關(guān)于“電力系統(tǒng)分析”教學方法探索
論文摘要：針對“電力系統(tǒng)分析”課程內(nèi)容的特點，及課時少，且沒有實驗和實踐環(huán)節(jié)支持的實際情況，本文探討了提高該課程教學質(zhì)量和教學效果的方法和手段，提出“一明確，二聯(lián)系，三重視”的教學方法，以學生掌握知識為中心，以培養(yǎng)能力為重點，以提高素質(zhì)為目標。該教學方法在教學實踐中取得了良好的教學效果。
論文關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)分析；教學研究；教學方法；教學手段
一、引言
“電力系統(tǒng)分析”是電氣工程學科一門重要的專業(yè)必修課，在整個電氣工程專業(yè)課程體系中起著承上啟下的作用，一方面它將先修的課程，如“電路”、“電機學”、“電磁場”、“自動控制原理”、“計算機編程”、“高等數(shù)學”、“線性代數(shù)”等知識綜合運用于電力系統(tǒng)運行分析與計算，對培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際工程問題的能力有著重要的案例教育作用；另一方面，課程涉及電力系統(tǒng)分析中最基本的知識和分析方法，可為學生學習后續(xù)電力系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)知識以及將來從事電力系統(tǒng)相關(guān)研究或工作打下重要的基礎。“電力系統(tǒng)分析”課程的特點是，涉及面廣、理論計算多、工程性強、內(nèi)容抽象難懂，電力系統(tǒng)背景強的院校一般分為兩個學期來講授，時間一般在80個學時以上，并同步開設實驗環(huán)節(jié)和工程實踐環(huán)節(jié)。
結(jié)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”的課程教學方法，經(jīng)實踐證明，該教學方法受到學生和學校督導組的肯定，學生表現(xiàn)出較強的學習興趣，學校效果也良好�，F(xiàn)總結(jié)出來，希望能給其他開設有少課時“電力系統(tǒng)分析”課程的兄弟院校提供有益的參考。
二、所提出的教學方法
“電力系統(tǒng)分析”課程的特點是，涉及面廣、理論計算多、工程性強、內(nèi)容抽象難懂，教學過程中，學生容易思路渙散，抓不住重點，聽不懂，最終失去學習興趣等。針對少課時“電力系統(tǒng)分析”課程特點，筆者探索出了一種有效的教學方法，即“一明確，二聯(lián)系，三重視”教學法。
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“一明確”是指在教學內(nèi)容上，既要明確課程總的教學目標，又要明確每一部分的教學目標，以及每一節(jié)課的教學目標，即，采用“總分總”的授課思路，讓學生清楚課堂每一時段教師所講的內(nèi)容是什么，講這些內(nèi)容的目的是什么，以及這些內(nèi)容在整個課程中處于什么樣的位置，在電力工程實際中有什么用途等，從而讓學生對授課內(nèi)容有清楚的把握，置身其中，融入其中，從宏觀和微觀上掌握全部課程內(nèi)容。例如，“電力系統(tǒng)分析”包括電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析和電力系統(tǒng)暫態(tài)分析兩大部分，主要講述了電力系統(tǒng)的三大常規(guī)計算，即潮流計算、短路計算和穩(wěn)定性計算，而課程中諸如電力系統(tǒng)的基本概念、基本理論、數(shù)學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(jié)果又是為電力系統(tǒng)的各項工作。對教師而言，把握了這個教學目標，也就掌握了教學方向，對教材內(nèi)容的重點和難點能做到心中有數(shù)，傳授知識時效率更高。對學生而言，有明確的目標來指引課程學習，學生也就清楚了自己所學的知識點及其用途，同時也容易對這門課產(chǎn)生興趣。
筆者認為，在講授“電力系統(tǒng)分析”課程的第一堂課時，應該首先明確本課程的教學內(nèi)容和目標是什么，本課程在電氣工程專業(yè)中處于什么樣的位置，有什么樣的用途，應該重點掌握哪些知識，從而讓學生對本門課程有個大致了解，對重點、難點知識在哪里，有較為清晰的知識的方向感。在講每一常規(guī)計算時，也要首先明確每一子主線，如在講潮流計算時，這一子主線是：各電力系統(tǒng)元件的參數(shù)計算和等值電路→電力系統(tǒng)的等值電路→節(jié)點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(diào)整→頻率調(diào)整→經(jīng)濟運行。潮流計算是主線，潮流計算前面的內(nèi)容是基礎知識，潮流計算后面的內(nèi)容是進行潮流計算的目的。明白了它們之間的聯(lián)系、關(guān)系，整個章節(jié)內(nèi)容就能連成一條線進行理解和分析，潮流計算貫穿于整個內(nèi)容，學起來也就相對容易些。其它兩個常規(guī)計算（分支線）也可按如此方法講解。
