面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的風(fēng)電場電氣工程教學(xué)模式改革研究

王玉巍，竟靜靜

（新疆工程學(xué)院能源工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830023）

風(fēng)能以其無污染、可再生、蘊(yùn)量豐富的優(yōu)勢越來越受到世界的廣泛關(guān)注，并且在電力行業(yè)得到了廣泛的重視。隨著國家風(fēng)力發(fā)電優(yōu)惠政策的出臺(tái)，更多的風(fēng)電場不斷涌現(xiàn)，2020年全口徑風(fēng)力發(fā)電設(shè)備容量為28153萬千瓦，2020年新增風(fēng)電裝機(jī)容量7167萬千瓦，占全年新增發(fā)電設(shè)備容量的37.55%。從滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求、實(shí)現(xiàn)國家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略目標(biāo)的角度來看，我國風(fēng)力發(fā)電將逐步成為主導(dǎo)能源之一。在此背景下，培養(yǎng)符合風(fēng)電產(chǎn)業(yè)需求的應(yīng)用型人才是新能源專業(yè)教學(xué)工作者的重要任務(wù)。

1 課程的特點(diǎn)

該課程的開展需要建立在電氣基礎(chǔ)課程和風(fēng)力發(fā)電原理等專業(yè)課程掌握之后，理論和實(shí)踐結(jié)合相當(dāng)緊密，內(nèi)容龐雜，包括風(fēng)電場電氣一次部分的內(nèi)容，也包括風(fēng)電場二次部分的內(nèi)容，還包括風(fēng)力發(fā)電連接到電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響等內(nèi)容。課程對(duì)理論性要求相對(duì)較少，主要討論工程實(shí)踐問題。通過學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠熟識(shí)風(fēng)電場電氣接線的典型結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)；能夠依照規(guī)范選擇風(fēng)電場主要電氣設(shè)備；能夠?qū)︼L(fēng)電場的保護(hù)、控制等二次部分進(jìn)行配置設(shè)計(jì)；能夠?qū)︼L(fēng)電場整流、逆變環(huán)節(jié)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；能夠?qū)︼L(fēng)電場的防雷和接地網(wǎng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)；能夠分析風(fēng)電接入電網(wǎng)后可能產(chǎn)生的影響，并給出解決方案等。在充分發(fā)揮風(fēng)電場電氣工程課程專業(yè)育人功能的基礎(chǔ)上滲透愛國情懷，實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授三位一體的教學(xué)目的。

2 課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，風(fēng)電場電氣工程教學(xué)采用理論+實(shí)踐的教學(xué)模式，授課主要采用課堂講解和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，場所和手段相對(duì)單一，在授課過程中仍存在學(xué)生學(xué)習(xí)積極度調(diào)動(dòng)不足，參與互動(dòng)比例低的情況。學(xué)生對(duì)課程中的工程實(shí)踐內(nèi)容都從書本或講授中得來，實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間較短，以演示性實(shí)驗(yàn)為主，加之規(guī)范性內(nèi)容較多，學(xué)生理解和記憶相對(duì)困難，在學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，反映出有不少學(xué)生對(duì)風(fēng)電場電氣部分設(shè)計(jì)存在無從下手的問題。現(xiàn)有教學(xué)模式已無法適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，急需對(duì)授課模式和內(nèi)容安排進(jìn)行改革，挖掘課程的知識(shí)和能力目標(biāo)與學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的深度耦合點(diǎn)，優(yōu)化課堂開展模式，以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。

3 課程教學(xué)改革方案

3.1 基本思路

課程改革主要以基于成果導(dǎo)向的混合式教學(xué)模式改革為主，以促進(jìn)學(xué)生德、智、體、美、勞全面發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)，課程目標(biāo)分為思想政治目標(biāo)和知識(shí)能力目標(biāo)兩大類。思想政治目標(biāo)主要從深入挖掘和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)中蘊(yùn)含的豐富思想政治資源入手，以思想政治教育為導(dǎo)向，貫穿專業(yè)教學(xué)課堂，使專業(yè)課程和思想政治教育實(shí)現(xiàn)有機(jī)、有效的嵌入式融合，實(shí)現(xiàn)全過程、全方位育人的大思政教育體系。知識(shí)能力目標(biāo)主要從對(duì)標(biāo)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求出發(fā)，以行業(yè)企業(yè)選人用人標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向，修訂教學(xué)大綱，優(yōu)化教學(xué)模式和方法，提高學(xué)生專業(yè)能力和競爭力。

3.2 主要方法

通過對(duì)風(fēng)電廠電氣工程課程的改革，整合出符合工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容，利用現(xiàn)有的實(shí)踐條件優(yōu)化教學(xué)過程，找到適合風(fēng)電場電氣工程課程的課堂教學(xué)模式，解決理論與實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重，學(xué)生綜合分析和解決工程實(shí)際能力較弱的問題，建立合理有效的考核方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考習(xí)慣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提升風(fēng)電場電氣工程課程教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)改革完善后進(jìn)行推廣，對(duì)該專業(yè)課程進(jìn)行全面、系統(tǒng)的重構(gòu)以及相應(yīng)課程的考核新模式探索。

