基于OBE理念的發電廠電氣部分課程建設

孫麗穎 白銳 趙鳳賢

摘? 要：發電廠電氣部分是電氣工程及其自動化專業重要的專業課程，對學生工程實踐能力的培養起到重要的支撐作用。該文基于成果導向教育理念（OBE），建立MOOC教學平臺的“課前-課中-課后”線上線下混合式閉環教學模式，構建豐富的教學資源，課程教學目標支撐畢業要求，構建成果導向的課程考核評價體系，體現以學生學習為中心。在新的教學模式下，學生學習效果明顯改善。在OBE理念指導下，通過MOOC平臺進行電氣類專業課程改革是改進教學方法、提升教學質量的有效手段，也是未來教學改革的方向。

關鍵詞：成果導向教育；一流課程；線上線下混合式教學；發電廠電氣部分；課程建設

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）02-0071-04

Abstract： Electrical Part of Power Plant is an important professional course of electrical engineering and automation， which plays an important supporting role in cultivating students' engineering practice ability. Based on OBE， this paper establishes the "before-class-after-class" online and offline mixed closed-loop teaching mode of MOOC teaching platform， constructs the rich course teaching resources and the course teaching objectives to support the graduation requirements， and constructs the outcomes-based course evaluation system， which embodies the student-centered learning. Under the new teaching mode， the students' learning effect is obviously improved. Under the guidance of OBE concept， the course reform of electrical majors through MOOC platform is an effective means to improve teaching methods and teaching quality， and it is also the direction of future teaching reform.

Keywords： outcomes-based education; first-class courses; online and offline mixed teaching; Electrical Part of Power Plant; course construction

2016年我國成為《華盛頓協議》正式成員，工程教育專業認證成為我國高校提高人才培養質量的有效途徑[1]。OBE理念（Outcomes-based Education）是工程教育專業認證的三大核心理念之一，注重對學生能力的培養，根據畢業時學生應達到的能力水平反向設計教學過程，以保證學生達到畢業要求[2]。

課程是本科教育的核心環節，課程質量將直接影響人才培養的質量[3]。發電廠電氣部分是電氣工程及其自動化專業重要的專業課，使學生比較全面系統地獲得發電廠電氣部分的相關理論知識，培養學生分析和解決復雜工程問題的能力，為今后從事發電廠電氣設計、運行維護與研究等工作提供分析和解決工程問題的能力，為今后的學習和成為合格的工程技術人員奠定扎實的基礎。該課程是一門理論性和實踐性很強的課程，且內容比較瑣碎，涉及范圍廣泛，如載流導體的發熱計算需要用到大學物理課程理論知識；電弧的形成原理和熄滅方法等內容，包含了電路學科的基礎知識；電氣主接線設計過程中，可靠性分析則以概率論的知識為基礎[4]；電氣主接線/廠用電設計和配電裝置，需要結合電力系統分析和電力系統自動化等實踐操作。

課堂教學為課程教學過程實施的主陣地，而傳統的課堂教學以教師講授為主，課堂氛圍沉悶，學生參與度較低，學習不主動，課堂教學效果較差，沒有體現以學生為中心；實驗以驗證性為主，缺少綜合性、設計性實驗項目，對學生課程實踐能力的培養不足；考核方式單一，往往是期末一張考試卷，缺乏過程考核；課程設置過分強調理論知識的學習，與工程實踐結合不夠緊密，缺乏典型工程案例分析；課程內容比較陳舊，缺乏創新實踐、交流協作、課程思政等環節，對學生解決復雜工程問題能力的培養不足[5]，無法滿足新工科建設對于專業課程教學的要求。

針對以上問題，本文基于成果導向這一教育理念，對發電廠電氣部分一流課程進行教學改革實踐。通過在課程教學中引入OBE理念，重要章節內容設計典型教學案例，采用“課前-課中-課后”線上線下混合式閉環教學模式，豐富課程教學組織形式，引導學生積極參與到課程學習中來，提高課程教學質量。

一? 基于OBE理念的課程教學目標設計

基于OBE理念，課程教學設計采取反向設計、正向實施的原則。首先通過調研了解經濟社會和行業企業發展對畢業生能力素質的需求，并依據學校辦學定位確定專業人才培養目標及畢業要求，然后根據畢業要求制定課程教學目標，針對每個課程目標設計并實施教學內容[6]。課程組基于OBE理念設計了3個課程教學目標，分別支撐畢業要求指標點中的問題分析、設計/開發解決方案、環境和可持續發展3個畢業要求。課程目標具體內容如下。

課程目標1：熟練掌握導體載流量的計算和短路電流熱效應的計算方法，能夠正確地選擇載流導體，并判斷在電能生產、傳輸與利用等環節的安全運行問題。

課程目標2：掌握各典型的電氣主接線設計方法及發電廠和變電所主變壓器的選擇方法，掌握廠用電系統中性點的接地方式以及廠用電源引接方式的設計原則，能夠正確完成電氣主接線運行中典型倒閘操作過程。

