新工科背景下輸電線路工程專業實踐教學改革

黃 力，唐 波，牛媛媛

（三峽大學 a.輸電線路工程國家級實驗教學示范中心；b.電氣與新能源學院；c.材料與化工學院，湖北 宜昌 443002）

引言

隨著工程新技術、科技新知識的不斷涌現，工程科技成為推動人類社會發展的重要引擎，高等工程教育已由注重科學研究的“科學范式”轉換為注重實踐的“工程范式”，為高校人才培養帶來了重大變革［1］。教育部提出的新工科建設，對高等工程教育提出了新的要求。實踐教學作為新工科背景下高等工程教育人才培養不可替代的組成部分，是深化學科交叉整合，提升學生思想、能力和素質的重要手段［2-4］。輸電線路工程專業具有與工程教育聯系緊密的天然特點，更需要在新工科背景下積極以立德樹人為引領，培養未來多元化、創新型卓越工程人才［5］。三峽大學輸電線路工程專業通過深入研究專業的學科知識層次、專業知識領域，挖掘實踐教學思政元素，以工程教育專業認證的理念為指引，構建“基礎實驗、綜合作業、創新實訓”的三層次實踐教學體系，對科學、技術、工程知識在多學科、多領域交叉融合，以適應電力行業發展的新態勢，培養具有解決復雜工程問題能力的復合型社會主義建設人才。

一、輸電線路工程專業實踐教學面臨的挑戰

我校輸電線路工程專業作為全國最早開設輸電線路工程專業的先行者，經過30 多年的發展，依托國家級實驗教學示范中心，以“卓越工程師教育培養計劃”、教育部工程教育專業認證專業為支撐，在人才培養模式、課程教材體系等方面取得了豐富的教學改革成果［6-7］。然而面對以特高壓、無人機、電力物聯網為代表的輸電線路新技術的深度應用，傳統實踐教學思維模式面臨著巨大挑戰［8-9］。

（一）思政育人效果要落實

立德樹人是教育的根本任務，是貫穿高校所有教育教學活動的主脈絡。課程思政需要全體教師的共同參與，在課程設計與教學環節有效地融入思政元素，潛移默化地實現對學生政治與價值引領、科學精神與職業素養培養。而思想政治教育與專業教育在專業實踐教學環節中存在“兩張皮”的現象。專業教師對課程思政的認識不足，更多的精力投入對學生的實踐技能的培養中，對學生職業規范與工程素養等方面強調不夠，忽視了電力行業對專業人員工匠精神及工程報國的職業素養需求［10］。同時，在實踐環節的考核評價中，缺乏對思想政治教育的有效評價，往往依靠指導教師的主觀印象，使思想政治教育難以落到實處。此外，引入的思想政治內容過于生硬，對思政元素的凝練不足，反而影響了專業知識的傳授效果。

（二）實踐教學內容要更新

輸電線路工程中新技術和新工藝的應用日新月異，不斷沖擊著傳統輸電線路工程專業的知識體系與結構。輸電線路設計已從平面圖紙設計轉換到三維立體設計，輸電線路的測量由基于GPS導航系統變為基于北斗導航系統，無人機、機器人等新技術廣泛地應用于輸電線路的巡視與維護中，各類智能化、機械化的設備逐漸取代了傳統的人工操作，輸電線路的架線、施工更具快捷安全性。新技術的出現與應用，對實踐教學提出了更高的要求。而現實教學中受實踐場地、實踐設備、師資隊伍等多方面因素制約，實踐教學課程內容陳舊、更新緩慢，存在實踐教學目標與用人單位需求之間脫節的弊端。

（三）綜合能力培養要加強

在傳統的實踐教學中，教學活動包括實驗、實習、課程設計、畢業設計等。其中，實驗教學常以驗證性實驗為主，更側重于對實驗裝置的使用、對實驗原理的理解，培養學生科學的實驗素質。而綜合性、設計性的實驗開展較少，實驗項目的數量有限。同時，學生之間難免出現相互借鑒甚至抄襲的情況。而在課程設計、畢業設計、實習等環節中，實踐教學項目常以單人實驗或實操為主，多人協同項目較少，培養學生的團隊協作能力一直是實踐教學的一個難點。此外，在完成多人協同項目任務時，常會出現“抱大腿”現象，往往是1～2名優秀學生完成了全部的項目任務，而團隊其他成員僅承擔文字編輯等簡單任務。這些傳統的實踐教學方法與模式，在培養學生的綜合能力方面存在一定的不足。

（四）師資隊伍建設要完善

學校輸電線路工程專業缺乏專門的實驗、實踐教學人員，大部分教師均是電氣工程、土木工程、機械工程專業背景出身，對于工程問題的理解往往從單一的專業領域來考慮，容易忽視多個工程、技術及其他因素對復雜工程問題的認識。實驗、實踐教學的指導教師常由專業理論課教師兼任，對實踐教學更多地理解為某項技能的演示或對理論教學的補充，往往從理論角度分析原理，從而導致實驗教學的目標層級較低，難以從解決工程問題的角度來培養學生的工程意識和實踐能力。因此，教師的實踐教學能力“先天不足”，難以挖掘對學生工程實踐能力和工程素養的培養深度。

二、基于“三層次”的輸電線路工程專業實踐教學改革

針對學校輸電線路工程專業實踐教學面臨的問題，本專業全體教師致力于深入研究學科知識層次、專業知識領域，高度契合電力行業對專業人才的需求，提出了以工程教育專業認證的理念為指引，構建“基礎實驗、綜合作業、創新實訓”的實踐教學體系。“三層次”實踐教學體系優化實踐教學課程，注重綜合性項目訓練，對傳統的實踐教學在創新性、綜合性及全周期性等方面進行了改革創新。

