基于OBE理念的發(fā)電廠電氣部分課程建設(shè)

孫麗穎 白銳 趙鳳賢

摘? 要：發(fā)電廠電氣部分是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)重要的專業(yè)課程，對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)起到重要的支撐作用。該文基于成果導(dǎo)向教育理念（OBE），建立MOOC教學(xué)平臺(tái)的“課前-課中-課后”線上線下混合式閉環(huán)教學(xué)模式，構(gòu)建豐富的教學(xué)資源，課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求，構(gòu)建成果導(dǎo)向的課程考核評(píng)價(jià)體系，體現(xiàn)以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心。在新的教學(xué)模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)效果明顯改善。在OBE理念指導(dǎo)下，通過MOOC平臺(tái)進(jìn)行電氣類專業(yè)課程改革是改進(jìn)教學(xué)方法、提升教學(xué)質(zhì)量的有效手段，也是未來教學(xué)改革的方向。

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向教育；一流課程；線上線下混合式教學(xué)；發(fā)電廠電氣部分；課程建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）02-0071-04

Abstract： Electrical Part of Power Plant is an important professional course of electrical engineering and automation， which plays an important supporting role in cultivating students' engineering practice ability. Based on OBE， this paper establishes the "before-class-after-class" online and offline mixed closed-loop teaching mode of MOOC teaching platform， constructs the rich course teaching resources and the course teaching objectives to support the graduation requirements， and constructs the outcomes-based course evaluation system， which embodies the student-centered learning. Under the new teaching mode， the students' learning effect is obviously improved. Under the guidance of OBE concept， the course reform of electrical majors through MOOC platform is an effective means to improve teaching methods and teaching quality， and it is also the direction of future teaching reform.

Keywords： outcomes-based education; first-class courses; online and offline mixed teaching; Electrical Part of Power Plant; course construction

2016年我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》正式成員，工程教育專業(yè)認(rèn)證成為我國(guó)高校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效途徑[1]。OBE理念（Outcomes-based Education）是工程教育專業(yè)認(rèn)證的三大核心理念之一，注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，根據(jù)畢業(yè)時(shí)學(xué)生應(yīng)達(dá)到的能力水平反向設(shè)計(jì)教學(xué)過程，以保證學(xué)生達(dá)到畢業(yè)要求[2]。

課程是本科教育的核心環(huán)節(jié)，課程質(zhì)量將直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量[3]。發(fā)電廠電氣部分是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)重要的專業(yè)課，使學(xué)生比較全面系統(tǒng)地獲得發(fā)電廠電氣部分的相關(guān)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，為今后從事發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)與研究等工作提供分析和解決工程問題的能力，為今后的學(xué)習(xí)和成為合格的工程技術(shù)人員奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。該課程是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，且內(nèi)容比較瑣碎，涉及范圍廣泛，如載流導(dǎo)體的發(fā)熱計(jì)算需要用到大學(xué)物理課程理論知識(shí)；電弧的形成原理和熄滅方法等內(nèi)容，包含了電路學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)；電氣主接線設(shè)計(jì)過程中，可靠性分析則以概率論的知識(shí)為基礎(chǔ)[4]；電氣主接線/廠用電設(shè)計(jì)和配電裝置，需要結(jié)合電力系統(tǒng)分析和電力系統(tǒng)自動(dòng)化等實(shí)踐操作。

課堂教學(xué)為課程教學(xué)過程實(shí)施的主陣地，而傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以教師講授為主，課堂氛圍沉悶，學(xué)生參與度較低，學(xué)習(xí)不主動(dòng)，課堂教學(xué)效果較差，沒有體現(xiàn)以學(xué)生為中心；實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性為主，缺少綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)學(xué)生課程實(shí)踐能力的培養(yǎng)不足；考核方式單一，往往是期末一張考試卷，缺乏過程考核；課程設(shè)置過分強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，與工程實(shí)踐結(jié)合不夠緊密，缺乏典型工程案例分析；課程內(nèi)容比較陳舊，缺乏創(chuàng)新實(shí)踐、交流協(xié)作、課程思政等環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)不足[5]，無法滿足新工科建設(shè)對(duì)于專業(yè)課程教學(xué)的要求。

針對(duì)以上問題，本文基于成果導(dǎo)向這一教育理念，對(duì)發(fā)電廠電氣部分一流課程進(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐。通過在課程教學(xué)中引入OBE理念，重要章節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)典型教學(xué)案例，采用“課前-課中-課后”線上線下混合式閉環(huán)教學(xué)模式，豐富課程教學(xué)組織形式，引導(dǎo)學(xué)生積極參與到課程學(xué)習(xí)中來，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

