摘? 要：為有效服務(wù)國家“雙碳”目標(biāo)，為高校在低碳領(lǐng)域?qū)I(yè)、學(xué)科建設(shè)以及人才培養(yǎng)方面盡一份力，團(tuán)隊(duì)教師對(duì)“電工電子學(xué)”系列課程進(jìn)行改革，創(chuàng)新性地構(gòu)建了“雙碳”目標(biāo)背景下的“三階+四化+五步”教學(xué)創(chuàng)新模式。該模式從課程目標(biāo)確立、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)手段運(yùn)用、考核方式改革等方面入手，以慕課資源為前導(dǎo)，從生活實(shí)例出發(fā)，以問題驅(qū)動(dòng)展開，以課程思政貫穿，以低碳技術(shù)為拓展。教學(xué)實(shí)踐表明效果較好，有利于學(xué)生低碳意識(shí)的覺醒和能力價(jià)值的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：“雙碳”目標(biāo)；電類基礎(chǔ)課程；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TP39；G434? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2023）05-0175-05

Blending Learning Innovation and Practice of“Three-Stage + Four-Modernization + Five-Step”under the Background of “Double Carbon”Goal

—A Case of “Electrician Electronics”

YANG Yang

（School of Mechanical and Control Engineering， Shandong Institute of Petroleum and Chemical Technology， Dongying? 257061， China）

Abstract： In order to effectively serve the national“double carbon”goal and make a contribution to the specialty， discipline construction and personnel training in low-carbon field in colleges and universities， team teachers have reformed the series of courses of “Electrician Electronics”， and innovatively constructed the “three-stage + four-modernization + five-step” teaching innovation mode under the background of“double carbon”goal. This model starts with the establishment of curriculum objectives， the design of teaching contents， the use of teaching means， the reform of assessment methods， and other aspects， takes the MOOC resources as the forerunner， starts with life examples， develops with problem-driven， runs through the ideological and political courses， and expands with low-carbon technology. The teaching practice shows that the effect is good， which is conducive to the awakening of students' low-carbon consciousness and the cultivation of ability value.

Keywords： “dual carbon”goal; basic courses of electricity; teaching reform

0? 引? 言

我國二氧化碳排放力爭2030年前達(dá)到峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，也是我國政府對(duì)世界作出的莊嚴(yán)承諾[1]。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》[2]，明確提出要“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，鼓勵(lì)高等學(xué)校加快新能源、儲(chǔ)能、氫能、碳減排、碳匯、碳排放權(quán)交易等學(xué)科建設(shè)和人才培養(yǎng)”，再次強(qiáng)調(diào)了高校在低碳領(lǐng)域的專業(yè)、學(xué)科建設(shè)以及人才培養(yǎng)對(duì)我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要的助推作用[3，4]。雖然我國在大力推進(jìn)雙碳目標(biāo)過程中，意識(shí)到低碳教育的重要性，但是缺乏對(duì)低碳專業(yè)人才系統(tǒng)性的培養(yǎng)，更別說具體到某個(gè)專業(yè)某門課程進(jìn)行改革。

1? 課程基本情況

“電工電子學(xué)”是面向“機(jī)械、材控、化工、儲(chǔ)運(yùn)等非電類理工科”等專業(yè)開設(shè)的公共基礎(chǔ)課，是整個(gè)本科期間唯一一門系統(tǒng)學(xué)習(xí)“電的理論與基本應(yīng)用”的課程。我校該課程由“電工電子學(xué)[2-1]”和“電工電子學(xué)[2-2]”兩部分組成，分別在兩個(gè)學(xué)期講授，共64理論學(xué)時(shí)（2學(xué)分），實(shí)驗(yàn)獨(dú)立成課。2021—2022—1學(xué)期課程加大專業(yè)相關(guān)碳中和技術(shù)知識(shí)拓展，著重培養(yǎng)學(xué)生理解“碳達(dá)峰、碳中和”的深刻內(nèi)涵和重大意義，形成簡約、適度、綠色、低碳生活方式。

