面向新工科的理论课程实践融合

［摘 要］ 电气一次部分是工科典型应用型专业理论课。课程以思政建设全面引领课程建设，围绕目标以任务驱动重构教学内容、建设并持续使用优质数字化教学资源，形成了特有的以学生为中心、覆盖线上线下课堂内外、贯通理论教学与工程实践、培育品德素养与知识技能的对分探究式教学，全面促成学生自主学习、创新实践，同时敦促教师不断提高自身的品德修养、专业学识、教学技能。

［关 键 词］ 新工科；对分探究式教学；电气一次部分

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）18-0０80-04

一、引言

电气一次部分是电气工程及其自动化专业必修的应用型课程，处于核心地位，与课程设计环节共同构成了对专业目标的强支撑。

课程团队沿实践方法、建设资源、完善模式、浸润德育、形成体系并持续改进的路径，基于电气一次部分课程在工科专业课程中践行思政引领的对分探究式教学，同时将教学改革的成功模式辐射到电气、能源专业等其他课程中，获评贵州省教学成果二等奖，课程已评定为贵州省课程思政示范课程和 “金课”一流线上课程。

二、课程目标与重点问题

基于新工科教育与能源产业在培养创新复合型、持久贡献型人才的需求，结合学校、专业的育人目标，团队根据学情，分层、分类、明确频度制定了课程总体目标以及每节课的教学目标，同时剖析了当前课程教学中存在的重点问题。

（一）课程目标

1.知识原理的初阶层级

学生能够熟练认知、记忆、描述、区别、归纳与比较发电厂和变电站类型、主设备结构、主接线与厂用电形式、配电装置、控制与信号回路等原理；熟练识别、描述及简单应用厂站变电一次部分设计、主设备选择等方法。

2.能力方法的中阶层级

学生能够具备独立完成厂站变电一次部分设计任务中包括分析工程资料、拟定与选择方案、设备选择等工作以及具备参与相关评价的能力；具备规范撰写工程设计报告、使用辅助设计仿真工具、沟通协作、总结汇报等参与电气工程规划、设计、建设、运行等工作任务的能力。

3.情感素养的高阶层级

学生能够形成强烈的家国情怀和社会责任感，养成坚定的职业理想和职业道德规范；形成理论思维向工程思维的发展和创新意识的萌芽，形成良好的自主持续学习、知识技能迁移的方法习惯。

（二）重点问题

要实现课程目标，就必须解决课程设置和学情中存在的三个重要问题。

1.理论学习与工程实践脱节

课程理论讲授与设计实践存在隔断，课程学习的理论内容与工程设计应用存在差异，客观条件上导致学生的理论学习和实践应用脱节。

2.工程经验与思维能力缺乏

学生较擅长解题计算、惯于追求唯一正确答案，电力系统运行环境危险性极高、运行过程抽象、学生实践难，缺乏工程经验，尚不具备分析拟定技术路线、解决电气工程建设运行中的实际问题的工程思维能力。

3.创新意识较弱与综合素养较低

学生未能对电力系统与电气工程构建知识体系和逻辑框架，无法进行综合分析评价，更妄论创新意识；同时对工程规范、职业道德及专业技术人员综合素养及意识形态的理解较粗浅。

为了解决教学痛点问题、实现教学目标，课程的建设重点落在了内容与资源的建设与应用、混合式教学的设计与实施两个领域。

三、课程内容与资源建设应用

有深度的教学内容和资源是支撑实现教学目标尤其是中高阶教学目标的根本保障。

（一）前置设计任务驱动[1][2]理论教学

任务驱动的要点有三：

1.任务安排

将简化的实际变电工程一次部分初步设计作为设计任务在理论教学初期发放，对应知识单元下发、分析、完成，实践环节与理论教学紧密交织，阶段性成果内容丰富、目标清晰，精准驱动理论教学。

2.设计对象

任务中的设计对象为变电工程，与讲解案例的发电工程有类似但也有不同，完成任务实现知识迁移、方法掌握及能力提升；学生需要综合各项知识、技能完成任务，从而达成各级教学目标。

