运筹学论文-面向电力系统的“运筹学”教学改革与实践

论文核心提示:

 摘要:“运筹学”是三峡大学电力系统及其自动化专业硕士生培养方案中一门重要的专业基础课。为了让学生学以致用,针对本专业面向电力系统的特点,从工程应用的角度,对“运筹学”课程教学进行了改革:将本课程教学视为由理论部分、案例分析与实践部分三个密切联系环节所组成的有机整体,优化教学内容、突出教学重点、整合教学方法、改进考核方式。实践表明改革提高了学生的专业素质和科技创新能力。   关键词:电力系统;运筹学;课程体系;教学改革

  摘要:“运筹学”是三峡大学电力系统及其自动化专业硕士生培养方案中一门重要的专业基础课。为了让学生学以致用,针对本专业面向电力系统的特点,从工程应用的角度,对“运筹学”课程教学进行了改革:将本课程教学视为由理论部分、案例分析与实践部分三个密切联系环节所组成的有机整体,优化教学内容、突出教学重点、整合教学方法、改进考核方式。实践表明改革提高了学生的专业素质和科技创新能力。
  关键词:电力系统;运筹学;课程体系;教学改革
  作者简介:游文霞(1978-),女,湖北嘉鱼人,三峡大学电气与新能源学院,副教授。(湖北宜昌443002)
  基金项目:本文系“面向电力系统的运筹学与最优化理论课程体系改革与实践”(项目编号:YKC201009)的研究成果。
  中图分类号:G642.0     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2012)17-0043-02
  运筹学是一门广泛应用现有的科学技术知识和数学方法解决实际中提出的专门问题,为决策者选择最优决策提供定量依据的科学。[1]由于运筹学侧重解决实际问题,三峡大学电气与新能源学院自2000年获得电力系统及其自动化专业工学硕士点以来就开设了该课程,并将其设置为基础学位课。设置该课程的初衷是要求电自专业硕士研究生能够运用数学优化的思维方法解决电力系统的实际问题。通过本课程的学习,学生应当掌握基本的定量思维技巧,并具有运用科学的定量分析方法解决电力系统实际问题的能力及思维习惯,为后期进行科学研究打下坚实的理论基础。因此,本课程在电自专业硕士研究生的培养体系中占有重要地位。
  传统的“运筹学”教学过于注重定义的解释、定理的推导以及手工演算的训练,缺乏对运筹学分析问题、解决问题方法的讲授,学生普遍觉得“运筹学”难学,培养出的学生存在“学而不知其用”的通病。为了克服这些问题,切实提高人才培养质量、加强“运筹学”的专业基础地位并充分发挥“运筹学”在科学研究中的作用,三峡大学电气与新能源学院运筹学课程组教师针对电自专业人才培养面向电力系统的特点,开展了“运筹学”课程教学改革,从教学内容、教学方式以及考核与评价等方面进行了大胆探索,勇于创新,敢于实践,产生了很好的效果。本文就该课程教学改革与实践进行了总结。
  一、教学内容改革
  运筹学是一门应用科学,它来源于实践,在实践中得以发展并服务于实践。电自专业硕士研究生“运筹学”课程担负着对学生定量分析和优化决策电力系统实际问题的能力进行培养的任务。因此,要想取得良好的教学效果,“运筹学”的教学必须从实际电力问题出发,抽象出优化模型并加以求解,并根据计算结果对实际问题进行解释说明。这样既有助于学生消化理论知识,又能够激发学生的学习兴趣。在改革过程中突破原有“运筹学”课堂教学侧重于基本原理和算法的理论讲授模式,根据运筹学在电力系统中的应用实际,重新设计了该课程的教学环节:除了理论教学外,增设了实验教学环节,辅以大量具有电力背景的案例加以分析,并合理分配各部分的教学学时。其中,理论教学是实践教学的基础,案例分析是理论知识的应用,实验教学则为案例分析提供了必要的前提,三个环节有机组合,形成一个完整的教学体系。它们之间的关系如图1所示。
  1.理论与案例分析教学内容设计
  “运筹学”课程具有理论性强的特点,所以要求学生具有较好的数学分析能力。根据“运筹学”课程中各理论方法的特点将理论教学内容分为三大部分:数学规划、组合优化与随机优化。在教学过程中,强调基本原理的讲解、优化方法的运用以及求解算法的推导。
  为了引导学生正确理解运筹学的基本理论方法,培养学生对运筹学的学习兴趣,提高学生应用运本文世纪论文网(www.21cnlunwen.com)提供筹学分析、解决实际问题的能力,真正做到学知所用,在理论教学环节的基础上增加了案例教学,辅以相关电力系统案例分析对理论知识加以强化。电力系统规划、设计和运行中的诸多优化与决策问题都可以运用运筹学来寻求解决方法,例如配电网重构、电力系统检修计划、电力系统的经济运行与控制、水力发电中的水库优化调度、电力系统安全评价、电力需求侧管理、电力市场竞价、电力企业管理等。[2]理论与案例分析教学内容具体安排如表1所示。其中,线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、网络优化与排队论是教学重点。
  表1理论与案例分析教学内容表
  教学内容 教学章节 案例教学
  数学规划 线性规划 输电线路规划问题;发电机组燃料管理问题
   整数规划 配电网时间检修计划问题;发电机组最优启停问题
   目标规划 电力项目优先开发次序问题;电力企业投资规划问题
   非线性规划 火电系统有功负荷经济调度;水火电系统有功负荷经济调度
   动态规划 水库优化调度;发电功率最优增长问题
  组合优化 网络优化 配电网检修最优负荷转移路径问题;配电网重构
   统筹图 电力设备检修规划问题;电力施工进度规划管理
  随机优化 排队论 电力负荷预测问题;电力系统主干网带宽容量决策问题
   决策分析 电力企业绩效评估;电力设备采购决策问题
   对策论 电力市场竞价问题;电力企业管理问题
  
  2.实践环节教学内容安排
  实践环节的增设是为了让学生能够借助计算机软件对运筹学问题进行问题描述、数据处理、模型建立与求解,使学生掌握使用相应软件辅助解决运筹学问题的基本方法,巩固理论课程学习内容,为进一步学以致用打下基础。实践教学内容的安排注重突出理论教学重点。时间安排上,实验教学与理论教学穿插交互进行,相辅相成。  

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