淺析“電力系統(tǒng)自動裝置”課程教學(xué)研究與探討
論文關(guān)鍵詞：電氣工程及其自動化 系統(tǒng)自動裝置 教學(xué)內(nèi)客 教學(xué)方法
論文摘要：“電力系統(tǒng)自動裝置”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)選修課程。為了提高教學(xué)質(zhì)量，針對該課程的特點，結(jié)合自身的教學(xué)實踐，分析其教學(xué)中存在的問題并以此為基礎(chǔ)從教學(xué)內(nèi)客、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面做了一些探討。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，探討了如何在教學(xué)中運用啟發(fā)式教學(xué)方法和現(xiàn)代教學(xué)手段等問題。
“電力系統(tǒng)自動裝置”課程是華北水電學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)的選修課。通過對電力系統(tǒng)自動裝置原理和應(yīng)用的學(xué)習(xí)，使該專業(yè)學(xué)生能熟悉電力系統(tǒng)常用的各種自動裝置，有利于該專業(yè)的畢業(yè)生較好、較快地適應(yīng)電力行業(yè)的工作。
隨著我國電力行業(yè)自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展、教材內(nèi)容的逐漸增加，教學(xué)要求也日益提高，傳統(tǒng)的“注入式”的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足新階段的教學(xué)要求，因此，對該課程的全面改革勢在必行。實驗教學(xué)是高等理工科學(xué)校的主要實驗性環(huán)節(jié)之一，它在培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力、分析問題和解決問題的能力方面起著重要的作用，專業(yè)實驗課程還肩負(fù)著綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的作用。
在教學(xué)中，應(yīng)注重使用先進的教學(xué)方法，合理運用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，改革傳統(tǒng)的教學(xué)觀念、教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)，廣泛吸收先進的教學(xué)經(jīng)驗，大力改革實驗教學(xué)的形式和內(nèi)容，使“電力系統(tǒng)自動裝置”課程的建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量更上一個新的臺階。
一、課程的特點
“電力系統(tǒng)自動裝置”是一門理論體系完整、實踐性較強的課程。該課程的先修課程為“自動控制原理”、“電力技術(shù)”、“電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析”、“電力系統(tǒng)暫態(tài)分析”、“電力系統(tǒng)繼電保護”、“發(fā)電廠電氣部分”、“微機保護”等，后續(xù)的實踐環(huán)節(jié)有“電力系統(tǒng)綜合實驗”、“畢業(yè)”、“畢業(yè)設(shè)計”等。教學(xué)內(nèi)容主要包括電力系統(tǒng)的并網(wǎng)方法及其自動裝置、同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)頻率及有功功率的自動調(diào)節(jié)、電力系統(tǒng)自動低頻減載及其他安全自動控制裝置等。由于教學(xué)內(nèi)容相對抽象，在學(xué)習(xí)該課程之前，學(xué)生必須先學(xué)習(xí)以上相關(guān)的課程，并應(yīng)具有相關(guān)的發(fā)電廠、變電所的認(rèn)識實習(xí)經(jīng)歷，具有較好的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對課程中所講裝置有初步的感性認(rèn)知。
二、教學(xué)的現(xiàn)狀
“電力系統(tǒng)自動裝置”是一門理論與實踐高度并重的專業(yè)課程，課程知識涉及面廣，內(nèi)容豐富，目前教學(xué)中存在的主要問題有兩個方面。
1.教學(xué)方法問題
目前，“電力系統(tǒng)自動裝置”課程的教學(xué)方法以課堂講授為主。課堂講授法最大的作用是它能快速地、大量而又集中地為學(xué)生提供新知識。這種教學(xué)方法對于完成“引進新內(nèi)容”是合適的，但它不適合“應(yīng)用新知識”和“對學(xué)生學(xué)習(xí)情況作出評價”。因此，需要進行教學(xué)改革，將學(xué)生引入到教學(xué)中來，激發(fā)學(xué)生積極應(yīng)用新知識，使得教師能夠及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排問題
