“智能電網實驗”課程思政探索與實踐

李文立 吳 婷 姜倩倩 谷 宇

(1.哈爾濱工業大學(深圳),實驗與創新實踐教育中心,深圳 518055)(2.哈爾濱工業大學(深圳),機電工程與自動化學院,深圳 518055)

2019年3月教育部下發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知,強調全面推進課程思政建設,將價值觀融入到知識傳授和能力培養中,實現各類課程與思政課程同向同行,統一顯性教育和隱性教育,形成協同效應,構建全員全程全方位育人大格局[1]。

全國各高校和學科全面推進思政建設,致力于貫徹立德樹人的根本任務,結合學校目標定位和人才培養方向,構建多維度覆蓋、層次遞進、彼此互通的課程思政體系[2]。

在此基礎上,“智能電網實驗”課程作為電氣工程專業的前沿課程,重點圍繞實驗課程的教學內容、教學方法及考核手段等多個維度進行課程思政改革,培養學生樹立正確的“三觀”,滿足新時代要求。

1 融入課程思政的必要性

全面推進課程思政是高校立德樹人的重要任務,課程思政的目標是實現德、知、能三位一體的育人,實現顯性功能和隱形功能的有機融合。切忌認為課程思政是獨立于傳統教學的附加行為,思政教育是思政課的任務,而導致專業教師只注重知識傳授和能力培養,忽略了課程思政的引導學生將個人價值與國家富強、民族復興緊密相連的作用。以“智能電網實驗”為例,其教學內容瞄準學術前沿熱點,仿真難度較高,因此花費較多的時間和精力投入知識的傳道解惑,而忽略了學生的綜合素質培養。所以亟需探索課程思政的教學改革方法,以滿足學生全面發展的需求。

2 思政素材的挖掘與融合

“智能電網”是電氣工程專業本科教學的前沿課程,主要介紹智能電網領域的國內外最新研究成果及發展趨勢,以激發學生自主創新的能力。“智能電網實驗”主要側重于利用仿真分析工具、編程算法等手段培養學生的科學研究能力,實驗內容主要包含“光伏性能研究實驗”“電池儲能設計實驗”“光儲能量協調運行實驗”“新能源并網配網保護實驗”四個部分,重點介紹光伏、電池的基本運行原理,以及新能源并網后對潮流分布、傳統繼電保護的影響。本文深入梳理實驗教學內容,結合價值理念,挖掘實驗內容蘊藏的思政元素,找準專業實驗課與思政教育的融合點,探索課程思政的教學改革方法,構建有效的評判機制,從而達到潤物細無聲的育人效果。

2.1 教學內容與思政結合探討

課程思政建設內容要緊密圍繞全面提高人才培養能力這個核心點展開,將課程目標由單純的知識傳授轉變為價值引領,對“智能電網實驗”教學內容進行思政改革。

1)培養學生攻堅克難、克服萬難的品質

在光伏性能研究實驗過程中,該部分重點介紹光伏發電模塊的特性,并分析光伏陣列輸出受太陽輻照強度、環境和面積等因素的影響。在介紹光伏實驗之前,引出了“碳中和”“碳達峰”等專業術語,引發學生對新能源的濃厚興趣,并播放中國光伏發電技術視頻《改變世界的黑科技,中國光伏發電到底有多厲害》。同時向學生介紹中國發展光伏產業的發展歷程,中國團隊初期受制于多種因素影響,導致各項實驗進展緩慢。因此許多科研工作者冒著風險前往大西北荒地進行光伏研究,最終中國光伏技術躋身全球首位。這背后是中國光伏產業謀變破局的艱辛之路,勇攀世界之巔的突圍之旅。從該角度引出科學研究必定面臨艱難險阻,須克服萬難,百折不撓,激發學生投身科研的熱情,培養學生攻堅克難的奮斗精神。

2) 科學研究需滿足國家重大需求、服務人民

在電池儲能設計研究實驗過程中,除了說明電池雙向DC/DC變換器的原理,電池儲能在面對高滲透率新能源出力不穩定性的情況下,需配合電力系統具備雙向互補的功能。從該出發點引申到科學研究需要滿足國家重大需求,服務于人民生活,培養學生的工程倫理觀,提高學生的愛國意識和社會責任感,在實現中國夢的同時實現人生價值。同時客觀描述我國在科技發展道路缺乏一定的創新性,激發學生投身科學研究的熱情,樹立自主創新意識,強調創新是科學研究的精神內核,鼓勵學生開拓視野,打破常規。

