工科院校電氣專業思政元素實施方案探討

陳立征 曹立霞 石嘉川 鄭學漢 侯傳晶

(山東建筑大學 信息與電氣工程學院,濟南 250101)

2016年,習近平總書記在全國高校思政工作會議上提出,“要用好課堂教學這個主渠道,思想政治理論課要堅持在改進中加強,使各類課程與思想政治理論課同向同行,形成協同效應”[1]。2019年,《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》指出要“整體規劃思政課課程目標,調整創新思政課課程體系,統籌推進思政課課程內容建設”[2]。2020年,《高等學校課程思政建設指導綱要》指出,“高校要深化教育教學改革,充分挖掘各類課程思想政治資源,發揮好每門課程的育人作用,全面提高人才培養質量”[3]。在國家對課程思政的重視與引導下,各組織、學校也紛紛學習并積極響應,號召高校教師認真學習相關精神,尋求思政入課堂的契機與實施方案。

思政內涵涉及多方面,對于大學生來說,思政教育的重要性不亞于專業知識。思政建設是應對當前國際形勢風云變幻,以及國內經濟產業轉型升級和保衛意識形態陣地的需要。德育工作在思政中占據著重要的位置,幫助學生樹立正確的“三觀”,培養良好品德,認識我國特色社會主義的優越性,鞏固馬克思主義在高校意識形態領域的指導地位。在學習過程中,時刻關注時政,根據當前形勢與社會需求,調整教學與培養目標,培養符合形勢與未來發展趨勢的高水平人才。思政建設是對家國情懷的培養,青年擁有家國情懷,才能更好地學以致用,堅定正確奮斗目標。

1 工科及電氣專業課程思政的必要性

工科重在培養高級工程技術人才,需要具備通用能力、專用能力以及工程能力等。2017年,教育部發布了《教育部高等教育司關于開展“新工科”研究與實踐的通知》,希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動[4]。新工科強調了新興產業技術與傳統工業的結合,著眼多學科交叉、利用先進工具解決問題、適應未來行業發展需求。

結合上述思政內涵與工科特點,在工科學生的培養中,思政教育的重要性毋庸置疑。首先是社會主義制度與馬克思主義在思想層面的滲透,只有在正確的“三觀”指導下,所學知識與技能才能更好地參與到為人民奉獻中。其次要以職業需求為牽引,樹立各種行業意識,包括安全、經濟等方面,正確的行業道德規范能指導知識的應用。最后要適應工科就業需求,應對未來應用場景的變化,在專業知識之外,更要著重培養各項綜合能力,注重解決復雜問題,以及培養終身學習的習慣。

電氣專業在工科教學中具備獨特的思政屬性。首先我國電力行業近百年經歷了從落后到世界領先的飛速發展,尤其是特高壓輸電領域與智能電網建設領域,其中行業發展中的工匠精神與榜樣力量非常適合對學生進行情感方面的思政教育。其次,電力系統是目前世界較復雜的人類創造的電力供應系統,電力系統的正常運行涉及多學科、多領域,具備深刻的科學內涵與辯證唯物研究方法,非常適合在教學中對學生進行科學素養的培育。

2 案例設計

以電氣核心課程“電力系統分析”為例,從教學方式和內容上,研究思政與工科課程的融合點。

2.1 “電力系統分析”課程特點

“電力系統分析”是電力系統及其自動化專業均會開設的一門電氣核心課程。主要內容包括電力系統的介紹、組成結構及模型、無故障時的潮流計算、故障后的暫態穩定分析以及系統穩定等。通過該課程的學習,能夠讓學生對電力系統有初步的認識,并掌握基本的計算與分析方法。

現如今,為應對國際氣候惡化,電網作為二次能源主要載體,承擔著重要的使命。在我國“雙碳”背景下,電力能源的學習更是契合新工科建設需求,滿足能源領域人才需要。因此,積極探討該課程中的思政建設,具有重要意義。

2.2 教學方式與課程思政

對于課堂知識的傳授方式種類繁多,從場景上分為課上、課下,從主體上分為以教師為主的教學和以學生為主體的作業、討論等,從教學方法上分為講授、案例教學等不少于十種。當在工科課程傳授過程中考慮思政建設時,主要呈現方式為隱性教學,避免生硬的直接灌輸。思政類別如表1所示,主要包括情感熏陶類、職業發展類和能力培養類。對于各類思政,分別對應著不同的組織方式和思政元素,具體分析如下,并以其中部分作為說明。

表1 教學方式與課程思政對照表

1)情感熏陶類

“電力系統分析”課程與我國電力能源行業高度相關,而我國電力發展,尤其是特高壓的建設在世界處于領先行列,因此在傳授知識的同時,通過案例式教學,給學生講授特高壓建設的成功案例,能夠激發學生的民族自豪感,通過行業內的榜樣案例講授,可以引導學生注重工匠精神的培養。

