最新高中物理论文范文

高中通用技术课程，它主要是以培养学生的创新能力的一门课程。下面是我为大家整理的高中学生通用技术论文，欢迎大家阅读参考。高中学生通用技术论文篇一：《试谈通用技术课程实践活动的思考》 摘 要：高中通用技术课程以培养学生的创新能力为基本目标，课程性质强调技术设计的过程，鼓励有创新意识的设计，通过实践活动能不断提高技术设计和动手制作试验能力。教学中如何设计好能展现学生创造力的实践环节并有效组织和安排实践活动，是达到课程目标所必须解决好的问题。 关键词：通用技术;实践活动;创新 通用技术课程是一门理论与实践相结合，注重技术与设计，科学与人文相结合，且实践性很强的课程。对这门全新的课程，学生普遍缺乏了解，陌生感较强。刚接触时因为新鲜，有一定兴趣，但几堂课下来后，由于教学环境和条件的限制，难以达到课程目标。 对于一门进入高中课堂时间并不长的新课程，作为教师，必须充分认识到通用技术课程在高中新课程改革中的重要意义和主要任务，以培养学生的技术素养为目标，认真设计并完成教学实践活动。 一、用案例和创设情景激发学生兴趣 兴趣是最好的老师，在当前 教育 选拔体制的大背景下，学生普遍对《通用技术》这样的科目不重视，也不愿意多花时间来学习。因此，教学中首先要让学生感受到通用技术课程的趣味性和实践性，通过案例、情景仿真、实践创新等方式，使学生保持持续的学习积极性，对通用技术课程的学习充满期待。 我们所使用中的教材本身提供了大量的案例，这些案例大多与教学目标结合紧密、重点突出，教学中很适用。但由于各学校环境和条件的差异，以及科技发展与进步带来的巨大变革，单靠教材上的案例难以吸引学生，因此，教师备课时就要贴合自身实际，与时俱进地搜集、整理更多的案例运用到教学中来。在这方面，央视CCTV-10《我爱发明》栏目就可以作为我们案例的重要来源之一。这个栏目所讲述的发明创造案例生动、鲜活，大多来源于我们的日常生活，并不一定有高深的科技含量，但却实实在在地解决了很多生活中的实际问题，具有很强的创造性和实用性。节目中来自民间的发明者的发明和制作经历讲述，让学生感受到发明创造并不是那么神秘莫测和高不可攀，并不是只有高智商或高级知识阶层才能完成，关键在于善于观察和思考，具备发现问题和大胆创新的意识。发明者的亲身讲述，让学生看到了创造发明对社会发展的贡献和给发明者自身带来的变化，从而产生热爱发明的共鸣。通过精心挑选栏目中技术难度和复杂度相对较低，贴近学生生活的内容来作为课堂素材应用到课堂中，必然会触动学生，从而极大地调动学生学习的积极性，将学生带进技术与创新的大门。 单纯的理论知识往往是枯燥乏味的，如果将技术与设计的原理结合到实践，尤其是与学生密切相关的生活实践中，理论知识就有了强大的活力。在“流程与设计”这部分的教学中，就可以和班主任配合，在课堂上通过学生分组讨论、协作设计一主题班会的流程，让学生在设计过程中去理解、掌握流程的概念、组成、表述 方法 等。评选出的最佳流程方案利用班会时间来具体实现，再回到通用技术课堂上来 总结 流程设计和实施的得失。整个教学过程完全以学生为主体，学生自己确定主题、设计各环节内容和参与者，充分发挥学生的主动性和积极性，教师只起引导和点化的作用，学生在愉悦的课堂气氛中完成了这部分的学习。 二、实践与创新的培养 通用技术课程是学生树立创新意识、培养创造与实践能力的有效载体，其课程性质强调技术设计的过程，鼓励有创新意识的设计，通过实践活动不断提高技术设计和动手制作试验能力。教学中如何设计好能展现学生创造力的实践环节并有效组织和安排实践活动，是达到课程目标所必须解决好的问题。 通用技术课程注重理论与实践的统一，学生必须亲力亲为整个设计过程，在过程中展现和提高能力，当前学生普遍欠缺的基本动手技能就成了实现这一目标的重大障碍。凡事欲速则不达，如果一心只盯着终极目标，不顾眼下的实际情况，强制拔高要求，最终可能会完全偏离预期目标。模型和实物的制作是设计活动的重要环节之一，制作离不开基本工具的使用技能和对材料的认识了解。这些基本技能的具备需要一个过程，因此，实践活动的设计必须从最基本和最简单的做起，暂缓或放宽对创新和探究的要求，让活动目标简单而明晰，以顺利完成活动，为后面的高要求打下基础。比如，将简单易行的“纸桥过车”“水火箭”等科技活动搬到通用技术课堂上来，尽管在活动中更多的可能是借鉴、利用别人的 经验 ，甚至是直接模仿，但学生仍然能从制作和竞赛过程中体会到实践能力的提高，既改变了之前眼高手低，看别人做简单、自己动手却困难重重的状态，又养成了规范操作的良好习惯。 在一段时间以锻炼、形成学生基本动手技能为主的活动之后，就要转移到“多样性”和“开放性”为主的实践中来，在活动中最大限度地发挥学生的自由创造能力。