于少娟　吴青峰　贺玫璐

摘  要：“双碳”模式、能源转型等新形势给山西电气工程各类人才培养带来深刻变革。电气工程类学科前沿是高等学校电气工程及其自动化高年级本科生专题讲座、电气学科硕士研究生的重要必修课程，是本科生了解专业前沿知识、研究生全面了解学科特色的课程。该文针对学科前沿课程新形势下的教学模式展开探讨，并以新能源技术应用专题教学设计为例，优化教学过程、整合教学的数字化资源，以达到提高教学效果的目的。

关键词：电气工程；学科前沿；教学模式；教学设计；数字化资源；新能源技术应用

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：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

国务院总理李克强以视频形式出席2021年太原能源低碳发展论坛开幕式，发表主旨演讲，指出我们将坚持实施能源安全新战略，推进能源消费、供给、技术、体制革命，全方位加强国际合作，切实推进能源转型。为应对气候变化，实现可持续发展和能源转型，我国提出了“碳达峰”和“碳中和”“双碳”目标[1]。传统电力行业以煤炭发电为主，排碳量占我国总排碳量近四分之一，是实现“双碳”目标需要改革的先锋[2]。高校电气工程专业作为专门为电力行业培养人才的专业，其课程体系直接关系到人才培养[3]。

“双碳”模式给高等教育，尤其是与能源息息相关的电气工程学科带来了深刻变革，加之当前新型冠状病毒感染疫情在全球肆虐，病毒迭代变异，一系列新形势下，不断要求传统的教学方式能够做到及时调整变化。太原科技大学作为山西省该专业人才的重要培养基地，在紧跟踪国家行业能源新趋势、山西省经济发展方向和行业发展状况的前提下，进行电气工程类学科前沿课程改革与创新。积极探索并逐步确定具有时代特征的教学体系，用先进的教育思想和教研成果指导改革实践并贯穿教学的全过程。结合研究生教育开放课程应该具备的特性，对研究生教育的教学模式进行探索，更大地发挥数字资源在教学过程中的指导作用，实现从单打独斗课程建设向整体化的课程体系建设的转变。

学科前沿是高等学校电气工程及其自动化高年级本科生专题讲座、电气学科硕士研究生的重要必修课程，是本科生了解专业前沿知识、研究生全面了解学科特色的课程。该课程主要反映目前国家、地方经济的持续发展、节能减排的驱动、产业政策的扶持、战略安全的需要、全球化趋势，助推着我国电力行业快速发展的因素[4]。而近年兴起的信息化教学是以信息技术为支持的数字化教学，是以学生为本，运用现代教学理念和应用先进的信息技术手段来提高整个课程教学的质量和效率，现代社会的教育更加需要信息化教学的推广[5]。随着互联网、大数据和移动平台等技术的迅速发展，作为电气工程研究生导师，提高自身信息化素养，探索信息化时代教书育人的新途径、新方法，有效提高学生跟踪学科前沿的能力，已经成为教学改革的首要任务。信息化教学改革促进了教學形式的多样化，本文以学科前沿课程新能源技术应用专题为例，探讨如何进行信息化教学设计，将课堂变得更加鲜活，激发学生学习兴趣，从而有效提高教学效果。

一电气工程类学科前沿课程的信息化

本部分主要从重构课程体系，设计教学活动，整合教学资源，优化教学考核评价等角度出发，阐述如何实现学科前沿课程信息化。

1）重构课程体系。采用案例式教学，加大引入企业实践活动的引导力度，通过精选与课程契合的企业项目，使学生身处行业企业的设置环境，进一步引导学生自行探究的能力，从而使理论与实践有机结合。

2）设计教学活动。加大互动式教学的设计，强化师生之间良好沟通的教学活动，丰富学生自学教学资料，具有及时反馈的渠道。

3）整合教学资源。充分利用网络海量信息，优选课程资源，建立网络学习平台，无缝对接全部学生的学习时间。

4）优化教学考核评价。不断优化课程考核評价内容及方法，尽可能多方位地评价学生学习过程情况，建立跟踪评价机制，形成闭环，及时发现问题解决问题。

二  信息化学科前沿课程新能源技术应用专题教学设计

本部分从教学方法、教学目标和教学思路等方面对信息化的学科前沿课程新能源技术应用专题进行分析。

（一）  教学方法

重点采用启发式教学，揭示知识发生过程；用问题探究教学手段引导学生自主思考；针对实际中的一些现象解释，激发学生的学习兴趣；采取课堂分组讨论等形式激发学生的研究欲望和创新意识。对学生进行理论前沿引导如介绍新能源发电各类新技术。课堂教学板书与多媒体结合，扩大课堂信息量的同时培养学生逻辑思维能力。建设校园网上的精品资源共享课，方便学生自学和复习巩固教学内容。

