电气信息类研究生教学改革与创新能力培养的探索

夏向阳，姜 飞，张 静，裴翔宇

（长沙理工大学 电气与信息工程学院，湖南 长沙 410014）

引言

随着风能、太阳能等新能源发电的大规模开发及大型城市用电负荷迅猛发展，实现高效能源供需广域平衡与互联互通更加迫切。柔性交直流输电是一种新型的灵活输电方式，可以实现新能源发电站与交流主网的联网、城市电网的分区互联，解决大规模清洁能源并网问题，促成清洁能源在更大范围内高效汇集、灵活传递及分散消纳等。我国正处于柔性直流输电工程快速应用阶段，建设了众多柔性交直流输电工程（见图1），其运行电压等级和直流传输总容量都已居世界首位。通过研究，以新颖方式对国内外具体工程案例进行课程分析讲解，把中国在特高压输电技术世界领先情况嵌入课堂内容，同时以研讨式学习和拓展，增强学生的创新意识和爱国主义情怀，逐渐形成正确的职业规范，为社会培养合格人才非常重要［1］。

图1 “柔性交直流输电”课程框架

当前，为适应新时代社会对于技术人才的不同要求，电气工程研究生课程改革势在必行。在这种新形势下，如何培养和造就具有创造性思维的高层次电气工程人才，同时使其具有爱国主义情怀和职业规范，也是电气工程教育界关注和积极探索的问题。随着教育改革的不断深入，电气工程研究生培养呈现出“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的发展趋势，提高了研究生的培养质量，但在具体实践过程中，还存在许多不足与欠缺［2-4］。

课堂教学是进行高层次人才培养的重要渠道和载体，在研究生培养中发挥着关键作用，直接影响研究生教育的质量和水平。大多数研究生完成一年学位课程的学习后，不能在短时间内进入课题的科学研究工作，一些学术研究的基本技能和创新意识没有能够在课程学习中得到培养和训练［5-7］。

结合我国柔性交直流输电系统领域相关技术在世界领先的情况，加大对“柔性交直流输电”课程的实践与探索。与此同时，改变传统的教育思想和教学模式，针对研究生的特点，改革研究生课程的教学结构，改进教学方法。有利于培养学生的研究能力，强化学生的创新意识、创新能力和职业规范，也能为其他具有电气工程硕士授予权的高校提供参考。

一、国内外研究现状分析

全面推进素质教育，以培养学生的创新精神和实践能力为核心，造就一批具有国际竞争力的高层次创新型人才［8］。

电气工程学科作为一门成熟的专业学科已经有上百年的历史，19世纪末欧美大学陆续建立了电气工程学科，我国的电气工程学科始于1908年上海南洋公学（上海交通大学前身）的电机电工学科，其后的1912年同济医工学堂（同济大学前身）设立了电机科。柔性交直流输电技术又称灵活交流输电技术，由美国电力专家海格里尼（N.G.Hingorani）于1986年提出，是综合电力电子技术、微处理和微电子技术和控制技术而形成的用于控制交流输电的新科技。

2001年，德国慕尼黑联邦国防军大学R.Marquart教授最早提出由相同子模块级联构成的模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）拓扑，模块化多电平柔性交直流输电技术（High-voltage Direct Current Based on Modular Multilevel Converter,MMC-HVDC）是一项新兴技术。

国内高校包括清华大学、浙江大学、上海交通大学、西安交通大学、华中科技大学、华北电力大学、长沙理工大学、重庆大学、西南交通大学、上海电力学院、东北电力大学等，国外高校包括美国斯坦福大学、康涅狄格大学以及韩国首尔大学、高丽大学，德国的亚工业大学、慕尼黑工业大学，法国的巴黎中央理工大学及里昂中央理工大学都开设了与柔性交直流输电相关的课程。

国外高校，研究生课程设计紧密结合经济社会发展和科技进步的现实需要。一方面，教师将教学内容与自身的研究方向和研究重点紧密结合，并能做到与时俱进，源源不断地用新研究进展更新教学内容，提供新思想、新方法和新素材；另一方面，高校比较重视市场需求和职业规范培养，重视与企业的联系与合作。有些教师不仅自己的科研工作与企业紧密结合，还邀请企业界知名人士开设课程，帮助研究生更好地了解行业发展新动向。同时，政府给高校充分的自由权，使得高校可以根据社会需要随时调整自己的发展战略，并不断开拓进取，培养满足社会发展需要的新型人才。相比之下，国内高校研究生课程设置缺少与新技术发展现状有关的内容，尤其是在专业课程中融入新研究成果方面有待加强［9-12］。部分高校将前沿课程定义为讲座、学术会议及学术沙龙。