課程目標3：依據電氣設備選擇的原則等行業法規，綜合考慮環境影響、設備可靠性、經濟性和可持續發展等因素，正確選擇主要電氣設備及配電裝置。

OBE理念關注的是學生的學習效果和能力培養，因而課程目標必須要能夠支撐相應的畢業要求，為學生畢業要求達成服務。課程目標與畢業要求的支撐關系見表1，教學內容與課程目標的關系見表2。

表2? 教學內容與課程目標的關系

二? 基于MOOC平臺的教學資源建設

教學資源建設包括課程平臺建設和學習資源建設。依托遼寧工業大學MOOC網絡在線教學平臺，搭建了發電廠電氣部分課程平臺。學生可隨時通過平臺網站和手機學習通訪問課程主頁，不受時間和空間的限制。學習資源建設是將教學內容進行碎片化。教學內容組織方面，課程組將發電廠電氣部分課程分成六個單元，每個單元又劃分了若干個知識點。各章節的理論知識點配置了豐富的學習資源，包括課程教學大綱、多媒體教學課件、章節知識點教學視頻和重點習題課教學視頻、電子教材、作業庫、課堂測試題庫和討論題庫等。借助學習通平臺，構建基本線上學習資源。

課程組圍繞課程教學目標建立了典型工程案例庫，包含各類電廠的設計資料10余個；建立了主接線圖庫，包含各類火力發電廠、水力發電廠主接線圖、熱電廠主接線圖和廠用電接線圖等30余個；建立了虛擬仿真實驗教學視頻庫，包括斷路器、隔離開關、電壓電流互感器、避雷器和電抗器等主要電氣設備內部結構、動作原理、檢修過程及倒閘操作等；這些作為課程拓展線上教學資源，便于學生進一步鞏固和學習課程內容。

三? 線上線下混合式教學模式改革

為促使課程教學目標順利達成，課程組教師積極開展線上線下混合式教學模式改革，經過3年的教學改革實踐，形成了課前線上（布置預習任務，監控學情）、課中線上線下混合（知識傳授，課堂在線互動討論）、課后線上（答疑解惑、知識總結、作業評價、在線測驗）的閉環教學模式，體現以學生學習為中心。

通過遼寧工業大學MOOC在線教學平臺，教師把課程內容以任務的形式進行組織，學生跟隨任務指引完成預習。教師可根據學生課前線上學習完成情況、課堂討論內容、課后測驗情況等監控學情，及時發現問題，并將共性問題放到線下課堂上解決。在混合式教學的線下教學中，課堂教學以學生為主體，教師為主導。授課形式由原有的教師講授為主轉變為學生帶著問題的互動交流課堂，教師引導學生自主分析評價、尋求答案，學生真正成為了課堂的主人。課后線上階段學生可在MOOC討論區或利用QQ課程學習群網絡平臺交流學習體會和收獲，進行知識總結，完成課后作業，教師給予評價，掌握學生對知識點的理解情況和應用情況，為持續改進課堂教學效果提供依據。

每次課后都有測試和作業，重點章節設計了4次的階段性小考，考試時間為十五分鐘左右。通過階段性小考進一步掌控學生的學習狀態，課后作業突出課節重點要點，教師監控MOOC平臺測試的集中問題和作業完成情況，在線下課堂及時講解，教學效果提升明顯。

具體教學模式如圖1所示。

圖1? 線上線下混合式教學模式

以雙母線接線及其設計為例，教學目標是使學生能夠理解雙母線接線方式的優缺點及適用條件，并能夠正確完成電氣主接線運行中典型的倒閘操作過程，理解電氣主接線的選擇不是唯一的，不僅要考慮可靠性、靈活性、經濟成本等工程應用要求，還要考慮環境可持續發展等因素。

課前，教師在課程MOOC在線教學平臺（學習通）發布線上預習任務，通過任務驅動使得學生帶著任務自主學習，翻轉課堂的小組課前準備好相關資料；課中，由教師引導學生發現問題：雙母線接線運行方式種類、優缺點及適用范圍？如何利用辯證思維處理電氣主接線設計基本要求可靠性、靈活性和經濟性？學生進行課堂教學并展開討論，教師對課堂討論環節涉及到的知識點進行歸納、總結和評價，講授過程中融入課程思政。教師線上布置在幾種典型的工況下的倒閘操作任務，學生分組完成操作票，并發送到學習通平臺，教師進行驗證檢查，根據出錯情況總結歸納；課后，學生完成作業及測驗，并觀看典型的倒閘操作虛擬仿真實驗過程。

