基于多維嵌入實踐教學模式的電氣工程及其自動化專業實踐教學探索

2025-08-17 00:00:00劉峰吳平李富華

中國教育技術裝備 2025年12期

0 引言

《“十四五”現代能源體系規劃》提出，推動電力系統向適應大規模高比例新能源方向演進，加快發展風電、太陽能發電，提升終端用能低碳化電氣化水平，到2025年新能源汽車新車銷量占比達到 20% 左右，試點開展綠色電力交易。在碳中和背景下，分布式智能電網具有很大的投資空間，行業前景廣闊[1-3]。由此，對電氣工程及其自動化專業的學生提出了更高的要求，要求他們不僅要掌握專業理論知識，也要提升創新素養，增強應用專業知識解決工程實際問題的能力。要提升電氣工程及其自動化專業學生的綜合素質，深化實踐教學改革尤為重要[4-5]

溫州大學電氣與電子工程學院的教師團隊對本院電氣工程及其自動化專業2018級學生進行了基于多維嵌入實踐教學模式的實踐教學探索[6-7]，培養與智能電網等戰略性新興產業和電力行業發展相適應的復合型、創新型、實踐型工程技術人才，取得良好效果。

1多維嵌入實踐教學模式

針對當前創新創業教學體系存在的問題，結合本專業的特點和地方產業特色，教師團隊將創新創業理念融入實踐教學各環節，構建基于多維嵌入實踐教學模式的電氣工程及其自動化專業實踐教學體系。該體系涵蓋課程理論教學、校內專業特色實驗室（電力系統動態模擬實驗室）實踐教學、校內實踐（實踐基地： 35kV 變電站）、校外企業實踐（實踐基地：國網溫州供電公司）四個維度，通過理論與實踐的協同融合，激發學生的專業興趣，培養學生的基礎實踐能力、綜合應用能力和創新創業能力，形成適應產業需求和地方經濟發展的新型專業實踐教學體系（圖1）。

2多維嵌入實踐教學模式構建

2.1課程理論教學：培養學生基礎實踐能力的維度

本維度通過優化課程理論教學內容，嵌入創新創業理念，構建具有“雙創”特色的課程教學內容體系。教師團隊通過挖掘繼電保護原理、電力系統分析等專業課程中各類知識點與創新創業教育的關聯，培養學生分析問題、解決問題的能力[8-9]。例如，作為電氣工程及其自動化專業的核心課程，電力系統繼電保護的理論性和實踐性聯系緊密，通過增加設計環節，讓學生開拓思路，將所學知識融會貫通;建立競賽環節，開展電力系統知識實踐技能大賽，比如針對電力系統常規三段式電流保護，讓學生進行方案優化，使得保護動作時間更快、保護范圍更大，激發學生的學習興趣。開展產學研課設計模式，通過產學研結合推動學生參與教師的科研項目，把課程理論知識應用到科研項目中，提高科研能力，強化基礎實踐能力。

2.2校內專業特色實驗室實踐教學：培養學生綜合應用能力的維度

校內專業特色實驗室實踐教學（圖2）以培養創新創業應用型人才為基本方向，要求學生將專業理論知識綜合應用到實踐中。學生在電力系統動態模擬實驗室中學習，通過模擬電力系統案例獲得實驗基本技能，鞏固基礎理論知識，培養實踐創新意識[10-11]。該實驗室建于2019年，可實現電力系統運行實驗、電力系統分析實驗、調度自動化實驗、同步發電機微機勵磁實驗、準同期并列實驗、電力系統繼電保護實驗、電力系統功率特性和功率極限實驗、電力系統暫態穩定性實驗、獨立電網實驗、自動裝置實驗、同步發電機實驗、遠動及調度自動化實驗和綜合實驗。教師通過此平臺以虛補實，突破時空、設備和環境對實驗的制約，全面提高學生的動手操作能力。

本維度將虛擬仿真實驗和真實實驗有機結合，體現“虛實結合、相互補充、能實不虛”的原則。經過實驗學習，學生能熟練使用電力系統動模實驗系統，將計算機軟仿真和動態模擬仿真相結合，實現模擬現代電能生產、傳輸、分配、使用全過程的仿真電力系統，完成電力系統入網實驗，電力系統繼電保護裝置和同期、勵磁、調速等裝置的相關模擬實驗等。學生可自主搭建發電、輸電、變電、配電、用電、調度六個環節的智能電網，全方位模擬變電站實際環境，提升綜合應用能力。

2.3校內實踐：培養學生實踐創新能力的維度

校內實踐（圖3）是通過校內實踐基地— 35kV 教學變電站，與校內專業特色實驗室和校外企業實踐基地實現功能互補，以解決課內實驗與課外實踐脫節的問題，將學校的實踐教學和社會的生產實踐相結合，在項目實踐中培養學生的創新能力[12]。該教學變電站由國網溫州供電公司捐贈，包括一次設備和二次設備。

本維度通過所建設的校內實踐基地，最大限度地還原真實的生產現場環境。實踐基地內一次設備、二次設備全部采用與現場同步的真實設備，還原度高，有利于對學生開展基于工作任務的實踐教學，培養學生的實踐創新能力。本維度可促使學生結合專業理論知識和虛擬仿真實驗深入分析實際場景中的設備運行原理，與社會需求接軌，畢業后能夠快速適應相關崗位需求。

2.4校外企業實踐：培養學生創新創業能力的維度

為充分發揮校企雙方的優勢，國網溫州供電公司與溫州大學電氣與電子工程學院秉持“優勢互補、互惠互利、合作雙贏”的原則，在教學、科研等方面開展多層次的廣泛合作，共建電氣教學實踐基地，聯合開展科研項目，建立穩定、緊密的合作關系[13-14]

本維度通過雙方的合作，安排學生到國網溫州供電公司進行實踐（圖4），將專業與產業對接、課程設置與職業標準對接、教學及實踐過程與研發生產過程對接，為培養學生的創新創業能力提供實踐環境。國網溫州供電公司作為校外企業實踐基地，安排工程技術人員作為培訓教師對學生進行實踐操作教學，涉及電力安全工作規程、安全工器具的使用和管理、事故案例分析、一次設備、二次系統、變電站巡視及紅外測溫、倒閘操作和開票技能等內容。學生通過校外實踐學習，對實際設備的了解更加具體、全面，激發對電力系統、智能電網的興趣，提升創新創業能力。

3多維嵌入實踐教學模式實施成效

教師團隊通過建立課程理論教學、校內專業特色實驗室實踐教學、校內實踐、校外企業實踐四維校外企業實踐：國網溫州供電公司將專業與產業對接、課程設置與職業標準對接、教學及實踐過程與研發生產過程對接，為培養學生的創新創業能力提供實踐環境嵌入的實踐教學模式，循序漸進地幫助學生獲得對專業理論知識、電力系統設備等的更為深刻的認識。這一教學模式從構建到實施，得到了學生的普遍認可，推動了學生基礎實踐能力、綜合應用能力和創新創業能力的提升，學生的知識體系更加完善，對實際設備的認識更為深刻，為適應電網工作崗位需求奠定了堅實基礎。

圖3校內實踐