電力系統暫態分析課課程思政教學設計與實踐

蘇 娟，夏 越，趙 晶，杜松懷，井天軍

（中國農業大學 信息與電氣工程學院，北京 100083）

2020年5 月，《高等學校課程思政建設指導綱要》[1]明確強調要把思想政治教育貫穿人才培養體系，深度挖掘提煉專業知識體系中蘊含的思想價值和精神內涵，全面推進高校課程思政建設[2-4]。這對新時代課程思政建設改革提出更高的要求[5]。當前，正處于脫貧攻堅、鄉村振興戰略部署的關鍵時期，涉農高校課程教學工作的開展無疑會使推進課程思政建設產生新的時代價值[6-7]。課程思政是以課程為載體，以各學科知識中蘊含的思政元素為切入點，以課堂實施為基本途徑，以全面提高人才培養能力為核心點，而開展的育人實踐活動。為此，課程思政教學設計和實施尤為關鍵，事關文化傳承和國家人才培養。科學合理的課程思政教學體系，可助力形成教書育人理論邏輯與教育實踐相統一的戰略選擇和現實途徑，對于全面推進課程思政建設具有重要的現實意義。

本文針對電力系統暫態分析課課程思政建設，結合中國農業大學電氣學科特色發展體系，以社會主義核心價值觀和新工科背景下的課程思政理念為指導，探索專業教學和課程思政的緊密契合模式，構建科學合理的電力系統暫態分析課課程思政教學體系，應用于教學育人實踐，為工科專業課程思政提供參考與借鑒。

一 課程思政教學體系設計

電力系統暫態分析是電氣工程等相關專業領域的核心專業基礎課之一，其課程特點是理論性較強，對暫態分析思維能力要求較高[8]。該課程主要是學習電力系統受到擾動后的分析方法，為電力系統規劃、建設、運行與維護提供理論知識與基本方法。為落實立德樹人根本任務，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和高素質專業人才，電力系統暫態分析課課程思政建設也成為實現該目標的必要條件。因此，本文設計了集課程思政目標、專業教學內容、融合教學模式和課程思政評價考核四位一體的課程思政教學內容體系，其整體框架體系如圖1 所示。該課程思政教學體系采用“自上而下”的教學思路，以頂層教學目標設計為核心，積極探索知識、能力、素養及專業四個維度的教學目標，深入挖掘并提煉課程思政元素；通過典型案例的自然切入與有機融合，建立電氣教學與典型案例之間的融合互補關系，形成理論與實踐相結合的課程思政教學內容；結合課程思政的特點，建立學生與教師之間的雙向互動反饋機制，并基于線上、線下同步學習場域[9]，探索出“內容導入—自主學習—引導探究—案例講解—仿真實踐”的創新教學路徑；最后從專業課程和思政育人兩方面出發，對課程思政進行評價考核，確保課程思政教學目標的達成和落實。

圖1 電力系統暫態分析課程思政教學體系設計

（一）課程思政教學目標

電力系統暫態分析課課程思政教學目標是圍繞立德樹人的根本任務，通過在線教學、虛擬仿真實驗、實踐案例和團隊討論等教學手段，使學生在掌握電力系統電磁暫態過程和機電暫態過程基本知識的同時，在教學中樹立科學、愛國和唯物主義價值觀。積極引導學生自主學習、獨立思考、勤于動手、團結協作，培養學生的自主創新能力，使學生成為“知農、愛農”的農村電氣化高素質人才，助力脫貧攻堅、鄉村振興戰略部署的有序實施。具體包含以下四個子目標。

