摘要：探讨在新工科背景下，STEM与OBE理念融合驱动的电力系统继电保护教学改革，分析新工科推进对电力系统继电保护课程教学改革的需求，明确新工科人才核心素养与STEM、OBE理念的关系，提出基于STEM、OBE理念的电力系统继电保护课程目标，形成以价值塑造、知识传授、能力培养为教学理念，以素质养成为根本，紧扣教学目标、整合教学内容，以工程思维、自主学习能力培养为核心，采用多元方法混合教学、全过程多元考评，并持续改进的教学思路。
关键词：新工科,工程思维,核心素养,电力系统继电保护,教学改革
随着新工科建设的深入和工程教育认证的逐步推进，电力行业的人才培养面临新的挑战与要求。电力系统继电保护作为电气类专业的核心课程之一，具有专业性强、技术含量高、技术难度大以及理论与实际结合紧密的特点，在新工科人才培养体系中占据重要地位。随着实际电网特性的不断改变，电力系统继电保护课程必须与时俱进，紧密贴合工程实际，从而使学生能够将所学知识真正应用于实际工作中。因此，对于电力系统继电保护课程进行教学改革，以适应新工科人才培养需求，势在必行。
一、新工科人才核心素养与STEM、OBE理念的关系
新工科人才核心素养包含核心能力和关键品性两方面。在工程情境下所体现的核心能力包括三方面：一是通用能力，包括人本思维、逻辑推理、沟通表达等；二是专门能力，包括创新思维、分析认知、规范执行；三是工程能力，包括系统思维、决策判断、终身学习。关键品性则主要指道德认知、伦理责任、理想信念、家国意识四方面的素养，是核心能力持续良性发展的根本[1]。
核心素养的培养与检验需要借助相关载体，如STEM（Science、Technology、Engineering、Mathe⁃matics）教学理念强调科学、技术、工程、数学四门学科的整合，在培养和检验核心能力时，注重让学生在涉及这四个学科领域知识综合运用的情境中去发展能力[2]。
OBE（Outcomes-based Education）即成果导向教育，强调以学生的学习成果为导向设计、实施和评价教育教学过程。而核心能力构成中的通用能力、专门能力、工程能力就是在工程相关领域期望学生所具备的关键成果体现。在STEM情境下，学生能综合运用学科知识解决实际工程问题，成为OBE教育目标在该情境下的具体细化，使得课程目标既基于核心素养又符合OBE对成果导向的要求。
二、基于STEM、OBE理念融合的电力系统继电保护课程目标
（一）知识与技能目标
电力系统继电保护课程要求学生：能够阐述各类继电保护的基本原理、整定计算、保护构成及保护的评价，包括电流保护、距离保护、差动保护等；能够对继电保护装置进行选型、校验；能够在模拟或真实电力系统环境中完成设备设置与维护工作，在工程情境中锻炼工程能力。
（二）能力目标
通用能力方面，能够从保障人员安全和满足用电需求的角度出发，对继电保护方案进行设计与实施，体现人本思维；运用逻辑推理分析电力系统运行参数、故障现象等信息，判断故障位置、保护动作情况及后续处理措施；能够清晰准确地表达电力系统知识内容、保护方案设计思路、故障分析结果，在课堂汇报、小组讨论、项目展示等场景下锻炼沟通表达能力。
专门能力方面，能够根据不同情境提出相应的保护方案，激发创新思维；能够分析保护装置的性能、特点及在不同运行条件下的实用性，认识各类保护装置在电力系统中的作用；能够按照电力系统继电保护的相关标准、规范进行保护装置选型、测试等，强化学生的规范执行能力。
工程能力方面，能够从电力系统的整体出发，理解继电保护与发电、输电、配电等之间的相互关系，以及其在电力系统稳定运行和电力供给保障中的重要作用；在继电保护方案设计中，能够根据系统实际运行情况、故障类型、经济性等因素综合考量，作出准确、合理的决策判断；关注行业动态，持续学习新知识、新技术、新方法，建立终身学习的意识和习惯。
