“双碳”目标下“发电厂电气部分”的课程改革与探讨

陈 春，邓 丰

（长沙理工大学 电气与信息工程学院，湖南 长沙 410114）

国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，并提出我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和［1］。“双碳”的战略意义深远，能源转型势在必行。“发电厂电气部分”的课程目标与任务就是让学生对发电厂和变电所电气主系统及高压电器的工作原理与应用、电气主接线的设计方法及发电厂和变电所的控制与信号原理等知识做到熟练掌握；同时还能对学生进行分析并解决发电厂和变电所电气部分技术问题的基本专业素养进行培养，让学生初步掌握发电厂以及变电站电气主系统的设计及元件参数计算方法，将书本知识与实际操作相结合，培养学生的实践能力、创新意识和创新能力，为将来从事相关电气设计、检修、安装、运行、维护及管理等工作奠定必要的理论与实践基础［2］。

目前“发电厂电气部分”课程主要存在以下问题：（1）专业课程主要由课堂教学、实习实践以及课程设计构成，知识传授与实践课程脱节，课程设计过于独立，与其他专业课程缺乏关联，导致学生获取的知识缺乏系统性，学生的专业知识综合应用能力差、动手能力与实践能力薄弱等问题［3-4］。（2）2021年3月15日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议中强调，要构建清洁低碳安全高效的能源体系，以及新能源为主体的新型电力系统［5］。而现有的“发电厂电气部分”课程更多地关注于火电、水电发电的原理介绍，对新型能源部分的内容涵盖较少，随着新能源电力系统的发展，目前课程的内容体系不能完全适应未来的电力系统发展趋势。因此，需要对当前课程内容进行改善，并结合教学大纲对其结构进行调整，把握课程的重点和难点，合理安排章节课时。结合我校电力系统及其自动化专业学生的特点以及专业认证的标准，着力于选取合适的教学教材和教学内容，重新明确重点和难点内容，并增加风电及光伏发电的原理、并网以及控制等相关内容，为培育满足“双碳”战略发展的人才奠定基础。

开展“双碳”目标下“发电厂电气部分”的课程改革研究，对课程的教学内容进行合理的安排与优化，教学方法进行系统的改革，考核模式进行全面的评价，激发学生的学习欲望与兴趣，在培养专业技能的同时，深度挖掘提炼专业课程知识体系中蕴含的思想价值和精神内涵，探索和实践“知识传授与价值引领”相结合的有效融入途径，让学生丰富学识，增长见识，塑造品格，激发家国情怀和使命担当，主动对接国家经济社会发展和企业技术创新对应用型创新人才的需求，为构建新型电力系统以及“双碳”目标的实现贡献力量。

一、具体改革内容及改革目标

（一）具体改革内容

改革思路：采用OBE理念，着眼于全面培养学生学以致用和解决实际复杂工程问题的能力，对课程教学目标、教学内容、教学手段及考核形式等进行全过程优化设计。以学生为中心，确定知识、能力和素质综合提升的教学目标，提出多环节、重过程及评价反馈的闭环控制的考核方法，形成自主、互动及合作的教学手段，构建基础、前沿以及实效相结合的教学内容，注重学生的思想政治培养，将大国工程、大国重器以及大国工匠贯穿于教学中。面向“双碳”目标，全方位拓宽学生知识面，树立正确的价值观，从理论教学、实践教学以及思政教学三个维度，推进学生的思维能力、实践能力、创新能力以及担当能力“四位一体”培养。

1.重构课程内容，全方位优化知识体系。针对目前课程内容对新能源发电部分知识涵盖较少的问题，通过深度调研新能源发电企业以及电气行业内专家，综合考虑用人单位与行业专家意见，理论联系实际，确定在目前“发电厂电气部分”课程知识体系上需要扩展的新能源发电内容。