（一）構建“三層次”實踐教學體系

基于工程教育專業認證的理念，本專業提出“以學生為中心、電力企業需求為指引、綜合能力培養為導向”的人才培養思路，依托輸電線路工程國家級實驗示范中心平臺，構建輸電線路工程“三層次”實踐教學體系，從夯實基礎能力、增強綜合能力、提升創新能力三個方面，提升實踐教學質量。“三層次”實踐教學體系使教學目標更明確，為實踐教學開展提供了更為具體的途徑。

“三層次”實踐教學體系共分為基礎實驗、綜合作業及創新實訓三個層次。在每一層次的教學中，根據人才培養的目標和要求，細化教學內容、教學方法和教學目標。其中，基礎實驗層次以培養學生的基礎實驗技能為目標，既考慮共性需求，又兼顧特殊要求，設計系統完整的專業基礎實驗項目。基礎實驗由本專業實驗教師統一指導，與專業課程的學習同步進行。綜合作業層次以培養學生的團隊合作和個性化的學習能力為主，通過教師的課題設置，實現不同知識點、不同課程之間的知識整合重構，進一步鞏固學生對專業知識的學習與理解，培養綜合運用所學知識分析與解決問題能力。創新實訓層次采用工程化、協同化的方法，依托國家級實驗教學示范中心的優質硬件資源和師資力量，以種類創新項目、學科競賽和科學研究為載體，培養學生的創新能力、科研能力。

（二）打造校企協作的師資隊伍

優秀的師資隊伍是提升人才培養質量的必要保障，針對實踐教學師資力量不足的問題，在提高本校專職教師實踐教學能力的同時，引入電力行業資源，打造校企協作的師資隊伍。

在專職教師培養方面，鼓勵具有碩士學歷的專職教師繼續攻讀博士學位，在輸電線路工程專業領域進一步探索研究，提升學術水平與科學素質。利用宜昌水電之都、三峽大學水電特色的有利條件，有計劃地安排專職教師在寒暑假期到國網技術學院、宜昌電力勘探設計院有限公司、宜昌供電公司、超高壓公司、國網湖北送變電工程有限公司等企業進行實習鍛煉，幫助教師補充欠缺的工程實踐知識，提升工程實踐經驗，增強參與工程實踐的意識，進而提升教師的實踐教學能力。

此外，聘請來自電力企業生產一線的高級工程師作為兼職教師，全面參與到專業教學活動中。兼職教師除了獨立承擔“輸電線路工程設計”“電力安全工作規程”“電力公司企業文化”“變電站工程設計”等“企業課堂”的教學任務，還與學校專職教師合作，共同承擔綜合作業、校企聯合培訓、畢業設計等實踐類教學任務。同時，充分盤活和激發了輸電線路工程國家級實驗教學示范中心（三峽大學）的功能與作用，在實驗教學中發揮了更大的示范輻射作用。

學校專職教師與企業兼職教師在日常教學活動中的探討與交流，有效解決了電力企業與學校開展人員交流的機制問題，加深了專業建設對電力行業需求的了解，促進了理論教學與實踐教學的深度融合，增強了人才培養的針對性與導向性，有效整合了專業與職業、學科與行業的特點，多角度多維度提煉了課程思政元素，豐富了課程思政案例庫，充分發揮了實踐課程的育人功能。

（三）創新綜合作業教學模式

隨著無人機技術、智能檢修技術、基于北斗的測繪技術等新技術不斷涌現，輸電線路工程專業的知識體系與結構得到了擴充。傳統的實驗、課程設計等實踐教學內容更新緩慢，難以適應新技術、新業態對人才培養的要求。由此，本專業創新性地提出了以學生自由組隊的形式，完成探索性、實踐性和整體性較強的研究課題或工程項目的綜合作業教學模式。

首先由學校專職教師與企業兼職教師共同申報綜合作業課題，經過集體討論、審核通過后，發布給學生自由選擇。綜合作業課題以傳統的實踐教學為基礎，結合學校專職教師的科研項目課題與企業兼職教師的生產工程問題，同時考慮學生興趣、培養目標定制而成。

綜合作業由學生按小組合作完成，通過小組研討、教師指導等方式，自主開展學習和研究。作業考核通過現場匯報和答辯的形式，對小組的成果進行評價。

綜合作業一改傳統的集中式實驗教學模式，采取以項目為導向、以任務為驅動的教學方式，推進學生自主進行深度學習與合作。一方面，師生之間有充分的時間與空間進行交流，教師能夠做到真正的言傳身教與因材施教；同時，學生小組式的合作與協同，有效培養了學生主動學習的意識和團結協作的精神。

三、輸電線路工程實踐教學的實施與效果

新工科背景下的三峽大學輸電線路工程專業“三層次”實踐教學改革，依托輸電線路工程國家級實驗教學示范中心（三峽大學）平臺，以人才培養方案中所設定的畢業要求為標準，與電力行業深度融合，實現實踐教學對學生的全過程培養。

“三層次”實踐教學改革有效培養了學生的實踐能力和創新精神。輸電線路工程專業學生參加學科競賽的成績與質量逐年提升，學生的團隊協作與創新實踐能力得到了充分鍛煉。教學實踐證明，實踐教學的改革有效提升了學生的自主學習能力與創新意識，促進了輸電線路工程專業的人才培養質量。

結語

新工科背景下輸電線路工程專業的實踐教學既面臨挑戰，又存在機遇。三峽大學輸電線路工程專業的“三層次”實踐教學改革，以學生為中心，能力培養與企業需求為導向，重新構建了基礎實驗、綜合作業及創新實訓的教學方法與內容，取得了良好的教學效果，為其他兄弟院校相關專業的實踐教學提供了參考和借鑒，起到了較好的示范引領作用。