3.任务细分

将复杂的总任务分解为若干个简单、递进的子任务，这是任务驱动实施的关键。子任务与工程设计流程对应，难度逐步提升，学生逐级挑战，最终成果需尝试采用工程设计与建设领域的先进设备、先进方法与先进方案，促进学生正确方法、自主学习习惯和创新意识的养成。

（二）根据设计流程重组教学内容

对照完成设计任务的需求，教材内容按照设计任务要点进行调整，以变电工程设计的“原始资料分析→主接线方案拟定与主变选择→站用接线设计与站用变选择→短路计算与设备选型→配电装置布置→典设对标和完成工程设计报告文本、图纸及汇报”七个步骤为教学逻辑主线，调整讲授顺序。在教学组织中回顾已学知识方法、新增工程设计资料，丰富、提升教学内容；在教学讲授中突出强调知识“点”之间的关联，从而形成“线”，再通过设计实践明确“线”之间的逻辑，从而形成完整课程知识“网”，加大知识学习难度，提高学习掌握程度，促使学生工程思维的形成和实践能力的提升。

（三）数字化资源对混合式教学全方位支撑

设计实践与理论教学交织，教学内容增多，课堂教学挑战度提升，必须依托课外线上资源辅助学生自主学习。

复杂设计任务的完成，必须有数字化设计资料可供学生随时查阅；全过程考核评价体系必须有数字化的练习与测试题库支撑。团队依托对分易平台对本专业进行SPOC资源建设及教学管理。

同时，课程已开始试用开放性虚拟仿真实验辅助学生认知电力系统与电气设备的原理，并进行变电站巡视、操作、故障处理等操作，可以进一步丰富学生的工程实践经验，提升工程实践能力，从而拓宽知识学习的时间与内容广度，拓展学生的自主学习思维。

四、混合式教学设计实施——对分探究式教学体系实践

线上线下混合式教学的合理设计，从课堂、内容、目标、评价和师生五个维度组织教学进程，思政引领、内容重构、成果导向、任务驱动，全过程实现学用融合、考做结合。

（一）全方位重构目标与内容

重构教学内容提升教学难度，选择工程设计项目作为需要探究并完成的最终任务，根据课程进度引导学生分解任务，使认知—理解的知识传递与分析—应用的能力培养同步推进，最终形成设计成果，学用融合，实现教学的高阶性和挑战度递进。

（二）多方法组织讲课与任务

以设计任务驱动，结合对分与BOPPPS组织教学活动。课前MOOC自学自测—导入教师精讲留白—目标明确任务和成果—学生带着任务与问题聚焦重点进行个人内化、小组讨论分析、探究产出、全班交流提升实现参与式学习—教师最后总结强化重难点并推进提升，搭建理论运用于工程实际的桥梁—课后循环自学自测检验学习效果，教师根据效果反馈反思改进。[3][4][5]

（三）全过程渗透敬业与爱国

来自我国先进电气工程实践并与课堂教学专业知识紧密关联的思政案例，体现了独特的学科特色和课程特色；教学组织将思政融入线上MOOC、课堂引入、案例任务、总结提升等教学各个环节，促进在学生遵守职业规范、坚定职业理想、激发制度自信、形成家国情怀上落实“敬业”与“爱国”，使师生共同建立和巩固正确的世界观、人生观、价值观。

（四）多路径实施线上线下混合

团队自建多样线上教学资源：MOOC自制微视频、微课件，讨论、单元和期末测试库等；虚拟仿真系统课程知识点学习、变电站巡视与巡检、继电保护和故障处理实验等；SPOC视频、音频学习资料、设计任务库、设计资料、专业导则规程手册、典型设计等，实现教学的丰富性、创新性与趣味性，保证教学、实践、评价等各环节均可依托线上资源实施，拓展教学广度和深度。

（五）全维度考核过程与结果

依托信息技术实现教学活动全过程管理与多维度评价，以55%的“考”和45%的“做”形成过程性与结果性相结合的综合成绩，重视学生的综合素养评价。成绩构成各部分均有明确可行的量化标准，数据全面在线自动完整记录，全过程督促学生自主学习。[2]

