“電力系統繼電保護”課程思政的構建與實踐

曹靖 徐繼寧 苑國鋒 賴錫煌

摘? 要：課程思政是一種全新的教育理念，是實現教育結構多元統一的重要途徑。為全面貫徹課程思政理念，實現全程和全方位育人，文章以“電力系統繼電保護”課程為例，深入剖析了課程特點，挖掘了專業知識中所蘊含的思政元素，將“馬克思主義哲學思想”“責任精神”“工匠精神”等思政元素充分融合在教學設計、組織內容等環節中，進一步提升了課堂的教學質量，培養了學生職業素養，最后，本文利用教學反思總結了教學實踐經驗，以期為后續課程系統化思政建設提供一定的參考思路。

關鍵詞：課程思政；工程教育；教學改革；繼電保護

中圖分類號：G642.0? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）15-0149-04

課程思政的主旨是將思想政治教育貫穿于人才的培養體系中，從而充分提升學生的綜合素質，達到教育結構多元統一的目標，是一種全新的教育理念。隨著國家能源戰略的調整，電力行業對于專業技術人才的需求不斷增加，相關領域的課程思政探索和研究必然對落實立德樹人的根本任務大有裨益。根據《高等學校課程思政建設指導綱要》綱要，“工學類專業課程，要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。”因此，工學類專業課程首先需要明確素質培養和精神傳承，并將這些要素進一步細化，形成具有明確意義的育人目標以及基于目標的改革措施。

本研究以“電力系統繼電保護”為例，深入分析了“電力系統繼電保護”課程的特點及專業知識中所蘊含的思政元素，圍繞家國情懷、職業精神等思想政治教育對教學內容、實施方案進行了重新設計，為后續課程系統化思政建設提供一定的參考思路。

一、“電力系統繼電保護”課程思政的必要性

專業課程是課程思政建設的基本載體［1］。“電力系統繼電保護”是電力系統專業入門的基本理論課程之一，具有很強的理論性和實踐性，在工程能力應用及職業素養教育過程中擔負著不可或缺的角色。這門課程匯集了輸電線路的電流保護、距離保護、縱聯保護、變壓器的保護、母線的保護等用電設備的保護設計和基本運行理論，是理論與實踐緊密結合的課程，具有系統性、綜合性、融合創新、與時偕行的特點。

與傳統工業技術不同的是，電力系統繼電保護課程的內容具有很強的生命力，繼電保護的技術緊跟著電力系統的技術發展而發展，不斷融合其他學科的新成就來開拓自己的新技術，這些特點都需要從業者不斷地精進自己的技能，充實自己的知識儲備，并將自身的發展與國家民族的復興時刻保持一致，擔負起時代賦予的使命。

基于上述原因，本研究在“電力系統繼電保護”這門課程中貫穿思政元素，促進專業教育與思想政治教育同步提升是非常有意義且必要的。

二、“電力系統繼電保護”課程中蘊含的思政元素分析

電力系統繼電保護是保證電力系統安全運行、提高經濟效益的有效手段。隨著科技發展的不斷進步，智能化逐漸成為電力系統發展的必然趨勢，與此同時智能化也必將成為繼電保護行業重要發展方向之一。本研究以電力系統繼電保護的經典知識內容“三段式過流保護的原理與設計”為例，通過研究本專業的知識背景挖掘其中蘊含的思政元素。首先時代精神的傳承。通過講授三段式保護設計過程的發展歷程，介紹經典線路保護的設計思考過程，激發學生對工程問題的興趣與探索，體會精益求精的工匠精神；其次選擇智慧的滲透。以電力系統繼電保護設計的四個基本要求為切入點，注重引導學生辯證統一的哲學思想［2］，并聯系自己的生活經驗，拓展面對選擇的智慧。最后，安全責任意識的培養。在分析各種繼電保護故障排除的過程中，充分感受安全責任意識，不斷增強安全用電的觀念，并引導學生樹立科學嚴謹的職業素養和精神。

這段課程內容在知識傳授方面，可以使學生了解線路保護概念、二次接線、具體裝置、保護整定等知識點；在能力培養方面，教學內容注重批判創新、工程能力、協同合作素質的引領；在價值塑造方面，教學過程將蘊含的“矛盾對立統一”的哲學思想、“責任重于山”的職業素養以及安全用電的意識貫徹始終。

三、三段式電流保護的思政教學案例

（一）教學設計

1. 教學內容及思路

針對“三段式電流保護”的認知規律，本研究對教學內容進行了設計，首先講述電網線路故障的特點，提出繼電保護設計的基本要求，進而講述三段式電流保護的整定原則、三段式保護特性及行為分析，讓學生掌握相關理論知識和基本方法，并結合三段式電流保護的概念、意義將所蘊含的工程思想和理念融入其中。

