《電力系統繼電保護原理及測試》互動式學習模式研究

張嵩 丁廣乾

摘 要：《電力系統繼電保護原理及運行》是發電廠及電力系統專業、電力系統繼電保護及其自動化專業和供用電專業的一門職業能力形成領域課程，在形成學生專業能力方面起到了非常重要的作用。同時這門課程理論性太強，不太適應高職高專的教育理念。根據高職高專的實際需要，我們開發了《電力系統繼電保護原理及測試》課程，并進行了課程的互動式學習模式研究，以期達到預期的學習效果。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；互動式學習；模式研究

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）02-0047-04

Abstract： "Power System Relay Protection Principle and Operation" is a professional competence formation course for power plant and power system professional， power system relay protection and automation specialty and power supply and professional. It has played a very important role in forming students' professional competence. At the same time， this course is too theoretical and not suitable for the educational philosophy of higher vocational colleges. According to the actual needs of higher vocational colleges， we developed the course "Power System Relay Protection Principles and Testing" and conducted an interactive learning model study to achieve the expected results.

Keywords： Power system； relay protection； interactive learning； model study

電力系統繼電保護是電力系統中的一個重要專業和課程方向，它是在電力系統發生故障或不正常運行狀態時，迅速而有選擇性地切除故障元件，從而保證電力系統其他非故障元件能夠安全可靠運行。繼電保護一詞泛指繼電保護原理、繼電保護整定技術及各種繼電保護裝置與系統[1]。目前，發電廠及電力系統專業、電力系統繼電保護及其自動化專業和供用電專業一般會開設兩門相關課程，即 《電力系統繼電保護原理及運行》及《電力系統繼電保護測試技術》，前者側重于原理，后者側重于應用。根據高職高專的理念和對學生專業能力形成的要求，我們將這兩門課合并為《電力系統繼電保護原理及測試》課程。本文將對課程進行互動式學習模式的討論。

一、課程采用的教學模式和存在的問題

《電力系統繼電保護原理及測試》課程目前在三個專業均有開設，根據在專業能力形成過程中所占的地位不同，所側重的內容和課時不盡相同。在教學模式上，還是采用傳統的教學模式：即利用板書或者多媒體課件形式，將繼電保護原理及其實現方法按照教材的章節和順序進行課堂講授，這主要存在以下幾個問題。

（一）重理論，輕實踐，無法提高學生的實踐能力與創新精神

對教師而言，繼電保護原理單純靠板書或多媒體課件較難講透；對學生而言，繼電保護內容比較抽象且實踐性強，知識描述更需要形象化演示去理解，配合學生自主實踐學習才會有好的效果。比如，“零序過電流保護原則上是按照躲開在下級線路出口處相間短路時出現的最大不平衡電流來整定”，若單純由教師口頭講授原理，學生難以理解；“微機繼電保護”課程主要分析現代數字式繼電保護軟硬件相關知識，內容涉及原理、保護算法、硬軟件設計方法等。若單純講解微機繼電保護算法，則學生難以消化，從而會削弱其學習的積極性[2]。

（二）教學理念不夠強，教學內容需要優化

繼電保護課程與很多后續的專業課程和實習有很多聯系，但教學上往往孤立、脫節，缺乏全局梳理，使學生對繼電保護完整系統缺乏全面認識。課堂上，教師若能將繼電保護教學作為一個整體，以實例聯系相關課程內容，緊跟行業發展前沿并且結合實踐，教學效果會更好；此外，目前繼電保護教科書內容繁多，與其他專業課程也有所重復，需要對課程內容進行整合優化[3]。

（三）學生自主選擇力不強

不同專業的學生對繼電保護內容的學習重點各有不同，部分學生未來并不從事繼電保護工作。目前情況是，繼電保護課程教學課時相對較多，內容覆蓋比較全面，對于不是繼電保護專業的學生來說內容比較困難，學生根據自己情況自主選擇的能力不夠強。為此，以學生為本，可以在課程內容的選擇上稍做一些調整。

（四）學生的學習積極性不高

在傳統教學模式實施過程中，教師在課堂上占主體地位，學生在下面被動的聽，參與課堂的積極性不高。學生沒有參與學習的欲望，也沒有被課堂吸引到。很多學生在課堂上玩手機、睡覺，課堂學習效果非常不好。

綜上所述，現有的課程教學模式是一貫沿用的傳統教學模式，已經不適應高職高專教育的發展需求，不能給學生帶來好的學習體驗，急需改革。

二、課程內容的改革

《電力系統繼電保護原理及測試》課程專業性非常強，目前開設的三個專業中，電力系統繼電保護與自動化專業對課程內容的要求最高，而供用電技術專業對課程內容的要求最為弱化。現以電力系統繼電保護與自動化專業（下文簡稱保護專業）為主介紹課程內容的改革情況。

