引言

随着“碳达峰、碳中和”国家战略的深入推进，以及新能源发电占比的不断提高，我国的电力能源结构正经历一场前所未有的深刻变革。传统的以化石能源为主、单向供电的电力网络，正在加速演进为高比例新能源、高比例电力电子设备的“双高”型新型电力系统。这一变革对电力行业的人才知识结构与能力素养提出了全新要求：未来的电气工程师不仅需要掌握经典的供配电设计、运行与保护知识，更需要具备应对电网不确定性、管理分布式能源、集成智能化控制策略的综合能力。

供配电系统作为电气工程及其自动化专业的核心课程，直接面向工程实际，是连接理论基础与行业实践的关键桥梁。然而，当前大多数高校该课程的教学体系与内容，仍主要建立在传统电力系统的架构之上，与行业技术发展的前沿和需求出现了显著的结构性错位。因此，对该课程进行面向未来的教学改革，不仅是适应技术发展的必然选择，更是主动服务国家战略、培养卓越工程人才的迫切需求。

一、供配电课程的现状

供配电系统课程作为电力工程、自动化等相关专业的重要课程之一，其目标是培养学生掌握供配电系统的基本理论、技术和应用，具备从事供配电系统设计、运行、维护和管理的能力。然而，对照《金课建设标准》，当前供配电系统课程在多个方面还存在一些问题和差距。

首先，从课程内容来看，部分供配电系统课程可能存在教材内容单一、缺乏实践操作和综合性实践案例的问题。这导致学生对供配电技术的深入理解和运用受到限制，难以形成完整的供配电系统设计思路。而《金课建设标准》强调课程内容的前沿性、时代性和系统性，注重培养学生的创新能力和实践能力。因此，供配电系统课程需要不断更新教材内容，引入更多的实践操作和综合性实践案例，以提高学生的实践能力和创新能力。

其次，从教学方法来看，传统的供配电课程设计可能过于注重理论知识的讲解，而缺乏互动和讨论。这种教学方法难以激发学生的学习兴趣和主动性，也无法有效培养学生的批判性思维和问题解决能力。《金课建设标准》提倡采用多样化的教学方法和手段，如案例教学、项目驱动、翻转课堂等，以激发学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果。

此外，供配电系统课程在实践教学环节方面也存在一定的不足。由于实验设备和场地的限制，学生可能难以充分参与到实践操作中，导致理论与实践脱节。而《金课建设标准》强调实践教学的重要性，要求课程应提供充足的实践机会和资源，以帮助学生将理论知识应用于实际操作中。

最后，供配电系统课程在跨学科融合方面也有待加强。《金课建设标准》鼓励课程之间的交叉融合，以培养学生的综合素质和创新能力。然而，当前供配电系统课程可能过于专注于本领域的知识和技能，而忽视了与其他相关学科的交叉融合。

二、实施方案

（一）教学内容与方法的改革与创新

首先梳理每章节的教学内容，从而明确每章节的教学目标，即：知识层面、能力层面、素质层面、思政育人层面。其中知识层面为每章节学生需要了解、熟悉、理解或掌握的知识点，能力层面为每章节学生需要掌握的计算方法，素质层面为学生利用掌握的计算方法解决相关工程问题，思政育人层面为每章节能够融入合适的思政点；接着在教学目标的基础上确定教学重点和难点，在课程教学中需要着重利用多种形式进行讲解，使学生能够理解并能够掌握难重点；最后根据每章节的教学目标和难重点进行教学设计，利用多种形式的教学方法（如把专业知识与日常生活中的常见现象相结合、专业知识点与工程案例相结合等）保障难点重点能够易于被学生掌握，下面给出第二章“负荷计算与无功补偿”新教案，如表1所示。

第二章负荷计算与无功补偿

1. 教学单元分析 负荷计算是供配电系统设计的基本前提，是确定供电线路导线截面、变压器容量、开关设备以及互感器等额定参数的重要依据。而供配电系统的无功补偿与无功平衡是保证供电质量的基本条件，对保证电力系统安全稳定与经济运行起着重要作用。本章主要讲述电力负荷及负荷曲线的基本概念、负荷计算的常用方法、功率因数及无功功率补偿的相关知识，为分析与设计供配电系统提供理论基础支撑。