个人认为这一类活动才是通用技术课程的精髓所在，但这类活动自由度高，地域环境、学校条件和学生程度的差异使很难照搬书本的实例，老师在设计这类活动时必须充分考虑到现有条件和学生实际，本着少而精的原则，以创新为核心，精心挑选能经历发现问题、方案构思、技术试验、方案优化等过程的项目作为实践活动的内容。比如，在设备和相关工具、器材都比较缺乏的情况下，就可以选定这样一个活动内容：设计一个让鸡蛋从楼上掉下来而不破的技术方案。这个活动所需材料不多，制作中也不需要太复杂和有一定技能要求的设备，简单易行，充满趣味性和竞赛性，最后学生形成的方案也各有独到之处。 信息技术课程开设时间远比通用技术课程长，各学校在设备条件和教学积累上都相对较好，学生也基本具备了一定的信息素养，通用技术实践活动中如果能利用多媒体教学设备来完成相关内容，如，动画、视频演示，试验模拟和仿真等，既加深和提高了学生信息技术能力，又解决了通用技术课程设备和材料缺乏的问题，收到事半功倍之效。比如，在“结构设计”中，为了了解赵州桥的小拱设计是否合理，有没有降低桥的承重，就可以利用Algodoo这样一个方针软件，在计算机上按赵州桥真实尺寸搭建起有小拱和没有小拱的结构模型，通过观察对比小车在桥面运动时拱桥各部分受力和载荷传递的变化，得到半圆形的小拱对桥梁承载能力基本没有影响的结论。 通用技术是一门新的课程，在高中课程中才刚刚起步，面临的困难和问题不少，要走的路也会很长。作为一线教师，需要不断开展、研究通用技术实践活动，通过研究和积累，获取更多的方法和经验，建设多样化的充满活力的课堂，促使学生的技术创造潜能及技术素养得到良好的引导和有效的开发，同时也推动通用技术课程的持续发展。 高中学生通用技术论文篇二：《通用技术课程学生学习状态浅析》 摘 要：从学生听课表情上观察到三种学习状态：即新奇状态――正常状态――放弃状态。加强试验设备的建设，这是推进通用技术课程正常发展最佳的和必须的手段。目前通用技术必修部分的课程设置为两个学年完成教学，每周安排一课时。我觉得将其设置成每周两课时并连堂，一学年完成效果会更好。 关键词：试验设备;能力;状态 我校已经进行了六年通用技术课程教学，一门从无到有的世界各国争相开设的学科，一门正在不断探索、不断成长的课程，需要我们精心的呵护，不断的积累和总结。这六年时间，我进行了三轮的通用技术必修课程教学，发现在教学过程中出现的一些现象似乎成了规律，因此，觉得有必要说出来，供大家参考，并希冀由此让通用技术课程在我校开展得更加顺利和更好，让学生学起这门课时更加高效和更好的培养学生的技术素养。 每轮教学的过程总出现类似的一些特征，从学生听课表情上观察到三种学习状态：即新奇状态――正常状态――放弃状态。新奇状态是在高一开始到上学期第一次月考前，这段时间学习效果很好，学生有渴望听这门课的感觉，老师能感受到教学的乐趣。正常状态是在高一上学期第一次月考到高二开始准备抓反向会考前期间，学生能积极参与课堂，效果不错。放弃状态是高二抓反向会考开始到这门课结束期间，学生处于放弃听课状态，精神状态很差，上课效果不好，学生不大配合教学，老师感觉到的是教学的痛苦。这已经成了我校通用技术课程教学规律性的过程。下面我初浅的分析下原因及提出一些应对办法： 1 原因分析 通用技术是一门高中才开设的课程，学生以前没有接触过，加之课程编排第一章是《走进技术世界》很容易吸引住学生，自然就出现了学生开始时的新奇状态，这是原因之一。另一个更重要的原因，学生才进入高一， 其它 学科的学习压力相对较小，学生处于自然的少有偏见的学习状态，是放松学习的时间，他们能根据自己的喜好而好奇的学习。这就促成了通用技术最黄金的教学状态时间。而到了高中第一次月考后，来自成绩的排名，学生感受到了高考会考学科的压力，加之来至社会功利思想的影响，严重打击了学生的学习热情和好奇心。考试的巨大威力，我每次都能从考试前后课堂学生反应看得真切，强烈的反差，让我感受到了学生内心中的激烈变化和痛苦。考试前全班的朝气和初生牛犊般的神态，讨论时的热烈，透出学生的自信;而考试后部分学生的萎靡，耷拉的头，不愿讨论和缺少兴趣，让我感受到了遭受打击和自信受损的悲痛。每到这时，我总会想，为什么学生的学习热情和好奇心，这么早就被我们浇灭了呢?高一上学期离高考还有很长的时间啊，给学生一学期的学习热情和快乐时光就这么难吗?我们为什么非得让部分学生每个月都要遭到一次打击而抬不起头呢?高一上学期难道就不能取消月考和期中考吗?有必要这么早就为高考准备吗?参加 长跑 的人也是最后阶段才冲刺了嘛，从没见过好的选手一上场就冲刺的，上场就冲刺的肯定跑不出好成绩的。当然月考的威力还是远不及会考高考的威力，所以，第一次月考后，学生新奇的学习状态调整成正常学习状态，少部分分化下去，大多数能认真听课。但到了会考准备时和会考后的高考鼓动下，通用技术课学生的状态就变成了放弃状态。上面的分析可以看出，通用技术课程的学习情况是同考试的压力和紧张程度反向的，抓考试越强，这门课就越难上，学生学习的效果也就越差，学生创新的思维就越弱。