电能质量分析与控制研究生课程建设与教学改革实践*

孙丽颖 白锐 郭栋

辽宁工业大学电气工程学院 辽宁锦州 121001

1 研究生课程建设与教学改革的必要性

教育部发布的《关于改进和加强研究生课程建设的意见》中，明确要求各培养单位要高度重视课程对研究生培养的重要作用，要进一步加强课程建设。《学位与研究生教育“十三五”规划》也明确提出必须加强研究生课程的教学改革，构建研究生课程教学保障体系，探索在线开放等形式的教学方式。研究生课程的教学质量对后续研究生培养过程有重要的影响[1]。

近年来，随着硕士研究生扩招，二本学校研究生招生规模不断扩大，同时生源结构和质量也发生很大变化，因此，加强研究生的课程建设和课程教学模式改革势在必行。本文以电气工程专业研究生课程电能质量分析与控制为例，探索课程建设的新思路，进行课程教学改革研究与实践。

2 电能质量分析与控制课程建设与教学的现状分析

2.1 课程内容陈旧，不适应人才培养需求

课程是人才培养的重要载体，随着电气工程领域科学技术的发展，研究生培养过程中的课程内容也必须与科技发展同步，才能适应经济社会对人才培养的需求。然而，目前学校电气工程专业研究生课程“电能质量分析与控制”的内容更新较慢，偏重基础，与学科前沿发展不匹配。课堂讲授内容主要包括电能质量基本概念、电能质量现象的描述及电能质量标准、电能质量的数学分析方法、传统电能质量分析与改善措施及电能质量控制技术等。基本围绕传统电能质量展开研究，很少涉及新能源接入后的新型电力系统电能质量相关问题的最新研究。同时，课程设置过分强调理论知识的学习，与工程实践结合不够紧密，缺乏典型工程案例分析。

2.2 教学模式、教学方法和手段，不适应课程教学改革

现有研究生课程教学模式、教学方法和手段比较落后单一，课堂仍以教师讲授为主，网络课程资源建设进展缓慢；课堂教学组织形式比较松散，处于学校教学质量监控薄弱环节。个别研究生理论基础比较薄弱，大部分研究生学习方法、思维习惯还停留在本科阶段，只局限于教材上的知识，缺乏自主学习能力和批判性思维。因此，急需改革课程教学模式和教学组织形式，充分发挥课程育人的重要作用。

2.3 评价方式单一，不适应成果导向评价

现有研究生课程教学评价大都延续传统的考试课期末一张卷、考查课交个结课报告的方式，这种传统的课程评价方式不能有效地评价学生的学习效果，即没有面向成果产出。由于缺乏过程考核评价，导致学生不重视平时学习过程，精力投入有限则很难发挥课程教学对研究生创新思维、能力拓展的培养作用。

3 电能质量分析与控制课程教学资源建设

3.1 课程教学内容的更新与优化

电能质量分析与控制的课程目标是通过本课程的学习，使学生全面系统地掌握电能质量的相关理论知识，具备基本的科学研究素养与分析问题能力，为学生从事电能质量相关工作或其他电气工程工作奠定理论基础和解决复杂工程问题的能力。在课程内容设置上，既要考虑与本科生教学内容的合理衔接，避免重复教学，又要兼顾部分研究生基础薄弱的现状。

在两年来的教学改革实践过程中，不断将电能质量研究领域最新学术成果融入课程教学内容中。增加智能电网和微电网对传统电网电能质量产生的影响、能源互联网下的电能质量新需求和发展趋势等内容，如屋顶光伏已广泛应用，对电力系统谐波含量产生重大影响，低次谐波以2、3、5、7次为主，高次谐波含量较高，分布在开关频率及其倍频附近；增加电能质量分析方法的最新研究成果，通过分组任务的形式引导学生查阅文献资料，如共同研读分析基于遗传算法优化神经网络的电力系统谐波。通过讲解实际新能源接入大电网给电能质量控制技术带来了很多新问题的工程案例，教学内容突破教材的限制延伸到学术发展动态前沿，激发学生探索新领域的科研兴趣，培养学生严谨的治学态度。根据学生的教学反馈结果持续改进和优化课程教学内容。

3.2 慕课教学平台的完善与教学资源建设

基于以学生为主体的 OBE（成果导向）理念，修订和完善了课程大纲、课程教案、多媒体教学课件、教学日历、课程考核实施方案等教学文件。基于辽宁工业大学慕课（MOOC）网络教学平台，建设“电能质量分析与控制”课程线上教学平台。按照教学大纲设置3个教学单元，包括传统电能质量分析与控制、电能质量分析软件应用和智能电网电能质量控制技术等，并细化每部分教学内容，分解关键知识点。持续更新和完善图片、视频等教学资源。

建立了典型工程案例库，包含电能质量现象工程案例、电能质量数据处理案例、电能质量数学分析方法案例、电能质量分析软件应用案例、电能质量检测仪器应用案例等20余个，并在持续增加；建立了文献资源库，持续收集中外电能质量相关研究最新文献资料，充实到文献资源库中，作为课程拓展教学资源，供学生课后自学使用。

任课教师积极关注电能质量研究相关微信公众平台，并甄选课程相关内容推送给学生开阔视野，如亚洲电能质量产业联盟的“现代电网中的电能质量问题及其优先级”“应对不断增长的电网复杂性——从电能质量视角”、清华大学能源互联网创新研究院的“能源互联网灵活电力交易下的电能质量发展浅谈”、NE电气的“新一代电力系统面临的电能质量问题与技术挑战——电源云讲坛”、电力电子网的“智能电网背景下电能质量若干新问题及发展趋势”等。

