工程教育认证背景下基于OBE理念的“供电工程”课程改革

2023-06-11蓝良生卢森幸蒙成举杨永清邹清平郑瀚周令李大双

科技风 2023年13期

蓝良生卢森幸蒙成举杨永清邹清平郑瀚周令李大双

摘要：“供电工程”是电气工程及其自动化专业的核心专业课程之一，具有较强的理论性和工程属性。目前，传统的教学模式难以达到专业认证所要求的相关指标的能力要求。本文分析了传统教学模式与OBE教学模式的不同，以OBE為理念，重新制定了课程学习目标，修改了教学内容体系，丰富了教学设计与实践，完善教学效果评价体系，采用有效合理的工程教育教学方法，目的在于提高学生的学习效果及复杂工程解决能力，培养符合新时代发展需要的应用型人才。

关键词：OBE理念；工程认证；教学改革；供电工程

我国于2016年6月2日正式成为《华盛顿协议》成员国，将推动着我国的高等工程教育进入一个新的发展阶段；实体经济已被定为发展经济的着力点并写入党的二十大报告，报告也提出要推进新型工业化，加快建设制造强国，从而引发各个高校做新一轮的教育教学改革。这必将对“供电工程”课程教学提出了更高要求，要培养高质量的创新型工程技术人才必须提升高等工程教育质量［1］。

一、课程教学现状分析

（一）教材内容更新速度滞后于电力行业的发展

传统的教学内容均以教材为载体，教材内容设置合理与否将影响到学生对供电系统设计的基本思路掌握的程度，也影响供电系统设计的完整性，供电工程课程的传统教学内容体系一般包括以下几个内容：用户供电系统的负荷计算、无功功率补偿、短路电流计算、供电统的一次接线和二次接线设计、高压电力设备的选择与校验等方面。然而电力行业飞速发展，供电系统中新技术层出不穷，不断有新设备、新技术推出与应用，比如新推出的电压自动调节、无功功率自动补偿、微机监控和微机保护等系统自动化模块基本上实现在智能化，而教材内容更新比较慢，教材中介绍的经典设备往往都是性能落后、技术陈旧的淘汰设备，这不利于创新性工程技术人才培养，需要充实新技术、新工艺，完善教材内容，以便学生能及时了解和掌握供电技术的发展方向和前沿知识［2］。

（二）当前的教学方法和教学手段难以调动“互联网+”时代下学生学习积极性

近几年来，全球能源互联网重构引发了供电电网的巨大发展，供电系统的相关理念及设备也有了相应的更新。然而传统的供电工程课程教学仍然以教为主，尽管很多内容实现了多媒体教学，依然是教师处于主导地位，却较少关注学生的自主学习，没有体现学生的主体地位。由于供电工程课程理论性强，负荷计算和短路电流的计算过程复杂，内容难以理解，造成学生学习主动性和积极性不高，另外电网中经常是几十到几百千伏的高电压，在案例教学、实物展示等教学环境是难以实现的，这很大限制了教师教学改革的积极性，这必然导致学生对电力系统缺少必要的感性的认识，单纯理论知识不利于培养适应全球化、具有复杂工程问题解决能力的人才［3］。

（三）教学评价机制不完善，难以充分反映教学质量

教学评价方式不同，评出的学生的成绩与实际的能力可能会有出入，最重要的是因为评价机制不合理，导致学生过度追求分数，偏离了学习和教育的真正意义。

目前，很多学校通常用一份试卷和平时考勤评定学生学习成果，缺少过程性和操作能力等方面的考核；造成了重知识的考核，轻能力的考核，使学生学心重心偏向课本内容，而没有积极进行工程训练。显然，传统的供电工程教学模式很难实现基础扎实、理论和实践能力强，并具复杂工程解决能力的应用型工程技术人才培养。

二、OBE教育理念有利于工程人才的培养

OBE是以学生通过教育过程最后所取得的学习成果（Learning outcomes）作为教学设计和教学实施的目标，其核心体现在课程的学生预期学习结果［2］，体现在学生明确知识点、学生取得知识点的方法，学生是否掌握了该知识点。OBE理念为工程教育专业认证和新工科建设提供了理论依据，在实施过程中以学生预期学习结果为主要目标，由学习目标的获取而设计人才培养方案和培养过程［3］，以“内容为本”转变为“学生为本”的思路改进面向工科学生的教学理念［4］。不同于传统的教学理念，OBE强调学生主动学习，真正实现了学生的主体地位、教师的主导作用，使学生将学习成果转化为工程思维能力、创新能力与实践能力的难度大大降低。

