面向綜合能力和專業(yè)素養(yǎng)的項(xiàng)目式教學(xué)探索與實(shí)踐

摘 要 新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建和數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)電氣專業(yè)人才培養(yǎng)提出新的要求，為適應(yīng)新的形勢(shì)，引入項(xiàng)目式教學(xué)模式。以“電網(wǎng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)調(diào)研”項(xiàng)目為例，探索項(xiàng)目式教學(xué)的實(shí)施。首先，教師面向行業(yè)發(fā)展選定合適的項(xiàng)目主題，從知識(shí)、能力、素養(yǎng)三個(gè)維度細(xì)化項(xiàng)目目標(biāo)；其次，師生共同參與項(xiàng)目設(shè)計(jì)，劃分各子項(xiàng)目的核心內(nèi)容；再次，各組按照計(jì)劃協(xié)作完成項(xiàng)目探究；最后，從結(jié)果、過程和情感態(tài)度三方面進(jìn)行項(xiàng)目活動(dòng)評(píng)價(jià)。項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果表明，項(xiàng)目式教學(xué)可以有效提高學(xué)生的綜合能力和專業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 項(xiàng)目式教學(xué)；電氣專業(yè)；新型電力系統(tǒng)；電網(wǎng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)；綜合能力；專業(yè)素養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）20-0-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.20.156

0 引言

2020年9月22日，國(guó)家主席習(xí)近平在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上向世界鄭重宣布——中國(guó)“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”?！笆奈濉睍r(shí)期是我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。黨的二十大報(bào)告提出要積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系。在加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，推動(dòng)清潔能源發(fā)展背景下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的重要途徑。隨著電力技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，電力產(chǎn)業(yè)的能源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)形態(tài)都發(fā)生很大變化，電力產(chǎn)業(yè)朝著信息化、數(shù)字化、互動(dòng)化、智能化的方向不斷發(fā)展，在可再生能源接納、電網(wǎng)運(yùn)行控制和用電智能化等方面取得很大的進(jìn)展，特高壓、柔性直流互聯(lián)、交直流混合電網(wǎng)等新技術(shù)層出不窮，電力企業(yè)對(duì)于人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)、技能水平和職業(yè)素質(zhì)等方面也有了新的要求。

能源變革新形勢(shì)下，高校電氣專業(yè)人才培養(yǎng)面臨巨大挑戰(zhàn)，各高校在教育改革方面也進(jìn)行了積極探索。文獻(xiàn)[1-5]詳細(xì)分析了新型電力系統(tǒng)背景下電氣工程專業(yè)面臨的主要問題，并從提煉人才培養(yǎng)方案、重構(gòu)課程體系、發(fā)展多元校企合作模式等方面探索教育改革路徑。但人才培養(yǎng)方案的修訂、課程體系的建設(shè)和校企合作的開展需要一定的時(shí)間，而電力系統(tǒng)的新理論、新技術(shù)、新市場(chǎng)、新政策不斷涌現(xiàn)，電氣專業(yè)學(xué)生獲取前沿技術(shù)、提升專業(yè)素養(yǎng)的需求十分迫切。項(xiàng)目式教學(xué)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與和實(shí)踐的一種高效教學(xué)模式，可以突破傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和形式的限制[6]。基于學(xué)情特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合適的探究項(xiàng)目，讓學(xué)生在實(shí)踐中掌握前沿技術(shù)核心概念，提升專業(yè)素養(yǎng)，幫助學(xué)生更好地適應(yīng)能源變革的時(shí)代要求。

1 面向行業(yè)發(fā)展選定項(xiàng)目

選擇合適的項(xiàng)目是項(xiàng)目式教學(xué)成功的關(guān)鍵。在項(xiàng)目開展之前，需要明確學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)、技能以及應(yīng)獲得哪些成果，圍繞預(yù)期成果目標(biāo)選定適宜的項(xiàng)目。項(xiàng)目式教學(xué)的目標(biāo)不是教材內(nèi)容與社會(huì)實(shí)踐的簡(jiǎn)單整合，以教材內(nèi)容為指導(dǎo)的項(xiàng)目式教學(xué)雖然能提高教學(xué)效率，讓學(xué)生更加系統(tǒng)地學(xué)習(xí)知識(shí)和技能，但在新型電力系統(tǒng)背景下，教材內(nèi)容落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展，應(yīng)從產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況和企業(yè)需求出發(fā)，分析學(xué)生真正需要的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)。為保證項(xiàng)目的可行性，項(xiàng)目還要充分考慮學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)能力水平。

