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基于OBE理念的发电厂电气部分课程建设

2024-01-09 56 上传者：管理员

摘要：发电厂电气部分是电气工程及其自动化专业重要的专业课程，对学生工程实践能力的培养起到重要的支撑作用。该文基于成果导向教育理念（OBE），建立MOOC教学平台的“课前-课中-课后”线上线下混合式闭环教学模式，构建丰富的教学资源，课程教学目标支撑毕业要求，构建成果导向的课程考核评价体系，体现以学生学习为中心。在新的教学模式下，学生学习效果明显改善。在OBE理念指导下，通过MOOC平台进行电气类专业课程改革是改进教学方法、提升教学质量的有效手段，也是未来教学改革的方向。

关键词：
一流课程
发电厂电气部分
成果导向教育
线上线下混合式教学
课程建设
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2016年我国成为《华盛顿协议》正式成员，工程教育专业认证成为我国高校提高人才培养质量的有效途径[1]。OBE理念（Outcomes-based Education）是工程教育专业认证的三大核心理念之一，注重对学生能力的培养，根据毕业时学生应达到的能力水平反向设计教学过程，以保证学生达到毕业要求[2]。

课程是本科教育的核心环节，课程质量将直接影响人才培养的质量[3]。发电厂电气部分是电气工程及其自动化专业重要的专业课，使学生比较全面系统地获得发电厂电气部分的相关理论知识，培养学生分析和解决复杂工程问题的能力，为今后从事发电厂电气设计、运行维护与研究等工作提供分析和解决工程问题的能力，为今后的学习和成为合格的工程技术人员奠定扎实的基础。该课程是一门理论性和实践性很强的课程，且内容比较琐碎，涉及范围广泛，如载流导体的发热计算需要用到大学物理课程理论知识；电弧的形成原理和熄灭方法等内容，包含了电路学科的基础知识；电气主接线设计过程中，可靠性分析则以概率论的知识为基础[4]；电气主接线/厂用电设计和配电装置，需要结合电力系统分析和电力系统自动化等实践操作。

课堂教学为课程教学过程实施的主阵地，而传统的课堂教学以教师讲授为主，课堂氛围沉闷，学生参与度较低，学习不主动，课堂教学效果较差，没有体现以学生为中心；实验以验证性为主，缺少综合性、设计性实验项目，对学生课程实践能力的培养不足；考核方式单一，往往是期末一张考试卷，缺乏过程考核；课程设置过分强调理论知识的学习，与工程实践结合不够紧密，缺乏典型工程案例分析；课程内容比较陈旧，缺乏创新实践、交流协作、课程思政等环节，对学生解决复杂工程问题能力的培养不足[5]，无法满足新工科建设对于专业课程教学的要求。

针对以上问题，本文基于成果导向这一教育理念，对发电厂电气部分一流课程进行教学改革实践。通过在课程教学中引入OBE理念，重要章节内容设计典型教学案例，采用“课前-课中-课后”线上线下混合式闭环教学模式，丰富课程教学组织形式，引导学生积极参与到课程学习中来，提高课程教学质量。

一、基于OBE理念的课程教学目标设计

基于OBE理念，课程教学设计采取反向设计、正向实施的原则。首先通过调研了解经济社会和行业企业发展对毕业生能力素质的需求，并依据学校办学定位确定专业人才培养目标及毕业要求，然后根据毕业要求制定课程教学目标，针对每个课程目标设计并实施教学内容[6]。课程组基于OBE理念设计了3个课程教学目标，分别支撑毕业要求指标点中的问题分析、设计/开发解决方案、环境和可持续发展3个毕业要求。课程目标具体内容如下。

课程目标1：熟练掌握导体载流量的计算和短路电流热效应的计算方法，能够正确地选择载流导体，并判断在电能生产、传输与利用等环节的安全运行问题。

课程目标2：掌握各典型的电气主接线设计方法及发电厂和变电所主变压器的选择方法，掌握厂用电系统中性点的接地方式以及厂用电源引接方式的设计原则，能够正确完成电气主接线运行中典型倒闸操作过程。

课程目标3：依据电气设备选择的原则等行业法规，综合考虑环境影响、设备可靠性、经济性和可持续发展等因素，正确选择主要电气设备及配电装置。

OBE理念关注的是学生的学习效果和能力培养，因而课程目标必须要能够支撑相应的毕业要求，为学生毕业要求达成服务。课程目标与毕业要求的支撑关系见表1，教学内容与课程目标的关系见表2。

