工科院校电气专业思政元素实施方案探讨

陈立征 曹立霞 石嘉川 郑学汉 侯传晶

(山东建筑大学 信息与电气工程学院,济南 250101)

2016年,习近平总书记在全国高校思政工作会议上提出,“要用好课堂教学这个主渠道,思想政治理论课要坚持在改进中加强,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应”[1]。2019年,《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》指出要“整体规划思政课课程目标,调整创新思政课课程体系,统筹推进思政课课程内容建设”[2]。2020年,《高等学校课程思政建设指导纲要》指出,“高校要深化教育教学改革,充分挖掘各类课程思想政治资源,发挥好每门课程的育人作用,全面提高人才培养质量”[3]。在国家对课程思政的重视与引导下,各组织、学校也纷纷学习并积极响应,号召高校教师认真学习相关精神,寻求思政入课堂的契机与实施方案。

思政内涵涉及多方面,对于大学生来说,思政教育的重要性不亚于专业知识。思政建设是应对当前国际形势风云变幻,以及国内经济产业转型升级和保卫意识形态阵地的需要。德育工作在思政中占据着重要的位置,帮助学生树立正确的“三观”,培养良好品德,认识我国特色社会主义的优越性,巩固马克思主义在高校意识形态领域的指导地位。在学习过程中,时刻关注时政,根据当前形势与社会需求,调整教学与培养目标,培养符合形势与未来发展趋势的高水平人才。思政建设是对家国情怀的培养,青年拥有家国情怀,才能更好地学以致用,坚定正确奋斗目标。

1 工科及电气专业课程思政的必要性

工科重在培养高级工程技术人才,需要具备通用能力、专用能力以及工程能力等。2017年,教育部发布了《教育部高等教育司关于开展“新工科”研究与实践的通知》,希望各地高校开展“新工科”的研究实践活动[4]。新工科强调了新兴产业技术与传统工业的结合,着眼多学科交叉、利用先进工具解决问题、适应未来行业发展需求。

结合上述思政内涵与工科特点,在工科学生的培养中,思政教育的重要性毋庸置疑。首先是社会主义制度与马克思主义在思想层面的渗透,只有在正确的“三观”指导下,所学知识与技能才能更好地参与到为人民奉献中。其次要以职业需求为牵引,树立各种行业意识,包括安全、经济等方面,正确的行业道德规范能指导知识的应用。最后要适应工科就业需求,应对未来应用场景的变化,在专业知识之外,更要着重培养各项综合能力,注重解决复杂问题,以及培养终身学习的习惯。

电气专业在工科教学中具备独特的思政属性。首先我国电力行业近百年经历了从落后到世界领先的飞速发展,尤其是特高压输电领域与智能电网建设领域,其中行业发展中的工匠精神与榜样力量非常适合对学生进行情感方面的思政教育。其次,电力系统是目前世界较复杂的人类创造的电力供应系统,电力系统的正常运行涉及多学科、多领域,具备深刻的科学内涵与辩证唯物研究方法,非常适合在教学中对学生进行科学素养的培育。

2 案例设计

以电气核心课程“电力系统分析”为例,从教学方式和内容上,研究思政与工科课程的融合点。

2.1 “电力系统分析”课程特点

“电力系统分析”是电力系统及其自动化专业均会开设的一门电气核心课程。主要内容包括电力系统的介绍、组成结构及模型、无故障时的潮流计算、故障后的暂态稳定分析以及系统稳定等。通过该课程的学习,能够让学生对电力系统有初步的认识,并掌握基本的计算与分析方法。

现如今,为应对国际气候恶化,电网作为二次能源主要载体,承担着重要的使命。在我国“双碳”背景下,电力能源的学习更是契合新工科建设需求,满足能源领域人才需要。因此,积极探讨该课程中的思政建设,具有重要意义。

2.2 教学方式与课程思政

对于课堂知识的传授方式种类繁多,从场景上分为课上、课下,从主体上分为以教师为主的教学和以学生为主体的作业、讨论等,从教学方法上分为讲授、案例教学等不少于十种。当在工科课程传授过程中考虑思政建设时,主要呈现方式为隐性教学,避免生硬的直接灌输。思政类别如表1所示,主要包括情感熏陶类、职业发展类和能力培养类。对于各类思政,分别对应着不同的组织方式和思政元素,具体分析如下,并以其中部分作为说明。

表1 教学方式与课程思政对照表

1)情感熏陶类

“电力系统分析”课程与我国电力能源行业高度相关,而我国电力发展,尤其是特高压的建设在世界处于领先行列,因此在传授知识的同时,通过案例式教学,给学生讲授特高压建设的成功案例,能够激发学生的民族自豪感,通过行业内的榜样案例讲授,可以引导学生注重工匠精神的培养。

