“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”工學(xué)結(jié)合特色課程的建設(shè)

高廣玲,張沛云

(國(guó)家電網(wǎng)技術(shù)學(xué)院,山東濟(jì)南 250012)

0 引言

現(xiàn)階段工學(xué)結(jié)合是高職教育人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點(diǎn),強(qiáng)調(diào)注重教學(xué)過程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性,實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)是三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)學(xué)生到員工、學(xué)校到企業(yè)的零距離對(duì)接,這主要通過專業(yè)改革、課程改革、師資建設(shè)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)改革來實(shí)現(xiàn)。

“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程是強(qiáng)電類專業(yè)的主干專業(yè)課程之一,其實(shí)踐性、應(yīng)用性及職業(yè)特征非常突出。近二十多年來,隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,繼電保護(hù)技術(shù)也發(fā)生了巨大的變化。繼電保護(hù)正在沿著微機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,保護(hù)、控制、信號(hào)、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化的方向不斷發(fā)展。

“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”長(zhǎng)期以來是按照傳統(tǒng)的學(xué)科體系進(jìn)行教學(xué),即:先按教材章節(jié)的順序進(jìn)行理論教學(xué),然后考試,再進(jìn)行課程設(shè)計(jì)及實(shí)習(xí)。教師在此基礎(chǔ)上講解其結(jié)構(gòu)和性能,既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力,還容易讓學(xué)生覺得枯燥乏味,教學(xué)效果不理想。

基于以上的原因,“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程需要進(jìn)行改革。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、考核評(píng)價(jià)體系等幾個(gè)方面探討了基于工學(xué)結(jié)合模式的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程的教學(xué)改革,以期達(dá)到改善課堂教學(xué)效果、提高學(xué)生的能力和素質(zhì)的目的。

1 課程教學(xué)的現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)大綱和教材內(nèi)容不能適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際需要

“繼電保護(hù)”課程現(xiàn)有的教學(xué)大綱中的有些內(nèi)容已經(jīng)不能滿足目前生產(chǎn)實(shí)際的要求。教材中涉及的裝置所采用的元件多為80年代初的產(chǎn)品。近年來計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,在電力行業(yè)的應(yīng)用更是如此,特別是繼電保護(hù)裝置,現(xiàn)在已發(fā)展成為微機(jī)繼電保護(hù)裝置為主。顯然現(xiàn)有教材的內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)實(shí)情況,理論知識(shí)嚴(yán)重脫離實(shí)際,不能適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際需要。

1.2 教學(xué)過程中以教師為主體

目前,“繼電保護(hù)”課程的教學(xué)方法仍然以傳統(tǒng)教學(xué)方法為主,教學(xué)方法單調(diào),以教師為主體,學(xué)生為客體。教師向?qū)W生單向地傳授理論知識(shí),學(xué)生的一切學(xué)習(xí)活動(dòng)都圍繞著教師的指揮棒進(jìn)行,作為知識(shí)的接受者,被動(dòng)地依存和接受來自教師的知識(shí)。由于缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性,對(duì)于知識(shí)的理解和掌握不夠深入,久而久之導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣降低。這種教學(xué)方法,影響了學(xué)生的積極性,制約了學(xué)生的創(chuàng)新思維,不能靈活運(yùn)用理論知識(shí),很難把課堂上講授的理論與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況很好地結(jié)合起來去解決實(shí)際問題。

1.3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)滯后

繼電保護(hù)是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門學(xué)科,不經(jīng)過一定的實(shí)踐,很難從根本上掌握其理論。但由于缺乏必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,“微機(jī)繼電保護(hù)裝置”部分很長(zhǎng)一段時(shí)期沒有開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程,這對(duì)學(xué)生掌握理論知識(shí)及動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)都極其不利。

1.4 考核制度制約了學(xué)生的知識(shí)創(chuàng)新能力

考試制度仍然是應(yīng)試教育下以分?jǐn)?shù)作為衡量教育成果的惟一標(biāo)準(zhǔn)的制度。考試命題中的題型、題量、難度、涉及內(nèi)容的比例缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力檢驗(yàn)的內(nèi)容。學(xué)生實(shí)踐和動(dòng)手能力的考核比例偏低。這樣,學(xué)生成績(jī)的好壞并不能全面客觀地反映學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況和對(duì)知識(shí)的運(yùn)用情況。從往屆畢業(yè)生反饋的信息中了解到,在校期間考試成績(jī)高的學(xué)生,其實(shí)際動(dòng)手能力并不一定強(qiáng),不一定能勝任所在工作單位的本職工作,甚至出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象。

