《電力系統仿真》多元混合教學改革思路探討

胡衡，任甜甜，王玉巍，馬曉慧

（新疆工程學院能源工程學院，新疆 烏魯木齊 830091）

《電力系統仿真》課程是新疆工程學院電氣工程及其自動化本科專業大四年級的一門專業必修課。該課程緊緊圍繞新疆工程學院的地方性應用型辦學定位，主要為新疆區域經濟服務，培養電力及相關行業的高素質應用型本科人才。本課程的開設既符合電力系統發展的實際需求，又滿足本專業畢業生的工作需要。我校該專業每年招收2個普通班，1個非普通（民語言）班及1～2個直升本班，人數規模在200人左右。本課程要求學生在掌握一定的專業基礎知識后，通過學習使其具備常用計算機仿真基本知識和基本技能，掌握建立電力系統仿真數學模型的方法，學會使用仿真技術進行簡單電力系統潮流計算、常見故障和穩定性分析等，進而提高簡單電力系統仿真設計與分析能力，為學生畢業后從事本專業領域相關技術工作打下堅實基礎。

該課程所涉及的理論部分較為抽象，同時實踐性較強，因此采用傳統的教學方法已無法滿足專業行業及市場對人才的需求。針對新疆工程學院實際情況，對標電氣工程及其自動化專業培養要求，在《電力系統仿真》課程教學改革過程中急需改進過時、單一的傳統理論教學為主的教學方法，靈活運用“雨課堂”等網絡教學平臺和MATLAB/Simulink等仿真平臺，實施多元混合式的教學模式。因此，為達到面向更寬廣意義的電力行業發展要求的同時，給予學生滿足需要的知識與能力，《電力系統仿真》課程改革已迫在眉睫。

1 問題現狀分析

1.1 理論教學內容枯燥

由于本課程主要涉及系統仿真模型的搭建和參數設置，教師上課的大部分時間都在介紹模塊的屬性和參數，學生難免會感覺上課非常枯燥。理論教學方法較單一，仍以講授為主，輕實踐環節，且教學資源不夠豐富。此外，固定的教學方式容易引起學生的厭倦，學生學習積極性和興趣未能充分被調動，學生參與課堂程度不夠。以上這些因素都無法保證我校應用型本科院校課堂教學的質量。

1.2 實踐環節薄弱

在我校該課程以往教學中，教師投入大量時間和精力講解系統模型的建立原理和模型中所涉及模塊的基本操作方法和使用技巧。過長理論環節的講授大大壓縮了學生的上機實踐時間，一般學生在規定的時間內只能完成部分仿真環節，而課下要求所有學生自主完成對應仿真任務又難以完全保證。顯然，這種模式下實踐環節顯得單薄量少，難以滿足應用型本科院校對高技能人才的要求。

1.3 理論與實踐銜接不緊密

該課程理論部分要求學生要掌握ATLAB基礎知識、Simulink仿真操作、電力系統元件模型庫等知識，然后再通過電力系統潮流計算、故障及穩定性分析實例來綜合運用，以此培養學生具備簡單電力系統建模仿真設計和分析能力。若仍按照原有課程整體架構先理論后實例分析方式來講解，難免會產生理論與實踐部分的銜接不夠緊密。為實現二者有機統一，本課程適用于“項目式”的知識重組教學方法。

1.4 考核評價體制單一

對于學生的考核評價采用“30%平時+70%期末”的評價模式，平時成績多依據學生考勤、作業及課堂表現，缺乏過程性考核部分。這種傳統的考核機制過于側重期末理論考試成績，學生階段性學習成績未被納入。不少學生學習過程中存在平時上課灌耳音，期末考前劃重點，考完試后回歸原始狀態的現象。

2 多元混合教學改革內容

《電力系統仿真》課程采用傳統教學方法存在上述多種不足，因此該課程迫切需要研究新的教學模式。又由于該課程知識體系易于實現碎片化和模塊化，故適合引入“線上+線下”的多元混合課堂教學模式。它能夠充分發揮現代信息技術的諸多優勢，將現有的多媒體教學進一步拓寬至課前與課后環節。這種延伸不僅將教學的預習環節、主講部分和各環節評價無縫對接，而且支持課前、課中及課后整個過程中的師生互動。基于“雨課堂”的《電力系統仿真》多元混合課堂教學模式可進一步提高教師的教學質量和效率，同時大大提高學生的積極性和課堂參與度。本課程具體改革內容可以考慮從以下幾個方面開展。

