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摘要:结合教学实践探讨了非电类专业“电力工程”课程教学改革的几个问题。主要从教材、教学内容、教学方法和手段、考核方式等几个方面进行了详细探讨并提出相应的改革措施。
关键词:非电类专业;电力工程;大电力;教学改革
作者简介:王莉丽(1978-),女,辽宁铁岭人,华北电力大学电气与电子工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力系统运行与控制。(北京 102206)
能源是全世界共同关注的话题,也是我国社会经济发展的重要问题。国家能源电力事业的发展,需要高水平电力大学的有力支撑。华北电力大学(以下简称“我校”)是教育部直属高校中唯一以电力为学科特色的大学,学校不断推动电力及相关学科领域的学科建设,并且逐步形成并深化了“以优势学科为基础、以新兴能源学科为重点、以文理学科为支撑”的“大电力”学科体系。学校在电气、动力等优势学科基础上,加快发展核能、水电、风能等学科。
我校各学科专业培养目标定位和培养方案制定,也都体现了“大电力”学科体系的特色。如非电类专业以必修或校级选修的形式开设了32学时的“电力工程”,以达到拓展知识领域、多学科交叉融合和普及电力基础知识的目的。
通过“电力工程”的学习,可以使非电类学生掌握简单的电力系统基本理论,熟悉分析电力系统的基本方法,了解电力系统各个生产环节的运行过程。因此该课程学时少,内容深度和难度要求都不高。如果采用电类专业的教学体系将无法取得较好的教学效果。如何在有限的学时内既把问题讲清楚又能保证知识的连贯性,如何调动非电类学生学习电力知识的积极性等等诸多问题都有待去探索和研究。下面从教材、教学内容、教学方法、教学手段和考试方式几个方面谈谈非电类专业“电力工程”课程的教改措施。
一、选用和编写合适的教材
目前,国内外关于“电力工程”、“电力系统分析”、“电力系统基础”的教材很多。这些教材有的以介绍理论知识为主,有的偏向实际工程。虽然理论和实际应用相结合的优秀教材有一些,但是针对电类专业学生的,其内容深度和难度都不适合作为非电类专业教材。非电类专业学习“电力工程”重在让学生掌握电力生产运行的整体概念性知识,不需要对某些知识点做深入研究。这就要求教材内容“面”要广,“点”要全,各知识点的深度和难度要低。又因为非电类专业学生的强电知识起点参差不齐,这就要求教材必须运用通俗易懂的语言,把复杂问题从最低层面阐述清楚,而且要尽量避免使用大量的公式推导。这门课是技术基础课跨向工程问题的过渡性课程,是技术基础课中所学知识在工程实际中的应用。因此,教材中应该有较多实际例子,通过对例子的分析可以使学生对所学理论知识有更深入的理解。
能够满足上述要求的教材不多,对于多年从事“电力工程”教学的人员,也可以根据本校各专业学生的实际情况编写或选择相应的教材,因材施教会取得更好的教学效果。
二、教学内容的合理组织和选取
教学内容的组织和选取应结合所学专业的需求来合理调整。比如,面向水电专业授课时,根据其培养目标和后续课程的要求,应着重讲授电路理论的简单知识,特别注重电气设备工作原理及选择原则的讲解,并且在讲授时尽量直接引用与水电相关的实例,使课程更具针对性和实效性。面向核能专业,则应强化电力系统组成和运行基本知识等方面的内容。
“电力工程”课程内容包括电路基础、电机学、电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统继电保护等。对于非电类专业“电力工程”的教学内容可以按掌握、理解、了解几个层面设置。
必须掌握的内容包括:应用电路的基本理论和对简单电路进行分析的方法;电力系统的组成、运行特点及要求;简单电力系统稳态分析与计算;发电厂和变电站主接线的基本形式。