考核成绩构成及分配比例为：总成绩（100%）=学习任务完成度（10%，初阶）+MOOC（20%，初阶）+单元测试（20%，中阶）+作业（20%，高阶）+期末测试（30%，高阶）。

（六）思政引领的课程教学内容及组织实施情况

以“电气主接线设计举例”为例，教师以变电站主接线设计为任务驱动，电厂主接线设计为案例，讲授任务分解与解决思路，学生全程与教师、同学共同探究挑战完成难度逐渐提升的分解任务，从而达成运用已学知识、技能解决实际电气工程设计问题的目标。在课前线上自学的基础上，教师聚焦学生存在的问题精讲新内容，引导学生共同进行任务分解与方案设计，强调职业规范；学生分组分析原始资料、拟定主接线方案，突出教学重点；教师与学生共同分析各组完成情况，并最终确定主接线方案及主变容量台数，强调工程设计实践的不唯一性，解决教学难点，引导学生形成工程理念；在课程结尾处以思政案例总结强调我国在输电领域的技术与制造水平的世界领先地位，激发学生的制度自信和爱国情怀，坚定职业理想。

五、课程评价及改革成效

（一）痛点问题得以解决

电气一次部分课程通过任务前置和教学内容重构解决了学生理论学习与工程实践脱节的问题，学生带着任务进行理论学习，教学内容的安排围绕任务推进，目标定位清晰，成果导向明确；任务驱动解决了学生工程经验和工程思维缺乏的问题，新的教学逻辑将传统的分散点、线知识与方法学习整合为网，提升工程实践能力，逐步形成工程思维；丰富数字化资源和全过程考评，解决了学生创新意识和综合素养浅显的问题，自主学习、团队合作、有效沟通、综合能力全面促进学生拓展思维、勇于创新，完成任务并解决问题。

（二）课程建设成果丰硕

学生完成了课程内容导图、报告论文、阶段设计任务和最终设计成果等各类形式的大量阶段性及成果性任务。

自制电气一次部分MOOC，包括20个重点知识节段微视频、20个重点知识节段微课件、8个思政案例小课堂视频、7个单元测试和1个期末测试；校内课堂教学运用对分易平台进行SPOC管理，其中“课程资源”提供了设备原理讲解视频12个、课程核心知识课件10个、电气工程设计建设导则规程与规范4套、模块化典型设计方案10套、设计计算参数4组等设计资料以及丰富的练习、测试和作业资源，变电站虚拟仿真实验已投入使用。

自制思政案例8个、拍摄MOOC视频节段并上线运行；紧抓我国电力工业从落后到规模技术全面领先发展轨迹，将中国电力国家名片元素渗透到任务案例和内容讲授中；将思政元素融入设计任务、作业习题和测试中，增强工科思政教育的吸引力、说服力和感染力。

（三）课程改革成效显著

学生能够完成变电工程设计，撰写规范的设计报告，学业成绩稳中向好，工程思维初步形成，实践能力得以提升。

思政隐性教育已经初显成效。学生在MOOC讨论区积极分享学习的感想，他们对专业和国家的自豪与热爱溢于言表。

课程成绩分布合理。近三年升学人数与比例均创新高，毕业生受到能源产业各类就业单位的极大青睐。课程近两年成绩优良率均超过80%，课程目标总体达成度较好，稳定向好。

MOOC资源已在学堂在线平台运行7期，累计选课人数3200余人，选课学员覆盖全国32个省区、50余所高校和电力相关企业，课程活跃人数超过了98.26%的同平台课程，课程讨论规模超过了53.39%的同平台课程。SPOC管理持续9年，先进信息化教学手段对理论教学形成了强有力的支撑。课程团队教、赛、研相长，课程建设成效获评省级教学成果二等奖，课程已评定为省级课程思政示范课程，线上资源已获首批省级“金课”一流线上课程。

六、课程特色与创新

（一）全面引领的课程思政建设

思政案例来自我国先进电气工程实践，与课堂教学专业知识关联，体现了独特的学科和课程特色；“大国重器”元素融入工程案例专业知识，与学生要完成的任务结合，从职业认知与规范着手开始解决任务，突显专业思维方法，明确价值理念；将思政融入线上MOOC、课堂引入、案例任务、总结提升各环节，促进学生遵守职业规范、坚定职业理想、激发制度自信、形成家国情怀，使师生共同形成正确的“三观”。