三、基于OBE教学理念的“供电工程”课程教学目标定位与教学方法的改革

基于成果导向的教学能否有效实施的关键在于教学目标的制定合理与否，而教学目标的制定必须遵循的教学规律和教学原则，反映学校办理念和办学定位，同时还要符合国家安全、社会制度、行业需要和用人单位实际需求［5］。“供电工程”课程教学以往在制定教学目标的时候基本上以供配电各环节作为教学目标，由于供配电是一个系统又复杂的工程，所以课程知识内容繁杂，涉及物理基本原理、电力系统安全运行、电路继电保护、过电压安全保护、标准规范和行业经验等多方面知识。由于课程内容所包含知识面过广，教学课时又受限，但教学设计又要强调知识体系的系统性和完备性，学生对知识接受程度往往被忽略或者没有被重视，所以在以往的教学过程中老师总感觉课程课时过少，学生也学习也力不从心，无从下手，教和学没有做到有的放矢。基于成果导向的教育应该遵循反向设计、正向实施，“需求”既是教学目标的起点又是终点［6］。

（一）确定课程学习目标

基于OBE教学理念，根据成果导向教育，为目标而设计过程，采用逆向思维的方式进行课程体系的建设理念，根据社会主义建设对电气工程专业人才的需求，结合学生的特点，制定“供电工程”课程学习目标。

（1）专业知识层面：供电工程中供电容量大小和安全运行之间关系。供电工程的整体方案设计的思路和图纸的绘制方法，掌握供电工程课程的相关概念和技术原理，掌握电力系统的负荷电流与短路电流的计算。

（2）工程能力层面：变配电站的容量的计算能力和相关设备的选择和校验能力，掌握变配电站的运行常识。

（3）价值观和态度层面：供电系统在运作过程中，基本上是供电部门的“供”和用电户的“用”关系，是面向终端用户的工程技术，供电工程具有很强的定向性和适配性，为满足人才培养的需求，在制定课程教学目标时，也要注重职业道德教育，通过引入课程思政内容引导学生深刻理解并自觉实践电力行业的职业精神和职业规范，增强职业责任感。学生能在供配电系统设计与实践中深刻体会供电的安全、可靠、优质、经济的基本要求，领悟规程和标准，提高供配电系统工程设计的基本素养、工程伦理等。

（二）适应工程技术人才核心能力培养需要构建新教学内容体系

高素质复合型新工科人才培养需要新型的教学内容体系，根据教学规律和教学原则，专业方向适应行业需求的原则，将供电工程课程教学目标对应的教学内容划分为三大部分，即课程专业基础理论模塊、课程思政模块、课程工程项目实践及工程素养模块三部分，见右图。

基础理论模块主要介绍供电系统设计必需的负荷计算、无功补偿计算、短路电流计算等基础理论和基本计算方法。课程思政模块贯穿在理论教学和工程项目实践教学过程中，一般不独立出来，而是针对不同的内容将与之匹配的思政材料融入“供电工程”教学中，教师在上课时通过把专业知识拓宽，引入供电工程的思政因素，使学生的思想修养不知不觉得到加强，达到思政教育的目的。工程项目实践及工程素养主要任务是培养学生的国家、民族和专业的自豪感，深化职业理想和职业道德教育和培养学生工匠精神；基于项目驱动法的工程项目实践教学，在学生掌握基础理论课和供配电工程系统设计后，引入相关实际工程项目案例，从市场需求、负荷计算、方案设计到项目落实，在多个环节中进行过程把控［2］。

（三）教学设计和实践改革

1.线上线下混合式教学改革

在“互联网+”时代，诞生了不少的教学网络平台，超星智慧课堂平台脱颖而出，“供电工程”线上课程基于超星智慧课堂平台，将内容丰富的视频、精美翔实的课件、相关章节的思考题、作业和相关的参考文献等资源整合上传到智慧课堂平台，实现了线上线下混合式教学模式，另外也在网上搜集全国名校的线上开放课程平台的相同内容的精品课程提供同学们自主学习。具体过程可分为三个环节，第一个环节是线上自学，课前学生充分利用平台线上进行预习，观看微视频；学生为了完成线上的预习检测题，都会在网上查阅相关资料，这样无形之中就会对基本概念有初步了解，提前关注难点和重点，为课堂教学中的理解和贯通做好准备。第二个环节是线下课堂教学过程实现消化吸收，学生经过线上准备，带着问题参加课堂教学，在课堂上也可以向老师提问，这样在课堂上师生互动就比较频繁，课堂气氛比较活跃，在这过程中教师可根据课程内容请学生上台进行练习，布置专题请学生在课堂上汇报互动，有利于难题的突破。第三个环节是课后在线复习和知识的巩固和提升，网上讨论区可供同学们进行发帖提问，由由于不受时间和空间的限制，讨论的问题难度和深度都不受限制。

