創新視閾下專業導向型研究生教學模式構建與實踐*
——以現代電力系統分析為例

何柏娜 黃桂春 安韻竹 孟繁玉 胡元潮

山東理工大學電氣與電子工程學院 山東淄博 255049

0 引言

研究生作為我國高層次人才培養和創新創造能力提升的重要儲備資源，在當今大數據時代背景下的地位和作用進一步彰顯[1-2]。近年來，隨著“碳中和、碳達峰”目標的提出[3-4]，我國電力產業結構日新月異，電力工業的發展不僅需要更多的高精尖科技人才，同樣對一專多能的應用型、專業型人才的需求與日俱增。電氣專業研究生課程內容、授課方式的改革成為推動社會電力工業發展的有力跳板。課程教學是研究生創新能力培養和“三觀”價值引領的切入點和關鍵環節[3]。專業素質能力培養，創新思維引導，開拓國際視野，是提高研究生人才培養質量的有效途徑。

現代電力系統分析是進行電力系統領域研究與從事電力行業相關職業所必備的專業基礎課程。從教學目標看，該課程有助于學生掌握電力系統基本分析方法，從而對電力系統暫態故障作出準確分析并提供解決方案[6]。從能力培養目標看，現代電力系統分析課程所培養的專業實踐能力、創新思維能力、團隊協作能力均是電氣工程專業人才必備的基本能力。

此外，本課程注重對學生實踐能力與應用能力的培養，采取理論與實踐相結合的教學方式，對形成電氣工程專業的特色培養模式至關重要。

1 課程體系建設

1.1 知識結構

為了適應“寬口徑、重實踐、研究型”的現代教育發展趨勢，本課程以“優化理論課程，強化實踐環節”為核心思路，將原電力系統穩態、故障、穩定和保護四門課優化重組，使教學內容“少精寬新”，適應現代高等教育的要求。

知識構成由課堂講授與自主學習兩部分構成，分別占比40%、20%，總占比為60%。設置32 學時，重點講述電力系統最優潮流、高壓直流輸電與柔性輸電、電力系統暫態穩定分析等內容；能力構成可分為仿真設計、綜合設計、創新性研究三部分，分別占比10%、10%、20%，總占比為40%，是當代碩士研究生結合學科發展最新進展、動態深入領會現代電力系統分析方法能力的體現，有助于提高學生在實際科研工作中應用相關原理和分析方法的水平，與學校、學院發展規劃及應用型研究人才培養策略高度契合。

1.2 建設途徑

1.2.1 采用多種教學方法，培養學生的知識結構和創新能力

在多年的教學實踐中，課題組十分重視教學方法與教學手段的改進，注意啟發學生思維，在課堂教學上采用啟發式、探究式、比較式、互動式等教學法[7]，根據電力工業最新發展要求，更新與優化了課程教學內容，提出了以電力工程應用為主體的“理論教學、實踐教學、專題研究”三位一體的有機融合型課程體系，突出對研究生自主學習及科學研究能力的培養。

1.2.2 實施分模塊團隊教學，促進學生個性化培養，提高教學質量

課題組通過實施分模塊團隊教學，從教師科研方面看，促進了教師學術科研的開展，以教學促科研。實踐證明，以科研作為教學支撐，教師能夠增強學問，為學生提供啟發性知識，培養創新人才。從教學效果來看，分模塊教學改變了長期以來教學過程中存在的內容不夠深刻、不夠精確、缺乏實效與針對性等弊端，教師向學生充分展示自身所具有的講授風格、教學品質、教學與科研經驗等優勢，一定程度上提高了學生的學習興趣，使教學改革有突破性進展。

1.2.3 過程性評價和終結性評價相結合的考核方式

采用過程性評價和終結性評價相結合的考核方式以準確反映學生日常學習狀態以及學習成效，將在線作業、在線測試成績、考勤等計入考核，設計了“雙考一寫一研”的課程考核標準，維度與權重如下。

1）雙考：分為期末考核測試與翻轉課堂考核，權重分別為40%和10%。利用計算機從題庫中抽題，學生上機考試或者書面閉卷考試，采取期末考試的形式考查理論掌握程度；將學生隨機分組，根據課程重點前沿內容進行團隊考核，下設選題、課件制作、現場匯報、組內互評等子項，設計每項權重，根據小組及個人表現綜合評分，提高研究生團隊協作與語言表述能力。

2）一寫：課程論文撰寫，權重為30%。學生參考翻轉課堂展示的研究內容，結合自身課題，撰寫一篇課程論文。論文格式應符合學術寫作規范，教師根據課程論文選題、內容結構、格式、邏輯性等方面綜合評分。

3）一研：專題報告調研，權重為20%。學生通過充分調研，每組選擇一個與課程內容相關的最新科研進展與熱門且有前景的研究領域，提交一份專題報告。專題報告應充分體現該研究方向的研究背景、研究現狀、發展趨勢等內容。

2 基于雙語雙線混合式的教學模式設計與實踐

課題組將現代電力系統分析課程特點與研究生教育特點相結合，吸收國際慕課先進教學理念，借助精品課程網站和雨課堂教學平臺，采取線上線下混合的翻轉課堂教學模式，面向碩士研究生進行中英雙語授課，提供網絡教學中英雙語多邊交互環境，為碩士研究生今后從事電力系統相關課題研究打下基礎。

2.1 優化整合教學內容，創新課程教學體系

根據電力工業的發展的要求，課題組成員經過反復研究與實踐，提出了以電力工程應用為主體的“理論教學、實踐教學、專題研究”三位一體的有機融合型課程體系，分為理論教學體系和實踐教學體系兩大部分。