理解的内容包括:电力系统有功平衡和频率调整;电力系统无功平衡和电压调整;电力系统主要电气设备及接线方式和选择标准;电力系统各主要元件的特性;熟悉电力系统数学模型。
了解的内容包括:变压器和电机的基本工作原理;电力系统各元件电气参数的物理意义;短路电流计算;电气设备的工作原理及选择方法;继电保护装置的作用、常用继电保护的工作原理;电力系统稳定性概念及其提高措施。
三、引入先进的教学方法和手段
一些非电类专业学生认为该课程与自己所学专业无关。本来学起来就吃力再加上认识偏差,学生的学习兴趣索然,导致教学效果不理想。因此,要想提高教学质量,必须首先转变学生的观念,使学生真正意识到这门课程的重要性。这就要求教师在授课之初向学生认真交代本门课程的性质、学习目的和任务,以使学生清楚用何种方式来学习这门课,学后能掌握什么知识,这门课程的学习对自己将来的学习和工作有什么帮助。要想使学生发自内心地想学习这门课,只靠教师强调课程重要性是远远不够的,还要依靠教师生动的讲解、精彩的内容和丰富先进的教学手段来吸引学生,引起他们的兴趣和关注。
1.启发式教学方法的应用
凡在传授知识的同时,注意提高学生的学习兴趣,发挥学生学习的主动性,注意引导学生独立思考,培养学生创新思维的教学,都可称为启发式教学。启发式教学的引入可以培养学生举一反三的能力,其教学内容要有一定的探索性,给学生留下开拓思考的余地。
例如在讲授电力系统有功平衡和频率调整时,教师提问:同步发电机发出电能的频率是多少?学生:50赫兹。教师:这个频率是由什么来决定的?学生:由转子转速决定。教师:转子转速什么情况下会改变?学生:所受到的转矩不平衡时转速改变。教师:什么情况下转矩不平衡?或者说转子受到哪些转矩的作用?学生:转子受到原动机的机械转矩和发电机的电磁转矩作用。当这两个转矩不相等时频率发生偏移,因此要调频。这样,就通过提问回答的方式把产生频率偏移的原因阐述清楚了。也许教师所提问题学生不能马上回答出来,教师也可以采取自问自答的方式,使学生跟随教师的思路来思考问题,也能取得很好的教学效果。
另外,还可采用课堂讨论的方式,让学生通过思考和讨论自己解决问题,提高学习的主动性。教师在设计、组织和实施课堂讨论时要注意几点:首先,教师选择的讨论题目要与教授课程内容紧密结合。其次,实施课堂讨论时,教师可对所讨论题目进行示范性分析。再次,教师应预先布置讨论任务,让学生有充足的准备时间。在组织课堂讨论时,应鼓励学生打开思路,战胜自我,尽力展示自己的才能。最后,在课堂讨论的整个过程中,教师要充分发挥监督作用,做好考评工作。
2.传统和现代相结合的教学手段
“电力工程”的特点是内容多,特别是涉及现场实际的内容多。这对于习惯于课本理论学习、公式推导的学生来说,普遍感到内容不系统,实际设备从来没接触过,学习难度较大,理解较困难。为了解决课时少、内容多、无法亲自到实际现场的矛盾,必须采用现代化教学手段,如使用电子课件和多媒体教学设施,来增加授课信息量,提高课堂教学效率。还可以应用多媒体展示实际设备的照片,播放系统和设备运行的影音文件,以使学生不必亲临现场也能清楚看到设备的外观、内部结构、整个运行过程甚至故障工况,以此加深学生对现场实际内容的理解。除了这些,还可以利用网络资源把课件、思考题、习题答案等学习资料挂在网上供学生浏览下载。
积极运用现代化教学手段的同时,传统的板书式授课方式也不能丢。多媒体教学信息量大,学生没时间记笔记,公式推导和工况分析速度快、连续性差。板书的优势正是脉络清晰,公式推导分析节奏符合人的生理习惯。板书和多媒体授课方式相结合正好能够取长补短,文字性的、图表多的、与实际现场相关的知识点使用多媒体讲解,公式多、工况分析详细的知识点和例题通过板书来讲解。具体内容的安排是:电力系统概述、电气主接线、电力设备、有功经济分配、无功平衡、短路概述、静态稳定判据、等面积定则等内容应用多媒体讲解;电力系统等值电路、电力系统潮流计算、频率调整、电压调整、无穷大功率电源供电系统三相短路过程分析、运行点稳定性分析等应用板书来讲解。
