多向融合探究式课堂教学改革以电力系统自动化

近年来，随着教育部专业工程认证工作的推广，以及以出口为导向（OBE）教学理念的普及，在专业核心课程的建设和教学过程中，专业教师愈加重视学生创新实践能力培养，以及专业复杂工程问题解决能力的提升。

“电力系统自动化”课程的核心教学知识点包括电力系统中常用自动装置的实现要求、原理、方法和应用，以及远程监控与调度自动化的功能、组成、应用等。一方面，随着智能电网、智慧能源、电力泛在物联网等新概念的兴起，电力系统自动化、信息化、智能化程度越来越高，其自动化实现所需涉及的知识领域、关联技术不断拓展，对专业人才的知识维度和能力需求也越来越高。另一方面，作为典型的多学科知识交叉课程，其涉及教学内容包括电力系统自动装置、远程监控与调度自动化相关的专业理论，也包括自动控制理论、计算机和通信技术、嵌入式智能装置技术、决策策略和智能算法等，集理论分析、系统设计、软硬件开发、建模仿真、算法研究等为一体，非常适合专业学生多学科知识融合应用能力、创新实践能力和复杂工程问题解决能力的培养和提升。

本文提出多向融合探究式课堂教学改革思路，并详细描述其在“电力系统自动化”课程的实施方案以及典型案例。针对本课程核心章节知识，分别精心设计对应的探究式课题。每个课题任务均按照专业复杂工程问题的理念进行设计，使其具有较好的知识深度和广度，内容涉及原理分析、软件设计、硬件设计、建模仿真、策略研究、算法研究等。课堂教改实施中，要求学生按照学习小组方式组团队，各团队可根据自身兴趣和能力评估自由选择至少其中两个课题任务进行实施，并在学期后期进行集中性的答辩交流。课程团队多年的教学实践表明，多向融合探究式课堂教学法对于本课程的课堂教学效果具有非常显著的提升，对于专业学生创新实践能力和复杂工程问题解决能力的提升具有很大帮助。

一、多向融合探究式课堂教学法

多向融合探究式课堂教学法的本质，是在目标课程的课堂教学实施过程中，将“多向融合”教改思想和“探究式”教改模式进行有机结合。其核心目的在于：培养学生多学科知识融合应用能力、创新实践能力，以及专业复杂工程问题解决能力。其实施关键在于：紧密结合目标课程各章节核心知识点，充分融合相关学科关联知识和专业教师优势科研资源，合理设置一系列具有专业复杂工程问题特征的探索式课题任务，充分协调课堂内外以小组形式实施探索任务，并配套合理、公正的过程性评价机制。

“电力系统自动化”课程是一门知识融合性很强、综合能力要求很高的专业课程。一方面，课程内容与实际系统应用的强关联特性决定学生需要具有较强的创新实践和复杂工程问题解决能力；另一方面，课程内容涉及专业理论、装置原理、系统开发、算法策略等，决定其需要与专业广联学科知识进行较深度的融合。因此，在本课程课堂教学中引入多向融合探究式课堂教学法，必然可以产生很好的教学效果。

结合“电力系统自动化”课程特征，多向融合的具体实施内容主要包括（在电力系统自动化课程教学中的内涵）：

1.认识式教学与探究式教学方式的有机融合；

2.优势科研资源与课程教学资源的反哺融合；

3.“第一课堂”理论和“第二课堂”实践的融合；

4.课程核心知识与多学科关联知识的融合应用；

5.过程性评价和终结性评价的评价机制融合。

二、多向融合探究式课题设计

（一）发电机自动并列知识模块

设计的探究式课题名称为：“准同期并列装置开发与应用”。课题任务主要包括：

1.查阅文献，综述现有并列装置实现方案；

2. 基于可视化软件开发平台（VB、VC、Java、Python等），设计开发准同期并列程序，要求实现内核算法，及可参数模拟调节、并列过程展示的界面（软件方向）；

3.基于嵌入式实验模块（单片机、DSP、ARM），或者PLC控制器，设计开发准同期并列装置，要求可模拟准同期并列实施逻辑和过程（硬件方向）。

（二）电压和无功功率调节知识模块

设计的探究式课题名称为：“励磁系统稳定器仿真、分析与设计”。课题任务主要包括：

1.基于MATLAB/Simulink仿真平台，构建典型电力系统励磁控制仿真模型，利用根轨迹法分析其稳定特性及缺陷；2.基于Control System Toolbox，进行系统模型补偿环节设计，零、极点配置和参数修正，利用根轨迹法分析其稳定性补偿效果，获得系统最优稳定补偿方案。

文章来源：《电力系统自动化》 网址: http://www.dlxtzdhzz.cn/qikandaodu/2021/0709/1031.html