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发电厂及电力系统专业群课程教学体系构建
——基于新型电力系统的视角

2023-02-17斌,喻宙,孙

教育教学论坛 2023年4期
关键词:发电厂课程体系技能

胡 斌,喻 宙,孙 帅

(1.郑州电力高等专科学校,河南 郑州 450000;2.郑州电力高等专科学校 职业教育研究中心,河南 郑州 450000;3.郑州电力高等专科学校 电力工程学院,河南 郑州 450000)

构建以新能源为主体的新型电力系统是顺应能源技术进步趋势、促进系统转型升级的必然要求。近年来,电力电子技术、数字技术和储能技术在能源电力系统日益广泛应用,低碳能源技术、先进输电技术、先进信息通信技术、网络技术和控制技术深度融合,有力推动了新能源、分布式电源、微电网的快速发展,也极大促进了系统分析预测、运行控制水平的提升。新型电力系统将给人们的生产生活带来颠覆式的变化,电力行业专业融合、技术融合特征愈发突出,电网绿色化、数字化、智能化、多元化趋势愈发明显,传统的电力类相关专业课程体系已不能满足“绿色高效、柔性开放、数字赋能”的能源系统人才培养需求。

在发电端,根据清华大学气候变化与可持续发展研究院的最新数据,为在2060年实现碳中和目标,2050年我国非化石能源发电占比需提升至90%,其中光伏/风电新装机容量至2025年需提升20%,2025—2030年需提升40%。同时,为缓解弃风弃光难题,保障电网稳定的配套储能也需同时配置。“风光水火储”多能互补的“发电侧”人才技术技能要求将发生深刻变化,单一岗位技能已不能满足新能源广泛接入,新能源发电预测、数字智能运维、集群调度、储能电站运维等将成为人才知识结构的重要组成部分,复合型人才需求呈扩大趋势。

一、新型电力系统下发电厂及电力系统专业群课程体系构建目的

“电网侧”为适应储能与“需求侧”相应快速发展,满足清洁能源配置要求,实现“源网荷储”全网协同调度模式,要求电力相关技能人才在人工智能、电力物联网、电力电子技术、现代通信技术、无线传感网技术等方面有相关技术、技能储备,以支撑分布式、有源微网、储能等交互式设备接入,提高新能源主体抵御风险能力。同时为保障新型电力系统自愈能力及多元交互水平提升,技术技能人才培养需持续关注配电自动化建设,深入拓展电网设备与数字基础设施融合等技术领域,确保主网坚强、配网不停电。

“负荷侧”消费者在电动汽车、家用储能、屋顶光伏等技术推广应用中,将既是以电力消费者也是以生产者身份参与到新型电力系统中,庞大的用户体量对专业人才的需求也将水涨船高,相应的对新能源充电装置安装与运维、光伏电站运维、智能配电运维等职业技能有迫切要求;同时伴随碳排放及“煤油气电”能源交易市场日益成熟,电力大数据所派生出的电力相关中长期、现货交易等数字赋能增值服务也将具有广阔的市场,电力营销的内涵及外延将发生深刻变革,具有经济头脑的数字化电力人才培养将成为新的增长点。为应对新型电力系统下发电厂及电力系统专业群人才培养的不足,应准确定位人才培养的核心目标,围绕新业态、新技术和新产业重新构建课程体系,逐步培养复合型的技术技能人才。

二、新型电力系统下发电厂及电力系统专业群课程体系构建依据

现代职业教育体系是通过构建各类、各层次专业相互衔接的课程体系实现的,因此,需要探究新型电力系统下发电厂及电力系统专业群课程体系分析框架,寻找课程体系的构建依据。课程体系是指在一定课程观的指导下,将课程各个构成要素进行排列组合,使其在动态过程中统一指向课程体系目标实现的系统[1]。课程体系的构建需要从职业教育的本质出发,基于职业教育类型特征的指导进而构建新型电力系统下发电厂及电力系统专业群的课程体系。

(一)由非行动性教育到行动性教育的课程体系构建依据

近代职业技术体系是通过学徒制演变而来的,而现代职业技术体系正是学徒制的演化进阶,其根源为工作体系,授课方式采用了生产现场操作方式,课程内容包括了生产技术技能,逐渐形成了以职业岗位适应力为目标的行动体系[2]。无论是近代学徒制,还是现代的职业技术体系,由非行动性教育到行动性教育的基本要素有三个,即职业、工作与技术[3]。通过职业、工作与技术三要素构建的新型电力系统下发电厂及电力系统专业群课程体系,在课程目标、课程结构和课程内容上应依次遵从职业性、开放性和实践性。

1.职业性是职业要素课程体系的构建依据,职业是职业教育的根本,职业教育课程体系必定要体现职业性。职业性在课程体系方面强调掌握专业知识和技术技能,以满足职业需要,目的是让学生适应当前社会的工作体系,而基于工作体系的职业教育是以就业导向为本位,其课程体系的构建应以职业能力为目标指向。