2 基于工學(xué)結(jié)合課程的建設(shè)

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐

1)課程教學(xué)內(nèi)容的整合

通過廣泛調(diào)研,以市場(chǎng)和企業(yè)對(duì)人才需求為指導(dǎo),整理分析了電氣專業(yè)所面向的職業(yè)崗位。結(jié)合崗位需求對(duì)“繼電保護(hù)”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合,基于工作過程,以典型工作任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行課程開發(fā),將整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)整合為六個(gè)單元模塊,即繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)、輸電線路階段式保護(hù)、輸電線路全線速動(dòng)保護(hù)、線路微機(jī)保護(hù)裝置及測(cè)試、元件(變壓器、發(fā)電機(jī)、母線)保護(hù)技術(shù)與應(yīng)用五個(gè)知識(shí)模塊。把實(shí)踐環(huán)節(jié)拆分穿插在各模塊單元中。以工作任務(wù)為單元,建立相應(yīng)的學(xué)習(xí)情境,實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐一體化教學(xué),從而由表及里、由淺入深、由簡(jiǎn)到繁、由局部到整體地讓學(xué)生感受到繼電保護(hù)實(shí)實(shí)在在的應(yīng)用,使學(xué)生在完成工作任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí),得到職業(yè)能力的培養(yǎng)、協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

這種邊授課邊進(jìn)行實(shí)踐的教學(xué)方式,經(jīng)過實(shí)踐證明:學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量得到了提高。通過繼電保護(hù)課程的教學(xué),使學(xué)生重點(diǎn)掌握電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基本工作原理,同時(shí)了解一些電氣設(shè)計(jì)的基本概念。針對(duì)運(yùn)行、檢修、設(shè)計(jì)崗位的用人需求,課程適當(dāng)弱化了一些理論推導(dǎo)。

2)教學(xué)過程強(qiáng)化實(shí)踐能力培養(yǎng)

繼電保護(hù)課程的五個(gè)知識(shí)模塊中,刪減大部分理論公式推導(dǎo)和繁瑣的數(shù)值計(jì)算,而更加注重理論公式的工程實(shí)用性,同時(shí)增加了能夠進(jìn)行實(shí)踐操作、提高動(dòng)手能力和解決工程實(shí)際應(yīng)用問題能力的教學(xué)模塊。通過實(shí)踐教學(xué),可以使學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中能夠更好地掌握所學(xué)知識(shí),了解電力企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)行過程及管理,積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),為學(xué)生實(shí)現(xiàn)零距離就業(yè)創(chuàng)造有利條件。

例如,在學(xué)習(xí)階段式電流保護(hù)這部分內(nèi)容時(shí),結(jié)合典型工作任務(wù)—階段式電流保護(hù)的整定與調(diào)試,將教學(xué)過程分為三個(gè)階段:分組探討、設(shè)計(jì)接線;實(shí)踐操作、整定測(cè)試保護(hù);教師總結(jié)、理論教學(xué)。

(1)分組探討

目的:階段式電流保護(hù)接線設(shè)計(jì)。根據(jù)各段電流保護(hù)原理接線圖及保護(hù)的接線方式,分組設(shè)計(jì)三段式電流保護(hù)原理接線圖。

實(shí)施:分組討論后,各組互相評(píng)價(jià),最后由教師總結(jié)。

(2)實(shí)踐操作

目的:階段式電流保護(hù)的整定與測(cè)試

實(shí)施:根據(jù)各段電流保護(hù)的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間,分組進(jìn)行電流繼電器、時(shí)間繼電器的整定,并進(jìn)行三段式電流保護(hù)的測(cè)試接線。

(3)教師總結(jié)、理論教學(xué)

