新教學(xué)模式下電氣工程類學(xué)科前沿課程教學(xué)設(shè)計案例

于少娟　吳青峰　賀玫璐

摘? 要：“雙碳”模式、能源轉(zhuǎn)型等新形勢給山西電氣工程各類人才培養(yǎng)帶來深刻變革。電氣工程類學(xué)科前沿是高等學(xué)校電氣工程及其自動化高年級本科生專題講座、電氣學(xué)科碩士研究生的重要必修課程，是本科生了解專業(yè)前沿知識、研究生全面了解學(xué)科特色的課程。該文針對學(xué)科前沿課程新形勢下的教學(xué)模式展開探討，并以新能源技術(shù)應(yīng)用專題教學(xué)設(shè)計為例，優(yōu)化教學(xué)過程、整合教學(xué)的數(shù)字化資源，以達到提高教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：電氣工程；學(xué)科前沿；教學(xué)模式；教學(xué)設(shè)計；數(shù)字化資源；新能源技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）12-0011-04

Abstract： The new situation of "double carbon" mode and energy transformation has brought profound changes to the talent training of Shanxi electrical discipline. The course of "Discipline Frontier" is an important compulsory course for electrical engineering graduate students in colleges and universities.? It is a course for postgraduates to fully understand the characteristics of the discipline. This paper discusses the teaching mode under the new situation of the course"Discipline Frontier"， and takes the special teaching design of new energy technology application as an example to optimize the teaching process and integrate the digital resources of teaching， so as to improve the teaching effect.

Keywords： electrical engineering; frontiers of disciplines; teaching mode; instructional design; digital resources; application of new energy technologies

國務(wù)院總理李克強以視頻形式出席2021年太原能源低碳發(fā)展論壇開幕式，發(fā)表主旨演講，指出我們將堅持實施能源安全新戰(zhàn)略，推進能源消費、供給、技術(shù)、體制革命，全方位加強國際合作，切實推進能源轉(zhuǎn)型。為應(yīng)對氣候變化，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型，我國提出了“碳達峰”和“碳中和”“雙碳”目標(biāo)[1]。傳統(tǒng)電力行業(yè)以煤炭發(fā)電為主，排碳量占我國總排碳量近四分之一，是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需要改革的先鋒[2]。高校電氣工程專業(yè)作為專門為電力行業(yè)培養(yǎng)人才的專業(yè)，其課程體系直接關(guān)系到人才培養(yǎng)[3]。

“雙碳”模式給高等教育，尤其是與能源息息相關(guān)的電氣工程學(xué)科帶來了深刻變革，加之當(dāng)前新型冠狀病毒感染疫情在全球肆虐，病毒迭代變異，一系列新形勢下，不斷要求傳統(tǒng)的教學(xué)方式能夠做到及時調(diào)整變化。太原科技大學(xué)作為山西省該專業(yè)人才的重要培養(yǎng)基地，在緊跟蹤國家行業(yè)能源新趨勢、山西省經(jīng)濟發(fā)展方向和行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的前提下，進行電氣工程類學(xué)科前沿課程改革與創(chuàng)新。積極探索并逐步確定具有時代特征的教學(xué)體系，用先進的教育思想和教研成果指導(dǎo)改革實踐并貫穿教學(xué)的全過程。結(jié)合研究生教育開放課程應(yīng)該具備的特性，對研究生教育的教學(xué)模式進行探索，更大地發(fā)揮數(shù)字資源在教學(xué)過程中的指導(dǎo)作用，實現(xiàn)從單打獨斗課程建設(shè)向整體化的課程體系建設(shè)的轉(zhuǎn)變。

