“智能电网实验”课程思政探索与实践

李文立 吴 婷 姜倩倩 谷 宇

(1.哈尔滨工业大学(深圳),实验与创新实践教育中心,深圳 518055)(2.哈尔滨工业大学(深圳),机电工程与自动化学院,深圳 518055)

2019年3月教育部下发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知,强调全面推进课程思政建设,将价值观融入到知识传授和能力培养中,实现各类课程与思政课程同向同行,统一显性教育和隐性教育,形成协同效应,构建全员全程全方位育人大格局[1]。

全国各高校和学科全面推进思政建设,致力于贯彻立德树人的根本任务,结合学校目标定位和人才培养方向,构建多维度覆盖、层次递进、彼此互通的课程思政体系[2]。

在此基础上,“智能电网实验”课程作为电气工程专业的前沿课程,重点围绕实验课程的教学内容、教学方法及考核手段等多个维度进行课程思政改革,培养学生树立正确的“三观”,满足新时代要求。

1 融入课程思政的必要性

全面推进课程思政是高校立德树人的重要任务,课程思政的目标是实现德、知、能三位一体的育人,实现显性功能和隐形功能的有机融合。切忌认为课程思政是独立于传统教学的附加行为,思政教育是思政课的任务,而导致专业教师只注重知识传授和能力培养,忽略了课程思政的引导学生将个人价值与国家富强、民族复兴紧密相连的作用。以“智能电网实验”为例,其教学内容瞄准学术前沿热点,仿真难度较高,因此花费较多的时间和精力投入知识的传道解惑,而忽略了学生的综合素质培养。所以亟需探索课程思政的教学改革方法,以满足学生全面发展的需求。

2 思政素材的挖掘与融合

“智能电网”是电气工程专业本科教学的前沿课程,主要介绍智能电网领域的国内外最新研究成果及发展趋势,以激发学生自主创新的能力。“智能电网实验”主要侧重于利用仿真分析工具、编程算法等手段培养学生的科学研究能力,实验内容主要包含“光伏性能研究实验”“电池储能设计实验”“光储能量协调运行实验”“新能源并网配网保护实验”四个部分,重点介绍光伏、电池的基本运行原理,以及新能源并网后对潮流分布、传统继电保护的影响。本文深入梳理实验教学内容,结合价值理念,挖掘实验内容蕴藏的思政元素,找准专业实验课与思政教育的融合点,探索课程思政的教学改革方法,构建有效的评判机制,从而达到润物细无声的育人效果。

2.1 教学内容与思政结合探讨

课程思政建设内容要紧密围绕全面提高人才培养能力这个核心点展开,将课程目标由单纯的知识传授转变为价值引领,对“智能电网实验”教学内容进行思政改革。

1)培养学生攻坚克难、克服万难的品质

在光伏性能研究实验过程中,该部分重点介绍光伏发电模块的特性,并分析光伏阵列输出受太阳辐照强度、环境和面积等因素的影响。在介绍光伏实验之前,引出了“碳中和”“碳达峰”等专业术语,引发学生对新能源的浓厚兴趣,并播放中国光伏发电技术视频《改变世界的黑科技,中国光伏发电到底有多厉害》。同时向学生介绍中国发展光伏产业的发展历程,中国团队初期受制于多种因素影响,导致各项实验进展缓慢。因此许多科研工作者冒着风险前往大西北荒地进行光伏研究,最终中国光伏技术跻身全球首位。这背后是中国光伏产业谋变破局的艰辛之路,勇攀世界之巅的突围之旅。从该角度引出科学研究必定面临艰难险阻,须克服万难,百折不挠,激发学生投身科研的热情,培养学生攻坚克难的奋斗精神。

2) 科学研究需满足国家重大需求、服务人民

在电池储能设计研究实验过程中,除了说明电池双向DC/DC变换器的原理,电池储能在面对高渗透率新能源出力不稳定性的情况下,需配合电力系统具备双向互补的功能。从该出发点引申到科学研究需要满足国家重大需求,服务于人民生活,培养学生的工程伦理观,提高学生的爱国意识和社会责任感,在实现中国梦的同时实现人生价值。同时客观描述我国在科技发展道路缺乏一定的创新性,激发学生投身科学研究的热情,树立自主创新意识,强调创新是科学研究的精神内核,鼓励学生开拓视野,打破常规。

