面向应用型人才培养的风电场电气工程教学模式改革研究

王玉巍，竟静静

（新疆工程学院能源工程学院，新疆 乌鲁木齐 830023）

风能以其无污染、可再生、蕴量丰富的优势越来越受到世界的广泛关注，并且在电力行业得到了广泛的重视。随着国家风力发电优惠政策的出台，更多的风电场不断涌现，2020年全口径风力发电设备容量为28153万千瓦，2020年新增风电装机容量7167万千瓦，占全年新增发电设备容量的37.55%。从满足经济社会发展需求、实现国家能源转型战略目标的角度来看，我国风力发电将逐步成为主导能源之一。在此背景下，培养符合风电产业需求的应用型人才是新能源专业教学工作者的重要任务。

1 课程的特点

该课程的开展需要建立在电气基础课程和风力发电原理等专业课程掌握之后，理论和实践结合相当紧密，内容庞杂，包括风电场电气一次部分的内容，也包括风电场二次部分的内容，还包括风力发电连接到电网运行时对电网的影响等内容。课程对理论性要求相对较少，主要讨论工程实践问题。通过学习，要求学生能够熟识风电场电气接线的典型结构和特点；能够依照规范选择风电场主要电气设备；能够对风电场的保护、控制等二次部分进行配置设计；能够对风电场整流、逆变环节进行初步设计；能够对风电场的防雷和接地网进行初步设计；能够分析风电接入电网后可能产生的影响，并给出解决方案等。在充分发挥风电场电气工程课程专业育人功能的基础上渗透爱国情怀，实现价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教学目的。

2 课程教学现状

目前，风电场电气工程教学采用理论+实践的教学模式，授课主要采用课堂讲解和实验教学相结合，场所和手段相对单一，在授课过程中仍存在学生学习积极度调动不足，参与互动比例低的情况。学生对课程中的工程实践内容都从书本或讲授中得来，实验教学时间较短，以演示性实验为主，加之规范性内容较多，学生理解和记忆相对困难，在学生进行毕业设计时，反映出有不少学生对风电场电气部分设计存在无从下手的问题。现有教学模式已无法适应应用型人才培养要求，急需对授课模式和内容安排进行改革，挖掘课程的知识和能力目标与学生学习兴趣的深度耦合点，优化课堂开展模式，以期达到更好的教学效果。

3 课程教学改革方案

3.1 基本思路

课程改革主要以基于成果导向的混合式教学模式改革为主，以促进学生德、智、体、美、劳全面发展为出发点，课程目标分为思想政治目标和知识能力目标两大类。思想政治目标主要从深入挖掘和运用专业知识中蕴含的丰富思想政治资源入手，以思想政治教育为导向，贯穿专业教学课堂，使专业课程和思想政治教育实现有机、有效的嵌入式融合，实现全过程、全方位育人的大思政教育体系。知识能力目标主要从对标应用型人才培养要求出发，以行业企业选人用人标准为导向，修订教学大纲，优化教学模式和方法，提高学生专业能力和竞争力。

3.2 主要方法

通过对风电厂电气工程课程的改革，整合出符合工程应用型人才培养的教学内容，利用现有的实践条件优化教学过程，找到适合风电场电气工程课程的课堂教学模式，解决理论与实践脱节严重，学生综合分析和解决工程实际能力较弱的问题，建立合理有效的考核方案，激发学生的学习热情，提高学生的专业技能，培养学生独立思考习惯，提高学生分析问题和解决问题的能力，提升风电场电气工程课程教学质量，教学改革完善后进行推广，对该专业课程进行全面、系统的重构以及相应课程的考核新模式探索。

（1）融入课程思政。课程思政即为价值引领，建立思政元素库，深入挖掘风电场电气工程的隐形思政元素，并潜移默化地熏陶学生。将科学精神、科学素养、科学思维、洞察能力、科学道德、合作精神、敬业精神等融入教学内涵，风电行业要求学生能适应户外恶劣工作环境，具备较好的倒班适应能力，克服登高恐惧，具备电路接线工艺规范和审美的意识。因此，不仅要培养学生的专业素质，还要培养学生吃苦耐劳、踏实肯干、甘于奉献、爱岗敬业的职业素质。

（2）调研风电工程实践需求。对风电行业专业工作人员进行调研，了解行业专业技术人员知识和能力需求，有针对地设置课程教学目标。调研主要采用专家咨询、走访用人企业、个别访谈、问卷调查等方式开展。与现场与运维人员访谈，调研工作中知识和能力需求；与风电行业专业管理人员访谈，调研大学生的总体能力水平；与从事风电行业往届大学生进行问卷调查，调研学习的风电场电气工程课程在工作中所起作用及细化的知识点的效用程度。

