重難點，錄制微課視頻，并采用任務驅動法，為學生布置2～3個任務，發布在超星學習通平臺，督促學生分組完成任務，完成任務和資料的推送，利用QQ群、微信群對學生完成預設任務的測試，教師根據反饋結果，對教學內容和教學設計進行進一步的調整和完善。課上以線下講授為主，雨課堂輔助為輔，線下講授的教學方法主要采用情景教學法，將知識點分為電力線路結構與電壓、等值電路和潮流計算、系統優化運行與調整、電能損耗計算及降低的措施及電力運行穩定性分析五個情景進行，學生在教師的啟發下完成情景化學習，同時利用雨課堂實現課上的提問討論等交流功能。課下答疑，課下探索及統計反饋則可以借助超星學習通、雨課堂、微信群、QQ群等完成。

2.3 虛擬仿真教學平臺的應用