隨著電力系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，“電力系統(tǒng)自動裝置”課程的新知識也在不斷增加，而舊的基礎(chǔ)知識又未刪減，使教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)學(xué)時之間的矛盾日益突出。目前，各個高校該課程的計劃學(xué)時大致在32學(xué)時，為解決該矛盾，需要合理設(shè)置教學(xué)層次，根據(jù)后續(xù)課程教學(xué)的需要，確定合適的學(xué)時。在教學(xué)計劃改革中，華北水利水電學(xué)院（以下簡稱“我校”）已將計劃學(xué)時增加到40學(xué)時。
三、教學(xué)方法的探討
筆者結(jié)合多年的實際工作經(jīng)驗和對執(zhí)教該門課程的一些教學(xué)經(jīng)歷及體會，針對該門課程的教學(xué)思想設(shè)計，提出以下構(gòu)想。
1.教學(xué)內(nèi)容
為了解決課時不足與內(nèi)容豐富的矛盾必須精選教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)需注重基本原理和基本方法（如電力系統(tǒng)并網(wǎng)方法、電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動控制、電力系統(tǒng)頻率和有功功率自動控制等）的重點講解，一般內(nèi)容（如具體自動裝置的構(gòu)成）以學(xué)生自學(xué)為主，并在授課中注意歸納，講解思路。
2.教學(xué)方法
（1）加強“講授與討論”的結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量。
討論法的主要特點是將教師、學(xué)生個人獨立鉆研、集體學(xué)習(xí)三者結(jié)合在一起，課堂教學(xué)中有意識地搞好合作教學(xué)，使教師、學(xué)生的角色處于隨時互換的動態(tài)變化中。選擇適當(dāng)?shù)恼擃}是保證課堂討論達(dá)到預(yù)期效果的首要條件，所以教師必須精心準(zhǔn)備活動方式和參考資料、設(shè)計集體討論模式，學(xué)生根據(jù)討論目的和要求，查閱相關(guān)，分組研討完成相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在輕松的下暢所欲言，各抒己見，發(fā)表自己獨立的見解，在思想火花的碰撞過程中，鍛煉合作能力，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和探究科學(xué)的能力。
例如，在講解“同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)”這一節(jié)時，可把學(xué)生分為三組，對同步發(fā)電機恒UF方式起勵、恒α方式起勵和恒IL方式進行比較。各組分別選一個主題作為研討對象，查閱資料，開展小組討論，分析比較各種勵磁方式和各種控制方式對電力系統(tǒng)安全運行的影響。教師提出問題，指導(dǎo)學(xué)生分析問題和思考問題，學(xué)生在積極地思考和討論中把知識從頭至尾地貫穿起來，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。
（2）運用啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激勵學(xué)生的創(chuàng)新能力。
學(xué)家烏申斯基說：“沒有興趣的強制學(xué)習(xí)，將會扼殺學(xué)生探求真理的欲望。”興趣是學(xué)習(xí)的重要動力。在寬松和諧的教育中學(xué)生才能培養(yǎng)興趣。啟發(fā)式教學(xué)在教育目標(biāo)上強調(diào)在傳授知識的同時重視能力的培養(yǎng)及非智力因素的發(fā)展。在教與學(xué)的關(guān)系上，在肯定教師主動作用的同時，強調(diào)學(xué)生既是教育的對象，又是具有主觀能動性的認(rèn)識主體。因而，在教學(xué)方法的運用上應(yīng)首先著眼于強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使學(xué)生處于積極的狀態(tài)。第二，將教學(xué)活動的重點放在組織和學(xué)生獨立學(xué)習(xí)的活動上，并不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)的獨立性。第三，注重學(xué)習(xí)方法和研究方法的指導(dǎo)。第四，注重教學(xué)方法的多樣性與靈活性及各種教學(xué)方法的配合，發(fā)揮教學(xué)方法的綜合效應(yīng)。[3]
例如，在進行同步發(fā)電機準(zhǔn)同期并列實驗時，要求學(xué)生掌握準(zhǔn)同期并列的理想條件，然后到實驗室熟悉實驗設(shè)備，比較手動準(zhǔn)同期和自動準(zhǔn)同期的調(diào)整并列過程，分析合閘沖擊電流的大小與哪些因素有關(guān)。這樣，通過前面的理論學(xué)習(xí)，學(xué)生對整個實驗方案的目標(biāo)比較明確，實驗過程中出現(xiàn)的問題可以翻閱資料自行處理，而教師在實驗中僅起引導(dǎo)和輔助作用。這樣有利于學(xué)生克服依賴，培養(yǎng)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)和獨立思考的能力。
