工程教育認證背景下基于OBE理念的“供電工程”課程改革

藍良生 盧森幸 蒙成舉 楊永清 鄒清平 鄭瀚 周令 李大雙

摘 要：“供電工程”是電氣工程及其自動化專業的核心專業課程之一，具有較強的理論性和工程屬性。目前，傳統的教學模式難以達到專業認證所要求的相關指標的能力要求。本文分析了傳統教學模式與OBE教學模式的不同，以OBE為理念，重新制定了課程學習目標，修改了教學內容體系，豐富了教學設計與實踐，完善教學效果評價體系，采用有效合理的工程教育教學方法，目的在于提高學生的學習效果及復雜工程解決能力，培養符合新時代發展需要的應用型人才。

關鍵詞：OBE理念；工程認證；教學改革；供電工程

我國于2016年6月2日正式成為《華盛頓協議》成員國，將推動著我國的高等工程教育進入一個新的發展階段；實體經濟已被定為發展經濟的著力點并寫入黨的二十大報告，報告也提出要推進新型工業化，加快建設制造強國，從而引發各個高校做新一輪的教育教學改革。這必將對“供電工程”課程教學提出了更高要求，要培養高質量的創新型工程技術人才必須提升高等工程教育質量［1］。

一、課程教學現狀分析

（一）教材內容更新速度滯后于電力行業的發展

傳統的教學內容均以教材為載體，教材內容設置合理與否將影響到學生對供電系統設計的基本思路掌握的程度，也影響供電系統設計的完整性，供電工程課程的傳統教學內容體系一般包括以下幾個內容：用戶供電系統的負荷計算、無功功率補償、短路電流計算、供電統的一次接線和二次接線設計、高壓電力設備的選擇與校驗等方面。然而電力行業飛速發展，供電系統中新技術層出不窮，不斷有新設備、新技術推出與應用，比如新推出的電壓自動調節、無功功率自動補償、微機監控和微機保護等系統自動化模塊基本上實現在智能化，而教材內容更新比較慢，教材中介紹的經典設備往往都是性能落后、技術陳舊的淘汰設備，這不利于創新性工程技術人才培養，需要充實新技術、新工藝，完善教材內容，以便學生能及時了解和掌握供電技術的發展方向和前沿知識［2］。

（二）當前的教學方法和教學手段難以調動“互聯網+”時代下學生學習積極性

近幾年來，全球能源互聯網重構引發了供電電網的巨大發展，供電系統的相關理念及設備也有了相應的更新。然而傳統的供電工程課程教學仍然以教為主，盡管很多內容實現了多媒體教學，依然是教師處于主導地位，卻較少關注學生的自主學習，沒有體現學生的主體地位。由于供電工程課程理論性強，負荷計算和短路電流的計算過程復雜，內容難以理解，造成學生學習主動性和積極性不高，另外電網中經常是幾十到幾百千伏的高電壓，在案例教學、實物展示等教學環境是難以實現的，這很大限制了教師教學改革的積極性，這必然導致學生對電力系統缺少必要的感性的認識，單純理論知識不利于培養適應全球化、具有復雜工程問題解決能力的人才［3］。

（三）教學評價機制不完善，難以充分反映教學質量

教學評價方式不同，評出的學生的成績與實際的能力可能會有出入，最重要的是因為評價機制不合理，導致學生過度追求分數，偏離了學習和教育的真正意義。

目前，很多學校通常用一份試卷和平時考勤評定學生學習成果，缺少過程性和操作能力等方面的考核；造成了重知識的考核，輕能力的考核，使學生學心重心偏向課本內容，而沒有積極進行工程訓練。顯然，傳統的供電工程教學模式很難實現基礎扎實、理論和實踐能力強，并具復雜工程解決能力的應用型工程技術人才培養。

二、OBE教育理念有利于工程人才的培養

OBE是以學生通過教育過程最后所取得的學習成果（Learning outcomes）作為教學設計和教學實施的目標，其核心體現在課程的學生預期學習結果［2］，體現在學生明確知識點、學生取得知識點的方法，學生是否掌握了該知識點。OBE理念為工程教育專業認證和新工科建設提供了理論依據，在實施過程中以學生預期學習結果為主要目標，由學習目標的獲取而設計人才培養方案和培養過程［3］，以“內容為本”轉變為“學生為本”的思路改進面向工科學生的教學理念［4］。不同于傳統的教學理念，OBE強調學生主動學習，真正實現了學生的主體地位、教師的主導作用，使學生將學習成果轉化為工程思維能力、創新能力與實踐能力的難度大大降低。