（1）融入課程思政。課程思政即為價(jià)值引領(lǐng)，建立思政元素庫，深入挖掘風(fēng)電場電氣工程的隱形思政元素，并潛移默化地熏陶學(xué)生。將科學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)思維、洞察能力、科學(xué)道德、合作精神、敬業(yè)精神等融入教學(xué)內(nèi)涵，風(fēng)電行業(yè)要求學(xué)生能適應(yīng)戶外惡劣工作環(huán)境，具備較好的倒班適應(yīng)能力，克服登高恐懼，具備電路接線工藝規(guī)范和審美的意識(shí)。因此，不僅要培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，還要培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、踏實(shí)肯干、甘于奉獻(xiàn)、愛崗敬業(yè)的職業(yè)素質(zhì)。

（2）調(diào)研風(fēng)電工程實(shí)踐需求。對(duì)風(fēng)電行業(yè)專業(yè)工作人員進(jìn)行調(diào)研，了解行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員知識(shí)和能力需求，有針對(duì)地設(shè)置課程教學(xué)目標(biāo)。調(diào)研主要采用專家咨詢、走訪用人企業(yè)、個(gè)別訪談、問卷調(diào)查等方式開展。與現(xiàn)場與運(yùn)維人員訪談，調(diào)研工作中知識(shí)和能力需求；與風(fēng)電行業(yè)專業(yè)管理人員訪談，調(diào)研大學(xué)生的總體能力水平；與從事風(fēng)電行業(yè)往屆大學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)研學(xué)習(xí)的風(fēng)電場電氣工程課程在工作中所起作用及細(xì)化的知識(shí)點(diǎn)的效用程度。

通過對(duì)反饋信息的整理得到本課程在風(fēng)電場的運(yùn)維和風(fēng)力發(fā)電場設(shè)計(jì)及施工等崗位需求較高。中小型風(fēng)電場運(yùn)行和維護(hù)組合設(shè)崗，對(duì)工作人員綜合能力要求較高，需具備較全面的電氣一次和二次系統(tǒng)知識(shí)；大型風(fēng)電場或聯(lián)合運(yùn)行集中控制的風(fēng)電場則會(huì)成立運(yùn)行中心和檢修中心，職能分工細(xì)化，但內(nèi)部人員調(diào)動(dòng)較頻繁，仍需具備較好的學(xué)習(xí)能力和綜合能力。

針對(duì)調(diào)研情況，在課程具體內(nèi)容上基于成果導(dǎo)向理念構(gòu)建學(xué)習(xí)任務(wù)。根據(jù)課程建設(shè)，人才定位以及用人單位的反饋意見，重新優(yōu)化整合風(fēng)電場電氣工程課程教學(xué)內(nèi)容，修訂教學(xué)大綱，合理安排各知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)學(xué)習(xí)時(shí)間。

（3）研究學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)。對(duì)學(xué)生學(xué)情進(jìn)行分析，以新疆工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程專業(yè)2018級(jí)學(xué)生為例，在授課前對(duì)學(xué)生的前期知識(shí)掌握情況進(jìn)行了解，做到講授知識(shí)難易程度因人而異。課前與學(xué)生溝通發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在課前和課后主要采用碎片化時(shí)間完成作業(yè)和各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，存在的碎片化時(shí)代特點(diǎn)。同時(shí)，學(xué)生在風(fēng)力發(fā)電原理課程學(xué)習(xí)存在一定的不足，新能源科學(xué)與工程專業(yè)課程設(shè)置中缺少電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等電氣專業(yè)理論性較強(qiáng)的課程，所以缺少了相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備。需要在本課程的相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)教學(xué)環(huán)節(jié)前補(bǔ)充部分知識(shí)。另外，調(diào)研后發(fā)現(xiàn)學(xué)生不喜歡數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，更傾向于動(dòng)手實(shí)踐。

（4）改進(jìn)教學(xué)方式。針對(duì)以上行業(yè)需求和學(xué)情分析，課程改革采用混合式教學(xué)方法，豐富授課形式。理論教學(xué)以知識(shí)點(diǎn)小課堂形式采用線上資源授課，結(jié)合雨課堂、學(xué)習(xí)通等平臺(tái)發(fā)布微課視頻，把理論知識(shí)打散講授，方便學(xué)生隨時(shí)解惑和記憶。課堂面授開展答疑活動(dòng)，針對(duì)難點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充教學(xué)。根據(jù)知識(shí)點(diǎn)布置任務(wù)書，將工程實(shí)踐任務(wù)化整為零形成項(xiàng)目式小任務(wù)，發(fā)布到各項(xiàng)目小組，引導(dǎo)學(xué)生活學(xué)活用。