一? 基于OBE理念的課程教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

基于OBE理念，課程教學(xué)設(shè)計(jì)采取反向設(shè)計(jì)、正向?qū)嵤┑脑瓌t。首先通過調(diào)研了解經(jīng)濟(jì)社會(huì)和行業(yè)企業(yè)發(fā)展對(duì)畢業(yè)生能力素質(zhì)的需求，并依據(jù)學(xué)校辦學(xué)定位確定專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求，然后根據(jù)畢業(yè)要求制定課程教學(xué)目標(biāo)，針對(duì)每個(gè)課程目標(biāo)設(shè)計(jì)并實(shí)施教學(xué)內(nèi)容[6]。課程組基于OBE理念設(shè)計(jì)了3個(gè)課程教學(xué)目標(biāo)，分別支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)中的問題分析、設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展3個(gè)畢業(yè)要求。課程目標(biāo)具體內(nèi)容如下。

課程目標(biāo)1：熟練掌握導(dǎo)體載流量的計(jì)算和短路電流熱效應(yīng)的計(jì)算方法，能夠正確地選擇載流導(dǎo)體，并判斷在電能生產(chǎn)、傳輸與利用等環(huán)節(jié)的安全運(yùn)行問題。

課程目標(biāo)2：掌握各典型的電氣主接線設(shè)計(jì)方法及發(fā)電廠和變電所主變壓器的選擇方法，掌握廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式以及廠用電源引接方式的設(shè)計(jì)原則，能夠正確完成電氣主接線運(yùn)行中典型倒閘操作過程。

課程目標(biāo)3：依據(jù)電氣設(shè)備選擇的原則等行業(yè)法規(guī)，綜合考慮環(huán)境影響、設(shè)備可靠性、經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)發(fā)展等因素，正確選擇主要電氣設(shè)備及配電裝置。

OBE理念關(guān)注的是學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和能力培養(yǎng)，因而課程目標(biāo)必須要能夠支撐相應(yīng)的畢業(yè)要求，為學(xué)生畢業(yè)要求達(dá)成服務(wù)。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的支撐關(guān)系見表1，教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)的關(guān)系見表2。

表2? 教學(xué)內(nèi)容與課程目標(biāo)的關(guān)系

二? 基于MOOC平臺(tái)的教學(xué)資源建設(shè)

教學(xué)資源建設(shè)包括課程平臺(tái)建設(shè)和學(xué)習(xí)資源建設(shè)。依托遼寧工業(yè)大學(xué)MOOC網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)平臺(tái)，搭建了發(fā)電廠電氣部分課程平臺(tái)。學(xué)生可隨時(shí)通過平臺(tái)網(wǎng)站和手機(jī)學(xué)習(xí)通訪問課程主頁，不受時(shí)間和空間的限制。學(xué)習(xí)資源建設(shè)是將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行碎片化。教學(xué)內(nèi)容組織方面，課程組將發(fā)電廠電氣部分課程分成六個(gè)單元，每個(gè)單元又劃分了若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)。各章節(jié)的理論知識(shí)點(diǎn)配置了豐富的學(xué)習(xí)資源，包括課程教學(xué)大綱、多媒體教學(xué)課件、章節(jié)知識(shí)點(diǎn)教學(xué)視頻和重點(diǎn)習(xí)題課教學(xué)視頻、電子教材、作業(yè)庫、課堂測(cè)試題庫和討論題庫等。借助學(xué)習(xí)通平臺(tái)，構(gòu)建基本線上學(xué)習(xí)資源。

課程組圍繞課程教學(xué)目標(biāo)建立了典型工程案例庫，包含各類電廠的設(shè)計(jì)資料10余個(gè)；建立了主接線圖庫，包含各類火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠主接線圖、熱電廠主接線圖和廠用電接線圖等30余個(gè)；建立了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻庫，包括斷路器、隔離開關(guān)、電壓電流互感器、避雷器和電抗器等主要電氣設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、動(dòng)作原理、檢修過程及倒閘操作等；這些作為課程拓展線上教學(xué)資源，便于學(xué)生進(jìn)一步鞏固和學(xué)習(xí)課程內(nèi)容。

三? 線上線下混合式教學(xué)模式改革

為促使課程教學(xué)目標(biāo)順利達(dá)成，課程組教師積極開展線上線下混合式教學(xué)模式改革，經(jīng)過3年的教學(xué)改革實(shí)踐，形成了課前線上（布置預(yù)習(xí)任務(wù)，監(jiān)控學(xué)情）、課中線上線下混合（知識(shí)傳授，課堂在線互動(dòng)討論）、課后線上（答疑解惑、知識(shí)總結(jié)、作業(yè)評(píng)價(jià)、在線測(cè)驗(yàn)）的閉環(huán)教學(xué)模式，體現(xiàn)以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心。

