電氣信息類研究生教學改革與創新能力培養的探索

夏向陽，姜 飛，張 靜，裴翔宇

（長沙理工大學 電氣與信息工程學院，湖南 長沙 410014）

引言

隨著風能、太陽能等新能源發電的大規模開發及大型城市用電負荷迅猛發展，實現高效能源供需廣域平衡與互聯互通更加迫切。柔性交直流輸電是一種新型的靈活輸電方式，可以實現新能源發電站與交流主網的聯網、城市電網的分區互聯，解決大規模清潔能源并網問題，促成清潔能源在更大范圍內高效匯集、靈活傳遞及分散消納等。我國正處于柔性直流輸電工程快速應用階段，建設了眾多柔性交直流輸電工程（見圖1），其運行電壓等級和直流傳輸總容量都已居世界首位。通過研究，以新穎方式對國內外具體工程案例進行課程分析講解，把中國在特高壓輸電技術世界領先情況嵌入課堂內容，同時以研討式學習和拓展，增強學生的創新意識和愛國主義情懷，逐漸形成正確的職業規范，為社會培養合格人才非常重要［1］。

圖1 “柔性交直流輸電”課程框架

當前，為適應新時代社會對于技術人才的不同要求，電氣工程研究生課程改革勢在必行。在這種新形勢下，如何培養和造就具有創造性思維的高層次電氣工程人才，同時使其具有愛國主義情懷和職業規范，也是電氣工程教育界關注和積極探索的問題。隨著教育改革的不斷深入，電氣工程研究生培養呈現出“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的發展趨勢，提高了研究生的培養質量，但在具體實踐過程中，還存在許多不足與欠缺［2-4］。

課堂教學是進行高層次人才培養的重要渠道和載體，在研究生培養中發揮著關鍵作用，直接影響研究生教育的質量和水平。大多數研究生完成一年學位課程的學習后，不能在短時間內進入課題的科學研究工作，一些學術研究的基本技能和創新意識沒有能夠在課程學習中得到培養和訓練［5-7］。

結合我國柔性交直流輸電系統領域相關技術在世界領先的情況，加大對“柔性交直流輸電”課程的實踐與探索。與此同時，改變傳統的教育思想和教學模式，針對研究生的特點，改革研究生課程的教學結構，改進教學方法。有利于培養學生的研究能力，強化學生的創新意識、創新能力和職業規范，也能為其他具有電氣工程碩士授予權的高校提供參考。

一、國內外研究現狀分析

全面推進素質教育，以培養學生的創新精神和實踐能力為核心，造就一批具有國際競爭力的高層次創新型人才［8］。

電氣工程學科作為一門成熟的專業學科已經有上百年的歷史，19世紀末歐美大學陸續建立了電氣工程學科，我國的電氣工程學科始于1908年上海南洋公學（上海交通大學前身）的電機電工學科，其后的1912年同濟醫工學堂（同濟大學前身）設立了電機科。柔性交直流輸電技術又稱靈活交流輸電技術，由美國電力專家海格里尼（N.G.Hingorani）于1986年提出，是綜合電力電子技術、微處理和微電子技術和控制技術而形成的用于控制交流輸電的新科技。

2001年，德國慕尼黑聯邦國防軍大學R.Marquart教授最早提出由相同子模塊級聯構成的模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter,MMC）拓撲，模塊化多電平柔性交直流輸電技術（High-voltage Direct Current Based on Modular Multilevel Converter,MMC-HVDC）是一項新興技術。

國內高校包括清華大學、浙江大學、上海交通大學、西安交通大學、華中科技大學、華北電力大學、長沙理工大學、重慶大學、西南交通大學、上海電力學院、東北電力大學等，國外高校包括美國斯坦福大學、康涅狄格大學以及韓國首爾大學、高麗大學，德國的亞工業大學、慕尼黑工業大學，法國的巴黎中央理工大學及里昂中央理工大學都開設了與柔性交直流輸電相關的課程。

國外高校，研究生課程設計緊密結合經濟社會發展和科技進步的現實需要。一方面，教師將教學內容與自身的研究方向和研究重點緊密結合，并能做到與時俱進，源源不斷地用新研究進展更新教學內容，提供新思想、新方法和新素材；另一方面，高校比較重視市場需求和職業規范培養，重視與企業的聯系與合作。有些教師不僅自己的科研工作與企業緊密結合，還邀請企業界知名人士開設課程，幫助研究生更好地了解行業發展新動向。同時，政府給高校充分的自由權，使得高校可以根據社會需要隨時調整自己的發展戰略，并不斷開拓進取，培養滿足社會發展需要的新型人才。相比之下，國內高校研究生課程設置缺少與新技術發展現狀有關的內容，尤其是在專業課程中融入新研究成果方面有待加強［9-12］。部分高校將前沿課程定義為講座、學術會議及學術沙龍。

