面向光伏发电的《电气工程CAD》教学改革探索——以广西电力职业技术学院为例.pdf

炫动漫素质教育 133 面向光伏发电的电气工程 CAD教学改革探索以广西电力职业技术学院为例张栋丽广西电力职业技术学院 广西南宁 530200摘要：为了使课程内容匹配新能源发电专业就业方向，提出了将光伏电站平面布局图设定为该课程的教学内容，同时挖掘思政元素，改进教学方法，基于项目式任务教学法实施教学,结合云教学平台，设计了平台的教学流程，提高了学生学习成效，实现了教学内容与工作岗位的深度融合。关键词：光伏发电，电气工程 CAD，超星，教学改革中图分类号：G4 文献标识码：A0.引言2016 年，教育部通过了分布式发电与微电网技术等专业的设立，该专业主要面向新能源发电产业，以光伏电站和风力发电厂设计、安装、运行维护为主要教学内容。电气工程 CAD是该专业的专业基础课程，也是必修课程，对接企业的电力设计制图岗位，以技术型和应用型人才为培养目标的高等职业院校电气专业都开设了电气工程 CAD课程 1。该课程培养学生的空间想象能力、动手绘图能力，一般于大一第二学期开设。1.课程现存问题1.1 课程内容及教学方法存在的问题本课题组在课程建设中，发现该专业的就业方向与传统电力专业有所区别，岗位职责不同，就电气工程CAD课程而言，现有的教学内容模块中无新能源发电设计模块，如光伏电站平面图，电缆沟铺设图，逆变器布局图等，课程内容已无法满足企业的岗位需求。另外，传统的电气工程 CAD课程常利用课件采用讲授法授课，教学手段单一，教学资源匮乏，教学云平台不完善，师生间互动效果差，问答渠道不通畅。1.2 课程思政现状课程思政是习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上提出的，他强调要用好课堂教学这个主渠道，各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。课程思政是指以构建全员、全程、全课程育人格局的形式将各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，把立德树人作为教育的根本任务的一种综合教育理念2.课程思政与传统的思政课程有本质区别，主要体现在课程思政是将正确“三观”通过专业课程的教授3，传递给学生，形成潜移默化、润物细无声式的影响。由于电气工程 CAD课程讲少做多，教师跟学生交流偏少，且思政元素挖掘不足，使得课程思政在实施过程中大打折扣。如何挖掘思政元素，如何巧妙的在授课过程中以积极的正向的方式影响学生，就成为了教学改革的关键。2.教学内容重设与思政元素的引入2.1 课程内容重设教学内容是学与教相互作用过程中有意传递的主要信息，一般包括课程标准和教材。当下正值新课程改革，基于生成性教学思维理念，人们对于教学内容有了新的认识。教学内容，系指教学过程中同师生发生交互作用、服务于教学目的达成的动态生成的素材及信息。我院自电气工程 CAD课程开设以来，主要围绕电气工程图基础知识、一次电气设备的绘制、电气一次主接线绘制为主要内容开展教学，过去的 5 年主要增加了二次接线图的绘制及电气照明工程图的绘制，教学内容虽有调整，但依旧无法满足光伏电站设计所需的基本技能及知识储备。以湖南某光伏电站为例，所需设计图纸除了一次接线图、二次接线图外，还需要绘制光伏电站总平面布局图（见图 1），其中包括电站选址、站点建筑布局、光伏板布局、升压变电站位置、并网配电房位置、逆变器数量及位置、低压埋管位置、低压电缆沟位置、组串数量及布局。笔者及课程团队成员通过调研多家设计企业，详细了解光伏电站设计员工作内容及职责发现，企业的相关设计岗位不仅要求员工熟悉一次、二次接线图的绘制，还要求熟悉光伏电站工作原理、设备组成、设备合理布局等核心知识点，因此有必要将光伏电站总平面布局图的绘制增设为该课程的核心章节。但由于该课程教学大纲规定课时为 56，课程内容可更改，但课时无法增删，所以增设新内容后，需将与岗位弱相关性的电气照明工程图绘制内容删除，从而使该课程能精准的对接岗位需求。图 1 某光伏电站总平面布局图XUANDONGMAN素质教育 134 2.2 课程思政引入课程思政虽不是具体的课程形态，但作为一种课程观念和教育价值理念，要实现教学中知识传授与价值引领的融合，达到立德树人的目标4。课程思政元素要根据课程的内部及外部结构具体情况而引入。