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课程即思政(十五)|《电力系统暂态分析》中的课程思政——信息与电气工程学院 苏娟

贯彻育人大纲,落实立德树人。


2021年5月20日,学校举办了首届中国农业大学“最美课堂”教师教学比赛,18位参赛教师展示了他们精心准备的教学设计,我们将分享获奖教师的课程思政教学案例,推广获奖教师的思政育人成效。


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(十五) 《电力系统暂态分析》——苏娟

课 程 思 政 教 学 案 例 集


教师介绍

苏娟,工学博士,副教授,博士生导师, 主讲《电力系统暂态分析》、《信号与系统》、《发电厂认识实习》等课程。主持专业工程认证、北京市青年英才教改项目、虚拟仿真实验等多项教改项目;参编《电机与新能源发电技术》、《信号与系统》、《智慧能源体系》等5项著作与教材。2018年获得中国农业大学青年教师教学基本功比赛二等奖。指导学生参与大学生创新创业竞赛,2020年获得第三届中国可再生能源学会大学生优秀科技作品竞赛一等奖。

课程介绍

《电力系统暂态分析》是电气工程及其自动化专业的核心课程。是本专业其他专业课的基础,主要授课对象是电气工程及其自动化专业三年级学生。

本课程的教学目标是使学生深入了解电力系统电磁暂态过程和基点暂态过程的基础知识,掌握暂态分析的基本概念、基本理论和基本方法,了解电力系统故障及稳定问题分析与计算能力分析和解决与本课程相关实际问题的能力得到系统全面的训练和培养,并为后续专业课的学习提供坚强有力支撑。培养学生的职业素养、专业情怀、安全责任意识、肩负乡村振兴的使命感,成为电气工程领域知农爱农的新型人才。

课程结合农大在农村电网、微电网、分布式电源领域的科研优势,将电力系统暂态分析基础理论与实际科研案例教学结合。通过在线教学视频、虚拟仿真实验、实践案例等教学手段,使学生了解电气安全相关领域的标准与规范,掌握专业基础理论在电气工程实践中应用方法,培养学生的知识应用能力、创新意识和解决复杂工程问题的能力。

课程思政育人目标

《电力系统暂态分析》的育人目标是围绕立德树人的根本任务,通过在线教学、虚拟仿真实验、实践案例、团队讨论等教学手段,使学生掌握电力系统电磁暂态过程和机电暂态过程的基本知识的同时,在教学中在体现科学、爱国和唯物主义价值观,积极引导学生自主学习,独立思考,勤于动手,团结协作,培养学生的自主创新能力,使学生成为“知农、爱农”的农村电气化高素质人才,助力乡村振兴战略实施。具体包含以下4个子目标:

(1)知识目标:掌握电力系统系电磁暂态过程和机电暂态过程的基本知识与分析方法,培养学生的科学精神和创新精神,使其具备终身学习的能力。

(2)能力目标:通过科研和工程案例,积极引导学生自主学习,独立思考,勤于动手,团结协作,培养学生应用本课程基础知识解决电力系统故障中的复杂工程问题的能力。

(3)素养目标:通过采用丰富灵活的教学模式,对学生进行电气安全、职业规范与工程伦理教育,培养学生的职业素养、安全责任意识、使命担当和电力工程师的职业情怀。

(4)专业目标:掌握专业基础理论在电气工程实践中应用方法,结合中国农业大学学科特色优势,培养“知农、爱农” 的农村电气化高素质人才。

经典课程思政案例设计和展示

《电力系统暂态分析》通过课程思政建设,典型案例分为以下四大类:

(1)结合教师科研项目典型案例,讲授专业使命与情怀

本学科主要服务于农村电网供电保障方面的科学研究,多年来教学团队在国家重点研发项目、国家自然科学基金、国家电网公司、国家能源局的支持下,开展了一系列的科学研究,解决了农村电力供给与消费中的卡脖子问题。将其中与课程相关的,“农村低压电网剩余电流保护装置研究”、“首都重大活动供电保障模式研究”、“贫困地区电力建设与生产安全质量提升”等相关项目的部分研究成果作为案例(见图1)。使学生了解实际工作中有很多需要解决的问题,理解本课程的理论知识如何解决实际复杂工程问题。更进一步认识到本学科在农村电网安全、全面增强农村供电保障能力、持续提升农村供电服务水平、服务脱贫攻坚、支持国家乡村建设行动落地等方面起到的不可替代的作用。另外,也通过国内外对比分析,突出我国在解决贫困地区问题、安全问题等方面的优越性,增强四个自信。

(2)农电学科发展史案例,增强学生学科自信树立远大理想

中国农业大学电气工程专业肇始于1955年筹建的农村电气化专业,有60多年的历史。60多年来,师生服务于我国农电发展事业,本学科的建设与发展反映着中国农村电网建设的发展史。期间,涌现出一批可圈可点的人物与先进事迹,如本学科经历的几次更名与农电发展中处于的历史地位、本学科承担完成的重要科研成果、“十四五发展规划”、杰出校友、踏踏实实奉献基层的优秀校友等(见图2)。通过这些介绍使学生们了解本学科的发展史、教学科研情况与定位、培养出的优秀人才,增强学生对本专业的热爱与自信,树立奉献基层、服务乡村振兴理想与使命。

(3)虚拟仿真实践,进行行业安全与规范教育

本课程涉及到的电力系统设备规模庞大、成本极高,涉及到的场景是电力系统受到扰动后的暂态过程。电力系统是保证人民生活和生产的基本设施,破坏性试验以及相应设备实操难以在实际生产单位实现。因此,本课程结合教师科研成果,开发了课程配套虚拟仿真实验。包括八个实验单元,通过安规教学与测试、风电场漫游、风机组装、风塔操作、故障影响测试等环节,使学生将理论与实践结合,进一步理解知识点,解决了电力系统故障实验实操困难的问题。在整个实验设计中严格按照实际生产要求,进行安全与规范操作教学,只有通过相关考核才能进入正式实验操作。另外,实验前展示实际实验场景视频,突出教育遵守安全规范与相关规程的重要性。目前该实验已在学校虚拟仿真实验平台上使用(见图3),并被沈阳农业大学、中国电科院等高等教育和科研院所使用。


(4)以专业计算讨论分析实事热点问题,挖掘背后思政元素

及时收集整理与课程内容相关的实事热点问题,以专业理论讨论该问题发生的原因,解决办法等,讲解热点问题背后的科学技术问题的同时,挖掘其中蕴含的思政元素,进行育人教育。

例如,2021年2月14日-16日,美国得州因极寒天气引发的大停电事故(见图4)。应用电力系统暂态稳定的分析方法,分析其大面积停电的原因,以及事故后可采取的提高系统稳定性的措施。并与中国电网同时期应对雪灾采取的措施进行对比,突出我国制度的优越性、国际领先的供配电技术等,进一步增强四个意识、坚定四个自信。


(5)行业专家参与思政育人,开拓视野培养能力

课堂中案例教学与讨论环节,创新性地邀请北京供电公司、中国电力科学研究院等电力生产及科研机构等实践基地的行业导师进入课堂,讲解实际生产中本课程内容涉及到的问题,与同学进行讨论,提出相应的解决方案。行业导师将课本中学到的知识生动的代入到了实际生产问题中,打开了学生的视野,进一步将理论知识与生产实际结合,提升学生解决复杂工程问题的能力,并将思政育人教育融入课堂,培养学生的职业素养、家国情怀和使命担当。解决了一直以来理论与实践脱节的问题。

来源:教师教学发展中心

编辑:李玉娇

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