2.丰富教学手段，构建全开放实验环境和多层次实验教学体系。建立立体化教学资源，为教师科学施教、学生自主学习提供有力支撑，为解决课内学时有限的问题，以“发电厂电气部分”为试点课程，对以教师讲授为主的传统教学模式进行大胆创新，采用“课堂对调+综合实践”的教学新模式，鼓励学生走上讲台发表自己的见解以及疑问，鼓励学生自主学习并制作PPT上台分享，通过学生的自主学习、创新实践以及教师的答疑解惑和指导，使学生的学习能力得到了显著提升。此外，以创新能力培养为核心，构建由虚拟仿真、演示实验、课内实验、综合实践及学科竞赛构成的多层次实践教学体系，为学生工程素养和创新能力的培养提供理想平台，使学生会想、会用及会做，并且“想做就做，想做能做”。

3.深入探索实践多种研究性教学方法。依托教学研究项目，针对系列课程内容特点和建构主义理论，采用情境追溯（例如发电、变电和输电电气部分的发展历程、电气主接线及设计的建立背景）、问题探究（例如常用计算的基本理论和方法的研究、发电厂和变电站的控制与信号的研究、探讨新能源大规模接入配电网情形下对发电厂电气部分的新要求）、案例分析（例如结合所给电气参数完成配电设备等电气设备的选择并设计合理接线方式，有兴趣的学生可在仿真软件搭建相关模型）、跨学科类比（例如探索电气工程专业发电厂电气部分与能源与动力工程专业的水轮机、汽轮机等动力部分的联系与类比）等多种研究性教学方法，同时增加新能源飞速发展背景下的课程研究，与学生共同探究目前“双碳”目标下发电厂电气部分所面临的挑战等一系列问题，加强学生科学思维能力和知识综合运用能力的培养。

4.挖掘专业课程中的思政元素，培养学生爱国主义情怀。电气信息类课程涉及知识广泛且难点较多，高校中电气类课程的课堂教学经常出现授课时长紧张的现象，怎样才能在有限的课时中，将思想政治教育与专业知识的授课相结合，是进行思想政治教育改革的一个难点工作［6］。要达成课程思政教学目的，需针对不同的课程特点，挖掘不同课程涵盖的价值、精神和思想。可以结合专业课程讲前沿、讲趋势、讲发展、讲责任及讲使命，在有限的课时里，兼顾思政教学与专业知识讲授，在培养学生专业知识的同时培养学生的爱国主义情怀，解决为谁培养人的问题。

（二）改革目标

1.课程与时俱进，充实新能源发电的相关知识。改变课程内容老旧、偏重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活及现代社会科技发展的联系，加深学生对新能源发电以及国家“双碳”计划的认知，经过这门课程的学习，不仅要让学生具备对各类型发电厂和变电站的电气主接线进行分析和设计的能力，熟悉各种电气设备的原理、使用场合和选择条件，还要引导学生学习在新能源大量接入配电网的情况下发电厂电气部分需要做出的改变以及所面临的挑战，对学生进行分析和解决工程问题的能力进行培训和培养，为今后从事相关电力行业工作打下必要的理论基础。

2.整合试验平台资源，增加课程试验环节。构建一套由虚拟仿真、演示实验、课内实验、综合实践及学科竞赛构成的多层次实践教学体系，为学生工程素养和创新能力的培养提供理想平台，增加课程试验与仿真环节，改变目前知识“灌输式”教学现状，为国家培养实践能力与创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。

3.融合课程思政，兼顾思想政治教育与专业传授。建立一套完整的课程思政培养方案，在培养学生专业知识的同时培养学生的爱国主义情怀，填补目前思想政治教育在专业课堂的严重“缺位”，培养出具有良好专业技能及高素养的电气工程专业技术人才。

二、实施方案与方法

从前述提出的拟解决的四个问题着手，更新“发电厂电气部分”专业课程教学内容，优化教学目标及评价体系，以立德树人为导向，坚持知识传授与价值引领相统一。在教学中，将教学内容与工程实际操作相结合，提高学生的创造性与实践能力，在课程教学内容、教学模式及考核方式等方面分别落实。具体实施方案与方法如下。