（二）  教学目标

1）知识与技能：通过课程的学习，学生能掌握学科前沿知识，会利用其解释实际现象，具备解决工程问题的基本技能。

2）过程与方法：通过课程的学习，学生具备通过归纳、讨论等方法进行探究性学习的能力，能正确理解运用关系分析和解决实际问题的方法，培养自主学习的习惯和创造性思维能力。

3）价值观与学习态度：通过课程的学习，学生具有正确的人生观、成才观，具有职业道德，能产生积极的学习兴趣，例如通过研究我国新能源技术在实用性方面的巨大力量，从而对工学中蕴含的逻辑与实用性产生发自内心的自豪感；学生能获得职业的期盼，看到自己未来的潜能，从而具有学习热情和自主发展的积极态度。

（三）  教学评价

课堂教学中通过教师提问、师生之间讨论、学生之间辩论、教师考评和生生互评等环节，来评价本节课的教学效果和教学目标的达成度；课堂教学后利用课后作业和网络等互动平台环节来跟踪学生对本课堂的掌握情况；在大论文、大作业中体现理论总结考核内容，进一步考核和评价学生对本课的掌握情况。

（四）  教学思路

学科前沿课程新能源技术应用专题遵循“教师引导，学生探究，着眼实际，创新根本”的理念，设置了四个教学环节。教学环节一，导入议题。此环节以设疑的方式引出问题，使学生主动思考。教学环节二，自主探究。如首先通过介绍新能源的分类与应用，激发学生的学习热情；然后通过理论分析引入本节课的研究主题，此环节以启发、诱导、讨论和自主探究的方式学习，让学生积极主动参与课堂学习，培养学生的逻辑思维能力。教学环节三，开放讨论。此环节首先通过教师引导提出问题分析各种观点，学生发表探究分析问题的各种意见，通过师生共同解决问题的教学法来引导学生自主学习，并强化对所学知识的理解；然后采取课堂辩论等形式激发学生的研究欲望与创新意识。教学环节四，总结拓展。通过教师归纳总结方式让学生透彻理解、牢固掌握专业、学科相关知识技能，提高教学效果；然后通过案例拓展训练加强学生的理解和应用。

三  信息化学科前沿课程新能源技术应用专题实施步骤

信息化学科前沿课程，针对新能源发电技术设计基于网络环境的研究性学习教学模式。在实际教学中，从教的角度看主要在于熟悉平台，探究方法；从学的角度着重于探讨、研究等。重点关注过程评价手段以加强对各个关键环节的引导和监控，来达成课程目标。

（一）  实施步骤1：混合学习的研究型网络课程的设计

在教学实施过程中，应用对象是太原科技大学电气学科2020级的硕士研究生，2018级电气工程及其自动化本科大三学生，根据课程大纲中的目标、特征，确定整体方案，通过问卷调研，对课程效果进行验证。设计的学科前沿新能源技术应用专题研究型网络课程主要包括太阳能发电、风电和储能等内容。

（二）  实施步骤2：混合学习的研究型网络课程的实施

实施过程主要包括以下几点。

1）针对电气工程类学科前沿课程的特点提出课程教学设计的总体构想：开放性、研究性、互动性。具体到课程目标、教师人选、讲授内容、实施方案和评价办法，支持研究性学习的网络平台以及教师的发展几方面。重点提升课程的影响力、实用性、灵活性。

2）针对电气工程类学科前沿课程贴近实践的要求，精减研究性问题，以最直观的解决现实问题的实践论题引导学生思索、讨论、总结和表达自己的观点看法，提升学生的研究动机、激发项目兴趣。

3）针对电气工程类学科前沿探索性的要求，搭建平台，帮助学生汇总学习中的各种问题，师生互动探讨寻求共性，进行立题研究。

4）针对学科前沿知识引导学生课堂研究讨论：通过分组等方式进行课堂分析讨论，充分锻炼学生之间合作、沟通能力，围绕教师发布的主题，引导学生充分利用各种现实及网络资源组织学习材料，或者直接从电气行业企业专家处获取第一手学习材料，通过相应的工程案例，将理论和实践知识相融合，展开思考分析，提出自己的看法，不断提高学生学习专业知识能力的同时，培养应用型高级人才必备的职业素养。

5）针对学科前沿线上教学组织学生网络讨论：通过发布议题提交通知，使每一位学生将相关议题及结论传到课程指定区域，每位学生都允许查看并参与讨论分析，以课题研究小组的形式共同为本组的结论进行答辩。教师指导整个讨论过程，并发表总结意见。

