新工科背景下输电线路工程专业实践教学改革

黄 力，唐 波，牛媛媛

（三峡大学 a.输电线路工程国家级实验教学示范中心；b.电气与新能源学院；c.材料与化工学院，湖北 宜昌 443002）

引言

随着工程新技术、科技新知识的不断涌现，工程科技成为推动人类社会发展的重要引擎，高等工程教育已由注重科学研究的“科学范式”转换为注重实践的“工程范式”，为高校人才培养带来了重大变革［1］。教育部提出的新工科建设，对高等工程教育提出了新的要求。实践教学作为新工科背景下高等工程教育人才培养不可替代的组成部分，是深化学科交叉整合，提升学生思想、能力和素质的重要手段［2-4］。输电线路工程专业具有与工程教育联系紧密的天然特点，更需要在新工科背景下积极以立德树人为引领，培养未来多元化、创新型卓越工程人才［5］。三峡大学输电线路工程专业通过深入研究专业的学科知识层次、专业知识领域，挖掘实践教学思政元素，以工程教育专业认证的理念为指引，构建“基础实验、综合作业、创新实训”的三层次实践教学体系，对科学、技术、工程知识在多学科、多领域交叉融合，以适应电力行业发展的新态势，培养具有解决复杂工程问题能力的复合型社会主义建设人才。

一、输电线路工程专业实践教学面临的挑战

我校输电线路工程专业作为全国最早开设输电线路工程专业的先行者，经过30 多年的发展，依托国家级实验教学示范中心，以“卓越工程师教育培养计划”、教育部工程教育专业认证专业为支撑，在人才培养模式、课程教材体系等方面取得了丰富的教学改革成果［6-7］。然而面对以特高压、无人机、电力物联网为代表的输电线路新技术的深度应用，传统实践教学思维模式面临着巨大挑战［8-9］。

（一）思政育人效果要落实

立德树人是教育的根本任务，是贯穿高校所有教育教学活动的主脉络。课程思政需要全体教师的共同参与，在课程设计与教学环节有效地融入思政元素，潜移默化地实现对学生政治与价值引领、科学精神与职业素养培养。而思想政治教育与专业教育在专业实践教学环节中存在“两张皮”的现象。专业教师对课程思政的认识不足，更多的精力投入对学生的实践技能的培养中，对学生职业规范与工程素养等方面强调不够，忽视了电力行业对专业人员工匠精神及工程报国的职业素养需求［10］。同时，在实践环节的考核评价中，缺乏对思想政治教育的有效评价，往往依靠指导教师的主观印象，使思想政治教育难以落到实处。此外，引入的思想政治内容过于生硬，对思政元素的凝练不足，反而影响了专业知识的传授效果。

（二）实践教学内容要更新

输电线路工程中新技术和新工艺的应用日新月异，不断冲击着传统输电线路工程专业的知识体系与结构。输电线路设计已从平面图纸设计转换到三维立体设计，输电线路的测量由基于GPS导航系统变为基于北斗导航系统，无人机、机器人等新技术广泛地应用于输电线路的巡视与维护中，各类智能化、机械化的设备逐渐取代了传统的人工操作，输电线路的架线、施工更具快捷安全性。新技术的出现与应用，对实践教学提出了更高的要求。而现实教学中受实践场地、实践设备、师资队伍等多方面因素制约，实践教学课程内容陈旧、更新缓慢，存在实践教学目标与用人单位需求之间脱节的弊端。

（三）综合能力培养要加强

在传统的实践教学中，教学活动包括实验、实习、课程设计、毕业设计等。其中，实验教学常以验证性实验为主，更侧重于对实验装置的使用、对实验原理的理解，培养学生科学的实验素质。而综合性、设计性的实验开展较少，实验项目的数量有限。同时，学生之间难免出现相互借鉴甚至抄袭的情况。而在课程设计、毕业设计、实习等环节中，实践教学项目常以单人实验或实操为主，多人协同项目较少，培养学生的团队协作能力一直是实践教学的一个难点。此外，在完成多人协同项目任务时，常会出现“抱大腿”现象，往往是1～2名优秀学生完成了全部的项目任务，而团队其他成员仅承担文字编辑等简单任务。这些传统的实践教学方法与模式，在培养学生的综合能力方面存在一定的不足。

（四）师资队伍建设要完善

学校输电线路工程专业缺乏专门的实验、实践教学人员，大部分教师均是电气工程、土木工程、机械工程专业背景出身，对于工程问题的理解往往从单一的专业领域来考虑，容易忽视多个工程、技术及其他因素对复杂工程问题的认识。实验、实践教学的指导教师常由专业理论课教师兼任，对实践教学更多地理解为某项技能的演示或对理论教学的补充，往往从理论角度分析原理，从而导致实验教学的目标层级较低，难以从解决工程问题的角度来培养学生的工程意识和实践能力。因此，教师的实践教学能力“先天不足”，难以挖掘对学生工程实践能力和工程素养的培养深度。

二、基于“三层次”的输电线路工程专业实践教学改革

针对学校输电线路工程专业实践教学面临的问题，本专业全体教师致力于深入研究学科知识层次、专业知识领域，高度契合电力行业对专业人才的需求，提出了以工程教育专业认证的理念为指引，构建“基础实验、综合作业、创新实训”的实践教学体系。“三层次”实践教学体系优化实践教学课程，注重综合性项目训练，对传统的实践教学在创新性、综合性及全周期性等方面进行了改革创新。

