新教學模式下電氣工程類學科前沿課程教學設計案例

于少娟　吳青峰　賀玫璐

摘? 要：“雙碳”模式、能源轉型等新形勢給山西電氣工程各類人才培養帶來深刻變革。電氣工程類學科前沿是高等學校電氣工程及其自動化高年級本科生專題講座、電氣學科碩士研究生的重要必修課程，是本科生了解專業前沿知識、研究生全面了解學科特色的課程。該文針對學科前沿課程新形勢下的教學模式展開探討，并以新能源技術應用專題教學設計為例，優化教學過程、整合教學的數字化資源，以達到提高教學效果的目的。

關鍵詞：電氣工程；學科前沿；教學模式；教學設計；數字化資源；新能源技術應用

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）12-0011-04

Abstract： The new situation of "double carbon" mode and energy transformation has brought profound changes to the talent training of Shanxi electrical discipline. The course of "Discipline Frontier" is an important compulsory course for electrical engineering graduate students in colleges and universities.? It is a course for postgraduates to fully understand the characteristics of the discipline. This paper discusses the teaching mode under the new situation of the course"Discipline Frontier"， and takes the special teaching design of new energy technology application as an example to optimize the teaching process and integrate the digital resources of teaching， so as to improve the teaching effect.

Keywords： electrical engineering; frontiers of disciplines; teaching mode; instructional design; digital resources; application of new energy technologies

國務院總理李克強以視頻形式出席2021年太原能源低碳發展論壇開幕式，發表主旨演講，指出我們將堅持實施能源安全新戰略，推進能源消費、供給、技術、體制革命，全方位加強國際合作，切實推進能源轉型。為應對氣候變化，實現可持續發展和能源轉型，我國提出了“碳達峰”和“碳中和”“雙碳”目標[1]。傳統電力行業以煤炭發電為主，排碳量占我國總排碳量近四分之一，是實現“雙碳”目標需要改革的先鋒[2]。高校電氣工程專業作為專門為電力行業培養人才的專業，其課程體系直接關系到人才培養[3]。

“雙碳”模式給高等教育，尤其是與能源息息相關的電氣工程學科帶來了深刻變革，加之當前新型冠狀病毒感染疫情在全球肆虐，病毒迭代變異，一系列新形勢下，不斷要求傳統的教學方式能夠做到及時調整變化。太原科技大學作為山西省該專業人才的重要培養基地，在緊跟蹤國家行業能源新趨勢、山西省經濟發展方向和行業發展狀況的前提下，進行電氣工程類學科前沿課程改革與創新。積極探索并逐步確定具有時代特征的教學體系，用先進的教育思想和教研成果指導改革實踐并貫穿教學的全過程。結合研究生教育開放課程應該具備的特性，對研究生教育的教學模式進行探索，更大地發揮數字資源在教學過程中的指導作用，實現從單打獨斗課程建設向整體化的課程體系建設的轉變。

學科前沿是高等學校電氣工程及其自動化高年級本科生專題講座、電氣學科碩士研究生的重要必修課程，是本科生了解專業前沿知識、研究生全面了解學科特色的課程。該課程主要反映目前國家、地方經濟的持續發展、節能減排的驅動、產業政策的扶持、戰略安全的需要、全球化趨勢，助推著我國電力行業快速發展的因素[4]。而近年興起的信息化教學是以信息技術為支持的數字化教學，是以學生為本，運用現代教學理念和應用先進的信息技術手段來提高整個課程教學的質量和效率，現代社會的教育更加需要信息化教學的推廣[5]。隨著互聯網、大數據和移動平臺等技術的迅速發展，作為電氣工程研究生導師，提高自身信息化素養，探索信息化時代教書育人的新途徑、新方法，有效提高學生跟蹤學科前沿的能力，已經成為教學改革的首要任務。信息化教學改革促進了教學形式的多樣化，本文以學科前沿課程新能源技術應用專題為例，探討如何進行信息化教學設計，將課堂變得更加鮮活，激發學生學習興趣，從而有效提高教學效果。

一電氣工程類學科前沿課程的信息化

本部分主要從重構課程體系，設計教學活動，整合教學資源，優化教學考核評價等角度出發，闡述如何實現學科前沿課程信息化。

1）重構課程體系。采用案例式教學，加大引入企業實踐活動的引導力度，通過精選與課程契合的企業項目，使學生身處行業企業的設置環境，進一步引導學生自行探究的能力，從而使理論與實踐有機結合。

2）設計教學活動。加大互動式教學的設計，強化師生之間良好溝通的教學活動，豐富學生自學教學資料，具有及時反饋的渠道。

3）整合教學資源。充分利用網絡海量信息，優選課程資源，建立網絡學習平臺，無縫對接全部學生的學習時間。

4）優化教學考核評價。不斷優化課程考核評價內容及方法，盡可能多方位地評價學生學習過程情況，建立跟蹤評價機制，形成閉環，及時發現問題解決問題。

二? 信息化學科前沿課程新能源技術應用專題教學設計

本部分從教學方法、教學目標和教學思路等方面對信息化的學科前沿課程新能源技術應用專題進行分析。

（一）? 教學方法

重點采用啟發式教學，揭示知識發生過程；用問題探究教學手段引導學生自主思考；針對實際中的一些現象解釋，激發學生的學習興趣；采取課堂分組討論等形式激發學生的研究欲望和創新意識。對學生進行理論前沿引導如介紹新能源發電各類新技術。課堂教學板書與多媒體結合，擴大課堂信息量的同時培養學生邏輯思維能力。建設校園網上的精品資源共享課，方便學生自學和復習鞏固教學內容。