學(xué)科前沿是高等學(xué)校電氣工程及其自動化高年級本科生專題講座、電氣學(xué)科碩士研究生的重要必修課程，是本科生了解專業(yè)前沿知識、研究生全面了解學(xué)科特色的課程。該課程主要反映目前國家、地方經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排的驅(qū)動、產(chǎn)業(yè)政策的扶持、戰(zhàn)略安全的需要、全球化趨勢，助推著我國電力行業(yè)快速發(fā)展的因素[4]。而近年興起的信息化教學(xué)是以信息技術(shù)為支持的數(shù)字化教學(xué)，是以學(xué)生為本，運用現(xiàn)代教學(xué)理念和應(yīng)用先進的信息技術(shù)手段來提高整個課程教學(xué)的質(zhì)量和效率，現(xiàn)代社會的教育更加需要信息化教學(xué)的推廣[5]。隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和移動平臺等技術(shù)的迅速發(fā)展，作為電氣工程研究生導(dǎo)師，提高自身信息化素養(yǎng)，探索信息化時代教書育人的新途徑、新方法，有效提高學(xué)生跟蹤學(xué)科前沿的能力，已經(jīng)成為教學(xué)改革的首要任務(wù)。信息化教學(xué)改革促進了教學(xué)形式的多樣化，本文以學(xué)科前沿課程新能源技術(shù)應(yīng)用專題為例，探討如何進行信息化教學(xué)設(shè)計，將課堂變得更加鮮活，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而有效提高教學(xué)效果。

一電氣工程類學(xué)科前沿課程的信息化

本部分主要從重構(gòu)課程體系，設(shè)計教學(xué)活動，整合教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)考核評價等角度出發(fā)，闡述如何實現(xiàn)學(xué)科前沿課程信息化。

1）重構(gòu)課程體系。采用案例式教學(xué)，加大引入企業(yè)實踐活動的引導(dǎo)力度，通過精選與課程契合的企業(yè)項目，使學(xué)生身處行業(yè)企業(yè)的設(shè)置環(huán)境，進一步引導(dǎo)學(xué)生自行探究的能力，從而使理論與實踐有機結(jié)合。

2）設(shè)計教學(xué)活動。加大互動式教學(xué)的設(shè)計，強化師生之間良好溝通的教學(xué)活動，豐富學(xué)生自學(xué)教學(xué)資料，具有及時反饋的渠道。

3）整合教學(xué)資源。充分利用網(wǎng)絡(luò)海量信息，優(yōu)選課程資源，建立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，無縫對接全部學(xué)生的學(xué)習(xí)時間。

4）優(yōu)化教學(xué)考核評價。不斷優(yōu)化課程考核評價內(nèi)容及方法，盡可能多方位地評價學(xué)生學(xué)習(xí)過程情況，建立跟蹤評價機制，形成閉環(huán)，及時發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

二? 信息化學(xué)科前沿課程新能源技術(shù)應(yīng)用專題教學(xué)設(shè)計

本部分從教學(xué)方法、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)思路等方面對信息化的學(xué)科前沿課程新能源技術(shù)應(yīng)用專題進行分析。

（一）? 教學(xué)方法

重點采用啟發(fā)式教學(xué)，揭示知識發(fā)生過程；用問題探究教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生自主思考；針對實際中的一些現(xiàn)象解釋，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；采取課堂分組討論等形式激發(fā)學(xué)生的研究欲望和創(chuàng)新意識。對學(xué)生進行理論前沿引導(dǎo)如介紹新能源發(fā)電各類新技術(shù)。課堂教學(xué)板書與多媒體結(jié)合，擴大課堂信息量的同時培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力。建設(shè)校園網(wǎng)上的精品資源共享課，方便學(xué)生自學(xué)和復(fù)習(xí)鞏固教學(xué)內(nèi)容。

（二）? 教學(xué)目標(biāo)

1）知識與技能：通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握學(xué)科前沿知識，會利用其解釋實際現(xiàn)象，具備解決工程問題的基本技能。

2）過程與方法：通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備通過歸納、討論等方法進行探究性學(xué)習(xí)的能力，能正確理解運用關(guān)系分析和解決實際問題的方法，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和創(chuàng)造性思維能力。