三、基于OBE教學理念的“供電工程”課程教學目標定位與教學方法的改革

基于成果導向的教學能否有效實施的關鍵在于教學目標的制定合理與否，而教學目標的制定必須遵循的教學規律和教學原則，反映學校辦理念和辦學定位，同時還要符合國家安全、社會制度、行業需要和用人單位實際需求［5］。“供電工程”課程教學以往在制定教學目標的時候基本上以供配電各環節作為教學目標，由于供配電是一個系統又復雜的工程，所以課程知識內容繁雜，涉及物理基本原理、電力系統安全運行、電路繼電保護、過電壓安全保護、標準規范和行業經驗等多方面知識。由于課程內容所包含知識面過廣，教學課時又受限，但教學設計又要強調知識體系的系統性和完備性，學生對知識接受程度往往被忽略或者沒有被重視，所以在以往的教學過程中老師總感覺課程課時過少，學生也學習也力不從心，無從下手，教和學沒有做到有的放矢。基于成果導向的教育應該遵循反向設計、正向實施，“需求”既是教學目標的起點又是終點［6］。

（一）確定課程學習目標

基于OBE教學理念，根據成果導向教育，為目標而設計過程，采用逆向思維的方式進行課程體系的建設理念，根據社會主義建設對電氣工程專業人才的需求，結合學生的特點，制定“供電工程”課程學習目標。

（1）專業知識層面：供電工程中供電容量大小和安全運行之間關系。供電工程的整體方案設計的思路和圖紙的繪制方法，掌握供電工程課程的相關概念和技術原理，掌握電力系統的負荷電流與短路電流的計算。

（2）工程能力層面：變配電站的容量的計算能力和相關設備的選擇和校驗能力，掌握變配電站的運行常識。

（3）價值觀和態度層面：供電系統在運作過程中，基本上是供電部門的“供”和用電戶的“用”關系，是面向終端用戶的工程技術，供電工程具有很強的定向性和適配性，為滿足人才培養的需求，在制定課程教學目標時，也要注重職業道德教育，通過引入課程思政內容引導學生深刻理解并自覺實踐電力行業的職業精神和職業規范，增強職業責任感。學生能在供配電系統設計與實踐中深刻體會供電的安全、可靠、優質、經濟的基本要求，領悟規程和標準，提高供配電系統工程設計的基本素養、工程倫理等。

（二）適應工程技術人才核心能力培養需要構建新教學內容體系

高素質復合型新工科人才培養需要新型的教學內容體系，根據教學規律和教學原則，專業方向適應行業需求的原則，將供電工程課程教學目標對應的教學內容劃分為三大部分，即課程專業基礎理論模塊、課程思政模塊、課程工程項目實踐及工程素養模塊三部分，見右圖。

基礎理論模塊主要介紹供電系統設計必需的負荷計算、無功補償計算、短路電流計算等基礎理論和基本計算方法。課程思政模塊貫穿在理論教學和工程項目實踐教學過程中，一般不獨立出來，而是針對不同的內容將與之匹配的思政材料融入“供電工程”教學中，教師在上課時通過把專業知識拓寬，引入供電工程的思政因素，使學生的思想修養不知不覺得到加強，達到思政教育的目的。工程項目實踐及工程素養主要任務是培養學生的國家、民族和專業的自豪感，深化職業理想和職業道德教育和培養學生工匠精神；基于項目驅動法的工程項目實踐教學，在學生掌握基礎理論課和供配電工程系統設計后，引入相關實際工程項目案例，從市場需求、負荷計算、方案設計到項目落實，在多個環節中進行過程把控［2］。

（三）教學設計和實踐改革

1.線上線下混合式教學改革

在“互聯網+”時代，誕生了不少的教學網絡平臺，超星智慧課堂平臺脫穎而出，“供電工程”線上課程基于超星智慧課堂平臺，將內容豐富的視頻、精美翔實的課件、相關章節的思考題、作業和相關的參考文獻等資源整合上傳到智慧課堂平臺，實現了線上線下混合式教學模式，另外也在網上搜集全國名校的線上開放課程平臺的相同內容的精品課程提供同學們自主學習。具體過程可分為三個環節，第一個環節是線上自學，課前學生充分利用平臺線上進行預習，觀看微視頻；學生為了完成線上的預習檢測題，都會在網上查閱相關資料，這樣無形之中就會對基本概念有初步了解，提前關注難點和重點，為課堂教學中的理解和貫通做好準備。第二個環節是線下課堂教學過程實現消化吸收，學生經過線上準備，帶著問題參加課堂教學，在課堂上也可以向老師提問，這樣在課堂上師生互動就比較頻繁，課堂氣氛比較活躍，在這過程中教師可根據課程內容請學生上臺進行練習，布置專題請學生在課堂上匯報互動，有利于難題的突破。第三個環節是課后在線復習和知識的鞏固和提升，網上討論區可供同學們進行發帖提問，由由于不受時間和空間的限制，討論的問題難度和深度都不受限制。