（二）? 教學目標

1）知識與技能：通過課程的學習，學生能掌握學科前沿知識，會利用其解釋實際現象，具備解決工程問題的基本技能。

2）過程與方法：通過課程的學習，學生具備通過歸納、討論等方法進行探究性學習的能力，能正確理解運用關系分析和解決實際問題的方法，培養自主學習的習慣和創造性思維能力。

3）價值觀與學習態度：通過課程的學習，學生具有正確的人生觀、成才觀，具有職業道德，能產生積極的學習興趣，例如通過研究我國新能源技術在實用性方面的巨大力量，從而對工學中蘊含的邏輯與實用性產生發自內心的自豪感；學生能獲得職業的期盼，看到自己未來的潛能，從而具有學習熱情和自主發展的積極態度。

（三）? 教學評價

課堂教學中通過教師提問、師生之間討論、學生之間辯論、教師考評和生生互評等環節，來評價本節課的教學效果和教學目標的達成度；課堂教學后利用課后作業和網絡等互動平臺環節來跟蹤學生對本課堂的掌握情況；在大論文、大作業中體現理論總結考核內容，進一步考核和評價學生對本課的掌握情況。

（四）? 教學思路

學科前沿課程新能源技術應用專題遵循“教師引導，學生探究，著眼實際，創新根本”的理念，設置了四個教學環節。教學環節一，導入議題。此環節以設疑的方式引出問題，使學生主動思考。教學環節二，自主探究。如首先通過介紹新能源的分類與應用，激發學生的學習熱情；然后通過理論分析引入本節課的研究主題，此環節以啟發、誘導、討論和自主探究的方式學習，讓學生積極主動參與課堂學習，培養學生的邏輯思維能力。教學環節三，開放討論。此環節首先通過教師引導提出問題分析各種觀點，學生發表探究分析問題的各種意見，通過師生共同解決問題的教學法來引導學生自主學習，并強化對所學知識的理解；然后采取課堂辯論等形式激發學生的研究欲望與創新意識。教學環節四，總結拓展。通過教師歸納總結方式讓學生透徹理解、牢固掌握專業、學科相關知識技能，提高教學效果；然后通過案例拓展訓練加強學生的理解和應用。

三? 信息化學科前沿課程新能源技術應用專題實施步驟

信息化學科前沿課程，針對新能源發電技術設計基于網絡環境的研究性學習教學模式。在實際教學中，從教的角度看主要在于熟悉平臺，探究方法；從學的角度著重于探討、研究等。重點關注過程評價手段以加強對各個關鍵環節的引導和監控，來達成課程目標。

（一）? 實施步驟1：混合學習的研究型網絡課程的設計

在教學實施過程中，應用對象是太原科技大學電氣學科2020級的碩士研究生，2018級電氣工程及其自動化本科大三學生，根據課程大綱中的目標、特征，確定整體方案，通過問卷調研，對課程效果進行驗證。設計的學科前沿新能源技術應用專題研究型網絡課程主要包括太陽能發電、風電和儲能等內容。

（二）? 實施步驟2：混合學習的研究型網絡課程的實施

實施過程主要包括以下幾點。

1）針對電氣工程類學科前沿課程的特點提出課程教學設計的總體構想：開放性、研究性、互動性。具體到課程目標、教師人選、講授內容、實施方案和評價辦法，支持研究性學習的網絡平臺以及教師的發展幾方面。重點提升課程的影響力、實用性、靈活性。

2）針對電氣工程類學科前沿課程貼近實踐的要求，精減研究性問題，以最直觀的解決現實問題的實踐論題引導學生思索、討論、總結和表達自己的觀點看法，提升學生的研究動機、激發項目興趣。

3）針對電氣工程類學科前沿探索性的要求，搭建平臺，幫助學生匯總學習中的各種問題，師生互動探討尋求共性，進行立題研究。

4）針對學科前沿知識引導學生課堂研究討論：通過分組等方式進行課堂分析討論，充分鍛煉學生之間合作、溝通能力，圍繞教師發布的主題，引導學生充分利用各種現實及網絡資源組織學習材料，或者直接從電氣行業企業專家處獲取第一手學習材料，通過相應的工程案例，將理論和實踐知識相融合，展開思考分析，提出自己的看法，不斷提高學生學習專業知識能力的同時，培養應用型高級人才必備的職業素養。

5）針對學科前沿線上教學組織學生網絡討論：通過發布議題提交通知，使每一位學生將相關議題及結論傳到課程指定區域，每位學生都允許查看并參與討論分析，以課題研究小組的形式共同為本組的結論進行答辯。教師指導整個討論過程，并發表總結意見。