6）针对学生课后学习的引导，组织学生认真提交研究结论：通过发布作业、建立题库、考试测试、能力测评和问卷调查等形式组织学生进行课后学习，系统总结提交研究成果。教师通过课堂、学习平台、微信、企业微信和邮件等方式答疑解惑，助力学生学科前沿知识技能的增长（图1） 。

7）基于学生学习过程形成较为客观的评价体系：教师通过考察追踪学生学习过程，依据课堂、线上学生各类任务完成的表现采集和记录信息，重点关注学生在研究体会及展示中的创造性表现，以供课程评价时参考。

8）及时完成课程总结反思阶段，依據反馈结果及时调整教学方案，进行各项任务总结工作，随时调整线上线下课程计划安排。

（三）  实施步骤3：混合学习的研究型网络课程的关键问题

1  首要确立课程组织讨论的基本单元

倡导互助互学的小组学习形式，同一层面的学生水平相当，研究思路、提出的问题大多是共性的。教师通过有组织的教学形式，充分利用学习平台、网络资源，主动引导多个学生就同一问题发表见解，相互点评，增加辩论，有益于培养学生发现问题、解决问题的能力，进一步培养其创新能力。学生通过小组形式的讨论学习，也培养了合作沟通的能力，理解了团队的作用，了解了竞争的意义。线上及线下学习融合，也使学习时间最大化，个性与共性问题有机统一，通过师生集体努力，实现各类学习平台的充分利用。

2  线下课程教师的指导作用不容忽视

网络化教学，教师不是简单的助教模式，而且也不仅仅指单一的学校教师，互联网学习平台的相关资源的提供者、企事业相关专家从业人员，任何具有学科领域前沿知识的专业人士都可成为教师。都可以在互联网平台，提供学生相关学科的前沿知识，学生也可以通过各类线上线下平台，向所有教师请教。但线下课程教师的总结指导作用不容忽视，有序的教学安排是学生通过互联网学习获取理论知识、实践能力的关键。

3  密切联系生产实践问题至关重要

让学生自发地找出自己感兴趣的现实问题，凝练其中关键问题并寻找解决办法，能够深层次激发学生解决问题的兴趣和学习动力，但一定要引导学生理论扎根实践，实践反哺理论。现实生活中的实际问题，往往是学生最感兴趣的问题。通过生产生活中的实践问题，激发学生的学习兴趣，进一步引导学生自主思考、讨论。促使学生具备相当的专业知识和技能，而后逐步剖析、验证进而解决现实问题以提高其专业服务能力。

4  建立过程评价体系完成自主调节

通过不断跟踪学生学习情况，通过教师考察、学生互评、学生学习反馈和互联网数据记录学生学习情况等形成对学生学习过程全方位评价，目的不是简单打分，而是引导学生及时改变学习方法。教师有针对性地调节教学方式，及时发现问题，解决问题。通过一系列反馈，形成课程教学闭环，促使教学组织不断完善。

4结束语

本文针对新教学模式下电气工程类学科前沿课程的教学设计进行了思考，通过建设网络课程实施平台，进一步重构课程体系，丰富课程网络资源，针对课程目标研究课堂教学活动的合理安排，并且不断完善课程考核评价方法，以提高课堂教学的效果，促使课堂变得高效活跃。新的教学环境、教学要求带来网络共享学习资源的机会，也促使一系列教学研究成果应运而生。因此一方面要求教师能有多元的教学创新理念，丰富的教学信息化手段；一方面也要求各层面的学生学习更具活力，更有自主性、创新性，这一切有利于推动高等教育教学研究蓬勃发展。

参考文献：

[1] 周远翔，陈健宁，张灵，等.“双碳”与“新基建”背景下特高压输电技术的发展机遇[J].高电压技术，2021，47（7）：2396-2408.

[2] 史玉波，周孝信，薛禹胜，等.科学构建新型电力系统，推动能源电力产业链升级[J].科技导报，2021，39（16）：53-55.

[3] 郝亮亮，吴俊勇，夏明超.“电力系统分析”实践教学模式的探索与改革[J].电气电子教学学报，2020，42（3）：144-147.

[4] 王莉丽，艾欣，宋金鹏.电气工程专业卓越工程师人才培养研究[J].电气电子教学学报，2016，38（6）：23-26.

[5] 刘杰，丁忠冰，舒杭.走向重塑：教育信息化的本土化景观演变[J].黑龙江高教研究，2021，39（1）：89-93.

基金项目：山西省教学改革与研究项目“新形势专业认证背景下基于学习产出的电气专业课程建设与实践”（J2020194）；山西省研究生教育改革（指令性）研究课题“基于‘网络授课模式的电气工程‘学科前沿开放课程建设”（2020YJJG239）

第一作者简介：于少娟（1971-），女，汉族，江苏涟水人，博士，教授。研究方向为现代电气技术与教学。