线上线下混合式教学模式将师生互动的平台拉长拉宽，学生的学习时间也不仅仅是在课堂内，而且拓展到课堂外，学生的自主学习能力得到培养和锻炼［7］。

2.虚实结合完善工程认知平台内容与实践

工程认知实践是一种对结构和机制的深入分析，以探究工程问题的解决方案。在这种实践中，参与者通过思考、有效的分析和沟通来研究并解决问题。工程认知实践不仅是一种理论分析，它还是一种实践，可以帮助参与者以各种角度思考问题，以及研究工程系统和各种机制，以开发和创造出适用于当前环境的解决方案。

供电工程不同于其他的学科，其高压大电流的特性不允许学生直接对设备进行实践，加之设备体积大和价格昂贵，学校也很难采购相应的设备供学生实践，因此基于工程认知的供电系统知识的践行，可以采取虚实结合，在践行中，首先要了解供电系统中各种设备有感性的认知，从外形与结构进行了解，而供电设备中的变压器、电容器、断路器等一次设备大都是强电，安装地处比较高或者都加了护栏安全保护，学生很难近距离观测，学生只能通过课本里的图片对设备有一个模糊的认识，很容易“张冠李戴”；其次，供电设备的工作于高电压大电流状态下，对设备进行操作成本很高，学生难以有机会对其进行操作认知，为此，我们采取设备图片，故障发生视频，设备工作仿真软件以虚的方式结合到变电站见习践行工程认知，做到虚实结合，很好完成了课程的工程认知环节。

3.利用现有的虚拟平台，打破设计性、综合性实验开课率低的屏障

推动以应用型人才培养为目标的课程教学改革，为打造优质本科课程提供理论和实践依据。供电工程课程的各种实践环节如果要用硬件来完成就离不开大变压器、大电容器、断路器等大功率电力设备，而这些设备由于价格昂贵，一般的学校也没有很多设备供学生实践，这样就极大地限制了实践内容。河池学院地处老区，教学经费严重不足，为此课题组基于学院的电气虚拟仿真实验教学中心的110kV变电站仿真系统软件编写了供电设备的认知、五防和操作票实训、高低压倒闸操作实训等训练项目；又基于matlab simulink编写了三相短路电流实训，功率因数自动补偿实训，变压器多重保护实训，基本上解决了供电工程课程的实训设备不足的难题。

（四）教学效果评价

课程考核是教学的必不可少的环节，传统的教学往往对考核机制重视不够，没有深入挖掘考核的积极作用。OBE理念中的考核评价居于重要的地位，是衡量教学过程合理与否的标杆。供电工程课程考核评价体系也要对所有的教学环节进行全方位检验，涉及课前课后、课内课外，表现为考核知识点增多和考核内容丰富，知识点的考核可作为理论考核的依据；工程项目实践考核主要表现为教学过程考核，形成多元化综合考核评价体系，从而学生更加注重学习过程，无形之中提高了学生的创新意识，提升专业素养［8］。

结语

在工程教育认证的大背景下，对“供电工程”课程基于OBE理念的改革与实践，以成果为导向，改革思路清晰，课程目标明确，教学内容充实，重视效果评价，教和学做到了有的放矢，教和学有机结合，师生互动机会增多，降低了培养同学们供电线路设计能力以及工程实践能力的难度，进而切实提高课程教学质量。

参考文献：

［1］赵春霞，黄学辉，顾少轩，等.工程教育认证背景下材料学科双语教学探索与实践［J］.大学教育，2015，（4）：95-96.

［2］张春，金震妮，刘世林.新工科背景下专业课程的教学改革与实践——以“供配电技术”课程为例［J］.韶关学院学报，2019，40（11）：87-91.

［3］杨影，山丹，孙晓东.基于OBE-CDIO的《集成电路版图设计》课程教学组织改革［J］.教育现代化，2018，5（38）：65-66.

［4］张泊平.基于学习产出的数字媒体技术教学改革［J］.中国教育学刊，2016（S1）：104-105+111.

［5］郭瑾.基于OBE教育理念的《油层物理》应用型课程教学改革［J］.高教学刊，2019（10）：133-135.

［6］王奕飞.成果导向教育理念下的理实一体化教学模式——以供配电技术课程教学为例［J］.辽东学院学报（自然科学），2020，27（01）：73-76.

［7］王仲民，乔华英，马永青.成果导向教育理念对课程教学改革的启示［J］.山东高等教育，2019，7（06）：79-84+2.

［8］姚竞红.线上线下混合式教学和课程思政相融合的供配电技术课程改革［J］.浙江万里学院学报，2020，33（05）：107-111.

［9］杜鸿，朱君君，李平.工程教育认证背景下基于OBE理念的《水文预报》课程建设与实践［J］.教育教学论坛，2020，458（12）：185-186.