四、采用平时成绩和期末考试相结合的考核方式
在本门课程的考核中不再沿用以前的模式,仅靠一张考卷定优劣,而是在期末考试成绩的基础上,增加了平时成绩。最后该门课程的成绩由这两个成绩综合来决定,其中平时成绩所占比例为10%～30%。平时成绩评分依据为出勤率、课堂回答提问、完成作业、阶段小测验和讨论等多种考查结果。这种考核方式杜绝了平时不学习、考试前突击的状况,也能够更加客观地评价学生对这门课程的掌握程度。
五、结语
随着科技进步和时代变迁,为适应社会对电力人才要求的不断提高,为培养“宽口径、创新实用型人才”,学校不断调整各专业人才培养计划,在“大电力”体系学科背景下,非电类“电力工程”课程的开设和教学改革迫在眉睫。只有不断更新和完善教学内容,改进教学方法和手段,将教学改革深入下去,才能培养出合格的人才。
参考文献:
[1]李志义.突出个性化培养推行启发式和主动性实践教学[J].中国高等教育,2006,(17):43-44.
[2]姚春球,张强,李祖明,等.坚持面向行业办学理念培养适应电力工程需求的应用型人才[J].南京工程学院学报(社会科学版),2005,5(3):40-43.
[3]张卫星,张瑞芬.从电力工程课程的教学,谈培养和强化学生的工程概念[J].山东工业大学学报(社科版),1994,(4):87-88.
[4]刘涤尘,马春燕.电力工程专业的教学改革探讨[J].中国电力教育,1999,(1):42-44.
[5]袁建华.非电专业电工学课程教学改革与思考[J].高等教育研究,1999,(2):54-56.
[6]沙景华,于宁.浅论中国能源产业结构优化问题[J].资源产业,2005,7(5):75-78.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:非电类专业;电力工程;大电力;教学改革
作者简介:王莉丽(1978-),女,辽宁铁岭人,华北电力大学电气与电子工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力系统运行与控制。(北京 102206)
能源是全世界共同关注的话题,也是我国社会经济发展的重要问题。国家能源电力事业的发展,需要高水平电力大学的有力支撑。华北电力大学(以下简称“我校”)是教育部直属高校中唯一以电力为学科特色的大学,学校不断推动电力及相关学科领域的学科建设,并且逐步形成并深化了“以优势学科为基础、以新兴能源学科为重点、以文理学科为支撑”的“大电力”学科体系。学校在电气、动力等优势学科基础上,加快发展核能、水电、风能等学科。
我校各学科专业培养目标定位和培养方案制定,也都体现了“大电力”学科体系的特色。如非电类专业以必修或校级选修的形式开设了32学时的“电力工程”,以达到拓展知识领域、多学科交叉融合和普及电力基础知识的目的。
通过“电力工程”的学习,可以使非电类学生掌握简单的电力系统基本理论,熟悉分析电力系统的基本方法,了解电力系统各个生产环节的运行过程。因此该课程学时少,内容深度和难度要求都不高。如果采用电类专业的教学体系将无法取得较好的教学效果。如何在有限的学时内既把问题讲清楚又能保证知识的连贯性,如何调动非电类学生学习电力知识的积极性等等诸多问题都有待去探索和研究。下面从教材、教学内容、教学方法、教学手段和考试方式几个方面谈谈非电类专业“电力工程”课程的教改措施。
一、选用和编写合适的教材
