以學生為中心的繼電保護原理實驗教學改革

摘" 要" 繼電保護原理課程是一門專業性強、實用性高的課程，其實驗課程有助于學生充分理解掌握課堂知識，提高繼電保護實踐技能，對于培養學生工程素養、創新實踐能力、分析及解決問題能力至關重要。圍繞“以學生為中心”的教育思想，提出線上線下混合式教學模式，建立完善的實驗課程網站，充分利用線上資源，引導學生自主學習；基于繼電保護原理課程特點，實施多元化教學方法，充分調動學生積極性，提高課堂質量，對于學生綜合能力培養有重要意義。

關鍵詞" 以學生為中心；教學改革；繼電保護原理；混合式教學

中圖分類號：G642.423" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）07-0-04

0" 引言

2013年6月我國正式申請加入《華盛頓協議》，意味著我國獲得認證專業的工程教育水準必須與國際工程教育水準有實質等效性。OBE（Outcomes-based Education）是工程教育認證下人才培養觀的核心理念，是以“持續改進”“產出導向”以及“以學生為中心”為教育理念，通過行業需求來培養目標[1]。本項目以基于OBE理念的繼電保護原理課程實踐教學改革為背景，“以學生為中心”實踐能力培養的實驗教學改革實踐，并不斷進行持續改進。

繼電保護原理課程是電氣工程及其自動化的專業教育必修課，理論性與實踐性密切聯系、工程實用性強是該課程最大的特點。作為電氣工程及其自動化專業學生的必修課，繼電保護原理課程與學生畢業后的工作內容息息相關，因此，此課程不僅要講授相關專業知識，更重要的是讓學生在學習過程中掌握相關實踐技能，充分理解授課內容，能夠聯系繼電保護的理論知識，并與現實問題相結合，讓學生“善觀察，會思考，能解決”。

繼電保護原理課程包括課程教學和實踐教學。課程教學主要是教授學生課本知識，實踐教學開展的目的是使學生通過實驗掌握基本的繼電保護實踐技能[2]，觀察實驗中出現的現象和問題，并能應用繼電保護的理論分析、解決實際工程問題。為進一步培養學生實踐動手能力和創新思維，提高學生就業競爭力，基于“以學生為中心”的教育思想，提出繼電保護原理實驗課程的線上、線下混合式教學模式，考慮新時代課程多元化需求，形成合理的考核標準，對學生進行全面客觀地評價。

1" “以學生為中心”實踐能力培養的繼電保護原理實驗教學改革實踐基礎

教學改革是提升教育質量和改善教育現狀的重要途徑[3]。要想推動教學改革，必須先打好基礎。教學改革基礎包括兩個方面：一是教師的自身素質和教學方法；二是教育環境和教育資源的建設。教師的自身素質和教學方法是教學改革的前提。教師需要不斷提高自己的知識水平和教學技能，同時需要學會尊重學生、關注學生的心理和情感需求，以及引導學生積極主動地學習和思考。為了更好地支持教學改革，需要不斷加強教育環境和資源的建設，為學生提供更好的學習條件和更多的學習機會。只有在這樣的基礎上，才能夠更加有效地推動教學改革，提高學生的學習效果和教育質量。

石河子大學機械電氣工程學院繼電保護原理課程組由2名教授、2名講師和1名高級實驗師組成，共同承擔本科生課程教學和實踐教學。目前學院擁有電力系統繼電保護實驗臺13臺，計算機仿真實驗室2間，可以滿足本科學生進行驗證性試驗和綜合性試驗操作。在教學改革過程中，國內高校越來越強調對學生綜合素質及能力的培養，如何提高學生解決復雜工程問題的能力、開拓學生創新性思維、增強學生實驗設計能力成為高等教育的一個至關重要的環節，也是滿足工程教育專業認證的主要內容之一。針對學校開展工程教育專業認證的現實要求，以及新工科專業建設需要，提高學生創新創業能力，開展繼電保護原理課程實驗教學改革與實踐。

2" “以學生為中心”教學改革設計

2.1" “以學習為中心”的教學理念

繼電保護原理實驗是一門專業性強、實用性高的課程，在傳統的教學方式下，教師通過語言、PPT、演示等方式進行授課[4]，這種教學方式使學生難以充分理解授課內容，課堂積極性不高，學習效果較差，給教師的課堂反饋較少，教師不了解學生學習進度及個體學習需求，容易形成“填鴨式”教學和“一言堂”課堂氛圍[5]，不利于培養學生主動學習思考的能力、形成工程素養。“以學生為中心”的教育理念強調以學生為本，基于繼電保護原理課程特點，綜合全面考慮學生需求，構建多元化教學模式，針對不同學生學習特點，因材施教，因勢利導，充分調動學生積極性和主動性，讓學生由被動學習轉變為主動學習。

