启发式教学对电力系统教学的应用

我校的电气工程及其自动化是一个老牌专业，有着深厚的基础和底蕴。作为地方性本科院校，如何传承历史，开拓创新，优化培养体系，培养国家急需的专业应用型人才，是一个既现实又重要的问题，因此很有必要对电气专业课程的教学改革进行一系列研究。电气工程专业课程进行教学改革，首先要改革的是教学理念。应该将教学与实践充分有效地结合在一起，作为电力工程专业教学的核心。让学生在学习基本理论知识的同时，充分参与到实际电力系统分析软件的开发应用，分析处理运行数据，培养学生工程应用的能力[1]。

“电力系统自动装置”是电气工程及其自动化专业的专业课，其先修课程有以下几个：“电力系统暂态分析、电力系统稳态分析、电力系统继电保护、电力电子技术、自动控制原理、发电厂电气部分”等。由于该课程涉及知识面广，课程内容比较抽象，难以理解，学生普遍反映该课程是专业课中最难的一门课程。当前，由于课程设置的改革，“电力系统自动装置”课程所安排的课时越来越少，在我国各个高校的“电力系统自动装置”课程的计划学时大致在32学时，而我校该课程的课时在2014年以前是40学时，其中理论教学课时占32学时，实验教学课时占8学时；2014年后该课程的总课时更改为32学时，去掉了8个实验教学学时，从而导致该课程的教学内容与教学学时两者间的矛盾，要解决这个矛盾，就需要对我校“电力系统自动装置”课程的教学模式进行相应的改革。而随着电力电子技术、计算机技术和现代控制技术的快速发展，课程所需要传授的内容却越来越多，教学标准也越来越高。传统的教学模式已不能达到现阶段的教学要求，对“电力系统自动装置”课程教学模式进行改革势在必行。

1启发式教学的提出

孔子的“不愤不启，不悱不发”，这正是现阶段所倡导的“启发式”教学方式。作为全新的教学模式，“启发式”教学能够满足教学的基本要求，采用“启发疏导，循循善诱”的方式，科学地、充分地发挥学生的积极性和主动性，以期能够提高学生的想象力和动手能力，提高学生的综合素质。更加说明了这是一种科学、有效的教学方法[2-3]。启发式教学是一种科学的、先进的教学思想,该教学模式各环节的安排是以学生为中心，强调传授知识与引导学生思考相结合,培养学生积极思维的能力,不但使学生学到了一定的专业知识,也提高了学生的思考能力,培养了他们掌握探求新知识的方式和方法[4-6]，而不是在课堂讲授中不能把向学生传授现成知识作为唯一的目的,或主要的目的。启发式教学一个重要的方法是有规划地进行讨论，这也凸显了该教学形式的高级性。并且在国外应用十分普遍。教师在讨论课前设置问题,让学生独立地查找相关资料进行分析和研究,在课堂上发表自己的意见和看法,让学生进行相互讨论,发表自己的观点。教师通过启发式教学，可激发学生的求知欲，从而培养学生的思维能力和自学能力。

2启发式教学的应用

2011年我校电气工程专业已成为省级重点学科，目前正有望申报博士点，在此契机下，本人认为对电气工程专业课程进行教学方法改革很有必要。基于此，本研究提出启发式教学在“电力系统自动装置”课程教学中的应用。现阶段，“电力系统自动装置”的授课方式是以课堂讲授为主。该方法最大的作用是可以快速地、集中地向学生传授新的知识。它对于“引进新内容”等方面是有效的，但是对于“应用新知识”以及“对学生学习情况作出评价”是不适合的。若是在传授的过程中，仅是“填鸭式”地向学生灌输各种自动装置的结构和特点以及工作原理，学生则很难领悟到各种装置的原理、结构和功能，也因此丧失了兴趣。因此，需要进行教学改革，利用启发式教学模式，将学生引入到教学中来，教师在讲授时注意启发、诱导方式，结合实验元器件、实验操作、实验现象、实验结果等，引导并激发学生思维，活跃课堂气氛，调动学生学习。教师对于基本概念、原理和方法进行透彻的讲解，指出教材中的重、难点内容，对于关键问题要重点讲解。在教学过程中，应举出相关的例子，让学生思考、讨论，最后总结规律，这样可以充分调动学生学习的积极性，一些重要的理论知识能够轻松掌握。通过对“电力系统自动装置”课程教学方法的改革，利用启发式教学调动学生的学习积极性、加强学生能力培养，这对提高教学质量，培养创新型人才具有重要意义，从而使“电力系统自动装置”进入了一个新的教学阶段。

3启发式教学的实施方法

3.1直观式启发

直观式启发教学，指的是教师实用实物教具，或者是在课堂上进行示范性操作，或者是播放相关的音像资料等直观的手段向学生进行讲授新的知识，激发学习兴趣的教学方法。例如，在讲述发电自动控制系统的组成和工作原理时，运用实物模型系统讲解，对照实物系统对发电自动控制系统的各个元件的作用、功能进行介绍，然后再通过实物模型系统实时运行，在操作过程中讲解系统中P-F控制器和Q-U控制器各自的工作原理，通过实验来说明这两个控制器是维持电能质量的自动装置，并通过微机监控和示波器来直观显示运行参数和结果，这样就可以快速掌握电力系统自动装置的原理。