3）價值觀與學(xué)習(xí)態(tài)度：通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生具有正確的人生觀、成才觀，具有職業(yè)道德，能產(chǎn)生積極的學(xué)習(xí)興趣，例如通過研究我國新能源技術(shù)在實用性方面的巨大力量，從而對工學(xué)中蘊含的邏輯與實用性產(chǎn)生發(fā)自內(nèi)心的自豪感；學(xué)生能獲得職業(yè)的期盼，看到自己未來的潛能，從而具有學(xué)習(xí)熱情和自主發(fā)展的積極態(tài)度。

（三）? 教學(xué)評價

課堂教學(xué)中通過教師提問、師生之間討論、學(xué)生之間辯論、教師考評和生生互評等環(huán)節(jié)，來評價本節(jié)課的教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)的達成度；課堂教學(xué)后利用課后作業(yè)和網(wǎng)絡(luò)等互動平臺環(huán)節(jié)來跟蹤學(xué)生對本課堂的掌握情況；在大論文、大作業(yè)中體現(xiàn)理論總結(jié)考核內(nèi)容，進一步考核和評價學(xué)生對本課的掌握情況。

（四）? 教學(xué)思路

學(xué)科前沿課程新能源技術(shù)應(yīng)用專題遵循“教師引導(dǎo)，學(xué)生探究，著眼實際，創(chuàng)新根本”的理念，設(shè)置了四個教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)環(huán)節(jié)一，導(dǎo)入議題。此環(huán)節(jié)以設(shè)疑的方式引出問題，使學(xué)生主動思考。教學(xué)環(huán)節(jié)二，自主探究。如首先通過介紹新能源的分類與應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；然后通過理論分析引入本節(jié)課的研究主題，此環(huán)節(jié)以啟發(fā)、誘導(dǎo)、討論和自主探究的方式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極主動參與課堂學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。教學(xué)環(huán)節(jié)三，開放討論。此環(huán)節(jié)首先通過教師引導(dǎo)提出問題分析各種觀點，學(xué)生發(fā)表探究分析問題的各種意見，通過師生共同解決問題的教學(xué)法來引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并強化對所學(xué)知識的理解；然后采取課堂辯論等形式激發(fā)學(xué)生的研究欲望與創(chuàng)新意識。教學(xué)環(huán)節(jié)四，總結(jié)拓展。通過教師歸納總結(jié)方式讓學(xué)生透徹理解、牢固掌握專業(yè)、學(xué)科相關(guān)知識技能，提高教學(xué)效果；然后通過案例拓展訓(xùn)練加強學(xué)生的理解和應(yīng)用。

三? 信息化學(xué)科前沿課程新能源技術(shù)應(yīng)用專題實施步驟

信息化學(xué)科前沿課程，針對新能源發(fā)電技術(shù)設(shè)計基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的研究性學(xué)習(xí)教學(xué)模式。在實際教學(xué)中，從教的角度看主要在于熟悉平臺，探究方法；從學(xué)的角度著重于探討、研究等。重點關(guān)注過程評價手段以加強對各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的引導(dǎo)和監(jiān)控，來達成課程目標(biāo)。

（一）? 實施步驟1：混合學(xué)習(xí)的研究型網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計

在教學(xué)實施過程中，應(yīng)用對象是太原科技大學(xué)電氣學(xué)科2020級的碩士研究生，2018級電氣工程及其自動化本科大三學(xué)生，根據(jù)課程大綱中的目標(biāo)、特征，確定整體方案，通過問卷調(diào)研，對課程效果進行驗證。設(shè)計的學(xué)科前沿新能源技術(shù)應(yīng)用專題研究型網(wǎng)絡(luò)課程主要包括太陽能發(fā)電、風(fēng)電和儲能等內(nèi)容。

