關(guān)于“電力系統分析”教學(xué)方法探索

　　論文摘要：針對“電力系統分析”課程內容的特點(diǎn)，及課時(shí)少，且沒(méi)有實(shí)驗和實(shí)踐環(huán)節支持的實(shí)際情況，本文探討了提高該課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的方法和手段，提出“一明確，二聯(lián)系，三重視”的教學(xué)方法，以學(xué)生掌握知識為中心，以培養能力為重點(diǎn)，以提高素質(zhì)為目標。該教學(xué)方法在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果。

　　論文關(guān)鍵詞：電力系統分析；教學(xué)研究；教學(xué)方法；教學(xué)手段
　　
　　一、引言

　　“電力系統分析”是電氣工程學(xué)科一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)必修課，在整個(gè)電氣工程專(zhuān)業(yè)課程體系中起著(zhù)承上啟下的作用，一方面它將先修的課程，如“電路”、“電機學(xué)”、“電磁場(chǎng)”、“自動(dòng)控制原理”、“計算機編程”、“高等數學(xué)”、“線(xiàn)性代數”等知識綜合運用于電力系統運行分析與計算，對培養學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力有著(zhù)重要的案例教育作用；另一方面，課程涉及電力系統分析中最基本的知識和分析方法，可為學(xué)生學(xué)習后續電力系統相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識以及將來(lái)從事電力系統相關(guān)研究或工作打下重要的基礎�！半娏ο到y分析”課程的特點(diǎn)是，涉及面廣、理論計算多、工程性強、內容抽象難懂，電力系統背景強的院校一般分為兩個(gè)學(xué)期來(lái)講授，時(shí)間一般在80個(gè)學(xué)時(shí)以上，并同步開(kāi)設實(shí)驗環(huán)節和工程實(shí)踐環(huán)節。
　　結合前人的經(jīng)驗及筆者自身用心的摸索，筆者提出“一明確，二聯(lián)系，三重視”的課程教學(xué)方法，經(jīng)實(shí)踐證明，該教學(xué)方法受到學(xué)生和學(xué)校督導組的肯定，學(xué)生表現出較強的學(xué)習興趣，學(xué)校效果也良好�，F總結出來(lái)，希望能給其他開(kāi)設有少課時(shí)“電力系統分析”課程的兄弟院校提供有益的參考。