2)职业发展类

电力生产最重要指标之一即安全生产,在讲授过程中,可以通过相关生产案例的惨痛教训,在大学时代就帮助学生树立安全意识,认识到安全规定在此类工科行业中的重要性,为学生打好今后的职业生涯中安全生产的基础。

3)能力培养类

作为未来能源领域的从业者,学生应当具备使用先进工具解决复杂工程问题的能力,在教学中通过小组作业的方式,安排学生使用仿真工具、编程工具等,解决人工不易解决的问题,从而培养未来从事相关生产或科研工作的高级工程人员。

2.3 教学内容与课程思政

基于“电力系统分析”课程各章节内容,挖掘相匹配的思政元素,做到“润物式”思政,从上述三个方面加强学生的思政教育。如表2所示,并以其中部分案例进行说明。

表2 教学内容与课程思政对照表

1)案例一:民族自信力的凝聚与培养——我国特高压直流输电发展历程

知识点:电力系统电压等级

思政点:民族自信力的凝聚与培养(情感熏陶类)

案例挖掘思路:本知识点主要讲述电力系统的电压等级分类,因此能够自然而然地过渡到我国电压等级的发展历程,尤其是在高电压等级领域,我国在全球具有领先地位,容易激发学生的民族自豪感。

教学融合途径:在教师讲述基本上,借助相关视频,通过图像、声音使学生全方位感知,并在认识相关电力设施元件的基础上,达到理想的效果。由讲叙延伸到视频拓展,再通过讲叙总结,激发学生的学习兴趣与斗志。

教学反思:通过相关方案的实施,发现具有较好的效果。一方面能够使学生提高学习效率;另一方面,能使学生从理性认识转移到感性认识。通过播放视频的方式,明显改善了教学氛围,提高了学生的学习积极性。

2)案例二:主要矛盾与次要矛盾的辩证思维——电力系统电磁与机电暂态稳定

知识点:电力系统电磁与机电暂态稳定

思政点:主要与次要矛盾的辩证思维(职业发展类)

案例挖掘思路:本知识点主要讲述电力系统在故障后暂态过程中的电气量以及系统变化动态过程。电磁暂态为故障后较短时间,在该时间窗口内,主要考虑电场与磁场的耦合作用,忽略机械转子过程,因为机械转动惯量大,灵敏性相对较低。随后,主要考虑机电暂态过程中的发电机转子与电场耦合,忽略电磁场作用,因此电磁在此时已经逐渐衰减。由此为出发点,延伸至辩证思维解决复杂问题。

教学融合途径:在课堂知识的基础上,延伸演示电磁暂态仿真软件和机电暂态仿真软件故障后的时间窗口、模型以及电气量变化。由理论到仿真,再理论分析。保障学生在学习理论知识的基础上,掌握应用场景,从而起到验证与实践的作用。

教学反思:通过实际教学,学生更深入地理解了这一相对复杂的物理概念,并且知道了如此处理方法的应用场景,能够启发学生在处理其他问题时,也采用辩证思维,突出主要矛盾,这一思想在科研工作中特别普遍,尤其是解决工科复杂科学问题,有利于专业工程师素质培养。

3)案例三:使用现代工具解决复杂问题能力——电力系统潮流计算

知识点:电力系统潮流计算

思政点:使用现代工具解决复杂问题能力(能力培养类)

案例挖掘思路:本知识点讲述电力系统潮流计算原理以及具体流程,首先需要学生掌握简单算例的手算方法,然后延伸到编程实现。通过手算与机算的比较,使学生更能深刻地体会到先进计算工具在复杂场景下的便利性。

教学融合途径:在潮流计算手算方法掌握后,再让学生实践Matlab编程机算方法。由理论到实践,使两方法的计算效率与准确度形成对比,在对比中凸显现代工具的优越性。

教学反思:通过具体实施,编程的过程能够培养学生的逻辑思维能力,并且程序结果输出能给学生带来极大的成就感,使得学生在相关知识及后续学习中保持兴趣。既让学生更好地理解了潮流计算的意义,又让学生在实践中掌握了利用先进工具解决复杂问题的能力。

3 结语

工科教学中课程思政元素不仅包括思想意识形态的建立,还有相关职业规范与能力的培养。因此在工科教育中加强思政建设、寻求思政入课堂方案非常必要。文章从教学方式和教学内容层面提出不同的思政建设方法,在教学环节取得了较好的效果,能够为相关领域提供参考。