2.教学目标

（1）知识层面 了解工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求，了解用电设备的工作制、理解负荷曲线的含义，掌握与负荷曲线和负荷计算有关的物理量、掌握工厂计算负荷的确定方法、了解无功功率补偿对工厂电力负荷的影响。

（2）能力层面 能够应用二项式法确定工厂的计算负荷，进行单相设备组等效三相负荷的计算，能够正确运用工厂年耗电量的计算方法、能对不同的工厂供电系统进行无功功率补偿并重新计算工厂负荷。

（3）素质层面 能够根据不同的工厂用户需求，利用所学方法解释不同类型负荷对工厂电力系统的影响。

（4）思政育人层面 通过分析不同类型电力负荷计算中存在的问题，培养学生深入发现问题、确认主次要矛盾的能力，锻炼学生分析实际工程问题的能力。

2.教学重点与难点

（1）教学重点：1.年最大负荷等负荷曲线参数的物理量意义；2.计算负荷的确定方法。

（2）教学难点：工厂计算负荷的确定。

3.教学设计

（1）设计要点一 通过让学生们列举生活中常见的电力负荷，引出本讲的主题——工厂电力负荷，并且讲解了工厂供电负荷的定义、分类等，确定本章讲授范围。 设计依据：将专业知识与日常生活中常见的现象相结合，更容易使学生理解并激发学习兴趣；通过提问引出课程内容，能够培养学生主动分析问题的能力。

（2）设计要点二 在需要系数法进行工厂计算负荷的确定之时，采用数据流结构，对于各个单元的负荷进行树状累加，并形象地通过图形进行表示。 设计依据：在计算负荷的确定过程当中，能够将数据信息通过图形形象化地表示更有助于学生对于负荷概念及分配的理解，同时也有助于准确快速地计算。

（3）设计要点三 在讲解功率因数及无功补偿时，通过介绍供电公司对于功率因数的标准规定引导学生思考功率因数过低造成的危害，在此基础上引出课程思政内容。 设计依据：近年来光伏等新能源大量接入，导致系统功率因数降低，造成电网运行负担，不利于发电设备容量的充分利用。在充分认识矛盾对立性与统一性的基础上，衡量利弊，充分挖掘事物内在特征，采取措施创造性地解决问题。对于光伏接入的系统，可采用本地自动补偿装置，或者利用逆变器的功率无功控制功能，加装智能控制器来提升功率因数。

在教学中采用多种形式：

1. 实景教学

为了让学生能够直观地理解供配电系统各主要电器的工作原理和系统的运行原理，组织学生到练湖220KV变电站进行现场参观，结合本课程内容开展高压电气设备（高压断路器、高压隔离开关、避雷器、电流互感器、电压互感器和变压器等）认知和主接线分析，增强学生对一次系统布置与运行维护的直观理解。同时，利用江苏中祺电气有限公司实景培训基地的模拟35KV变电所，指导学生完成变压器投切、线路故障处理等实践项目，提升动手能力与问题解决能力。

2. 虚拟教学

本课程还借助虚拟仿真平台中的实验项目《智能变电站故障处理虚拟仿真实验》，利用该项目中的“四种典型变电站倒闸操作任务及运行方式切换”任务，学生可以身临其境地完成典型的倒闸操作任务，掌握分闸和合闸时高压断路器和高压隔离开关的操作顺序。

3. 动画视频教学

针对每章节中的难点和重点，选择学生难以理解的知识点制作了相应的动画视频，便于学生理解知识点，制作的视频统计如下表2所示。

视频名称	章节	对应知识点
多回路系统的单相接地时电容电流分布	第一章 绪论 第三节 电力系统中性点运行方式	中系统性点不接地方式发生单相接地短路时，非故障相和故障相对地电容电流的关系
低压断路器的工作原理	第三章供配电系统的一次接线 第三节供配电系统主要电气设备	低压断路器在正常工作及发生故障时内部构件动作过程
跌落式熔断器操作	第三章供配电系统的一次接线 第三节供配电系统主要电气设备	户外跌落式熔断器手动操作的步骤
隔离开关工作	第三章供配电系统的一次接线 第三节供配电系统主要电气设备	不同型式高压隔离开关合闸过程
开关柜操作	第三章供配电系统的一次接线 第三节供配电系统主要电气设备	开关柜推拉小车的步骤
开关柜原理	第三章供配电系统的一次接线 第三节供配电系统主要电气设备	开柜柜主要组成构件及作用
环网供电	第三章供配电系统的一次接线 第五节供配电网络的接线方式	环网供电过程及优点
短路故障	第四章 短路电流计算 第一节 概述	短路故障的危害
最大短路电流	第四章 短路电流计算 第二节 三相短路暂态过程	无穷大容量电源系统三相短路时短路全电流波形变化