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“二聯(lián)系”是指在授課方法上，一是要理論聯(lián)系實際；二是要前后知識聯(lián)系。
“電力系統(tǒng)分析”課程的主干內(nèi)容是三大常規(guī)計算，多數(shù)教材的主干內(nèi)容圍繞著此三大計算進行了詳細的數(shù)學推導和分析，理論性較強，很少聯(lián)系實際應用。對于少課時的”電力系統(tǒng)分析”課程來說，第一，絕對不能按照傳統(tǒng)“電力系統(tǒng)分析”教材照本宣科，應著重推導思路的講解，揭示其中的難點、重點和注意點，應更加格外的著重聯(lián)系實際應用，向?qū)W生講解清楚，所講理論計算在實踐中有什么用途，什么場合會用到，如何運用。第二，可結(jié)合實際電力系統(tǒng)，進行實例教育，而不是僅僅浮于書本上文字。比如，可以以某個地區(qū)的電網(wǎng)為例進行講解，如何建立該實際電網(wǎng)的等值電路和數(shù)學模型，如何進行潮流計算和分析，如何將計算結(jié)果運用于電網(wǎng)的規(guī)劃、設計和運行控制中去，并且給學生提供計算機例程，讓學生了解如何運用計算機手段進行電力系統(tǒng)的計算和分析。這樣，將一個實際的地區(qū)電網(wǎng)作為教學例子，始終貫穿于教學中去，從穩(wěn)態(tài)分析到暫態(tài)分析，再到穩(wěn)定性分析，從而給學生提供一個實際應用的例子，讓學生加深理解課本內(nèi)容，真正掌握電力系統(tǒng)的計算分析方法，提高活學活用的能力，避免出現(xiàn)課堂所學知識與生產(chǎn)實際相脫節(jié)的常見弊病。
二是要前后知識聯(lián)系，包括本課程內(nèi)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”、“電磁場”等知識的聯(lián)系。例如，“電路”中，學生熟悉的是直流電路和簡單的單相、三相交流電路的計算，已知量和待求量是電壓、電流，多采用解析法進行精確求解。在“電力系統(tǒng)分析”中，涉及的是復雜電力系統(tǒng)三相交流電路，屬于工程計算，工程計算的一個特點是近似計算，應向?qū)W生闡明這一點，避免有的學生鉆入牛角尖。在“電力系統(tǒng)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(jié)點電流守恒，而是節(jié)點功率守恒。所以，在學習“電力系統(tǒng)分析”時，應引導學生注意轉(zhuǎn)換思維，從所熟悉的“電路原理”的思維，轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)的、高壓的、三相的、具有工程特點的“電力系統(tǒng)分析”的思維，避免理解錯誤和錯誤理解，這是在“電力系統(tǒng)分析”課程教學實踐非常常見的問題。再例如，在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中和電力系統(tǒng)暫態(tài)分析中，所用的分析方法是不一樣的，在穩(wěn)態(tài)分析中用的是相量分析法，而分析電力系統(tǒng)暫態(tài)過程不能直接使用相量分析法。“為什么呢？”通過問題提問，引導學生去主動思考。接著，可簡單回顧“電路”中講授的相量分析法的基礎，以及電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)有什么特點，為什么電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)可以運用相量分析法，而電力系統(tǒng)暫態(tài)過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，從而讓學生知道如何運用所學知識去解決工程實際問題。在講這一節(jié)時，還應補充講解相量和向量、矢量的區(qū)別，避免出現(xiàn)混淆和用錯。通過這種教學方法，既能鞏固先修課程所學的知識，加深對先修知識的理解，又能加強對現(xiàn)學知識的理解。再例如，電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析、暫態(tài)分析和穩(wěn)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(jié)內(nèi)容時，應解釋清楚本章節(jié)所涉及的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的特點，為何在本章節(jié)使用了與前面章節(jié)不同的發(fā)電機模型，或為何前面章節(jié)的發(fā)電機模型不適于本章節(jié)所述的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)等。從而，通過聯(lián)系、對比前后知識，讓學生能對所學知識融會貫通，概念清楚，避免出現(xiàn)用錯和錯用的情況。