2.开放性是工作要素课程体系的构建依据,工作是职业教育的核心,职业教育课程体系必定要体现开放性。随着职业更迭速度加快,职业周期缩短,必然带来工作过程的改变,由于工作过程是动态的过程,对于课程体系的外在表征来说是工作任务的改变。这就要求课程体系的构建必须具有足够的开放性,以更好地适应职业的发展变化。

3.实践性是技术要素课程体系的构建依据,技术是职业教育的基础,职业教育课程体系必定要体现实践性。技术具有实践性,渗透于工作的全过程,职业教育课程体系的构建依据指向职业能力,体现为工作过程所需技术知识的选择,然后序化课程结构。因此,课程体系的构建需要依据实践性进行选择,以体现技术实践性的本质特征。

(二)由认知能力到非认知能力的课程体系构建依据

构建基于工作体系的课程体系,以培养复合型技术技能人才的职业能力为目标,课程内容注重工作过程,且是以工作过程为基础形成的职业认知体系,由认知能力到非认知能力的职业能力要素有专业知识、技术技能和职业素养三种类型,每种职业能力要素之间没有明确的界限划分,不再局限于重复的认知性的专业知识和技术技能,由于职业能力培养中的职业素养决定了学生是否能适应当前社会发展,因此职业素养对职业能力目标的达成显得更为重要。

针对复合型技术技能人才的培养,职业能力的达成有三种形式,即“教育有关职业能力”(Educating about)、“通过职业能力进行教育”(Educating through)和“为了职业能力而教育”(Educating for)[4]。一般来说,通过“教育有关职业能力”的方式能提升专业知识的能力;“通过职业能力进行教育”的方式能提升技术技能的能力;“为了职业能力而教育”的方式能提升对职业素养的培养,并依次体现了由认知能力到非认知能力的迁移,如表1所示。越重视对认知能力的培养达成方式,越偏向通过考评的形式对学生的习得程度进行评估;越重视对非认知能力的培养达成方式,也越难通过考评的形式对学生的习得程度进行评估。

表1 由认知能力到非认知能力的课程体系构建依据

(三)新型电力系统下发电厂及电力系统专业群课程体系构建依据

无论是从行动性教育到非行动性教育,还是从认知能力到非认知能力,这种分层和分类型的培养模式,均被定义为发展模型[5]。发展模型将职业教育作为动态培养的发展过程,这种模式考虑到了学生的不同教育需求,并随习得内容的深入不断提升学生的发展潜力。

根据发展模型,融合行动性教育和认知能力的偏向,总结新型电力系统下发电厂及电力系统专业群课程体系的构建依据,如图1所示,横轴表示的是学生习得职业能力的过程,对不同职业能力类型的培养需要对应“教育有关职业能力”“通过职业能力进行教育”和“为了职业能力而教育”三种不同的职业教育方式。竖轴对应的是行动性教育不断提升的过程,通过对“职业性”“开放性”和“实践性”三种职业能力的融入,由下往上逐渐扩充。

图1 基于发展模型的课程体系构建依据

公共基础课程是夯实基础的课程,关注“职业性”要素;专业群基础课程能达成职业能力发展重点融入“职业性”和“开放性”两大要素;专业群技能通用模块类课程以“开放性”为主要内容,以培养为达成工作任务所必备的职业能力;专业群精技提升模块是为达成职业能力、完成复杂工作任务开设的课程,主要衔接“开放性”和“实践性”两大要素;专业群拓展模块是为促进职业能力迁移开设的课程,重点关注“实践性”要素。从公共基础课程、专业群基础课程、专业群技能通用模块、专业群精技提升模块到专业群拓展模块,这几类不同类型的课程所涉及的职业能力要求依次加强,同时,对学生参与程度的要求也不断加强。

三、新型电力系统下发电厂及电力系统专业群课程体系构建策略

(一)以链建群、专业群与新能源为主体的新型电力产业链精准对接

随着我国碳达峰与碳中和目标的提出,“电源侧”方面,新能源在一次能源消费中的比重不断增加,加速替代化石能源,未来我国电源装机规模将保持平稳较快增长,呈现出“风光领跑、多源协调”态势;“电网侧”方面,未来电网将呈现出交直流远距离输电、区域电网互联、主网与微电网互动的形态。分布式电源按电压等级分层接入,实现就地消纳与平衡,储能与“需求侧”响应快速发展,两者将成为未来电力系统重要的灵活性资源,保障新能源消纳和系统安全稳定运行;“负荷侧”方面,为了满足人民对美好生活的向往,电能替代、电动汽车、清洁供暖、屋顶光伏、家用储能设备及智能家居的广泛应用使用电负荷朝着多元化方向发展。新型电力系统的构建基础在于建设万物互联的电力物联网,而为了推动能源革命战略、落实2030年碳达峰和2060年碳中和的目标,关键在于构建“清洁低碳、安全高效”的能源系统。

为了面对电源、负荷两端发生的重大变化,适应电网功能与形态发生的深刻变革,需要深入调研新型电力产业链下的典型企业,重新分析电力生产、电力传输、电力消费上下游环节,从发电、输电、变电、配电、售电、用电、物联等环节中,选择具有高职人才特征的典型岗位群。