（一）以從事保護專業需要的業務能力為依據，將課程模塊化

職業教育的發展規劃與普通高等教育是不一樣的，要發展有特色的職業教育，做適合發展規劃的課程梳理，就要認真領會相關教育文件的精神。梳理相關文件關于職業教育開展的要求，對應課程尋找課程的支撐點和特色，整體把握課程并找到切入點[4]。

高職高專教育強調學生專業和業務能力的形成。在課程內容的改革上就要“反其道而行之”，看一下專業能力形成過程中需要課程提供什么樣的支撐。根據職業要求相關文件精神，對照繼電保護專業崗位標準對職業能力的要求，分解職業能力形成所對應的課程知識點，整體把握課程，制定課程標準和整體教學設計。需要的東西就講，不需要的略去。經過課程的分析整合，我們把《電力系統繼電保護原理及測試》課程分解為“線路保護原理及測試”、“變壓器保護原理及測試”和“母線保護原理及測試”三個模塊。

（二）在課程實施方面摒棄教師主講的過程，強調工作任務導向，以實操為主，理論知識為實操做鋪墊

結合學院優質的實訓資源，課程完全可以實現任務導向的教學方式。給出一個工作任務，為了完成工作任務要進行理論知識的鋪墊，最終完成工作任務。比如工作任務為“220kV知安線線路保護定檢”。要完成這個工作任務，首先要指導這條線路上都配置了什么保護裝置，這就需要保護配置方面的知識；在確定了保護裝置之后，就知道了裝置配置的保護類型，這就涉及到了具體保護的原理和整定基本知識。在完成了這些理論知識鋪墊之后，就可以進行保護裝置功能的測試了，在完成單體調試和整組傳動之后，整個工作任務就完成了。在這個過程中，學生不但學習到了理論知識，還鍛煉了生產現場需要的時間技能。

好的課程內容更需要好的教學模式作為支撐，才能做到課堂效果的最大化。所以如何提高學生的課堂參與度，如何把控大量的課下時間不被浪費，這些問題都指向一個方向，那就是互動式學習模式的研究勢在必行。

三、互動式學習模式的研究

1986年葉瀾先生重新認識了影響人發展的因素，提出了“二層次三因素論”。她認為，以對人的發展的影響性質為依據，可以把影響人的發展的因素分為二個層次，三大類因素：第一層次是對個體發展的潛在可能產生影響的因素，包括個體自身條件和環境條件兩大因素；第二層次是對個體發展從潛在可能轉化為現實產生影響的因素，指的是發展主體所進行的各種類型的活動。課題組還任務，有組織、有目的、有計劃的組織教育活動，在人的發展中起著十分重要的作用。所以，開發互動學習模式可以提高學生的學習積極性和專業課學習的熱情，從而提高學生的專業技能，促進其專業能力的形成。

互動是指在一定社會背景和具體情景下，人與人之間發生的各種形式、各種性質、各種程度的互相聯系、作用和影響。“互動式”學習是師生共同參與的教學過程，是互相交流、互相碰撞、師生之間的情感交往、溝通的過程；并通過這一過程，產生教學共振、達到教學效果的一種教學形式。“互動式”學習模式是以培養學生自主意識和創新能力，以“讓學生愛學、會學、善學”為目標的教學結構模式。

互動式學習模式基于“建構主義理論”、“全面發展教育論”等教育學的理論，應該在“科研目標”、“育人目標”和“工作目標”上多下功夫。互動學習模式具體表現為教師的主導施教和學生的主體認識相輔相成的活動過程，即教和學之間相互聯系，相互促進，有序發展的整體性活動。通過調節生生關系及其相互作用，形成和諧的師生互動，生生互動、學習個體與教學中介的互動，強化人與環境的影響，以產生教學共振，達到提高教學效果的一種教學法。在實現形式上，互動式學習模式不應該只局限于課堂之上，還應該延伸到課余的時間，鞏固課堂上的學習成果。

（一）課堂上可以實現的互動式學習模式探討

課堂是學生和教師互動的過程。在以往的課堂上，教師總是牢牢把控著課堂的節奏，學生在被動的跟著老師走，總有掉隊的學生。仔細想來，學生才是課堂真正的主體，課堂質量的評價是以學生對知識的掌握程度來衡量的，所以，作為老師應該學會把課堂還給學生，從課堂的主體地位中退出來。德國的胡戈教授有一個非常好的描述：“過去教師是權威，他提出知識并解釋，試圖讓學生明白；現在教師是輔導人員，讓學生通過了解和思考學習；而未來教師將類似于教練，類似于陪伴者和咨詢者，學生是通過自己的體驗進行學習”。我們應該致力于去做陪伴者和咨詢者，在學生體驗過程中給予答疑解惑，在學生體驗過程中遇到困難時予以幫助。這個過程雖然漫長，但是作為教師要去努力達成這個過程。在課堂互動式教學模式的探討上，主要考慮理論和實踐教學兩個方面。