通过对反馈信息的整理得到本课程在风电场的运维和风力发电场设计及施工等岗位需求较高。中小型风电场运行和维护组合设岗，对工作人员综合能力要求较高，需具备较全面的电气一次和二次系统知识；大型风电场或联合运行集中控制的风电场则会成立运行中心和检修中心，职能分工细化，但内部人员调动较频繁，仍需具备较好的学习能力和综合能力。

针对调研情况，在课程具体内容上基于成果导向理念构建学习任务。根据课程建设，人才定位以及用人单位的反馈意见，重新优化整合风电场电气工程课程教学内容，修订教学大纲，合理安排各知识点和技能点学习时间。

（3）研究学生学习特点。对学生学情进行分析，以新疆工程学院新能源科学与工程专业2018级学生为例，在授课前对学生的前期知识掌握情况进行了解，做到讲授知识难易程度因人而异。课前与学生沟通发现，学生在课前和课后主要采用碎片化时间完成作业和各项学习任务，存在的碎片化时代特点。同时，学生在风力发电原理课程学习存在一定的不足，新能源科学与工程专业课程设置中缺少电力系统分析、电力系统继电保护等电气专业理论性较强的课程，所以缺少了相关知识储备。需要在本课程的相应知识点教学环节前补充部分知识。另外，调研后发现学生不喜欢数学公式推导，更倾向于动手实践。

（4）改进教学方式。针对以上行业需求和学情分析，课程改革采用混合式教学方法，丰富授课形式。理论教学以知识点小课堂形式采用线上资源授课，结合雨课堂、学习通等平台发布微课视频，把理论知识打散讲授，方便学生随时解惑和记忆。课堂面授开展答疑活动，针对难点进行补充教学。根据知识点布置任务书，将工程实践任务化整为零形成项目式小任务，发布到各项目小组，引导学生活学活用。

例如,在风电场电气一次部分教学时，先对整体知识体系进行介绍，再讲解具体内容，构建知识点构型图，帮助学生系统地了解知识点的架构关系，图1为风电场电气一次系统知识点构型图。可根据每种接线形式进行单独知识点讲解，并发布视频；再将具体的分电厂主接线设计需求以项目任务的形式下发，引导学生给出若干设计方案，并能对比选择更合适的方案。或将现有风电场电气接线案例下发给学生，让学生提前查找资料、进入案例情境，在课堂上互动式教学，学生讲解，教师补充并进行启发式引导。在学习通发布分阶段学习考核任务，即学即考，不断进阶（图2）。

图1 风电场电气一次系统知识点构型图

图2 教学开展流程图

这种混合式教学方式让学生既对理论知识有更深入的掌握，又锻炼了学生自主学习的能力，进阶学习激发学生兴趣，让学生获得成就感，增强自信心和主动性，从而达到良性循环的效果。

（5）丰富教学手段。以学生为主体的课堂才是高效的课堂。在风电场电气工程课程的授课环节，注重把生产实际结合起来，利用视频、图片、思维导图、有效提问等方式替换了之前一味地填鸭式灌输知识点。课上的讲授比例少了，课后的作业多了，学生在课后预习加复习来巩固知识点，课上解决理解难点。通过这个学期的不断实践，通过点名的提问方式充分调动学生的积极性和注意力；通过引导学生思考生活实际引入电气设备的选择方法等，课堂活动环节比较丰富。在这学期的实践过程中，学生会根据老师提供的教学资源自主地去学习，自己发现问题并解决问题，自己动口动手动脑的机会多了。

（6）改进考核模式。风电场电气工程的教学活动为实现价值引领、知识传授、能力培养三个目标，采用用学生学习目标达成情况评价教学目标的达成情况。目标达成则判为合格，未能达成则需对教学过程进行改进，最终构建可持续改进的闭环教学模式。学习效果考核方式采用过程考核+期末考试。课堂表现、实验课操作情况、阶段性考核和期末考试共同构成学生的考核成绩，具体分值占比见表1。

表1 总评成绩构成表

增加过程考核后，能更客观地评价学生学习状况，提高教学质量，但却极大地加大了老师工作量，还增加了人工统计分数的错误率。为缓解上述情况，主要通过利用教学软件将课堂基础知识点当堂讲授、当堂消化、当堂考核一条龙，增加学生学习的紧迫感，加强学生课堂学习效率，提高学习兴趣和积极性。利用教学软件发布作业，增加学生碎片化学习效率，减少教师统计作业工作量。

4 结语

通过对风电厂电气工程课程的改革，整合出符合工程应用型人才培养的教学内容，利用现有的实践条件优化教学过程，找到适合风电场电气工程课程的课堂教学模式，解决理论与实践脱节问题，提高学生的实践动手能力，建立合理有效的考核制度，激发学生的学习热情，夯实学生的基础，满足其他专业课程的知识储备要求，培养学生的专业素养，使学生学会基本的分析问题和解决问题的方法，培养学生独立思考能力，提升风电场电气工程课程教学质量，教学改革完善后进行推广，对该专业课程进行全面、系统的重构以及相应课程的考核新模式探索。