劉文麗　程杉　劉會(huì)家　趙辛欣

摘要：在教育部組織實(shí)施的試點(diǎn)學(xué)院改革背景下，從人才培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)變方法入手，引進(jìn)國(guó)內(nèi)先進(jìn)的中國(guó)電科院的電力系統(tǒng)綜合程序（PSASP），應(yīng)用于電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)促進(jìn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革，開(kāi)設(shè)面向?qū)W生的PSASP綜合設(shè)計(jì)課程，以期達(dá)到試點(diǎn)改革目標(biāo)。文章介紹了試點(diǎn)學(xué)院的概念；綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及重要性；面向?qū)W生的PSASP綜合設(shè)計(jì)課程教學(xué)的開(kāi)設(shè)方法、模式、內(nèi)容、考核標(biāo)準(zhǔn)等。并對(duì)相應(yīng)課程教學(xué)改革實(shí)踐做出了總結(jié)，提出了對(duì)后續(xù)改進(jìn)的啟示。

關(guān)鍵詞：試點(diǎn)學(xué)院；教學(xué)模式改革；PSASP；綜合設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）21-0062-02

引言

教育部組織實(shí)施的普通本科高校試點(diǎn)學(xué)院教學(xué)改革為高等院校順利培養(yǎng)復(fù)合型、適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的人才提供了重要參考。在次改革計(jì)劃指導(dǎo)下，結(jié)合我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展形勢(shì)以及我院電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的具體情況，我們進(jìn)行了一系列面向?qū)W生的綜合設(shè)計(jì)課教學(xué)探索，以便于探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綜合培養(yǎng)學(xué)生積極性、主動(dòng)性和實(shí)踐能力的方法。從而全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，幫助高校實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力和素質(zhì)并重的人才培養(yǎng)模式，達(dá)到整個(gè)人才培養(yǎng)模式的進(jìn)步。

一、試點(diǎn)學(xué)院的概念

試點(diǎn)學(xué)院改革是通過(guò)設(shè)立“教育教學(xué)改革特別試驗(yàn)區(qū)”而展開(kāi)的（這些實(shí)驗(yàn)區(qū)一般來(lái)至普通本科高校的各專(zhuān)業(yè)學(xué)院）。然后在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)逐步推進(jìn)以學(xué)院為基本實(shí)施單位，以人才培養(yǎng)體制改革為核心，以學(xué)院與社會(huì)創(chuàng)新資源協(xié)同發(fā)展為路徑的綜合性改革，是中國(guó)教育體制改革的一種試點(diǎn)方法。

被設(shè)立為試點(diǎn)學(xué)院的機(jī)構(gòu)可在人才培養(yǎng)模式上進(jìn)行一系列改革探索，以便實(shí)行全面發(fā)展與個(gè)性發(fā)展相結(jié)合的培養(yǎng)模式。如：可鼓勵(lì)本科生早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)課題、早進(jìn)科研團(tuán)隊(duì)，將科研優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為育人優(yōu)勢(shì)；加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)踐教學(xué)比重；另外，鼓勵(lì)根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，會(huì)同合作單位修訂完善人才培養(yǎng)方案等。

二、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及重要性

實(shí)驗(yàn)課是教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課，可以幫助學(xué)生鞏固之前課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和科研基礎(chǔ)能力，使之逐步具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。這種授課形式通常由教師在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)指導(dǎo)，借助實(shí)驗(yàn)儀器，讓學(xué)生操作，并觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)然后分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果等[1]。這種教學(xué)形式相對(duì)理論教學(xué)更具直觀性、綜合性和創(chuàng)新性，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和觀察分析客觀世界的能力。

高等工科院校技術(shù)基礎(chǔ)課及專(zhuān)業(yè)課所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)一般是理論講到一定程度后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并且多是對(duì)應(yīng)單一學(xué)科和章節(jié)的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，只驗(yàn)證該章節(jié)的理論，從學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)規(guī)律出發(fā)，這些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生加深課程內(nèi)容理解能起到一定作用，方便學(xué)生掌握基本儀器的使用測(cè)量方法，但各實(shí)驗(yàn)間通常聯(lián)系不大，內(nèi)容較單一，只屬于驗(yàn)證性的。綜合設(shè)計(jì)性課程是以一門(mén)課程教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生所學(xué)的多門(mén)課程內(nèi)容的綜合。改革的指導(dǎo)思想為：充分利用學(xué)校教育資源，打破課程間界限，融合學(xué)生所學(xué)知識(shí)，有機(jī)結(jié)合各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將不同專(zhuān)業(yè)課單獨(dú)開(kāi)始的實(shí)驗(yàn)改為集中開(kāi)設(shè)，同時(shí)降低驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比重，提高教育資源利用率。