　　二、所提出的教學(xué)方法

　　“電力系統分析”課程的特點(diǎn)是，涉及面廣、理論計算多、工程性強、內容抽象難懂，教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生容易思路渙散，抓不住重點(diǎn)，聽(tīng)不懂，最終失去學(xué)習興趣等。針對少課時(shí)“電力系統分析”課程特點(diǎn)，筆者探索出了一種有效的教學(xué)方法，即“一明確，二聯(lián)系，三重視”教學(xué)法。
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　　“一明確”是指在教學(xué)內容上，既要明確課程總的教學(xué)目標，又要明確每一部分的教學(xué)目標，以及每一節課的教學(xué)目標，即，采用“總分總”的授課思路，讓學(xué)生清楚課堂每一時(shí)段教師所講的內容是什么，講這些內容的目的是什么，以及這些內容在整個(gè)課程中處于什么樣的位置，在電力工程實(shí)際中有什么用途等，從而讓學(xué)生對授課內容有清楚的把握，置身其中，融入其中，從宏觀(guān)和微觀(guān)上掌握全部課程內容。例如，“電力系統分析”包括電力系統穩態(tài)分析和電力系統暫態(tài)分析兩大部分，主要講述了電力系統的三大常規計算，即潮流計算、短路計算和穩定性計算，而課程中諸如電力系統的基本概念、基本理論、數學(xué)建模和計算方法等都是為這三大計算做的鋪墊，這些計算的結果又是為電力系統的各項工作。對教師而言，把握了這個(gè)教學(xué)目標，也就掌握了教學(xué)方向，對教材內容的重點(diǎn)和難點(diǎn)能做到心中有數，傳授知識時(shí)效率更高。對學(xué)生而言，有明確的目標來(lái)指引課程學(xué)習，學(xué)生也就清楚了自己所學(xué)的知識點(diǎn)及其用途，同時(shí)也容易對這門(mén)課產(chǎn)生興趣。
　　筆者認為，在講授“電力系統分析”課程的第一堂課時(shí)，應該首先明確本課程的教學(xué)內容和目標是什么，本課程在電氣工程專(zhuān)業(yè)中處于什么樣的位置，有什么樣的用途，應該重點(diǎn)掌握哪些知識，從而讓學(xué)生對本門(mén)課程有個(gè)大致了解，對重點(diǎn)、難點(diǎn)知識在哪里，有較為清晰的知識的方向感。在講每一常規計算時(shí)，也要首先明確每一子主線(xiàn)，如在講潮流計算時(shí)，這一子主線(xiàn)是：各電力系統元件的參數計算和等值電路→電力系統的等值電路→節點(diǎn)間的電壓降落和串并聯(lián)支路的功率損耗→電壓和功率分布計算→潮流計算（采用直角坐標或極坐標；迭代求解：牛頓拉佛遜法和PQ分解法）→電壓調整→頻率調整→經(jīng)濟運行。潮流計算是主線(xiàn)，潮流計算前面的內容是基礎知識，潮流計算后面的內容是進(jìn)行潮流計算的目的。明白了它們之間的聯(lián)系、關(guān)系，整個(gè)章節內容就能連成一條線(xiàn)進(jìn)行理解和分析，潮流計算貫穿于整個(gè)內容，學(xué)起來(lái)也就相對容易些。其它兩個(gè)常規計算（分支線(xiàn)）也可按如此方法講解。
　�。ǘ�）二聯(lián)系
　　“二聯(lián)系”是指在授課方法上，一是要理論聯(lián)系實(shí)際；二是要前后知識聯(lián)系。
