电气类专业教材更新与交流机制的重构与实践

季振亚?胡秦然?马刚

摘 要：教材是育人育才的核心资源，教材更新是人才培养理念更新和模式革新的必要路径，面向教材更新的交流是促进建设和共享资源的重要抓手。随着新型电力系统的建设和“双碳”工作的推进，电气类专业人才培养日益呈现出知识更新快速、学科交叉凸显、工程问题复杂等特点，传统教材逐步落后于新工科建设的人才培养需求。分析了当前教材更新与交流存在的问题，提出了以“教材内容创新提升、教材体系拾遗补阙、教材形式守正创新”为径，以“教材交流以虚强实”为翼的“三径一翼”重构思路，介绍了通过聚合多所高校、出版社和电力行业企业，围绕电气类专业教材更新与交流开展的系列实践。

关键词：新工科；电气类专业；教材；四问四改；虚拟教研室

随着电力能源生产、传输和利用朝着清洁化、数字化、智能化、透明化和电气化方向发展的逐步深入，电气工程技术领域从传统电力技术转变为电力、电子、控制、信息、人工智能等先进技术交叉融合的复合技术领域，因而使得主要服务于电力能源行业的电气类专业人才培养面临着巨大挑战[1]。在这一形势下，结合构建新型电力系统、“双碳”目标下的清洁低碳转型等国家重大战略需求，对电气类专业人才应具备的知识和能力提出了更高的要求[2]。

近年来，我国积极推动包括电气学科在内的新工科建设，教育部于2017年和2020年分别发布了《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》和《关于推荐第二批新工科研究与实践项目的通知》，进一步明确为深化新工科建设，主动布局未来战略必争领域人才培养，加强新兴领域教材研究，提高新兴领域教材建设质量。

在上述背景下，各高校电气类专业纷纷更新原有课程体系，调整知识结构，并强调新兴领域和交叉领域课程[3]。但总体上，传统教材本身面临着知识层次更新缓慢、工程案例匮乏等问题，新的课程更缺乏成熟的配套教材。因此，探索构建高效的教材建设、出版、应用的更新与交流机制，推动电气类专业教材的高质量建设，已经刻不容缓。

近年来，国内多所高校通过联合高等教育出版社、电力行业企业等单位，调研和分析了電气类专业的课程教材更新和教材交流平台存在的问题，提出了教材更新与交流机制的重构思路，并取得了一系列具体的实践成果。

一、教材更新与交流的现有问题与分析

1．教材更新存在的问题与分析

现阶段，电气类专业课程教材建设和更新方面存在的问题集中表现在以下几个方面。

（1）教材选用内容滞后电气行业发展。国内高校一般倾向于选用已有一定市场占有率的成熟教材，相关教材往往出版较早，虽然也经历了多次改版，但修订周期一般较长，且还是更注重传统电气行业理论知识点的传授，容易导致知识陈旧；与此同时，不少教材不够重视大工程观[4]，缺乏从实践中提取的工程实例和前沿成果，会导致学生缺乏广阔视野，以及习得的知识容易落后于电气行业的快速发展。

（2）教材体系难以覆盖交叉前沿技术。国内电气类专业教材体系主要围绕电力系统、电力电子、电机等传统方向，而大量新兴领域，诸如多端柔性输电、综合能源利用、分布式资源管理等，以及大量交叉领域如人工智能、大数据、电工材料、机器人等技术在电气行业的应用，虽然近年来涌现出一些优秀的学术专著，但相关课程和教材尚未得到充分系统的开发。

（3）教材出版形式缺乏数字化竞争力。电气类专业课程教材涉及大量的电子元器件、电气装置设备和复杂工程问题原理，单纯把扁平、单一的纸质教材作为载体，既不能满足教与学的需要，也无法适应教育数字化转型的格局。以高等教育出版社为代表的出版社已在一些新形态教材中引入多媒体、数字化的立体出版方案[5]，各种在线教育平台也更加重视多元信息化表现形式，但相对电气类专业课程教材总量，更新的数量仍然较少。如何可持续地推动大量教材的立体化升级，是一项亟须发动教师广泛参与的系统工程。