新型電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，電網(wǎng)功能結(jié)構(gòu)、運(yùn)行特性發(fā)生深刻變化，具有高比例新能源接入、高比例電力電子設(shè)備配置的“雙高”特征，以及夏季和冬季負(fù)荷高峰的“雙峰”特點(diǎn)，源網(wǎng)荷儲(chǔ)各環(huán)節(jié)正在深度調(diào)整。以“云大移物智鏈”為代表的數(shù)字化技術(shù)與能源革命深度融合，數(shù)字化已經(jīng)滲透至電力生產(chǎn)、輸配、經(jīng)營(yíng)和管理等各個(gè)環(huán)節(jié)。

項(xiàng)目面向的對(duì)象是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)大三下學(xué)期的學(xué)生，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了電氣工程導(dǎo)論、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)分析、工廠電氣技術(shù)等課程，對(duì)電力系統(tǒng)的組成和運(yùn)行有基本的認(rèn)識(shí)，大三下學(xué)期同步學(xué)習(xí)新能源發(fā)電技術(shù)、大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)課程。

為了讓學(xué)生深刻體會(huì)電網(wǎng)的巨大變革，了解電網(wǎng)數(shù)字化先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)對(duì)新型電力產(chǎn)業(yè)人才需求有更精準(zhǔn)的定位，設(shè)計(jì)“電網(wǎng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)調(diào)研”項(xiàng)目，從新型電力系統(tǒng)的形態(tài)特征、技術(shù)特征出發(fā)，以讓學(xué)生初識(shí)電力系統(tǒng)新發(fā)展、體會(huì)數(shù)字化新技術(shù)與電力系統(tǒng)的融合為目的，從知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)、素養(yǎng)目標(biāo)三個(gè)維度細(xì)化項(xiàng)目目標(biāo)，如圖1所示。

通過項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生可以加深對(duì)電力系統(tǒng)已有知識(shí)的理解，了解新能源、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)，更好地學(xué)習(xí)相關(guān)課程。在讓學(xué)生開闊視野、收獲知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作能力、思辨能力、創(chuàng)造思維等綜合素質(zhì)。

2 師生共同參與規(guī)劃項(xiàng)目

為了激發(fā)學(xué)生在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)中的積極性，明確項(xiàng)目的目的和意義，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)由師生共同完成。課前，教師搜集與項(xiàng)目相關(guān)的課程資源，如有關(guān)“雙碳”（碳達(dá)峰與碳中和）、能源轉(zhuǎn)型、數(shù)字技術(shù)等方面的視頻和圖文資料，并將其上傳至學(xué)習(xí)通平臺(tái)，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)對(duì)項(xiàng)目有初步感知。課上，教師通過問題引導(dǎo)的方式，讓學(xué)生結(jié)合已掌握的電力知識(shí)對(duì)項(xiàng)目資料展開分析，從而引出本次項(xiàng)目的內(nèi)容。

項(xiàng)目的背景是新型電力系統(tǒng)構(gòu)建對(duì)電力行業(yè)提出新的要求和挑戰(zhàn)。首先，帶領(lǐng)學(xué)生理解什么是新型電力系統(tǒng)，找出新型電力系統(tǒng)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的區(qū)別，讓學(xué)生回顧電力系統(tǒng)的基本組成，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合項(xiàng)目資料分析新型電力系統(tǒng)的變化。通過教師引導(dǎo)、學(xué)生討論、師生共同總結(jié)，得出結(jié)論。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，新型電力系統(tǒng)在能源組成、電網(wǎng)形式、負(fù)荷結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)技術(shù)等方面發(fā)生了巨大變化，如圖2所示。

了解項(xiàng)目背景和目的后，在項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)上給予學(xué)生一定的自由，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力。在師生的討論交流中將項(xiàng)目進(jìn)一步劃分為子項(xiàng)目任務(wù)，項(xiàng)目劃分和各子項(xiàng)目的核心內(nèi)容如表1所示。

項(xiàng)目?jī)?nèi)容確定后，以自由組合的方式劃分項(xiàng)目小組，各小組內(nèi)部根據(jù)所選項(xiàng)目?jī)?nèi)容制定完整的項(xiàng)目計(jì)劃，包括研究方法、進(jìn)度安排、預(yù)期作品和其他需要說明的內(nèi)容。項(xiàng)目計(jì)劃主要由組內(nèi)成員共同討論決定，教師主要起到引導(dǎo)和答疑的作用。這個(gè)過程充分發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性，提高學(xué)生的參與度，讓學(xué)生為完成項(xiàng)目任務(wù)做好充分準(zhǔn)備。在此過程中，學(xué)生的溝通和協(xié)作能力可以得到極大的鍛煉。最終各小組形成項(xiàng)目計(jì)劃書，教師審閱確認(rèn)后，學(xué)生按照計(jì)劃書進(jìn)行后續(xù)工作。整個(gè)教學(xué)活動(dòng)流程如表2所示。