為有效服務(wù)國家“雙碳”目標(biāo)課題組教師認(rèn)為提供科技與管理復(fù)合型人才，首先應(yīng)注重教師和學(xué)生“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)重要性意識(shí)的覺醒和提升，其次教師在課堂教學(xué)過程中，除基礎(chǔ)理論傳授外，應(yīng)加大相關(guān)科技前沿知識(shí)的引入，例如電類基礎(chǔ)教學(xué)中引入可再生能源、智慧能源、智慧電網(wǎng)、清潔功能氫能儲(chǔ)能等領(lǐng)域科技發(fā)展[5，6]，最后應(yīng)重視交叉學(xué)科教師間有效溝通和交流，實(shí)現(xiàn)低碳專業(yè)學(xué)科交叉有效融合。

2? 教學(xué)“痛點(diǎn)”問題

我校是應(yīng)用型普通本科高校，多數(shù)學(xué)生踏實(shí)好學(xué)，但是部分學(xué)生大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等先修課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，同時(shí)缺乏自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐動(dòng)手能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課時(shí)通常會(huì)面臨不知道知識(shí)學(xué)了有什么用，上課一聽就懂、下課一做就錯(cuò)等問題。這些學(xué)生遇到的難題，也是教學(xué)痛點(diǎn)問題。

2.1? 思想引領(lǐng)不足

教學(xué)目標(biāo)思想引領(lǐng)不足，學(xué)生個(gè)體需求沒有滿足。學(xué)生思想引領(lǐng)不足，沒有針對(duì)不同層面的學(xué)生，制定不同培養(yǎng)目標(biāo)。同時(shí)知識(shí)目標(biāo)和德育目標(biāo)融合不足，難以實(shí)現(xiàn)潤物無聲的德育效果。

2.2? 理論與實(shí)際嚴(yán)重脫節(jié)

教學(xué)內(nèi)容理論與實(shí)際嚴(yán)重脫節(jié)，社會(huì)前沿性不強(qiáng)。教學(xué)過度追求公式推導(dǎo)、理論分析，導(dǎo)致部分學(xué)生只會(huì)死記硬背，甚至連知識(shí)基本應(yīng)用都不了解，更別說將所學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)踐。與此同時(shí)，學(xué)生對(duì)“雙碳”目標(biāo)理解不夠，與專業(yè)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)沒有引起重視。教師如何重構(gòu)拓展課程內(nèi)容，密切聯(lián)系生產(chǎn)生活的同時(shí)，提高學(xué)生低碳意識(shí)，是亟待解決的問題。

2.3? 缺乏系統(tǒng)性設(shè)計(jì)

教學(xué)活動(dòng)缺乏系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，學(xué)生深度學(xué)習(xí)不夠。教師主導(dǎo)課堂，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，單向性的知識(shí)傳遞方式和應(yīng)試考核評(píng)價(jià)手段占主導(dǎo)地位，以學(xué)為中心的教學(xué)模式?jīng)]有真正構(gòu)建起來。

3? 課程改革與創(chuàng)新

3.1? 創(chuàng)新教學(xué)理念

為解決上述教學(xué)“痛點(diǎn)”問題，本課程秉承“理論知識(shí)傳授、低碳科技融合、工科價(jià)值塑造”的理念，課程組重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式，通過引入優(yōu)質(zhì)MOOC課程、自建本土SPOCS課程，從課前、課中和課后三個(gè)階段展開“引、導(dǎo)、探、測、練”五步教學(xué)法；針對(duì)不同學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)預(yù)期設(shè)定的“初階、中階和高階”三階教學(xué)目標(biāo)；整個(gè)過程體現(xiàn)學(xué)習(xí)自主化、互動(dòng)參與化、課程思政化、能力拓展化。

3.2? 創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)

通過本課程學(xué)習(xí)，應(yīng)具備如下知識(shí)、能力：

（1）知識(shí)目標(biāo)。學(xué)生理解電工電子理論知識(shí)，掌握電工電子電路基本分析方法。

（2）能力目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生自主、合作學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)分析解決專業(yè)中電工電子工程問題能力和建立與電學(xué)知識(shí)相關(guān)的終身學(xué)習(xí)能力。

（3）素質(zhì)目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、邏輯辯證思維，具備科學(xué)研究素養(yǎng)與家國情懷。

（4）創(chuàng)新目標(biāo)。課程融入相關(guān)專業(yè)碳中和技術(shù)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)“雙碳”目標(biāo)有感性、直接的認(rèn)識(shí)。