2．教材交流存在的问题与分析

电气类专业教材的更新，涉及专业教学指导委员会、全国不同高校的专业教学团队、出版部门等，高效的教材交流机制能够保证不同主体紧密衔接，提高教材更新建设的效率，并促进已有教材的推广使用，避免重复建设，实现教材更新的正向循环。笔者调研了现有的涉及电气类专业教材更新与交流的平台建设情况，部分平台如表1所示。

这些平台一般以名师示范引领、在线课程建设、教学资源发布等为主要任务，聚焦教材更新与交流的功能并不完善，以下几方面制约着这些平台发挥出推动教材更新建设的作用。

（1）平台管理分散，缺少聚商聚管的引擎。尽管上述部分平台的直管单位比较一致，但管理模式仍较为分散，不利于商议制订教材更新的顶层规划和贯彻手段，且各平台更侧重课程在线化、教材数字化等目标，与教材更新这一目标不完全一致。

（2）平台数据割裂，缺少互联互通的链路。上述平台往往存有丰富的课程和交流数据，但常被约束在单个平台，导致了数据壁垒，而不同平台中又分别存有海量信息，既浪费了教师找到合适教材资源的时间，也容易加剧资源尤其是新兴和交叉领域教材资源的信息孤岛现象。

（3）平台交流无序，缺少领雁领航的指引。许多教师尤其是青年教师，对教材选用和更新具有自发的热情，但缺少一个能够组织名师与专家跨越时空帮助这些教师更好地熟悉相关教材的建设历程、梳理教材更新的需要、探讨协作共建开展的交流平台。

二、教材更新与交流机制的重构思路

为系统地克服上述电气类专业教材更新与交流中存在的问题，我们提出以“教材内容创新提升、教材体系拾遗补阙、教材形式守正创新”的教材更新为径，以“教材交流以虚强实”的交流平台为翼，依托“三径一翼”体系重构教材更新与交流机制，重点开展相应工作。

（1）教材内容创新提升。明确电气类专业教材定位，以满足新工科背景下人才培养的核心要求为指导，增强教材内容中的理论知识与实践应用的有机结合，知识点、案例等应紧跟人才培养需求和社会发展进行主动更新，及时增加电气工程学科的新领域、新实践和新技术，实现教材内容与学科前沿、工程实践、科学研究的“三同步”。

（2）教材体系拾遗补阙。随着电气类专业新兴领域与交叉技术的不断出现，仅面向现有教材内容进行创新提升，或仅依托电气类课程实施编写，不足以补全电气类专业人才素质知识能力图谱下的知识体系，必须有组织地策划紧缺教材的编写，并充分利用学科发展优势，将教师的科研前沿探索和工程实践积累，及时转化为各种形式的一线教学资源，丰富和完善符合新工科建设需要的电气类专业教材体系。

（3）教材形式守正创新。新形态教材和教学形式的开发，是对新一代信息革命的主动适应，也是以学生发展为中心这一学习范式的重要体现，学生不仅能够继续通过传统平面教材学习扎实的理论知识，还能够利用多类型的习题和答疑互动及时温故知新，更能够借助沉浸式教学资源体验复杂电气工程项目原理和实景，教师也能够在这些新形态教材的一体化建设过程中反思反哺、完善教学，师生都能够教研相融、学用相长。

（4）教材交流以虚强实。一套良好运转的教材交流机制，能够更有效地收集教学反馈、加速知识更新、促进教材创新，以电气名师大讲堂、电气类专业教改研讨会等线下已有平台为基础，进一步通过虚拟教研室等数字化交流平台，将教师、企业专家、出版社编辑等跨时空、全周期、全过程地汇集起来，通过资源分享、任务主领、跨区研讨等功能模块，进行集中组织、互联互通、有序指导，实现以虚强实，促进教材更新的探索和落地。

三、教材更新与交流机制的重构实践

在“问行业需求改培养目标、问技术发展改教学内容、问工程实践改教学方法、问用人满意度改质量标准”（“四问四改”）人才培养改革思路指导下，结合上述“三径一翼”教材更新与交流重构体系，东南大学、南京师范大学等高校共同组织，并充分联合高等教育出版社等出版单位、南瑞集团等电力行业企业，重点开展了以下具体实践探索。

1．面向“理实融通”的教材内容创新提升

面向教材内容创新提升的需求，我们以不断更新的人才培养方案和课程体系设置为基础，提出了“核心课程群优质化、專业课程群深度化、交叉课程群灵活化”的总要求，面向不同课程群，以“理实融通”为方针，更新和完善了一批教材内容，具体包括以下三个方面。

