馬藝瑋，嚴(yán) 冬，鄒 密，紀(jì) 靜，唐賢倫

（重慶郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，重慶 400065）

在新一輪科技革命蓬勃發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)不斷推進(jìn)的新形勢(shì)下，新工科建設(shè)不僅是應(yīng)對(duì)以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)與新業(yè)態(tài)為特征的新經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)而提出的一項(xiàng)新型工程教育改革計(jì)劃，也是引領(lǐng)中國(guó)高等教育創(chuàng)新變革的有力抓手和重要舉措。在此背景下，中國(guó)高等院校工學(xué)學(xué)科新增設(shè)一批針對(duì)新興產(chǎn)業(yè)、以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心的新興工科專業(yè)，其中“智能電網(wǎng)信息工程”專業(yè)就是依據(jù)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略，緊密結(jié)合國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè)之急需而開設(shè)的一門新興電氣類工科專業(yè)[1]。

自2017-02以來(lái)，教育部先后發(fā)布多項(xiàng)關(guān)于新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知，極大促進(jìn)了重慶郵電大學(xué)等中國(guó)高等工科院校電氣工程類專業(yè)的新工科專業(yè)課程研究建設(shè)與實(shí)踐。迄今，重慶郵電大學(xué)已開設(shè)2個(gè)電氣工程類本科專業(yè)：開設(shè)于2004年的“電氣工程及其自動(dòng)化”專業(yè)和開設(shè)于2012年的“智能電網(wǎng)信息工程”專業(yè)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展建設(shè)，這2個(gè)電氣專業(yè)已取得較為豐富的課程教學(xué)成果與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[2-4]。然而，由于智能電網(wǎng)的各種新型特色專業(yè)課程是關(guān)于電力行業(yè)領(lǐng)域中的一些新型前沿科學(xué)技術(shù)理論知識(shí)，尤其“新能源發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)”“微電網(wǎng)技術(shù)”“智能電網(wǎng)技術(shù)”“智能配用電技術(shù)”“智能變電站”“智能電網(wǎng)信息技術(shù)”“智能電網(wǎng)先進(jìn)傳感技術(shù)”和“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)”等一系列的新興特色專業(yè)課程，不僅適用于智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)，也適用于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。這些專業(yè)特色課程不僅具有知識(shí)面廣、學(xué)科交叉性大、新興前沿技術(shù)多、綜合性強(qiáng)等典型特征，同時(shí)又具有理論和實(shí)踐聯(lián)系密切、工程實(shí)用性強(qiáng)的顯著特點(diǎn)，這都導(dǎo)致了智能電網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)面臨著理論抽象、概念繁多、內(nèi)容龐雜、理論實(shí)踐結(jié)合難、多學(xué)科交叉學(xué)習(xí)難、分析運(yùn)算復(fù)雜繁重等一系列突出難題。這對(duì)于“智能電網(wǎng)信息工程”和“電氣工程及其自動(dòng)化”的專業(yè)培養(yǎng)方案目標(biāo)和課程教學(xué)設(shè)置等都帶來(lái)了一些突出問(wèn)題，急需對(duì)智能電網(wǎng)課程群建設(shè)進(jìn)行深入、系統(tǒng)性的探討改革。

本文根據(jù)筆者多年在微電網(wǎng)技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)等先進(jìn)理論技術(shù)研究、電氣工程專業(yè)課程教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀，分析了智能電網(wǎng)課程群建設(shè)中普遍存在的突出問(wèn)題，探討提出了基于項(xiàng)目導(dǎo)向的課程群建設(shè)思路、基于技術(shù)方向的課程群體系重構(gòu)、基于新發(fā)展理念的課程群教學(xué)安排等智能電網(wǎng)課程群建設(shè)改革措施。

1 課程群建設(shè)問(wèn)題分析

在當(dāng)前中國(guó)電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和智能電網(wǎng)開發(fā)建設(shè)的新形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)高校電氣類工科專業(yè)課程都已普遍增補(bǔ)智能電網(wǎng)方面的課程理論知識(shí)。由于智能電網(wǎng)是融合涵蓋電氣工程、能源技術(shù)、控制技術(shù)、信息通信、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種學(xué)科而發(fā)展的一門新興交叉學(xué)科專業(yè)技術(shù)，而且目前智能電網(wǎng)技術(shù)的研究開發(fā)在全世界仍處于初期階段，這都導(dǎo)致國(guó)內(nèi)高校電氣專業(yè)的智能電網(wǎng)課程群在課程設(shè)置、教學(xué)安排和教材建設(shè)3個(gè)重要方面仍普遍存在一些突出問(wèn)題。