4. 项目式教学

《供配电技术》课程主要介绍供配电系统和变电所设计所必需的基础理论和基本知识，教材内容安排正好与供配电系统中变配电所设计和供配电线路设计的步骤匹配如表3所示。

变配电所设计内容 /供配电线路设计	对应章节
（1）供电区域的负荷计算（预测），负荷类型、特点及对供电可靠性要求分析；	第二章负荷计算与无功功率补偿
（2）负荷功率因数的确定及无功补偿措施；
（3）变配电所位置、变压器台数、容量和运行方式的选择；	第三章供配电系统的一次接线
（4）变配电所主接线方案的确定；
（5）高低压电网短路电流计算；	第四章 短路电流计算
（6）高低压电气设备及导线选择与校验；	第五章供配电系统一次设备选择与校验
（7）变配电所的电气照明、防雷与接地系统等设计。	第九章 防雷、接地与电气安全
供配电线路设计	对应章节
（1）供配电线路的接线方式和路径规划设计；	第六章 电线电缆的选择
（2）供配电线路结构形式设计，即选择架空线路还是电缆线路；
（3）供配电线路计算负荷和短路电流的确定，导线截面和型号的选择及校验；
（4）供配电线路敷设方式设计。

为了使学生能够完全掌握供配电系统设计的知识点和理解各个环节之间的连贯性，在教学过程中采用项目式教学的方法，通过实际的工程案例代替传统的章节课后习题，在每章节学习后完成相应设计内容，这大大加深了学生对变电所（配电所）电气一次部分初步设计所涉及知识点的理解和掌握，并能够真正理解知识点之间的关联性，并锻炼了自身的工程设计能力。

（二）教学资源建设

1.线上资源建设

利用学习通平台建立了线上课程，完成了：（1）课程知识图谱建设，包括课程的章节、每章节的重点和难点、章节知识点的前后关联关系、考点等；（2）课件的上传；（3）教案的上传；（4）作业的布置及批阅；（5）工程案例设计任务书的发布；（6）各类学习任务的通知。

2. 实践资源建设

（1）实景教学模块

为深化学生对供配电系统关键设备与运行机制的理解，课程组织学生赴练湖220kV变电站开展现场教学。结合课堂理论知识，学生可实地认知高压断路器、隔离开关、避雷器、电流/电压互感器及主变压器等设备，并对变电站主接线布局进行系统分析，从而获得对一次系统结构、设备布置及运维要点的直观认识。此外，课程依托江苏中祺电气有限公司的实景培训基地，在模拟35kV变电站场景中指导学生开展变压器投切、线路故障排查与处理等实操训练，有效提升学生的实践操作与工程问题解决能力。

（2）虚拟仿真模块

课程引入《智能变电站故障处理虚拟仿真实验》平台，设置“典型变电站倒闸操作与运行方式切换”虚拟任务。学生可在高度仿真的三维环境中，沉浸式完成包括高压断路器、隔离开关分合闸顺序在内的标准化倒闸操作流程，从而在无风险条件下掌握变电站运行方式调整与故障应急处理的关键技能。

（3）师资建设

为了加强“双师型”队伍建设，聘请了两位行业导师李斌和王华，李斌是江苏上上电缆集团总工程师，主要研究电线电缆产品研发（工艺技术、材料研究、产品开发、科研管理），王华是江苏中祺电气有限公司实景培训基地主任，主要研究电网数智化运维，两位行业导师深耕电气行业，积累了丰富的工程实践经验，并熟知行业发展的最新方向及技术，他们的加入对课程的新技术及企业案例建设起到积极作用。