我感觉到，高二学生的 创新思维 还不如高一时，为什么呢?始终想不明白。 再一个重要原因，通用技术课后面教学手段的单一，目前缺乏动手的试验设备只能单一的运用多媒体手段，也是学生学习状态差的原因。本来通用技术课程到后面应该是学生动手设计试验，这样可以持续学生学习的兴趣，也是培养学生动手能力，思维能力和创新能力最关键的内容，这也是通用技术的灵魂所在。但我们学校目前没有试验设备与工具，处在纸上谈兵阶段，势必影响学生的学习兴趣，也不能让学生验证自己设计创新成功的可能性，和在制作创新设计的过程中的种种挫折带来的意志磨炼和经验的积累，也更没有办法体会到从设计到制作完成的成功喜悦的感受。这也是导致通用技术课程末期，学生不怎么听课的重要因素。 第三，这门课程的必修部分，安排的时间跨度过长，每周一课时，这样吊着，也不利于这门课的学习。如果有试验设备，或许这个问题还不突出，时间跨度安排长一点，或许有利于学生的思考，但若没有试验设备，这么安排，应该不利这门课程的教学和学习。 2 应对办法 加强试验设备的建设，这是推进通用技术课程正常发展最佳的和必须的手段，也是发展的方向。未来这门课程的发展空间巨大，我们目前还只能上必修部分，并且没有任何的试验设备，所以，只能算开设了这门课程，严格说来，还算不上正常开设。后面的选修部分还有很大的发展空间，也是发展方向。现在，大家看到的中学是在拼高考分数，或许同时你也发现考上大学越来越容易，这个信号告诉我们，未来对中学的要求会从重分数向重能力方向转化，十年后，中学或许是拼学生的能力了，那时，通用技术必是学生家长非常重视的一个部分，所以，改变教育的观念，提前谋划，将对我校长远发展是有利的。 另外，目前通用技术必修部分的课程设置为两个学年完成教学，每周安排一课时。我觉得将其设置成每周两课时并连堂，一学年完成效果会更好，其实课本设计是如此的。就目前的学习态势，最好是高一学年上这门课程并结束，对这门课程本身的教学而言是最为有利的。当然我是站在这门学科的角度思考的，只是给一个角度的参考。 最后，引几句话，作为结束语。看国外怎么认识和对待这门课程，而我们又该如何来看待呢?摘录美国《2061计划》里的几句话：“在人类发展变化的下一个历史阶段，科学、技术、数学是变化的中心，它们引起社会的变化，塑造社会变化，并应对社会变化，是今日 儿童 应对明日世界的基础。”“普通教育应当以神圣的方式，把技术介绍成我们的历史，我们每个人的存在和我们的未来的一个组成部分……技术教育应当是当代儿童和青年人的基本教养。” 高中学生通用技术论文篇三：《试谈高中通用技术教学》 通用技术是一门以提高学生的技术素养、促进学生全面而富有个性地发展为基本目标，坚持基础性、通用性、选择性与时代性的高度统一的学科。它注重学生创造潜能的开发，加强学生实践能力的培养;立足于科学、技术、社会的视野，加强人文素养的教育;紧密联系学生的生活实际，努力反映先进技术和先进 文化 ;丰富学生的学习过程，倡导学习方式的多元化。笔者从事通用技术教学工作已经有三年的时间，结合这几年的教学，谈谈对通用技术这门课的认识。 1 分析教材、分析学情，制定适合的“三维目标” 通用技术课程目标的实现靠教师，教师的水平和能力的高低是课程理念落实成败的关键。教师要想上好一堂课，首先要了解课程目标，要分析本节的教材、学情，才能制定出合适的“三维目标”，进而很好地完成教学目标。 分析教材 分析教材是教师备课中的一项重要工作，是进行教学设计的基础。分析教材，应从全书的角度来看教材，对教材进行系统的、关联的分析，真正做到“用教科书教，而不是教教科书”。 分析学情 学情分析就是学生在学习方面有何特点， 学习方法 怎样、习惯怎样、兴趣如何、成绩如何等。教学活动是为了学生而组织的，只有准确地把握学生的兴趣、学习动机、学习需要、起点水平和认知倾向等实际情况，才能设计出有效的教学程序，使课堂教学效率最大化。 制定合适的“三维目标” 根据新一轮的基础教育课程改革，可以看出，普通高中技术课程从提高学生的人文素养出发，从技术课程的性质和特点出发，从现代社会对未来公民的素质出发，确立了“三维目标”，即“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”。 1)知识与技能。知识是指事实、概念、原理、规律等;技能是指动作技能以及观察、阅读、计算、调查等技能。知识与技能这一目标强调的是基础知识和基本技能的获得。 2)过程与方法。过程与方法指的是认知的过程和方法、科学探究的过程和方法以及认知过程中 人际交往 的过程和方法。 3)情感态度与价值观。情感态度与价值观既包括对己、对人、对自然及其相互关系的情感、态度、价值判断，也包括做事应具有的科学态度、科学精神。 在课程实施的过程中，三个维度的目标是一个不可分割的整体，应注意三者的融合与协调，努力实现三者的统一。