線上線下混合式教學模式將師生互動的平臺拉長拉寬，學生的學習時間也不僅僅是在課堂內，而且拓展到課堂外，學生的自主學習能力得到培養和鍛煉［7］。

2.虛實結合完善工程認知平臺內容與實踐

工程認知實踐是一種對結構和機制的深入分析，以探究工程問題的解決方案。在這種實踐中，參與者通過思考、有效的分析和溝通來研究并解決問題。工程認知實踐不僅是一種理論分析，它還是一種實踐，可以幫助參與者以各種角度思考問題，以及研究工程系統和各種機制，以開發和創造出適用于當前環境的解決方案。

供電工程不同于其他的學科，其高壓大電流的特性不允許學生直接對設備進行實踐，加之設備體積大和價格昂貴，學校也很難采購相應的設備供學生實踐，因此基于工程認知的供電系統知識的踐行，可以采取虛實結合，在踐行中，首先要了解供電系統中各種設備有感性的認知，從外形與結構進行了解，而供電設備中的變壓器、電容器、斷路器等一次設備大都是強電，安裝地處比較高或者都加了護欄安全保護，學生很難近距離觀測，學生只能通過課本里的圖片對設備有一個模糊的認識，很容易“張冠李戴”；其次，供電設備的工作于高電壓大電流狀態下，對設備進行操作成本很高，學生難以有機會對其進行操作認知，為此，我們采取設備圖片，故障發生視頻，設備工作仿真軟件以虛的方式結合到變電站見習踐行工程認知，做到虛實結合，很好完成了課程的工程認知環節。

3.利用現有的虛擬平臺，打破設計性、綜合性實驗開課率低的屏障

推動以應用型人才培養為目標的課程教學改革，為打造優質本科課程提供理論和實踐依據。供電工程課程的各種實踐環節如果要用硬件來完成就離不開大變壓器、大電容器、斷路器等大功率電力設備，而這些設備由于價格昂貴，一般的學校也沒有很多設備供學生實踐，這樣就極大地限制了實踐內容。河池學院地處老區，教學經費嚴重不足，為此課題組基于學院的電氣虛擬仿真實驗教學中心的110kV變電站仿真系統軟件編寫了供電設備的認知、五防和操作票實訓、高低壓倒閘操作實訓等訓練項目；又基于matlab simulink編寫了三相短路電流實訓，功率因數自動補償實訓，變壓器多重保護實訓，基本上解決了供電工程課程的實訓設備不足的難題。

（四）教學效果評價

課程考核是教學的必不可少的環節，傳統的教學往往對考核機制重視不夠，沒有深入挖掘考核的積極作用。OBE理念中的考核評價居于重要的地位，是衡量教學過程合理與否的標桿。供電工程課程考核評價體系也要對所有的教學環節進行全方位檢驗，涉及課前課后、課內課外，表現為考核知識點增多和考核內容豐富，知識點的考核可作為理論考核的依據；工程項目實踐考核主要表現為教學過程考核，形成多元化綜合考核評價體系，從而學生更加注重學習過程，無形之中提高了學生的創新意識，提升專業素養［8］。

結語

在工程教育認證的大背景下，對“供電工程”課程基于OBE理念的改革與實踐，以成果為導向，改革思路清晰，課程目標明確，教學內容充實，重視效果評價，教和學做到了有的放矢，教和學有機結合，師生互動機會增多，降低了培養同學們供電線路設計能力以及工程實踐能力的難度，進而切實提高課程教學質量。

參考文獻：

［1］趙春霞，黃學輝，顧少軒，等.工程教育認證背景下材料學科雙語教學探索與實踐［J］.大學教育，2015，（4）：95-96.

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［3］楊影，山丹，孫曉東.基于OBE-CDIO的《集成電路版圖設計》課程教學組織改革［J］.教育現代化，2018，5（38）：65-66.

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［7］王仲民，喬華英，馬永青.成果導向教育理念對課程教學改革的啟示［J］.山東高等教育，2019，7（06）：79-84+2.

［8］姚競紅.線上線下混合式教學和課程思政相融合的供配電技術課程改革［J］.浙江萬里學院學報，2020，33（05）：107-111.

［9］杜鴻，朱君君，李平.工程教育認證背景下基于OBE理念的《水文預報》課程建設與實踐［J］.教育教學論壇，2020，458（12）：185-186.

項目基金：河池學院校級教改課題2020EB006

作者簡介：藍良生（1972— ），男，壯族，廣西都安人，工程碩士，講師，研究方向：新能源技術、供電技術、電機控制。

*通訊作者：盧森幸（1977— ），男， 壯族 ，廣西河池人，在讀研究生，工程師，研究方向：工農業電氣自動化和智能化控制。