4 电能质量分析与控制课程教学模式改革与实践

4.1 以学生为中心的混合式教学模式改革

在电能质量分析与控制的授课过程中，积极开展以学生为中心的线上线下混合式教学模式改革。基于MOOC网络教学平台、QQ课程群等开展线上教学活动，引导学生充分利用网络资源，多途径获取学术前沿知识，培养学生的获取资源的能力；在线下教学过程中，根据课程教学内容采用案例式、讨论式、互动式等多种教学方法，建立开放的自主学习模式。

课程采取的具体措施主要包括：1）课前，教师在课程MOOC在线教学平台（学习通）发布线上预习任务，并根据本节课的教学内容特点，设计课堂讨论思考题，使得学生带着任务完成自主学习，并将疑惑和问题带到线下课堂课程学时中。2）线下课堂，约60%为教师主讲，这部分教学内容主要是讲授电能质量相关的基本概念、理论和方法，对课堂讨论环节涉及的重点难点进行归纳和总结等；其余30%的学时主要采取翻转课堂、讨论式学习等形式，针对预留讨论思考题展开课堂讨论，学生主讲、教师点评，师生共同研讨；10%的学时完成本节内容相关的5～10小题课堂测验，检验课堂教学效果。3）引入分组任务环节，本课程设计3个分组任务，包括电能质量数学分析方法应用研究、现代电力系统电能质量新问题、电力系统谐波的研究现状等。3～4名研究生组成一个学习小组，共同完成分组任务，课前通过查阅文献资料，合作学习形成小组汇报材料，在课堂上1名同学代表或小组同学合作以PPT演讲的形式进行汇报答辩，研究生之间开展研讨，教师围绕报告内容、PPT制作和演讲表现等方面进行点评，以促进研究生对电能质量相关知识的学习，以及文献阅读能力和学术报告撰写能力的提升。

通过这些举措，切实激发了学生对课程学习的兴趣和积极性，大大提高了学生的课堂参与度，分组任务拓展了研究生的知识面和对某一领域了解的深度，通过汇报演讲锻炼了研究生的文献查阅能力、总结归纳能力、PPT制作能力和学术报告撰写能力等，通过小组共同完成任务，锻炼了学生分工协作的能力。这些能力和素质的培养都为今后课题研究的开展奠定了良好的基础，实现了以学促研。

4.2 基于MOOC网络教学平台，提升课程课堂教学效果

利用MOOC等网络资源迅速发展起来的在线教育已经改变了传统课堂教学的教育模式。开展线上线下混合式教学模式改革，成为课程教学模式改革发展的新趋势[2-3]。本课程借助网络教学平台和手段，加强了师生之间的沟通和交流。在混合式课程建设探索过程中，在教学组织形式上也利用翻转课堂、分组任务等多种形式，构建混合式教学模式，将师生互动融入教学活动的全过程[4]。对于本科阶段没有电能质量知识基础的学生，可以通过课前自主学习课程相关线上教学资源，补充相关知识储备。反之，可以重点关注课程拓展教学资源。

4.3 融入课程思政的批判性科研思维训练

本课程为研究生第二学期的专业课，以课程内容为依托，结合任课教师多年的科学研究经历和体会，将科学研究思维融入课堂教学。特别是在指导学生研读文献资料的过程中，有意识地训练学生的批判性思维，在学习文献解决问题方法的同时，要能够正确看待设计原理方法的适用条件及局限性，理解文献设计方法在当时技术条件下的合理性等。分组任务报告中，要求学生不仅仅简单介绍一篇文献，还要能够综合总结归纳一系列相关课题文献成果的研究现状，并引导学生尝试评价现有文献成果的优缺点、提出自己的想法和思路，使学生以本门课程学习为载体得到基本的科研思维训练，为第三学期末撰写文献综述报告、开题答辩打下良好的基础。

4.4 科学合理的课程考核评价体系构建

在电能质量分析与控制课程教学改革实践中，充分考虑到本校学生的理论知识基础和应用能力培养要求，构建科学合理的课程评价体系，重视学习过程的评价，突出反映学生的学习水平和能力。

本课程总成绩构成：平时MOOC线上教学50%+分组任务30%+结课报告20%。平时MOOC线上教学包括平时自主学习、课堂讨论、随堂测验等累积得分；分组任务包括多媒体课件制作、课堂演讲等教师评价（占60%）及组间互评（占40%）；结课报告为课程结课后，围绕近两年现代电网电能质量问题研究、电能质量综合评估与综合治理等，撰写5 000字文献综述结课报告，要求重点突出、结构合理、言简意赅，能充分反映该领域的发展态势。

结合学生互评强化对学习过程的考核和多元化评价。如在学生分组任务中，由学生评委与授课教师共同独立评分，加权得到本次分组任务的最终成绩等，使课程总评成绩更能反映学生的学习过程、能力水平和综合素质。这种评价改变了单纯以期末一次性考试结果决定成绩的状况，学生的学习积极性也明显提高。

5 结束语

经过两年的课程建设和教学改革实践，已经初步建成了较完善的线上课程资源；线上线下混合式教学模式得到实践检验，多元化的课程评价体系充分反映了学生的素质和能力，应用效果良好。课程教学效果反馈评价调查结果显示，98.2%的学生认同线上线下混合式教学模式，并愿意积极参与到课堂互动中；所有学生都认可分组任务教学组织形式，认为自己在任务小组中能够发挥作用并有所收获；95.4%的学生认为线上课程资源比较丰富，基本能够满足自己的学习需求，其中15.2%的学生希望增加电力系统自动化等前修课程的相关基础知识资源。下一步将继续密切关注电能质量研究发展动态，不断更新和优化课程教学内容，丰富课程教学资源，供本科阶段没有开设相关课程的研究生课前预习使用；积极开展课程思政教学改革，培养学生科技报国的家国情怀。