（一）构建“三层次”实践教学体系

基于工程教育专业认证的理念，本专业提出“以学生为中心、电力企业需求为指引、综合能力培养为导向”的人才培养思路，依托输电线路工程国家级实验示范中心平台，构建输电线路工程“三层次”实践教学体系，从夯实基础能力、增强综合能力、提升创新能力三个方面，提升实践教学质量。“三层次”实践教学体系使教学目标更明确，为实践教学开展提供了更为具体的途径。

“三层次”实践教学体系共分为基础实验、综合作业及创新实训三个层次。在每一层次的教学中，根据人才培养的目标和要求，细化教学内容、教学方法和教学目标。其中，基础实验层次以培养学生的基础实验技能为目标，既考虑共性需求，又兼顾特殊要求，设计系统完整的专业基础实验项目。基础实验由本专业实验教师统一指导，与专业课程的学习同步进行。综合作业层次以培养学生的团队合作和个性化的学习能力为主，通过教师的课题设置，实现不同知识点、不同课程之间的知识整合重构，进一步巩固学生对专业知识的学习与理解，培养综合运用所学知识分析与解决问题能力。创新实训层次采用工程化、协同化的方法，依托国家级实验教学示范中心的优质硬件资源和师资力量，以种类创新项目、学科竞赛和科学研究为载体，培养学生的创新能力、科研能力。

（二）打造校企协作的师资队伍

优秀的师资队伍是提升人才培养质量的必要保障，针对实践教学师资力量不足的问题，在提高本校专职教师实践教学能力的同时，引入电力行业资源，打造校企协作的师资队伍。

在专职教师培养方面，鼓励具有硕士学历的专职教师继续攻读博士学位，在输电线路工程专业领域进一步探索研究，提升学术水平与科学素质。利用宜昌水电之都、三峡大学水电特色的有利条件，有计划地安排专职教师在寒暑假期到国网技术学院、宜昌电力勘探设计院有限公司、宜昌供电公司、超高压公司、国网湖北送变电工程有限公司等企业进行实习锻炼，帮助教师补充欠缺的工程实践知识，提升工程实践经验，增强参与工程实践的意识，进而提升教师的实践教学能力。

此外，聘请来自电力企业生产一线的高级工程师作为兼职教师，全面参与到专业教学活动中。兼职教师除了独立承担“输电线路工程设计”“电力安全工作规程”“电力公司企业文化”“变电站工程设计”等“企业课堂”的教学任务，还与学校专职教师合作，共同承担综合作业、校企联合培训、毕业设计等实践类教学任务。同时，充分盘活和激发了输电线路工程国家级实验教学示范中心（三峡大学）的功能与作用，在实验教学中发挥了更大的示范辐射作用。

学校专职教师与企业兼职教师在日常教学活动中的探讨与交流，有效解决了电力企业与学校开展人员交流的机制问题，加深了专业建设对电力行业需求的了解，促进了理论教学与实践教学的深度融合，增强了人才培养的针对性与导向性，有效整合了专业与职业、学科与行业的特点，多角度多维度提炼了课程思政元素，丰富了课程思政案例库，充分发挥了实践课程的育人功能。

（三）创新综合作业教学模式

随着无人机技术、智能检修技术、基于北斗的测绘技术等新技术不断涌现，输电线路工程专业的知识体系与结构得到了扩充。传统的实验、课程设计等实践教学内容更新缓慢，难以适应新技术、新业态对人才培养的要求。由此，本专业创新性地提出了以学生自由组队的形式，完成探索性、实践性和整体性较强的研究课题或工程项目的综合作业教学模式。

首先由学校专职教师与企业兼职教师共同申报综合作业课题，经过集体讨论、审核通过后，发布给学生自由选择。综合作业课题以传统的实践教学为基础，结合学校专职教师的科研项目课题与企业兼职教师的生产工程问题，同时考虑学生兴趣、培养目标定制而成。

综合作业由学生按小组合作完成，通过小组研讨、教师指导等方式，自主开展学习和研究。作业考核通过现场汇报和答辩的形式，对小组的成果进行评价。

综合作业一改传统的集中式实验教学模式，采取以项目为导向、以任务为驱动的教学方式，推进学生自主进行深度学习与合作。一方面，师生之间有充分的时间与空间进行交流，教师能够做到真正的言传身教与因材施教；同时，学生小组式的合作与协同，有效培养了学生主动学习的意识和团结协作的精神。

三、输电线路工程实践教学的实施与效果

新工科背景下的三峡大学输电线路工程专业“三层次”实践教学改革，依托输电线路工程国家级实验教学示范中心（三峡大学）平台，以人才培养方案中所设定的毕业要求为标准，与电力行业深度融合，实现实践教学对学生的全过程培养。

“三层次”实践教学改革有效培养了学生的实践能力和创新精神。输电线路工程专业学生参加学科竞赛的成绩与质量逐年提升，学生的团队协作与创新实践能力得到了充分锻炼。教学实践证明，实践教学的改革有效提升了学生的自主学习能力与创新意识，促进了输电线路工程专业的人才培养质量。

结语

新工科背景下输电线路工程专业的实践教学既面临挑战，又存在机遇。三峡大学输电线路工程专业的“三层次”实践教学改革，以学生为中心，能力培养与企业需求为导向，重新构建了基础实验、综合作业及创新实训的教学方法与内容，取得了良好的教学效果，为其他兄弟院校相关专业的实践教学提供了参考和借鉴，起到了较好的示范引领作用。