面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電氣工程專業(yè)課程改革探析＊

辛守喬，邵向鑫

面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電氣工程專業(yè)課程改革探析＊

辛守喬，邵向鑫

（長春工業(yè)大學電氣與電子工程學院，吉林 長春 130012）

提出必修專業(yè)課程從專業(yè)基本能力模塊出發(fā)，以縱向深入為指導原則，調整、優(yōu)化與更新課程內容；選修專業(yè)課程設置體現(xiàn)學科寬口徑和專業(yè)融合性，提高現(xiàn)代新工科選修專業(yè)課的比例。調整優(yōu)化培養(yǎng)目標，注重學生專業(yè)思維能力和新技術應用能力的培養(yǎng)。

5G；泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；選修專業(yè)課程；電氣工程

5G時代的來臨，意味著信息傳輸更快、容量更大、可靠性更高。5G技術將會在國際社會上引起新一輪的技術革命，產(chǎn)生新的社會分工。而5G時代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設則是國家電網(wǎng)公司從國際發(fā)展形式和國內發(fā)展需求層面提出的戰(zhàn)略規(guī)劃[1]。

1 電氣工程課程體系改革的時代背景

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)風、日、生物質、潮汐、地熱等清潔能源的立體空間互補與消納，供電方和售電方的角色也會在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代發(fā)生變化，雙方將處于統(tǒng)一體，你中有我，我中有你。任何清潔電力能源的生產(chǎn)單位及個人可以通過云電力競價上網(wǎng)，將電力賣給其他企業(yè)及個人，也可以購買其他供電方的電能。電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、傳輸、分配與消費四個環(huán)節(jié)將會以5G技術為載體，利用大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能的現(xiàn)代科學技術徹底實現(xiàn)電力網(wǎng)絡的萬物互聯(lián)。同時，定制型的個性化服務[2-3]，打造云電力信息網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)機關、企業(yè)、用戶等不同客戶的差異化信息獲取將是電力物聯(lián)網(wǎng)的一個重要功能。此外，在提高服務質量的同時，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將會吸引更多的社會機構和人力資源參與到建設中來，協(xié)同開展技術攻關，提升網(wǎng)絡安全。

由此可見，5G時代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將是一個延伸到各個電力電氣行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈[4]，促進整個電力電氣行業(yè)的生產(chǎn)消費格局發(fā)生變革，其實質是通過打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺，對社會資本、人力資源等各種生產(chǎn)要素的重新組合與 優(yōu)化。

與此同時，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)所帶來的能源消費變革必然導致社會行業(yè)對電力電氣工程專業(yè)人才提出更高的要求，電力電氣人才的競爭相對以前也更加激烈和多元化。高等教育作為中國高級專業(yè)技術人才培養(yǎng)的主要手段，其課程體系的設置要與時俱進，體現(xiàn)時代特征。在國家電網(wǎng)公司全面建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)這一背景下，如何設置更加科學、合理的電氣工程課程體系是一個值得探索的問題。

2 電氣工程課程體系改革探析

結合5G時代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術特點及目前電氣工程課程體系設置的不足，設計制定一個全方位、多角度、特色鮮明的基于5G時代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景的課程體系是有必要的，具體包括如下兩方面內容。

2.1 必修專業(yè)課程改革

2.1.1 課程體系調整與優(yōu)化提升學生專業(yè)能力

必修專業(yè)課程的內容分為基本能力模塊與核心能力模塊兩部分。其中基本能力模塊著重夯實學生的理論基礎，核心能力模塊著重實際操作能力的培養(yǎng)。在具體實施中，可以從專業(yè)基本能力模塊出發(fā)，每門課程的知識點以縱向深入為指導原則，使學生學懂學透。在專業(yè)核心能力模塊中按照專業(yè)必修課程體系對固有的課程進行整合，主要以建立各門課程內容的聯(lián)系為指導原則，實現(xiàn)學生對不同課程知識點的平滑過渡和銜接。

例如“發(fā)電廠供配電”“電力系統(tǒng)分析”“繼電保護原理”三門課程同屬于電氣工程專業(yè)中傳統(tǒng)的強電專業(yè)課程，主要面向發(fā)電廠、變電站和輸配電網(wǎng)絡領域，將其進行聯(lián)系對比，能夠清晰明了地對課程知識點進行梳理。

以“雙側電源輸電線路三段式保護”實驗進行說明，首先學生在基本能力模塊中，需要掌握“發(fā)電廠供配電”中電流、電壓、時間、計數(shù)繼電器的工作原理，“電力系統(tǒng)分析”中短路電流的計算，“繼電保護原理”中電流、電壓、時間、計數(shù)繼電器間的連接原理及各種整定值的計算。其次，在專業(yè)核心能力模塊中通過教學實驗平臺設備的連接與調試，實現(xiàn)課程內容整合與聯(lián)系對比，徹底掌握整個實驗的電氣工作的原理及以對應的課程知識點，調試和故障檢修的方法。

2.1.2 課程內容更新體現(xiàn)新技術

新發(fā)現(xiàn)、新理論、新材料、新技術逐漸成為現(xiàn)代電氣工程學科建設的主旋律。電氣工程專業(yè)的教學內容也應該適應學科的發(fā)展趨勢，適當引入當前電氣工程領域的前沿技術，開闊學生視野。以“繼電保護”課程為例，目前各種新能源的開發(fā)，直流輸配電網(wǎng)已經(jīng)引起人們的重視，與之相適應的直流系統(tǒng)保護新技術成為國內外的研究熱點。因此，在繼電保護的授課過程中應當向學生進行相關知識的講解，以豐富學生的知識體系。

