“雙碳”目標(biāo)下“發(fā)電廠電氣部分”的課程改革與探討

陳 春，鄧 豐

（長沙理工大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，湖南 長沙 410114）

國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話，并提出我國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和［1］?！半p碳”的戰(zhàn)略意義深遠(yuǎn)，能源轉(zhuǎn)型勢在必行?！鞍l(fā)電廠電氣部分”的課程目標(biāo)與任務(wù)就是讓學(xué)生對發(fā)電廠和變電所電氣主系統(tǒng)及高壓電器的工作原理與應(yīng)用、電氣主接線的設(shè)計(jì)方法及發(fā)電廠和變電所的控制與信號原理等知識做到熟練掌握；同時(shí)還能對學(xué)生進(jìn)行分析并解決發(fā)電廠和變電所電氣部分技術(shù)問題的基本專業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)，讓學(xué)生初步掌握發(fā)電廠以及變電站電氣主系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及元件參數(shù)計(jì)算方法，將書本知識與實(shí)際操作相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為將來從事相關(guān)電氣設(shè)計(jì)、檢修、安裝、運(yùn)行、維護(hù)及管理等工作奠定必要的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)［2］。

目前“發(fā)電廠電氣部分”課程主要存在以下問題：（1）專業(yè)課程主要由課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)踐以及課程設(shè)計(jì)構(gòu)成，知識傳授與實(shí)踐課程脫節(jié)，課程設(shè)計(jì)過于獨(dú)立，與其他專業(yè)課程缺乏關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致學(xué)生獲取的知識缺乏系統(tǒng)性，學(xué)生的專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力差、動(dòng)手能力與實(shí)踐能力薄弱等問題［3-4］。（2）2021年3月15日，習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)委員會第九次會議中強(qiáng)調(diào)，要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，以及新能源為主體的新型電力系統(tǒng)［5］。而現(xiàn)有的“發(fā)電廠電氣部分”課程更多地關(guān)注于火電、水電發(fā)電的原理介紹，對新型能源部分的內(nèi)容涵蓋較少，隨著新能源電力系統(tǒng)的發(fā)展，目前課程的內(nèi)容體系不能完全適應(yīng)未來的電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢。因此，需要對當(dāng)前課程內(nèi)容進(jìn)行改善，并結(jié)合教學(xué)大綱對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，把握課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，合理安排章節(jié)課時(shí)。結(jié)合我校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)以及專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，著力于選取合適的教學(xué)教材和教學(xué)內(nèi)容，重新明確重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，并增加風(fēng)電及光伏發(fā)電的原理、并網(wǎng)以及控制等相關(guān)內(nèi)容，為培育滿足“雙碳”戰(zhàn)略發(fā)展的人才奠定基礎(chǔ)。

開展“雙碳”目標(biāo)下“發(fā)電廠電氣部分”的課程改革研究，對課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的安排與優(yōu)化，教學(xué)方法進(jìn)行系統(tǒng)的改革，考核模式進(jìn)行全面的評價(jià)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望與興趣，在培養(yǎng)專業(yè)技能的同時(shí)，深度挖掘提煉專業(yè)課程知識體系中蘊(yùn)含的思想價(jià)值和精神內(nèi)涵，探索和實(shí)踐“知識傳授與價(jià)值引領(lǐng)”相結(jié)合的有效融入途徑，讓學(xué)生豐富學(xué)識，增長見識，塑造品格，激發(fā)家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)，主動(dòng)對接國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新對應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)以及“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)力量。

一、具體改革內(nèi)容及改革目標(biāo)

（一）具體改革內(nèi)容

改革思路：采用OBE理念，著眼于全面培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用和解決實(shí)際復(fù)雜工程問題的能力，對課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及考核形式等進(jìn)行全過程優(yōu)化設(shè)計(jì)。以學(xué)生為中心，確定知識、能力和素質(zhì)綜合提升的教學(xué)目標(biāo)，提出多環(huán)節(jié)、重過程及評價(jià)反饋的閉環(huán)控制的考核方法，形成自主、互動(dòng)及合作的教學(xué)手段，構(gòu)建基礎(chǔ)、前沿以及實(shí)效相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容，注重學(xué)生的思想政治培養(yǎng)，將大國工程、大國重器以及大國工匠貫穿于教學(xué)中。面向“雙碳”目標(biāo)，全方位拓寬學(xué)生知識面，樹立正確的價(jià)值觀，從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)以及思政教學(xué)三個(gè)維度，推進(jìn)學(xué)生的思維能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及擔(dān)當(dāng)能力“四位一體”培養(yǎng)。