二、課程教學改革的實踐與探索

我們要堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，深入學習貫徹落實全國研究生教育會議精神，對接服務湖南“三高四新”發展戰略，授課教師“以德立人、以德立學、以德施教”，科學推進課程思政建設，將研究生的創新研究能力培養與思想政治教育相結合，培養政治素質和專業素質都過硬的高層次電氣工程人才，實現文化育人和課程育人相得益彰［13-16］。

在研究生課程教學中逐步建立教學與科研并重、育人與育才統一的人才培養理念。鑒于目前授課教師在研究生課程教學中依然處于主導地位，教師在課程教學培養理念上的轉變也會逐步引導研究生課程學習觀念的轉變。因此，教師自身要克服以往重科研、輕教學的功利思想，提升育人能力，加大對研究生課程教學方面的精力投入力度，創新改進授課方式，推進課程思政教學，努力提高課程教學質量和育人效果。在此改革思路下，“柔性交直流輸電”課程思政將以立德樹人為導向，堅持知識傳授與價值引領相統一，優化教學目標，在課程設置、教學內容、教學方法、考核方式等方面分別落實。

研究生經過本科階段教育過程之后，已經基本具備了一定的基礎知識和專業技能，尤其是經過考研的洗禮，進一步培養了自主學習能力、獨立思考與研究的能力。研究生課程教學內容不應拘泥于知識的完整性、系統性，除了指定的教材、專著和參考教材外，還應包括學科前沿文獻資料、新興技術及實際應用、相關學科的交叉和融合，以及馬克思主義認識論和辯證唯物主義的基本觀點。

“柔性交直流輸電”課程是在電力電子、自動控制、高電壓、運籌學等多領域基礎上發展起來的一門新興課程，其內容雖然主要是面向控制學科的前沿知識，具有多學科交叉性的特點，在電氣、新能源、電力電子、儲能等領域均有廣泛的應用。

教學內容上，課程應首先將教師自身在本領域的研究成果科學合理地融入原有的教學內容中，進行動態補充與更新，如交直流側故障穿越方法等。由于柔性直流輸電是電氣領域的一個前沿發展方向，因此“柔性交直流輸電”課程的教學內容更新應以柔性交直流輸電領域的新技術和新應用為主，配合采用文獻閱讀法等教學模式，根據選課研究生的專業背景，將國內外學者在各自領域的新近研究成果添加至教學內容中。同時，可對MIT等國外一流大學的同類課程進行調研分析（包括課程體系、授課模式、課程內容和教學思想等），并適當融入本課程教學中，以提高該課程的國際化程度以及研究生探索課程之外相關領域前沿知識的主動性，拓寬學生國際視野。

教學方法上，配合案例式教學和現場教學，在教學內容中引入具有代表性、應用性、學生感興趣的課程思政典型案例；增加Matlab仿真實踐環節的內容，將理論與實踐相結合、知識傳授與價值引領相結合。同時，要在幫助學生夯實基礎知識、加深對課程理論內容理解的同時，提高學生對知識的探究能力、分析能力和運用能力，注重愛國情懷、工匠精神、科學精神的滲透，引導他們形成正確的人生觀和價值觀，成長為專業與能力、品德并重的社會主義合格建設者和接班人。

課程考核作為教學活動的一部分，是檢驗和衡量人才培養質量的關鍵環節之一。鑒于“柔性交直流輸電”課程是一門研究生專業選修課，更注重的是在課程學習過程中對學生創新思維的引導以及學術能力的培養和發展，以及將來正確職業規范的形成，因此，綜合過程的考核方式要比單一的期末考試更適合本課程。

此外，課程教師團隊除了傳授知識，還要注重提升個人的育人能力和育人水平，將以教師為中心的教學組織形式向以學生為中心轉變，即教師從單向知識傳遞為主，向引導學生知識應用和培養創新思維為主轉變，學生從被動接受知識為主向主動學習、探求及研究相結合的知識獲取方式轉變，引導學生樹立勇攀科學高峰的探究精神，幫助他們養成自主學習、終身學習的良好習慣。

結語

本文以“柔性交直流輸電”研究生課程為例，提出以創新能力培養為導向在教學理念、教學內容、教學模式、考核方式等方面的課程改革方案設計，融合了具體工程案例進行該課程講解和研討式學習，加入了中國在特高壓輸電技術世界領先情況，培養學生正確的職業規范，為其他課程提供了一定的參考與借鑒。