辛守喬，邵向鑫

面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電氣工程專業(yè)課程改革探析＊

辛守喬，邵向鑫

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012）

提出必修專業(yè)課程從專業(yè)基本能力模塊出發(fā)，以縱向深入為指導(dǎo)原則，調(diào)整、優(yōu)化與更新課程內(nèi)容；選修專業(yè)課程設(shè)置體現(xiàn)學(xué)科寬口徑和專業(yè)融合性，提高現(xiàn)代新工科選修專業(yè)課的比例。調(diào)整優(yōu)化培養(yǎng)目標(biāo)，注重學(xué)生專業(yè)思維能力和新技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

5G；泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；選修專業(yè)課程；電氣工程

5G時(shí)代的來(lái)臨，意味著信息傳輸更快、容量更大、可靠性更高。5G技術(shù)將會(huì)在國(guó)際社會(huì)上引起新一輪的技術(shù)革命，產(chǎn)生新的社會(huì)分工。而5G時(shí)代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)則是國(guó)家電網(wǎng)公司從國(guó)際發(fā)展形式和國(guó)內(nèi)發(fā)展需求層面提出的戰(zhàn)略規(guī)劃[1]。

1 電氣工程課程體系改革的時(shí)代背景

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)風(fēng)、日、生物質(zhì)、潮汐、地?zé)岬惹鍧嵞茉吹牧Ⅲw空間互補(bǔ)與消納，供電方和售電方的角色也會(huì)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代發(fā)生變化，雙方將處于統(tǒng)一體，你中有我，我中有你。任何清潔電力能源的生產(chǎn)單位及個(gè)人可以通過(guò)云電力競(jìng)價(jià)上網(wǎng)，將電力賣(mài)給其他企業(yè)及個(gè)人，也可以購(gòu)買(mǎi)其他供電方的電能。電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、傳輸、分配與消費(fèi)四個(gè)環(huán)節(jié)將會(huì)以5G技術(shù)為載體，利用大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)徹底實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)的萬(wàn)物互聯(lián)。同時(shí)，定制型的個(gè)性化服務(wù)[2-3]，打造云電力信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)關(guān)、企業(yè)、用戶等不同客戶的差異化信息獲取將是電力物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要功能。此外，在提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)吸引更多的社會(huì)機(jī)構(gòu)和人力資源參與到建設(shè)中來(lái)，協(xié)同開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，提升網(wǎng)絡(luò)安全。

由此可見(jiàn)，5G時(shí)代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將是一個(gè)延伸到各個(gè)電力電氣行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈[4]，促進(jìn)整個(gè)電力電氣行業(yè)的生產(chǎn)消費(fèi)格局發(fā)生變革，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)社會(huì)資本、人力資源等各種生產(chǎn)要素的重新組合與 優(yōu)化。

與此同時(shí)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)所帶來(lái)的能源消費(fèi)變革必然導(dǎo)致社會(huì)行業(yè)對(duì)電力電氣工程專業(yè)人才提出更高的要求，電力電氣人才的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)以前也更加激烈和多元化。高等教育作為中國(guó)高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的主要手段，其課程體系的設(shè)置要與時(shí)俱進(jìn)，體現(xiàn)時(shí)代特征。在國(guó)家電網(wǎng)公司全面建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)這一背景下，如何設(shè)置更加科學(xué)、合理的電氣工程課程體系是一個(gè)值得探索的問(wèn)題。

2 電氣工程課程體系改革探析

結(jié)合5G時(shí)代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)及目前電氣工程課程體系設(shè)置的不足，設(shè)計(jì)制定一個(gè)全方位、多角度、特色鮮明的基于5G時(shí)代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景的課程體系是有必要的，具體包括如下兩方面內(nèi)容。

2.1 必修專業(yè)課程改革

2.1.1 課程體系調(diào)整與優(yōu)化提升學(xué)生專業(yè)能力

必修專業(yè)課程的內(nèi)容分為基本能力模塊與核心能力模塊兩部分。其中基本能力模塊著重夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，核心能力模塊著重實(shí)際操作能力的培養(yǎng)。在具體實(shí)施中，可以從專業(yè)基本能力模塊出發(fā)，每門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)以縱向深入為指導(dǎo)原則，使學(xué)生學(xué)懂學(xué)透。在專業(yè)核心能力模塊中按照專業(yè)必修課程體系對(duì)固有的課程進(jìn)行整合，主要以建立各門(mén)課程內(nèi)容的聯(lián)系為指導(dǎo)原則，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)不同課程知識(shí)點(diǎn)的平滑過(guò)渡和銜接。