2.1 課前自主學習環節設計

在以往教學過程中，學生自我課前預習不到位，導致部分基礎知識不得不在課堂上重復講。這樣必然呈現教師講得多，學生上機練習有限，學生動手實踐能力難以提高。反之，若學生缺乏預習，課堂又演變為學生機械地模仿去完成上機任務，同樣不能實現鍛煉學生獨立思考解決實際工程問題的初衷。對此，開展基于“雨課堂”的課前自主學習環節設計顯得尤其重要。在充分發揮“雨課堂”自身眾多優勢的前提下，教師可將背景知識、學習目標、教學重點按照難易程度循序漸進方式以文本、音視頻等提前推送至“雨課堂”平臺，并督促學生在規定時限內完成簽到和預習任務。同時教師可根據后臺統計功能對學生的預習情況進行實時跟蹤和掌握，以便在線下課堂上更好地做到有的放矢。

2.2 基于“項目式”的課堂教學設計

《電力系統仿真》課程內容主要包括利用計算機仿真技術進行電力系統潮流、短路及穩定三方面的動態仿真設計與分析，其前提是需要熟練掌握系統潮流、短路及穩定相關計算方法與理論知識，且需具備仿真平臺搭建模型、參數配置及仿真結果處理等操作技能。由于以上三方面內容相互聯系不大，且各部分內容也比較碎片化，故可以從整體上考慮進行模塊化，通過開發不同形式的項目例案，將所有相關知識點進行重組重構，最終按照“項目式”方式開展教學。針對每個項目，從學習目標、場景設施要求、項目背景、基礎知識講解、學生分組、任務分解、項目方案設計、結果展示、自評與互評等方面進行設計。通過“項目式”教學，學生的積極性和課堂參與度大大提升，促使學生由被動的學習者轉變為主動學習者，同時也強化了學生團隊合作的意識。當然“項目式”課堂教學環節設計對教師能力的要求更高，對教師教學針對性要求更高，對教師的個性化指導的要求也更高。

2.3 課后任務設計

一直以來，該課程的課后作業評價和反饋機制難以形成。主要因為該專業班級和學生數量較多，導致每次課后作業結果不便統計且反饋不夠及時，授課效果的檢驗無法及時獲得。為解決上述問題，在課程結束后，教師可從課堂學習效果分析、學生鞏固復習與課后作業、學習過程評價這三個環節開展課后任務的設計與安排。利用雨課堂平臺所提供的數據支撐，教師依據記錄的全過程學習數據分析結果能夠及時得到反饋，并做出相應的調整，進而能夠更加完善學生的學習評價體系。學生能夠參與課程各環節的疑問提出、在線測試和課后作業提交等，能起到加深認識，提高實踐動手能力，獲得深層次的知識認知。

2.4 考核方法改革

目前的考核方式較為單一，缺乏過程性評價，無法形成知識實現形成性評價。根據《電力系統仿真》課程教學改革的特點，需打破傳統考核模式，采取多樣化的考試考核方法，可制定新的考核標準，考慮增加包含筆試或上機操作形式的過程性考核部分，給出可量化的操作細則及評分辦法，最終總評成績由過程性考核成績、平時成績和期末考試成績組成。

3 結語

基于“雨課堂”的《電力系統仿真》多元混合教學模式改革已逐步在我校本課程教學實踐活動中得以實施，已有的軟硬件條件和教改團隊力量都能夠充分保障該課程持續深入向前進行改革探索。初步實踐結果已表明我校電氣類畢業生和相關電力企業普遍反饋本課程教學成效較好，學生所具備的專業知識和技能在工作崗位中能夠得以較好發揮運用，且與行業需求契合度較高。誠然，基于我校實情的該課程教學改革在實踐中需不斷探索、不斷優化創新，充分調動學生的積極性和發揮學生主體角色，提升課堂教學效果。