要想真正写好三维目标，必须仔细研读课标，仔细分析学情，仔细分析教材，一份好的三维目标应该是从学生角度来写的，用“了解”“知道”“掌握”“通过”“体验”“感悟”等措辞，而不应该从教师角度出发，出现“培养学生……”“使学生……”“教会学生……”等这样的措辞。 2 良好的“导入”是成功的一半 常言说：“良好的开始是成功的一半。”导入是课堂教学的一个最重要的环节，成功的导入形式和内容可以活跃学生的思维，唤起他们的求知欲;成功的导入也可以增强学生学习的积极性及主观能动性，使课堂气氛变得活跃。 对于一节课来说，导入虽然只是短短的几分钟，但它是非常重要的，好的导入可以很快地吸引学生，使学生积极、主动地参与到教学过程中。在实际教学中，导入的形式有很多种：复习导入、图片导入、视频导入以及实物导入等。鉴于通用技术课程本身的特点，重点是培养学生的技术素养，所以笔者在教学中坚持图片不如视频、视频不如实物的导入原则。 如在讲《技术与设计2》中“了解控制”时，笔者考虑到学生在日常生活中经常接触到控制现象，但是并没有意识到这些现象就是控制现象，尤其是对自动控制还有一定的神秘感，因此在导入时选择了实物(玩具：小狗爬楼梯)导入的形式，通过打开开关，使小狗在电机的驱动下爬上楼梯。这其实是一个简单的控制现象，由于学生小时候玩过玩具，容易引起共鸣，也打破了控制的神秘感。 3 应用现代化教学手段，创设良好的学习环境，激发学生的学习兴趣 兴趣是最好的老师，是最好的学习动力。浓厚的学习兴趣、强烈的求知欲是刺激学生学习的最有力的因素。在教学的最初阶段，由于学校条件有限，教师只能是一本教材、一支粉笔、一张嘴传递给学生知识，枯燥单一，学生往往产生厌倦情绪;后来，在校领导的带领下，在同事的合作下，每节课都给学生印一张导学案，把比较新的技术、案例等融入到教学中来。有时也创造条件，自制一些简易的教具等。现在由于多媒体技术的发展，教学又注入新的形式。 现代化教学手段是一个广义的概念，指的是以多媒体为核心的教学手段。在通用技术教学中采用多媒体教学手段，以直观、形象的图片、视频等，将抽象的知识直观化、形象化，使学生内在潜能得到激发，实现“要我学”向“我要学”的有效转变。 在讲《技术与技术2》中“了解控制”时，虽然，学生在日常生活中经常使用控制，但是很多学生并没有意识到这些现象就是控制现象，对控制还有一定的神秘感，因此，笔者搜集了一些有关控制的图片以及视频如“电视制导导弹”“自动门的开与关”等。通过“电视制导导弹”的视频，学生了解了电视制导导弹是如何攻击目标的;通过“自动门的开与关”的视频，学生了解了自动门是如何实现门的开与关的，从而打破了控制的神秘感，很好地理解了什么是控制。 4 教学与实践并重 通用技术是一门立足实践的课程。通用技术立足于学生的直接经验和亲身经历，立足于“做中学”和“学中做”。通用技术以学生的亲手操作、亲历情境、亲身体验为基础，强调学生的全员参与和全程参与。由此可见，“实践”是通用技术课程教学的立足点。 在实际的教学过程中，“实践”起着非常重要的作用。在教学《技术与设计1》中的“模型或原型的制作”时，结合学校的实际情况和学生的实际状况，进行了“模型的制作(泡沫塑料模型)”和“简单结构的设计(小板凳的制作和秋千的制作等)”，大大地提高了学生的自主学习能力、合作学习能力和对通用技术学科的兴趣。 5 教学 反思 教学反思就是教后反省自己的得与失，它是教学创新的动力，是提高教学水平的阶梯。笔者每上完一节课，就会静心沉思，从课的设计、师生互动、学生的掌握情况、多媒体运用等方面做出深刻反思，记下精彩的部分以及疏漏之处，写下心得与体会，作为今后改进教学、探索规律的依据。有时，课堂上往往会因为一些偶发事件(学生对某一问题的回答或自己对知识点讲解的想法)而迸发出“智慧的火花”，这种“灵感”“顿悟”常常是不由自主突然而至的，若不及时利用课后去反思、去捕捉，便会因时间的推移而烟消云散，令人遗憾不已! 教师是一个神圣的职业，肩负着培养下一代的历史重任。现代社会是一个高速发展的社会，知识日新月异，要想高效完成教学目标，就要不断地学习，不断地充实自己，把新的知识、新的教学理念融入到教学中来。在今后的教学工作中，笔者将虚心向老教师、向经验丰富的教师学习，进一步严格要求自己，扬长避短，精益求精，努力把自己的教学水平提高到一个新的境界和高度。 参考文献 [1]王景华.通用技术教学研究与研究[M].北京：电子工业出版社，2010：4. [2]刘琼发.技术与设计：1[M].广州：广东科技出版社，2010：131-140 [3]刘琼发.技术与设计：2[M].广州：广东科技出版社，2010：107-114. 猜你喜欢： 1. 高中学生管理论文 2. 高中学生物理论文范文 3. 高中通用教学技术论文例文 4. 关于高中学生历史小论文 5. 高中信息技术创新论文 6. 高中通用教学技术论文2000字