3 合作探究、成果分享

制作完項(xiàng)目計(jì)劃書后，學(xué)生按照計(jì)劃表的分工，承擔(dān)各自的任務(wù)。以子項(xiàng)目“電網(wǎng)數(shù)字化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀”為例，調(diào)研電網(wǎng)數(shù)字化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。經(jīng)過小組成員討論和教師指導(dǎo)，項(xiàng)目調(diào)研活動(dòng)分為四個(gè)階段：第一階段結(jié)合數(shù)字化發(fā)展浪潮、國(guó)家戰(zhàn)略需求、電力數(shù)字化改革等調(diào)研電力數(shù)字化產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景，從項(xiàng)目的需求出發(fā)確定調(diào)研對(duì)象和調(diào)研方法；第二階段通過多個(gè)信息渠道獲取調(diào)研對(duì)象在數(shù)字產(chǎn)業(yè)培育和數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面的資料，包括政策文件、研究報(bào)告、新聞報(bào)道和文獻(xiàn)資料等；第三階段基于對(duì)第二階段獲取資料的理解，有針對(duì)性地進(jìn)行深入調(diào)研；第四階段總結(jié)電力企業(yè)的數(shù)字化產(chǎn)品和業(yè)務(wù)以及給電氣專業(yè)學(xué)生今后就業(yè)帶來的啟示。最終以文檔或PPT的形式對(duì)整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)進(jìn)行概況總結(jié)。整個(gè)過程以學(xué)生為主體，教師主要起到協(xié)調(diào)輔助的作用。

項(xiàng)目完成后，各小組派出一名代表依次展示本組的項(xiàng)目?jī)?nèi)容和成果。由于有多個(gè)組的項(xiàng)目主題一致，通過這種群體分享可以讓學(xué)生看到他人的長(zhǎng)處，彌補(bǔ)自己的不足。學(xué)生在分享的過程中能體會(huì)到展示成果的成就感，同時(shí)鍛煉表達(dá)能力。

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生可以將獲得的成果與掌握的技能運(yùn)用到學(xué)習(xí)、生活和今后的工作中。項(xiàng)目式探究的作品成果可以很好地補(bǔ)充相關(guān)的課程資源，從而為其他學(xué)生和教師提供有用的信息和經(jīng)驗(yàn)。圖3展示了該項(xiàng)目完成質(zhì)量較好的一些作品成果。其中，圖3a分析了新型電力系統(tǒng)背景下源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)及系統(tǒng)側(cè)各環(huán)節(jié)的相互配合、相互影響，電網(wǎng)調(diào)度對(duì)象、時(shí)空范圍、復(fù)雜程度大幅增加對(duì)于數(shù)字化技術(shù)的需求；圖3b展示了區(qū)塊鏈技術(shù)在微電網(wǎng)電力交易中的應(yīng)用場(chǎng)景。

4 多元化評(píng)價(jià)

與傳統(tǒng)的考試和測(cè)驗(yàn)不同，項(xiàng)目式教學(xué)評(píng)價(jià)更注重學(xué)生的綜合能力和實(shí)際應(yīng)用能力，主張形式多樣、主體多元、方法科學(xué)[7-8]。在此項(xiàng)目的評(píng)價(jià)上，不僅關(guān)注學(xué)習(xí)成果，更關(guān)注學(xué)習(xí)過程。多元化評(píng)價(jià)指標(biāo)包含結(jié)果評(píng)價(jià)、過程評(píng)價(jià)和情感態(tài)度三部分，如圖4所示。其中結(jié)果評(píng)價(jià)從作品的內(nèi)容、排版、完成度和匯報(bào)展示時(shí)匯報(bào)者語(yǔ)言表達(dá)的準(zhǔn)確性、邏輯性和流暢度等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)；過程性評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生在分析問題、溝通協(xié)作、計(jì)劃工作、調(diào)查研究和做出成果過程中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)；情感態(tài)度是對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、合作態(tài)度和主動(dòng)性的評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)方式除了以教師為主體的評(píng)價(jià)，還包括以學(xué)生為主體的自我評(píng)價(jià)、組內(nèi)互評(píng)和組間互評(píng)：自我評(píng)價(jià)有助于培養(yǎng)學(xué)生的反思能力；組間互評(píng)通過分析其他小組作品的不足和可借鑒的優(yōu)點(diǎn)反思本組的作品及其后續(xù)改善；作為組內(nèi)的成員，學(xué)生是最了解項(xiàng)目執(zhí)行情況的，組內(nèi)互評(píng)在過程評(píng)價(jià)方面更加真實(shí)客觀。