通過遼寧工業(yè)大學(xué)MOOC在線教學(xué)平臺(tái)，教師把課程內(nèi)容以任務(wù)的形式進(jìn)行組織，學(xué)生跟隨任務(wù)指引完成預(yù)習(xí)。教師可根據(jù)學(xué)生課前線上學(xué)習(xí)完成情況、課堂討論內(nèi)容、課后測(cè)驗(yàn)情況等監(jiān)控學(xué)情，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并將共性問題放到線下課堂上解決。在混合式教學(xué)的線下教學(xué)中，課堂教學(xué)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)。授課形式由原有的教師講授為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生帶著問題的互動(dòng)交流課堂，教師引導(dǎo)學(xué)生自主分析評(píng)價(jià)、尋求答案，學(xué)生真正成為了課堂的主人。課后線上階段學(xué)生可在MOOC討論區(qū)或利用QQ課程學(xué)習(xí)群網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)交流學(xué)習(xí)體會(huì)和收獲，進(jìn)行知識(shí)總結(jié)，完成課后作業(yè)，教師給予評(píng)價(jià)，掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解情況和應(yīng)用情況，為持續(xù)改進(jìn)課堂教學(xué)效果提供依據(jù)。

每次課后都有測(cè)試和作業(yè)，重點(diǎn)章節(jié)設(shè)計(jì)了4次的階段性小考，考試時(shí)間為十五分鐘左右。通過階段性小考進(jìn)一步掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，課后作業(yè)突出課節(jié)重點(diǎn)要點(diǎn)，教師監(jiān)控MOOC平臺(tái)測(cè)試的集中問題和作業(yè)完成情況，在線下課堂及時(shí)講解，教學(xué)效果提升明顯。

具體教學(xué)模式如圖1所示。

圖1? 線上線下混合式教學(xué)模式

以雙母線接線及其設(shè)計(jì)為例，教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能夠理解雙母線接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，并能夠正確完成電氣主接線運(yùn)行中典型的倒閘操作過程，理解電氣主接線的選擇不是唯一的，不僅要考慮可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)成本等工程應(yīng)用要求，還要考慮環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等因素。

課前，教師在課程MOOC在線教學(xué)平臺(tái)（學(xué)習(xí)通）發(fā)布線上預(yù)習(xí)任務(wù)，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)使得學(xué)生帶著任務(wù)自主學(xué)習(xí)，翻轉(zhuǎn)課堂的小組課前準(zhǔn)備好相關(guān)資料；課中，由教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：雙母線接線運(yùn)行方式種類、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍？如何利用辯證思維處理電氣主接線設(shè)計(jì)基本要求可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性？學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)并展開討論，教師對(duì)課堂討論環(huán)節(jié)涉及到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納、總結(jié)和評(píng)價(jià)，講授過程中融入課程思政。教師線上布置在幾種典型的工況下的倒閘操作任務(wù)，學(xué)生分組完成操作票，并發(fā)送到學(xué)習(xí)通平臺(tái)，教師進(jìn)行驗(yàn)證檢查，根據(jù)出錯(cuò)情況總結(jié)歸納；課后，學(xué)生完成作業(yè)及測(cè)驗(yàn)，并觀看典型的倒閘操作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過程。

四? 成果導(dǎo)向的課程評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

充分貫徹成果導(dǎo)向的課程改革思路，教學(xué)過程突出以學(xué)生能力培養(yǎng)為中心，構(gòu)建科學(xué)合理的課程評(píng)價(jià)體系，突出學(xué)習(xí)過程的形成性評(píng)價(jià)，全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和能力。課程采用全過程考核，最終課程總評(píng)成績(jī)由線上考核50%、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)20%和課程報(bào)告30%三部分組成。各考核環(huán)節(jié)權(quán)重與課程目標(biāo)的關(guān)系見表3。

表3? 考核環(huán)節(jié)權(quán)重與課程目標(biāo)的關(guān)系

（一）? 線上考核

包括MOOC課前教學(xué)資源自主學(xué)習(xí)、課堂互動(dòng)參與度、在線測(cè)驗(yàn)和作業(yè)完成情況。學(xué)生通過線上學(xué)習(xí)累積得分，其中，教學(xué)資源自主學(xué)習(xí)20%（包括基礎(chǔ)學(xué)習(xí)資源和拓展教學(xué)資源）、課堂互動(dòng)40%、在線測(cè)驗(yàn)20%、作業(yè)20%，實(shí)現(xiàn)全過程考核。