（二）? 實施步驟2：混合學(xué)習(xí)的研究型網(wǎng)絡(luò)課程的實施

實施過程主要包括以下幾點。

1）針對電氣工程類學(xué)科前沿課程的特點提出課程教學(xué)設(shè)計的總體構(gòu)想：開放性、研究性、互動性。具體到課程目標(biāo)、教師人選、講授內(nèi)容、實施方案和評價辦法，支持研究性學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)平臺以及教師的發(fā)展幾方面。重點提升課程的影響力、實用性、靈活性。

2）針對電氣工程類學(xué)科前沿課程貼近實踐的要求，精減研究性問題，以最直觀的解決現(xiàn)實問題的實踐論題引導(dǎo)學(xué)生思索、討論、總結(jié)和表達自己的觀點看法，提升學(xué)生的研究動機、激發(fā)項目興趣。

3）針對電氣工程類學(xué)科前沿探索性的要求，搭建平臺，幫助學(xué)生匯總學(xué)習(xí)中的各種問題，師生互動探討尋求共性，進行立題研究。

4）針對學(xué)科前沿知識引導(dǎo)學(xué)生課堂研究討論：通過分組等方式進行課堂分析討論，充分鍛煉學(xué)生之間合作、溝通能力，圍繞教師發(fā)布的主題，引導(dǎo)學(xué)生充分利用各種現(xiàn)實及網(wǎng)絡(luò)資源組織學(xué)習(xí)材料，或者直接從電氣行業(yè)企業(yè)專家處獲取第一手學(xué)習(xí)材料，通過相應(yīng)的工程案例，將理論和實踐知識相融合，展開思考分析，提出自己的看法，不斷提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識能力的同時，培養(yǎng)應(yīng)用型高級人才必備的職業(yè)素養(yǎng)。

5）針對學(xué)科前沿線上教學(xué)組織學(xué)生網(wǎng)絡(luò)討論：通過發(fā)布議題提交通知，使每一位學(xué)生將相關(guān)議題及結(jié)論傳到課程指定區(qū)域，每位學(xué)生都允許查看并參與討論分析，以課題研究小組的形式共同為本組的結(jié)論進行答辯。教師指導(dǎo)整個討論過程，并發(fā)表總結(jié)意見。

6）針對學(xué)生課后學(xué)習(xí)的引導(dǎo)，組織學(xué)生認(rèn)真提交研究結(jié)論：通過發(fā)布作業(yè)、建立題庫、考試測試、能力測評和問卷調(diào)查等形式組織學(xué)生進行課后學(xué)習(xí)，系統(tǒng)總結(jié)提交研究成果。教師通過課堂、學(xué)習(xí)平臺、微信、企業(yè)微信和郵件等方式答疑解惑，助力學(xué)生學(xué)科前沿知識技能的增長（圖1） 。

7）基于學(xué)生學(xué)習(xí)過程形成較為客觀的評價體系：教師通過考察追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)過程，依據(jù)課堂、線上學(xué)生各類任務(wù)完成的表現(xiàn)采集和記錄信息，重點關(guān)注學(xué)生在研究體會及展示中的創(chuàng)造性表現(xiàn)，以供課程評價時參考。

8）及時完成課程總結(jié)反思階段，依據(jù)反饋結(jié)果及時調(diào)整教學(xué)方案，進行各項任務(wù)總結(jié)工作，隨時調(diào)整線上線下課程計劃安排。

（三）? 實施步驟3：混合學(xué)習(xí)的研究型網(wǎng)絡(luò)課程的關(guān)鍵問題

1? 首要確立課程組織討論的基本單元

倡導(dǎo)互助互學(xué)的小組學(xué)習(xí)形式，同一層面的學(xué)生水平相當(dāng)，研究思路、提出的問題大多是共性的。教師通過有組織的教學(xué)形式，充分利用學(xué)習(xí)平臺、網(wǎng)絡(luò)資源，主動引導(dǎo)多個學(xué)生就同一問題發(fā)表見解，相互點評，增加辯論，有益于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，進一步培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。學(xué)生通過小組形式的討論學(xué)習(xí)，也培養(yǎng)了合作溝通的能力，理解了團隊的作用，了解了競爭的意義。線上及線下學(xué)習(xí)融合，也使學(xué)習(xí)時間最大化，個性與共性問題有機統(tǒng)一，通過師生集體努力，實現(xiàn)各類學(xué)習(xí)平臺的充分利用。

