“牽引供電系統繼電保護運行與檢修”理實一體化課程教學設計

摘要：作為鐵道供電類專業的核心課程之一，“牽引供電系統繼電保護運行與檢修”具有理論性和實踐性強、知識內容難度大的特點。為了將該課程與高職電氣化鐵道供電技術專業學生的培養目標相結合，本文討論了該課程的教學設計方案。以電氣化鐵道技術專業人才培養方案設計為主要依據，并以理實一體化教改模式為指引，探索通過教學情境的劃分和教學任務的設計教改方案，為高職電氣化鐵道供電技術專業課程教改奠定基礎。

關鍵詞：職業教育；鐵道供電；繼電保護；課程教學改革

Abstract：Asoneofthecorecoursesofrailwaypowersupplymajors，"OperationandMaintenanceofRelayProtectioninTractionPowerSupplySystem"possessesthecharacteristicsofstrongtheoreticalandpracticalsignificance.Inordertocombinethiscoursewiththetrainingobjectivesofvocationalstudentsmajoringinelectrifiedrailwaypowersupplytechnology，thisarticlediscussestheteachingdesignplanofthiscourse.Basedonthedesignofthetalenttrainingprogramfortheelectrifiedrailwaytechnologymajor，andguidedbytheintegratedtheoryandpracticeteachingreformmodel，thisstudyexploresthedivisionofteachingscenariosandthedesignofteachingtaskstolaythefoundationfortheteachingreformoftheelectrifiedrailwaypowersupplytechnologymajorinvocationalcolleges.

Keywords：Vocationaleducation；Railwaypowersupply；Relayprotection；Curriculumandteachingreform

“牽引供電系統繼電保護運行與檢修”課程是鐵道供電類專業的核心課程之一［1］。作為一門理論性和實踐性都非常強的學科，研究具有針對性的課程教學改革，對鐵道供電專業的學生培養、教師成長和職教水平的提升都具有重要的意義［23］。

1課程設計思路

本課程主要面向高職電氣化鐵道供電技術專業學生，并依據電氣化鐵道技術專業人才培養方案設計［34］。課程內容主要包括繼電保護的基本知識、繼電保護的基本元件和測試儀器、電網相間短路保護、電網接地保護、電網距離保護、自動重合閘、變壓器保護、母線保護及斷路器失靈保護等。

通過本課程的學習，學生可以從知識和能力兩個層面達到相應目標［5］，掌握和具備繼電保護運行與檢修崗位工作的知識和技能。

1.1知識目標

通過本課程的學習，學生能夠掌握繼電保護的基本理論、概念，理解繼電保護運行特征的分析方法，掌握各種繼電保護裝置的結構，掌握牽引供電系統繼電保護的運行維護和檢修調試操作要點，學會繼電保護基本的計算和分析方法，學會繼電保護裝置故障的分析處理的一般方法。

1.2能力目標

能力培養方面，主要包括社會能力、學習方法能力和專業能力三個方面。

1.2.1社會能力

通過課程的學習和鍛煉，能夠具備獨立思考、獨立工作的能力，具備清晰表達、良好的人際交往的能力，具備溝通協調、團隊合作的能力，具備較強的吃苦耐勞的能力，具備艱苦創業的職業道德的能力，具備一定的學習能力、自我發展能力和實踐創新能力。

1.2.2方法能力

通過課程的學習和鍛煉，具備通過不同途徑獲取電氣化新知識的能力，具備分析繼電保護運行特征的能力，具備檢修繼電保護設備的方法能力，具備資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價的工作、學習能力。

1.2.3專業能力

通過課程的學習和鍛煉，學生能夠掌握變電站繼電保護裝置運行維護的基本操作，能夠進行繼電保護裝置常規缺陷及異常的處理，能夠進行繼電保護裝置及二次回路上的常規作業，能夠分析處理常見的牽引供電系統故障，能夠使用和維護繼電保護常用的檢修維護工具和儀器。

2學習情境及教學任務設計

根據“牽引供電系統繼電保護運行與檢修”課程設計思路和課程主要內容，劃分教學情境［67］，設計教學環節［8］，進行課程教學改革和實踐。本課程分為繼電保護基本元件和測試儀器認知、線路保護調試與檢修、變壓器保護調試與檢修和母線保護調試與檢修四個學習情境。

2.1繼電保護基本元件和測試儀器認知

本情景旨在通過學習使學生掌握不同類型的繼電器功能、劃分，能夠對不同型號的繼電器進行調試實驗，主要針對繼電保護基本元件和測試儀器的學習展開，分為兩個基本任務。

2.1.1任務1

繼電保護基本元件的認知。該任務主要采用案例教學和小組討論的方法，介紹繼電保護的發展和在電力系統中的作用，對照實物講解常用繼電保護裝置的組成和工作原理，準備不同的繼電器讓學生辨識回答，并對任務內容進行小結。