（二）? 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)

包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師可通過檢查在學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)通課程平臺(tái)上與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)任務(wù)點(diǎn)的學(xué)習(xí)情況、預(yù)習(xí)報(bào)告完成情況、實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)題回答情況判斷學(xué)生預(yù)習(xí)效果，并依此給出預(yù)習(xí)成績(jī)；從學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)過程的正確性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確度方面給分；從實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫是否完整、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析是否合理、實(shí)驗(yàn)圖形是否規(guī)范及思考題回答的情況給分。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于考查學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題的能力。

（三）? 課程報(bào)告

包括正文和參考文獻(xiàn)。課程結(jié)課后，圍繞發(fā)電廠發(fā)展現(xiàn)狀、某地區(qū)發(fā)電情況、某地區(qū)發(fā)電廠分布情況和某發(fā)電廠背景資料等展開調(diào)研并形成5 000字調(diào)研報(bào)告，要求內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、參考文獻(xiàn)10篇以上。注重培養(yǎng)和考察學(xué)生調(diào)查、分析、歸納、總結(jié)能力。

本課程的教學(xué)依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律特點(diǎn)形成了理論教學(xué)→實(shí)驗(yàn)教學(xué)（課內(nèi)實(shí)驗(yàn)）→課程設(shè)計(jì)（工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)）→綜合訓(xùn)練（電力工程技能實(shí)訓(xùn)）→實(shí)踐應(yīng)用（畢業(yè)設(shè)計(jì)）的五步遞進(jìn)式課程體系和能力進(jìn)階模式。突出工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

五? 持續(xù)改進(jìn)的課程建設(shè)規(guī)劃

為進(jìn)一步提高一流課程建設(shè)質(zhì)量，依據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成情況評(píng)價(jià)結(jié)果，制定了持續(xù)改進(jìn)的課程建設(shè)規(guī)劃。

堅(jiān)持立德樹人根本目標(biāo)，全面梳理課程教學(xué)內(nèi)容，積極開展課程思政教學(xué)改革。將思政教育與教學(xué)過程有機(jī)融合，通過課程學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)對(duì)于國(guó)家電力建設(shè)的重要意義，使學(xué)生能夠逐漸樹立職業(yè)責(zé)任感、使命感和認(rèn)同感。

進(jìn)一步優(yōu)化課程教學(xué)目標(biāo)，堅(jiān)持理論知識(shí)、能力培養(yǎng)和素質(zhì)教育三者有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力和創(chuàng)新思維，滿足高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要。

結(jié)合電氣專業(yè)特點(diǎn)，進(jìn)一步完善課程教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)將智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)等學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程，突出創(chuàng)新性。課程報(bào)告增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性內(nèi)容，加大學(xué)生學(xué)習(xí)投入，增加課程的挑戰(zhàn)度。

加強(qiáng)課程資源建設(shè)，豐富作業(yè)庫、課堂測(cè)試題庫和討論題庫；持續(xù)改進(jìn)多媒體教學(xué)視頻資源；增加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例和工程案例等。

加強(qiáng)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提升教師的工程實(shí)踐能力、課程思政能力、運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段能力等，強(qiáng)化教學(xué)研究，集體備課、研討課程教學(xué)設(shè)計(jì)，發(fā)揮“傳幫帶”作用。

科學(xué)地細(xì)化考核評(píng)價(jià)機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生課內(nèi)課外、線上線下多維度的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)，計(jì)劃改革課程報(bào)告以分組合作的方式完成，并增加報(bào)告答辯評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，課程報(bào)告綜合教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)與自我評(píng)價(jià)，體現(xiàn)課程評(píng)價(jià)的多維度。

六? 結(jié)束語

基于OBE理念，改革和完善了發(fā)電廠電氣部分課程教學(xué)。在教學(xué)模式上，采用線上線下混合式教學(xué)，把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢(shì)和基于遼寧工業(yè)大學(xué)MOOC在線教學(xué)平臺(tái)的線上教學(xué)優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，全過程形成性課程評(píng)價(jià)體系充分體現(xiàn)了以學(xué)生能力培養(yǎng)為中心的OBE教育理念，實(shí)踐表明取得較好的教學(xué)效果。本課程知識(shí)為國(guó)家電網(wǎng)考試內(nèi)容之一，近年來，電氣工程及其自動(dòng)化業(yè)考取國(guó)家電網(wǎng)學(xué)生比例超過50%，根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)報(bào)道，我校入選國(guó)家電網(wǎng)2021屆第一批招聘錄取百強(qiáng)學(xué)校，排名第45位。

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