1）知識目標：掌握電力系統電磁暫態過程和機電暫態過程的基本知識與分析方法，培養學生的科學精神和創新精神，使其具備終身學習的能力。

2）能力目標：通過科研和工程案例，積極引導學生自主學習、獨立思考、勤于動手和團結協作，培養學生應用本課程基礎知識解決電力系統故障中的復雜工程問題的能力。

3）素養目標：通過采用豐富靈活的教學模式，對學生進行電氣安全、職業規范與工程倫理教育，培養學生的職業素養、安全責任意識、使命擔當和成為電力工程師的職業情懷。

4）專業目標：掌握專業基礎理論在電氣工程實踐[10]中的應用方法，結合中國農業大學學科特色優勢和學科專業育人大綱，培養“知農、愛農”的農村電氣化高素質人才。

（二）融合案例重構教學內容

課程思政內容的重構要以課程思政教學目標為基本方向，同時需要在深入分析課程特點和課程知識體系的基礎上，利用知識圖譜挖掘專業教學內容與思政育人內容的契合點，并以此作為課程內容的思政融入點，通過巧妙靈活地融入多元化思政案例素材，實現思政育人案例與專業教學內容的深度融合，其具體設計思路如圖2 所示。另外，課程在線平臺的選擇、課程思政活動的開展及課程思政資源的開發也為重構課程思政內容奠定了堅實的基礎。其中，課程思政活動的開展是實現課程思政目標的重要途徑，要以課程思政目標為指導，以課程思政內容為依托，開展多形式、多種類的綜合性課程思政活動；豐富多樣的課程教學平臺為創新課堂教學模式和創建思政育人環境提供有力支撐；課程思政資源的開發是實施課程思政教育的必要條件，深入挖掘課程思政資源是開展課程思政教學的重要保障。

圖2 重構課程內容設計思路

（三）基于多平臺的線上線下混合式教學

依托中國農業大學綜合教學平臺、在線課程平臺以及虛擬仿真教學平臺，形成了創新性課程混合式教學環節與教學方案，見表1。首先，按照教學過程開展時間的先后順序及策略性深度教學的需要，將完整的教學過程劃分為課前、課中和課后三個環節；其次，根據學科教學內容與方案的制訂及課程思政育人的功能導向，梳理劃分教學內容，使其符合各教學環節育人目標的設置條件，并滿足不同教學環節下的教學要求；最后，基于線上平臺、線下課堂的多學習場域設置，結合課前、課中和課后劃分的教學環節，設計了全方位、多平臺的混合式教學過程，在保證學生專業知識掌握程度的基礎上，進一步提升學生專業素養能力和人文精神，立志強農興農。

表1 中*標注的部分為主要引入課程思政教育的教學過程。在課前教學環節中，課程思政教育的表現形式分為基于虛擬仿真平臺的實驗內容介紹及安規學習與測試；在課中教學環節中，采用案例教學與熱點討論的教學形式融入課程思政教育理念；在課后教學環節中，分別為課程答疑、實驗報告兩個教學過程設計思政內容教學方案，課程答疑環節通過學生與教師之間的雙向反饋機制，不僅可以解決答疑專業技術問題，也可針對學生思想動態等進行教育，幫助學生樹立正確的價值觀。此外，也可通過實驗報告進行思政內容的考核。

表1 電力系統暫態分析課程教學過程設計

（四）課程思政評價考核機制

課程思政評價考核機制作為一種正向反饋機制，是檢驗思政育人目標完成程度的有效手段。本課程不但將課程思政融入到專業教學，同時也將思政考核融入到專業考核中。專業課程的考核主要以掌握知識的情況為主，課程思政育人效果考核主要評價內容包括專業素養、創新精神和規則意識等。考核方式主要包括安規測試、實驗報告和專業思考題。在虛擬仿真實驗環節，第一個單元設置了安規測試，通過本測試后才可進入后面的實驗環節。在實驗報告中，除了要求學生總結實驗現象蘊含的知識結論，還新增一道開放性思考題，讓學生討論一下通過本實驗思考到的本專業的責任與使命。

二 課程思政教學的具體實施舉措

為了響應全面推進高校課程思政建設的號召，實現專業課程與思政育人同向同行的協同發展，中國農業大學在電力系統暫態分析課課程思政教學中也展開了相關探索實踐，總結出若干適合于該課程思政建設的具體實施舉措以供參考。

（一）夯實基礎知識，融合豐富思政案例，重構專業教學

課程思政案例的構建是課程思政教學得以開展的基石。將豐富的思政案例融入本學科教學中，使思政教育內容自然滲透并融入課堂，不僅增強了學生對專業知識的理解，有效提升了學生的專業基礎，還合理對標了思政教育內容，對學生的核心價值養成和理想信念教育起到了積極引導的作用。電力系統暫態分析課通過課程思政建設，典型案例分為以下五大類。