1.重構(gòu)課程內(nèi)容，全方位優(yōu)化知識體系。針對目前課程內(nèi)容對新能源發(fā)電部分知識涵蓋較少的問題，通過深度調(diào)研新能源發(fā)電企業(yè)以及電氣行業(yè)內(nèi)專家，綜合考慮用人單位與行業(yè)專家意見，理論聯(lián)系實(shí)際，確定在目前“發(fā)電廠電氣部分”課程知識體系上需要擴(kuò)展的新能源發(fā)電內(nèi)容。

2.豐富教學(xué)手段，構(gòu)建全開放實(shí)驗(yàn)環(huán)境和多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。建立立體化教學(xué)資源，為教師科學(xué)施教、學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供有力支撐，為解決課內(nèi)學(xué)時(shí)有限的問題，以“發(fā)電廠電氣部分”為試點(diǎn)課程，對以教師講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行大膽創(chuàng)新，采用“課堂對調(diào)+綜合實(shí)踐”的教學(xué)新模式，鼓勵(lì)學(xué)生走上講臺發(fā)表自己的見解以及疑問，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)并制作PPT上臺分享，通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新實(shí)踐以及教師的答疑解惑和指導(dǎo)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到了顯著提升。此外，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，構(gòu)建由虛擬仿真、演示實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)踐及學(xué)科競賽構(gòu)成的多層次實(shí)踐教學(xué)體系，為學(xué)生工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供理想平臺，使學(xué)生會想、會用及會做，并且“想做就做，想做能做”。

3.深入探索實(shí)踐多種研究性教學(xué)方法。依托教學(xué)研究項(xiàng)目，針對系列課程內(nèi)容特點(diǎn)和建構(gòu)主義理論，采用情境追溯（例如發(fā)電、變電和輸電電氣部分的發(fā)展歷程、電氣主接線及設(shè)計(jì)的建立背景）、問題探究（例如常用計(jì)算的基本理論和方法的研究、發(fā)電廠和變電站的控制與信號的研究、探討新能源大規(guī)模接入配電網(wǎng)情形下對發(fā)電廠電氣部分的新要求）、案例分析（例如結(jié)合所給電氣參數(shù)完成配電設(shè)備等電氣設(shè)備的選擇并設(shè)計(jì)合理接線方式，有興趣的學(xué)生可在仿真軟件搭建相關(guān)模型）、跨學(xué)科類比（例如探索電氣工程專業(yè)發(fā)電廠電氣部分與能源與動(dòng)力工程專業(yè)的水輪機(jī)、汽輪機(jī)等動(dòng)力部分的聯(lián)系與類比）等多種研究性教學(xué)方法，同時(shí)增加新能源飛速發(fā)展背景下的課程研究，與學(xué)生共同探究目前“雙碳”目標(biāo)下發(fā)電廠電氣部分所面臨的挑戰(zhàn)等一系列問題，加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)思維能力和知識綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)。

4.挖掘?qū)I(yè)課程中的思政元素，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義情懷。電氣信息類課程涉及知識廣泛且難點(diǎn)較多，高校中電氣類課程的課堂教學(xué)經(jīng)常出現(xiàn)授課時(shí)長緊張的現(xiàn)象，怎樣才能在有限的課時(shí)中，將思想政治教育與專業(yè)知識的授課相結(jié)合，是進(jìn)行思想政治教育改革的一個(gè)難點(diǎn)工作［6］。要達(dá)成課程思政教學(xué)目的，需針對不同的課程特點(diǎn)，挖掘不同課程涵蓋的價(jià)值、精神和思想?？梢越Y(jié)合專業(yè)課程講前沿、講趨勢、講發(fā)展、講責(zé)任及講使命，在有限的課時(shí)里，兼顧思政教學(xué)與專業(yè)知識講授，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷，解決為誰培養(yǎng)人的問題。

（二）改革目標(biāo)

