新工科背景下輸電線路工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

黃 力，唐 波，牛媛媛

（三峽大學(xué) a.輸電線路工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心；b.電氣與新能源學(xué)院；c.材料與化工學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

引言

隨著工程新技術(shù)、科技新知識的不斷涌現(xiàn)，工程科技成為推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的重要引擎，高等工程教育已由注重科學(xué)研究的“科學(xué)范式”轉(zhuǎn)換為注重實(shí)踐的“工程范式”，為高校人才培養(yǎng)帶來了重大變革［1］。教育部提出的新工科建設(shè)，對高等工程教育提出了新的要求。實(shí)踐教學(xué)作為新工科背景下高等工程教育人才培養(yǎng)不可替代的組成部分，是深化學(xué)科交叉整合，提升學(xué)生思想、能力和素質(zhì)的重要手段［2-4］。輸電線路工程專業(yè)具有與工程教育聯(lián)系緊密的天然特點(diǎn)，更需要在新工科背景下積極以立德樹人為引領(lǐng)，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才［5］。三峽大學(xué)輸電線路工程專業(yè)通過深入研究專業(yè)的學(xué)科知識層次、專業(yè)知識領(lǐng)域，挖掘?qū)嵺`教學(xué)思政元素，以工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念為指引，構(gòu)建“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合作業(yè)、創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)”的三層次實(shí)踐教學(xué)體系，對科學(xué)、技術(shù)、工程知識在多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉融合，以適應(yīng)電力行業(yè)發(fā)展的新態(tài)勢，培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程問題能力的復(fù)合型社會(huì)主義建設(shè)人才。

一、輸電線路工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

我校輸電線路工程專業(yè)作為全國最早開設(shè)輸電線路工程專業(yè)的先行者，經(jīng)過30 多年的發(fā)展，依托國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，以“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”、教育部工程教育專業(yè)認(rèn)證專業(yè)為支撐，在人才培養(yǎng)模式、課程教材體系等方面取得了豐富的教學(xué)改革成果［6-7］。然而面對以特高壓、無人機(jī)、電力物聯(lián)網(wǎng)為代表的輸電線路新技術(shù)的深度應(yīng)用，傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)思維模式面臨著巨大挑戰(zhàn)［8-9］。

（一）思政育人效果要落實(shí)

立德樹人是教育的根本任務(wù)，是貫穿高校所有教育教學(xué)活動(dòng)的主脈絡(luò)。課程思政需要全體教師的共同參與，在課程設(shè)計(jì)與教學(xué)環(huán)節(jié)有效地融入思政元素，潛移默化地實(shí)現(xiàn)對學(xué)生政治與價(jià)值引領(lǐng)、科學(xué)精神與職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)。而思想政治教育與專業(yè)教育在專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在“兩張皮”的現(xiàn)象。專業(yè)教師對課程思政的認(rèn)識不足，更多的精力投入對學(xué)生的實(shí)踐技能的培養(yǎng)中，對學(xué)生職業(yè)規(guī)范與工程素養(yǎng)等方面強(qiáng)調(diào)不夠，忽視了電力行業(yè)對專業(yè)人員工匠精神及工程報(bào)國的職業(yè)素養(yǎng)需求［10］。同時(shí)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核評價(jià)中，缺乏對思想政治教育的有效評價(jià)，往往依靠指導(dǎo)教師的主觀印象，使思想政治教育難以落到實(shí)處。此外，引入的思想政治內(nèi)容過于生硬，對思政元素的凝練不足，反而影響了專業(yè)知識的傳授效果。

（二）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容要更新

輸電線路工程中新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用日新月異，不斷沖擊著傳統(tǒng)輸電線路工程專業(yè)的知識體系與結(jié)構(gòu)。輸電線路設(shè)計(jì)已從平面圖紙?jiān)O(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換到三維立體設(shè)計(jì)，輸電線路的測量由基于GPS導(dǎo)航系統(tǒng)變?yōu)榛诒倍穼?dǎo)航系統(tǒng)，無人機(jī)、機(jī)器人等新技術(shù)廣泛地應(yīng)用于輸電線路的巡視與維護(hù)中，各類智能化、機(jī)械化的設(shè)備逐漸取代了傳統(tǒng)的人工操作，輸電線路的架線、施工更具快捷安全性。新技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，對實(shí)踐教學(xué)提出了更高的要求。而現(xiàn)實(shí)教學(xué)中受實(shí)踐場地、實(shí)踐設(shè)備、師資隊(duì)伍等多方面因素制約，實(shí)踐教學(xué)課程內(nèi)容陳舊、更新緩慢，存在實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)與用人單位需求之間脫節(jié)的弊端。

（三）綜合能力培養(yǎng)要加強(qiáng)

在傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)中，教學(xué)活動(dòng)包括實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等。其中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)常以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，更側(cè)重于對實(shí)驗(yàn)裝置的使用、對實(shí)驗(yàn)原理的理解，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。而綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)開展較少，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量有限。同時(shí)，學(xué)生之間難免出現(xiàn)相互借鑒甚至抄襲的情況。而在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)中，實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目常以單人實(shí)驗(yàn)或?qū)嵅贋橹?，多人協(xié)同項(xiàng)目較少，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力一直是實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。此外，在完成多人協(xié)同項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)“抱大腿”現(xiàn)象，往往是1～2名優(yōu)秀學(xué)生完成了全部的項(xiàng)目任務(wù)，而團(tuán)隊(duì)其他成員僅承擔(dān)文字編輯等簡單任務(wù)。這些傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方法與模式，在培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力方面存在一定的不足。

（四）師資隊(duì)伍建設(shè)要完善

學(xué)校輸電線路工程專業(yè)缺乏專門的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)人員，大部分教師均是電氣工程、土木工程、機(jī)械工程專業(yè)背景出身，對于工程問題的理解往往從單一的專業(yè)領(lǐng)域來考慮，容易忽視多個(gè)工程、技術(shù)及其他因素對復(fù)雜工程問題的認(rèn)識。實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)的指導(dǎo)教師常由專業(yè)理論課教師兼任，對實(shí)踐教學(xué)更多地理解為某項(xiàng)技能的演示或?qū)碚摻虒W(xué)的補(bǔ)充，往往從理論角度分析原理，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)層級較低，難以從解決工程問題的角度來培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和實(shí)踐能力。因此，教師的實(shí)踐教學(xué)能力“先天不足”，難以挖掘?qū)W(xué)生工程實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)深度。

二、基于“三層次”的輸電線路工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

針對學(xué)校輸電線路工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)面臨的問題，本專業(yè)全體教師致力于深入研究學(xué)科知識層次、專業(yè)知識領(lǐng)域，高度契合電力行業(yè)對專業(yè)人才的需求，提出了以工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念為指引，構(gòu)建“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合作業(yè)、創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)”的實(shí)踐教學(xué)體系。“三層次”實(shí)踐教學(xué)體系優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)課程，注重綜合性項(xiàng)目訓(xùn)練，對傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)在創(chuàng)新性、綜合性及全周期性等方面進(jìn)行了改革創(chuàng)新。

（一）構(gòu)建“三層次”實(shí)踐教學(xué)體系

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念，本專業(yè)提出“以學(xué)生為中心、電力企業(yè)需求為指引、綜合能力培養(yǎng)為導(dǎo)向”的人才培養(yǎng)思路，依托輸電線路工程國家級實(shí)驗(yàn)示范中心平臺，構(gòu)建輸電線路工程“三層次”實(shí)踐教學(xué)體系，從夯實(shí)基礎(chǔ)能力、增強(qiáng)綜合能力、提升創(chuàng)新能力三個(gè)方面，提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量?！叭龑哟巍睂?shí)踐教學(xué)體系使教學(xué)目標(biāo)更明確，為實(shí)踐教學(xué)開展提供了更為具體的途徑。

“三層次”實(shí)踐教學(xué)體系共分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合作業(yè)及創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)三個(gè)層次。在每一層次的教學(xué)中，根據(jù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求，細(xì)化教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)目標(biāo)。其中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層次以培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能為目標(biāo)，既考慮共性需求，又兼顧特殊要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)完整的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)由本專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師統(tǒng)一指導(dǎo)，與專業(yè)課程的學(xué)習(xí)同步進(jìn)行。綜合作業(yè)層次以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和個(gè)性化的學(xué)習(xí)能力為主，通過教師的課題設(shè)置，實(shí)現(xiàn)不同知識點(diǎn)、不同課程之間的知識整合重構(gòu)，進(jìn)一步鞏固學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)與理解，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析與解決問題能力。創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)層次采用工程化、協(xié)同化的方法，依托國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的優(yōu)質(zhì)硬件資源和師資力量，以種類創(chuàng)新項(xiàng)目、學(xué)科競賽和科學(xué)研究為載體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、科研能力。

（二）打造校企協(xié)作的師資隊(duì)伍

優(yōu)秀的師資隊(duì)伍是提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的必要保障，針對實(shí)踐教學(xué)師資力量不足的問題，在提高本校專職教師實(shí)踐教學(xué)能力的同時(shí)，引入電力行業(yè)資源，打造校企協(xié)作的師資隊(duì)伍。

在專職教師培養(yǎng)方面，鼓勵(lì)具有碩士學(xué)歷的專職教師繼續(xù)攻讀博士學(xué)位，在輸電線路工程專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)一步探索研究，提升學(xué)術(shù)水平與科學(xué)素質(zhì)。利用宜昌水電之都、三峽大學(xué)水電特色的有利條件，有計(jì)劃地安排專職教師在寒暑假期到國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院、宜昌電力勘探設(shè)計(jì)院有限公司、宜昌供電公司、超高壓公司、國網(wǎng)湖北送變電工程有限公司等企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)鍛煉，幫助教師補(bǔ)充欠缺的工程實(shí)踐知識，提升工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)參與工程實(shí)踐的意識，進(jìn)而提升教師的實(shí)踐教學(xué)能力。

