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基于STEM教育理念的“配电网自动化技术”教学探究

作者:第一论文网 更新时间:2015年10月30日 10:03:34

一、前言

随着社会经济的发展,应用创新型人才逐步成为国家核心竞争力的关键。大学生作为人才资源中最重要的群体,他们的实践创新和解决问题的能力直接影响着国家经济技术的发展。就目前而言,我国大学生仍呈现出实践能力较弱、创新意识不足、综合素质偏低等现象,而这可能是受到传统教育模式或教育内容、方法等的影响。在此背景下,对大学生实践创新、能力素养的培养需进一步提高。配电网自动化作为实现配电网高效经济运行,以及智能配电网的重要基础之一,随其系统工程的不断改造和规模扩建,培养大量高级专业应用型人才刻不容缓。而“配电网自动化技术”作为一门工程技术应用较强的专业课程,掌握其基本原理、技术和实现方法,可为解决复杂配电网系统问题奠定良好的基础。因此,学好和用好“配电网自动化技术”相关知识和技能,对从事配电系统和配电网自动化运行和维护等工作具有重大意义。本文将基于STEM教育理念,构建“配电网自动化技术”教学课程的未来教育模式,不仅可更加科学、合理、有效地进行“配电网自动化技术”的课程教学,更可使学生的知识应用能力、工程实践能力等得到进一步提升。

二、STEM及其教育理念

STEM作为一个较为新颖的领域,最早由美国提出这一概念,目前不管是在理论上还是在实践上都有一定的基础。STEM 是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四个核心词汇首字母缩写,代表四者的有机结合,也是对四者之间内在的阐释。STEM教育是在遵循人的认知规律和教育科学的基础上,基于创新、实践教育为一体的培养理念,逐步培养学生的综合思维能力,提高学生在科学、数学、技术和工程方面的能力素养以及新实践和解决问题的能力。STEM教育在课程教学过程中可克服分科教育的弊端,体现跨学科思维的整体融合性;以学生为主体,以学生学习产出为导向,以项目驱动为主要形式进行的学习模式,强调学习者与学习情境互动构建知识体系,并具有开放式和动态变化的特点。

三、STEM教育理念下“配电网自动化技术”教育特征分析

STEM教育理念下“配电网自动化技术”的教育模式,不仅继承了STEM 教育的跨学科、体验性、协作性、设计性和实证性的内在特征,也是STEM 教育在电力系统应用领域的具体化形式,主要体现以下几个方面特征:①多学科交叉的综合性。“配电网自动化技术”课程本身涉及多个学科的交叉,在具体应用上综合运用计算机学、信息学及电气学科等,采用工程化的理念和数学模型,跨学科实现配电网自动化技术应用能力的培养。②应用实践性强。基于STEM教育理念的“配电网自动化技术”课程教育的核心是素质教育和职业技能教育,采用实践式教学模式,通过培养学生实际工作中解决配电网系统工程相关问题的综合能力来组织教学,在实践中调动学生的积极性,并以现场体验帮助学生获取相应知识和技能。③以学生为中心。基于STEM教育理念的“配电网自动化技术”教学实现了教师和学生主导角色的转换,在实践教学中,教师是学习实践的指导者,而不是知识的讲授者和灌输者;学生针对具体问题,基于知识储备和特定环境设计解决问题的方案和过程,并通过个人或团体协作验证实践,进而实现能力提升。

四、基于STEM教育理念下“配电网自动化技术”教学构建探究

基于STEM教育理念下“配电网自动化技术”教学构建如图1所示,以培养学生的能力及素养为目标,课程教学以学生为中心,以学生学习产出为导向,通过教师配合和完备的资源保障课程教学的有效进行,并通过监控机制对课程教学进行持续改进,以更好地保证学生沟通、合作、专业知识、技能等能力素养的培养。

以学生为中心的教学过程设计的核心是要针对学生表现以及是否习得相应的素质能力进行综合评价,课程知识点安排、教师之间协调配合、支持条件的配备和课程质量的保障措施等均要以有利于学生能力素质的培养和提高为目标。对“配电网自动化技术”教学中重要知识点进行提取和整合,并按内容实践点进行科学合理的设计与协调。以学生学习产出为导向构建知识体系,配电网自动化技术的具体应用,如以馈线监控终端设计、专变采集终端设计、馈线自动化设计等为目标核心,学生主体对其进行方案设计,通过个人和团体协作的形式,并结合教师指导,让学生自主学习、总结、交流、探索、验证,以最终积累新的知识,达到培养学生自主、终身学习和适应发展的能力。基于STEM教育理念的“配电网自动化技术”课程教学中,以学生为核心的过程设计,具体包括配电网技术应用知识点解析、应用项目分析、方案设计和实践、支持条件、总结测评与持续改进。与此同时,教师的角色在整个教学过程中不再处于主导地位,而是以辅导者和监督测评者的角色出现,在教学方向、资源、过程实施等多方面提供必要的支持。

配电网技术应用知识点解析:以配电网自动化技术应用作为教学的核心导向,在教学内容开展时首先由相应教师进行知识点解析,教师根据配电网系统领域知识在社会职业发展的需求,实现其教学内容的具体划分和设计。如专变采集终端设计、故障定位、馈线自动化系统设计等,最终形成教学应用项目的内容提纲。

配电网自动化技术应用项目分析:针对具体的教学应用项目进行STEM教育教学课程分析,包括应用项目的名称、教学目标、重难点知识分析和整理、应用项目过程化描述、技术要求和相应资源需求列表,同时还要考虑社会、安全、环境等因素影响。

应用方案设计与实践:通过对应用项目分析,学生基于已有背景知识和当前环境,在教师的全力支持下,设计或开发出用于实践、探索和验证具体问题的解决方案。并在此方案的要求和指导下,通过合理使用各种技术、资源和工具,对应用问题进行过程实践和解析,如实验设计、模型建立、数据分析与阐述、总结结论等。应用方案设计与实践是教育教学工程理论和实践有机结合的过程,是基于STEM教育理念实践配电网自动化技术应用项目的核心部分。

支持条件:学生根据课程项目分析和方案设计要求,进行应用方案实践的相关软硬件资源,如实训基地、图书资料、应用案例等。支持条件一般情况下由学校和教师提供,学生自己也可以通过多种途径获取。完备的支持条件在教育教学中为学生完成应用项目提供良好的实践平台。

总结测评与持续改进:对应用项目的总结评测主要通过学生总结和教师测评来进行学生学习实践效果的最终评估,一方面是对学生学习内容的总结和积累,另一方面可将总结与测评结果反馈于“配电网自动化技术”课程教学过程中,以进行教学环节的持续改进和保证学生学习质量。

五、结论

基于STEM 理念下的课程教学是 STEM 在教育教学方面的具体化应用。“配电网自动化技术”是配电网系统与计算机信息科学等共同发展下的交叉性学科,作为培养具有较强实践能力的专业化人才的基础课程。本文基于STEM教育理念,从“配电网自动化技术”课程本身特点和教育教学构建两个方面进行了探讨和研究,并对所研究的内容在平时课程教学中进行初步实践,取得了一定的成效,研究结果将对未来工程教育教学发展具有一定的参考和借鉴价值。

参考文献:

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[5] 李扬.STEM教育视野下的科学课程构建[D].金华:浙江师范大学,2014.