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，是当今最精密的一门自然科学学科。下文是我为大家整理的关于物理学方面的论文的 范文 ，欢迎大家阅读参考!

试谈物理学专业电动力学课程教学

动力学电磁现象的经典的动力学理论。通常也称为经典电动力学，电动力学是它的简称。它研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。

一、课程教学根本理念

第一，在教学中要尊重先生学习的主体性、教员教学的主导性，片面发扬先生的盲目性、自动性、发明性。第二，“电动力学”课程属于专业根底课程，教学内容布置上除了让先生学习本门课程的根本知识、根本实际、根本思绪，与其他物理学分支也具有个性和特性的关系。针对这一特点，教师在教学中要留意引导先生类似性抽象思想。第三，教学应突出探求式教学办法，改动传统的教学形式，把信息技术与电动力学课程最大限制地整合，运用多种古代 教育 手腕优化教学进程，推行启示式、探求式、讨论式、小制造等授课方式，培育先生的创新思想和创新理念。

二、在本课程教学中该当做到以下几点

1.讲授内容应实际联络实践

“电动力学”作为一门专业学科课程，是师范院校物理专业的根底实际课。教学中要求先生掌握课程的根本知识、根本实际和根本原理，使先生加深对所授知识的了解，更可深入看法电动力学的实践使用价值，到达学致使用的目的，同时提升先生剖析成绩、处理成绩的才能。

2.注重先生学习的主体性和集体性培育

从课程的设计到评价各个环节，在留意发扬教员在教学中主导作用的同134教改课改2016年3月时，应特别留意表现先生的学习主体位置，以充沛发扬先生的积极性和发掘学习潜能。要求先生能初步剖析消费、生活中的电动力学成绩，以提升先生的剖析成绩和处理成绩的才能。在电动力学实际的学习中运用数学工具处置成绩，使先生看法数学和物理的亲密关系，培育先生运用数学工具处理物理成绩的才能。培育先生自学才能，重要的不是教内容，而是教给先生学习办法。要充沛留意先生的兴味、专长和根底等方面的集体差别，因材施教，依据这种差别性来确定学习目的和评价办法，并提出相应的教学建议。课程规范在课程设计、教学方案、方案制定、内容选取和教学评价等环节上，为教学、学习提供了选择余地和开展的空间。

3.运用多种古代教育手腕优化教学环节

充沛应用古代化教学手腕，发扬信息化教学的劣势，加强先生的学习兴味，进一步强化需求掌握的知识点，拓宽知识面，加强先生的理论操作技艺，培育迷信的思想方式，这样先生能更好地掌握“电动力学”课程知识所触及的相关迷信办法，无效提升其发现成绩、剖析成绩、处理成绩的才能。

4.具有良好的实验条件，充沛保证明验和理论训练质量

鼓舞先生展开科研理论训练，参与各类科技竞赛。实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想，充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台，促进电动力学课程的教学。