1. 在理論學習方面的互動式學習模式探索

高職高專教育要求“做教學一體化”，但是在實踐之前肯定有很多理論知識需要進行鋪墊。所以在理論知識方面研究互動式學習模式還是很有必要的。

我在七月底的時候參加了山東職業技術院組織的中德教育體系和教學方法培訓。我認為，在理論知識的學習方面，德國胡戈教授的學習方法就非常有效。

每一個學生在進入學校的時候基礎都是不一樣的，如果老師用同一個教學節奏去教的時候必然會引發學生的接受度不相同。所以胡戈教授強調，每一個學生的起點是不一樣的，老師應該回到學生的起點，幫助學生成長。而每個學生都有自己的學習策略，老師該如何指導學生學習呢？那就是以學生為中心，老師從課堂中退出來（如圖1）。

我們可以先來看幾種學習方法（如圖2，圖3，圖4）：

這是對于新知識的一種學習方法，從大家的個體思想逐步擴大到整個學習大組的成果，最終大組的展示可以匯聚成整個班級的學習成果。在整個過程中，教師一直在觀察學生的學習狀態和過程，適當的給予引導和點評。

“旋轉木馬學習法”分為多個階段。階段1：大約16個人相對坐/站在內圈和外圈。首先，外圈向內圈坐/站在自己對面的人報告自己所讀到的內容。階段 2：負責人/教師發出信號后，外圈順時針移動一個座位，內圈逆時針移動一個座位。

內圈向外圈繼續敘述所讀過的和剛剛所聽過的信息。階段3：教師發出信號，繼續旋轉交換信息。在交換的過程中，大家都學到了自己需要的東西。[4]

胡戈教授特別強調學習成果的“可視化”。在我們完成一個工作過程的時候，要把學習的成果通過一張海報的形式展現出來。這張海報可以是思維導圖，也可以是其他展現形式，要有一定的邏輯，要展現學生的學習過程和學習的結果，同時方便同學的對比。

在整個理論知識的學習過程中，根據知識的性質選用相關的學習方法，以學生為主體，提升整個課堂的學習效果。

2. 在實踐操作方面的互動式學習模式探索

高職高專的學生最終要學會“做”。在這一點上，《電力系統繼電保護原理及測試》這門課把實踐目標定位在能夠獨立完成保護裝置的單體調試上。這項工作是繼電保護工應該完成的中級工作，也恰好是高職高專的學生應該達到的能力水平。

學校有著實訓條件的先天優勢，專業以校企合作、院校一體化辦學為契機，對校內實訓基地進行了改擴建，投入資金進行實訓室的建設，精心搭建了基本實訓平臺、綜合仿真實訓平臺、綜合場景實訓平臺、生產現場實訓平臺相結合的“四位一體”的教學平臺體系，較好地解決了理論知識傳授與能力培養的有機結合問題，實現了專業教育和崗位工作的相互對接如圖5。

在整個實踐操作過程中，以任務驅動為導向，強調實訓安全，嚴格工作過程，真實再現工作場景，強調學生的安全意識，規范學生的工作秩序，鍛煉學生的專業能力。

（二）在課余可以實現的互動式學習模式探討

課堂上的時間畢竟是有限的，要想學好一門職業能力學習領域課程，僅僅靠課上的時間是不夠的，大量的課余時間正好可以利用。利用課余的時間存在兩個問題，第一個是怎么讓學生有興趣在課余學習部分專業內容，第二個是課程專業性很強，很多學習內容都與實訓設備有關，在課下實訓室不開放的情況下，學生怎么進行有效的學習。

成立課程興趣小組，以小組的力量帶動整個班級學習氛圍。在老師的指導下，班級根據平時上課的討論小組，選拔骨干組成課程興趣小組，在課下組織跟專業有關的活動，比如專業大講堂或者辯論賽等等。

《電力系統繼電保護及測試技術》是一門實踐性特別強的職業能力領域課程，課程里面涉及到的保護裝置的測試一般是在繼電保護實訓室或者繼電保護仿真室內完成。在課程中可能涉及工位的問題，學生的訓練時間有限。在課余時間實訓室關閉或者短時間開放，無法滿足學生訓練的要求。根據高職高專學生的學習特點，探索繼電保護測試針對高職高專學生的實訓仿真可行性。如果計劃可行，學生可以在課下根據自己的時間安排進行保護實訓的訓練，對提高自身的實踐動手能力有非常大的幫助。

四、結束語

通過對課程互動式學習模式的研究，基本上形成了一套課堂+課余的完整學習模式。在后續的課程學習過程中，會推廣使用這種學習模式，爭取學習成果的最大化。

參考文獻：

[1]黃永紅，楊澤斌.電力系統保護與控制課程改革與實踐[J].中國電力教育，2009（6）.

[2]何瑞文，陳少華.現代電力系統的繼電保護課程教學改革與建設[J].電氣電子教學學報，2004（3）.

[3]李文武，袁兆強.繼電保護課程組教學改革的探索[J].中國電力教育，2010（12）.

[4]山東職業技術學院中德教學方法培訓的相關筆記[Z].