2.1.2任務2

繼電保護測試儀器的認知。該任務主要采用案例教學、小組討論和實踐操作的方法，介紹實驗目的、要求，準備項目任務書等材料，講授原理和調試要求，讓學生學習使用繼電保護測試儀，掌握儀器接線和設置的基本操作。

2.2線路保護調試與檢修

本情景旨在使學生學會單側電源輸電線路相間短路的電流保護調試檢修要求和技術要領；雙側電源輸電線路相間短路的方向電流保護調試檢修要求和技術要領；輸電線路的接地故障保護調試檢修要求和技術要領；輸電線路的距離保護調試檢修要求和技術要領；輸電線路的自動重合閘調試檢修要求和技術要領。該情景主要針對牽引網線路保護的調試與檢修展開，分為兩個基本任務。

2.2.1任務1

線路相間短路的電流繼電保護。該任務主要采用案例教學和小組討論的方法，講授單側、雙側電源輸電線路相間短路的電流三段式保護配置、接線方式；整定計算及靈敏度校驗；雙側電源輸電線路相間短路的電流保護調試檢修；功率方向繼電器的工作原理及接線方式。小組討論線路相間電流保護的基本原理和調試操作要點，在教學過程中與學生及時交流并對任務中的難點進行解答。

2.2.2任務2

線路的接地故障、距離保護、自動重合閘繼電保護。該任務主要采用案例教學和小組討論的方法，講授牽引網線路的接地故障、距離保護、自動重合閘內容，小組討論線路接地保護、距離保護和自動重合閘的基本原理和調試操作要點。在教學過程中與學生及時交VXsnNkGHfIGqWoH/dHgxsReEKcs3LFV5ORQ8x39YDMw=流并對任務中的難點進行解答。

2.3變壓器保護調試與檢修

本情景旨在使學生學會變壓器的瓦斯保護調試檢修要求和技術要領；變壓器的電流保護和復合電壓過電流保護調試檢修要求和技術要領；變壓器的縱差動保護調試檢修要求和技術要領；變壓器相間短路后備保護調試檢修要求和技術要領；變壓器的接地保護調試檢修要求和技術要領。該情景主要針對變壓器保護的調試與檢修展開，分為三個基本任務。

2.3.1任務1

變壓器的瓦斯保護調試。該任務主要采用案例教學和小組討論的方法，介紹變壓器的故障類型及保護措施、變壓器非電量保護和瓦斯保護基本原理與實現方法，學生分組討論、思考啟發性問題并對任務點知識內容進行反思與總結。

2.3.2任務2

牽引變壓器的縱差動保護調試。該任務主要采用案例教學和小組討論的方法，講授牽引變壓器的縱差動保護內容，小組討論牽引變壓器主保護和后備保護的基本原理、牽引變壓器縱差保護的實現方法，學生分組討論、思考啟發性問題并對任務點知識內容進行反思與總結。

2.3.3任務3

牽引變壓器后備保護。該任務主要采用案例教學和小組討論的方法，講授牽引變壓器的后備保護內容。牽引變壓器后備保護主要指變壓器過流保護和變壓器復合電壓過電流保護。小組討論牽引變壓器主保護和后備保護的基本原理、牽引變壓器縱差保護的實現方法，學生分組討論、思考啟發性問題并對任務點知識內容進行反思與總結。

2.4母線保護調試與檢修

本情景旨在使學生學會母線差動保護調試檢修要求和技術要領。該情景主要針對牽引網母線保護的調試與檢修展開，主要包含的任務是母線保護調試，該任務主要采用案例教學和小組討論的方法，講授母線差動保護的工作原理和實現方法，小組討論提高母線保護動作可靠性的措施，并學習理解斷路器失靈保護。

3課程考核評價

課程考核評價一方面可以幫助教師更好地了解學生的學習情況，及時調整教學策略，提高教學效果；另一方面它也可以幫助學生更好地了解自己的學習情況，及時調整學習方法，提高學習效果，對于教育教學的改進和提高具有重要的意義。

為評價學生對“牽引供電系統繼電保護運行與檢修”課程的掌握情況，需要制訂該課程的考核評價方案。方案設定四個方面的評價內容。

3.1繼電器認知

考核標準為掌握繼電器（電流互感器、交換器、對稱分量濾過器、電磁型繼電器）組成結構；繼電器動作過程；繼電器工作原理；掌握電磁型電流繼電器調試；電磁型電壓繼電器調試；電磁型中間繼電器調試方法。

3.2輸電線路保護與調試檢修

考核標準為掌握單側、雙側電源輸電線路相間短路的電流三段式保護配置、接線方式；整定計算及靈敏度校驗；雙側電源輸電線路相間短路的電流保護調試檢修；功率方向繼電器的工作原理及接線方式；掌握輸電線路的接地故障調試檢修、輸電線路的距離保護調試檢修、輸電線路的自動重合閘調試檢修的注意事項和作業內容。