此外，聘請來自電力企業(yè)生產(chǎn)一線的高級工程師作為兼職教師，全面參與到專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中。兼職教師除了獨(dú)立承擔(dān)“輸電線路工程設(shè)計(jì)”“電力安全工作規(guī)程”“電力公司企業(yè)文化”“變電站工程設(shè)計(jì)”等“企業(yè)課堂”的教學(xué)任務(wù)，還與學(xué)校專職教師合作，共同承擔(dān)綜合作業(yè)、校企聯(lián)合培訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐類教學(xué)任務(wù)。同時(shí)，充分盤活和激發(fā)了輸電線路工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（三峽大學(xué)）的功能與作用，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮了更大的示范輻射作用。

學(xué)校專職教師與企業(yè)兼職教師在日常教學(xué)活動(dòng)中的探討與交流，有效解決了電力企業(yè)與學(xué)校開展人員交流的機(jī)制問題，加深了專業(yè)建設(shè)對電力行業(yè)需求的了解，促進(jìn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的深度融合，增強(qiáng)了人才培養(yǎng)的針對性與導(dǎo)向性，有效整合了專業(yè)與職業(yè)、學(xué)科與行業(yè)的特點(diǎn)，多角度多維度提煉了課程思政元素，豐富了課程思政案例庫，充分發(fā)揮了實(shí)踐課程的育人功能。

（三）創(chuàng)新綜合作業(yè)教學(xué)模式

隨著無人機(jī)技術(shù)、智能檢修技術(shù)、基于北斗的測繪技術(shù)等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，輸電線路工程專業(yè)的知識體系與結(jié)構(gòu)得到了擴(kuò)充。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容更新緩慢，難以適應(yīng)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)對人才培養(yǎng)的要求。由此，本專業(yè)創(chuàng)新性地提出了以學(xué)生自由組隊(duì)的形式，完成探索性、實(shí)踐性和整體性較強(qiáng)的研究課題或工程項(xiàng)目的綜合作業(yè)教學(xué)模式。

首先由學(xué)校專職教師與企業(yè)兼職教師共同申報(bào)綜合作業(yè)課題，經(jīng)過集體討論、審核通過后，發(fā)布給學(xué)生自由選擇。綜合作業(yè)課題以傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)校專職教師的科研項(xiàng)目課題與企業(yè)兼職教師的生產(chǎn)工程問題，同時(shí)考慮學(xué)生興趣、培養(yǎng)目標(biāo)定制而成。

綜合作業(yè)由學(xué)生按小組合作完成，通過小組研討、教師指導(dǎo)等方式，自主開展學(xué)習(xí)和研究。作業(yè)考核通過現(xiàn)場匯報(bào)和答辯的形式，對小組的成果進(jìn)行評價(jià)。

綜合作業(yè)一改傳統(tǒng)的集中式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，采取以項(xiàng)目為導(dǎo)向、以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，推進(jìn)學(xué)生自主進(jìn)行深度學(xué)習(xí)與合作。一方面，師生之間有充分的時(shí)間與空間進(jìn)行交流，教師能夠做到真正的言傳身教與因材施教；同時(shí)，學(xué)生小組式的合作與協(xié)同，有效培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。

三、輸電線路工程實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施與效果

新工科背景下的三峽大學(xué)輸電線路工程專業(yè)“三層次”實(shí)踐教學(xué)改革，依托輸電線路工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（三峽大學(xué)）平臺，以人才培養(yǎng)方案中所設(shè)定的畢業(yè)要求為標(biāo)準(zhǔn)，與電力行業(yè)深度融合，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)對學(xué)生的全過程培養(yǎng)。

“三層次”實(shí)踐教學(xué)改革有效培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。輸電線路工程專業(yè)學(xué)生參加學(xué)科競賽的成績與質(zhì)量逐年提升，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作與創(chuàng)新實(shí)踐能力得到了充分鍛煉。教學(xué)實(shí)踐證明，實(shí)踐教學(xué)的改革有效提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新意識，促進(jìn)了輸電線路工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

結(jié)語

新工科背景下輸電線路工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)既面臨挑戰(zhàn)，又存在機(jī)遇。三峽大學(xué)輸電線路工程專業(yè)的“三層次”實(shí)踐教學(xué)改革，以學(xué)生為中心，能力培養(yǎng)與企業(yè)需求為導(dǎo)向，重新構(gòu)建了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合作業(yè)及創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方法與內(nèi)容，取得了良好的教學(xué)效果，為其他兄弟院校相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)提供了參考和借鑒，起到了較好的示范引領(lǐng)作用。