（1）专业教材编著与更新。教材内容应及时充分地反映学科和行业技术进步，以教学团队和教研室为落点，以已出版的一批国家级和省部级重点规划教材为继承，不断丰富深化相关教材的创新性内容，持续推进教材的编著和更新，比如《现代电力系统中的电力电子技术》《供配电技术》《光伏发电系统建模与仿真》等，夯实学生专业基础。

（2）交叉领域课程群开发。注重学科交叉课程的开发与建设，依托科研团队承担的最新科研项目，设计了“优选教材、补充讲义、强调探索、侧重实践”的课程教材内容组织形式，增设了“双碳目标驱动的数字化新型电力系统”“电力系统人工智能新技术”“储能与综合能源系统”等交叉课程群，并进一步探索建立交叉复合创新课程体系下的卓越班形式，提升学生解决电气领域复杂工程和交叉学科问题的能力。

（3）工程技术案例库建设。针对目前教材中重理论、轻实践的问题，充分利用各类产学研条件，比如，紧密联系南瑞集团由院士领衔的行业领军人才和高水平专家，利用其学科门类齐全、工程经验丰富的优势，校企资源共享，围绕数字化电力系统、电力大数据、分布式能源、储能、充电设施、电力芯片、电力机器人等高新技术领域，共建了行业最新研究成果和工程技术案例库，将不同深度和广度的工程案例引入各年级的课程教学，实现了教学内容的“三同步”。

2．融合“立体映射”的教材体系拾遗补阙

教材体系拾遗补阙的需求在新工科背景下的教学改革和交叉领域课程开发的过程中尤为迫切。我们研究形成了“教材体系—知识图谱—教材定制”的分层思路，启动了电气学科交叉领域教材的编写计划，具体包括以下实施步骤。

（1）承上启下的教材体系拾遗。向上以国家战略为纲，向下以行业发展为根，提出了电气学科教材体系的完善应以前沿学科交叉融合为导向，需要进一步与人工智能、大数据、新能源、机器人、轨道交通、智能制造等交叉领域融合的工作思路，并制订了多本交叉领域教材或讲义的年度编写计划。

（2）立体映射的知识图谱索引。确定了教材体系中教材拾遗的具体需求后，组织构建动态更新的电气类专业人才培养能力图谱，以能力图谱映射知识图谱，发现所需补充的新兴领域和交叉领域的知识点，使得每本教材切分的知识点进一步与索引链接于需补充的专业知识图谱，从而补完知识图谱之下的专业教材立体网络，进而明确了需定制编写教材的对应课程性质、知识节点属性等组织建设标准。

（3）多校联动的教材讲义定制。在鼓励教材更新的积极氛围下，通过自上而下的组织统筹或自下而上的自组织聚合等形式，充分连接学缘、地缘、业缘，形成了多校联动的教材建设团队，并利用虚拟教研室、合作办学平台等资源，与更多境内外高校的教学名师、教研团队开展深度交流，促成了一批教材或数字化讲义的出版或在编，如《分布式能源聚合管理技术》《电力博弈优化设计与应用》《电动汽车与电网互动原理与工程应用》等。

3．践行“教研相融”的教材形式守正创新

教材形式守正创新的需求，也是新工科要求下对教师创新实践和交叉学科研究能力的综合考验。充分动员经验型教师担任青年教师的教学导师，在传帮带的教学指导下，鼓励和帮助教研相融。通过持续改进，近年来教材形式发生了以下几点显著变化。

（1）教材资源立体化。鼓励教师将电气学科的前沿技术与交叉内容融入工程案例化教学，以教师为主体，不断为现有教材配置外延的教学资源，使课程中原有的单一纸质教材拓展为立体数字化的资源包[6]，包括在线课件、教学视频、互动习题测评等，帮助学生更好地掌握知识。教材讲授时，各章节之前既介绍知识图谱下的概念节点，又根据学生所在年级的知识特点，优选与各章内容相关的虚拟仿真实验、工程案例，激发学生自主深入思考。