3.3變壓器保護調試檢修

考核標準為掌握牽引變壓器的瓦斯保護、牽引變壓器接地保護、牽引變壓器過流保護、牽引變壓器復壓過流保護和牽引變壓器縱聯差動保護的基本原理，理解牽引變壓器主后備保護之間的關系；掌握牽引變壓器瓦斯保護、接地保護、過流保護復壓過流保護和縱聯差動保護二次回路接線和調試的方法。

3.4母線保護調試檢修

考核標準為掌握母線保護原理，理解母線保護定值整定計算的方法，掌握母線差動保護基本的接線和調試方法。

采用閉卷考試的方式考核學生對“牽引供電系統繼電保護運行與檢修”課程理論知識的掌握情況。試卷題型包括識圖題、設備識讀題、簡答題、選擇題以及填空題，覆蓋了繼電保護裝置的組成、繼電保護的基本要求、單側電源網絡相間短路的電流保護、阻抗繼電器和距離保護、母線保護、自動重合閘等內容，知識面較全，試題量適中，有一定的試題難度。

通過考試結果分析，多數學生對繼電保護裝置的組成和要求、單側電源網絡相間短路的電流保護等內容掌握扎實，畫圖題、選擇題做得較好。但是部分學生對阻抗繼電器和距離保護、母線保護、自動重合閘等內容理解不夠深入，對簡答題、填空題做得較差。

為進一步優化教學效果、提升教學質量，后續教學要加強課堂教學和學生對阻抗繼電器和距離保護、母線保護、自動重合閘等較難理解內容的掌握，培養學生良好的學習習慣，積極思考，充實課堂教學，使學生主動學習。另一方面繼續加強進行課內實訓的教學和學生學習興趣的培養，加強課堂教學和學生對現場設備應用的掌握。

4教學實踐

由于繼電保護運行與檢修課程的理論性和實踐性都非常強［9］，且本課程主要面向高職電氣化鐵道供電技術專業學生，所以在教學過程中增加實踐學習環節非常重要［1011］。首先，學生要學習使用繼電保護測試儀的接線和設置方法；其次，熟悉繼電保護及二次回路接線的基本原理的方法；最后，在掌握以上兩點的基礎上能對不同設備的繼電保護進行檢修與維護的基本操作。

結語

通過“牽引供電系統繼電保護運行與檢修”課程的教學改革，將綜合性強、理解難度大的專業課程內容與高職院校學生的培養目標相結合。通過教學情境的劃分和教學任務的設計，實施“理實一體化”的教改模式。在提高學生培養質量的同時進一步提升高職教師的業務能力，為高職電氣化鐵道供電技術專業課程教改奠定基礎。

參考文獻：

［1］楊波.新時期高職院校混合式教學改革的探索——以供電系統繼電保護課程為例［J］.教育觀察，2020，9（30）：7274.

［2］王語園，王田戈.“高速鐵路供電”課程教學改革［J］.內江科技，2020，41（04）：151+85.

［3］鄭賓.高職鐵道供電技術專業人才培養方案探究［J］.無線互聯科技，2018，15（17）：124125.

［4］唐春生，譚永平，張海燕.新時代高職院校課程教學新生態的構建——以電力技術課程為例［J］.中國職業技術教育，2021（20）：8083.

［5］王語園，王田戈.《地鐵供電》課程教學改革與實踐［J］.產業與科技論壇，2020，19（10）：153154.

［6］郭艷芳.情境的二重性與中介作用——探討促進學生發展的情境教學路徑［J］.四川師范大學學報（社會科學版），2021，48（04）：126131.

［7］鄭婕.好的教學情境有三個標準［J］.人民教育，2021（10）：7778.

［8］鄭魯燕.高職英語任務型教學模式下的教師專業成長——評《任務型教學設計視角下高職英語教師專業發展研究與實踐》［J］.中國教育學刊，2021（08）：136.

［9］劉建華，沈松偉，周明平，等.一種新型城市軌道交通饋線電流保護方法［J］.電力系統保護與控制，2016，44（22）：8489.

［10］李小花.淺談《電力系統繼電保護及自動裝置》理實一體化教學研究與實施［J］.內燃機與配件，2018（17）：242243.

［11］解晨.《牽引變電所運行與檢修Ⅱ》課程改革實踐方式探索［J］.科技風，2020（31）：3435.

基金項目：陜西鐵路工程職業技術學院教育教學研究項目（2021JG22）

作者簡介：王德明（1989—），男，漢族，甘肅永昌人，碩士，講師，研究方向：鐵道供電技術、電力系統繼電保護。