四? 成果導向的課程評價體系構建

充分貫徹成果導向的課程改革思路，教學過程突出以學生能力培養為中心，構建科學合理的課程評價體系，突出學習過程的形成性評價，全面反映學生的學習水平和能力。課程采用全過程考核，最終課程總評成績由線上考核50%、課內實驗20%和課程報告30%三部分組成。各考核環節權重與課程目標的關系見表3。

表3? 考核環節權重與課程目標的關系

（一）? 線上考核

包括MOOC課前教學資源自主學習、課堂互動參與度、在線測驗和作業完成情況。學生通過線上學習累積得分，其中，教學資源自主學習20%（包括基礎學習資源和拓展教學資源）、課堂互動40%、在線測驗20%、作業20%，實現全過程考核。

（二）? 課內實驗

包括實驗預習、實驗操作和實驗報告。實驗指導教師可通過檢查在學生對學習通課程平臺上與實驗內容相關任務點的學習情況、預習報告完成情況、實驗課前預習題回答情況判斷學生預習效果，并依此給出預習成績；從學生操作實驗過程的正確性、實驗數據的完整性和準確度方面給分；從實驗報告撰寫是否完整、實驗數據分析是否合理、實驗圖形是否規范及思考題回答的情況給分。課內實驗主要側重于考查學生將理論知識應用于解決實際問題的能力。

（三）? 課程報告

包括正文和參考文獻。課程結課后，圍繞發電廠發展現狀、某地區發電情況、某地區發電廠分布情況和某發電廠背景資料等展開調研并形成5 000字調研報告，要求內容完整、數據準確、參考文獻10篇以上。注重培養和考察學生調查、分析、歸納、總結能力。

本課程的教學依據學生認知規律特點形成了理論教學→實驗教學（課內實驗）→課程設計（工廠供電系統設計）→綜合訓練（電力工程技能實訓）→實踐應用（畢業設計）的五步遞進式課程體系和能力進階模式。突出工程實踐能力和創新能力的培養。

五? 持續改進的課程建設規劃

為進一步提高一流課程建設質量，依據課程目標達成情況評價結果，制定了持續改進的課程建設規劃。

堅持立德樹人根本目標，全面梳理課程教學內容，積極開展課程思政教學改革。將思政教育與教學過程有機融合，通過課程學習，引導學生認識到電氣工程及其自動化專業對于國家電力建設的重要意義，使學生能夠逐漸樹立職業責任感、使命感和認同感。

進一步優化課程教學目標，堅持理論知識、能力培養和素質教育三者有機融合，培養學生解決復雜工程問題的能力和創新思維，滿足高水平應用型人才培養的需要。

結合電氣專業特點，進一步完善課程教學內容，及時將智能電網、能源互聯網等學術研究、科技發展前沿成果引入課程，突出創新性。課程報告增加研究性、創新性、綜合性內容，加大學生學習投入，增加課程的挑戰度。

加強課程資源建設，豐富作業庫、課堂測試題庫和討論題庫；持續改進多媒體教學視頻資源；增加虛擬仿真實驗教學案例和工程案例等。

加強課程教學團隊建設，提升教師的工程實踐能力、課程思政能力、運用現代教育技術手段能力等，強化教學研究，集體備課、研討課程教學設計，發揮“傳幫帶”作用。

科學地細化考核評價機制，加強對學生課內課外、線上線下多維度的學習效果評價，計劃改革課程報告以分組合作的方式完成，并增加報告答辯評價環節，課程報告綜合教師評價、學生互評與自我評價，體現課程評價的多維度。

六? 結束語

基于OBE理念，改革和完善了發電廠電氣部分課程教學。在教學模式上，采用線上線下混合式教學，把傳統學習方式的優勢和基于遼寧工業大學MOOC在線教學平臺的線上教學優勢相結合，全過程形成性課程評價體系充分體現了以學生能力培養為中心的OBE教育理念，實踐表明取得較好的教學效果。本課程知識為國家電網考試內容之一，近年來，電氣工程及其自動化業考取國家電網學生比例超過50%，根據相關機構報道，我校入選國家電網2021屆第一批招聘錄取百強學校，排名第45位。

參考文獻：

[1] 李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

[2] 董潔，李擎，彭開香，等.工程教育專業認證中課程目標達成評價方法研究：以北京科技大學自動化專業“過程控制”課程為例[J].高等理科教育，2019（4）：121-125.

[3] 教育部高等教育司.教育部關于一流本科課程建設的實施意見[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191

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[4] 呂品，蘇勛文，薛易.發電廠電氣部分課程教學模式改革的研究[J].哈爾濱職業技術學院學報，2020（2）：36-38.

[5] 李娜，李征，王鵬，等.OBE理念下的操作系統課程教學改革與實踐[J].軟件導刊，2022（7）：122-125.

[6] 張麗芳，吳瑾.專業認證形勢下土木工程專業人才培養模式改革[J].教育教學論壇，2018（16）：109-110.