“雙碳”目標背景下“三階+四化+五步”混合式教學創新與實踐

摘? 要：為有效服務國家“雙碳”目標，為高校在低碳領域專業、學科建設以及人才培養方面盡一份力，團隊教師對“電工電子學”系列課程進行改革，創新性地構建了“雙碳”目標背景下的“三階+四化+五步”教學創新模式。該模式從課程目標確立、教學內容設計、教學手段運用、考核方式改革等方面入手，以慕課資源為前導，從生活實例出發，以問題驅動展開，以課程思政貫穿，以低碳技術為拓展。教學實踐表明效果較好，有利于學生低碳意識的覺醒和能力價值的培養。

關鍵詞：“雙碳”目標；電類基礎課程；教學改革

中圖分類號：TP39；G434? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2023）05-0175-05

Blending Learning Innovation and Practice of“Three-Stage + Four-Modernization + Five-Step”under the Background of “Double Carbon”Goal

—A Case of “Electrician Electronics”

YANG Yang

（School of Mechanical and Control Engineering， Shandong Institute of Petroleum and Chemical Technology， Dongying? 257061， China）

Abstract： In order to effectively serve the national“double carbon”goal and make a contribution to the specialty， discipline construction and personnel training in low-carbon field in colleges and universities， team teachers have reformed the series of courses of “Electrician Electronics”， and innovatively constructed the “three-stage + four-modernization + five-step” teaching innovation mode under the background of“double carbon”goal. This model starts with the establishment of curriculum objectives， the design of teaching contents， the use of teaching means， the reform of assessment methods， and other aspects， takes the MOOC resources as the forerunner， starts with life examples， develops with problem-driven， runs through the ideological and political courses， and expands with low-carbon technology. The teaching practice shows that the effect is good， which is conducive to the awakening of students' low-carbon consciousness and the cultivation of ability value.

Keywords： “dual carbon”goal; basic courses of electricity; teaching reform

0? 引? 言

我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值、2060年前實現碳中和，是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策，也是我國政府對世界作出的莊嚴承諾[1]。為實現該目標，國務院發布了《關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》[2]，明確提出要“創新人才培養模式，鼓勵高等學校加快新能源、儲能、氫能、碳減排、碳匯、碳排放權交易等學科建設和人才培養”，再次強調了高校在低碳領域的專業、學科建設以及人才培養對我國碳達峰碳中和目標的實現具有重要的助推作用[3，4]。雖然我國在大力推進雙碳目標過程中，意識到低碳教育的重要性，但是缺乏對低碳專業人才系統性的培養，更別說具體到某個專業某門課程進行改革。

1? 課程基本情況

“電工電子學”是面向“機械、材控、化工、儲運等非電類理工科”等專業開設的公共基礎課，是整個本科期間唯一一門系統學習“電的理論與基本應用”的課程。我校該課程由“電工電子學[2-1]”和“電工電子學[2-2]”兩部分組成，分別在兩個學期講授，共64理論學時（2學分），實驗獨立成課。2021—2022—1學期課程加大專業相關碳中和技術知識拓展，著重培養學生理解“碳達峰、碳中和”的深刻內涵和重大意義，形成簡約、適度、綠色、低碳生活方式。

為有效服務國家“雙碳”目標課題組教師認為提供科技與管理復合型人才，首先應注重教師和學生“雙碳”戰略目標重要性意識的覺醒和提升，其次教師在課堂教學過程中，除基礎理論傳授外，應加大相關科技前沿知識的引入，例如電類基礎教學中引入可再生能源、智慧能源、智慧電網、清潔功能氫能儲能等領域科技發展[5，6]，最后應重視交叉學科教師間有效溝通和交流，實現低碳專業學科交叉有效融合。

2? 教學“痛點”問題

我校是應用型普通本科高校，多數學生踏實好學，但是部分學生大學物理、高等數學等先修課程學習基礎較差，同時缺乏自主學習、實踐動手能力。學生在學習這門課時通常會面臨不知道知識學了有什么用，上課一聽就懂、下課一做就錯等問題。這些學生遇到的難題，也是教學痛點問題。

2.1? 思想引領不足

教學目標思想引領不足，學生個體需求沒有滿足。學生思想引領不足，沒有針對不同層面的學生，制定不同培養目標。同時知識目標和德育目標融合不足，難以實現潤物無聲的德育效果。

