5G時代傳統電氣工程課程體系面臨的挑戰

辛守喬　陳仁輝

摘 要：5G時代泛在電力物聯網對高校電氣工程課程體系的設置提出新的要求，大學電氣工程教學應將基礎課程、必修專業課程以及選修專業課程組成有機的統一體;加強基礎課程與必修專業課程的知識點融合，提高大數據、物聯網、人工智能、區塊鏈等現代新工科選修專業課的比例，根據電氣專業特點合理設定選修內容;通過引進雙師型老師、企業工程師，產、學、研校企合作等手段，提高教育教學質量。調整優化培養目標，著重學生的創新性思維與實踐中的精湛技術能力培養。

關鍵詞：5G;泛在電力物聯網;選修專業課程;電氣工程

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

5G時代的來臨，意味著信息傳輸更快、容量更大、可靠性更高，5G技術在未來定會引發新的世界技術革命，產生新的社會分工變革。5G時代泛在電力物聯網的建設是國家在世界經濟格局發生變化，國內經濟轉型時期做出的重要決定[1]。

泛在電力物聯網將實現風、日、生物質、潮汐、地熱等清潔能源的立體空間互補與消納。供電方和售電方的角色也會在泛在電力物聯網時代發生變化，雙方將處于統一體，你中有我，我中有你。任何清潔電力能源的生產單位及個人可以通過云電力競價上網，將電力賣給其他企業及個人，也可以購買其他供電方的電能。電力系統的生產、傳輸、分配與消費四個環節將會以5G技術為載體，利用大數據、區塊鏈、人工智能的現代科學技術徹底實現電力網絡的萬物互聯。同時，定制型的個性化服務[2，3]，打造云電力信息網絡平臺，實現機關、企業、用戶等不同客戶的差異化信息獲取將是電力物聯網的一個重要功能。此外，在提高服務質量的同時，泛在電力物聯網將會吸引更多的社會機構和人力資源參與到建設中來、協同開展技術攻關，提升網絡安全。

由此可見，5G時代泛在電力物聯網將是一個延伸到各個電力電氣行業的產業鏈[4]，促進整個電力電氣行業的生產消費格局發生變革，本質上是以5G技術為通信手段，以泛在電力物聯網技術為平臺，對社會資本、人力資源，各種生產要素的重新組合與優化。與此同時，泛在電力物聯網所帶來的能源消費變革必然導致社會行業對電力電氣工程專業人才提出更高的要求，電力電氣人才的競爭相對以前也更加激烈和多元化，這就決定了高校各種專業課程體系的設置要與時俱進，體現時代特征，發現原有課程體系設置的不足之處，以便進行相應的改革。

一、泛在電力物聯網呼喚復合型電氣人才

（一）建設泛在電力物聯網的物質基礎及意義

特高壓電網、智能電網是國家電網公司“三集五大”的戰略體現，為泛在電力物聯網的發展提供了參考和借鑒。泛在電力物聯網是智能電網發展的繼承，是更加廣泛意義上的智能電網，不僅包括電力系統及設備，而且包括頂層服務與應用;而智能電網則為泛在電力物聯網的實現提供了堅實的基礎，為萬物互聯提供了保障。具體表現在：（1）傳統電力電氣設備的運行操作由電纜直接驅動轉變成光纖通信智能終端驅動，同時智能終端可以采集設備狀態信息回傳到集控中心。（2）送變電設備的溫度、濕度、灰密度測試由運維人員采用手持式設備進行巡視記錄。目前500kV以上的變電站已經全部實現機器人巡視，數據統一采集、統一傳輸。（3）射頻標簽、zigbee技術的應用初步實現了電力設備的動態組網和數據單向傳輸。（4）公司建成的ERP系統，對每個勞動力，勞動工具進行身份編號統一管理，大到輸變電設備，小到扳手，實現所有“人，財，物”的資產全壽命周期監控和精細化管理。（5）通過建設輸配網智能系統對設備進行精益化管理，實現主配網設備實時狀態檢測和自我分析、判斷、處理。電力設備從投運到報廢的整個資產全壽命周期中，泛在電力物聯網將會對它的運行工況進行全面監測，將信息的獲取和應用進行時空分離并使其成為增值資源。對于多數相關企業來說，無需親臨電力系統實體，也無需了解電力系統的運行機制，就可以利用電力物聯網云的后臺數據開發出各種實用技術服務其他企業和個人并獲取報酬。可以想象，泛在電力物聯網的建設必將產生大量以電力數據應用為核心的服務型科技企業，開辟新的市場。