课程内部结构构成要素包括：教师、教学标准、教材、教案、教学内容、教学方法、教学云平台、教学资源等，不同要素的不同组合将产生不同的思政元素，例如不同教师根据自身文化素养积淀设计的教案将出现不同的教学内容、教学手段、教学效果，其中必然引入不同的思政元素，另外教材内容与实际课程所需内容不一定匹配，需做增删，进而使课程包含不同的思政元素，还有教学资源的选取不同，所呈现的内容则不同，思政元素也不同。教师要提前做好课程设计，巧妙地将合适的思政要素融入教学过程，给予学生润物细无声的正面影响，形成动态的课程思政元素的挖掘过程。课程外部结构也是影响思政元素挖掘的重要影响因素，包括国家政策要求、地区和学校特色、地区和学校发展情况、学生生源情况等，课程思政元素必须结合课程外部结构要素才能合理的动态生成，比如电力工程 CAD课程主要面向电力类高职学生，匹配新能源发电专业，融入光伏发电电站设计，结合我国碳排放“3060”计划，广西地区生态保护要求，电力学校的特色及文化积淀，中职类生源占比高的特点，可挖掘的思政元素则大致罗列为大国工匠、生态保护、相应国家政策、安全第一，保发保供、专研进取等。本文以课程第一单元为例，结合课程内部和外部结构要素，罗列了一系列思政元素，如表 1 所示。表 1 电气工程 CAD教学内容与思政元素融合点示例序号模块名称教学内容主要课程思政内容1制图基本知识和技能1)图学发展史;2)制图国家标准;3)尺寸注法与几何作图;4)平面图形分析及作图方法1)引入图学史,激发爱国情怀,坚定文化自信;2)强调制图国家标准的严肃性和科学性,强化遵纪守法意识;3)强调作图线型位置定位重要性,推荐观看大国工匠第六集使其认同工匠精神2投影机出1)投影基础知识;2)点,线面的投影3)几何体的投影1)分析点线面在不同面上的位置关系,引人多角度全面认识分析问题的哲学思想;2)引入有简单到复杂的认知规律,讲授点线面体投影特点与规律3)严格按投影规律绘制图形,引入工匠精神3组合体1)组合体组合形式;2)截交线与相贯线;3)组合体的画法与尺寸注法1)分析组合体与组成形体的关系,引入整体与个体关系国家与个人关系,融入爱国意识;2)介绍组合体形体分析法,引人科学方法论;3)严格组合体绘图过程,培育工匠精神4物体表达方法1)视图.剖视图、断面图;2)局部放大法和简化法1)认识物体表达方法的多样性,引入换位思考,学会感恩和理解2)严格按照物体表达法的画法,形成守法意识5标准件和常用件1)螺纹及其紧固件;2)齿轮;3)键联结与销联接;4)滚动轴承1)介绍标准件及常用件,从产品质量与成本角度培养学生标准化意识;2)强调标准件常用件的规定画法,突出遵守制图标准与行业规范的重要性6零件图1)零件图的内容及作用;2)零件图的视图选择及尺寸标注;3)零 件 图 上 技 术 要 求 的注写;4)零件测绘与读图1)讲解零件技术要求,引入零件尺寸精度对生产成本及产品质量的影响,培养成本质量意识;2)注重零件图绘制过程及效果,弘扬工匠精神,培养匠心人才3)介绍零件图的重要性,引入泄露图纸对企业的危害,保密意识，树立保密意识7装配图1)装配图表达方法;2)装配图尺寸标注技术要求及零件编号;3)装配图测绘;4)读装配图和拆画零件图1)讲授装配图规定画法及特殊表达,强调按标规范画图的重要性，培养守法意识;2)介绍装配配合精度,引入设备性能并比较国内外设备性能,激发爱国情怀,强化责任担当;3)专注绘图细节和图面要求,突出工匠精神4)分组拆装测绘,培养团队精神和协作能力3.教学方法调整教学方法，是教学过程中教师与学生为实现教学目的和教学任务要求，在教学活动中所采取的行为方式的总称。常见的方法有讲授法、讨论法、直观演示法、项目式教学法及任务驱动法。其中任务驱动法及项目教学法是高校中常见且高效的教学方法，陈冠玲1通过总结电气 CAD课程建设与改革的实践和体会，认为利用项目教学法能提高学生的学习兴趣，利于整合和优化教学内容，提高课程设计效率，迎合企业对人才的需求。胡小玲5将任务驱动法切实落实到课堂教学中，将教学过程分成四个阶段：出示任务-分析任务-实施任务-任务评价，极大提高了学生的学习积极性，实现了炫动漫素质教育 135 由“要我学”到“我要学”的转化。选择合适的教学方法是提高教学效率，增加学生“获得感”的重要手段。课程教学团队成员之前常用讲授+实操法授课，难点部分通常通过生生讨论法解决，但由于高职学生学习的主观能动性较差，采用讲授法易沦为教师的“一言堂”，学生“吸收率”较低，往往造成实操环节寸步难行；讨论法只适用于课中一小部分且占用时间较少的场景，否则会造成学生话题蔓延，无法聚焦核心的问题；直观演示法适用于教学内容中的重难点部分，学生较难自行解决，需要教师采用投屏或直播的方式演示。