在理論知識的講述過程中，結合經典的工程案例、制作案例習題，教學方法上靈活運用翻轉課堂、討論式教學，讓學生深入掌握繼電保護的基本要求、整定設計的基本技能，以及面對工程實際如何進行統籌決策的能力。在知識能力傳授的基礎上，引入電網故障危害視頻，國家電網的發展規劃視頻，通過兩個視頻的介紹，配合課堂討論和發言，以及協作習題，引導學生理解并樹立統籌規劃的科學發展理念，認識到“安全責任重于山”，領悟安全用電和環保意識。思政元素與知識點結合的教學思路如圖1所示。

2. 教學方法

傳統思政課教學在授課過程中，過分強調教師的主體地位，偏重于“教”，而忽視了學生“學”的自主性［3］，因此，本案例旨在以學生為中心，多種教學方式融合。在教學方法上融合了情景式教學、啟發式教學和問題式教學三種形式引導學生關注工程問題。案例采取了翻轉課堂形式進行課前設計，設置思政教育討論習題，調查思政效果及反饋意見，同時將各種工程能力目標融入每一個知識點的講解中，積極開展實踐的改革探索活動，充分鼓勵學生在動手實踐過程中進行評價與自我評價，使之成為學習的主體。

（二）教學實踐

根據教學內容的設計，在教學實踐的過程中，依次展示“電網故障特點分析”“繼電保護設計基本要求”“三段式保護原理及設計”三個環節的教學，并將教學思政的內容融入其中，過程如下：

1. 電網故障特點分析教學設計

電網的故障特點分析是本節課程的背景知識，繼電保護的根本任務就是要避免電網發生大規模故障，進而避免由于操作不當引起的重大供電事故。因此，在課程之初，首先采用視頻播放的方式進行工業發展史的展示和安全警示教育。一方面說明了我國繼電保護發展的艱難歷程，另一方面也展示了電網故障的特點、電網故障損害的范圍以及國家電網的重要性。視頻結束后，通過課堂討論、啟發式教學方式，讓學生深入認識到電網故障的嚴重危害，獲得電網可靠性和安全性的重要啟示，為我國科技發展的速度感到驚嘆，讓學生更加堅定中國特色社會主義的理想信念，增強家國情懷和民族自信。

2. 繼電保護設計的基本要求的教學設計

不同于其他工程科技設計，為了保障電網的安全穩定運行，繼電保護裝置在設計之初就需要特殊強調設計所滿足的基本四個要求，簡稱“四性”，即快速性、靈敏性、選擇性和可靠性［4］。其中，選擇性和靈敏性是課程教學的難點。這是繼電保護的核心要素，也是每個繼保從業者必須遵循的設計原則。作為電網的重要保護機制，繼電保護于電網相當于軍隊于國家的作用，不可或缺。四性之間相互緊密聯系，又各有不同，蘊含著矛盾統一的馬克思主義哲學辯證思維［5］。

在講授的過程中，本案例采用舉例對比的方式，使學生在體會矛盾統一的辯證思維基礎上，教會學生“選擇的智慧”。首先，四性中選擇性和快速性是一對矛盾，選擇性體現當電力系統某部分發生故障時，保護裝置應能夠使距離故障點最近的斷路器首先斷開，切除發生故障的設備或線路，從而縮小因事故造成的停電范圍。快速性是指切除故障的時間盡可能地縮短，然而，當出現兩個故障無法判斷其準確位置時，單純地滿足快速性就會造成故障的蔓延，甚至形成事故。于是，加入一個時間維度用以保障系統設計的選擇性，犧牲掉部分的快速性，甄別出兩個故障的發生位置，這是繼電保護的設計者帶給后人的設計智慧。

可靠性和靈敏性又是一對矛盾。靈敏性是指保護裝置對被保護電氣設備可能發生的故障和不正常運行情況的反應能力。可靠性主要指電網的安全性和可信賴性。其類比人體醫學常見病例，如“過敏現象”，討論如果人體某個器官過于敏感對于人體保護機制的利弊，進一步解釋可靠性和靈敏性的矛盾統一。

通過講解四性的要求，讓學生了解到有時候滿足其中一種要求就必須犧牲另外一種要求，進一步讓學生體會到了凡事都存在兩面性，遇到問題要全面分析，權衡利弊。從工程問題角度分析，這種思維對于工程師的職業素質培養具有重要的作用；從生活中角度思考，列舉生活中常見的實例，引導學生從大局觀出發正確做出選擇。