二、课程教学改革的实践与探索

我们要坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入学习贯彻落实全国研究生教育会议精神，对接服务湖南“三高四新”发展战略，授课教师“以德立人、以德立学、以德施教”，科学推进课程思政建设，将研究生的创新研究能力培养与思想政治教育相结合，培养政治素质和专业素质都过硬的高层次电气工程人才，实现文化育人和课程育人相得益彰［13-16］。

在研究生课程教学中逐步建立教学与科研并重、育人与育才统一的人才培养理念。鉴于目前授课教师在研究生课程教学中依然处于主导地位，教师在课程教学培养理念上的转变也会逐步引导研究生课程学习观念的转变。因此，教师自身要克服以往重科研、轻教学的功利思想，提升育人能力，加大对研究生课程教学方面的精力投入力度，创新改进授课方式，推进课程思政教学，努力提高课程教学质量和育人效果。在此改革思路下，“柔性交直流输电”课程思政将以立德树人为导向，坚持知识传授与价值引领相统一，优化教学目标，在课程设置、教学内容、教学方法、考核方式等方面分别落实。

研究生经过本科阶段教育过程之后，已经基本具备了一定的基础知识和专业技能，尤其是经过考研的洗礼，进一步培养了自主学习能力、独立思考与研究的能力。研究生课程教学内容不应拘泥于知识的完整性、系统性，除了指定的教材、专著和参考教材外，还应包括学科前沿文献资料、新兴技术及实际应用、相关学科的交叉和融合，以及马克思主义认识论和辩证唯物主义的基本观点。

“柔性交直流输电”课程是在电力电子、自动控制、高电压、运筹学等多领域基础上发展起来的一门新兴课程，其内容虽然主要是面向控制学科的前沿知识，具有多学科交叉性的特点，在电气、新能源、电力电子、储能等领域均有广泛的应用。

教学内容上，课程应首先将教师自身在本领域的研究成果科学合理地融入原有的教学内容中，进行动态补充与更新，如交直流侧故障穿越方法等。由于柔性直流输电是电气领域的一个前沿发展方向，因此“柔性交直流输电”课程的教学内容更新应以柔性交直流输电领域的新技术和新应用为主，配合采用文献阅读法等教学模式，根据选课研究生的专业背景，将国内外学者在各自领域的新近研究成果添加至教学内容中。同时，可对MIT等国外一流大学的同类课程进行调研分析（包括课程体系、授课模式、课程内容和教学思想等），并适当融入本课程教学中，以提高该课程的国际化程度以及研究生探索课程之外相关领域前沿知识的主动性，拓宽学生国际视野。

教学方法上，配合案例式教学和现场教学，在教学内容中引入具有代表性、应用性、学生感兴趣的课程思政典型案例；增加Matlab仿真实践环节的内容，将理论与实践相结合、知识传授与价值引领相结合。同时，要在帮助学生夯实基础知识、加深对课程理论内容理解的同时，提高学生对知识的探究能力、分析能力和运用能力，注重爱国情怀、工匠精神、科学精神的渗透，引导他们形成正确的人生观和价值观，成长为专业与能力、品德并重的社会主义合格建设者和接班人。

课程考核作为教学活动的一部分，是检验和衡量人才培养质量的关键环节之一。鉴于“柔性交直流输电”课程是一门研究生专业选修课，更注重的是在课程学习过程中对学生创新思维的引导以及学术能力的培养和发展，以及将来正确职业规范的形成，因此，综合过程的考核方式要比单一的期末考试更适合本课程。

此外，课程教师团队除了传授知识，还要注重提升个人的育人能力和育人水平，将以教师为中心的教学组织形式向以学生为中心转变，即教师从单向知识传递为主，向引导学生知识应用和培养创新思维为主转变，学生从被动接受知识为主向主动学习、探求及研究相结合的知识获取方式转变，引导学生树立勇攀科学高峰的探究精神，帮助他们养成自主学习、终身学习的良好习惯。

结语

本文以“柔性交直流输电”研究生课程为例，提出以创新能力培养为导向在教学理念、教学内容、教学模式、考核方式等方面的课程改革方案设计，融合了具体工程案例进行该课程讲解和研讨式学习，加入了中国在特高压输电技术世界领先情况，培养学生正确的职业规范，为其他课程提供了一定的参考与借鉴。