針對(duì)綜合性課程的開(kāi)發(fā)，必須首先滿足課程教學(xué)基本要求，盡可能在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課基礎(chǔ)上做適當(dāng)延伸，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)狀選題，最好將開(kāi)設(shè)的綜合性設(shè)計(jì)課程與相關(guān)企業(yè)現(xiàn)狀結(jié)合，方便經(jīng)過(guò)試點(diǎn)之后全面鋪開(kāi)。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)性課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠全面運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，綜合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中所學(xué)的內(nèi)容、測(cè)量方法和儀器使用等各項(xiàng)能力。這可以很好的檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的掌握程度，也可以衡量學(xué)生多方面的能力，是其他基礎(chǔ)性教學(xué)無(wú)法替代的[3]。因此，研究綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式對(duì)探索人才培養(yǎng)改革有重要意義。

三、面向?qū)W生的PSASP綜合設(shè)計(jì)課程教學(xué)

大系統(tǒng)、大互聯(lián)是當(dāng)今電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，使用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和監(jiān)測(cè)模式已經(jīng)越來(lái)越適應(yīng)不了發(fā)展需求。利用計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和在線監(jiān)測(cè)，可大大縮短計(jì)算時(shí)間并有助于提高計(jì)算精度。我們所開(kāi)設(shè)的電力系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課是以某一實(shí)際工程為對(duì)象，在借助相關(guān)軟件（如：CAD、PSASP）輔助計(jì)算和分析基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)該門(mén)課程的實(shí)踐使學(xué)生能夠依據(jù)實(shí)際要求，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行一定的規(guī)劃，并完成其一次、二次部分設(shè)計(jì)，同時(shí)，對(duì)主要電氣設(shè)備設(shè)置必要的保護(hù)。本設(shè)計(jì)是“電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)”重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，是學(xué)生在學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程后的一次綜合性訓(xùn)練，有利于學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固多門(mén)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的知識(shí)，增強(qiáng)工程觀念，培養(yǎng)電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)能力。

PSASP（Power System Analysis Software Package）是電力系統(tǒng)分析綜合程序的簡(jiǎn)稱(chēng)。其由中國(guó)電力科學(xué)院研制，功能強(qiáng)大、使用方便，并且是高度集成的，開(kāi)放性的。PSASP包括電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、固定模型庫(kù)和用戶(hù)自定義模型庫(kù)三個(gè)主要部分，可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各種分析計(jì)算，主要用于電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行及相關(guān)研究，是確定電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的重要工具?？捎糜谶M(jìn)行電力系統(tǒng)潮流、穩(wěn)定等各種計(jì)算，涉及了穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)和各種線性、非線性分析。PSASP計(jì)算功能還在不斷完善和擴(kuò)充，其人機(jī)界面比較方便友好（如基于圖形的數(shù)據(jù)輸入和圖上操作，自定義模型圖以及圖形、曲線、報(bào)表等各種形式輸出），另外，PSASP與一些通用軟件（如Excel、AutoCAD、Matlab等）接口易實(shí)現(xiàn)，從而可充分利用這些軟件的資源[2]。

面向?qū)W生的PSASP綜合設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容主要如下：學(xué)生根據(jù)所給定的原始資料（包括地理位置接線圖、擬建電廠機(jī)組容量、擬建變電站要承擔(dān)的負(fù)荷量、氣象條件等），完成以下設(shè)計(jì)——（1）依據(jù)所原始資料提供的數(shù)據(jù)，確定電網(wǎng)接線方式（包括電氣接線方式和電壓等級(jí)的確定等），選定發(fā)電機(jī)、變壓器及線路型號(hào)參數(shù)；（2）根據(jù)所選定的型號(hào)及物理參數(shù)，進(jìn)行基于psasp的潮流、短路、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果（報(bào)表和圖示化結(jié)果）記錄；（3）制定無(wú)功平衡方案，給出各節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償容量；（4）通過(guò)對(duì)電網(wǎng)的短路、保護(hù)、整定計(jì)算，設(shè)計(jì)電網(wǎng)的繼電保護(hù)方案；（5）依據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)所選設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，畫(huà)出二次配置圖；（6）確定并繪制電廠的主接線方案，通過(guò)短路計(jì)算，選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備（進(jìn)行保護(hù)整定計(jì)算，設(shè)計(jì)繼電保護(hù)配置方案）；（7）通過(guò)潮流計(jì)算網(wǎng)損和電壓降落；（8）熟悉相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)電氣圖進(jìn)行規(guī)劃化的繪制。