例如,在風(fēng)電場電氣一次部分教學(xué)時(shí)，先對(duì)整體知識(shí)體系進(jìn)行介紹，再講解具體內(nèi)容，構(gòu)建知識(shí)點(diǎn)構(gòu)型圖，幫助學(xué)生系統(tǒng)地了解知識(shí)點(diǎn)的架構(gòu)關(guān)系，圖1為風(fēng)電場電氣一次系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)型圖。可根據(jù)每種接線形式進(jìn)行單獨(dú)知識(shí)點(diǎn)講解，并發(fā)布視頻；再將具體的分電廠主接線設(shè)計(jì)需求以項(xiàng)目任務(wù)的形式下發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生給出若干設(shè)計(jì)方案，并能對(duì)比選擇更合適的方案。或?qū)F(xiàn)有風(fēng)電場電氣接線案例下發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生提前查找資料、進(jìn)入案例情境，在課堂上互動(dòng)式教學(xué)，學(xué)生講解，教師補(bǔ)充并進(jìn)行啟發(fā)式引導(dǎo)。在學(xué)習(xí)通發(fā)布分階段學(xué)習(xí)考核任務(wù)，即學(xué)即考，不斷進(jìn)階（圖2）。

圖1 風(fēng)電場電氣一次系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)構(gòu)型圖

圖2 教學(xué)開展流程圖

這種混合式教學(xué)方式讓學(xué)生既對(duì)理論知識(shí)有更深入的掌握，又鍛煉了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，進(jìn)階學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生獲得成就感，增強(qiáng)自信心和主動(dòng)性，從而達(dá)到良性循環(huán)的效果。

（5）豐富教學(xué)手段。以學(xué)生為主體的課堂才是高效的課堂。在風(fēng)電場電氣工程課程的授課環(huán)節(jié)，注重把生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合起來，利用視頻、圖片、思維導(dǎo)圖、有效提問等方式替換了之前一味地填鴨式灌輸知識(shí)點(diǎn)。課上的講授比例少了，課后的作業(yè)多了，學(xué)生在課后預(yù)習(xí)加復(fù)習(xí)來鞏固知識(shí)點(diǎn)，課上解決理解難點(diǎn)。通過這個(gè)學(xué)期的不斷實(shí)踐，通過點(diǎn)名的提問方式充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和注意力；通過引導(dǎo)學(xué)生思考生活實(shí)際引入電氣設(shè)備的選擇方法等，課堂活動(dòng)環(huán)節(jié)比較豐富。在這學(xué)期的實(shí)踐過程中，學(xué)生會(huì)根據(jù)老師提供的教學(xué)資源自主地去學(xué)習(xí)，自己發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，自己動(dòng)口動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)多了。

（6）改進(jìn)考核模式。風(fēng)電場電氣工程的教學(xué)活動(dòng)為實(shí)現(xiàn)價(jià)值引領(lǐng)、知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)三個(gè)目標(biāo)，采用用學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成情況評(píng)價(jià)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。目標(biāo)達(dá)成則判為合格，未能達(dá)成則需對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行改進(jìn)，最終構(gòu)建可持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)教學(xué)模式。學(xué)習(xí)效果考核方式采用過程考核+期末考試。課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)課操作情況、階段性考核和期末考試共同構(gòu)成學(xué)生的考核成績，具體分值占比見表1。

表1 總評(píng)成績構(gòu)成表

增加過程考核后，能更客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，提高教學(xué)質(zhì)量，但卻極大地加大了老師工作量，還增加了人工統(tǒng)計(jì)分?jǐn)?shù)的錯(cuò)誤率。為緩解上述情況，主要通過利用教學(xué)軟件將課堂基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)當(dāng)堂講授、當(dāng)堂消化、當(dāng)堂考核一條龍，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的緊迫感，加強(qiáng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)習(xí)興趣和積極性。利用教學(xué)軟件發(fā)布作業(yè)，增加學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)效率，減少教師統(tǒng)計(jì)作業(yè)工作量。

4 結(jié)語

通過對(duì)風(fēng)電廠電氣工程課程的改革，整合出符合工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容，利用現(xiàn)有的實(shí)踐條件優(yōu)化教學(xué)過程，找到適合風(fēng)電場電氣工程課程的課堂教學(xué)模式，解決理論與實(shí)踐脫節(jié)問題，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，建立合理有效的考核制度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)，滿足其他專業(yè)課程的知識(shí)儲(chǔ)備要求，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，使學(xué)生學(xué)會(huì)基本的分析問題和解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，提升風(fēng)電場電氣工程課程教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)改革完善后進(jìn)行推廣，對(duì)該專業(yè)課程進(jìn)行全面、系統(tǒng)的重構(gòu)以及相應(yīng)課程的考核新模式探索。