为了学习行业和企业新技术、新标准，利用学校组织的专任教师赴丹阳基层一线兼职实践锻炼的机会，刘飞宇在2024年赴丹阳中泰电力工程有限公司设计分公司兼职锻炼，了解电气设计的最新趋势、行业标准、技术创新等方面的知识，并基于这些知识制定包括电气系统的布局、设备选型、容量计算、电缆敷设、保护与控制方案制定等电气系统设计方案，整理了3个典型的35KV变电所设计案例：35kV机械工厂变配电所设计；35kv塑料制品厂供配电系统设计；35KV机械厂降压变电所的电气设计。

（三）课程思政

经过一年多时间收集材料（包括电力工业的发展史、国家电力政策、行业规范以及职业道德等内容）以及和南师大老师探讨，结合每章节的重点和难点知识点，整理出了一些课程思政案例，并以此为契机申报了该课程的校级思政示范课程建设项目。

对每章节的课程思政点的总结归纳，如下表4所示。

章节名称	教学内容	课程思政
第1章绪论	电力系统的基本概念	把“碳排放达峰后稳中有降”列入“十四五”规划和2035年远景目标纲要，将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，加快构建碳达峰、碳中和“1+N”政策体系，持续推进全国碳市场制度体系建设。
	电力系统运行的特点和要求	2021年2月初，北极气团持续影响美国中北部，导致得州400多万用户停水停电，10余人因极寒天气罹难。2022年，我国供电系统用户平均供电可靠率为99.872%，已经达到了世界领先的水平
第2章负荷计算与无功补偿	负荷曲线	通过分析负荷曲线，深入掌握负荷变动的客观规律，发挥主观能动性，从中提取对供配电电力系统设计和运行有价值的信息，有利于实现节能改造。
	变压器功率损耗和电能损耗	掌握影响变压器运行的主要矛盾，有助于准确分析、计算变压器的功率损耗。
	无功功率补偿后的负荷计算	光伏发电具有两面性，在充分认识矛盾对立性与统一性的基础上，衡量利弊，充分挖掘事物内在特征，采取措施创造性地解决问题。
第3章供配电系统的一次接线	供配电系统常见主接线类型	“两票三制”是电业安全生产保障体系中最基本的制度之一，也告诫我们在实际电力系统操作时必须时刻严格遵章守纪，不断加强安全规范意识。
	桥式接线	我国首个全自主知识产权的电力10kV“雪花网”首批试点工程于2022年11月在天津建设完成，对于推动我国配电网建设向高质量发展、打造国际领先型城市配电网迈入新阶段具有重要意义。
	小型工厂变电所主接线	要注意必须能够满足用户供电需求，供电质量可以达到专业标准，且接线方式简单，操作便利安全。更重要的是在后期运行中，要具有较高的灵活性和经济性，减少后期维护工作量，并且能够根据实际需求进行合理扩建，具有一定前瞻性。
第4章短路电流计算	短路的危害	通过短路事故的经验教训，告诫我们电气安全的重要性，培养电气领域规范操作的意识，突出责任感在电气工程领域的重要性，从而树立正确的职业观念。
	标幺值法	对立统一规律是唯物辩证法的实质和核心。具体问题具体分析就是要在着眼矛盾普遍性的基础上，把握矛盾的特殊性，抓住决定事物性质的主要矛盾和矛盾的主要方面。只有具体问题具体分析，才能正确地认识和解决矛盾。
第6章电线电缆的选择	导线和电缆截面积的选择一般性原则	要做到具体问题具体分析，抓住事物的主要矛盾以及矛盾的主要方面，同时既要兼顾主要矛盾也要考虑到次要矛盾，把握“两点论”与“重点论”的统一，对不同问题切忌一概而论。
第9章防雷接地与电气安全	过电压及危害	伴随着电力系统的发展，雷电一直是危害电网安全的重大因素。随着智能电网建设的发展，电网面临着新能源大量接入、电能大规模跨区域输送、复杂程度增加等挑战。
	电力系统的防雷保护	经过多年努力，我国电网防雷工作者基于“发现问题–分析问题–解决问题”的技术路线，已形成一套较为成熟的电网防雷技术和规程。防雷技术的不断创新和推广，有力地提升了电力企业的防雷水平。
	电气安全措施	电力安全生产事关人民生命财产安全，关系国计民生和经济发展全局。