例如“發(fā)電廠供配電”“電力系統(tǒng)分析”“繼電保護(hù)原理”三門(mén)課程同屬于電氣工程專業(yè)中傳統(tǒng)的強(qiáng)電專業(yè)課程，主要面向發(fā)電廠、變電站和輸配電網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，將其進(jìn)行聯(lián)系對(duì)比，能夠清晰明了地對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理。

以“雙側(cè)電源輸電線路三段式保護(hù)”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明，首先學(xué)生在基本能力模塊中，需要掌握“發(fā)電廠供配電”中電流、電壓、時(shí)間、計(jì)數(shù)繼電器的工作原理，“電力系統(tǒng)分析”中短路電流的計(jì)算，“繼電保護(hù)原理”中電流、電壓、時(shí)間、計(jì)數(shù)繼電器間的連接原理及各種整定值的計(jì)算。其次，在專業(yè)核心能力模塊中通過(guò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備的連接與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容整合與聯(lián)系對(duì)比，徹底掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)的電氣工作的原理及以對(duì)應(yīng)的課程知識(shí)點(diǎn)，調(diào)試和故障檢修的方法。

2.1.2 課程內(nèi)容更新體現(xiàn)新技術(shù)

新發(fā)現(xiàn)、新理論、新材料、新技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代電氣工程學(xué)科建設(shè)的主旋律。電氣工程專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，適當(dāng)引入當(dāng)前電氣工程領(lǐng)域的前沿技術(shù)，開(kāi)闊學(xué)生視野。以“繼電保護(hù)”課程為例，目前各種新能源的開(kāi)發(fā)，直流輸配電網(wǎng)已經(jīng)引起人們的重視，與之相適應(yīng)的直流系統(tǒng)保護(hù)新技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。因此，在繼電保護(hù)的授課過(guò)程中應(yīng)當(dāng)向?qū)W生進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的講解，以豐富學(xué)生的知識(shí)體系。

2.2 選修專業(yè)課程改革

2.2.1 掌握5G時(shí)代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)，設(shè)置相應(yīng)的選修課程

當(dāng)前電氣工程專業(yè)選修課程的設(shè)置應(yīng)能滿足培養(yǎng)復(fù)合型電氣人才的標(biāo)準(zhǔn)。未來(lái)，各個(gè)電網(wǎng)及電力企業(yè)將把信息共享、信息應(yīng)用及信息增值的理念引入到企業(yè)發(fā)展中，其本質(zhì)是以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以信息為資源開(kāi)展更為廣泛的頂層應(yīng)用市場(chǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能是未來(lái)5G時(shí)代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)顯著特性，這就要求人們?cè)谶x修專業(yè)課的設(shè)置上主動(dòng)探索相關(guān)的課程，增加相關(guān)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐和課程設(shè)計(jì)，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2.2.2 課程設(shè)置體現(xiàn)學(xué)科寬口徑和專業(yè)融合性

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等專業(yè)是伴隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的新興學(xué)科，屬于電子信息領(lǐng)域，更加偏向計(jì)算機(jī)、通信等專業(yè)，作為電氣工程選修課程其內(nèi)容設(shè)置應(yīng)與計(jì)算機(jī)通信等專業(yè)有所不同。

首先，內(nèi)容廣泛，難度適中。為滿足5G時(shí)代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)復(fù)合型電氣人才的要求，增設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等選修課程，難度應(yīng)適中，以豐富電氣工程專業(yè)學(xué)生對(duì)跨學(xué)科專業(yè)的知識(shí)面為主。