1 結合教師科研項目典型案例，展現專業使命與情懷

本學科主要服務于農村電網供電保障方面的科學研究，多年來教學團隊在國家重點研發項目、國家自然科學基金、國家電網公司和國家能源局的支持下，開展了一系列的科學研究，解決了農村電力供給與消費中的卡脖子問題。將其中與課程相關的“農村低壓電網剩余電流保護裝置研究”“首都重大活動供電保障模式研究”“貧困地區電力建設與生產安全質量提升”等項目的部分研究成果作為案例及在科研領域研究中上下求索的人生感悟，共同搬進課堂教學中，讓工程創新人才的家國情懷與工匠精神展現得更加鮮活立體。使學生了解實際工作中有很多需要解決的問題，理解如何利用本課程的理論知識解決實際復雜工程問題。更進一步認識到本學科在農村電網安全、全面增強農村供電保障能力、持續提升農村供電服務水平、服務脫貧攻堅和支持國家鄉村建設行動落地等方面起到的不可替代的作用，增強學生服務“三農”的信心與決心，使其立志強農興農。另外，也通過國內外對比分析，突出我國在解決貧困地區問題、安全問題等方面的優越性，增強四個自信。

2 結合農電學科發展史案例，增強學生學科自信，樹立遠大理想

中國農業大學電氣工程專業肇始于1955 年籌建的農村電氣化專業，有60 多年的歷史。60 多年來，師生服務于我國農電發展事業，本學科的建設與發展反映著中國農村電網建設的發展史。期間，涌現出一批可圈可點的人物與先進事跡，如本學科經歷的幾次更名與農電發展中處于的歷史地位、本學科承擔完成的重要科研成果、“十四五發展規劃”、杰出校友和踏踏實實奉獻基層的優秀校友等。通過這些介紹使學生們了解本學科的發展史，有針對性地運用學科發展歷史與行業勵志素材對學生進行思想教育引導，引發學生情感共鳴，激發學生學習動力，增強學生對本專業的熱愛與自信，樹立奉獻基層、服務鄉村振興的理想與使命，促使學生在思想上更加篤定，立志強農興農。

3 開發虛擬仿真實驗，進行行業安全與規范教育

本課程涉及到的電力系統設備規模龐大、成本極高，涉及到的場景是電力系統受到擾動后的暫態過程。電力系統是保證人民生活和生產的基本設施，破壞性實驗及相應設備實操難以在實際生產單位實現。因此，本課程結合教師科研成果，開發了課程配套虛擬仿真實驗。包括八個實驗單元，通過安規教學與測試、風電場漫游、風機組裝、風塔操作和故障影響測試等環節，使學生將理論與實驗結合，進一步理解知識點，解決了電力系統故障實驗實操困難的問題。在整個實驗設計中嚴格按照實際生產要求，進行安全與規范操作教學，只有通過相關考核才能進入正式實驗操作。另外，實驗前展示實際實驗場景視頻，突出教育遵守安全規范與相關規程的重要性。目前該實驗已在學校虛擬仿真實驗平臺上使用。

4 行業專家參與思政育人，開拓視野，培養能力

課堂中案例教學與討論環節，創新性地邀請電力生產及科研機構等實踐基地的行業導師進入課堂，講解實際生產中本課程內容涉及到的問題，與同學進行討論，提出相應的解決方案。行業導師將課本中學到的知識生動地代入到了實際生產問題中，打開了學生的視野，進一步將理論知識與生產實際結合，提升學生解決復雜工程問題的能力，并將思政育人教育融入課堂，培養學生的職業素養、家國情懷和工匠精神。解決了一直以來理論與實踐脫節的問題。

5 以專業理論討論分析時事熱點問題，挖掘背后的思政元素

時事熱點為課程思政教學提供了最生動的元素。可通過緊跟時事熱點，在分析電力系統暫態分析課課程思政教學和案例中注入一些更“接地氣”的思政元素，引導學生在學習專業知識的同時，感悟“新鮮”的思政元素，并將其內化為價值追求，潛移默化中提升學生的思想意識和道德修養。及時收集整理與課程內容相關的時事熱點問題，以專業理論討論該問題發生的原因、解決辦法等，在講解熱點問題背后的科學技術問題的同時，挖掘其中蘊含的思政元素，進行育人教育。例如，2021 年2月14 日—16 日，美國得克薩斯州極寒天氣引發的大面積停電事故便可以應用電力系統暫態穩定的分析方法，分析其大面積停電的原因，介紹事故后可采取的提高系統穩定性的措施和我國應對相應問題的一些先進技術等。