三、课程学习战略探求

第一，针对“电动力学”是实际根底课的特点，先生必需坚持 课前预习 ，预习进程中无意识地提出成绩。课堂教学次要采用探求式课堂教学法，即每节课突出一个主题，讲清论透相关原理知识，每个主题经过师生多种方式的互动，教员及时理解、处理先生的疑问成绩，以加强先生的学习兴味。第二，将传统板书、电子课件、网络和视频多种教学手腕相结合。如课内讲授与课外讨论和制造相结合、根底实际教学与学科前沿讲座结合、根本实际与科研理论训练相结合。第三，鼓舞先生参与科研理论训练和各类科技竞赛。培育多样化使用型人才，以培育使用型、复合型、技艺型人才，加强 毕业 生失业才能，完本钱课的预期目的。第四，电动力学也是一门理论性很强的课程，其研讨对象是区别于实物的物质形状，具有笼统的特征。为防止课程教学的数学化，我们将充沛使用当代信息技术的劣势，比方说以视频教学材料加强先生的理性看法和入手才能。再次，实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质，充沛发扬先生的物理思想和物理探求才能。

四、课程教学办法探求

本课程教学中应留意电动力学实际与理论的结合，尊重先生学习的主体性，适当布置指点性自习，培育先生的自学才能。增强对先生课前、课后的答疑辅导，注重先生才能的培育，使先生经过对电动力学中根本实际的了解，看法和掌握电动力学原理的研讨规律，开辟思绪，初步培育先生的科研思想。

1.“双边反应式”教学法

这种教学法由“自学”和“反应”两局部构成，其着眼点是先生在教员指点下的自学和教员由反应来的信息而停止的有重点的解说，使先生的才能在重复训练中失掉锤炼。“自学”和“反应”表现了先生和教员的互相联络、互相配合、互相作用的训练进程。

2.以成绩为中心，展开课堂讨论

式教学法建议课堂教学中遵照迷信性、主体性、开展性准绳，采用以先生为主体的小组讨论式的办法，从提出成绩动手，激起先生学习的兴味，让先生有针对性地去探究并运用实际知识处理实践成绩;也可以针对教研室科研任务中遇到的成绩设计讨论或考虑题，以启示先生剖析、讨论有关电动力学成绩，学习并稳固电动力学知识，开辟思绪，培育科研思想。

3.倡导学导式的教学方式

在教员指点下，先生停止自学、自练，教员把先生在教学进程中的认知活动视为教学活动的主体，让先生自动地去获取知识，开展各自才能，从而到达在充沛发扬先生自动性的根底上，渗入教员的正确引导，使教学单方各尽其能，各得其所。

4.多展开课外理论活动

课外理论训练中，要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质。鼓舞和指点有才能的先生进入科研理论训练，参与各类科技竞赛。将先生撰写的课程小论文融入教学全进程,从中选出有质量的项目进入科研理论训练。充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台，促进电动力学课程的教学，培育使用型、复合型、技艺型人才，加强毕业生失业才能。“电动力学”作为一门探求性课程，在课堂教学中，要突出先生的参与性，使他们自动获取而不是主动承受迷信结论，互动思想使先生觉得电动力学发人沉思，不难入门。“电动力学”与其他物理学分支具有“个性”和“特性”的关系。为了激起先生学习兴味，可以常常采用课堂讨论方式，由先生发问，在教员引导下大家讨论， 总结 得出正确结论。由于剖析“电动力学”需求运用笼统思想，所以课堂教学应充沛运用多媒体，尽量运用图像和颜色搭配，使先生树立正确的物理图像。留意“信息技术”与“电动力学”课程的无效整合，这关于全体优化教学进程，进步先生的专业知识学习效果、进步先生的信息技术才能、培育先生的协作认识和创新肉体均具有严重的理想意义。同时，可将教学实际使用到创新理论才能训练中，使用到物理、电子等各类竞赛中。

参考文献：

[1]冯云光.物理专业电动力学教学变革的探究[J].才智，2014，(19).

[2]郑伟，吕嫣.电动力学网络教学平台建立的研讨[J].沈阳师范大学学报(自然迷信版)，2013，31(4)：531-534.

[3]刘佳.《电磁学》与《电动力学》课程体系创新研讨[J].科技信息，2013，(11)：44.

[4]熊万杰，陆建隆.对“电动力学”课程变革的探究[J].初等文科教育，2003，(6)：72-75.

[5]付长宝，徐国慧，王希英.基于电动力学教学变革的学习办法讨论[J].通化师范学院学报，2009，30

试谈电力信息物理融合系统

【摘 要】嵌入式系统、计算机技术、网络通信技术的快速发展使构建未来智能电网成为了可能，基于信息物理系统(CPS)技术构建电力信息物理融合系统(CPPS)为实现未来智能电网提供了新的思路。本文对CPPS平台进行了初步研究分析，介绍了应用于CPPS中的同步PMU技术、开放式通信网络、分布式控制。

【关键词】CPPS;同步PMU;开放式通信;分布式控制

引言

受能源危机、环保压力的推动，以及用户对电能质量(QoS)要求的不断提高，当代电力系统不再符合社会的发展需求，智能电网(Smart Grid)成为未来电力系统的发展方向。智能电网的发展原因主要有以下几个方面：