　　“電力系統分析”課程的主干內容是三大常規計算，多數教材的主干內容圍繞著(zhù)此三大計算進(jìn)行了詳細的數學(xué)推導和分析，理論性較強，很少聯(lián)系實(shí)際應用。對于少課時(shí)的”電力系統分析”課程來(lái)說(shuō)，第一，絕對不能按照傳統“電力系統分析”教材照本宣科，應著(zhù)重推導思路的講解，揭示其中的難點(diǎn)、重點(diǎn)和注意點(diǎn)，應更加格外的著(zhù)重聯(lián)系實(shí)際應用，向學(xué)生講解清楚，所講理論計算在實(shí)踐中有什么用途，什么場(chǎng)合會(huì )用到，如何運用。第二，可結合實(shí)際電力系統，進(jìn)行實(shí)例教育，而不是僅僅浮于書(shū)本上文字。比如，可以以某個(gè)地區的電網(wǎng)為例進(jìn)行講解，如何建立該實(shí)際電網(wǎng)的等值電路和數學(xué)模型，如何進(jìn)行潮流計算和分析，如何將計算結果運用于電網(wǎng)的規劃、設計和運行控制中去，并且給學(xué)生提供計算機例程，讓學(xué)生了解如何運用計算機手段進(jìn)行電力系統的計算和分析。這樣，將一個(gè)實(shí)際的地區電網(wǎng)作為教學(xué)例子，始終貫穿于教學(xué)中去，從穩態(tài)分析到暫態(tài)分析，再到穩定性分析，從而給學(xué)生提供一個(gè)實(shí)際應用的例子，讓學(xué)生加深理解課本內容，真正掌握電力系統的計算分析方法，提高活學(xué)活用的能力，避免出現課堂所學(xué)知識與生產(chǎn)實(shí)際相脫節的常見(jiàn)弊病。
　　二是要前后知識聯(lián)系，包括本課程內容前后知識的聯(lián)系，以及本課程知識與先修課程“電路”、“電機學(xué)”、“電磁場(chǎng)”等知識的聯(lián)系。例如，“電路”中，學(xué)生熟悉的是直流電路和簡(jiǎn)單的單相、三相交流電路的計算，已知量和待求量是電壓、電流，多采用解析法進(jìn)行精確求解。在“電力系統分析”中，涉及的是復雜電力系統三相交流電路，屬于工程計算，工程計算的一個(gè)特點(diǎn)是近似計算，應向學(xué)生闡明這一點(diǎn)，避免有的學(xué)生鉆入牛角尖。在“電力系統分析”中，已知量和待求量不再是電壓和電流，而是功率和電壓矢量，方程的物理本質(zhì)也發(fā)生了變化，不再是節點(diǎn)電流守恒，而是節點(diǎn)功率守恒。所以，在學(xué)習“電力系統分析”時(shí)，應引導學(xué)生注意轉換思維，從所熟悉的“電路原理”的思維，轉換到系統的、高壓的、三相的、具有工程特點(diǎn)的“電力系統分析”的思維，避免理解錯誤和錯誤理解，這是在“電力系統分析”課程教學(xué)實(shí)踐非常常見(jiàn)的問(wèn)題。再例如，在電力系統穩態(tài)分析中和電力系統暫態(tài)分析中，所用的分析方法是不一樣的，在穩態(tài)分析中用的是相量分析法，而分析電力系統暫態(tài)過(guò)程不能直接使用相量分析法�！盀槭裁茨�？”通過(guò)問(wèn)題提問(wèn)，引導學(xué)生去主動(dòng)思考。接著(zhù)，可簡(jiǎn)單回顧“電路”中講授的相量分析法的基礎，以及電力系統穩態(tài)和暫態(tài)有什么特點(diǎn)，為什么電力系統穩態(tài)可以運用相量分析法，而電力系統暫態(tài)過(guò)程不能直接運用相量分析法，而相量分析法又是三相交流電路分析計算的基礎，那么如何才能使用相量分析法呢？這樣一步一步地讓學(xué)生能夠理解到事物的本質(zhì)，既知道其然，也知道其所以然，從而讓學(xué)生知道如何運用所學(xué)知識去解決工程實(shí)際問(wèn)題。在講這一節時(shí)，還應補充講解相量和向量、矢量的區別，避免出現混淆和用錯。通過(guò)這種教學(xué)方法，既能鞏固先修課程所學(xué)的知識，加深對先修知識的理解，又能加強對現學(xué)知識的理解。再例如，電力系統穩態(tài)分析、暫態(tài)分析和穩定性分析中，所使用的發(fā)電機模型是不一樣的，在講后面章節內容時(shí)，應解釋清楚本章節所涉及的電力系統運行狀態(tài)的特點(diǎn)，為何在本章節使用了與前面章節不同的發(fā)電機模型，或為何前面章節的發(fā)電機模型不適于本章節所述的電力系統運行狀態(tài)等。從而，通過(guò)聯(lián)系、對比前后知識，讓學(xué)生能對所學(xué)知識融會(huì )貫通，概念清楚，避免出現用錯和錯用的情況。