2.2" 教學改革建設目標

課堂教學只能告訴學生什么是正確的做法，而實驗教學則可以讓學生自己動手嘗試，從錯誤中學習，進而提高實踐能力。此外，實驗室還可以提供學生與其他同學交流和互動的平臺，有利于培養學生的團隊合作精神和解決問題的能力，這些都是學生在未來職業生涯中必不可缺的素質。因此，開展實驗課程教學改革不僅能夠促進學生的學習，還可以為學生的未來帶來更多的機遇和發展。

通過“以學生為中心”實踐能力培養的繼電保護原理實驗教學改革實踐的建設，提高課程的課內實驗的實踐教學質量，進一步鍛煉學生的工程實踐能力，為后續的綜合課程設計和畢業設計做準備，增強學生的就業競爭能力；同時，通過本項目的實施促進創新實踐類項目的開展，增強學生的創新意識，加強創新能力培養，養成良好的工程素養。

1）根據石河子大學2019版及2022版人才培養方案，優化實驗項目的設置，最大限度地挖掘學生內在潛能，培養學生發散性思維，加強學生的工程實踐能力、創新意識、團隊協作精神的培養。

2）建設較為完善的課程實驗教學網站，加大綜合性實驗內容占比，將綜合性實驗內容占比提高到50%。

3）實驗室開放是促進學生學習的非常重要的一環。實現繼電保護實驗室的全面開放，提高實驗室開放運行的實效性。通過開放實驗室，學生可以獲得實踐操作的機會，更好地鞏固理論知識，提高技能水平。

2.3" 改革特色

2.3.1" 混合式教學模式

通過教學實踐，構建繼電保護原理實驗課程的線上、線下混合式教學模式，建設較為完善的課程實驗教學網站，設計教學進度，進行實驗項目資源建設，逐步引導學生進行實驗內容的自主學習，并通過課程網站及時反饋學生的自主學習效果和問題，形成實驗教學課程的混合式教學范例。

2.3.2" 多元化教學方法

實現繼電保護原理實驗教學方法的改變，在課堂教學過程中更多的添加引導式、探究式、討論式的互動型教學方法的設計，通過多樣化的教學方法，改變原本的“填鴨式”教學和教師的“一言堂”模式，教師在實驗課程中的角色由傳統的主導者轉變為引導者，使學生成為實驗過程的主體，充分發揮學生的主觀能動性，讓學生由被動學習轉變為主動學習，做到在每個實驗環節完成自主學習。教師的實驗教學不再局限于課堂，更加重視實驗課程的預習引導、學生的課堂討論參與、實驗方案的論證、實驗數據的分析、故障處理的總結，使學生在實驗過程中，通過實驗前、中、后的學習，達到設計、創新、實踐全方位的鍛煉。

2.3.3" 豐富的課程內容

結合課本知識，根據現有實驗教學資源，形成層次遞進的綜合性實驗設計，保證綜合性實驗內容占總實驗內容的50%，有效指導學生獨立完成一定的實驗綜合設計或專題訓練，培養學生發散性思維，通過引導學生進行實驗內容、測試范圍等的拓展和延伸，開展實驗研究，在完成過程中追求創新，實現自我成長。

2.3.4" 全面客觀的考核標準

單一的期末考試成績評定標準僅依靠分數判斷學生學習優劣，不能全面客觀反映學生的學習效果和學習能力，不適應現代化新工科教學評定，難以形成合理的考核評價模式，無法真實有效地評估學生的實驗水平和綜合實踐能力，更談不上對學生進行全面客觀的評價。

2.4" “以學生為中心”教學模式及實施路徑

針對目前學校繼電保護原理實驗實踐教學過程中存在的教學模式單一，實驗設備臺數量較少，實驗內容“創新性”不足，學生缺少自主研究學習的過程，缺乏鍛煉，實驗考評對學生的約束和激勵不到位等問題，開展“以學生為中心，實踐能力培養為主導”的實驗教學模式改革與實踐，具體內容如下。

1）將線上、線下混合式教學模式應用于繼電保護原理實驗教學改革，對實驗課程的混合式教學模式進行研究，采用多樣化的線上教學手段，配合線下實驗課程，研究如何建立以學生為主體的自主學習模式與新型混合式實驗教學模式。

由于實驗課有著更廣闊的“教”與“學”的設計空間，能夠充分利用數字化教學資源和信息化理念，改變傳統課堂面對面教學模式，賦予“教”與“學”新的內涵。

因此，課程組將通過教學實踐，研究如何將實驗課前、課中、課后的教學過程進行線上和線下的有機融合，例如，通過雨課堂、大學在線教育綜合平臺、QQ群等發送教學任務，指導學生如何利用課下時間獲取數字化信息資源，在課前進行實驗內容的預習和實驗方案的設計、構思，對實驗過程中可能出現的問題進行假設，同時在實踐中研究如何通過線下的實驗課堂，通過教師的指導和答疑，讓學生將碎片化知識與實驗相融合，從而達到更佳的學習效果，實驗后如何引導學生將實驗過程中發現的問題進行總結，對實驗數據進行整理和分析，并通過線上教學平臺進行提交，以便于教師對學生的實驗過程進行全程的跟蹤和評價。