3) 科學研究需滿足國家重大需求、服務人民

在光儲能量協調運行實驗過程中,學生需搭建光伏、儲能、負載、電網等多個模塊,分析新能源并網后的能量流動關系。為了調動學生對該門課程的學習積極性,增加鮮活工程案例,如張家口風光儲輸示范工程是目前國內乃至世界上規模最大的集風力發電、光伏發電、儲能系統、智能輸電“四位一體”的綜合示范項目[3],通過分享該案例激發學生的學習興趣,增強學生的民族自豪感,提升學生對電氣工程專業的認同感。

4) 培養學生建立正確的“實踐觀”

在新能源并網配網保護的實驗過程中,學生需要分析新能源對傳統繼電保護的影響,從數學角度分析實驗數據,利用數據規律掌握其內在故障機理,該過程體現了辯證唯物主義認識論,有助于學生建立正確的“實踐觀”。

如表1所示是電氣工程專業大三本科生16學時的“智能電網實驗”課程內容安排,從全方位、多角度在實驗教學內容滲透思政元素。

表1 “智能電網實驗”課程內容與思政元素

2.2 教學方法設計

教學方法是教學過程的重要環節,教學內容相同,教學方法不同也會呈現出不同的教學效果,因此為了達到“智能電網實驗”課程的思政改革要求,對傳統的教學方法進行如下改進。

1) 多樣性教學

在傳統的教學方式中,教師主要通過口頭講解PPT課程內容,并輔助板書形式完成知識的傳授,教學方式相對單一,學生容易感到枯燥乏味。因此為了活躍課堂教學氛圍,利用圖片、動畫及視頻等多種素材形式,生動形象地展示課程內容。例如,在講授“電池儲能設計實驗”中,播放央視大型工業紀錄片《大國重器》第二季的片段,介紹國內規模最大新能源電池生產基地,讓學生了解到中國通過創新驅動使鋰電產業強勢崛起、領跑全球,激發學生的愛國情懷。

2) 問題引導式教學

問題引導式教學是以問題為引導,從問題角度思考解決方案的教學方式[4]。通過把握解決問題主線,牽引零散的知識點,并在基礎上分析事物發展規律。例如在新能源并網配網保護實驗過程中,光伏出力具有隨機性、波動性,而當大量分布式電源接入配網時,則會影響電力系統安全穩定運行。從問題出發,引導學生思考影響規律,掌握其內在故障機理,進而提出一種創新的保護方案,培養學生解決問題的能力和深入探索的能力。

3) 討論式教學

除了講授方法,還采用了討論式教學方法[5],通過設置開放性討論題庫,鼓勵學生深入挖掘社會熱點問題,自由組合學習小組,通過成員之間的討論可以促進思維碰撞,提出新的觀點和想法,培養學生的開放性思維能力。例如:在講授“光儲能量協調運行實驗”時,設置開放性討論題庫,題目包含但不限于總結家庭屋頂光伏發電的利與弊、市場環境下光伏售電交易機制及策略、電改新政下售電公司的發展前景等等。學生們通過查閱相關資料和深入的討論,能夠更加深刻地理解目前光伏發電市場的實際情況。這樣可幫助學生在探索的過程中獲取知識、掌握方法,培養學生學習的主動性和積極性。

2.3 多元考核評價體系設計

課程考核及評價體系是課程建設的重要組成部分,是檢驗課程建設效果的重要手段。通過不斷探索應用多元化考核評價體系,將課程評價從知識掌握、能力培養拓展到人文素養、價值塑造等多維度的評價體系(如圖1所示)。同時注重過程性評價,在整個課堂添加價值取向、愛國情懷、自學能力等考核維度,充分調動學生主動學習的積極性,全面客觀反映課程思政教學改革的效果。

圖1 多元考核評價體系設計

3 結語

思政教育是高等學校構建科學合理教學體系的重要組成部分,對大學生的成長具有潛移默化的影響。以電氣工程專業的“智能電網實驗”課程為例,針對該實驗課程的教學內容、教學方法及考核手段等多個維度進行課程思政改革,以期為電氣工程專業的課程思政建設提供新的思路。后續仍將不斷推進“智能電網”課程的教學改革,深度提煉專業課程中所蘊含的思想價值,合理拓展實驗課程的廣度、深度,提升實驗課程的溫度,以構建全方位育人大格局。