6）針對學生課后學習的引導，組織學生認真提交研究結論：通過發布作業、建立題庫、考試測試、能力測評和問卷調查等形式組織學生進行課后學習，系統總結提交研究成果。教師通過課堂、學習平臺、微信、企業微信和郵件等方式答疑解惑，助力學生學科前沿知識技能的增長（圖1） 。

7）基于學生學習過程形成較為客觀的評價體系：教師通過考察追蹤學生學習過程，依據課堂、線上學生各類任務完成的表現采集和記錄信息，重點關注學生在研究體會及展示中的創造性表現，以供課程評價時參考。

8）及時完成課程總結反思階段，依據反饋結果及時調整教學方案，進行各項任務總結工作，隨時調整線上線下課程計劃安排。

（三）? 實施步驟3：混合學習的研究型網絡課程的關鍵問題

1? 首要確立課程組織討論的基本單元

倡導互助互學的小組學習形式，同一層面的學生水平相當，研究思路、提出的問題大多是共性的。教師通過有組織的教學形式，充分利用學習平臺、網絡資源，主動引導多個學生就同一問題發表見解，相互點評，增加辯論，有益于培養學生發現問題、解決問題的能力，進一步培養其創新能力。學生通過小組形式的討論學習，也培養了合作溝通的能力，理解了團隊的作用，了解了競爭的意義。線上及線下學習融合，也使學習時間最大化，個性與共性問題有機統一，通過師生集體努力，實現各類學習平臺的充分利用。

2? 線下課程教師的指導作用不容忽視

網絡化教學，教師不是簡單的助教模式，而且也不僅僅指單一的學校教師，互聯網學習平臺的相關資源的提供者、企事業相關專家從業人員，任何具有學科領域前沿知識的專業人士都可成為教師。都可以在互聯網平臺，提供學生相關學科的前沿知識，學生也可以通過各類線上線下平臺，向所有教師請教。但線下課程教師的總結指導作用不容忽視，有序的教學安排是學生通過互聯網學習獲取理論知識、實踐能力的關鍵。

3? 密切聯系生產實踐問題至關重要

讓學生自發地找出自己感興趣的現實問題，凝練其中關鍵問題并尋找解決辦法，能夠深層次激發學生解決問題的興趣和學習動力，但一定要引導學生理論扎根實踐，實踐反哺理論。現實生活中的實際問題，往往是學生最感興趣的問題。通過生產生活中的實踐問題，激發學生的學習興趣，進一步引導學生自主思考、討論。促使學生具備相當的專業知識和技能，而后逐步剖析、驗證進而解決現實問題以提高其專業服務能力。

4? 建立過程評價體系完成自主調節

通過不斷跟蹤學生學習情況，通過教師考察、學生互評、學生學習反饋和互聯網數據記錄學生學習情況等形成對學生學習過程全方位評價，目的不是簡單打分，而是引導學生及時改變學習方法。教師有針對性地調節教學方式，及時發現問題，解決問題。通過一系列反饋，形成課程教學閉環，促使教學組織不斷完善。

4結束語

本文針對新教學模式下電氣工程類學科前沿課程的教學設計進行了思考，通過建設網絡課程實施平臺，進一步重構課程體系，豐富課程網絡資源，針對課程目標研究課堂教學活動的合理安排，并且不斷完善課程考核評價方法，以提高課堂教學的效果，促使課堂變得高效活躍。新的教學環境、教學要求帶來網絡共享學習資源的機會，也促使一系列教學研究成果應運而生。因此一方面要求教師能有多元的教學創新理念，豐富的教學信息化手段；一方面也要求各層面的學生學習更具活力，更有自主性、創新性，這一切有利于推動高等教育教學研究蓬勃發展。

參考文獻：

[1] 周遠翔，陳健寧，張靈，等.“雙碳”與“新基建”背景下特高壓輸電技術的發展機遇[J].高電壓技術，2021，47（7）：2396-2408.

[2] 史玉波，周孝信，薛禹勝，等.科學構建新型電力系統，推動能源電力產業鏈升級[J].科技導報，2021，39（16）：53-55.

[3] 郝亮亮，吳俊勇，夏明超.“電力系統分析”實踐教學模式的探索與改革[J].電氣電子教學學報，2020，42（3）：144-147.

[4] 王莉麗，艾欣，宋金鵬.電氣工程專業卓越工程師人才培養研究[J].電氣電子教學學報，2016，38（6）：23-26.

[5] 劉杰，丁忠冰，舒杭.走向重塑：教育信息化的本土化景觀演變[J].黑龍江高教研究，2021，39（1）：89-93.

基金項目：山西省教學改革與研究項目“新形勢專業認證背景下基于學習產出的電氣專業課程建設與實踐”（J2020194）；山西省研究生教育改革（指令性）研究課題“基于‘網絡授課模式的電氣工程‘學科前沿開放課程建設”（2020YJJG239）

第一作者簡介：于少娟（1971-），女，漢族，江蘇漣水人，博士，教授。研究方向為現代電氣技術與教學。