1.1 課程設(shè)置問(wèn)題

課程設(shè)置是課程群建設(shè)的一項(xiàng)核心內(nèi)容，也是智能電網(wǎng)課程群體系建設(shè)的重要基礎(chǔ)。目前，中國(guó)高校電氣類專業(yè)的智能電網(wǎng)課程群的課程設(shè)置普遍存在的問(wèn)題有：①課程設(shè)置與培養(yǎng)目標(biāo)的失配性問(wèn)題。目前，智能電網(wǎng)課程群在課程設(shè)置時(shí)具有較大的隨意性、片面性和局限性，尤其不合時(shí)宜的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)嚴(yán)重制約了一些必要的智能電網(wǎng)特色專業(yè)課程的增設(shè)，進(jìn)而導(dǎo)致智能電網(wǎng)專業(yè)課程設(shè)置無(wú)法實(shí)現(xiàn)“電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)”與“智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)”等不同電氣類專業(yè)方向的“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力”人才培養(yǎng)目標(biāo)。②課程設(shè)置的不規(guī)范問(wèn)題。電氣類專業(yè)課程不僅有眾多的傳統(tǒng)電氣學(xué)科課程，還新增了較多的新興電氣學(xué)科課程、信息與通信等電氣交叉學(xué)科課程等，為此中國(guó)高校電氣類專業(yè)的智能電網(wǎng)課程群包含的課程門類廣而多，且各有不同。此外，課程設(shè)置內(nèi)容多為基礎(chǔ)性理論知識(shí)，忽視了必要的深度科研理論和前沿技術(shù)成果。課程之間也缺乏相應(yīng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)層次性和理論邏輯性，容易造成學(xué)生理解掌握的困惑等難題。③課程設(shè)置類型比例不合理。由于對(duì)智能電網(wǎng)技術(shù)及其課程群的認(rèn)知不足，智能電網(wǎng)課程群多被設(shè)置為專業(yè)選修課而非必修課，容易導(dǎo)致大學(xué)生難以獲取全面系統(tǒng)的專業(yè)核心課程知識(shí)與視野，無(wú)法達(dá)成復(fù)合型工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

1.2 教學(xué)安排問(wèn)題

課程安排是課程群建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)于提高智能電網(wǎng)課程群的教學(xué)質(zhì)量具有至關(guān)重要的保障作用。目前，中國(guó)高校電氣類專業(yè)的智能電網(wǎng)課程群在教學(xué)安排上仍然存在課程教學(xué)安排隨意、課時(shí)相對(duì)較少、低學(xué)分設(shè)置等突出問(wèn)題。究其原因，中國(guó)多數(shù)高校電氣類專業(yè)課程體系是按照“通識(shí)課程模塊、學(xué)科基礎(chǔ)模塊、專業(yè)基礎(chǔ)模塊、專業(yè)課程模塊、實(shí)踐教學(xué)模塊”5個(gè)模塊內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置的，而且其課程教學(xué)安排也基本按照這種課程層次模式進(jìn)行設(shè)計(jì)開展的。為此，智能電網(wǎng)課程群在電氣類專業(yè)課程體系中屬于專業(yè)課程模塊，其課程修讀類型基本都被設(shè)置為“選修”課程類型，從而導(dǎo)致該專業(yè)大學(xué)生讀研或工作時(shí)普遍缺乏必要的智能電網(wǎng)專業(yè)課程理論知識(shí)。此外，按照目前高校教育教學(xué)的“學(xué)分制”模式，智能電網(wǎng)課程群內(nèi)的絕大多數(shù)課程都被設(shè)置為“2學(xué)分”，其對(duì)應(yīng)的課時(shí)也相對(duì)較少，多為32學(xué)時(shí)。由此可知，這種教學(xué)安排對(duì)于智能電網(wǎng)課程群的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)和復(fù)合型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)都是有嚴(yán)重不良影響的，這是因?yàn)橛邢喈?dāng)數(shù)量的大學(xué)生會(huì)根據(jù)個(gè)人學(xué)科興趣、課程難易程度等因素隨意選擇這類課程，甚至還有部分大學(xué)生會(huì)因?yàn)閷?shí)習(xí)實(shí)踐或考研復(fù)習(xí)等特定需求而采取相對(duì)消極的專業(yè)課程學(xué)習(xí)方式，最終導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定的專業(yè)課程教學(xué)目標(biāo)和人才培養(yǎng)計(jì)劃等不良后果。