（一）丰富教学内容，融入思政元素

随着国家“双碳”战略以及人才强国战略的深入推进，目前“发电厂电气部分”专业课教材已然与时代发展脱轨，培养新能源发电人才成为高校电气工程专业本科教育教学改革发展的新方向，因此亟须更新教学的内容，增加新能源发电技术方面的知识。教学内容是思想政治教育的载体，根据思想政治教育与“发电厂电气部分”专业课的不同及不同个体间的差异，把握两者之间的内在联系，找准契合点，将思想政治教育、人文思想及职业素养融入教学方案中，加强思想政治教育在教学育人方面的价值引领作用，实现新工科背景下电气信息类人才实践创新能力的培养与思想政治教育的有机融合与统一。

（二）创新教学模式，强调实践能力的培养

在人才强国战略背景下，社会对电气信息类本科生的实践能力提出了更高的要求，以培养学生实践能力为目标，在教师的教学环节中，可采用结合新媒体技术的理论教学方式。在理论教学过程中，注重将知识传授与实际操作相结合，不断对教学方式进行创新，以典型的工程实例为载体进行知识传授，采用理论知识与工程实例相辅相成的教学方式，由工程实例引出各部分知识内容，然后进行理论授课，更生动地从分析剖析实例并从实例中获取知识。此外，还可以借助新媒体技术实时更新教学内容，丰富课内、课外教学。借助新媒体可以帮助学生开展线上实现的课内、课外主动学习。学生通过在学校“求索学堂”以及“发电厂变电站电气部分”课程网站等学习平台上获取相关的教学资源，预习或温习课件，学习案例、行业标准、网站及图集，并通过观看图片视频、动画等辅助完成课程习题。学校可以开发更多的结合实物的模拟练习室，为学生提供实践练习平台，也可以跨学校合作，为学生提供更多的学习交流机会。对于课堂和实际生产生活的脱节，可以更多地开放技术性研讨会，邀请专业人员对某些工程实践技能进行讲授交流，课后随堂进行练习，并由教师进行评估和教授，提高学生对工程实际的认知和动手实践能力。实习结束后，学生需递交实习总结，教师审阅报告并对其进行评价。

（三）改革考核体系，检验育人效果

考核体系是通过课程改革保证学生实践能力培养效果的保障。只有将实践能力评定、思政素养等课程融入课程考核范围内，并构建出与之相适应的考核评价体系，才可以从根本上增加课程改革成效。如学生在进行操作时，是否思维专注、操作规范，是否注意保持实验室的卫生干净，是否注意节约耗材；在实验完成后，是否会整理实验台垃圾等指标纳入思想政治考核成绩。课程最终成绩由期末考试成绩、思想政治考核成绩及实践过程成绩组成，可有效提高了学生全过程学习的积极性和主动性。

（四）培育教师团队，注重示范引领作用

专业课程教师团队不仅要有丰富的科学理论知识，还要注重自身实践能力的提升，院校在教师评价体系中，在绩效工资、职称评定和职务晋升等方面应充分考虑工程类实践性和创新性的要求，引导教师有意识的注重提高自身的工程实践能力。

（五）阶段总结，集思广益

定期了解学生的学习状况及意见反馈，及时修正实施方案，并向相关方面的专家、同行多请教、沟通，提升教学实施效果。

结语

课程内容更新了新能源相关知识的教学，紧跟我国现阶段“双碳”目标的要求，同时也适应了整个时代的需求。与传统的考核方法相比，学生的最终成绩不仅限于卷面成绩，还包括了对学生自主实践、实验的评估。这有利于培养学生的实践能力和创新能力，为社会源源不断地提供所需要的应用型创新人才。教学方法方面，突破了传统教学方法的禁锢，特别是避开了“填鸭式”教育的弊端。引入新媒体技术，利用其激发学生的积极性与主动性，并且基于这一技术的视频、动画以及实践创新平台、实践教学平台极大地提高了事物的直观性，可以帮助学生全面地、深刻地理解原本晦涩难懂的抽象知识。“学科竞赛+创新项目”的应用型创新人才培养模式在提升学生的理论知识的同时，也弥补了学生人文素养中自主实践和创新能力的不足，有助于主动对接地方经济发展和企业技术创新的需求。