(二)定位精准,专业群人才培养与新能源为主体的电力产业需求高度融合

发电厂及电力系统专业群以“服务电力产业转型升级、构建清洁低碳安全高效能源体系”为宗旨,精准对接“电力生产调控、电网运行检修、综合能源服务、电力智能物联”四大领域,以培养绿色智慧电力产业发展急需的创新型、发展型、复合型技术技能人才为目标。(1)围绕“电力生产、电网调控”领域,重点建设风电系统运行与维护专业、火电厂集控运行专业,培养具备安全生产意识,从事风力发电、光伏发电、垃圾焚烧发电等新能源发电形式的绿色发电机组运行、维护、调试能力的高素质技术技能人才。(2)围绕“输电运检、变电运检、配电运检、电力营销”等电网运行检修领域,重点建设发电厂及电力系统专业,培养具备安全工作意识,掌握电网规范操作、电网运行、电网检修、综合调试能力的高素质技术技能人才。(3)围绕“高压电工、低压电工、电动汽车、清洁供暖、屋顶光伏、家用储能、智能家居”等综合能源服务领域,重点建设电力系统自动化技术专业,培养具备优质服务意识,掌握用电设备运维与检修、定制化服务、优质供电、精准计量能力的高素质技术技能人才。(4)围绕“电力物联网、电力大数据”领域,发展物联网技术及应用专业,培养掌握电力物联网调试、电力通信技术、电力大数据分析、电力工控安全的高素质技术技能人才。发电厂及电力系统专业群产业链、岗位群与人才培养定位如图2所示。

图2 发电厂及电力系统专业群产业链、岗位群与人才培养定位对应图

(三)逻辑合理,重构发电厂及电力系统专业群课程体系

发电厂及电力系统专业群聚焦新能源为主体的新型电力产业链,所辖5个专业相互依存度高,具有“职业岗位相继,技术领域相近,专业基础相通,教学资源相融”的典型特征。(1)各专业对应的目标岗位和技术要求,均围绕电力上下游产业发展,并以电能为教学主线。(2)重构“基础通用、项目共享、方向明确、拓展提升”发电厂及电力系统专业群课程体系,建设发电厂及电力系统专业群教学资源库,各专业均能高度共享“公共基础课程、专业群基础课程、专业群技能通用模块、专业群技能提升模块”中的课程资源。(3)各专业均能围绕电力产业集聚教学资源,构建的生产性实训基地、虚拟仿真实训基地,组建的“双师”队伍能在群内实现高度共享,各专业能紧贴电力产业发展,协同开展科技创新与社会服务。其中,发电厂及电力系统专业群的人才培养定位是:以“服务电力产业转型升级、构建清洁低碳安全高效能源体系”为宗旨,精准对接电力生产调控、电网运行检修、综合能源服务和电力智能物联四大领域。

发电厂及电力系统专业群的人才培养目标是:培养理想信念坚定、德技并修、全面发展,具有一定的科学文化水平,良好的职业道德、工匠精神、创新精神,以及较强的就业能力、一定的创业能力和支撑终身发展的能力;掌握发电厂及电力系统专业知识和技术技能,面向风力发电、光伏发电、垃圾焚烧发电等电力生产、电网调控、输电运检、变电运检、配电运检、电力营销、通用电工、电力物联、电力大数据等典型岗位群,能够从事发电厂、变电站及电力系统电气运行、维护、安装、检修、调试及负荷侧定制化服务、优质供电、精准计量等工作的高素质技术技能人才。

根据人才培养定位及人才培养目标,确定专业群对应的主要岗位、主要岗位类别及应具备的职业资格。根据专业群对应的主要岗位、主要岗位类别及应具备的职业资格,重新分析知识结构、能力结构,构建“基础通用、项目共享、方向明确、拓展提升”的发电厂及电力系统专业群课程体系。其中,“基础通用”课程以提升电力人才通用素质、知识、能力为目标,包括专业群内公共基础课程、专业群基础课、专业群技能通用模块;“项目共享”依据电力企业输出的真实项目,以校企教师带领学生通过轮岗实践、理实一体等形式,提升学生的操作技能;专业群技能提升模块与典型岗位群中的典型职业活动匹配度高,学生选择特定模块进行强化,使之“方向明确”;专业群拓展模块旨在瞄准行业发展新模式、新业态、新流程、新规范,满足学生“多样化发展”及未来“拓展提升”的需求。发电厂及电力系统专业群课程体系构建图如图3所示。

图3 发电厂及电力系统专业群课程体系构建图

当前,我国已进入新型电力系统转型关键阶段,其根本特征是技能驱动,这就更加凸显职业院校课程体系构建的重要性。文中基于“发展模型”构建出新型电力系统下发电厂及电力系统专业群课程体系,明确了职业教育从认知能力到非认知能力的课程结构,从职业、工作到技术的课程实践方式及目标,判断了专业课程不断融合的发展趋势,希望能够为当前高职院校的课程体系构建提供些许参考。

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