2)職業發展類

電力生產最重要指標之一即安全生產,在講授過程中,可以通過相關生產案例的慘痛教訓,在大學時代就幫助學生樹立安全意識,認識到安全規定在此類工科行業中的重要性,為學生打好今后的職業生涯中安全生產的基礎。

3)能力培養類

作為未來能源領域的從業者,學生應當具備使用先進工具解決復雜工程問題的能力,在教學中通過小組作業的方式,安排學生使用仿真工具、編程工具等,解決人工不易解決的問題,從而培養未來從事相關生產或科研工作的高級工程人員。

2.3 教學內容與課程思政

基于“電力系統分析”課程各章節內容,挖掘相匹配的思政元素,做到“潤物式”思政,從上述三個方面加強學生的思政教育。如表2所示,并以其中部分案例進行說明。

表2 教學內容與課程思政對照表

1)案例一:民族自信力的凝聚與培養——我國特高壓直流輸電發展歷程

知識點:電力系統電壓等級

思政點:民族自信力的凝聚與培養(情感熏陶類)

案例挖掘思路:本知識點主要講述電力系統的電壓等級分類,因此能夠自然而然地過渡到我國電壓等級的發展歷程,尤其是在高電壓等級領域,我國在全球具有領先地位,容易激發學生的民族自豪感。

教學融合途徑:在教師講述基本上,借助相關視頻,通過圖像、聲音使學生全方位感知,并在認識相關電力設施元件的基礎上,達到理想的效果。由講敘延伸到視頻拓展,再通過講敘總結,激發學生的學習興趣與斗志。

教學反思:通過相關方案的實施,發現具有較好的效果。一方面能夠使學生提高學習效率;另一方面,能使學生從理性認識轉移到感性認識。通過播放視頻的方式,明顯改善了教學氛圍,提高了學生的學習積極性。

2)案例二:主要矛盾與次要矛盾的辯證思維——電力系統電磁與機電暫態穩定

知識點:電力系統電磁與機電暫態穩定

思政點:主要與次要矛盾的辯證思維(職業發展類)

案例挖掘思路:本知識點主要講述電力系統在故障后暫態過程中的電氣量以及系統變化動態過程。電磁暫態為故障后較短時間,在該時間窗口內,主要考慮電場與磁場的耦合作用,忽略機械轉子過程,因為機械轉動慣量大,靈敏性相對較低。隨后,主要考慮機電暫態過程中的發電機轉子與電場耦合,忽略電磁場作用,因此電磁在此時已經逐漸衰減。由此為出發點,延伸至辯證思維解決復雜問題。

教學融合途徑:在課堂知識的基礎上,延伸演示電磁暫態仿真軟件和機電暫態仿真軟件故障后的時間窗口、模型以及電氣量變化。由理論到仿真,再理論分析。保障學生在學習理論知識的基礎上,掌握應用場景,從而起到驗證與實踐的作用。

教學反思:通過實際教學,學生更深入地理解了這一相對復雜的物理概念,并且知道了如此處理方法的應用場景,能夠啟發學生在處理其他問題時,也采用辯證思維,突出主要矛盾,這一思想在科研工作中特別普遍,尤其是解決工科復雜科學問題,有利于專業工程師素質培養。

3)案例三:使用現代工具解決復雜問題能力——電力系統潮流計算

知識點:電力系統潮流計算

思政點:使用現代工具解決復雜問題能力(能力培養類)

案例挖掘思路:本知識點講述電力系統潮流計算原理以及具體流程,首先需要學生掌握簡單算例的手算方法,然后延伸到編程實現。通過手算與機算的比較,使學生更能深刻地體會到先進計算工具在復雜場景下的便利性。

教學融合途徑:在潮流計算手算方法掌握后,再讓學生實踐Matlab編程機算方法。由理論到實踐,使兩方法的計算效率與準確度形成對比,在對比中凸顯現代工具的優越性。

教學反思:通過具體實施,編程的過程能夠培養學生的邏輯思維能力,并且程序結果輸出能給學生帶來極大的成就感,使得學生在相關知識及后續學習中保持興趣。既讓學生更好地理解了潮流計算的意義,又讓學生在實踐中掌握了利用先進工具解決復雜問題的能力。

3 結語

工科教學中課程思政元素不僅包括思想意識形態的建立,還有相關職業規范與能力的培養。因此在工科教育中加強思政建設、尋求思政入課堂方案非常必要。文章從教學方式和教學內容層面提出不同的思政建設方法,在教學環節取得了較好的效果,能夠為相關領域提供參考。