張宏 柴兆森 吳延祥 李宏偉 王洪坤 陳世剛

石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院 新疆石河子 832000

0 引言

電力系統(tǒng)建模與仿真是電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)必修實(shí)踐課，是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合且重在實(shí)踐應(yīng)用的課程。該課程以高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、電路、電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)原理、新能源發(fā)電技術(shù)等為基礎(chǔ)，通過分析傳統(tǒng)電力系統(tǒng)及現(xiàn)代新型電力系統(tǒng)的運(yùn)行特征，建立對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用電力系統(tǒng)仿真軟件搭建其仿真模型，通過仿真對其進(jìn)行研究。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠熟練掌握電力系統(tǒng)仿真軟件的應(yīng)用、電力系統(tǒng)主要模塊的使用、建立電力系統(tǒng)仿真模型的步驟與方法以及使用仿真軟件對相關(guān)電力系統(tǒng)問題進(jìn)行簡單分析與設(shè)計(jì)。此外，能夠系統(tǒng)地提升學(xué)生對電力系統(tǒng)分析的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生初步的科學(xué)研究能力與仿真設(shè)計(jì)開發(fā)能力[1]。

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上的講話為我國高等教育發(fā)展和改革指明了方向[2-3]。電力系統(tǒng)建模與仿真作為我國高等院校電氣工程專業(yè)必修實(shí)踐課程，受眾人數(shù)較多?！半p碳”目標(biāo)下，電力系統(tǒng)建模與仿真思政教學(xué)更加受到重視。通過積極設(shè)計(jì)和完善思政內(nèi)容，將課程專業(yè)理論知識和思想政治教育二者有機(jī)融合，在講授專業(yè)知識的同時(shí)，以“潤物細(xì)無聲”的形式傳授課程思政理念[4]。

1 電力系統(tǒng)建模與仿真課程思政育人目標(biāo)

電力系統(tǒng)建模與仿真課程在實(shí)施教學(xué)計(jì)劃達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)，將立德樹人貫徹課堂教學(xué)全過程、全方位、全員之中，力爭打破長期以來思想政治教育與專業(yè)教育相互隔絕的“孤島效應(yīng)”，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力[5-6]；同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生自身成長過程中修身立德，做到德才兼?zhèn)?，?shí)現(xiàn)課程思政育人的總目標(biāo)。

1）家國情懷和社會責(zé)任感：弘揚(yáng)社會主義核心價(jià)值觀，傳播愛黨愛國和積極向上的正能量，培養(yǎng)學(xué)生高尚品德和社會責(zé)任感。

2）職業(yè)精神和職業(yè)規(guī)范：緊密結(jié)合職業(yè)道德、勞動素養(yǎng)和課程教學(xué)內(nèi)容，從職業(yè)道德和職業(yè)倫理方面，加強(qiáng)工匠精神教育。在實(shí)踐過程中引導(dǎo)學(xué)生深刻理解并自覺實(shí)踐行業(yè)的職業(yè)精神和職業(yè)規(guī)范，培養(yǎng)良好合格的職業(yè)品格和行為習(xí)慣。

3）復(fù)合型人才：通過創(chuàng)設(shè)線上線下的學(xué)習(xí)條件，從實(shí)現(xiàn)國情教育和主流價(jià)值熏陶兩個(gè)維度，將家國情懷自然滲入課程實(shí)踐教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)潤物無聲的效果，將學(xué)生培養(yǎng)成具有愛國情懷、品德高尚、專業(yè)過硬、職業(yè)素養(yǎng)的專業(yè)技術(shù)人才。

2 電力系統(tǒng)建模與仿真課程思政探索

2.1 課程思政建設(shè)

2.1.1 實(shí)施思路

總體推行“先理論后仿真、邊教邊練、課后強(qiáng)化訓(xùn)練”的電力系統(tǒng)建模與仿真的教學(xué)方式。“先理論后仿真”，即在教學(xué)過程中首先將有關(guān)理論知識復(fù)習(xí)，同時(shí)融入思政理念，然后基于理論知識進(jìn)行建模與仿真?！斑吔踢吘殹?，即任課教師首先通過主控電腦進(jìn)行案例講解，然后讓學(xué)生對相同案例或類似案例進(jìn)行練習(xí)?！罢n后強(qiáng)化訓(xùn)練”，即在課后融入思政理念的實(shí)際案例展開訓(xùn)練。在整個(gè)教學(xué)全過程，應(yīng)結(jié)合實(shí)際案例，并圍繞課程思政展開現(xiàn)代電力系統(tǒng)的建模與仿真。