2? 線下課程教師的指導(dǎo)作用不容忽視

網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)，教師不是簡單的助教模式，而且也不僅僅指單一的學(xué)校教師，互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺的相關(guān)資源的提供者、企事業(yè)相關(guān)專家從業(yè)人員，任何具有學(xué)科領(lǐng)域前沿知識的專業(yè)人士都可成為教師。都可以在互聯(lián)網(wǎng)平臺，提供學(xué)生相關(guān)學(xué)科的前沿知識，學(xué)生也可以通過各類線上線下平臺，向所有教師請教。但線下課程教師的總結(jié)指導(dǎo)作用不容忽視，有序的教學(xué)安排是學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)獲取理論知識、實踐能力的關(guān)鍵。

3? 密切聯(lián)系生產(chǎn)實踐問題至關(guān)重要

讓學(xué)生自發(fā)地找出自己感興趣的現(xiàn)實問題，凝練其中關(guān)鍵問題并尋找解決辦法，能夠深層次激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣和學(xué)習(xí)動力，但一定要引導(dǎo)學(xué)生理論扎根實踐，實踐反哺理論。現(xiàn)實生活中的實際問題，往往是學(xué)生最感興趣的問題。通過生產(chǎn)生活中的實踐問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進一步引導(dǎo)學(xué)生自主思考、討論。促使學(xué)生具備相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識和技能，而后逐步剖析、驗證進而解決現(xiàn)實問題以提高其專業(yè)服務(wù)能力。

4? 建立過程評價體系完成自主調(diào)節(jié)

通過不斷跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)情況，通過教師考察、學(xué)生互評、學(xué)生學(xué)習(xí)反饋和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)記錄學(xué)生學(xué)習(xí)情況等形成對學(xué)生學(xué)習(xí)過程全方位評價，目的不是簡單打分，而是引導(dǎo)學(xué)生及時改變學(xué)習(xí)方法。教師有針對性地調(diào)節(jié)教學(xué)方式，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。通過一系列反饋，形成課程教學(xué)閉環(huán)，促使教學(xué)組織不斷完善。

4結(jié)束語

本文針對新教學(xué)模式下電氣工程類學(xué)科前沿課程的教學(xué)設(shè)計進行了思考，通過建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程實施平臺，進一步重構(gòu)課程體系，豐富課程網(wǎng)絡(luò)資源，針對課程目標(biāo)研究課堂教學(xué)活動的合理安排，并且不斷完善課程考核評價方法，以提高課堂教學(xué)的效果，促使課堂變得高效活躍。新的教學(xué)環(huán)境、教學(xué)要求帶來網(wǎng)絡(luò)共享學(xué)習(xí)資源的機會，也促使一系列教學(xué)研究成果應(yīng)運而生。因此一方面要求教師能有多元的教學(xué)創(chuàng)新理念，豐富的教學(xué)信息化手段；一方面也要求各層面的學(xué)生學(xué)習(xí)更具活力，更有自主性、創(chuàng)新性，這一切有利于推動高等教育教學(xué)研究蓬勃發(fā)展。

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基金項目：山西省教學(xué)改革與研究項目“新形勢專業(yè)認(rèn)證背景下基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的電氣專業(yè)課程建設(shè)與實踐”（J2020194）；山西省研究生教育改革（指令性）研究課題“基于‘網(wǎng)絡(luò)授課模式的電氣工程‘學(xué)科前沿開放課程建設(shè)”（2020YJJG239）

第一作者簡介：于少娟（1971-），女，漢族，江蘇漣水人，博士，教授。研究方向為現(xiàn)代電氣技術(shù)與教學(xué)。