2）遵循“以學生為中心，教師為引導”的教學理念，研究如何將問題引導式拋出，如何將討論式等互動型教學方法與課堂實驗教學過程進行有效結合，實現教學方法的改革，強調學生在實驗過程中自主學習、發現問題、創新能力的培養，改變教師“填鴨式”教學方式，轉變學生被動接受的局面。

課程組計劃將每一個實驗項目分解為課前實驗預習、實驗方案設計、課內實驗實踐、實驗討論、課后實驗分析幾個環節。在課程教學改革實施過程中，重點研究各個實驗環節如何進行有效銜接，避免各個環節之間的脫節導致的課程效果不理想；在實驗預習和實驗方案設計環節重點研究課前如何通過有效的任務發布啟發學生思考，引導學生發現實驗的難點，設計合理的實驗方案；在課內實踐和實驗討論環節如何在課堂中引導學生積極闡述個人的實驗方案，討論分析實驗過程中出現的問題，找到有效可行的故障解決方法；在實驗的總結、分析階段如何引導學生積極分享實驗心得與收獲。

3）以實踐能力培養為主導，研究綜合性實驗內容的設計與實施。利用機械電氣工程學院電氣實驗中心目前的繼電保護實驗教學平臺資源，同時整合專業實驗儀器設備，研究綜合性實驗內容的設計與實施。將單一性的驗證實驗內容改造升級為綜合性、研究性實驗，盡可能突破傳統實驗課中各實驗內容相互獨立的現象，使各個實驗內容彼此銜接，相互印證；同時研究如何在實驗內容上體現出盡可能多的設計成分，引導學生思考實驗內容，加深理解，對實驗進行改進，將書本上的實驗轉變為學生自己的實驗。

2.5" 建立 “以學生為中心”的過程考核模式，實施多元化考核制度

課程考核標準是指評價學生在課程學習中所取得的學業成績和能力的一系列標準。在制定課程考核標準時，需要結合課程目標和教學內容，合理選擇適用的考試形式和評分方法，確保評估結果的公正、準確和有效。同時，課程考核標準需要與課程教學相銜接，能夠激發學生的學習興趣，鼓勵創新思維和自主學習，促進學生的綜合素質提升。做好課程考核標準的制定和實施，對于提高課程教學質量、推進教學改革、提高學生綜合素質都具有重要意義。

實驗課程的考核不應是簡單地看學生的實驗結果及實驗報告，而是應該注重對學生實驗過程的考核和評價，但如何將學生在實驗過程中的表現進行合理的評價，并保證公平性、有效性和全覆蓋，這是一個比較棘手的問題。

繼電保護原理課程組計劃研究如何通過制定合理的實驗考核評價指標及相應的權重指數，如圖1所示，從課前、課中、課后三個層面，自主預習及學習能力、實驗方案設計能力、問題分析能力、實踐動手能力、創新思維能力五個角度反映學生在實驗過程中的表現。通過評價指標的設置盡可能地綜合評價學生的課程表現，并進行目標達成度的計算，以此來動態調整實驗教學的模式和方法。

3" 結束語

“以學生為中心”的教育理念充分展現了以學生為主體的教學思想，通過采用線上、線下混合式教學模式，充分利用線上資源，使學生將碎片化知識與課堂實驗內容相結合，加深了學生對授課內容的理解，提高了學習效果；基于繼電保護原理實驗課程特點，開展多元化教學方式，發揮學生主觀能動性，提高學生學習積極性，改變教師“填鴨式”教學和“一言堂”模式，讓學生由被動學習轉變為主動學習；實施多元化考核標準，設置合理的評價指標及權重系數，從三個層面五個角度充分評價學生實驗能力，全面客觀地評價學生，培養學生工程素養，提高學生就業競爭力。

4" 參考文獻

[1]王強.OBE理念下持續改進的實驗室管理模式和環境建設研究[J].電腦知識與技術，2022，18（18）：113-114，122.

[2]諶江波，王玉華.面向工程應用的“電力系統繼電保護”課程教學改革研究[J].教育教學論壇，2020（14）：178-180.

[3]王艷，王雪，戴志輝，等.新型“電力系統繼電保護原理”課程改革研究[J].教育教學論壇，2022（39）：57-60.

[4]李林琳，邢順濤.新工科背景下《電力系統繼電保護》課程改革研究[J].山西青年，2022（23）：74-76.

[5]王昱丹.以學生為主體的《電力系統繼電保護》教學改革[J].數碼世界，2019（11）：189.

*基金項目：教育部產學合作協同育人項目“以學生為中心”實踐能力培養的繼電保護原理實驗教學改革實踐（基金編號：220800783104550）；2021年石河子大學線下一流課程“繼電保護”。

作者簡介：王洪坤，博士，教授；嚴冬梅，石河子大學機械電氣工程學院碩士研究生；聶晶，教授；張宏，講師。