科學(xué)設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)建模與仿真教學(xué)方案，將其作為一門教、學(xué)、練一體化的項(xiàng)目化課程來開發(fā)，精心整體設(shè)計(jì)和單元安排。針對不同學(xué)生，開展學(xué)情分析，選擇安排合適的訓(xùn)練案例，制定“個(gè)性化”仿真建模技術(shù)訓(xùn)練方案，以融合課程思政的實(shí)際案例為訓(xùn)練項(xiàng)目和教學(xué)情景，設(shè)置明確的知識目標(biāo)、技能目標(biāo)和素養(yǎng)目標(biāo)。將兵團(tuán)精神與胡楊精神、民族自豪感與專業(yè)歸屬感、職業(yè)素養(yǎng)與工匠精神、職業(yè)道德與職業(yè)理論、科學(xué)方法與生態(tài)文明融入教學(xué)當(dāng)中，建立課程思政教育教學(xué)與專業(yè)授課相結(jié)合的雜糅式教學(xué)思路，采用思政育德與專業(yè)授課相結(jié)合、課堂講授與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的授課方式，制定育德育才、行之有效的電力系統(tǒng)建模與仿真教學(xué)方案。

2.1.2 重點(diǎn)措施

通過“課程思政”教育教學(xué)改革，深化教書育人內(nèi)涵，探尋電力系統(tǒng)建模與仿真課程思想政治教育的切入點(diǎn)，梳理課程所蘊(yùn)含的思想政治教育元素，采用靈活多樣的形式適時(shí)開展行之有效的思想政治教育，將思想政治教育貫穿教育教學(xué)全過程。

1）教學(xué)大綱建設(shè)。課程教學(xué)大綱是教師進(jìn)行課程教學(xué)的主要依據(jù)，也是檢查和評定學(xué)生學(xué)業(yè)成績和衡量教師教學(xué)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。綜合電力系統(tǒng)建模與仿真課程特點(diǎn)和課程思政教育內(nèi)涵，并結(jié)合以往授課的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)課程思政目標(biāo)設(shè)計(jì)相應(yīng)教學(xué)環(huán)境，將課程思政元素融入學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)中，體現(xiàn)在學(xué)習(xí)評價(jià)方案中。

2）實(shí)踐教學(xué)教材的改革。市面上關(guān)于電力系統(tǒng)建模與仿真課程的教材大多理論性太強(qiáng)，缺乏實(shí)踐指導(dǎo)環(huán)節(jié)，且只有基于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的仿真，缺乏現(xiàn)代電力系統(tǒng)部分，沒有思政元素的融入。所以編寫一部融入思政元素的教材是非常必要的。原先教材只包含模型建立、簡單仿真分析等內(nèi)容。修改后加入MATLAB 編程基礎(chǔ)、Simulink、高比例新能源電力系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例的內(nèi)容，對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量以及學(xué)生的動手能力具有重要意義。

3）實(shí)踐教學(xué)方法改革。原先的電力系統(tǒng)建模與仿真課程是以教室上課為主要形式，配以幾學(xué)時(shí)的上機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。上課時(shí)，學(xué)生只能觀摩教師操作，仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生被動地走馬觀花地看看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，缺乏思考與操作環(huán)節(jié)，且沒有融入任何思政元素。修改后，教學(xué)全部在電力系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)室，邊教邊練，可以極大地提高學(xué)習(xí)效率和積極性，并配以多個(gè)圍繞課程思政的設(shè)計(jì)性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從系統(tǒng)認(rèn)識到系統(tǒng)仿真全部自主查找文獻(xiàn)、分析、設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和優(yōu)良的工作作風(fēng)。

4）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革。原先電力系統(tǒng)建模與仿真教授內(nèi)容以傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，現(xiàn)需增加現(xiàn)代電力系統(tǒng)的相關(guān)理論知識，增加課程思政背景下的電力系統(tǒng)建模與仿真案例，比如新疆定速風(fēng)電機(jī)組的仿真實(shí)例、雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)電機(jī)組的仿真實(shí)例、石河子光伏發(fā)電仿真實(shí)例等，從而將教學(xué)內(nèi)容與思政理念有效融合，發(fā)揮課程中蘊(yùn)含的文化基因和價(jià)值方式，并且將其轉(zhuǎn)化為社會主義核心價(jià)值觀具體化、生動化的有效教學(xué)載體，實(shí)現(xiàn)在“潤物細(xì)無聲”的知識學(xué)習(xí)中有效融入理想信念層面的精神指引。