（二）以学生为中心的优质内容与资源

课程围绕教学目标和设计任务重构教学内容，建设并使用优质数字化教学资源，其中MOOC微视频由主讲教师出镜，紧扣重点，顺应学生学习习惯，易于学生自学，配套微课件内嵌前测题目，检验学生线上学习效果，提供学情数据，服务学生自学习惯的培养和低阶知识目标的达成，同时延伸线下课堂时间；考核测试与设计辅助资源在线支撑教学实施，形式多样，难度分级， 反馈学生教学效果；思政案例小课堂案例生动、内容新颖，与专业融合度高，引起学生高度共鸣。

（三）面向新工科的对分探究式教学体系

覆盖线上线下课堂内外，贯通理论教学与工程实践，完善品德素养与知识技能培育体系，是正确教学理念的深度实施、现代化教学资源的合理建设、多种成熟教学方法的创新重组和全面训练与评价学生产出和教学效果的科学考核，督促学生深度自主学习，也对教师自身的品德修养、学识技能提出了高要求。

七、持续建设计划

今后，根据国家对教育人才培养的总体要求，结合学校、行业与专业发展的实际情况扩建课程持续建设。

（一）教学资源持续建设

1.课程思政

不断完善与专业内容结合紧密的思政题材，持续建设课程思政案例，进一步丰富思政MOOC资源。

2.教材建设

按国家级规划教材质量要求完善课程习题集，编写课程教材并出版使用。

3.知识图谱

针对学科领域构建课程知识图谱，使知识体系结构和内容可视化，支持师生之间的互动和个性化学习，展现知识体系和知识点之间的关系，整合学习导引和学习资源，为学科领域的知识创新和发展提供重要的支撑和指导。

4.题库建设

以工程设计真实案例为蓝本编写适用的学生任务题库，力争在目前“一组一题”的基础上发展为“一人一题”。

5.虚拟仿真

选用或研发课程虚拟仿真平台，开设实践环节，持续提高课程挑战度，搭建理论学习联系实际应用桥梁。

（二）教学团队持续提升

制定计划鼓励教师申报教改项目、参加教改会议、集体研讨、培养进修，持续进行教学研究，提升整体教学水平与教学质量，确保教师政治素质过硬、敬业立学、治学严谨。

八、结束语

电气一次部分课程以思政建设全面引领课程建设，围绕教学目标、以任务驱动重构教学内容、建设并持续开设优质数字化教学资源，形成了特有的以学生为中心、覆盖线上线下课堂内外、贯通理论教学与工程实践、培育品德素养与知识技能的对分探究式教学，全面促成学生自主学习、创新实践，同时敦促教师不断提高自身的品德修养、专业学识、教学技能。课程改革创新的成果可共享、方法可推广。

参考文献：

［1］唐晓玲，熊炜，刘敏.成果导向与任务驱动的混合式对分教学研究：《电气一次部分》混合式一流课程建设实践［J］.中国电力教育，2023（4）：61-62.

［2］熊炜，邹晓松，袁旭峰，等.项目驱动与“对分课堂”结合的发电厂电气部分理论教学探索［J］.课程教育研究，2018（7）：229-230.

［3］唐晓玲，熊炜，刘敏.成果导向的“电气一次部分”课程对分教学研究［J］.中国电力教育，2021（8）：76-78.

［4］徐成涛，徐培德，陈涛，等.课程小组合作评估在探究式课程教学中的应用［J］.高等教育研究学报，2023，46（4）：110-114.

［5］唐晓玲.基于对分课堂的“发电厂电气部分”课程改革［J］.电气电子教学学报，2018，40（4）：32-36，75.

◎编辑 张 慧

①基金项目：2021年贵州省普通本科高校课程思政示范项目——课程思政示范课（教学名师、教学团队）“电气一次部分”。

作者简介：唐晓玲（1979—），女，汉族，四川成都人，副教授，硕士，研究方向：电气工程与电力市场。