其次，目標(biāo)明確，交叉融合。以變電站為例，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)可以應(yīng)用到運(yùn)行、檢修、二次、高壓、油務(wù)等電力系統(tǒng)的各個(gè)崗位專業(yè)。對(duì)于運(yùn)行人員，只需通過(guò)控制自動(dòng)巡視機(jī)器人便可以在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)變電站所有一次設(shè)備的巡視。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將設(shè)備的各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)傳遞給巡視機(jī)器人，再由機(jī)器人統(tǒng)一發(fā)送給站內(nèi)監(jiān)控主機(jī)，減少了運(yùn)行人員的工作量，提高了工作效率。同時(shí)，傳統(tǒng)的站內(nèi)有線通信線路也將會(huì)被取消，而變成無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于檢修、高壓、油務(wù)等專業(yè)人員，依靠各種狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以實(shí)時(shí)觀察電力一二次設(shè)備的運(yùn)行狀況，而不必定期檢修。對(duì)于異常數(shù)據(jù)，可以依靠大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能系統(tǒng)給出初步判斷，甚至聯(lián)合區(qū)域?qū)＜夜餐诰€分享數(shù)據(jù)和協(xié)同工作。因此，作為變電站的專業(yè)技術(shù)人員必須懂得站內(nèi)哪些設(shè)備采用了這些新技術(shù)，數(shù)據(jù)分析是否符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，一旦出現(xiàn)故障如何檢修或者更換等?？梢?jiàn)，在開(kāi)設(shè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等選修專業(yè)課時(shí)，一定要結(jié)合具體的行業(yè)背景，內(nèi)容設(shè)置反應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)情況，不能與計(jì)算機(jī)、通信等專業(yè)的通識(shí)類教學(xué)內(nèi)容等同起來(lái)，防止內(nèi)容泛化、學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，抓不住要點(diǎn)。

2.2.3 改革教學(xué)方法與手段，提高教育教學(xué)質(zhì)量

具體的教學(xué)方法，可以采用課堂演示、小組討論、翻轉(zhuǎn)課堂、教學(xué)互動(dòng)、課設(shè)競(jìng)賽等方式。除此之外，對(duì)于移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)和人工智能等新興學(xué)科可以建立網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)，相互交流學(xué)習(xí)，共享心得體會(huì)。邀請(qǐng)企業(yè)工程師、學(xué)校專業(yè)教師與學(xué)生每周集中進(jìn)行一次專題討論，每次討論前任課教師征求問(wèn)題，每次圍繞4～5個(gè)問(wèn)題進(jìn)行討論。有條件的高校甚至可以通過(guò)定期派送訪問(wèn)學(xué)者的形式，到國(guó)內(nèi)外其他高校學(xué)習(xí)先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，提高本校的教學(xué)質(zhì)量。

2.2.4 調(diào)整與優(yōu)化培養(yǎng)目標(biāo)

技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，不同時(shí)代電氣工程人才的能力培養(yǎng)要求存在明顯的差異。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，一切設(shè)備都是信息的來(lái)源，也是信息的歸宿，萬(wàn)物互聯(lián)的立體交叉時(shí)空網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，將信息化技術(shù)素養(yǎng)作為高校電氣工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)之一，是未來(lái)人才培養(yǎng)的客觀要求。

3 結(jié)語(yǔ)

電氣工程專業(yè)課程體系的科學(xué)規(guī)劃，既能將現(xiàn)有的學(xué)校教育資源實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的配置，以較低的教育成本培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的理論和實(shí)踐操作能力，又能提高學(xué)生探索新事物的熱情，有助于促進(jìn)學(xué)科專業(yè)的自身發(fā)展和學(xué)校創(chuàng)新能力的提升。反之，課程體系的設(shè)置不能較好地適應(yīng)時(shí)代變化，最終將導(dǎo)致一個(gè)專業(yè)的消失。因此，對(duì)于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)來(lái)說(shuō)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，科學(xué)的課程改革應(yīng)該得到重視。

［1］國(guó)家電網(wǎng)公司.2019年1號(hào)文件［EB/OL］. ［2021-02-02］. http://www.miluo.gov.cn/25221/25222/26762/28388/28391/content_1548703.html.

［2］許天驕.建設(shè)綜合能源服務(wù)共享平臺(tái)［N］.亮報(bào)，2019-04-03（2）.

［3］楊秀.建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可滿足更多個(gè)性需求［N］.國(guó)家電網(wǎng)報(bào)，2019-04-05（1）.

［4］陳厚合.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將極大激活上下游產(chǎn)業(yè)鏈［N］.國(guó)家電網(wǎng)報(bào)，2019-04-16（1）.

2095－6835（2021）06－0074－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2021.06.026

辛守喬（1980—），男，吉林長(zhǎng)春人，博士，講師，研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)。邵向鑫（1982—），男，吉林長(zhǎng)春人，博士，講師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)圖像處理。

吉林省高等教育學(xué)會(huì)“5G時(shí)代泛在電力物聯(lián)網(wǎng)背景下電氣工程專業(yè)課程改革探索”（編號(hào)：JGJX2019D19）

〔編輯：丁琳〕