表1 课程目标与毕业要求的支撑关系

表2 教学内容与课程目标的关系

二、基于MOOC平台的教学资源建设

教学资源建设包括课程平台建设和学习资源建设。依托辽宁工业大学MOOC网络在线教学平台，搭建了发电厂电气部分课程平台。学生可随时通过平台网站和手机学习通访问课程主页，不受时间和空间的限制。学习资源建设是将教学内容进行碎片化。教学内容组织方面，课程组将发电厂电气部分课程分成六个单元，每个单元又划分了若干个知识点。各章节的理论知识点配置了丰富的学习资源，包括课程教学大纲、多媒体教学课件、章节知识点教学视频和重点习题课教学视频、电子教材、作业库、课堂测试题库和讨论题库等。借助学习通平台，构建基本线上学习资源。

课程组围绕课程教学目标建立了典型工程案例库，包含各类电厂的设计资料10余个；建立了主接线图库，包含各类火力发电厂、水力发电厂主接线图、热电厂主接线图和厂用电接线图等30余个；建立了虚拟仿真实验教学视频库，包括断路器、隔离开关、电压电流互感器、避雷器和电抗器等主要电气设备内部结构、动作原理、检修过程及倒闸操作等；这些作为课程拓展线上教学资源，便于学生进一步巩固和学习课程内容。

三、线上线下混合式教学模式改革

为促使课程教学目标顺利达成，课程组教师积极开展线上线下混合式教学模式改革，经过3年的教学改革实践，形成了课前线上（布置预习任务，监控学情）、课中线上线下混合（知识传授，课堂在线互动讨论）、课后线上（答疑解惑、知识总结、作业评价、在线测验）的闭环教学模式，体现以学生学习为中心。

通过辽宁工业大学MOOC在线教学平台，教师把课程内容以任务的形式进行组织，学生跟随任务指引完成预习。教师可根据学生课前线上学习完成情况、课堂讨论内容、课后测验情况等监控学情，及时发现问题，并将共性问题放到线下课堂上解决。在混合式教学的线下教学中，课堂教学以学生为主体，教师为主导。授课形式由原有的教师讲授为主转变为学生带着问题的互动交流课堂，教师引导学生自主分析评价、寻求答案，学生真正成为了课堂的主人。课后线上阶段学生可在MOOC讨论区或利用QQ课程学习群网络平台交流学习体会和收获，进行知识总结，完成课后作业，教师给予评价，掌握学生对知识点的理解情况和应用情况，为持续改进课堂教学效果提供依据。

每次课后都有测试和作业，重点章节设计了4次的阶段性小考，考试时间为十五分钟左右。通过阶段性小考进一步掌控学生的学习状态，课后作业突出课节重点要点，教师监控MOOC平台测试的集中问题和作业完成情况，在线下课堂及时讲解，教学效果提升明显。

具体教学模式如图1所示。

图1 线上线下混合式教学模式

以双母线接线及其设计为例，教学目标是使学生能够理解双母线接线方式的优缺点及适用条件，并能够正确完成电气主接线运行中典型的倒闸操作过程，理解电气主接线的选择不是唯一的，不仅要考虑可靠性、灵活性、经济成本等工程应用要求，还要考虑环境可持续发展等因素。

课前，教师在课程MOOC在线教学平台（学习通）发布线上预习任务，通过任务驱动使得学生带着任务自主学习，翻转课堂的小组课前准备好相关资料；课中，由教师引导学生发现问题：双母线接线运行方式种类、优缺点及适用范围？如何利用辩证思维处理电气主接线设计基本要求可靠性、灵活性和经济性？学生进行课堂教学并展开讨论，教师对课堂讨论环节涉及到的知识点进行归纳、总结和评价，讲授过程中融入课程思政。教师线上布置在几种典型的工况下的倒闸操作任务，学生分组完成操作票，并发送到学习通平台，教师进行验证检查，根据出错情况总结归纳；课后，学生完成作业及测验，并观看典型的倒闸操作虚拟仿真实验过程。

四、成果导向的课程评价体系构建

充分贯彻成果导向的课程改革思路，教学过程突出以学生能力培养为中心，构建科学合理的课程评价体系，突出学习过程的形成性评价，全面反映学生的学习水平和能力。课程采用全过程考核，最终课程总评成绩由线上考核50%、课内实验20%和课程报告30%三部分组成。各考核环节权重与课程目标的关系见表3。

表3 考核环节权重与课程目标的关系

（一）线上考核

包括MOOC课前教学资源自主学习、课堂互动参与度、在线测验和作业完成情况。学生通过线上学习累积得分，其中，教学资源自主学习20%（包括基础学习资源和拓展教学资源）、课堂互动40%、在线测验20%、作业20%，实现全过程考核。