目的:進(jìn)一步講解階段式電流保護(hù)的相關(guān)知識(shí),主要是實(shí)驗(yàn)中觀察不到的方面。

實(shí)施:教師、現(xiàn)場(chǎng)工程師講課。

通過情景式的學(xué)習(xí)使得同學(xué)們掌握階段式電流保護(hù)各段的保護(hù)范圍及動(dòng)作時(shí)間的配合情況。

3)教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合工程實(shí)際

繼電保護(hù)技術(shù)較過去發(fā)生了革命性的變化。保護(hù)裝置現(xiàn)在已從以分離元件為主的保護(hù)裝置發(fā)展成為微機(jī)繼電保護(hù)裝置為主,并且有全面取代分離元件保護(hù)裝置的趨勢(shì)。課程組對(duì)繼電保護(hù)課程的課堂教學(xué)內(nèi)容也進(jìn)行了改革,把傳統(tǒng)的繼電器等內(nèi)容盡量減少,大量增加工程實(shí)踐中廣泛應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)和微機(jī)保護(hù)裝置。例如,在線路全線速動(dòng)保護(hù)中就介紹了LFP-900系列光纖電流縱差動(dòng)保護(hù)裝置構(gòu)成及原理;在發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)中介紹了RCS-985微機(jī)發(fā)變組成套保護(hù)裝置。這么做可以保證課堂教學(xué)內(nèi)容和工程實(shí)踐緊密結(jié)合,充分體現(xiàn)了課堂教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和時(shí)效性。

2.2 改變教學(xué)方法和手段

教育活動(dòng)是“教”與“學(xué)”的活動(dòng)的結(jié)合。老師和學(xué)生都應(yīng)該是教學(xué)活動(dòng)的主體,而不應(yīng)該只強(qiáng)調(diào)教師這一主體的作用和地位。作為教師應(yīng)發(fā)揮好主導(dǎo)作用,突出好學(xué)生的主體地位,要從傳統(tǒng)的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變到啟發(fā)式、研究式、反問討論式的教學(xué)方法上來,要設(shè)計(jì)問題啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考。教學(xué)過程中要在強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用的同時(shí),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,達(dá)到雙向互動(dòng)。

“繼電保護(hù)”課程涉及的內(nèi)容多,具體運(yùn)用非常復(fù)雜,要調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性達(dá)到雙向互動(dòng),必須根據(jù)具體內(nèi)容,積極進(jìn)行教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。

(1)采用現(xiàn)代化的教學(xué)手段:結(jié)合教學(xué)內(nèi)容實(shí)行多媒體教學(xué)。多媒體教學(xué)優(yōu)點(diǎn)是可以使學(xué)生以多種感官接受知識(shí),易于理解,印象深刻,同時(shí)傳遞的信息量大,極大地提高了課時(shí)利用率。

多媒體具有多種媒體、超文本、超媒體的功能,它集文字、聲音、圖像、靜與動(dòng)于一身,代表著未來教育發(fā)展的方向。因此,課題組開發(fā)了適用于本課程教學(xué)要求的多媒體教學(xué)課件。此外,由于本課程的許多教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際背景密切相關(guān),通過錄制與生產(chǎn)實(shí)際背景相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)視頻,可以讓學(xué)生直觀地了解到生產(chǎn)實(shí)際中繼電保護(hù)裝置的實(shí)際安裝、調(diào)試過程的各個(gè)環(huán)節(jié),使他們?cè)诩暋⑾裼谝惑w的多媒體環(huán)境中,輕松愉快地接受和理解復(fù)雜、枯燥的安裝調(diào)試過程,深化知識(shí)的理解和掌握。

(2)啟發(fā)式教學(xué)法:改變以教師“教”為中心的灌輸式的傳統(tǒng)教學(xué)模式,采用啟發(fā)式教學(xué)方式,使學(xué)生成為課堂的主體,教師們?cè)谑谡n中注重與學(xué)生交流,經(jīng)常提出問題,引導(dǎo)學(xué)生的思路。

(3)理論實(shí)踐一體教學(xué)法:把理論和實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合起來,達(dá)到學(xué)以致用的學(xué)習(xí)目的,提高學(xué)生分析問題,解決問題的能力,并加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

例如在教學(xué)過程中增加了線路微機(jī)保護(hù)裝置測(cè)試的內(nèi)容,安排學(xué)生學(xué)習(xí)利用北京博電公司生產(chǎn)的繼電保護(hù)PW測(cè)試儀對(duì)WXH-802線路微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行線路微機(jī)保護(hù)的檢驗(yàn)工作。

(4)分組討論教學(xué)法:課程的某些內(nèi)容可以采用分組討論的教學(xué)方法進(jìn)行,這種方法促進(jìn)了學(xué)生積極思考,積極行動(dòng),學(xué)生的積極性非常高,教學(xué)效果良好。