　�。ㄈ�）三重視
　　“三重視”是指在教學(xué)要素上。教學(xué)是以教案內容（知識）為載體，教師將教案內容傳授給學(xué)生，幫助學(xué)生學(xué)習并掌握教案內容的活動(dòng)。以“教”而言，教師為主體，不僅傳授知識，而且展開(kāi)其內涵；以“學(xué)”而言，學(xué)生為主體，不僅承繼知識，而且深入其內涵。而學(xué)生的學(xué)是教學(xué)的最終目標。因此，教案、教師和學(xué)生組成了教學(xué)的三大要素。為了達到理想的教學(xué)效果，既要重視教案的質(zhì)量和水平，又要重視教師的自身水平和講授水平，更要重視學(xué)生的學(xué)習效果，即，要同時(shí)重視課堂教學(xué)的三大要素，任一要素不理想，都會(huì )影響最終的教學(xué)效果。
　　教案內容是教師的教和學(xué)生的學(xué)的對象，為了達到理想的教學(xué)效果，首先，教案內容應該是學(xué)生感興趣的東西，在主觀(guān)上愿意并樂(lè )意持續去學(xué)習并掌握的東西。因此，應清晰掌握學(xué)生的學(xué)習心理，并在教學(xué)內容上，盡最大可能的滿(mǎn)足學(xué)生的學(xué)習預期。經(jīng)調查，大學(xué)生在學(xué)習知識時(shí)往往注重實(shí)用、能學(xué)到東西、有助于未來(lái)職業(yè)發(fā)展，如果簡(jiǎn)單易懂、充滿(mǎn)趣味，那么更好。而“電力系統分析”的主干內容是三大常規計算，理論抽象，枯燥難懂，那么，如何將課程內容往學(xué)生感興趣的方向去靠，是值得研究的問(wèn)題。筆者經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的用心探索，總結出來(lái)以下幾點(diǎn)：1、教案內容不應是課本內容的簡(jiǎn)單重述和再現，應是補充了當今生產(chǎn)實(shí)踐中活的實(shí)際內容，應與生產(chǎn)實(shí)際相同步，讓學(xué)生能了解到校門(mén)外、課本外、學(xué)術(shù)外的生產(chǎn)實(shí)際，而不僅僅是課本上死的文字和虛而不實(shí)的理論知識；2、教案內容應充滿(mǎn)知識性，應向學(xué)生適量提供一些與本課程或本專(zhuān)業(yè)相關(guān)的科學(xué)與技術(shù)，以提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力，擴大知識面和信息量，讓學(xué)生切實(shí)感受到學(xué)有所獲，而不是感到虛度光陰；3、由于本課程大量運用了先修的課程內容，如“電路”、“電機學(xué)”、“電磁場(chǎng)”、“數值分析”等，在準備教案時(shí)，應將先學(xué)的課程知識巧妙的融會(huì )貫通于本課程內容中，一來(lái)加深對先學(xué)知識的理解，二來(lái)給學(xué)生提供一個(gè)活學(xué)活用的實(shí)例，讓學(xué)生可以以此為例，在以后的工作中舉一反三，提高知識應用能力；4、應補充本課程領(lǐng)域國內外同行當前的技術(shù)狀況和發(fā)展動(dòng)態(tài)，從而讓學(xué)生了解就職于工作崗位上的前輩們正在從事的事情，從而對自己的未來(lái)職業(yè)有個(gè)初步的了解，意識到在學(xué)校里、課堂上還應補充的知識；以上四點(diǎn)是在準備教案時(shí)應注意的地方，高水平的教案是教師的水平和責任心的體現，需要多年用心的摸索、推敲和積累。
　　在教學(xué)中，教師的作用是編寫(xiě)教案、課堂教學(xué)以及解答疑惑。除了按上文提出的原則準備教案內容和進(jìn)行課堂教學(xué)外，教師還應注重自身水平的不斷提高與進(jìn)步，包括自身知識水平的提高和講授水平的提高。高水平的教案內容和講課水平需要教師日復一日、年復一年的用心積累和不斷摸索，平日里應心系學(xué)生，認真推敲，站在學(xué)生的角度去思考問(wèn)題，準備教案。課堂師生互動(dòng)環(huán)節，首先，可以引導學(xué)生去主動(dòng)的思考，而不是被動(dòng)的接受；二是可以讓學(xué)生參與到教學(xué)中來(lái)，而不是死板地坐在下面，麻木的機械式的收聽(tīng)教師的講演；三是，可以對課堂節奏，稍事停頓和修整，讓學(xué)生緊繃的腦神經(jīng)也得以休整。當發(fā)現學(xué)生的學(xué)習效果與預期出現偏差時(shí)，應及時(shí)調整課程進(jìn)度和節奏、教學(xué)方式和方法。

　　三、結論

　　根據“電力系統分析”課程內容的特點(diǎn)，筆者結合前人的經(jīng)驗與筆者自己多年的摸索，針對缺乏實(shí)驗和實(shí)踐環(huán)節支持的少課時(shí)“電力系統分析”課程，探索出了“一明確，二聯(lián)系，三重視”的教學(xué)方法，其涵義是：“一明確”是指在教學(xué)內容上，要明確教學(xué)目標；“二聯(lián)系”是指在授課方法上，要理論聯(lián)系實(shí)際，后面知識聯(lián)系前面知識；“三重視”是指在教學(xué)要素上，要同時(shí)重視教師、學(xué)生和教學(xué)內容三要素的影響，在教學(xué)過(guò)程中形成以學(xué)生掌握知識為中心，以培養能力為重點(diǎn)，以提高專(zhuān)業(yè)素質(zhì)為目標的教學(xué)方法。該教學(xué)方法在實(shí)踐教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生對知識的理解更透徹，對知識的掌握更扎實(shí)，同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生知識應用能力的提高。

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