（二）课内实验

包括实验预习、实验操作和实验报告。实验指导教师可通过检查在学生对学习通课程平台上与实验内容相关任务点的学习情况、预习报告完成情况、实验课前预习题回答情况判断学生预习效果，并依此给出预习成绩；从学生操作实验过程的正确性、实验数据的完整性和准确度方面给分；从实验报告撰写是否完整、实验数据分析是否合理、实验图形是否规范及思考题回答的情况给分。课内实验主要侧重于考查学生将理论知识应用于解决实际问题的能力。

（三）课程报告

包括正文和参考文献。课程结课后，围绕发电厂发展现状、某地区发电情况、某地区发电厂分布情况和某发电厂背景资料等展开调研并形成5 000字调研报告，要求内容完整、数据准确、参考文献10篇以上。注重培养和考察学生调查、分析、归纳、总结能力。

本课程的教学依据学生认知规律特点形成了理论教学→实验教学（课内实验）→课程设计（工厂供电系统设计）→综合训练（电力工程技能实训）→实践应用（毕业设计）的五步递进式课程体系和能力进阶模式。突出工程实践能力和创新能力的培养。

五、持续改进的课程建设规划

为进一步提高一流课程建设质量，依据课程目标达成情况评价结果，制定了持续改进的课程建设规划。

坚持立德树人根本目标，全面梳理课程教学内容，积极开展课程思政教学改革。将思政教育与教学过程有机融合，通过课程学习，引导学生认识到电气工程及其自动化专业对于国家电力建设的重要意义，使学生能够逐渐树立职业责任感、使命感和认同感。

进一步优化课程教学目标，坚持理论知识、能力培养和素质教育三者有机融合，培养学生解决复杂工程问题的能力和创新思维，满足高水平应用型人才培养的需要。

结合电气专业特点，进一步完善课程教学内容，及时将智能电网、能源互联网等学术研究、科技发展前沿成果引入课程，突出创新性。课程报告增加研究性、创新性、综合性内容，加大学生学习投入，增加课程的挑战度。

加强课程资源建设，丰富作业库、课堂测试题库和讨论题库；持续改进多媒体教学视频资源；增加虚拟仿真实验教学案例和工程案例等。

加强课程教学团队建设，提升教师的工程实践能力、课程思政能力、运用现代教育技术手段能力等，强化教学研究，集体备课、研讨课程教学设计，发挥“传帮带”作用。

科学地细化考核评价机制，加强对学生课内课外、线上线下多维度的学习效果评价，计划改革课程报告以分组合作的方式完成，并增加报告答辩评价环节，课程报告综合教师评价、学生互评与自我评价，体现课程评价的多维度。

六、结束语

基于OBE理念，改革和完善了发电厂电气部分课程教学。在教学模式上，采用线上线下混合式教学，把传统学习方式的优势和基于辽宁工业大学MOOC在线教学平台的线上教学优势相结合，全过程形成性课程评价体系充分体现了以学生能力培养为中心的OBE教育理念，实践表明取得较好的教学效果。本课程知识为国家电网考试内容之一，近年来，电气工程及其自动化业考取国家电网学生比例超过50%，根据相关机构报道，我校入选国家电网2021届第一批招聘录取百强学校，排名第45位。

参考文献:

[1]李志义,朱泓,刘志军,等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究,2014(2):29-34,70.

[2]董洁,李擎,彭开香,等.工程教育专业认证中课程目标达成评价方法研究:以北京科技大学自动化专业“过程控制”课程为例[J].高等理科教育,2019(4):121-125.

[3]教育部高等教育司.教育部关于一流本科课程建设的实施意见[EB/OL].

[4]吕品,苏勋文,薛易.发电厂电气部分课程教学模式改革的研究[J].哈尔滨职业技术学院学报,2020(2):36-38.

[5]李娜,李征,王鹏,等.OBE理念下的操作系统课程教学改革与实践[J].软件导刊,2022(7):122-125.

[6]张丽芳,吴瑾.专业认证形势下土木工程专业人才培养模式改革[J].教育教学论坛,2018(16):109-110.

基金资助:2020年辽宁省一流本科课程“发电厂电气部分”(1263) 2021年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“基于OBE理念的高校二级学院教学质量保障体系建设与实践”(辽教办[2021]254号);2021年辽宁工业大学课程思政示范课程“发电厂电气部分”(辽工大教发[2021]6号);

文章来源:孙丽颖,白锐,赵凤贤.基于OBE理念的发电厂电气部分课程建设[J].高教学刊,2024,10(02):71-74.