3.3? 創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

在滿足教學(xué)大綱和課程目標(biāo)的前提下，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，將課程內(nèi)容劃分為四個(gè)大項(xiàng)目、15個(gè)小項(xiàng)目，如圖1所示。課前團(tuán)隊(duì)教師精選“中國大學(xué)MOOC”國家級(jí)、省級(jí)課程視頻，將基本原理、基礎(chǔ)概念采取線上視頻學(xué)習(xí)+自測方法。

3.3.1? 課中基于生活實(shí)例導(dǎo)入課程

因?yàn)槲倚２糠謱W(xué)生基礎(chǔ)較弱，對(duì)公式、定理有一定的抵觸畏難情緒。課題組教師教學(xué)中結(jié)合生活實(shí)例進(jìn)行課程導(dǎo)入，如圖2所示，從應(yīng)用出發(fā)引出原理，保證課堂理論教學(xué)不脫離實(shí)際生活。例如：從手機(jī)充電器實(shí)現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)換后才能給手機(jī)充電引出整流電路的功能和原理、從介紹日光燈工作過程引出提高功率因數(shù)意義和方法等。

以問題為突破口反向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，例如在講授“整流電路”這一節(jié)，通過引入“為什么手機(jī)充電器必須將交流電轉(zhuǎn)換成直流電才能使用”“為什么日常生活中碰到的設(shè)備幾乎都用直流電，但進(jìn)戶的電線卻是交流電”“直流電好還是交流電好”等多個(gè)環(huán)環(huán)相扣、層層遞進(jìn)的一系列問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生更好地掌握整流電路定義、工作原理、參數(shù)計(jì)算等問題，如圖3所示。

3.3.2? “雙碳”目標(biāo)下的課程思政和能力拓展

在借助實(shí)際應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)傳授的同時(shí)，低碳科技相關(guān)的前沿性、高階性、創(chuàng)新性的內(nèi)容也被融入課程，而隨著近年來產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步、效率提升，新建光伏發(fā)電、風(fēng)電項(xiàng)目成本不斷下降，風(fēng)電、光電平價(jià)上網(wǎng)的條件已經(jīng)具備[7，8]，可以更好體現(xiàn)光伏發(fā)電、風(fēng)電的綠色電力價(jià)值。特高壓直流輸電具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗、少占地的綜合優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的有效途徑之一[9]。智能電網(wǎng)通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)煤和天然氣的清潔、高效利用，發(fā)展可再生能源、分布式能源系統(tǒng)，助力我國走能源為主的低碳、無碳能源之路[10，11]。將課程思政融入低碳科技，提煉課程思政元素，讓學(xué)生自己體會(huì)到課程內(nèi)容中的思政，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生家國情懷、創(chuàng)新精神、工程素養(yǎng)、職業(yè)道德的培養(yǎng)。將課程思政和低碳科技有效融入，在學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)前沿知識(shí)的同時(shí)，助力大學(xué)生提升生態(tài)文明素養(yǎng)，讓綠色生活方式成為青春時(shí)尚，為打造美麗中國貢獻(xiàn)力量。

本課程在融入專業(yè)相關(guān)碳中和技術(shù)的同時(shí)，提高專業(yè)課教師人文素養(yǎng)和掌握學(xué)生思政狀態(tài)，建立課程德育目標(biāo)、充分挖掘?qū)I(yè)課程的思想政治資源，最后利用新媒體引入啟發(fā)式、案例式、混合式等先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，做到“全方面、全方位”育人，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生家國情懷、創(chuàng)新精神、工程素養(yǎng)、職業(yè)道德的培養(yǎng)[12，13]。

3.4? 創(chuàng)新教學(xué)方法和手段

課前、課堂、課后三個(gè)環(huán)節(jié)，開展“三階+四化+五步”教學(xué)模式。

課前：側(cè)重學(xué)生自主學(xué)習(xí)知識(shí)，借助內(nèi)容重構(gòu)、發(fā)布任務(wù)、分析數(shù)據(jù)、督學(xué)答疑引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)。如圖4所示。

課中：課堂關(guān)注生生、師生交流應(yīng)用，通過實(shí)例引入、教師精講、科研思政、促進(jìn)教學(xué)，如圖5所示。

課后：課后注重能力提升拓展思維，課后任務(wù)、教學(xué)反思、團(tuán)隊(duì)研討、提升素養(yǎng)，如圖6所示。

以整流電路為例：

引：課前完成MOOC視頻+小組作業(yè)（生活中常見的直流穩(wěn)壓電源搜集），教學(xué)過程體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)自主化。