（3）改革實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力。
實驗課是理論知識在教學(xué)條件下的應(yīng)用，從內(nèi)容上講多數(shù)為對已有科學(xué)實驗的重復(fù)，從方法上講則是對科學(xué)實驗方法的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。“系統(tǒng)自動裝置”課程的實驗為驗證性和設(shè)計性試驗。通過實驗教學(xué)與理論教學(xué)的結(jié)合，加深了學(xué)生對理論知識的理解和掌握；培養(yǎng)學(xué)生運用實驗手段探求新知識，提高從事實驗研究的能力；同時，學(xué)生通過自身的積極思考，提高了學(xué)習(xí)的自覺性和主動性。
我校電力系統(tǒng)綜合自動化實驗室是基于“WDT-Ⅲ型電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺”和“PS-7G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗臺”上進行，針對電力系統(tǒng)教學(xué)實驗而設(shè)計，其工作方式是按發(fā)電機通過輸電線路與無窮大系統(tǒng)聯(lián)接，構(gòu)成“一機—無窮大”電力系統(tǒng)而設(shè)計的，同時考慮模型操作的靈活和方便。在設(shè)計中，教師根據(jù)實驗內(nèi)容可適當(dāng)增加一些與外部聯(lián)接的功能，在一定程度上擴大其使用功能。這樣可以充分發(fā)揮學(xué)生在科學(xué)實驗方面的主動性和創(chuàng)造能力，提高教師實驗教學(xué)的水平和質(zhì)量。
（4）使用多媒體教學(xué)。
多媒體教學(xué)具有直觀性、動態(tài)性、圖文聲像并茂、交互性等特點，從而能多角度調(diào)動學(xué)生的情緒、注意力和興趣，學(xué)生有更多的參與，更為主動，通過創(chuàng)造反思環(huán)境，有利于學(xué)生形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。教學(xué)過程中不但可以使用PPT課件作為主要教學(xué)手段，而且可以利用Flash 軟件將電力系統(tǒng)自動裝置中的重要控制過程，如將“電力系統(tǒng)并網(wǎng)”做成動畫直觀地演示。從學(xué)生和成績反饋來看，這些輔助工具教學(xué)效果良好。
（5）使用雙語教學(xué)。
由于作為國際通用性職業(yè)，應(yīng)加大在本科教學(xué)中開展雙語教學(xué)的規(guī)模，而且雙語教學(xué)是教育部提出的在新形勢下推進教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量的重要舉措之一，也是全面提升素質(zhì)教育的有益嘗試。通過要求學(xué)生閱讀電氣與工程師協(xié)會（IEEE）電力系統(tǒng)匯刊、國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）會刊，針對電力系統(tǒng)并網(wǎng)、發(fā)電機勵磁方式等內(nèi)容，查閱相關(guān)文獻(xiàn)并寫出英文讀書報告，作為考核標(biāo)準(zhǔn)之一。
四、結(jié)束語
隨著科技的進步和的發(fā)展，課程教學(xué)改革的路還很長，需要繼續(xù)探索和實踐，使之不斷完善，現(xiàn)有如下設(shè)想。
進一步提高教師的專業(yè)素質(zhì)，組織教師積極申報有關(guān)的科研項目，把自己的科研工作與教學(xué)工作密切結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生的科研態(tài)度和科研能力，教給他們科研方法，更好地為教學(xué)服務(wù)。
在教學(xué)過程中要有計劃地、積極地引導(dǎo)學(xué)生參與實踐活動，在實踐活動中獲得知識，提高能力。加大學(xué)校與企事業(yè)單位合作，建立校外培訓(xùn)基地，通過實踐活動提高專業(yè)技術(shù)能力，為適應(yīng)今后的工作做好準(zhǔn)備。
為了擴大學(xué)生的知識面，教師應(yīng)聯(lián)系本學(xué)科領(lǐng)域的最新動態(tài)教學(xué)，使學(xué)生了解本學(xué)科的發(fā)展動向，激發(fā)他們解決學(xué)術(shù)問題和實際問題的興趣。指導(dǎo)學(xué)生閱讀與電力系統(tǒng)自動化有關(guān)的學(xué)術(shù)期刊，并鼓勵學(xué)生寫讀書報告及小論文，定期相互討論。
參考文獻(xiàn)：
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[3]葉立群,潘懋元,王偉廉.學(xué)[M].福州:福建教育出版社,2003.
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