在開(kāi)設(shè)本課程前學(xué)生需要學(xué)過(guò)的課程包括《電力系統(tǒng)分析》、《發(fā)電廠電氣部分》、《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》，需要查閱的文獻(xiàn)包括《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化設(shè)備手冊(cè)》《水電站電氣主接線圖冊(cè)》等。實(shí)驗(yàn)室提供應(yīng)用軟件，由專(zhuān)門(mén)的指導(dǎo)教師進(jìn)行指導(dǎo)，學(xué)生可以分成幾個(gè)小組根據(jù)興趣分別完成設(shè)計(jì)內(nèi)容的不同部分，比如：（1）（2）（3）（7）（8）；或（1）（6）（7）（8）等。為期一周的設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，我們建議詳細(xì)時(shí)間安排及步驟為：首先，布置設(shè)計(jì)內(nèi)容，了解設(shè)計(jì)基本方法，熟悉相關(guān)軟件，完成發(fā)電機(jī)、變壓器、線路參數(shù)型號(hào)選型；然后，選定各節(jié)點(diǎn)補(bǔ)償容量，制定無(wú)功平衡方案，輸入潮流計(jì)算參數(shù)數(shù)據(jù)，借助psasp軟件進(jìn)行潮流、短路、暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算；第三天，計(jì)算短路電流，進(jìn)行保護(hù)整定計(jì)算，設(shè)計(jì)保護(hù)配置方案，設(shè)備選型，制定說(shuō)明書(shū)和計(jì)算書(shū)；最后兩天，繪制主接線和二次圖紙并整理報(bào)告成果。最終經(jīng)過(guò)一星期的設(shè)計(jì)，提交一份設(shè)計(jì)成果（包括電氣設(shè)備選型及PSASP運(yùn)行結(jié)果說(shuō)明書(shū)；設(shè)計(jì)方案說(shuō)明書(shū)等各一份）。

四、結(jié)論

近兩年綜合設(shè)計(jì)課程的教學(xué)實(shí)踐證明，學(xué)生通過(guò)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)及操作對(duì)電力系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)有了深刻的體會(huì)，免除了憑空想象造成的理解上的困難，增加了學(xué)習(xí)興趣，對(duì)專(zhuān)業(yè)課知識(shí)點(diǎn)的理解和運(yùn)用有很大的幫助，并且加強(qiáng)了學(xué)生應(yīng)用工具和加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作解決實(shí)際問(wèn)題的能力。另外，我們也得出以下啟示：綜合設(shè)計(jì)性課程的內(nèi)容編排可以參考西方國(guó)家，加強(qiáng)啟發(fā)性和討論性?xún)?nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，激發(fā)其個(gè)性發(fā)展，力爭(zhēng)具備綜合性、典型性和探險(xiǎn)性特點(diǎn)；綜合設(shè)計(jì)性課程的設(shè)置方面，可以給出一個(gè)或多個(gè)課題，因材施教，讓學(xué)生根據(jù)自身興趣及水平自由選擇；綜合設(shè)計(jì)性課程的形式方面，建議做到多種多樣，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，采用多層次逐漸深入的教學(xué)安排，由簡(jiǎn)到難，由小到大；提倡學(xué)生結(jié)合各種科研產(chǎn)品和社會(huì)需求進(jìn)行興趣型綜合實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)個(gè)性發(fā)展；另外，在具體教學(xué)過(guò)程中，若學(xué)生設(shè)計(jì)方案不合適，教師不能直接把正確方案提供給學(xué)生，要認(rèn)真指導(dǎo)其更改提高，以免降低學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)不到綜合課程的目的。

總之，綜合設(shè)計(jì)性課程有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，高等教育必須從思想上重視針對(duì)該類(lèi)課程的教學(xué)改革，加強(qiáng)人力、財(cái)力和物力的支持及投入，力爭(zhēng)培養(yǎng)出符合社會(huì)發(fā)展需要的高素質(zhì)綜合型人才，達(dá)到試點(diǎn)學(xué)院改革預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]舒奎，唐樹(shù)森，王立.電類(lèi)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新與實(shí)踐[A].電子高等教育學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集，2004.

[2]陳少華，李惜玉.面向?qū)W生的PSASP教改實(shí)踐[A].第三屆全國(guó)高校電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)論文集[C].2007.

[3]莫琳.在綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，2004，（8）：157-159.