摘要：
《电力系统分析》是电力系统自动化方向的主要专业课，在课程体系中发挥着“承前启后”的作用，有着兼具理论性和工程性的特点。在以培养目标为导向、以学生为中心的教育理念驱动下，本文从理论教学和实践教学两方面入手，讨论《电力系统分析》课程基于工程教育认证标准的教学改革。
关键词：
电力系统分析；培养目标；工程教育认证
一、前言
工程教育认证作为高等教育认证的重要组成部分，属于专业认证，是由专业性认证机构（协会）组织工程技术专业领域的教育界学术专家和相关行业的技术专家，以该行业工程技术从业人员应具备的职业资格为要求，对工程技术领域的相关专业的工程教育质量进行评价、认可并提出改进意见的过程[1]。我校的电气工程及其自动化专业的综合改革是以工程教育认证工作来引领的，旨在培养能够从事与电气工程有关的装备制造、系统运行、自动控制、信息处理、试验分析、电力电子等技术开发以及计算机应用等领域工作的宽口径复合型工程技术与管理人才。通过模块化课程体系有效地推进培养目标和毕业要求的实现。《电力系统分析》是电力系统自动化模块的主要专业课，占据整个模块课总学分的1/3。该课程作为《电路基础》、《电磁场》和《电机学》等先导课程的延续以及《电力系统继电保护原理》、《发电厂电气部分》、《电力系统调度》和《高电压技术》等后续课程的基础，发挥着“承前启后”的作用，有着兼具理论性和工程性的特点。该课程的目标定位为：要求学生掌握电力系统的基本内容和基本概念；熟悉电力系统的基本运行方式和调节方法；熟练掌握电力系统的基本分析和计算方法；掌握电力系统各种故障及其分析方法；了解电力系统的稳定性分析，为培养高素质的电力工程技术人才奠定坚实的基础。在以培养目标为导向、以学生为中心的教育理念驱动下，本文从理论教学和实践教学两方面入手，讨论《电力系统分析》课程基于工程教育认证标准的教学改革。
二、教学内容、方式和方法的探索
（一）教学内容的合理配置
《电力系统分析》主要包括电力系统的稳态分析和暂态分析两部分。重点讲述电力系统的三大常规计算，即潮流计算、短路计算和稳定性计算，这也是本门课程的重点难点所在。其中，稳态分析部分的电网等值电路、电压降落和功率损耗是潮流计算的基础，电力系统正常运行方式的调整与控制是潮流计算的应用。暂态分析部分的同步电机的数学模型是基础，其电磁暂态过程主要针对故障分析时的短路计算，机电暂态过程主要针对稳定性计算[2]。在教学过程中，三大计算自然要重点讲述，但是其中的计算机算法部分可以适当压缩学时，因为相应的课程实验、课程设计和毕业设计部分会有针对三大计算的具体上机操作。而相应的基础知识部分则需要仔细讲解，尤其是部分同学《电路基础》和《电机学》掌握的比较薄弱，基础知识部分如果进度过快，会导致后边的三大计算根本无法理解和掌握。《电力系统分析》除了具有较强的理论性，还有一定的工程性。根据已就业同学的信息反馈，在教学过程中，应适当地引入个别工程实例以及目前的电力系统新技术专题，让学生能将所学的理论知识和实际的工程联系起来，激发学习的兴趣和动力。
（二）教学方式的多元化
该门课程的理论性较强，教学方式仍以多媒体和板书结合的教师讲解为主。然而课程中涉及到大量的计算，需要习题（作业、课堂讨论和课堂测验）来支撑。由于作业是在课下完成的，不可避免地出现部分同学互相抄袭的现象，导致不能通过作业来准确地反映出学生对知识的掌握情况。课堂讨论和测验的方式，一来可以方便教师准确地观察学生的真实水平，二来通过学生到讲台上讲解习题，提高学生课堂的参与度，便于学生自己找出彼此间的差距，活跃课堂气氛，激发学习兴趣。除了上述传统的课堂教学之外，还可以通过网络课程的形式，将课程相关的电子资源分享给学生，并通过网络论坛的形式，开展课程内容的相关讨论。
（三）教学方法的灵活性
《电力系统分析》中有一些比较难以理解的章节，需要采用较为灵活的教学方法来授课。比如，同步电机突然三相短路分析这一节，涉及的内容较多，既有电机方程，又有短路电流计算，看起来十分复杂，尤其对一部分数学基础不好的同学，看到这些复杂的公式会直接望而却步。因此，教学过程中不应该侧重具体的公式推导，而应该先从基本思路着手，和之前学过的较为基础的电路知识进行类比讲解。比如：把“短路前”和“短路后”看成电路中动态电路的“换路前”和“换路后”；短路电流的计算方法和“三要素”法相类比，即分别求出起始值、稳态值和直流、交流分量的衰减时间常数，带入“三要素”法的表达式中，得出短路电流的计算公式。这样，学生先从整体思路上有一个清晰的框架，然后，再针对每一部分进行具体的数学计算，就不会产生思路不清的困扰。
