創(chuàng)新高校人才培養(yǎng)機(jī)制是十八屆三中全會(huì)提出的明確要求。為貫徹中央提出的走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人力資源強(qiáng)國等戰(zhàn)略部署，落實(shí)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》，教育部啟動(dòng)實(shí)施了卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃。[1]惠州學(xué)院為配合國家教育戰(zhàn)略，促進(jìn)學(xué)院學(xué)科建設(shè)，在學(xué)校內(nèi)開展了卓越工程師培養(yǎng)系列活動(dòng)，其中電子科學(xué)系的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)成為首批試點(diǎn)專業(yè)之一。

電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)以卓越工程師實(shí)驗(yàn)班模式，探索“三創(chuàng)型”專業(yè)人才培養(yǎng)的可行方式，著力加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐的了解、專業(yè)知識(shí)與應(yīng)用的結(jié)合，強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力、優(yōu)秀的學(xué)習(xí)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。這對(duì)教師的教學(xué)工作提出了更高的要求。本學(xué)科非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課——電力系統(tǒng)分析是一門理論分析嚴(yán)謹(jǐn)、涉及內(nèi)容廣泛的課程，包括電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分析兩大部分。它既是后續(xù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、發(fā)電廠電氣部分等相關(guān)課程的理論基礎(chǔ)，又是學(xué)生專業(yè)素質(zhì)形成的關(guān)鍵課程之一，對(duì)學(xué)好本學(xué)科起著非常重要的作用。

一、電力系統(tǒng)分析課程現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)分析課程內(nèi)容與電力系統(tǒng)運(yùn)行過程密切相關(guān)，同時(shí)又有大量的計(jì)算，學(xué)生普遍反映學(xué)起來難度較大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)與新能源技術(shù)的結(jié)合，本課程的教學(xué)內(nèi)容日益豐富，教學(xué)要求也不斷提高。近年來，與本專業(yè)相關(guān)的一些新技術(shù)發(fā)展很快，特別是美國提出進(jìn)行新能源革命從而帶動(dòng)美國經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的發(fā)展戰(zhàn)略后，全球掀起了新能源開發(fā)及應(yīng)用和智能電網(wǎng)的研究與建設(shè)的熱潮。[2] [3]可見，對(duì)電力系統(tǒng)分析課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等實(shí)踐創(chuàng)新方面的改革勢(shì)在必行。

二、問題教學(xué)法在理論教學(xué)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

問題教學(xué)法是教育理論中一種互動(dòng)式教學(xué)方法。[4]筆者采用問題教學(xué)法來講授電力系統(tǒng)分析課程，將課程的主體結(jié)構(gòu)通過提問的方式引出，并要求學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后完成以下4個(gè)任務(wù)：

1.電力系統(tǒng)建模，以穩(wěn)態(tài)模型為主，兼顧暫態(tài)模型;

2.計(jì)算電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況下的功率、電壓的分布(即潮流分析);

3.計(jì)算電力系統(tǒng)發(fā)生各類故障時(shí)的電壓、電流分布(即故障分析);

4.計(jì)算電力系統(tǒng)在各種擾動(dòng)下能否維持穩(wěn)定運(yùn)行(即穩(wěn)定分析)。

簡(jiǎn)略地說，就是掌握復(fù)雜電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模，并能夠進(jìn)行潮流、故障、穩(wěn)定3大計(jì)算。課程的主體結(jié)構(gòu)由以上對(duì)應(yīng)的4部分組成，每個(gè)部分包含若干章節(jié)內(nèi)容。為提升學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)知，筆者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，精心挑選下列一組問題作為教學(xué)的主線。

1.直流電力系統(tǒng)與交流電力系統(tǒng)的特點(diǎn)各是什么?現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用的是那種模式?具有什么特點(diǎn)?

2.參照電機(jī)學(xué)，如何建立發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和電力負(fù)荷等元件的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于多電壓等級(jí)的電網(wǎng)，如何對(duì)各元件參數(shù)進(jìn)行電壓等級(jí)的歸算，進(jìn)而構(gòu)建電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型。有名制、標(biāo)幺制，精確法、近似法在進(jìn)行電壓等級(jí)歸算時(shí)有什么異同之處?

3.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中提出了潮流分析這一概念，給出對(duì)“潮流”這一詞的理解。電力系統(tǒng)就是一個(gè)大的電路網(wǎng)絡(luò)，那么“潮流計(jì)算”與一般的“電路穩(wěn)態(tài)計(jì)算”有什么異同之處?

4.在復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法中，節(jié)點(diǎn)被分為幾種類型，已知數(shù)和未知數(shù)各是什么?這與實(shí)際電力系統(tǒng)中的哪些設(shè)備(廠站)相對(duì)應(yīng)?

5.為什么要用對(duì)稱分量法求解電力系統(tǒng)不對(duì)稱短路故障時(shí)的故障電流?這一方法的數(shù)學(xué)原理是什么?有沒有其他的方法可以計(jì)算不對(duì)稱故障的短路電流?

6.電力系統(tǒng)中各元件的序阻抗的是如何定義的?其物理含義各是什么?系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中所取的電抗值又是如何得到的?

7.系統(tǒng)的穩(wěn)定性是如何定義的?電力系統(tǒng)穩(wěn)定性主要涉及哪些電氣量?

通過問題的設(shè)置，逐步引出課程相關(guān)內(nèi)容。筆者在教學(xué)過程中體會(huì)到，用問題來引導(dǎo)學(xué)生可以提高學(xué)習(xí)的導(dǎo)向性，把學(xué)生興趣吸引到問題上來。在關(guān)注解決問題的具體方法時(shí)，要讓學(xué)生理解每個(gè)方法、步驟的意義，以免因?yàn)閮?nèi)容龐雜而失去對(duì)問題全貌的了解。[5]

三、實(shí)踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新

筆者在實(shí)踐過程中積極探索，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵建設(shè)，提升課程的實(shí)踐性和創(chuàng)新性，取得了較好的效果。

(一)開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

電力系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)室，由3臺(tái)“WDT-IIIC電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化試驗(yàn)臺(tái)”和1臺(tái)“PS-7G型電力系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控試驗(yàn)臺(tái)”及相關(guān)設(shè)備組成，是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)物理模型，能夠反映現(xiàn)代化電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用的全過程，體現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)高度自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的檢測(cè)、控制、監(jiān)視、保護(hù)、調(diào)度的自動(dòng)化，并使教學(xué)實(shí)驗(yàn)管理現(xiàn)代化。對(duì)于卓越電氣工程師班的學(xué)生來說，除了按要求完成課程基本的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之外，還要在課余時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能完成的其他內(nèi)容作試探性研究和拓展。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開放的接口做課程設(shè)計(jì)和研究，拓寬了視野，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。

(二)自主研發(fā)、修復(fù)實(shí)驗(yàn)裝置模塊

綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校培養(yǎng)“卓越電氣工程師”專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的重要部分。本課程鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐過程中自己動(dòng)手設(shè)計(jì)裝置，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，或者對(duì)舊實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行維修，恢復(fù)裝置功能。學(xué)生通過這種實(shí)踐，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和內(nèi)容有了更深刻的理解，提高了動(dòng)手能力。