2.2? 理論與實際嚴重脫節

教學內容理論與實際嚴重脫節，社會前沿性不強。教學過度追求公式推導、理論分析，導致部分學生只會死記硬背，甚至連知識基本應用都不了解，更別說將所學理論應用于實踐。與此同時，學生對“雙碳”目標理解不夠，與專業相關的知識點沒有引起重視。教師如何重構拓展課程內容，密切聯系生產生活的同時，提高學生低碳意識，是亟待解決的問題。

2.3? 缺乏系統性設計

教學活動缺乏系統性設計，學生深度學習不夠。教師主導課堂，學生被動學習，單向性的知識傳遞方式和應試考核評價手段占主導地位，以學為中心的教學模式沒有真正構建起來。

3? 課程改革與創新

3.1? 創新教學理念

為解決上述教學“痛點”問題，本課程秉承“理論知識傳授、低碳科技融合、工科價值塑造”的理念，課程組重構教學內容、創新教學模式，通過引入優質MOOC課程、自建本土SPOCS課程，從課前、課中和課后三個階段展開“引、導、探、測、練”五步教學法；針對不同學生學習基礎、學習能力與學習預期設定的“初階、中階和高階”三階教學目標；整個過程體現學習自主化、互動參與化、課程思政化、能力拓展化。

3.2? 創新教學目標

通過本課程學習，應具備如下知識、能力：

（1）知識目標。學生理解電工電子理論知識，掌握電工電子電路基本分析方法。

（2）能力目標。培養學生自主、合作學習能力，培養分析解決專業中電工電子工程問題能力和建立與電學知識相關的終身學習能力。

（3）素質目標。培養學生實事求是、科學嚴謹的工作作風、邏輯辯證思維，具備科學研究素養與家國情懷。

（4）創新目標。課程融入相關專業碳中和技術知識，培養學生對“雙碳”目標有感性、直接的認識。

3.3? 創新教學內容

在滿足教學大綱和課程目標的前提下，重構教學內容，將課程內容劃分為四個大項目、15個小項目，如圖1所示。課前團隊教師精選“中國大學MOOC”國家級、省級課程視頻，將基本原理、基礎概念采取線上視頻學習+自測方法。

3.3.1? 課中基于生活實例導入課程

因為我校部分學生基礎較弱，對公式、定理有一定的抵觸畏難情緒。課題組教師教學中結合生活實例進行課程導入，如圖2所示，從應用出發引出原理，保證課堂理論教學不脫離實際生活。例如：從手機充電器實現交流電到直流電的轉換后才能給手機充電引出整流電路的功能和原理、從介紹日光燈工作過程引出提高功率因數意義和方法等。

以問題為突破口反向設計教學內容，例如在講授“整流電路”這一節，通過引入“為什么手機充電器必須將交流電轉換成直流電才能使用”“為什么日常生活中碰到的設備幾乎都用直流電，但進戶的電線卻是交流電”“直流電好還是交流電好”等多個環環相扣、層層遞進的一系列問題，激發學生學習興趣，引導學生更好地掌握整流電路定義、工作原理、參數計算等問題，如圖3所示。

3.3.2? “雙碳”目標下的課程思政和能力拓展

在借助實際應用實例進行基礎知識傳授的同時，低碳科技相關的前沿性、高階性、創新性的內容也被融入課程，而隨著近年來產業技術進步、效率提升，新建光伏發電、風電項目成本不斷下降，風電、光電平價上網的條件已經具備[7，8]，可以更好體現光伏發電、風電的綠色電力價值。特高壓直流輸電具有遠距離、大容量、低損耗、少占地的綜合優勢，是實現雙碳目標的有效途徑之一[9]。智能電網通過調整能源結構，實現煤和天然氣的清潔、高效利用，發展可再生能源、分布式能源系統，助力我國走能源為主的低碳、無碳能源之路[10，11]。將課程思政融入低碳科技，提煉課程思政元素，讓學生自己體會到課程內容中的思政，實現對學生家國情懷、創新精神、工程素養、職業道德的培養。將課程思政和低碳科技有效融入，在學習相關專業前沿知識的同時，助力大學生提升生態文明素養，讓綠色生活方式成為青春時尚，為打造美麗中國貢獻力量。