综上分析，电气工程 CAD课程的教学方式可采用项目式任务教学法，即将实际工作中的一个项目拆解，分成若干任务，循序渐进引导学生完成每一个任务，最终进行项目验收，其中可根据学生学习情况间插“讨论法”和“直观演示法”，或者将重难点部分制作成微课，上传至云教学平台，利用混合式教学法，帮助学生解决问题。4.教学云平台设计在信息科技日新月异的今天，教育方式也随之变化，更多个性化的教学要求开始涌现，也为教育行业的信息化系统提出了新的要求。加之 2020 年突如其来的疫情影响，已持续3年之久，依照目前的疫情防控形式，很有可能将大范围且长时间的延续下去，学校的课堂教学已多次因疫情被中断，改为线上教学。另外，云教学平台的出现，也为传统教学提供了新颖的教学方式，可以有效解决传统教学方式的“围观难”问题，可以让学生自行制定个性化的学习策略，便于教师及时查看学生的学习动态，丰富了课中互动手段，提高了学生学习积极性，云平台可以设置题库，允许多教师出题汇编，能够自动生成试卷，随机出卷，自动评分，提高出卷效率，保证了考试的公平公正。同时云教学平台拥有大量存储空间，支持设置课程章节，上传授课所需教学标准、教案、课程资源等，其中可上传的课程资源类型丰富包括文档、动画、视频等多种形式。同时支持直播授课，可以有效解决传统教学方式下设备安装时操作细节展示不清，后排学生看不见的痛点。综上所述，云教学平台可以从课前、课中、课后全方位监控教学过程，将教学过程数字化、集约化、清晰化。为教师的课后反思提供数据参考，为学生的学习进步指明方向。当前主流的云教学平台有学习通、雨课堂、云班课等，为了满足以上所述教学改革需求，本课程云教学平台选择学习通如图 3 所示，学习通内包含各种教与学相关的微应用，用户可以在学习通上自助完成图书馆藏书借阅查询、电子资源搜索下载、图书馆最新资讯浏览，学习学校专业课程，进行小组讨论，查看本校通讯录，同时拥有超过百万册电子图书，海量报纸文章以及中外文献元数据，为用户提供移动学习服务。本课程云教学平台的课程学习模块按照人的正常认知过程设计，先识图后绘图，识图部分主要包括制图基础知识、绘图软件使用的基本训练，绘图部分包括 35KV 电气主接线图绘制、二次图纸绘制、光伏电站总平面图绘制三大部分。课程资料部分需上传AUTOCAD2020 以上版本，软件安装教学视频，电气一次主接线，二次接线，光伏电站等相关理论资料，供学生知识拓展。讨论部分根据授课实际情况设置讨论内容。试题部分应在试题库中设置不少于 200 道的相关题目，便于结课考核，试卷题目数量的设置应该根据学生的掌握程度，答题所需时间来设定，一般要求答题时间少于2小时，题目类型应包含单选题、判断题、绘图题。班级活动部分需要按照合理、高效、活跃的教学准则设定，按照课程标准，本课程为 56 课时，28 次课，每次课教学过程可大致按照如下流程设置，例如:签到、课前提问、作业展示、修正展示、新课讲解、知识点选人提问、随堂练习、总结。图 3 学习通云教学平台5.总结本文针对分布式发电与微电网技术专业的电气工程 CAD课程教学内容及教学方法提出了修正意见，针对教学内容增加了光伏电站总平面图的绘制，去除室内照明图纸的绘制，以课程第一单元为例，充分挖掘思政元素，对学生形成正面积极影响；在教学方法方面，总结了现行主流的教学方法，提出了以项目式任务教学法为主体，直观演示法及讨论法为辅助的混合教学方法，能切实提高学生的参与度及获得感。课程教学云平台方面，提出了云平台应该具备的功能，选择了学习通教育云平台，搭建了课程教学体系，组建了考试题库，做到了全方位监控教学过程。参考文献1 陈冠玲,张卫纲,王素娟.项目教学法在“电气 CAD”课 程 教 改 中 的 应 用 J.电 气 电 子 教 学 学报,2012,34(03):101-102+105.2 习近平强调:把思想政治工作贯穿教育教学全过程 开创我国高等教育事业发展新局面 J.中国领导科学,2017(02):4-5.3 1 祝艺丹.课程思政背景下工程制图教学改革探索 J/OL.中国教育技术装备:1-32022-11-30.http:/ 冉小先.课程思政生成逻辑和推进策略探析 J.杨凌职业技术学院学报,2022,21(04):58-62.DOI:10.19859/61-1403/G4.2022.04.015.5 胡小玲.任务驱动法在“电气 CAD”课程教改中的应用 _ 胡小玲 J.考试周刊,2015,(33):16.课题项目：面向光伏发电工程的电气工程 CAD课程教学改革探索,2022JGY10作者简介：张栋丽（1988-），女，山西忻州，助理工程师，学士，主要研究方向为新能源发电技术。