5）考核方式改革。此課程應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和掌握先進(jìn)理論為教學(xué)目的，考核方式不應(yīng)以傳統(tǒng)閉卷考試為考核形式或者實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式?？己朔绞皆O(shè)定為一人一機(jī)的上機(jī)考核形式，考查以課程思政理念下現(xiàn)代電力系統(tǒng)的建模和仿真為主。寫出建模思路、算法設(shè)計(jì)等原理思路以及程序和仿真結(jié)果分析等內(nèi)容，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的工作態(tài)度的職業(yè)精神，突出學(xué)生的主體地位和教學(xué)思政理念的體現(xiàn)。

6）教學(xué)資源運(yùn)用。結(jié)合課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，利用現(xiàn)代化教學(xué)手段和途徑，創(chuàng)建各種教育教學(xué)資源，依托校園網(wǎng)，完善網(wǎng)絡(luò)課程和相關(guān)資源的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)立體化教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)建個(gè)性化、自主學(xué)習(xí)提供廣闊空間。采用多媒體課件、開放實(shí)驗(yàn)室等教學(xué)手段，更好地實(shí)施課程思政教育。

基于“引領(lǐng)式學(xué)習(xí)”教學(xué)理念，通過多元化方式搭建相互溝通交流渠道，并結(jié)合電力系統(tǒng)建模與仿真課程大綱、課件、教案等多種教學(xué)資源，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，積極營造良好的學(xué)習(xí)氛圍并搭建高水平大學(xué)開放平臺。開展慕課、微課、雨課堂、課程思政教學(xué)案例設(shè)計(jì)等專題討論，完善電力系統(tǒng)建模與仿真課程群網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)。

2.2 教學(xué)內(nèi)容選擇與安排

結(jié)合教學(xué)大綱和目標(biāo)，將課程內(nèi)容與思政育人要素的結(jié)合具體化。將思政內(nèi)容、思政元素貫穿并巧妙融入課后作業(yè)、課堂教學(xué)以及專業(yè)理論知識中。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上注重與其他理論課和設(shè)計(jì)課的結(jié)合，由淺入深，使學(xué)生逐步掌握電力系統(tǒng)建模的方法和技巧，教學(xué)內(nèi)容與課程思政設(shè)計(jì)如表1 所示。具體教學(xué)過程安排如下。

表1 教學(xué)內(nèi)容與課程思政設(shè)計(jì)

1）按照育人目標(biāo)，制定科學(xué)合理的教案，通過分析課程目標(biāo)、教材內(nèi)容、學(xué)生學(xué)情，確定教學(xué)目標(biāo)內(nèi)容，設(shè)計(jì)教學(xué)方法，進(jìn)行教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)分析，并融合思政教學(xué)理念，進(jìn)行課程反思。

2）提煉和挖掘?qū)I(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)與課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中思政元素之間的有機(jī)契合點(diǎn)，依托電力系統(tǒng)建模與仿真課程特點(diǎn)，以科學(xué)和創(chuàng)新精神為導(dǎo)線，將思政教育元素和所承載的教育功能，融入課堂實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機(jī)統(tǒng)一。

3）建立課前、課中和課后的教學(xué)計(jì)劃。課前通過線上教學(xué)，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生根據(jù)任務(wù)鞏固建模與仿真所需理論基礎(chǔ)知識，通過思政內(nèi)容的融合，有針對性地提出問題。課中通過課前回顧知識點(diǎn)，采用邊教邊練的教學(xué)模式，幫助學(xué)生解決實(shí)踐過程的問題，鞏固建模思路與步驟。課后通過典型習(xí)題，整合知識脈絡(luò)圖，及時(shí)反饋建模過程中的疑點(diǎn)和難點(diǎn)。

4）依據(jù)教學(xué)內(nèi)容，將教、學(xué)、做融為一體，實(shí)現(xiàn)綜合鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)的能力，并設(shè)定實(shí)際職業(yè)崗位角色，以實(shí)際崗位任務(wù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。

5）建立多元化課程評價(jià)體系，細(xì)化過程考核，使評價(jià)考核突出能力培養(yǎng)，達(dá)到激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)的目的。

3 結(jié)束語

本文以電力系統(tǒng)建模與仿真為例，從兵團(tuán)精神、生態(tài)文明建設(shè)以及雙碳目標(biāo)等多方面進(jìn)行課程思政探索與實(shí)踐。結(jié)合工程教育認(rèn)證的理念和標(biāo)準(zhǔn)與課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對學(xué)生工程能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，并將人文教育與專業(yè)教育相結(jié)合，有效推動科學(xué)教育和人文教育的相互融合。同時(shí)深入挖掘課程中蘊(yùn)含的思政教育資源，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)、教學(xué)策略與方法等方面融入課程思政內(nèi)容，使社會主義核心價(jià)值觀內(nèi)化于心、外化于行。