理論教學體系按照“加強基礎性、突出應用性”的教學內容改革思路，采用“同類合并、相對集中、教學內容與當前專業最新技術相結合”的原則，將教學內容優化重組為“電力系統數學模型計算”和“電力系統前沿技術”，并編寫了配套的習題集。此外，課程課時隨專業設置的改革減少，因此，教師在課堂教學中應聚焦內容的重點和難點，同時必須保證內容的系統性和連續性。所以，教師在制訂授課計劃時應有所側重，對于內容相對簡單的章節，可作為學習任務讓學生獨立去完成。

實踐教學體系按照“面向工程、突出能力培養”的教學改革思路，在課程實踐中，采用校企聯合培養的模式，聘請企業的專業技術人員為客座教授，參與課程教學和實踐，從而實現對學生的工程應用能力、創新能力的培養。

兩大體系相互滲透、相輔相成，重組后的課程教學內容與知識結構更加科學合理、先進實用。

2.2 創新雙語教學，夯實學生專業基礎

課題組拋棄傳統的灌輸式中文教學，以引導學生思考為核心，采用啟發式和討論式的“中英文雙語教學”，給學生留出充分的思考空間。在課程資源庫建設中，收集大量課程所需要的國內外電子課件、PPT 講稿、案例、工程設計標準等文本類資源，名師講座、專家報告等視頻類資源。

同時，廣泛吸收借鑒國內優秀教學資源，選取國內權威教材，推薦國外優秀教材，兼收并蓄，開闊學生視野；使用中英文雙語教學，突出對研究生外文閱讀能力及科學研究能力的培養。

學生可以更好地了解學科發展方向及國內外研究前沿，進一步培養學生廣闊的學術視野和學術原創精神。在教學過程中，鼓勵學生大膽提出新穎的問題，對學生知識性、結論性的錯誤判斷，不要馬上給予否定，要以點撥為主，用暗示提醒的方法讓學生繼續思考。

此外，課題組以現代電力系統分析數學模型分析為主線，將教學內容分成若干模塊，每位教師根據自己的專業背景和特點承擔一兩個模塊的雙語教學任務，使授課內容更加精細化、專業化。

2.3 立足移動教學平臺，拓寬課程教學途徑

依據電氣工程及自動化專業的人才培養目標，從課程、單元、知識點和基本素材四個層次對課程進行結構化、系統化設計與建設，開發了課程標準、課程設計、考核標準、教學課件、案例庫、習題庫、微視頻、動畫、圖片等各類教學資源600 多個。

根據課程目標和教學大綱，分析課程教學內容組成、關聯和層次，分塊分層細化課程內容，分解出16 個子模塊，60 個關鍵知識點，并設計60 余個微課程和小測試；針對課程的難點和重點，開發多套自選研究專題，供學生進行創新性研究；借助雨課堂移動教學平臺，創新“一主線二并重三結合”混合式教學模式改革實踐，創建“興趣培養—理論教學—工程實踐”多層級交叉融合的工學一體化教學新方法，有效地激發了學生的學習興趣，開辟研究生科研素養培養的新途徑和新方法，解決了當前研究生課程教學中內容陳舊，理論、實驗和工程研究相對獨立，學生工程應用能力、創新能力差、學習主動性不高等教學中存在的突出問題，取得良好效果。

2.4 與工程相結合，增強實踐能力

在實踐環節中，課題組成員帶領學生參觀研究生實踐基地，使學生體會到電力系統分析在調度、運行方式等方面的應用；在培訓基地學生可以實際動手操作隔離開關、接地開關等設備，進行停電、送電的操作，使學生與電力系統零距離接觸，切身體會電力系統的每一個設備的作用，大大提高學生的實際動手能力。

此外，邀請中國電科院新能源所的工程師以視頻、網絡直播和面授的形式向學生分享其豐富的工程實踐經驗。校外指導教師具有多年工程經歷，可為教學提供全新的切入點，為學生提供嶄新視角，對教師授課、學生聽課具有積極的推動作用。

3 案例分析與改革效果

課題組根據教學大綱，從三方面建立課程目標，作為現代電力系統分析課程教學達成度的考核標準。課程目標1 從學習能力的角度出發，使學生掌握現代電力系統分析原理與計算機算法；課程目標2 結合電力系統行業發展動態，訓練和培養學生計算、分析和解決工程實際問題的能力；課程目標3 旨在培養學生團隊合作、溝通交流、職業道德素養等綜合能力。

課題組將現代電力系統分析課程新型教學模式的構建方案應用于2020 級電氣工程專業碩士研究生課程教學實踐，對方案成效進行驗證。課程達成度如圖1 所示。

圖1 現代電力系統分析課程達成度分析

從圖1 可知，整體課程目標達成度均達80%以上，其中，全部學生的課程目標1 和課程目標3 的達成度均位于基準線上，僅個別學生的課程目標2未達到培養目標。

結果表明，新教學模式提高了研究生綜合能力的教學效果，可以適應新時代下數字化自主性學習的時代要求，促進現代電力系統分析課程改革工作不斷向縱深發展。

4 結束語

本文充分考慮研究生現代電力系統分析課程體系的客觀要求，不斷優化重組整合課程與體系結構，采用“線上線下、中英雙語”雙通道并行的教學模式，徹底改變傳統教學手段、教學方法和考核方式，實現課程一體化教學。通過對2020 級電氣工程專業研究生的教學實踐，進一步驗證了方案的效果及可行性，為新時代下具有專業導向性的研究生教學模式的構建提供了參考。