1.3 教材建設(shè)問(wèn)題

教材建設(shè)是課程群建設(shè)的重要組成部分，也是中國(guó)高校電氣專業(yè)課程改革建設(shè)的實(shí)質(zhì)體現(xiàn)和重要基礎(chǔ)，它也在很大程度上決定了智能電網(wǎng)課程群建設(shè)質(zhì)量的優(yōu)劣。迄今，國(guó)內(nèi)高校電氣類專業(yè)的智能電網(wǎng)課程群在教材建設(shè)上普遍存在的問(wèn)題如下。

教材建設(shè)與課程群建設(shè)之間出現(xiàn)明顯的脫節(jié)現(xiàn)象，高水平、高質(zhì)量的智能電網(wǎng)課程群教材仍然稀缺，難以適應(yīng)不同層次的電氣類不同專業(yè)方向的教學(xué)需求。目前，關(guān)于智能電網(wǎng)技術(shù)的教材書籍雖然種類較多，但是大多數(shù)課程教材都側(cè)重于基礎(chǔ)理論知識(shí)，例如智能電網(wǎng)內(nèi)各種技術(shù)的概念、特征、體系結(jié)構(gòu)與發(fā)展應(yīng)用等，缺乏相應(yīng)的能夠系統(tǒng)性地介紹闡述深層次的理論技術(shù)模型、優(yōu)化方法、實(shí)驗(yàn)仿真與技術(shù)應(yīng)用等系統(tǒng)性理論與前沿性研究成果知識(shí)。學(xué)生對(duì)教材問(wèn)題的普遍反映是專業(yè)理論概念過(guò)多和具體工程技術(shù)知識(shí)過(guò)少，難以理解和掌握智能電網(wǎng)專業(yè)課程理論知識(shí)，甚至認(rèn)為此類課程知識(shí)內(nèi)容是虛假的、不適用的，發(fā)出離現(xiàn)實(shí)太遙遠(yuǎn)等感嘆。

課程群教材的知識(shí)構(gòu)成不恰當(dāng)，不同課程教材之間存在許多重復(fù)性的知識(shí)內(nèi)容，其中“新能源發(fā)電技術(shù)”和“信息通信技術(shù)”的理論知識(shí)普遍被“智能電網(wǎng)技術(shù)”和“智能配用電技術(shù)”等多門特色專業(yè)課程同樣涵蓋。此外，隨著國(guó)內(nèi)外智能電網(wǎng)理論技術(shù)研究的不斷進(jìn)步發(fā)展，現(xiàn)有的一些專業(yè)課程理論知識(shí)內(nèi)容存在一定程度的斷層和滯后等突出問(wèn)題。這些突出的課程教材建設(shè)問(wèn)題都給智能電網(wǎng)專業(yè)課程教學(xué)帶來(lái)了極大不便。課程群的教材知識(shí)要素之間關(guān)聯(lián)性弱、邏輯銜接性不足，而且教材理論與實(shí)踐成果之間結(jié)合不緊密，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)質(zhì)量和人才專業(yè)水平。

2 課程群建設(shè)改革措施

結(jié)合重慶郵電大學(xué)在“電氣工程及其自動(dòng)化”和“智能電網(wǎng)信息工程”的專業(yè)課程體系建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)新工科背景所需電氣工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)需求，智能電網(wǎng)課程群建設(shè)改革的主要任務(wù)是以課程群內(nèi)涵理論[3]為指導(dǎo)，重點(diǎn)對(duì)智能電網(wǎng)課程群的建設(shè)思路、知識(shí)體系和教學(xué)安排3個(gè)重要方面進(jìn)行創(chuàng)新性的改革與構(gòu)建。