3. 三段式電流保護原理及設計原則教學

通過概念的講解和四性要求的分析，接下來就要具體講解三段式電流保護設計的原理及步驟，這是本節課程的核心知識。所謂“三段”，分別代表著電流速斷保護（第一段）、限時電流速斷保護（第二段）、定時限過電流保護（第三段），相互配合構成的一套過電流保護機制。基于前述的故障特性分析，距離電源越近故障電流越大，那么繼電保護整定的電流值在線路上就有一定的對應關系。如圖2所示，A、B、C、D分別代表不同的變電站，1、2、3、4對應為每個變電站的斷路器，也是對應的保護安裝處，I代表根據短路電流曲線所進行的本段線路的保護整定電流值，下標的“op”代表的工作整定，上標代表每一“段”的標識。

基于電流升高而采用的繼電保護裝置的整定原則在面對多段線路下存在一個相互配合的復雜工程問題。對第一段的速斷保護來說，依據線路末端最大短路電流來整定，即可保護線路的全長，但同時存在線路末端與下一個線路出口端故障界限不清晰的現象，于是引入一個時間維度就出現了電流保護第二段。電流第二段是基于第一段的基礎上，用于區分線路末端故障的重要過流保護，在保護基本要求上，如果同時滿足兩段的快速性，勢必會引起保護的沖突，于是保護第二段采用了犧牲快速性，保留選擇性的措施與保護一段進行配合保護。為了保障電網的安全性，又設計了保護第三段作為后備保護，這就是三段式過電流保護的由來。

在講述這段設計思想的同時，為了讓學生更深刻地理解工程師的思維，教師可采用情境式教學、討論式教學，讓學生扮演工程師的角色，利用學習的知識解決線路保護的工程問題，再通過扮演的不同角色做相應的課堂練習，使學生進一步體會三段式電流保護的思想，以及保護四性要求的矛盾統一，對科研工作的艱辛有了更深刻的認知，從而進一步堅定了腳踏實地的敬業精神。具體教學安排實施過程，如表1所示。

（三）教學成果

通過本節的學習，讓學生在知識、能力和價值塑造三個方面達到教學目標的要求。課程貫穿了“以學生發展為中心”的核心教學理念，深入挖掘與專業知識相通的思政元素，促進了思政教育和專業教育的有效融合。首先，課程通過各種教學手段，提高學生對本專業的學習興趣和對課程的宏觀認識。其次，通過討論、展示等活動，培育學生批判創新、團隊協作、愛國主義、工匠精神等。最后，課程教學內容高度關聯電力行業一線技術發展，講解過程中使用工程專業分析軟件，培養學生吃苦耐勞、愛崗敬業、追求卓越等優秀品質，成長為新時代擔當的專業技術人才，讓學生在學習理論的同時，了解工程與社會、樹立時代使命感，培養艱苦創業精神，實現專業知識、技術、技能、素養與正確的價值觀同步落實的教學目標。

四、結語

將課程思政理念融入課程教學已成為一種勢不可擋的教育趨勢［6］。“電力系統繼電保護”是電力行業一門經典的理論與實踐并重的課程，課程內容悠久又富有活力，蘊含著科技工作者的工程智慧，馬克思辯證思維和大國工匠精神。深入挖掘并融合這些內容，采用適合當代大學生思維方式和行為習慣的教學環節，不斷地進行思想政治教育，對于激發學生創新意識、提升學生科技報國情懷具有一定的現實意義。

參考文獻：

［1］ 劉亞輝，仇斌，季學武. 兩線一格：課程思政在工科課程中的探索［J］. 北京教育（德育），2021（02）：42-45.

［2］ 羅繼東，劉媛杰，鄒夢麗，等. “電力系統繼電保護”課程融入思政元素的探索［J］. 科技視界，2020（07）：128-131.

［3］ 賀家李，宋從矩，等. 電力系統繼電保護原理：第三版［M］. 北京：水利電力出版社，1994.

［4］ 張宏亮，金海. 基于工程教育專業認證理念的“高電壓技術”課程思政建設探討［J］. 課程教育研究：學法教法研究，2019（21）：1.

［5］ 魯敏，蔡新紅，岑紅蕾，等. 課程思政背景下的電力系統分析課程改革［J］. 中國教育技術裝備，2019（21）：97-98.

［6］ 宋佳寧. “高速鐵路橋涵施工與仿真”課程思政研究與應用［J］. 大學，2022（03）：100-103.

（責任編輯：鄒宇銘）