電力系統建模與仿真課程思政的探索與實踐*

張宏 柴兆森 吳延祥 李宏偉 王洪坤 陳世剛

石河子大學機械電氣工程學院 新疆石河子 832000

0 引言

電力系統建模與仿真是電氣工程及其自動化專業的專業必修實踐課，是一門理論與應用相結合且重在實踐應用的課程。該課程以高等數學、線性代數、電路、電力系統分析、繼電保護原理、新能源發電技術等為基礎，通過分析傳統電力系統及現代新型電力系統的運行特征，建立對應的數學模型，在此基礎上，利用電力系統仿真軟件搭建其仿真模型，通過仿真對其進行研究。通過本課程的學習，學生能夠熟練掌握電力系統仿真軟件的應用、電力系統主要模塊的使用、建立電力系統仿真模型的步驟與方法以及使用仿真軟件對相關電力系統問題進行簡單分析與設計。此外，能夠系統地提升學生對電力系統分析的綜合能力，培養學生初步的科學研究能力與仿真設計開發能力[1]。

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話為我國高等教育發展和改革指明了方向[2-3]。電力系統建模與仿真作為我國高等院校電氣工程專業必修實踐課程，受眾人數較多。“雙碳”目標下，電力系統建模與仿真思政教學更加受到重視。通過積極設計和完善思政內容，將課程專業理論知識和思想政治教育二者有機融合，在講授專業知識的同時，以“潤物細無聲”的形式傳授課程思政理念[4]。

1 電力系統建模與仿真課程思政育人目標

電力系統建模與仿真課程在實施教學計劃達成課程教學目標的同時，將立德樹人貫徹課堂教學全過程、全方位、全員之中，力爭打破長期以來思想政治教育與專業教育相互隔絕的“孤島效應”，培養學生的綜合設計能力和工程實踐能力，提高學生解決復雜工程問題的能力[5-6]；同時強化學生自身成長過程中修身立德，做到德才兼備，實現課程思政育人的總目標。

1）家國情懷和社會責任感：弘揚社會主義核心價值觀，傳播愛黨愛國和積極向上的正能量，培養學生高尚品德和社會責任感。

2）職業精神和職業規范：緊密結合職業道德、勞動素養和課程教學內容，從職業道德和職業倫理方面，加強工匠精神教育。在實踐過程中引導學生深刻理解并自覺實踐行業的職業精神和職業規范，培養良好合格的職業品格和行為習慣。

3）復合型人才：通過創設線上線下的學習條件，從實現國情教育和主流價值熏陶兩個維度，將家國情懷自然滲入課程實踐教學中，實現潤物無聲的效果，將學生培養成具有愛國情懷、品德高尚、專業過硬、職業素養的專業技術人才。

2 電力系統建模與仿真課程思政探索

2.1 課程思政建設

2.1.1 實施思路

總體推行“先理論后仿真、邊教邊練、課后強化訓練”的電力系統建模與仿真的教學方式。“先理論后仿真”，即在教學過程中首先將有關理論知識復習，同時融入思政理念，然后基于理論知識進行建模與仿真。“邊教邊練”，即任課教師首先通過主控電腦進行案例講解，然后讓學生對相同案例或類似案例進行練習。“課后強化訓練”，即在課后融入思政理念的實際案例展開訓練。在整個教學全過程，應結合實際案例，并圍繞課程思政展開現代電力系統的建模與仿真。

科學設計電力系統建模與仿真教學方案，將其作為一門教、學、練一體化的項目化課程來開發，精心整體設計和單元安排。針對不同學生，開展學情分析，選擇安排合適的訓練案例，制定“個性化”仿真建模技術訓練方案，以融合課程思政的實際案例為訓練項目和教學情景，設置明確的知識目標、技能目標和素養目標。將兵團精神與胡楊精神、民族自豪感與專業歸屬感、職業素養與工匠精神、職業道德與職業理論、科學方法與生態文明融入教學當中，建立課程思政教育教學與專業授課相結合的雜糅式教學思路，采用思政育德與專業授課相結合、課堂講授與實驗教學相結合的授課方式，制定育德育才、行之有效的電力系統建模與仿真教學方案。

2.1.2 重點措施

通過“課程思政”教育教學改革，深化教書育人內涵，探尋電力系統建模與仿真課程思想政治教育的切入點，梳理課程所蘊含的思想政治教育元素，采用靈活多樣的形式適時開展行之有效的思想政治教育，將思想政治教育貫穿教育教學全過程。

1）教學大綱建設。課程教學大綱是教師進行課程教學的主要依據，也是檢查和評定學生學業成績和衡量教師教學質量的重要標準。綜合電力系統建模與仿真課程特點和課程思政教育內涵，并結合以往授課的實際經驗，根據課程思政目標設計相應教學環境，將課程思政元素融入學生的學習任務中，體現在學習評價方案中。

