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教学与科研互动模式的课程体系建设与实践


2019-01-01

  摘要:针对电气工程专业《电力系统分析》教学内容和课程体系进行改革与创新,提出了教学与科研互动模式的教学体系建设与实践,将教学内容与工程实际的最新技术相结合,丰富了课程内涵;以教学、科研、实践为主线,更新教学观念,改变教学方法;采用现代化教学手段,运用案例仿真演示,提高教学效果;实施科学研究与创新能力培养相结合的教学实践,激发了学生学习的兴趣,提高学生综合素质,培养学生的实践能力、创新能力及初步的科研能力。实现了以教学促科研、以科研为教学的目的,通过对教学内容和课程体系的建设,采用教学与科研互动模式的教学实践,提高了教学质量和教学效果。

  
  关键词:教学 科研 实践 课程体系
  以教学促科研、搞好科研为教学,是当今高等教育教学改革的主要目标。教学改革涵盖了学科建设、教学内容、课程体系、教学方法与手段等多方面,只有全方位的教学改革才能达到不断完善高等教育的目的,从而实现创新型、应用型、复合型人才培养的根本目标。作为高等院校的工科教师,应不断地改革完善自己所教的课程,为社会培养有创新思想合格人才。本文针对电气工程及其自动化专业的《电力系统分析》课程体系和教学内容进行了改革与实践,提出了“教学与科研互动”的课程教学创新模式,构建了“将教学内容与工程实际的最新技术相结合,丰富课程内涵”的课程教学内容改革理念与思路,优化了教学内容;创建了以“教学、科研、实践”为主线,更新教学观念,改变教学方法,采用现代化教学手段,运用案例仿真演示,提高教学效果;实施了科学研究与创新实践教学相结合的实践体系,利用项目教学法,提高了学生综合素质。通过教学实践,解决了专业课程教学过程中教学内容繁、多、杂与教学时数偏少的矛盾,将教学目标与企业技术需求紧密结合,实现了以教学促科研、科研为教学的目的,在我校电气工程及其自动化专业教学改革中,应用效果显著。
  一、将教学内容与工程实际的最新技术相结合,丰富课程内涵
  教材的选取与教学内容的优化。“电力系统分析”、“发电厂电气”、“高电压技术”、“电力系统继电保护”等课程是本校电气工程专业新开课程,这几门课程与电力系统的工程实际有着密切的联系,在电气工程整体学科框架之下开展课程教学改革与实践研究,将“电力系统分析”、“发电厂电气”、“高电压技术”、“电力系统继电保护”等课程形成课程链,优化课程体系、整合教学内容、丰富课程内涵、培育学科生长点、强化电力网络模型构建、运行状态分析、安全分析等意识、促进课程之间交叉渗透。
  目前,电气工程专业的专业课程教材的版本很多,现有的很多中文教材从内容上看差别不大,教学内容仍然是在“以学科为中心,知识为重点”的观念,偏重于理论和知识的传授。特别是数值计算在整个教学内容中占了很大的比例,使学生把大量的精力用于复杂计算,忘记了科学计算与工程运用的相互关系,计算的目的是为了分析问题和解决问题。由于这些课程研究的是实际的电力系统中的相关环节的专业知识,涉及到大量工程中的知识和概念,在教材选取和内容处理上应结合工程实际。通过认真阅读和研究国内外同名课程的教学情况和教学资源,课程组讨论了选用中文、外文教材相结合的原则,“电力系统分析”课程选用外文原版教材。
  由于教学改革的需要,“电力系统分析”课程教学时数比以往减少,教学内容多、繁、杂,学科专业技术发展快,教材更新慢。要培养创新型、复合型人才,对所授课程的教学目的和知识内涵十分明确,根据专业特征,结合学科专业发展方向和行业发展最新技术,增加新能源的开发与利用、新型电气设备的发展趋势、发展动态、研究热点等内容,将大规模电网的运行状态与安全分析为切入点,优化整合教学大纲和教学内容,删除过时的知识,使优化后的课程教学内容与知识结构更加科学合理、先进、实用。充实了电气工程及其自动化主干课程的教学大纲及教学内容,丰富电气工程专业课由理论到实践的课程体系,把教学内容提升到一个新的水平,以培养学生的专业思维和创新灵感。
  二、以教学、科研、实践为主线,更新教学观念,改变教学方法
  培养学生的独立思考能力,创新能力是传统教育和现代教育的根本区别。传统教学中,普遍采用的满堂灌输的教学理念和方法,与世界一流大学的引导式、启发式、互动式的研究型教学理念和方法之间,存在较大的差距。有鉴于此,我们对专业课程进行了改革的尝试,改传统的学科型教学为应用型教学,使学生由被动的接受者转变为主动的参与者和积极的研究者。以教学、科研、实践为主线,更新教学观念,改变教学方法。创新型人才的培养,需要科研的支撑,教师拥有敏锐的创新思维才能培养出具有创新能力的学生,科研工作水平的提高是提高创新型教学的关键。坚持创新教学与科学研究相结合,实现教学科研互动。在创新教学中挖掘科研思想,深入钻研教学内容每一个知识点的内涵,面向生产实际和专业前沿发现问题,寻找课题,以挖掘创新潜能和发现所要解决的问题;将科研搞好,也可进一步促进教学工作,把科研工作中所取得的一些成果及科研论文中的主要论点引入课堂教学和指导学生毕业设计(论文)中,以此启发学生独立意识与专业思维,形成师生互动,激发学生的创新灵感。学生的应变素质、创新能力就在解决问题的过程中得到培养。