目前,国内外关于“电力工程”、“电力系统分析”、“电力系统基础”的教材很多。这些教材有的以介绍理论知识为主,有的偏向实际工程。虽然理论和实际应用相结合的优秀教材有一些,但是针对电类专业学生的,其内容深度和难度都不适合作为非电类专业教材。非电类专业学习“电力工程”重在让学生掌握电力生产运行的整体概念性知识,不需要对某些知识点做深入研究。这就要求教材内容“面”要广,“点”要全,各知识点的深度和难度要低。又因为非电类专业学生的强电知识起点参差不齐,这就要求教材必须运用通俗易懂的语言,把复杂问题从最低层面阐述清楚,而且要尽量避免使用大量的公式推导。这门课是技术基础课跨向工程问题的过渡性课程,是技术基础课中所学知识在工程实际中的应用。因此,教材中应该有较多实际例子,通过对例子的分析可以使学生对所学理论知识有更深入的理解。
能够满足上述要求的教材不多,对于多年从事“电力工程”教学的人员,也可以根据本校各专业学生的实际情况编写或选择相应的教材,因材施教会取得更好的教学效果。
二、教学内容的合理组织和选取
教学内容的组织和选取应结合所学专业的需求来合理调整。比如,面向水电专业授课时,根据其培养目标和后续课程的要求,应着重讲授电路理论的简单知识,特别注重电气设备工作原理及选择原则的讲解,并且在讲授时尽量直接引用与水电相关的实例,使课程更具针对性和实效性。面向核能专业,则应强化电力系统组成和运行基本知识等方面的内容。
“电力工程”课程内容包括电路基础、电机学、电力系统分析、发电厂电气部分、电力系统继电保护等。对于非电类专业“电力工程”的教学内容可以按掌握、理解、了解几个层面设置。
必须掌握的内容包括:应用电路的基本理论和对简单电路进行分析的方法;电力系统的组成、运行特点及要求;简单电力系统稳态分析与计算;发电厂和变电站主接线的基本形式。
理解的内容包括:电力系统有功平衡和频率调整;电力系统无功平衡和电压调整;电力系统主要电气设备及接线方式和选择标准;电力系统各主要元件的特性;熟悉电力系统数学模型。
了解的内容包括:变压器和电机的基本工作原理;电力系统各元件电气参数的物理意义;短路电流计算;电气设备的工作原理及选择方法;继电保护装置的作用、常用继电保护的工作原理;电力系统稳定性概念及其提高措施。
三、引入先进的教学方法和手段
一些非电类专业学生认为该课程与自己所学专业无关。本来学起来就吃力再加上认识偏差,学生的学习兴趣索然,导致教学效果不理想。因此,要想提高教学质量,必须首先转变学生的观念,使学生真正意识到这门课程的重要性。这就要求教师在授课之初向学生认真交代本门课程的性质、学习目的和任务,以使学生清楚用何种方式来学习这门课,学后能掌握什么知识,这门课程的学习对自己将来的学习和工作有什么帮助。要想使学生发自内心地想学习这门课,只靠教师强调课程重要性是远远不够的,还要依靠教师生动的讲解、精彩的内容和丰富先进的教学手段来吸引学生,引起他们的兴趣和关注。
1.启发式教学方法的应用
凡在传授知识的同时,注意提高学生的学习兴趣,发挥学生学习的主动性,注意引导学生独立思考,培养学生创新思维的教学,都可称为启发式教学。启发式教学的引入可以培养学生举一反三的能力,其教学内容要有一定的探索性,给学生留下开拓思考的余地。
例如在讲授电力系统有功平衡和频率调整时,教师提问:同步发电机发出电能的频率是多少?学生:50赫兹。教师:这个频率是由什么来决定的?学生:由转子转速决定。教师:转子转速什么情况下会改变?学生:所受到的转矩不平衡时转速改变。教师:什么情况下转矩不平衡?或者说转子受到哪些转矩的作用?学生:转子受到原动机的机械转矩和发电机的电磁转矩作用。当这两个转矩不相等时频率发生偏移,因此要调频。这样,就通过提问回答的方式把产生频率偏移的原因阐述清楚了。也许教师所提问题学生不能马上回答出来,教师也可以采取自问自答的方式,使学生跟随教师的思路来思考问题,也能取得很好的教学效果。