1.課程與時(shí)俱進(jìn)，充實(shí)新能源發(fā)電的相關(guān)知識。改變課程內(nèi)容老舊、偏重書本知識的現(xiàn)狀，加強(qiáng)課程內(nèi)容與學(xué)生生活及現(xiàn)代社會科技發(fā)展的聯(lián)系，加深學(xué)生對新能源發(fā)電以及國家“雙碳”計(jì)劃的認(rèn)知，經(jīng)過這門課程的學(xué)習(xí)，不僅要讓學(xué)生具備對各類型發(fā)電廠和變電站的電氣主接線進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的能力，熟悉各種電氣設(shè)備的原理、使用場合和選擇條件，還要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)在新能源大量接入配電網(wǎng)的情況下發(fā)電廠電氣部分需要做出的改變以及所面臨的挑戰(zhàn)，對學(xué)生進(jìn)行分析和解決工程問題的能力進(jìn)行培訓(xùn)和培養(yǎng)，為今后從事相關(guān)電力行業(yè)工作打下必要的理論基礎(chǔ)。

2.整合試驗(yàn)平臺資源，增加課程試驗(yàn)環(huán)節(jié)。構(gòu)建一套由虛擬仿真、演示實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)踐及學(xué)科競賽構(gòu)成的多層次實(shí)踐教學(xué)體系，為學(xué)生工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供理想平臺，增加課程試驗(yàn)與仿真環(huán)節(jié)，改變目前知識“灌輸式”教學(xué)現(xiàn)狀，為國家培養(yǎng)實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才。

3.融合課程思政，兼顧思想政治教育與專業(yè)傳授。建立一套完整的課程思政培養(yǎng)方案，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義情懷，填補(bǔ)目前思想政治教育在專業(yè)課堂的嚴(yán)重“缺位”，培養(yǎng)出具有良好專業(yè)技能及高素養(yǎng)的電氣工程專業(yè)技術(shù)人才。

二、實(shí)施方案與方法

從前述提出的擬解決的四個(gè)問題著手，更新“發(fā)電廠電氣部分”專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)及評價(jià)體系，以立德樹人為導(dǎo)向，堅(jiān)持知識傳授與價(jià)值引領(lǐng)相統(tǒng)一。在教學(xué)中，將教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際操作相結(jié)合，提高學(xué)生的創(chuàng)造性與實(shí)踐能力，在課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式及考核方式等方面分別落實(shí)。具體實(shí)施方案與方法如下。

（一）豐富教學(xué)內(nèi)容，融入思政元素

隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略以及人才強(qiáng)國戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，目前“發(fā)電廠電氣部分”專業(yè)課教材已然與時(shí)代發(fā)展脫軌，培養(yǎng)新能源發(fā)電人才成為高校電氣工程專業(yè)本科教育教學(xué)改革發(fā)展的新方向，因此亟須更新教學(xué)的內(nèi)容，增加新能源發(fā)電技術(shù)方面的知識。教學(xué)內(nèi)容是思想政治教育的載體，根據(jù)思想政治教育與“發(fā)電廠電氣部分”專業(yè)課的不同及不同個(gè)體間的差異，把握兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系，找準(zhǔn)契合點(diǎn)，將思想政治教育、人文思想及職業(yè)素養(yǎng)融入教學(xué)方案中，加強(qiáng)思想政治教育在教學(xué)育人方面的價(jià)值引領(lǐng)作用，實(shí)現(xiàn)新工科背景下電氣信息類人才實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與思想政治教育的有機(jī)融合與統(tǒng)一。

（二）創(chuàng)新教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的培養(yǎng)