  三、采用现代化教学手段,运用案例仿真演示,提高教学效果
  响应教育部关于积极推广使用现代化教育教学手段的要求,主要包括:(1)采用多媒体教学,中、英文相结合电子教案;(2)教学要求和电子教案在网上公布(3)利用教师邮箱等答疑和讨论;(4)利用电子邮件递交和批改作业,(5)仿真教学。授课主要利用中文讲解,加必要的英文术语,便于学生课后阅读和领会教材内容。
  为了让学生学习并理解电力系统的实际运行情况,采用电力系统分析和可视化平台(Power World Simulator)进行系统仿真分析,将电力网络的潮流计算、短路计算、无功补偿等运行结果可视化显示在屏幕上,非常直观,使学生对系统运行情况一目了然。帮助学生更好的理解关键概念,让学生立刻看到课堂中学到的概念如何应用在实际工程,并加深理解,激发了学生对电力系统领域的兴趣,提高了教学效果。
  四、坚持科学研究与创新实践教学相结合,提高学生综合素质
  根据专业建设的需要,结合学科发展前沿,将实验室建设成集实验、实习、新产品开发与设计及科学研究于一体的多功能实践教学平台,实现了工程素质训练、科学研究试验与专业技术进步的有机结合。电力网络仿真软件(Power WorldSimulator)在北美地区等调度中心成功应用,并已在国内南方电网各大电力调度中心使用。结合教学内容,学生利用课内、课外时间,采用电力网络仿真软件进行仿真实验,自己动手构建电力网络,将所学知识灵活的应用到实验当中,在实验过程中,结合部分电力网络的实际数据进行系统稳态运行及故障状态分析,使实验过程更接近于实际的电网环境,真实再现实际电网运行的动态过程,提出系统故障的解决方法,增强学生对于电力网络安全的意识,缩短学校教育与电力行业要求的差距,使毕业生能尽快地胜任工作。提高同学们学习的积极性,对电力系统的学习有了更进一步的理解。
  结合电力行业特征,采用校企互动教学方式,组织学生到大型火力、水力发电厂、风力发电场、变电站等地参观实习,了解发电厂及变电站实际生产及运行情况,了解企业技术需求。针对企业需求,结合仿真软件组织学生共同进行模块开发,借助传统学科积累,把教学研究与工程设计、科学研究接轨,大大地调动了学生的学习积极性。采用项目教学法,通过实施一个完整的项目,把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。项目是指以制作或设计一种具体的、具有实际应用价值的产品(软、硬件)为目的的任务,面对企业技术需求,将教学内容的理论知识和实践技能相结合,加深对已有知识、技能的应用,同时还要求学生能够主动学习新知识,灵活运用新学到的知识、技能来解决项目实施过程中所遇到的实际问题。使学生能将本课程所学的知识在项目实施过程中进行演练。在项目实施过程中,学生通过查阅必要的参考资料,向教师和专家进行请教等多种途径获得项目所需的理论知识和实现项目的具体方法,为项目的讨论做好准备。对于分组进行的项目,还要集体分工准备,互相交流,以调动全体成员的积极性和创造性,独立提出解决问题的方法,写出项目的实施方案。项目实施主要靠学生的自主学习和相互间的协作为主,在此阶段教师随时对学生遇到的问题给予指导,帮助学生解决在开发过程中遇到的难题,并督促学生及时完成项目实施计划的各个环节,以保证学生能够严格执行操作规程,按计划完成项目任务。项目评定是对整个项目教学实施情况的验收,也是对学生在该项目执行过程中取得的成绩做出评价,找出存在的问题,为项目的完善设计提供依据。通过几年的教学尝试,每年有20多名学生参与项目的设计和开发工作,并且出色地完成了课程设计及毕业论文;同时,教师和学生深入企业,发现问题,找到了科研工作的切入点,师生共同研究,帮助企业解决生产过程中所遇到的难题和关键技术问题,部分研究成果已在企业进入试用阶段,产生直接经济效益,形成教学、科研与实践的良性循环。五、结语

  本文构建了以教学与科研互动模式的教学实践体系,提出了将教学内容与工程实际的最新技术相结合,丰富了课程内涵,教学中发现课程教学内容新体系实施效果好,并且压缩了课堂教学课时数;以教学、科研、实践为主线,更新了教学观念,改变了教学方法;采用现代化教学手段,运用案例仿真演示,提高了教学效果;实施科学研究与创新实践教学相结合的课程实践体系,依托校企合作,实施项目教学,锻炼了学生的独立工作能力、综合职业能力和协作精神,缩短了理论与实际工作的差距,提高了学生的创新性和学习积极性。同时,老师和学生共同为企业解决了技术难题,企业为学生提供了实习场地,学生的综合素质得以提高,就业竞争能力和工作适应性得以增强,毕业生深受用人单位欢迎。几年的教学实践证明,采用教学与科研互动模式的课程体系建设,是一条切实可行的教学改革的途径。同时,通过教学,提升了教师教学与科研水平,在我校电气工程及其自动化专业教学改革中,应用效果显著。
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