（三）综合素养目标
学生能够树立工程意识，培养严谨的工程思维习惯，严格遵循相关规程规范；能够强化对继电保护职业责任的认知，树立高度责任感，严格要求自己在工作中做到专业、严谨、负责；能够认识到电力系统作为国家基础设施的重要性，电力系统继电保护工作对于保障电力供应、维持经济社会正常运行的重要作用，激发自身为电力事业发展贡献力量的使命感和责任感。
三、新工科视域下电力系统继电保护教学改革策略
基于电力系统继电保护的课程目标，形成了以价值塑造、知识传授、能力培养为教学理念，以素质养成为根本，紧扣教学目标、整合教学内容，以工程思维、自主学习能力培养为核心，采用多元方法混合教学、全过程多元考评，并持续改进的教学思路。其中，教学设计重点突出五部分内容。
（一）紧扣教学目标，重构教学内容
将电力系统继电保护课程内容分为四个板块：基础知识、输电线路保护、主设备保护、工程实践。在课程内容设计中，融入新工科理念，注重跨学科知识的融合与技术的创新应用，结合电力行业的前沿成果与真实案例，引导学生关注行业动态，拓展其思维边界。通过产教融合与校企合作，与企业实际需求紧密对接，邀请行业专家参与授课，组织学生到企业实习，增强学生实践能力和就业竞争力。通过这样的课程重构，能够培养具备扎实理论基础、强实践能力、广阔视野的高素质电力工程技术人才。
（二）融合理论实际，树立工程思维
建设真实案例库，将真实案例引入课堂，通过具体场景和问题激发学生学习兴趣；在实验环节提供真实情景模拟，采用与企业合作开发的“220 kV智能变电站综合自动化实验平台”进行实验操作，包括继电保护配置、整定计算、故障模拟、保护动作的模拟等，使学生学习具体流程与技术操作，增强学生实际应用能力。通过具体实践，能够有效锻炼学生的设计能力和解决实际问题的能力。此外，积极与相关企业进行校企合作，聘请校外行业专家规范实践教学操作，分享行业经验和工作中的注意事项，帮助学生更好地理解行业需求和工作要求，为学生提供宝贵的职业发展指导，培养学生职业素养和工程实践能力。
（三）深挖思政元素，塑造学生品格
在新工科人才核心素养培养目标的指引下，形成了“两环节三融入四促进”的育人举措，通过深挖思政元素，全面塑造学生品格。
“两环节”指理论环节和实践环节。在理论环节，注重将专业知识与思政元素相结合，让学生在掌握专业知识的同时，接受正确价值观引导；在实践环节，强调将理论知识应用于实际，提升学生实践能力和创新精神。“三融入”则是指将思政教育融入大纲、融入课堂、融入实践。大纲制定阶段，明确课程思政目标和要求，确保思政元素能够贯穿整个教学过程。在课堂教学中，通过案例分析、讨论交流等方式，将思政元素自然地融入专业知识的教学中。在实践环节，结合具体实践任务，将思政教育与动手实践相融合。“四促进”是指通过这一育人举措，促进学生工程意识、科学精神、爱国情怀、职业责任四方面的全面发展，引导学生形成正确的价值观、职业观，增强社会责任感。
（四）过程结果并重，多维考评并举
以OBE理念为指导，针对新工科人才核心素养的培养目标，提出了全过程多元考评体系。全过程考核从课前、课中、课后三个阶段进行。课前，通过布置预习任务，结合线上测试了解学生对即将学习的内容的准备程度。课中，进行随堂测试，观察学生在课堂讨论和实践操作中的表现，考核学生对知识的掌握程度、学习主动性以及分析问题和解决问题的能力。课后，通过布置作业、要求学生撰写总结报告以及进行小组项目汇报等方式，考核学生对知识的灵活运用能力、团队协作能力和创新能力等。该考评体系形成了知识掌握、知识灵活运用、工程思维、学习主动性、团队协作、分析问题、创新能力、职业规范八个维度共二十一个观测点，全面评价学生素质。