2.1 基于項(xiàng)目導(dǎo)向的課程群建設(shè)思路

中國(guó)高校電氣類工程專業(yè)遵循了“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重素質(zhì)、強(qiáng)能力”的人才培養(yǎng)目標(biāo)原則，但在課程建設(shè)上面臨著“學(xué)科知識(shí)廣泛且交叉融合、課程科目眾多且關(guān)聯(lián)、強(qiáng)弱電結(jié)合、工程技術(shù)性強(qiáng)”的復(fù)雜知識(shí)架構(gòu)難題。為此，結(jié)合本校電氣類工程專業(yè)的教育教學(xué)實(shí)踐和人才培養(yǎng)成果，提出了如圖1所示的一種基于項(xiàng)目導(dǎo)向的智能電網(wǎng)課程群建設(shè)思路，它為大學(xué)生規(guī)劃了上崗就業(yè)、學(xué)術(shù)研究和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)3大類職業(yè)發(fā)展路徑，并以此為“項(xiàng)目”導(dǎo)向，依托“電氣工程及其自動(dòng)化”和“智能電網(wǎng)信息工程”2個(gè)專業(yè)所構(gòu)建的電氣工程學(xué)科課程科目庫(kù)，完成當(dāng)前新工科背景下電氣類專業(yè)的智能電網(wǎng)課程群建設(shè)。

圖1 基于項(xiàng)目導(dǎo)向的智能電網(wǎng)課程群建設(shè)思路

智能電網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)課程不僅是“智能電網(wǎng)信息工程”的特色專業(yè)方向課程，也是“電氣工程及其自動(dòng)化”的專業(yè)相關(guān)前沿技術(shù)課程。因此，智能電網(wǎng)課程群建設(shè)是以電氣類本科大學(xué)生的未來(lái)職業(yè)成長(zhǎng)路徑為“項(xiàng)目”導(dǎo)向，形成包含“兩個(gè)入口”“基于成才路徑的多出口”等模塊化的課程群建設(shè)思路，構(gòu)建了滿足電氣工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的專業(yè)特色課程模塊。

2.2 基于技術(shù)方向的課程群體系重構(gòu)

智能電網(wǎng)課程群是由電氣工程、傳感測(cè)控技術(shù)、通信信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種學(xué)科交叉而形成各種不同類型技術(shù)領(lǐng)域的課程組合群體，主要包含有“智能電網(wǎng)概論”“智能電網(wǎng)關(guān)建技術(shù)”“微電網(wǎng)技術(shù)”“新能源發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)”“智能配用電技術(shù)”“智能變電站”“智能電網(wǎng)綜合監(jiān)控技術(shù)”“智能電網(wǎng)通信技術(shù)”“智能電網(wǎng)信息安全”“智能電網(wǎng)先進(jìn)傳感技術(shù)”“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”“能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”“直流輸電技術(shù)”“大數(shù)據(jù)技術(shù)”等近20門專業(yè)課程。結(jié)合電氣工程領(lǐng)域的崗位需求和新興前沿科學(xué)技術(shù)研究成果，根據(jù)新工科建設(shè)背景要求電力科技人才須具有的各項(xiàng)專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)素養(yǎng)與技能水平，提出如圖2所示的一種基于技術(shù)方向的智能電網(wǎng)課程群體系，它包含了先進(jìn)電力技術(shù)、新能源及其并網(wǎng)技術(shù)、先進(jìn)傳感測(cè)控技術(shù)和先進(jìn)通信信息處理技術(shù)共4種不同的專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)方向課程模塊。

圖2 基于技術(shù)方向的智能電網(wǎng)課程群體系

智能電網(wǎng)課程群體系應(yīng)樹立以“先進(jìn)電網(wǎng)技術(shù)課程模塊”為核心的課程模塊關(guān)系準(zhǔn)則，并在借鑒課程群內(nèi)涵等理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)各個(gè)課程模塊及其內(nèi)部課程之間知識(shí)相關(guān)性，確定課程之間縱向銜接性和橫向關(guān)聯(lián)性，減少同類課程間的內(nèi)容冗余或斷層、知識(shí)點(diǎn)脫節(jié)或重復(fù)等問(wèn)題，才能切實(shí)滿足中國(guó)高校電氣類工程專業(yè)的“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重素質(zhì)、強(qiáng)能力”的復(fù)合型技術(shù)工程人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.3 基于新課改理念的課程群教學(xué)安排