（2）互动设计场景化。以立体化的教材资源为基础，教学导师与青年导师能够开展更多层次的课堂和课后互动。比如，“电路原理”课程建立了覆盖每节课的在线课件、预习和复习指南、互动答疑库等自编立体化资源，教师课前发布、师生课中使用、学生课后自检，并以特高压输电技术为工程案例，将涉及的具体技术分解对应到电路的各章节知识点，帮助学生建立起从电路原理到电力系统复杂工程问题的映射[7]。再比如，在“电力系统分析”课程中，通过教师录制的教学微课，学生能够观摩和分析利用文心一言、ChatGPT等大语言模型回答电力系统基础问题的准确性，既引导学生充分使用现代工具，又引发学生产生人工智能是否替代人类的辩证思考，并激发出学生终身学习的紧迫感。

（3）资源使用标准化。教材形式的守正也是创新的根基，为了在标准化的前提下充分利用立体化教学资源，我们制订了相关规范和过程性检查流程，成立了课程负责人、教研室组长、教学副院长的分级审核制度，以审核后的立体化资源包为共享数据库，要求每门课程紧扣对应的毕业要求指标点和课程目标，合理选择相关教学资源，推动教案从静态转变为形式多元、动态更新，且教师能够通过每月学情记录等形式，及时反馈使用情况。

4．基于“虚拟教研室+”的教材教研交流

面向教材交流以虚强实的需求，提出了“教学名师+企业专家+教材编辑+青年教师”的教材教研组织模式，并利用教育部新兴领域教材研究与实践项目、电气工程及其自动化专业虚拟教研室、虚拟教研室工学电类学科协作组等资源，打造了含虚拟教研室教材建设分室、教材数据在线交流平台等在内的“虚拟教研室+”，建立了覆盖教师、行业专家和出版社编辑等在内的教材教研生态圈，开展试点试验，并重点发挥以下三种效用。

（1）展示推广效用。对于电气类专业教材尤其是新兴领域教材的编著者，通过主动发布教材特点、出版信息、配套资源等素材，能够更广泛地向全国电气类专业的高校教师宣传相关教材，既有助于提高教材的使用面，也有助于其他教师发现所需要的新教材，从而优化了教材资源的利用率，进而持续推进资源立体共建。

（2）资源共享效用。充分挖掘教育部“虚拟教研室”平台软件的使用方法，设计了教材建设资料的发布制度，实现教材建设类资源的共建共享，提高了教材更新的搜索密度。而在线交流、信息发布等功能模块，还为电气类专业教师提供了共同研讨的公共空间，大家围绕教材建设，探究新工科背景下电气类专业人才培养目标、探讨教材使用方式、研究教材更新手段，扩大了教材更新的交流广度，提高了交流的时效性。

（3）专家引领效用。充分结合全国高等学校电气名师大讲堂、国家高等教育智慧教育平台、数字课程出版平台等现有形式，以“虚拟教研室+”为引擎，调动教学名师的优质资源，定期组织线上线下混合形式的教材交流沙龙，为电气类专业的校企专家提供讲台，共享学科发展和教材更新的前沿动态，并更好地鼓励青年教师能够主动结合科研特长与教学心得，推动电气类专业教材更新的可持续发展。

参考文献：

[1]胡敏强.产教融合新工科育人模式探索与实践[J].中国大学教学，2019（6）：7-11.

[2]杨勇，李红斌，文劲宇，等.新工科电气工程实践教学体系重构与实践[J].电工技术学报，2022，37（19）：5074-5080.

[3]赵彪，余占清，朱桂萍，等.基于教研相融和翻转课堂的新工科教学改革实践：以“能源互联网中能量转换与互联设备”课程为例[J].中国电机工程学报，2022，42（9）：3490-3501.

[4]李辉.新工科教育改革视界下的教材建设思考[J].现代教育管理，2019（10）：102-106.

[5]李晓锋.新形势下高校优秀教材的特征与开发建设[J].中国大学教学，2020（9）：86-90.

[6]庄红权，刘利，刘杨.新兴领域教材研究与实践探索：以智能制造系列教材为例[J].科技与出版，2021（11）：94-97.

[7]季振亚，胡秦然.多维度评价驱动的电气类电路课程改进探索[J].电气电子教学学报，2023，45（1）：42-45.

[本文得到了教育部高等教育司新兴领域教材研究与实践项目“电气类专业教材更新与交流机制”的支持，项目在高等教育出版社、东南大学、南京师范大学等单位众多同仁努力下共同完成，在此一并致謝]

[责任编辑：余大品]