1)分布式电源(Distributed Generation，DG)大量接入电网导致的系统稳定性问题。由于DG的大量接入使电网变成一个故障电流和运行功率双向流动的有源网络，增加了系统的复杂度和脆弱度，因此亟需发展智能电网以解决DG大量接入电网导致的系统稳定性问题。

2)电力用户对电能质量(QoS)要求的不断提高。现代社会短时间的停电也会给高科技产业带来巨额的经济损失，近年来发生的大停电事故更是给社会带来了难以估量的经济损失。因此，亟需建立坚强自愈的智能电网以提供优质的电力服务。

论文主体结构如下：第1部分介绍了近年来信息物理系统(Cyber Physical System ，CPS)技术的发展以及CPS与智能电网的相互关系;第2部分介绍了电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System，CPPS)的硬件平台模型;第3部分介绍了同步相量测量装置(Phasor Measurement Units，PMU)技术;第4部分对CPPS中的开放式通信网络进行了初步分析;第5部分对CPPS的分布式控制技术进行了简单介绍;最后第6部分做出全文总结。

1 CPS与智能电网的相互关系

CPS技术的发展得益于近年来嵌入式系统技术、计算机技术以及网络通信技术等的高速发展，其最终目标是实现对物理世界随时随地的控制。CPS通过嵌入数量巨大、种类繁多的无线传感器而实现对物理世界的环境感知，通过高性能、开放式的通信网络实现系统内部安全、及时、可靠地通信，通过高精度、可靠的数据处理系统实现自主协调、远程精确控制的目标[1]。

CPS技术已经在仓储物流、自主导航汽车、无人飞机、智能交通管理、智能楼宇以及智能电网等领域得以初步研究应用[2]。

将CPS技术引入到智能电网中，可以得到电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System，CPPS)的概念。为了分析CPPS与智能电网的相互关系，首先简单回顾一下智能电网的概念。目前关于智能电网的概念较多，并且未达成一致结论。IBM中国公司高级电力专家Martin Hauske认为智能电网有3个层面的含义：首先利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节的关键设备的运行状况进行实时监控;然后把获得的数据通过网络系统进行传输、收集、整合;最后通过对实时数据的分析、挖掘，达到对整个电力系统运行进行优化管理的目的[3-4]。

从上文关于CPS和智能电网的介绍中可以看出，CPS与智能电网在概念上有相通之处，它们均强调利用前沿通信技术和高端控制技术增强对系统的环境感知和控制能力。因此，在CPS基础上建立的CPPS为促进电力一次系统与电力信息系统的深度融合，最终实现构建完整的智能电网提供了新的思路和实现途径。

2 CPPS的硬件平台架构

基于分布式能源广泛接入电网所引起的系统稳定性问题以及建立坚强自愈智能电网的总体目标，建立安全、稳定、可靠的智能电网成为未来电力系统研究的重要方向，同时也是CPPS研究的主要内容。

传统的电力系统监测手段主要有基于电力系统稳态监测的SCADA/EMS系统和侧重于电磁暂态过程监测的各种故障录波仪，保护控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保护控制装置安装处的就地控制方式[5]。就地控制方式易于实现，并且响应速度快，但是由于利用的信息有限，控制性能不够完善，不能预测和解决系统未知故障，对于电力系统多重反应故障更不能准确动作。集中控制方式利用系统全局信息，能够优化系统控制性能，但是计算数据庞大、通信环节多，系统响应速度慢，并且现有SCADA系统主要对电力系统进行稳态分析，不能对电力系统的动态运行进行有效地控制。

针对目前电力系统监测、控制手段的不足，要建立坚强自愈的未来智能电网，必须建立相应的广域保护的实时动态监控系统，CPPS的硬件平台就是在此基础上建立起来的。

CPPS的硬件平台6层体系架构如图1所示，主要包括：物理层(电力一次设备)、传感驱动层(同步PMU)、分布式控制层(智能终端单元STU、智能电子装置IED等)、过程控制层(控制子站PLC)、高级优化控制层(SCADA主站控制中心)和信息层(开放式通信网络)。

其中，底层的物理层是指电力系统的一次设备，如发电厂、输配电网等。传感驱动层主要用于对电力系统的动态运行参数进行实时监控，测量参数包括电流、电压、相角等，在CPPS中广泛使用的测量装置是同步PMU。分布式控制层主要包括各STU/IED，为广域保护的分布式就地控制提供反馈控制回路。过程控制层主要指枢纽发电厂和变电站的控制子站，是CPPS的重要组成部分，通过收集多个测量节点的数据信息，建立系统层面的控制回路，并做出相应的控制决策。高级优化控制层是指调度中心控制主站，主要为电力系统的动态运行提供人工辅助优化控制。顶层的信息层即智能电网的开放式通信网络，注意信息层并不是单独的一层，而是重叠搭接CPPS的各个分层，为CPPS内部各组件提供安全、及时、可靠的通信。

