創(chuàng)新高校人才培養(yǎng)機制是十八屆三中全會提出的明確要求。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)人力資源強國等戰(zhàn)略部署，落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》，教育部啟動實施了卓越工程師教育培養(yǎng)計劃。[1]惠州學(xué)院為配合國家教育戰(zhàn)略，促進學(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，其中電子科學(xué)系的電氣工程及其自動化專業(yè)成為首批試點專業(yè)之一。

電氣工程及其自動化專業(yè)以卓越工程師實驗班模式，探索“三創(chuàng)型”專業(yè)人才培養(yǎng)的可行方式，著力加強學(xué)生對工程實踐的了解、專業(yè)知識與應(yīng)用的結(jié)合，強化培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力、優(yōu)秀的學(xué)習能力以及團隊協(xié)作精神。這對教師的教學(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謹、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、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)運行過程密切相關(guān)，同時又有大量的計算，學(xué)生普遍反映學(xué)起來難度較大。隨著計算機技術(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，特別是美國提出進行新能源革命從而帶動美國經(jīng)濟復(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)手段等實踐創(chuàng)新方面的改革勢在必行。

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)習結(jié)束后完成以下4個任務(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.計算電力系統(tǒng)正常運行狀況下的功率、電壓的分布(即潮流分析);

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

4.計算電力系統(tǒng)在各種擾動下能否維持穩(wěn)定運行(即穩(wěn)定分析)。

簡略地說，就是掌握復(fù)雜電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模，并能夠進行潮流、故障、穩(wěn)定3大計算。課程的主體結(jié)構(gòu)由以上對應(yīng)的4部分組成，每個部分包含若干章節(jié)內(nèi)容。為提升學(xué)生對課程的認知，筆者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗，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?

2.參照電機學(xué)，如何建立發(fā)電機、變壓器、電力線路和電力負荷等元件的數(shù)學(xué)模型，對于多電壓等級的電網(wǎng)，如何對各元件參數(shù)進行電壓等級的歸算，進而構(gòu)建電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型。有名制、標幺制，精確法、近似法在進行電壓等級歸算時有什么異同之處?

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“潮流”這一詞的理解。電力系統(tǒng)就是一個大的電路網(wǎng)絡(luò)，那么“潮流計算”與一般的“電路穩(wěn)態(tài)計算”有什么異同之處?

4.在復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計算機算法中，節(jié)點被分為幾種類型，已知數(shù)和未知數(shù)各是什么?這與實際電力系統(tǒng)中的哪些設(shè)備(廠站)相對應(yīng)?

5.為什么要用對稱分量法求解電力系統(tǒng)不對稱短路故障時的故障電流?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算不對稱故障的短路電流?

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)過程中體會到，用問題來引導(dǎo)學(xué)生可以提高學(xué)習的導(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，要讓學(xué)生理解每個方法、步驟的意義，以免因為內(nèi)容龐雜而失去對問題全貌的了解。[5]

三、實踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新

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

(一)開放實驗教學(xué)模式

電力系統(tǒng)綜合實驗室，由3臺“WDT-IIIC電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺”和1臺“PS-7G型電力系統(tǒng)微機監(jiān)控試驗臺”及相關(guān)設(shè)備組成，是一個自動化程度很高的動態(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)高度自動化、信息化、數(shù)字化的特點，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的檢測、控制、監(jiān)視、保護、調(diào)度的自動化，并使教學(xué)實驗管理現(xiàn)代化。對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驗內(nèi)容之外，還要在課余時間對實驗平臺能完成的其他內(nèi)容作試探性研究和拓展。學(xué)生通過實驗平臺開放的接口做課程設(shè)計和研究，拓寬了視野，加深了對理論知識的理解。

(二)自主研發(fā)、修復(fù)實驗裝置模塊

綜合設(shè)計實踐教學(xué)是高等學(xué)校培養(yǎng)“卓越電氣工程師”專業(yè)教學(xué)計劃中的重要部分。本課程鼓勵學(xué)生在實踐過程中自己動手設(shè)計裝置，完成相關(guān)實驗內(nèi)容，或者對舊實驗裝置進行維修，恢復(fù)裝置功能。學(xué)生通過這種實踐，對實驗過程和內(nèi)容有了更深刻的理解，提高了動手能力。