3) 科学研究需满足国家重大需求、服务人民

在光储能量协调运行实验过程中,学生需搭建光伏、储能、负载、电网等多个模块,分析新能源并网后的能量流动关系。为了调动学生对该门课程的学习积极性,增加鲜活工程案例,如张家口风光储输示范工程是目前国内乃至世界上规模最大的集风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电“四位一体”的综合示范项目[3],通过分享该案例激发学生的学习兴趣,增强学生的民族自豪感,提升学生对电气工程专业的认同感。

4) 培养学生建立正确的“实践观”

在新能源并网配网保护的实验过程中,学生需要分析新能源对传统继电保护的影响,从数学角度分析实验数据,利用数据规律掌握其内在故障机理,该过程体现了辩证唯物主义认识论,有助于学生建立正确的“实践观”。

如表1所示是电气工程专业大三本科生16学时的“智能电网实验”课程内容安排,从全方位、多角度在实验教学内容渗透思政元素。

表1 “智能电网实验”课程内容与思政元素

2.2 教学方法设计

教学方法是教学过程的重要环节,教学内容相同,教学方法不同也会呈现出不同的教学效果,因此为了达到“智能电网实验”课程的思政改革要求,对传统的教学方法进行如下改进。

1) 多样性教学

在传统的教学方式中,教师主要通过口头讲解PPT课程内容,并辅助板书形式完成知识的传授,教学方式相对单一,学生容易感到枯燥乏味。因此为了活跃课堂教学氛围,利用图片、动画及视频等多种素材形式,生动形象地展示课程内容。例如,在讲授“电池储能设计实验”中,播放央视大型工业纪录片《大国重器》第二季的片段,介绍国内规模最大新能源电池生产基地,让学生了解到中国通过创新驱动使锂电产业强势崛起、领跑全球,激发学生的爱国情怀。

2) 问题引导式教学

问题引导式教学是以问题为引导,从问题角度思考解决方案的教学方式[4]。通过把握解决问题主线,牵引零散的知识点,并在基础上分析事物发展规律。例如在新能源并网配网保护实验过程中,光伏出力具有随机性、波动性,而当大量分布式电源接入配网时,则会影响电力系统安全稳定运行。从问题出发,引导学生思考影响规律,掌握其内在故障机理,进而提出一种创新的保护方案,培养学生解决问题的能力和深入探索的能力。

3) 讨论式教学

除了讲授方法,还采用了讨论式教学方法[5],通过设置开放性讨论题库,鼓励学生深入挖掘社会热点问题,自由组合学习小组,通过成员之间的讨论可以促进思维碰撞,提出新的观点和想法,培养学生的开放性思维能力。例如:在讲授“光储能量协调运行实验”时,设置开放性讨论题库,题目包含但不限于总结家庭屋顶光伏发电的利与弊、市场环境下光伏售电交易机制及策略、电改新政下售电公司的发展前景等等。学生们通过查阅相关资料和深入的讨论,能够更加深刻地理解目前光伏发电市场的实际情况。这样可帮助学生在探索的过程中获取知识、掌握方法,培养学生学习的主动性和积极性。

2.3 多元考核评价体系设计

课程考核及评价体系是课程建设的重要组成部分,是检验课程建设效果的重要手段。通过不断探索应用多元化考核评价体系,将课程评价从知识掌握、能力培养拓展到人文素养、价值塑造等多维度的评价体系(如图1所示)。同时注重过程性评价,在整个课堂添加价值取向、爱国情怀、自学能力等考核维度,充分调动学生主动学习的积极性,全面客观反映课程思政教学改革的效果。

图1 多元考核评价体系设计

3 结语

思政教育是高等学校构建科学合理教学体系的重要组成部分,对大学生的成长具有潜移默化的影响。以电气工程专业的“智能电网实验”课程为例,针对该实验课程的教学内容、教学方法及考核手段等多个维度进行课程思政改革,以期为电气工程专业的课程思政建设提供新的思路。后续仍将不断推进“智能电网”课程的教学改革,深度提炼专业课程中所蕴含的思想价值,合理拓展实验课程的广度、深度,提升实验课程的温度,以构建全方位育人大格局。