上文给出了CPPS的硬件平台模型，但要在电力系统中具体实现CPPS，涉及诸多方面的技术难题，下面对CPPS中的同步PMU、开放式通信网络以及分布式控制等分别加以简单介绍。

3 同步PMU测量技术

同步PMU是构建CPPS的基础，它为CPPS中广域保护的动态监测提供了丰富的测量数据。同步PMU装置主要对电力系统内部的同步相量进行测量和输出，装设点包括大型发电厂、联络线落点、重要负荷连接点以及HVDC、SVC等控制系统，测量数据包括线路的三相电压、三相电流、开关量以及发电机端的三相电压、三相电流、开关量、励磁电流、励磁电压、励磁信号、气门开度信号、AGC、AVC、PSS等控制信号[6]。利用测得的数据可以进行系统的稳定裕度分析，为电力系统的动态控制提供依据。

同步PMU的硬件结构框图如图2所示。

其中，GPS接收模块将精度在±1微秒之内的秒脉冲对时脉冲与标准时间信号送入A/D转换器和CPU单元，作为数据采集和向量计算的标准时间源。由电压、电流互感器测得的三相电流、电压经过滤波整形和A/D转换后，送到CPU单元进行离散傅里叶计算，求出同步相量后再进行输出。注意，发电机PMU除了测量机端电压、电流和励磁电压、电流以外，还需接入键相脉冲信号用以测量发电机功角[7]。

4 CPPS的开放式通信网络

建立CPPS的开放式通信网络，应该在保证安全、及时、可靠的通信的基础上，使系统具有高度的开放性，支持自动化设备与应用软件的即插即用，支持分布式控制与集中控制的结合。对于建立的开放式通信网络，需要进行通信实时性分析、网络安全性和可靠性分析。

IEC 61850标准的应用

IEC 61850标准作为新一代的网络通信标准而运用于智能变电站中，支持设备的即插即用和互操作，使智能变电站具有高度的开放性。IEC 61850标准是智能变电站的网络通信标准，同时正在进一步发展成为智能电网的通信标准[8]，因此，使用IEC 61850作为CPPS通信网路的通信标准是最佳选择。

IEC 61850的核心技术[9]包括面向对象建模技术、XML(可扩展标记语言)技术、软件复用技术、嵌入式 操作系统 技术以及高速以太网技术等。

通信网络配置与分析

对于CPPS开放式通信网络的网络配置，可参考智能变电站的三层二网式网络结构配置，构建CPPS的3层式通信网络，如图3所示。

其中，底层为位于发电厂、变电站和重要负荷处的大量PMU、STU/IED，分别负责采集实时信息和执行保护控制功能。中间层为控制子站(过程控制单元PLC)，每个控制子站与多个PMU、STU/IED相连，以完成该分区系统层面的保护控制，并根据需要将数据上传到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上传数据，处理以后将控制信息下发到各控制子站，以实现CPPS的广域保护控制功能。注意，各层设备均嵌入GPS实现精确对时，保证全系统的同步数据采样。

5 CPPS的分布式控制机理

要建立坚强自愈的智能电网，必须利用新型控制机理建立可靠的电力控制系统。根据电力故障扩大的路径和范围以及故障的时间演变过程，文献[10-11]中提出建立时空协调的大停电防御框架，建立了电力系统的3道防线，为实现智能电网的广域动态保护控制奠定了良好的基础。

电力系统的分布式控制(Distributed Control，DC)是相对于传统的SCADA主站集中控制方式而言的，指的是多机系统，即用多台计算机(指嵌入式系统，包括PLC控制子站和STU/IED等)分别控制不同的设备和对象(如发电机、负荷、保护装置等)，各自构成独立的子系统，各子系统之间通过通信网络互联，通过对任务的相互协调和分配而完成系统的整体控制目标[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制，集中管理”。在电力系统的3道防线的基础上，结合分布式控制技术，建立CPPS的3层控制架构，如图4所示。

其中，分布式控制层主要是在故障发生的起始阶段(缓慢开断阶段)采取的控制 措施 ，其控制目标应该是保证系统在不严重故障下的稳定性，防止故障的蔓延。过程控制层是在系统已经发生严重故障时(级联崩溃开始阶段)所采取的广域紧急控制措施，需要付出较大的代价。通常针对可能会使系统失稳的特定故障，往往需要投切非故障设备以保证系统的稳定性。广域的紧急控制措施应该在故障被识别出的第一时间立即实施，控制措施实施越晚，控制效果越差。优化控制层是在前两层控制均拒动或欠控制而没有取得控制效果，同时在检测到各种不稳定现象后所采取的控制措施，通常需要进行多轮次的切负荷和振荡解列。在电力恢复阶段，要有自适应的黑启动和自痊愈的控制方案。

6 结语

将CPS 方法 引入到电力系统中，建立CPPS的模型平台，为建立坚强自愈的智能电网提供新的思路。文中对CPPS中的同步PMU测量技术、开放式通信 网络技术 、分布式控制技术分别进行了简单介绍。