智能電網(wǎng)課程群內(nèi)各門課程知識(shí)都具有理論與實(shí)踐結(jié)合性強(qiáng)、多學(xué)科技術(shù)交叉融合等典型特征，因此為了更好地實(shí)現(xiàn)各門專業(yè)課程教學(xué)的科學(xué)性、先進(jìn)性和復(fù)合型電氣人才培養(yǎng)目標(biāo)，智能電網(wǎng)課程群應(yīng)采用基于新課改理念的課程群教學(xué)安排，包含有鏈條式課程次序安排和復(fù)合式課程教學(xué)方法兩部分內(nèi)容。

智能電網(wǎng)課程群的鏈條式教學(xué)次序安排，是根據(jù)課程矩陣分析所得出的課程相關(guān)性進(jìn)行開展，找出課程群內(nèi)的先導(dǎo)課程、總論課程、核心課程、承接課程和前沿綜合課程，再根據(jù)“電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)”和“智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)”的整體課程體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。因此，智能電網(wǎng)課程群的課程可以劃分為：“電氣工程導(dǎo)論”屬于先導(dǎo)課程，“智能電網(wǎng)概論”作為總論課程，“智能電網(wǎng)關(guān)建技術(shù)”可劃為核心課程，而“微電網(wǎng)技術(shù)”“智能電網(wǎng)通信技術(shù)”等專業(yè)方向課程應(yīng)劃分為承接課程，“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”和“能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”應(yīng)歸屬于承接性前沿綜合課程。智能電網(wǎng)課程群教學(xué)安排，應(yīng)采用“先導(dǎo)課程、總論課程、核心課程、承接課程、前沿綜合課程”的次序安排原則，并將該課程群教學(xué)工作安排在連續(xù)的三四個(gè)學(xué)期進(jìn)行，使學(xué)生能夠科學(xué)系統(tǒng)地理解掌握電氣工程專業(yè)的知識(shí)邏輯性、關(guān)聯(lián)性和綜合應(yīng)用能力，具備較強(qiáng)的專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

智能電網(wǎng)課程群的復(fù)合式教學(xué)方法，應(yīng)根據(jù)理論與實(shí)踐結(jié)合性強(qiáng)、電氣與信息等多學(xué)科交叉融合的特有課程教學(xué)特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的講解式教學(xué)方法以外，還需根據(jù)課程內(nèi)容靈活選取“啟發(fā)式”“任務(wù)式”“項(xiàng)目式”和“開放式”等不同教學(xué)方式，增強(qiáng)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，達(dá)到以疑導(dǎo)學(xué)的目的。針對(duì)課程教學(xué)涉及的學(xué)科理論難、內(nèi)容復(fù)雜、技術(shù)步驟多等特點(diǎn)，應(yīng)采用多媒體教學(xué)方式，設(shè)計(jì)相應(yīng)的課程動(dòng)畫進(jìn)行詳盡講授，使學(xué)生正確理解掌握課程知識(shí)的內(nèi)在機(jī)理和邏輯性。此外，根據(jù)課程中一些重要課題可以選擇“項(xiàng)目專題”方式，引導(dǎo)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新思維和實(shí)踐應(yīng)用能力。

3 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)課程群建設(shè)是主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與電力工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展背景下的電氣工程專業(yè)課程教學(xué)體系中的重要內(nèi)容與關(guān)建環(huán)節(jié)，且對(duì)于“電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)”和“智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)”的本科大學(xué)生專業(yè)教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)目標(biāo)都有非常重要的影響。因此，本文在結(jié)合重慶郵電大學(xué)電氣類專業(yè)的智能電網(wǎng)課程群教學(xué)實(shí)踐，重點(diǎn)分析了當(dāng)前智能電網(wǎng)課程群普遍存在的不科學(xué)課程設(shè)置、不合理教學(xué)安排和不恰當(dāng)教材建設(shè)等突出問(wèn)題，并分別提出了基于項(xiàng)目導(dǎo)向的課程群建設(shè)思路、基于技術(shù)方向的課程群體系重構(gòu)、基于新發(fā)展理念的課程群教學(xué)安排等智能電網(wǎng)課程群建設(shè)改革措施，以切實(shí)改進(jìn)該課程群的教學(xué)質(zhì)量和提升人才復(fù)合型知識(shí)技能水平。