2）實踐教學教材的改革。市面上關于電力系統建模與仿真課程的教材大多理論性太強，缺乏實踐指導環節，且只有基于傳統電力系統的仿真，缺乏現代電力系統部分，沒有思政元素的融入。所以編寫一部融入思政元素的教材是非常必要的。原先教材只包含模型建立、簡單仿真分析等內容。修改后加入MATLAB 編程基礎、Simulink、高比例新能源電力系統建模與仿真實例的內容，對學生創新能力培養，提高人才培養質量以及學生的動手能力具有重要意義。

3）實踐教學方法改革。原先的電力系統建模與仿真課程是以教室上課為主要形式，配以幾學時的上機仿真實驗。上課時，學生只能觀摩教師操作，仿真實驗時，學生被動地走馬觀花地看看實驗現象，缺乏思考與操作環節，且沒有融入任何思政元素。修改后，教學全部在電力系統仿真實驗室，邊教邊練，可以極大地提高學習效率和積極性，并配以多個圍繞課程思政的設計性實踐教學環節，從系統認識到系統仿真全部自主查找文獻、分析、設計，培養學生綜合實踐能力以及嚴謹的工作態度和優良的工作作風。

4）實踐教學內容改革。原先電力系統建模與仿真教授內容以傳統電力系統的教學內容為基礎，現需增加現代電力系統的相關理論知識，增加課程思政背景下的電力系統建模與仿真案例，比如新疆定速風電機組的仿真實例、雙饋變速風電機組的仿真實例、石河子光伏發電仿真實例等，從而將教學內容與思政理念有效融合，發揮課程中蘊含的文化基因和價值方式，并且將其轉化為社會主義核心價值觀具體化、生動化的有效教學載體，實現在“潤物細無聲”的知識學習中有效融入理想信念層面的精神指引。

5）考核方式改革。此課程應以培養學生實踐能力和掌握先進理論為教學目的，考核方式不應以傳統閉卷考試為考核形式或者實驗報告形式。考核方式設定為一人一機的上機考核形式，考查以課程思政理念下現代電力系統的建模和仿真為主。寫出建模思路、算法設計等原理思路以及程序和仿真結果分析等內容，培養嚴謹、規范的工作態度的職業精神，突出學生的主體地位和教學思政理念的體現。

6）教學資源運用。結合課堂教學和網絡教學資源，利用現代化教學手段和途徑，創建各種教育教學資源，依托校園網，完善網絡課程和相關資源的建設，實現立體化教學，為學生創建個性化、自主學習提供廣闊空間。采用多媒體課件、開放實驗室等教學手段，更好地實施課程思政教育。

基于“引領式學習”教學理念，通過多元化方式搭建相互溝通交流渠道，并結合電力系統建模與仿真課程大綱、課件、教案等多種教學資源，培養學生自主學習、發現問題、思考問題、解決問題的能力，積極營造良好的學習氛圍并搭建高水平大學開放平臺。開展慕課、微課、雨課堂、課程思政教學案例設計等專題討論，完善電力系統建模與仿真課程群網絡學習教學系統建設。

2.2 教學內容選擇與安排

結合教學大綱和目標，將課程內容與思政育人要素的結合具體化。將思政內容、思政元素貫穿并巧妙融入課后作業、課堂教學以及專業理論知識中。在教學內容設置上注重與其他理論課和設計課的結合，由淺入深，使學生逐步掌握電力系統建模的方法和技巧，教學內容與課程思政設計如表1 所示。具體教學過程安排如下。

表1 教學內容與課程思政設計

1）按照育人目標，制定科學合理的教案，通過分析課程目標、教材內容、學生學情，確定教學目標內容，設計教學方法，進行教學難點、重點分析，并融合思政教學理念，進行課程反思。

2）提煉和挖掘專業人才培養目標與課程實踐教學環節中思政元素之間的有機契合點，依托電力系統建模與仿真課程特點，以科學和創新精神為導線，將思政教育元素和所承載的教育功能，融入課堂實踐教學各環節，實現思想政治教育與知識體系教育的有機統一。

3）建立課前、課中和課后的教學計劃。課前通過線上教學，發布學習任務，學生根據任務鞏固建模與仿真所需理論基礎知識，通過思政內容的融合，有針對性地提出問題。課中通過課前回顧知識點，采用邊教邊練的教學模式，幫助學生解決實踐過程的問題，鞏固建模思路與步驟。課后通過典型習題，整合知識脈絡圖，及時反饋建模過程中的疑點和難點。

4）依據教學內容，將教、學、做融為一體，實現綜合鍛煉學生實踐能力，達到培養學生職業素養的能力，并設定實際職業崗位角色，以實際崗位任務設計實驗教學情境，培養學生嚴謹的科學精神。

5）建立多元化課程評價體系，細化過程考核，使評價考核突出能力培養，達到激勵學生主動學習的目的。

3 結束語

本文以電力系統建模與仿真為例，從兵團精神、生態文明建設以及雙碳目標等多方面進行課程思政探索與實踐。結合工程教育認證的理念和標準與課程思政教學設計，加強對學生工程能力和實踐能力的培養，并將人文教育與專業教育相結合，有效推動科學教育和人文教育的相互融合。同時深入挖掘課程中蘊含的思政教育資源，從教學目標、教學實踐環節、教學策略與方法等方面融入課程思政內容，使社會主義核心價值觀內化于心、外化于行。