5 成效與反思

通過對(duì)整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過程的觀察分析，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施后的多元化評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該項(xiàng)目實(shí)踐總體達(dá)到預(yù)期效果，也證明了項(xiàng)目式教學(xué)對(duì)于學(xué)生綜合能力和專業(yè)素養(yǎng)的提升是有效的。

5.1 成效

5.1.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

所選的項(xiàng)目是電氣專業(yè)比較前沿且具有研究?jī)r(jià)值的問題，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性。項(xiàng)目實(shí)施過程中強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主，將學(xué)習(xí)由被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)探究。在項(xiàng)目問題的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生通過開展資料搜集、信息理解、調(diào)研實(shí)踐等一系列活動(dòng)，最終得到結(jié)果。整個(gè)過程的參與感、項(xiàng)目完成后的成就感都能極大激發(fā)學(xué)生的興趣。

5.1.2 幫助學(xué)生建立知識(shí)結(jié)構(gòu)體系

項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)會(huì)讓學(xué)生對(duì)先前掌握的知識(shí)、技能進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，通過項(xiàng)目開展，可以在幫助學(xué)生深入理解教材理論知識(shí)的同時(shí)，彌補(bǔ)教材內(nèi)容落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不足，在完成項(xiàng)目的同時(shí)可以幫助學(xué)生對(duì)原有的知識(shí)進(jìn)行重組和轉(zhuǎn)化，建立知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。

5.1.3 培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和素養(yǎng)

在項(xiàng)目成果目標(biāo)和評(píng)價(jià)體系的指引下，學(xué)生在團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通交流、資料搜集、信息處理、分析解決問題、報(bào)告制作、匯報(bào)表達(dá)方面的能力得到提高。在項(xiàng)目的探索和實(shí)踐中需要學(xué)生自主制定計(jì)劃、確定策略，激發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和解決問題能力。自我評(píng)價(jià)、組內(nèi)互評(píng)和組間互評(píng)的方式可以鍛煉學(xué)生反思批判的思維能力。

5.1.4 教學(xué)相長(zhǎng)

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，教師和學(xué)生形成學(xué)習(xí)共同體。通過與學(xué)生互動(dòng)，教師能夠深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，也可以從學(xué)生的表現(xiàn)中發(fā)現(xiàn)新的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)資源和對(duì)知識(shí)不同角度的理解，以豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。

5.2 反思

項(xiàng)目式教學(xué)在實(shí)施過程中也存在一些問題和不足。首先，項(xiàng)目式教學(xué)需要占用學(xué)生大量的課外時(shí)間用于搜集資料、交流討論、調(diào)研分析等，在學(xué)習(xí)任務(wù)繁重的情況下具有一定的實(shí)施難度；其次，項(xiàng)目式教學(xué)以小組為單位進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)作，學(xué)生的合作意識(shí)和能力有差異，會(huì)出現(xiàn)主動(dòng)性差的學(xué)生依賴能力強(qiáng)的學(xué)生的現(xiàn)象，導(dǎo)致組內(nèi)沖突和合作效果不佳；最后，項(xiàng)目式教學(xué)對(duì)教師要求較高，教師需要面向人才培養(yǎng)目標(biāo)和社會(huì)發(fā)展需求整合課程知識(shí)，選取合適的項(xiàng)目主題，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)上需要花費(fèi)更多的時(shí)間和精力。

6 結(jié)束語(yǔ)

總的來說，項(xiàng)目式教學(xué)是一種能夠有效提高學(xué)生綜合素質(zhì)的教學(xué)方法，但需要學(xué)校、教師和學(xué)生多方共同努力，克服一些潛在的困難和挑戰(zhàn)，并在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，將項(xiàng)目式教學(xué)與傳統(tǒng)授課方式相融合，更好地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，契合社會(huì)和行業(yè)發(fā)展要求。

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*項(xiàng)目來源：南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院重點(diǎn)教改項(xiàng)目“基于OBE理念的項(xiàng)目式教學(xué)在電氣專業(yè)課程中的研究與探索——以《工廠電氣技術(shù)》課程為例”（項(xiàng)目編號(hào)：2022JG005Z）。

作者簡(jiǎn)介：黃素娟，高級(jí)工程師；諶江波，副教授；周珣，副教授，高級(jí)工程師。