(5)案例分析法:課程教學(xué)中我們還采用案例教學(xué)法例舉來自電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際事故案例,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行事故原因分析,電力作業(yè)的危險(xiǎn)點(diǎn)分析,提出危險(xiǎn)點(diǎn)控制措施,使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及運(yùn)行過程中安全措施及重要性,增強(qiáng)了安全意識(shí),同時(shí)提升了學(xué)生的分析問題,解決問題的能力。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是傳授繼電保護(hù)基本知識(shí),同時(shí)消化、鞏固學(xué)過的理論,使學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)規(guī)范和方法,培養(yǎng)基本的實(shí)驗(yàn)操作能力。這類實(shí)驗(yàn)主要包括以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn):電磁型電流、電壓和時(shí)間繼電器電氣特性試驗(yàn);階段式電流保護(hù)實(shí)驗(yàn);功率方向繼電器試驗(yàn)。

2009年,我院新增加了微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)臺(tái),每一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)均可以完成各種電壓等級(jí)的線路和元件的微機(jī)保護(hù),方便學(xué)生做各種微機(jī)保護(hù)功能實(shí)驗(yàn)。并能夠通過投退不同的保護(hù)功能組建不同的對(duì)象保護(hù)裝置。學(xué)生通過保護(hù)功能單元的學(xué)習(xí),不但可根據(jù)相應(yīng)的保護(hù)功能實(shí)驗(yàn)熟悉各種具體的保護(hù)裝置,還可以對(duì)不同對(duì)象保護(hù)功能的選擇有所了解,為以后從事工程設(shè)計(jì)或程序設(shè)計(jì)提供便利。

由以上兩部分組成的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)室不僅能夠完成常見繼電器特性實(shí)驗(yàn)、常見繼電保護(hù)原理實(shí)驗(yàn)、微機(jī)線路保護(hù)實(shí)驗(yàn)、微機(jī)變壓器保護(hù)實(shí)驗(yàn)和微機(jī)發(fā)電機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn),還可以由學(xué)生自行設(shè)計(jì)完成相關(guān)的綜合實(shí)驗(yàn),還能夠?yàn)閷W(xué)生的畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件完善、技術(shù)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。總之,良好的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)條件才是提高學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力及就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的保障。

2.4 改革考核評(píng)價(jià)體系

考核評(píng)價(jià)體系的改革要立足于正確引導(dǎo)學(xué)生在打好堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)和提高分析問題與解決問題的能力。鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。從基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握、專業(yè)技能的運(yùn)用、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施等多方面進(jìn)行綜合考核,加大實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的考評(píng)比例,從制度上鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維、求異思維。

教學(xué)方式改變以后,相應(yīng)的考試方式也進(jìn)行了改變。過去是靠期末一張理論卷來定成績(jī),只注重工作結(jié)果考核的這種做法與職業(yè)技術(shù)教育的培養(yǎng)目標(biāo)是不相符合的。為此,將考試方法改革為:學(xué)生本學(xué)期本課程的成績(jī)=工作過程考核成績(jī)×20%+階段作業(yè)考核成績(jī)×20%+工作結(jié)果考核成績(jī)×35%+(方法能力考核成績(jī)+社會(huì)能力評(píng)價(jià)成績(jī)+知識(shí)目標(biāo)考核成績(jī))×25%。

3 教改效果

通過多媒體、視頻資料、豐富的實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段讓學(xué)生在情境中去認(rèn)識(shí)各種繼電保護(hù)的構(gòu)成、工作原理、運(yùn)行特點(diǎn)和整定計(jì)算等內(nèi)容。在教學(xué)過程中明確工程概念,樹立工程意識(shí),讓發(fā)電廠、變電站情境貫穿于學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過程,強(qiáng)化實(shí)踐操作和解決工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。

繼電保護(hù)課程教學(xué)改革不僅僅是單純的課程改革,而是一項(xiàng)實(shí)實(shí)在在的教學(xué)質(zhì)量系統(tǒng)工程。最終的成果應(yīng)體現(xiàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量、學(xué)生的就業(yè)率和學(xué)生為社會(huì)所能創(chuàng)造的價(jià)值上。

[1]李德仁.試論高等學(xué)校的素質(zhì)教育[J].學(xué)位與研究生教育,2000(2):5-8

[2]張保會(huì)、尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005.6

[3]楊奇遜、黃少鋒.微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)(第三版)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.8