2.2 選修專業(yè)課程改革

2.2.1 掌握5G時代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)特點，設置相應的選修課程

當前電氣工程專業(yè)選修課程的設置應能滿足培養(yǎng)復合型電氣人才的標準。未來，各個電網(wǎng)及電力企業(yè)將把信息共享、信息應用及信息增值的理念引入到企業(yè)發(fā)展中，其本質是以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為基礎，以信息為資源開展更為廣泛的頂層應用市場?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能是未來5G時代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個顯著特性，這就要求人們在選修專業(yè)課的設置上主動探索相關的課程，增加相關實驗、實踐和課程設計，提升學生的綜合素質。

2.2.2 課程設置體現(xiàn)學科寬口徑和專業(yè)融合性

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等專業(yè)是伴隨著信息通信技術的發(fā)展而產(chǎn)生的新興學科，屬于電子信息領域，更加偏向計算機、通信等專業(yè)，作為電氣工程選修課程其內容設置應與計算機通信等專業(yè)有所不同。

首先，內容廣泛，難度適中。為滿足5G時代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對復合型電氣人才的要求，增設的物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等選修課程，難度應適中，以豐富電氣工程專業(yè)學生對跨學科專業(yè)的知識面為主。

其次，目標明確，交叉融合。以變電站為例，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等現(xiàn)代信息技術可以應用到運行、檢修、二次、高壓、油務等電力系統(tǒng)的各個崗位專業(yè)。對于運行人員，只需通過控制自動巡視機器人便可以在室內實現(xiàn)變電站所有一次設備的巡視。物聯(lián)網(wǎng)技術將設備的各種運行狀態(tài)參數(shù)傳遞給巡視機器人，再由機器人統(tǒng)一發(fā)送給站內監(jiān)控主機，減少了運行人員的工作量，提高了工作效率。同時，傳統(tǒng)的站內有線通信線路也將會被取消，而變成無線通信網(wǎng)絡。對于檢修、高壓、油務等專業(yè)人員，依靠各種狀態(tài)在線監(jiān)測設備，可以實時觀察電力一二次設備的運行狀況，而不必定期檢修。對于異常數(shù)據(jù)，可以依靠大數(shù)據(jù)技術和人工智能系統(tǒng)給出初步判斷，甚至聯(lián)合區(qū)域專家共同在線分享數(shù)據(jù)和協(xié)同工作。因此，作為變電站的專業(yè)技術人員必須懂得站內哪些設備采用了這些新技術，數(shù)據(jù)分析是否符合現(xiàn)場實際情況，一旦出現(xiàn)故障如何檢修或者更換等?？梢?，在開設物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等選修專業(yè)課時，一定要結合具體的行業(yè)背景，內容設置反應實際生產(chǎn)情況，不能與計算機、通信等專業(yè)的通識類教學內容等同起來，防止內容泛化、學生失去學習興趣，抓不住要點。

2.2.3 改革教學方法與手段，提高教育教學質量

具體的教學方法，可以采用課堂演示、小組討論、翻轉課堂、教學互動、課設競賽等方式。除此之外，對于移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)和人工智能等新興學科可以建立網(wǎng)上教學平臺，相互交流學習，共享心得體會。邀請企業(yè)工程師、學校專業(yè)教師與學生每周集中進行一次專題討論，每次討論前任課教師征求問題，每次圍繞4～5個問題進行討論。有條件的高校甚至可以通過定期派送訪問學者的形式，到國內外其他高校學習先進的教學方法和手段，提高本校的教學質量。

2.2.4 調整與優(yōu)化培養(yǎng)目標

技術的進步推動著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，不同時代電氣工程人才的能力培養(yǎng)要求存在明顯的差異。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代，一切設備都是信息的來源，也是信息的歸宿，萬物互聯(lián)的立體交叉時空網(wǎng)絡是未來的發(fā)展趨勢。因此，將信息化技術素養(yǎng)作為高校電氣工程專業(yè)的培養(yǎng)目標之一，是未來人才培養(yǎng)的客觀要求。

3 結語

電氣工程專業(yè)課程體系的科學規(guī)劃，既能將現(xiàn)有的學校教育資源實現(xiàn)最優(yōu)的配置，以較低的教育成本培養(yǎng)學生扎實的理論和實踐操作能力，又能提高學生探索新事物的熱情，有助于促進學科專業(yè)的自身發(fā)展和學校創(chuàng)新能力的提升。反之，課程體系的設置不能較好地適應時代變化，最終將導致一個專業(yè)的消失。因此，對于電氣工程及其自動化專業(yè)來說，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設與發(fā)展是機遇也是挑戰(zhàn)，科學的課程改革應該得到重視。

［1］國家電網(wǎng)公司.2019年1號文件［EB/OL］. ［2021-02-02］. http://www.miluo.gov.cn/25221/25222/26762/28388/28391/content_1548703.html.

［2］許天驕.建設綜合能源服務共享平臺［N］.亮報，2019-04-03（2）.

［3］楊秀.建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可滿足更多個性需求［N］.國家電網(wǎng)報，2019-04-05（1）.

［4］陳厚合.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將極大激活上下游產(chǎn)業(yè)鏈［N］.國家電網(wǎng)報，2019-04-16（1）.

2095－6835（2021）06－0074－02

G642

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.026

辛守喬（1980—），男，吉林長春人，博士，講師，研究方向為智能電網(wǎng)。邵向鑫（1982—），男，吉林長春人，博士，講師，研究方向為電網(wǎng)圖像處理。

吉林省高等教育學會“5G時代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下電氣工程專業(yè)課程改革探索”（編號：JGJX2019D19）

〔編輯：丁琳〕