另外,还可采用课堂讨论的方式,让学生通过思考和讨论自己解决问题,提高学习的主动性。教师在设计、组织和实施课堂讨论时要注意几点:首先,教师选择的讨论题目要与教授课程内容紧密结合。其次,实施课堂讨论时,教师可对所讨论题目进行示范性分析。再次,教师应预先布置讨论任务,让学生有充足的准备时间。在组织课堂讨论时,应鼓励学生打开思路,战胜自我,尽力展示自己的才能。最后,在课堂讨论的整个过程中,教师要充分发挥监督作用,做好考评工作。
2.传统和现代相结合的教学手段
“电力工程”的特点是内容多,特别是涉及现场实际的内容多。这对于习惯于课本理论学习、公式推导的学生来说,普遍感到内容不系统,实际设备从来没接触过,学习难度较大,理解较困难。为了解决课时少、内容多、无法亲自到实际现场的矛盾,必须采用现代化教学手段,如使用电子课件和多媒体教学设施,来增加授课信息量,提高课堂教学效率。还可以应用多媒体展示实际设备的照片,播放系统和设备运行的影音文件,以使学生不必亲临现场也能清楚看到设备的外观、内部结构、整个运行过程甚至故障工况,以此加深学生对现场实际内容的理解。除了这些,还可以利用网络资源把课件、思考题、习题答案等学习资料挂在网上供学生浏览下载。
积极运用现代化教学手段的同时,传统的板书式授课方式也不能丢。多媒体教学信息量大,学生没时间记笔记,公式推导和工况分析速度快、连续性差。板书的优势正是脉络清晰,公式推导分析节奏符合人的生理习惯。板书和多媒体授课方式相结合正好能够取长补短,文字性的、图表多的、与实际现场相关的知识点使用多媒体讲解,公式多、工况分析详细的知识点和例题通过板书来讲解。具体内容的安排是:电力系统概述、电气主接线、电力设备、有功经济分配、无功平衡、短路概述、静态稳定判据、等面积定则等内容应用多媒体讲解;电力系统等值电路、电力系统潮流计算、频率调整、电压调整、无穷大功率电源供电系统三相短路过程分析、运行点稳定性分析等应用板书来讲解。
四、采用平时成绩和期末考试相结合的考核方式
在本门课程的考核中不再沿用以前的模式,仅靠一张考卷定优劣,而是在期末考试成绩的基础上,增加了平时成绩。最后该门课程的成绩由这两个成绩综合来决定,其中平时成绩所占比例为10%～30%。平时成绩评分依据为出勤率、课堂回答提问、完成作业、阶段小测验和讨论等多种考查结果。这种考核方式杜绝了平时不学习、考试前突击的状况,也能够更加客观地评价学生对这门课程的掌握程度。
五、结语
随着科技进步和时代变迁,为适应社会对电力人才要求的不断提高,为培养“宽口径、创新实用型人才”,学校不断调整各专业人才培养计划,在“大电力”体系学科背景下,非电类“电力工程”课程的开设和教学改革迫在眉睫。只有不断更新和完善教学内容,改进教学方法和手段,将教学改革深入下去,才能培养出合格的人才。
参考文献:
[1]李志义.突出个性化培养推行启发式和主动性实践教学[J].中国高等教育,2006,(17):43-44.
[2]姚春球,张强,李祖明,等.坚持面向行业办学理念培养适应电力工程需求的应用型人才[J].南京工程学院学报(社会科学版),2005,5(3):40-43.
[3]张卫星,张瑞芬.从电力工程课程的教学,谈培养和强化学生的工程概念[J].山东工业大学学报(社科版),1994,(4):87-88.
[4]刘涤尘,马春燕.电力工程专业的教学改革探讨[J].中国电力教育,1999,(1):42-44.
[5]袁建华.非电专业电工学课程教学改革与思考[J].高等教育研究,1999,(2):54-56.
[6]沙景华,于宁.浅论中国能源产业结构优化问题[J].资源产业,2005,7(5):75-78.
(责任编辑:麻剑飞)