在人才強(qiáng)國戰(zhàn)略背景下，社會對電氣信息類本科生的實(shí)踐能力提出了更高的要求，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為目標(biāo)，在教師的教學(xué)環(huán)節(jié)中，可采用結(jié)合新媒體技術(shù)的理論教學(xué)方式。在理論教學(xué)過程中，注重將知識傳授與實(shí)際操作相結(jié)合，不斷對教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新，以典型的工程實(shí)例為載體進(jìn)行知識傳授，采用理論知識與工程實(shí)例相輔相成的教學(xué)方式，由工程實(shí)例引出各部分知識內(nèi)容，然后進(jìn)行理論授課，更生動(dòng)地從分析剖析實(shí)例并從實(shí)例中獲取知識。此外，還可以借助新媒體技術(shù)實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，豐富課內(nèi)、課外教學(xué)。借助新媒體可以幫助學(xué)生開展線上實(shí)現(xiàn)的課內(nèi)、課外主動(dòng)學(xué)習(xí)。學(xué)生通過在學(xué)?！扒笏鲗W(xué)堂”以及“發(fā)電廠變電站電氣部分”課程網(wǎng)站等學(xué)習(xí)平臺上獲取相關(guān)的教學(xué)資源，預(yù)習(xí)或溫習(xí)課件，學(xué)習(xí)案例、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)站及圖集，并通過觀看圖片視頻、動(dòng)畫等輔助完成課程習(xí)題。學(xué)?？梢蚤_發(fā)更多的結(jié)合實(shí)物的模擬練習(xí)室，為學(xué)生提供實(shí)踐練習(xí)平臺，也可以跨學(xué)校合作，為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)交流機(jī)會。對于課堂和實(shí)際生產(chǎn)生活的脫節(jié)，可以更多地開放技術(shù)性研討會，邀請專業(yè)人員對某些工程實(shí)踐技能進(jìn)行講授交流，課后隨堂進(jìn)行練習(xí)，并由教師進(jìn)行評估和教授，提高學(xué)生對工程實(shí)際的認(rèn)知和動(dòng)手實(shí)踐能力。實(shí)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生需遞交實(shí)習(xí)總結(jié)，教師審閱報(bào)告并對其進(jìn)行評價(jià)。

（三）改革考核體系，檢驗(yàn)育人效果

考核體系是通過課程改革保證學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)效果的保障。只有將實(shí)踐能力評定、思政素養(yǎng)等課程融入課程考核范圍內(nèi)，并構(gòu)建出與之相適應(yīng)的考核評價(jià)體系，才可以從根本上增加課程改革成效。如學(xué)生在進(jìn)行操作時(shí)，是否思維專注、操作規(guī)范，是否注意保持實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)生干凈，是否注意節(jié)約耗材；在實(shí)驗(yàn)完成后，是否會整理實(shí)驗(yàn)臺垃圾等指標(biāo)納入思想政治考核成績。課程最終成績由期末考試成績、思想政治考核成績及實(shí)踐過程成績組成，可有效提高了學(xué)生全過程學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

（四）培育教師團(tuán)隊(duì)，注重示范引領(lǐng)作用

專業(yè)課程教師團(tuán)隊(duì)不僅要有豐富的科學(xué)理論知識，還要注重自身實(shí)踐能力的提升，院校在教師評價(jià)體系中，在績效工資、職稱評定和職務(wù)晉升等方面應(yīng)充分考慮工程類實(shí)踐性和創(chuàng)新性的要求，引導(dǎo)教師有意識的注重提高自身的工程實(shí)踐能力。

（五）階段總結(jié)，集思廣益

定期了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況及意見反饋，及時(shí)修正實(shí)施方案，并向相關(guān)方面的專家、同行多請教、溝通，提升教學(xué)實(shí)施效果。

結(jié)語

課程內(nèi)容更新了新能源相關(guān)知識的教學(xué)，緊跟我國現(xiàn)階段“雙碳”目標(biāo)的要求，同時(shí)也適應(yīng)了整個(gè)時(shí)代的需求。與傳統(tǒng)的考核方法相比，學(xué)生的最終成績不僅限于卷面成績，還包括了對學(xué)生自主實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)的評估。這有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，為社會源源不斷地提供所需要的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。教學(xué)方法方面，突破了傳統(tǒng)教學(xué)方法的禁錮，特別是避開了“填鴨式”教育的弊端。引入新媒體技術(shù)，利用其激發(fā)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性，并且基于這一技術(shù)的視頻、動(dòng)畫以及實(shí)踐創(chuàng)新平臺、實(shí)踐教學(xué)平臺極大地提高了事物的直觀性，可以幫助學(xué)生全面地、深刻地理解原本晦澀難懂的抽象知識。“學(xué)科競賽+創(chuàng)新項(xiàng)目”的應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式在提升學(xué)生的理論知識的同時(shí)，也彌補(bǔ)了學(xué)生人文素養(yǎng)中自主實(shí)踐和創(chuàng)新能力的不足，有助于主動(dòng)對接地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的需求。