本課程在融入專業相關碳中和技術的同時，提高專業課教師人文素養和掌握學生思政狀態，建立課程德育目標、充分挖掘專業課程的思想政治資源，最后利用新媒體引入啟發式、案例式、混合式等先進的教學理念和教學手段，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，做到“全方面、全方位”育人，實現對學生家國情懷、創新精神、工程素養、職業道德的培養[12，13]。

3.4? 創新教學方法和手段

課前、課堂、課后三個環節，開展“三階+四化+五步”教學模式。

課前：側重學生自主學習知識，借助內容重構、發布任務、分析數據、督學答疑引導學生開展自主學習。如圖4所示。

課中：課堂關注生生、師生交流應用，通過實例引入、教師精講、科研思政、促進教學，如圖5所示。

課后：課后注重能力提升拓展思維，課后任務、教學反思、團隊研討、提升素養，如圖6所示。

以整流電路為例：

引：課前完成MOOC視頻+小組作業（生活中常見的直流穩壓電源搜集），教學過程體現學生學習自主化。

導：課中基于生活實例、遞進式問題導入課程。

問題1：為什么將交流電轉換成直流電才能使用？

問題2：為什么進戶的電是交流電？

問題3：直流電好還是交流電好？

達成基礎概念、基本功能理解的初階教學目標。

探：課中以問題為導向探究式教學。

測：課中個人測試、小組討論等檢測學習效果。

教學內容體現課程思政化，教學過程體現互動參與化，達成掌握分析、設計電路的中階教學目標。

練：課中高階知識拓展+課后競賽、項目參與。

3.5? 多元化考核體系

有效使用超星和雨課堂智慧教學工具，課程成績體驗線上與線下、個人與小組、過程與終結，總成績課程由四部分組成：課前MOOC學習成績（10%）：包括視頻觀看、隨堂測驗；課堂表現成績（15%）：包括個人測試、小組測試成績；課后主觀題成績（15%）：包括小組作業、思維導圖、文獻閱讀和計算題等；期末考試成績（60%）：期末考試卷面成績。

4? 結? 論

經過教學創新，學生主動性和積極性大大提高。2020—2021—2學期采用混合式教學的班級對比平行班，80分以上混合式教學班占87%，平行班占79%；不及格率混合式教學班占6%，平行班占13%；平均成績混合式教學班85.4%，平行班72%。從結果看出對中上等學生的學習積極性和學習效果有明顯提升，對基礎較差的學生提供了更有針對性的學習和幫助，教師教學能力顯著提升，教師教學成績優異，師德師風建設、課程建設和團隊建設成果豐碩。

本課程經過“三階+四化+五步”創新的探索和實踐，實現了從傳統課堂向智慧課堂、理論課堂向能力課堂、封閉課堂向開放課堂的轉變。在今后的教學過程中，將繼續優化教學內容、更新典型案例、持續迭代碳中和相關技術，將雙碳科技和課程教學更好融入。

但是該教學改革還存在以下問題：

“雙碳”相關科技沒有具體教材可以參考，只能由教師網絡搜集相關資料。雖然沒有太多的參考教材，但是通過此次教學改革，學生能夠理解“碳達峰、碳中和”的深刻內涵和重大意義，培養節約意識、環保意識、生態意識的同時，形成簡約、適度、綠色、低碳生活方式，從學生的角度助力國家“碳達峰、碳中和”戰略目標實現。

進入“雙碳”時代，綠色低碳發展戰略已成為各界共識，而智能化、低碳化的產業發展需要更多高水平的專業技能人才支撐。電力行業是低碳減排的主戰場，會影響低碳經濟的實施與發展，從電類基礎課程改革入手，創建雙碳目標背景下教學改革實踐，有助于為電類相關行業培養和輸送高水平應用型人才。

參考文獻：

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作者簡介：楊揚（1986—），女，漢族，山東淄博人，副教授，碩士，研究方向：電工基礎理論教學、電力系統研究工作。

收稿日期：2022-10-01

基金項目：山東省本科高校教學改革研究項目（Z2016M095）；山東石油化工學院校級課程思政改革項目（JGYB202227）