（五）多元方法混合教学
结合不同教学内容和教学条件，采用多元方法组合的教学模式有效提升学生的综合能力。例如，采用问题驱动法，通过实际工程中的典型问题及开放性问题引导学生主动思考和解决问题；结合数字化教学手段，采用仿真软件及虚拟实验平台，模拟操作继电保护设备的调试和故障分析，提高学习的互动性和灵活性；校企合作，将真实案例引入教学，通过小组合作、集体讨论等方式，引导学生从多学科角度进行问题分析与解决，提升学生跨学科知识整合能力；开拓校外实践基地，为学生提供接触实际应用、先进设备和技术的平台，强化学生工程实践能力。同时，通过邀请工程技术人员开展现场教学，弥补传统课堂中缺乏实践环节的不足，通过正确操作流程和技术规程的示范，引导学生学习和遵循行业规范与标准，培养学生职业素养与责任感。现场教学不仅仅是让学生跟随工程技术人员学习操作技术，更是通过引导学生观察、思考提问，培养其自主学习能力和探究能力。
四、教学改革成效
第一，以目标为导向，强化能力培养。在电力系统继电保护教学改革中，始终坚持以目标为导向，强化学生的能力培养。通过挖掘校内外多重资源，结合多元化教学手段，如问题驱动法、案例式教学、虚拟实验平台等，培养了学生的实际操作能力和创新思维。同时，积极落实“理论与实践相结合、知识与能力并重”的教学理念，确保教学内容既具理论深度，又能满足实践需求，且注重培养学生的工程素养，推动了学生全面发展，满足了新时代电力行业对高素质人才的需求。
第二，巧融思政元素，实现了育人润物无声。巧妙融入思政教育，形成了全过程、全方位的育人举措。通过教学设计，在理论教学中将思政元素与专业知识结合，帮助学生树立了正确的价值观和社会责任感。在实践环节，通过引入真实案例，强调工程实践中的伦理责任和职业道德，培养了学生的职业操守和严谨的工作态度。同时，在团队合作与项目设计中，倡导集体主义精神，培养了学生的团队协作能力和集体荣誉感。通过这些思政元素的渗透，学生在获取专业知识的同时，潜移默化地接受思想教育，提升综合素质。
第三，校企深度融合，推动了实践育人。校企共建实践基地，为学生打造了优质的实践平台。工程技术人员不仅在企业中给予指导，还深入校内进行现场教学，以丰富的经验和专业知识，以及规范的操作，从细节处着眼，有效提高了学生的实践能力，培养了其工程思维，为其未来的职业发展奠定了坚实基础。
综上所述，本文探讨了在新工科背景下，STEM与OBE理念融合驱动的电力系统继电保护教学改革。首先分析了电力行业发展及新工科推进对继电保护课程教学改革的迫切需求，明确了新工科人才核心素养与STEM、OBE理念的关系。基于此，提出了课程目标，包括知识与技能目标、能力目标及综合素养目标，形成了以价值塑造、知识传授、能力培养为教学理念，以素质养成为根本，紧扣教学目标、整合教学内容，以工程思维、自主学习能力培养为核心，采用多元方法混合教学、全过程多元考评，并持续改进的教学思路。改革强化了目标导向、能力培养和思政育人，深化了校企合作，奠定了培养高素质电力工程技术人才的坚实基础。
参考文献：
[1]吴涛,刘楠,孙凯.“新工科”视域下工程人才关键能力的思考[J].黑龙江高教研究,2018(3):156-160.
[2]冉宁,郝晋渊,侯顺艳,等.基于STEM教育理念的课程思政教学改革与实践[J].教育信息化论坛,2024(8):114-116.
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