（二）泛在電力物聯網對高校電氣學科的要求

電氣工程專業課程教學方面，應積極吸納物聯網、大數據和人工智能等理論知識，因地因時增加實踐類授課環節和學時，構建校內、外教學資源，培養符合5G時代泛在電力物聯網要求的復合型電氣人才。有條件的高校可以與企業聯合建立“產、學、研”教學實踐基地，以學懂、學透、能用、會用為宗旨，通過校內授課、企業實操和產學結對互助等形式夯實學生的理論基礎，提高學生的操作技能及交叉學科應用能力。科研方面，高校電氣學科科研團隊的建設，應吸收交叉學科領域的人員，積極與校內外的物聯網、AI等學院、公司合作，了解行業動態，提升綜合科研實力。

二、傳統電氣工程專業課程體系的不足

（一）教材內容重復，浪費師生精力

高校電氣工程及其自動化專業所設置的各種專業課程，教材選用和內容選擇及師資力量的搭配共同構成了該學科的課程體系。對于教材選用和內容取舍應該充分考慮到不同專業課程的特點以及它們的聯系。但是對于教材的選擇和內容的選取往往是以各授課教師的個人意志為轉移，缺乏對教材內容及側重點的統一調研，因此在實際授課過程中，相似或相近的內容被重復的講授，主要體現在如下兩點：

（1）專業基礎課程與專業核心課程的內容重復。例如，電機學屬于基礎課，側重電機的基本工作原理分析，電力拖動屬于核心課，側重于電機的控制應用，但是仍然有近三分之一的電機基本工作原理方面的內容出現在電力拖動課程中，無形中浪費了學生的學時，也增加了學生的負擔。

（2）教科書訂購選擇不嚴肅導致專業核心課程的內容重復。譬如教材《發電廠電氣部分》和《工廠供配電》都是電氣工程及其自動化專業學生必修的核心課程，其教材內容大部分一樣，只是稱呼不同。但是在教材征訂過程中，缺乏相關的內容審核機制，其結果就是教師重復備課，學生重復上課。下表列舉了目前電氣工程部分專業課的內容重復情況。

誠然，教材的內容有重復并不是說編者不熟悉專業課的理論體系，而是學院各系在進行專業課設置的時候缺乏必要的協調統一。

（二）理論與實際聯系較弱，學生吸收困難

以我校電氣工程專業為例，在電氣工程課堂教學中，盡管多數老師在備課階段進行了充分的準備，授課過程也采用了PPT、視頻多媒體、提問互動、線下答疑和游戲搶答等多種表現形式，但是仍舊局限于教科書的內容知識點，缺乏外延擴展，教學目標以學生掌握教材知識點為準，而不是如何應用該知識，以至于學生對專業知識的應用條件、背景及場合比較模糊，知識體系不健全。一堂課下來，學生只是掌握了基本的概念、定理，聽課效果好的同學可以進行簡單的計算，但是多數學生對于知識點的具體工程應用及各個專業課內容的聯系缺乏認知，難以進一步夯實理論基礎，更不要提靈活運用。

（三）內容難以體現時代特征和需求，專業學科發展缺少創新

教師對于教學的內容缺乏認知度與更新[5，6]，使得傳統電氣工程專業課程設置不適應現代電力電氣的發展趨勢。文獻[7]提出設置專業化的電氣工程及自動化課程并改變教師的教學理念。文獻[4]提出減少公共基礎課的學時，以學生的愛好為導向增加專業課學時。將電氣工程專業劃分為若干方向，根據方向特點增加配套課程。文獻[8]在課程規劃方面更加注重學科發展方向，專業特色明確。文獻[9]注重學生的就業領域，把學生的興趣和要從事的工作對接起來，在以結果為導向的電氣工程專業教學改革探索中提出以崗位能力要求為內容，充分對接國家電氣工程行業要求。

上述幾種課程體系改革方案在本專業領域能夠讓學生的學習變得更加有針對性，目標明確。但是隨著5G時代通信和信息技術在各領域的滲透，企業對“業務專一”模式培養的電氣工程畢業生提出了更高的創新性和適應性要求。因此，作為電氣人才培養的主要手段——電氣工程專業，應不斷創新，適應新時代要求，優化與改革現有的電氣工程本科專業課程體系，培養新時代復合型電氣人才。

參考文獻：

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[9]張文娟，張志剛.以結果為導向的電氣工程專業教學改革探索[J].中國電力教育，2018，（03）：71-73.

作者簡介：辛守喬（1980— ），男，漢族，吉林長春人，博士，講師，研究方向：智能電網;陳仁輝（1985— ），男，漢族，吉林長春人，碩士，講師，研究方向：配網自動。