（二）結合專業特點，開展靈活多樣全覆蓋的思政教學

電力系統暫態分析課課程思政建設是一項長期的系統性工作，其包含課堂教學顯性教育和課程思政內容隱性教育兩部分。課堂教學顯性教育對課程思政建設育人目標的實現是擲地有聲的，而課程思政內容隱性教育則是潤物無聲的。通過深度挖掘思政元素，自然融入豐富典型案例，建立顯性教育與隱性教育之間多元契合的關聯關系，形成分課時、全方位和全員參與的系統性課程思政教學體系。

在課堂教學中融入課程思政，結合音頻、案例等課程思政資源，借助綜合教學平臺和虛擬仿真實訓平臺，采用案例教學、課堂討論、熱點分析和教學評價等形式多樣的教學手段，對活躍課堂氛圍和強化記憶效果起到雙重作用。巧妙地將專業課程內容與課程思政內容進行深度有機融合，可較好地實現潤物無聲式思政育人。電力系統暫態分析課課程思政的多形式教學模式具體可表現為3 種形式。一是在教學案例、課程實驗中設計思政育人內容，在課程中有針對性地進行職業情懷、使命擔當、解決復雜工程問題能力及職業倫理等方面的思政教育。二是，根據當前社會熱點結合課程內容開展討論，增強學生對知識的理解，教育引導學生增強“四個自信”及進行愛國教育。三是邀請行業專家或優秀校友走進課堂，以本課程知識解決工作中的實際問題為主線，與同學們討論電氣工程師在學習、工作中應具備的素質和解決問題的能力等。

三 課程思政特色與成效

本課程思政建設連續3 年開展探索與實踐，培養學生230 余名。課程思政特色，可分為理念創新和實踐創新兩大類。

理念創新方面可具體表現為三方面，一是將教師科研成果作為育人教育案例，引導學生思考本專業承擔著保障電力供給安全的重大社會責任，肩負著實現鄉村振興發展戰略的歷史使命；二是將學科發展史融入育人教育，增強學生對本專業的熱愛與自信，樹立奉獻基層、服務鄉村振興的理想與使命；三是將中國農業大學學科特色優勢深入到課程教育中，以社會主義核心價值觀和新工科背景下的課程思政理念為指導，培養“知農、愛農”的農村電氣化高素質人才。

在實踐創新方面，主要是采用靈活多樣的教學手段開展育人教育，通過在線教學視頻、虛擬仿真實驗、實踐案例、團隊討論和優秀校友講座等教學手段，使學生了解電氣安全相關領域的標準與規范，掌握專業基礎理論在電氣工程實踐中的應用方法；以身作責，通過言傳身教實現立德樹人，精心準備籌劃每節課程，以飽滿的精神狀態上好每一堂課，并在課堂中以對課程和本職工作的熱情和認真的態度向學生們傳遞正能量；靈活巧妙地將能力培養融入知識傳授，通過企業導師進課堂、案例思考和合作任務等形式，在課程中培養學生團結協作、自主學習、實踐創新和解決問題等能力。

四 結束語

課程思政建設既是落實立德樹人根本任務的戰略舉措，也是提高人才培養質量的重要任務，是未來高校發展的大勢所趨。在電力系統暫態分析課課程思政教學工作的開展過程中，設計了“四位一體”的課程思政教學內容體系，深入挖掘課程思政元素并巧妙地將其融入專業課程教學中，使課程教學更具感染力、吸引力和實效性，更大程度地實現由單一課程學習向以學生為主體的價值追求和理念構建的大幅轉變。另外，本課程思政建設實現顯性教育與隱性教育的緊密契合，探索出一條實用化的具體實施路徑，為電氣化高素質人才的培養提供堅實的基礎支撐，并為其他學科的課程思政建設提供有益的借鑒和參考。