3.2图示式启发

图示式启发是指采用多媒体教学的方式进行授课，教师有效地利用多媒体、动画图文、声像等动态性的优势，丰富、清晰及真实地向学生传授知识，以便学生在学习的过程中形成自己的思维结构。例如，教师在进行“数字式励磁调节器原理框图”的传授时，可以利用具体装置元件部分的实际照片，再加上一些文字说明，或者是Flash软件将该原理充分地讲解清楚，将“电力系统并网”以动画的形式演示。不仅能够增强视觉效果，而且还可以使学生有种身临其境的感觉，就会更加容易地理解所讲授的内容。从学生调查和成绩反馈来看，这些辅助工具教学效果良好。

3.3设疑式启发

电力系统自动装置课堂教学中可以在每次上课的时将本次课的要讲的内容以设疑的方式引出，这样让学生心存疑问，就有探究后面内容学习的兴趣，因此急切渴望得到问题的答案，从而会主动进行下一部分的学习。比如在介绍绪论这一节时，在教学过程中教师首先启发学生思索电力系统电能质量通过什么来维持，衡量电能质量的参数主要有哪两个，为什么电力系统自动装置能保证电能质量，电力系统自动装置有哪两种类型，以及如何对电压和频率进行调节等，通过这样的悬疑式启发必然会激发学生学习的主动性和积极性。

3.4类比式启发

类比式启发是将一些具有共同属性的知识进行归类比较，让学生找出他们的相似之处，然后准确地掌握知识点背后的物理意义。例如Q-U控制器和P-F控制器都属于发电机自动调节的内容，通过一系列公式的推导，机端电压和发电机的频率进行调节实现对无功和有功的控制，而机端电压的大小可通过调节励磁电流来控制，发电机频率的大小可通过调节发电机调速系统来控制。

3.5有序式启发

有序式启发指的是按课程计划的规律性，设计出一个适合学生认识规律的过程，把复杂的问题简单化，逐步降低思维的梯度，让前后的问题相互有关联，逐一深化，最终解决所以的问题。比如在电力系统自动装置第一堂课时教学过程中，教师首先启发学生思索电力系统电能质量通过什么来维持，衡量电能质量的参数主要有哪两个，为什么电力系统自动装置能保证电能质量，电力系统自动装置有哪两种类型，以及如何对电压和频率进行调节等，这种教学方法必然会调动学生学习的积极性。

3.6讨论式启发

有计划地上好讨论课，讨论课的最大优势是将教师的指导、学生的独立钻研、集中讨论三者有效地结合在一起，要有意识、有目的地进行合作教学，让教师与学生随时地变换角色。要想课堂讨论达到与其的目的，首先应该选择合适的论题，因此，在讨论之前，教师要精心收集资料选择论题、设计讨论的方式方法，学生根据论题查阅资料，分组讨论，然后进行总结分析，让学生在自由的课堂氛围里各抒己见，畅所欲言，让不同的思想之间发生碰撞，锻炼团结的意识，培养学生自学和探究的能力。例如，在进行“同步发电机励磁自动控制系统”的讲解时，可以根据学生的情况进行分组，让不同组的学生对于同步发电机恒UF方式起励、恒α方式起励以及恒IL方式进行分析讨论。然后各自选择一个主题作为讨论的对象，查阅相关的资料，分析比较不同的励磁方式以及控制方式对于电力系统安全运行的影响。教师设置相关问题，让学生从不同的角度进行分析和思考，学生在积极地思考和讨论中不仅掌握了知识，而且将知识从头至尾地贯穿起来，培养了学生分析和解决问题的能力。

3.7理论联系实践式启发

教学与科研、生产有机地结合在一起,充分展示了理论联系实际的思想,也符合教育面向社会以及经济建设的需求。“教-产-研”相结合不但可以增强教师的科研水平,而且也提高了教师的教学水平,使课堂的教学内容得以丰富和更新,也适应了现代科技的发展。例如，该研究者主持的风电并网系统的稳定性研究就需要利用电力系统自动装置对风电系统的电压和频率进行调节，使风电并网后的系统稳定运行。这就需要应用到电力系统自动装置原理这门课程中P-F和Q-U控制器的有关知识原理，才能很好地解决实际电力系统中所存在的问题。

3.8回顾式启发

回顾式启发，是指运用提问、讨论以及多媒体演示等方式,在课堂的前几分钟内回忆了上节课的内容，不仅可以使内容具有连贯性，也增加了学生听课的主动性。综上所述，教师通过不同形式的启发式教学，激发了学生的积极性和求知欲望，培养学生的思维意识和自学能力。教师对于基本概念、原理和方法进行透彻的讲解，指出教材中的重、难点内容，对于关键问题要重点讲解。在教学过程中，应举出相关的例子，让学生思考、讨论，最后总结规律，这样可以充分调动学生学习的积极性，一些重要的理论知识能够轻松掌握。

4结语

该文对启发式教学模式在电力系统自动装置课程教学中的应用进行了研究，分析了启发式教学在《电力系统自动装置》课程中具体该怎样实施，怎样才能切实提高《电力系统自动装置》课程的教学质量，改善《电力系统自动装置》课堂的教学效果。教师教学过程中整体把握教学内容，启发和引导学生对问题进行思索，调动学生学习主动性和积极性并激起学生学习《电力系统自动装置》课程的兴趣；培养学生掌握探求新知识的正确态度和方法，使学生的自学能力和自主创新的能力得到大幅度开拓；使学生的电气专业技能得到全面提升，从而培养用人单位满意的电力专业人才。

作者：匡洪海 李圣清 李军军 罗钦     单位：湖南工业大学电气与信息工程学院