導(dǎo)：課中基于生活實(shí)例、遞進(jìn)式問題導(dǎo)入課程。

問題1：為什么將交流電轉(zhuǎn)換成直流電才能使用？

問題2：為什么進(jìn)戶的電是交流電？

問題3：直流電好還是交流電好？

達(dá)成基礎(chǔ)概念、基本功能理解的初階教學(xué)目標(biāo)。

探：課中以問題為導(dǎo)向探究式教學(xué)。

測：課中個(gè)人測試、小組討論等檢測學(xué)習(xí)效果。

教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)課程思政化，教學(xué)過程體現(xiàn)互動(dòng)參與化，達(dá)成掌握分析、設(shè)計(jì)電路的中階教學(xué)目標(biāo)。

練：課中高階知識(shí)拓展+課后競賽、項(xiàng)目參與。

3.5? 多元化考核體系

有效使用超星和雨課堂智慧教學(xué)工具，課程成績體驗(yàn)線上與線下、個(gè)人與小組、過程與終結(jié)，總成績課程由四部分組成：課前MOOC學(xué)習(xí)成績（10%）：包括視頻觀看、隨堂測驗(yàn)；課堂表現(xiàn)成績（15%）：包括個(gè)人測試、小組測試成績；課后主觀題成績（15%）：包括小組作業(yè)、思維導(dǎo)圖、文獻(xiàn)閱讀和計(jì)算題等；期末考試成績（60%）：期末考試卷面成績。

4? 結(jié)? 論

經(jīng)過教學(xué)創(chuàng)新，學(xué)生主動(dòng)性和積極性大大提高。2020—2021—2學(xué)期采用混合式教學(xué)的班級(jí)對(duì)比平行班，80分以上混合式教學(xué)班占87%，平行班占79%；不及格率混合式教學(xué)班占6%，平行班占13%；平均成績混合式教學(xué)班85.4%，平行班72%。從結(jié)果看出對(duì)中上等學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果有明顯提升，對(duì)基礎(chǔ)較差的學(xué)生提供了更有針對(duì)性的學(xué)習(xí)和幫助，教師教學(xué)能力顯著提升，教師教學(xué)成績優(yōu)異，師德師風(fēng)建設(shè)、課程建設(shè)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)成果豐碩。

本課程經(jīng)過“三階+四化+五步”創(chuàng)新的探索和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)課堂向智慧課堂、理論課堂向能力課堂、封閉課堂向開放課堂的轉(zhuǎn)變。在今后的教學(xué)過程中，將繼續(xù)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、更新典型案例、持續(xù)迭代碳中和相關(guān)技術(shù)，將雙碳科技和課程教學(xué)更好融入。

但是該教學(xué)改革還存在以下問題：

“雙碳”相關(guān)科技沒有具體教材可以參考，只能由教師網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)資料。雖然沒有太多的參考教材，但是通過此次教學(xué)改革，學(xué)生能夠理解“碳達(dá)峰、碳中和”的深刻內(nèi)涵和重大意義，培養(yǎng)節(jié)約意識(shí)、環(huán)保意識(shí)、生態(tài)意識(shí)的同時(shí)，形成簡約、適度、綠色、低碳生活方式，從學(xué)生的角度助力國家“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)入“雙碳”時(shí)代，綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略已成為各界共識(shí)，而智能化、低碳化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要更多高水平的專業(yè)技能人才支撐。電力行業(yè)是低碳減排的主戰(zhàn)場，會(huì)影響低碳經(jīng)濟(jì)的實(shí)施與發(fā)展，從電類基礎(chǔ)課程改革入手，創(chuàng)建雙碳目標(biāo)背景下教學(xué)改革實(shí)踐，有助于為電類相關(guān)行業(yè)培養(yǎng)和輸送高水平應(yīng)用型人才。

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作者簡介：楊揚(yáng)（1986—），女，漢族，山東淄博人，副教授，碩士，研究方向：電工基礎(chǔ)理論教學(xué)、電力系統(tǒng)研究工作。

收稿日期：2022-10-01

基金項(xiàng)目：山東省本科高校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（Z2016M095）；山東石油化工學(xué)院校級(jí)課程思政改革項(xiàng)目（JGYB202227）