（三）三重視
“三重視”是指在教學要素上。教學是以教案內(nèi)容（知識）為載體，教師將教案內(nèi)容傳授給學生，幫助學生學習并掌握教案內(nèi)容的活動。以“教”而言，教師為主體，不僅傳授知識，而且展開其內(nèi)涵；以“學”而言，學生為主體，不僅承繼知識，而且深入其內(nèi)涵。而學生的學是教學的最終目標。因此，教案、教師和學生組成了教學的三大要素。為了達到理想的教學效果，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，更要重視學生的學習效果，即，要同時重視課堂教學的三大要素，任一要素不理想，都會影響最終的教學效果。
教案內(nèi)容是教師的教和學生的學的對象，為了達到理想的教學效果，首先，教案內(nèi)容應該是學生感興趣的東西，在主觀上愿意并樂意持續(xù)去學習并掌握的東西。因此，應清晰掌握學生的學習心理，并在教學內(nèi)容上，盡最大可能的滿足學生的學習預期。經(jīng)調(diào)查，大學生在學習知識時往往注重實用、能學到東西、有助于未來職業(yè)發(fā)展，如果簡單易懂、充滿趣味，那么更好。而“電力系統(tǒng)分析”的主干內(nèi)容是三大常規(guī)計算，理論抽象，枯燥難懂，那么，如何將課程內(nèi)容往學生感興趣的方向去靠，是值得研究的問題。筆者經(jīng)過幾年來的用心探索，總結(jié)出來以下幾點：1、教案內(nèi)容不應是課本內(nèi)容的簡單重述和再現(xiàn)，應是補充了當今生產(chǎn)實踐中活的實際內(nèi)容，應與生產(chǎn)實際相同步，讓學生能了解到校門外、課本外、學術(shù)外的生產(chǎn)實際，而不僅僅是課本上死的文字和虛而不實的理論知識；2、教案內(nèi)容應充滿知識性，應向?qū)W生適量提供一些與本課程或本專業(yè)相關(guān)的科學與技術(shù)，以提高學生的專業(yè)能力，擴大知識面和信息量，讓學生切實感受到學有所獲，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(nèi)容，如“電路”、“電機學”、“電磁場”、“數(shù)值分析”等，在準備教案時，應將先學的課程知識巧妙的融會貫通于本課程內(nèi)容中，一來加深對先學知識的理解，二來給學生提供一個活學活用的實例，讓學生可以以此為例，在以后的工作中舉一反三，提高知識應用能力；4、應補充本課程領域國內(nèi)外同行當前的技術(shù)狀況和發(fā)展動態(tài)，從而讓學生了解就職于工作崗位上的前輩們正在從事的事情，從而對自己的未來職業(yè)有個初步的了解，意識到在學校里、課堂上還應補充的知識；以上四點是在準備教案時應注意的地方，高水平的教案是教師的水平和責任心的體現(xiàn)，需要多年用心的摸索、推敲和積累。
在教學中，教師的作用是編寫教案、課堂教學以及解答疑惑。除了按上文提出的原則準備教案內(nèi)容和進行課堂教學外，教師還應注重自身水平的不斷提高與進步，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(nèi)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，平日里應心系學生，認真推敲，站在學生的角度去思考問題，準備教案。課堂師生互動環(huán)節(jié)，首先，可以引導學生去主動的思考，而不是被動的接受；二是可以讓學生參與到教學中來，而不是死板地坐在下面，麻木的機械式的收聽教師的講演；三是，可以對課堂節(jié)奏，稍事停頓和修整，讓學生緊繃的腦神經(jīng)也得以休整。當發(fā)現(xiàn)學生的學習效果與預期出現(xiàn)偏差時，應及時調(diào)整課程進度和節(jié)奏、教學方式和方法。
三、結(jié)論
根據(jù)“電力系統(tǒng)分析”課程內(nèi)容的特點，筆者結(jié)合前人的經(jīng)驗與筆者自己多年的摸索，針對缺乏實驗和實踐環(huán)節(jié)支持的少課時“電力系統(tǒng)分析”課程，探索出了“一明確，二聯(lián)系，三重視”的教學方法，其涵義是：“一明確”是指在教學內(nèi)容上，要明確教學目標；“二聯(lián)系”是指在授課方法上，要理論聯(lián)系實際，后面知識聯(lián)系前面知識；“三重視”是指在教學要素上，要同時重視教師、學生和教學內(nèi)容三要素的影響，在教學過程中形成以學生掌握知識為中心，以培養(yǎng)能力為重點，以提高專業(yè)素質(zhì)為目標的教學方法。該教學方法在實踐教學中取得了良好的教學效果，學生對知識的理解更透徹，對知識的掌握更扎實，同時也促進了學生知識應用能力的提高。
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