三、实践教学的探索
如前所述，该门课程具有一定的工程性，需要相应的课程实验、课程设计、毕业设计和实习等实践教学环节，这样才能使本专业的毕业生达到相应的培养目标和毕业要求。
（一）基于PSASP的课程实验[3]
课程实验设置的主要目标是通过实验，培养学生的基本实验技能，加深对电力系统的理解，学生利用仿真平台完成电力系统参数的录入、潮流计算、短路计算、功率特性和功率极限等实验，初步掌握电力系统的基本分析方法，加强对电力系统分析知识的掌握能力。上述目标通过让学生使用PSASP（电力系统分析综合程序）软件，在本专业的电力系统仿真实验室完成电力系统潮流计算仿真、电力系统的短路计算仿真、单机—无穷大系统稳态运行方式和电力系统功率特性和功率极限等实验。学生通过上机实验，能够基本掌握电力系统的分析方法，甚至个别同学还在使用PSASP的同时，使用MATLAB软件实现相关的潮流和短路计算[4]，并对两种结果进行比较分析。
（二）课程设计和毕业设计
该门课程的课程设计是用单独的一周时间来完成的，具体分配了3个设计题目，由学生自由分组和选题。主要是希望学生通过开展课程设计锻炼解决实际工程问题的基本能力（查阅资料、工程问题的数学计算和分析、报告的撰写及团队合作）。课程设计题目的选取来源于相关的科研项目，以潮流计算和短路计算为核心的相关工程性问题。主要考察对手算潮流和短路计算基本方法以及计算机潮流和短路计算的掌握情况。具体分组为2人一组，组员过多，会导致个别组员实际承担的工作过少；一人独立完成，时间不够充裕。因此，2人一组可以较好地分配工作和保证课程设计的顺利完成。课程设计的验收工作以现场答辩的方式来完成，答辩成绩占总成绩的40%。指导老师会针对每组提交的设计报告，提出2～3个问题，同时要求现场演示计算机仿真过程，并根据具体情况，提出1～2个问题，如果超出3个问题回答不正确，则视为课程设计不通过。答辩过程中，选择同一题目的小组之间可以互相提问和评价，该环节占答辩成绩的20%。这样有利于学生加深对设计题目的理解和认识，同时找出设计过程中的不足以及同他人之间的差距。毕业设计安排在大四的下学期，除了《电力系统分析》，其他相关的专业课程学生都已经选修完毕，具有一定的综合运用电力系统相关知识的能力。设计题目来源于科研项目中的小项目，以锻炼学生开展项目研究的能力。毕业设计比之课程设计，题目要复杂得多，是对整个大学期间所学相关专业知识的整体验收。《电力系统分析》所学相关知识作为毕业设计题目的核心内容，是对该课程教学效果的另一种验收形式。相比考试而言，能更加有效地检验毕业生是否具备了培养目标和毕业要求中罗列的基本能力。
（三）实习环节
课程相关的认识实习和生产实习由于电力行业的特殊性，使得学生只能在变电站和发电厂进行参观，而不能进行具体地操作。这个过程中就需要带队的教师能够在参观前和参观过程中对所学知识的具体应用进行讲解，以提高实习的效果。通过学生对实习的反馈情况来看，大家对实习单位的兴趣比较大，在具体参观过程中，对电力设备和电力系统接线和运行方式的认识得到了加深，使原来仅停留在原理图和结构图上的电力系统形象化。同时，学生对毕业后所能从事的工作有了一定的了解，更能激发相关专业课程的学习兴趣。
四、结语
通过以上教学内容、方式和方法的探索，使学生能更易于理解和掌握本门课程的理论知识，而实践教学的具体开展，则通过课程实验、课程设计、毕业设计和实习环节来确保学生将所学的理论知识用以分析和解决具体的工程性问题，更好地达到本课程的培养目标，从而自下而上地支撑本专业学生的毕业要求，使培养出的学生成为电气工程相关领域的复合型工程技术与管理人才。
作者：柳晶晶 单位：广州大学机械与电气工程学院
参考文献：
[1]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015，（02）：15-19.
[2]夏道止.电力系统分析[M].第二版.北京：中国电力出版社，2015.
[3]钟慧荣，蒋秀洁.PSASP在电力系统分析实验教学中的应用[J].实验科学与技术，2008，（06）：72-75.
[4]徐敏，彭瑜.MATLAB在《电力系统分析》教学中的应用[J].电力系统及其自动化学报，2010，（03）：152-155.