（四）课堂教学设计

对于重点和难点，采用引导学生阐述概念——明确该概念的重要性或关键性，通过学生互动讨论该概念的实际意义的形式进行教学，下面以第二章第一节计算负荷的定义及意义为例说明，如表5所示。

（五）课程考核评价

“供配电系统”实施过程性考核，平时成绩占比50%，以学生线上学习、课堂互动表现为参考依据。期末考核采用闭卷形式，占比为50%。课程考核评价表如表6所示。

项目	环节	评价参考点	占比	备注
线上平时成绩	作业	Ａ/Ｂ/Ｃ/Ｄ四档，教师评分	10%
	线上平时合计		10%
线下平时成绩	考勤	不旷课且准时	10%
	“以项目目标为导向”课堂	项目完成度考核，教师评分。	10%
	翻转课堂	（一）参与组 1.预备资料准备的条理性、归纳性、特色性、完整性（教师评）。 2.讨论组参与度（组内自评：排序名次）。 3.组间讨论参与热度（组间互评：排序名次，提问者或回答者排名靠前）。 4.现场成果展示（教师评：汇报人排名靠前）。 5.提交的成果报告（教师评）。 （二）观摩组 1.预备资料准备条理性、归纳性、特色性、完整性（教师评）。 2.向参与组提出问题（教师评：提问的质量）	10%	翻转课堂共计3次，每位学生分数由1次参与及2次观摩成绩构成，剩余未参与翻转课堂的学生分数由3次观摩成绩构成
	实验课堂	按照虚拟仿真实验要求，完成所有实验项目操作步骤。 练湖110Kv变电站参观和中祺实景培训基地完成实操。	10%
	线下平时合计		40%
期末考核成绩	闭卷考试	题型为选择、判断、简答、计算，教师评分	50%
合计			100%

三、结论

本研究以“双碳”目标背景下新型电力系统的发展需求为根本驱动力，针对传统供配电系统课程的教学痛点，进行了一场以学生为中心、以成果为导向的系统性教学改革。通过为期一年多的研究与实践，我们成功构建并验证了一个集目标重构、内容更新、方法创新、资源整合与评价改革于一体的课程建设新范式。

本文改革的核心成果与结论主要体现在以下四个方面：

构建了“四位一体”的教学目标体系，实现了从知识传授到综合素养培育的转变。通过明确每章节在知识、能力、素质与思政育人层面的具体目标，将课程从传统的技术传授，提升为价值塑造、能力培养与知识探索深度融合的育人载体。

形成了“虚实结合、项目驱动”的混合式教学模式，有效破解了理论与实践脱节的难题。“实景认知－虚拟仿真－动画解析－项目设计”的递进式教学路径，不仅激发了学生的学习主动性与探究兴趣，更显著提升了其解决复杂工程问题的系统思维与实践能力。

建立了“多元协同、过程导向”的评价机制，科学回应了“金课”的高阶性要求。将过程性考核权重提升至50%，并通过翻转课堂、项目报告、实验操作等多维度指标，全面、客观地评价了学生的能力增值与学习成效，引导学习重心从应试向应用迁移。

深度挖掘了课程的思政内涵，实现了专业知识教育与工程伦理培养的同频共振。系统梳理并融入课程思政案例，使学生在掌握专业技术的同时，深刻理解了工程安全、社会责任与国家战略，培养了其成为卓越工程师所必备的职业责任感与家国情怀。

实践证明，本改革有效提升了课程的教学质量与育人成效，学生的工程实践能力、创新意识和职业素养得到了普遍增强。然而，课程建设是一项持续改进的系统工程。未来，将进一步追踪毕业生发展，建立长效反馈机制；同时，紧跟新型电力系统技术演进，持续更新前沿教学案例，探索人工智能等新技术在教学中的深度应用，致力于将本课程打造为适应未来能源格局、培养卓越工程人才的标杆平台。

参考文献：

1. [1] 张全林. “双碳”目标彰显气候治理大国担当[J]. 当代广西,2022(05):24.
2. [2] 石欣.110kV变电站电气主接线选择探讨[J]. 科技风,2016(20):129.
3. [3] 陈家宏,赵淳, 谷山强, 等. 我国电网雷电监测与防护技术现状及发展趋势[J]. 高电压技术,2016,42(11):3361-3375.