繼電保護原理課程教學改革研究

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摘要：“繼電保護原理”課程是電氣工程及其自動化專業的核心課程。文章闡述了在工程教育專業認證背景下，以專業認證核心理念為導向，對“繼電保護原理”課程教學目標、教學內容、教學方法、評價體系、課程思政等各個方面系統性的改革思路，旨在提高學生的學習熱情，促進師生之間的互動，培養學生的工程意識，激發學生學習科學、追求科學的熱情和使命感。

關鍵詞：工程教育認證；繼電保護原理；教學改革；課程思政

貴州大學電氣工程及其自動化專業是國家級一流本科專業建設點，也是貴州省首批重點學科，其目標是培養從事現代電氣工程技術領域，適應未來電氣工程技術及社會經濟發展需要的現代工程技術人才。自從中國正式成為《華盛頓協議》締約國后，貴州大學電氣工程及其自動化專業按照工程教育專業認證的指導標準對培養方案進行了深入改革，并認真貫徹于各項教學工作中。“繼電保護原理”是貴州大學電氣工程及其自動化專業的核心課程，主要向學生講授有關線路、變壓器、發電機等電力系統、元件設備的繼電保護的基本知識、基本原理和整定計算等方面的內容。在工程教育專業認證背景下，“繼電保護原理”課程教學團隊緊緊圍繞工程教育專業認證的核心理念，對課程的教學目標、教學內容、教學方法、評價體系、課程思政進行了相應的改革和創新，以適應我國工程教育國際化的要求。

一、教學目標的制定

貴州大學電氣工程學院及時修訂了電氣工程及其自動化專業的培養方案，將“繼電保護原理”課程的整體教學目標調整為使學生掌握繼電保護的基本概念、基本原理和基本分析方法，并在此基礎上了解電力系統各種繼電保護的構成和實際應用，同時在學習過程中使學生掌握一定繼電保護的工程設計方法，培養其解決繼電保護工程實際問題能力，為畢業后從事電力系統及相關領域的設計指導、運行維護和科學研究工作打下理論及實踐基礎[1]。筆者根據認證專業畢業要求指導規范和“繼電保護原理”課程期望學生獲得的知識和能力，制定了三個課程目標：（1）綜合應用學科基礎知識和工程科學的基本原理，分析電氣工程領域復雜工程問題，并獲得有效結論，對應畢業要求指標點2.2。（2）熟悉電力系統保護控制解決方案，能夠選取體現創新意識的技術路徑，具有實施復雜電氣工程保護控制系統設計的能力，對應畢業要求指標點3.2。（3）能夠根據研究對象，采用有效的科學方法搭建研究問題的理論模型與仿真實驗系統，并進一步進行理論推演和仿真實驗，對應畢業要求指標點5.2。

二、教學內容的更新

科學技術的不斷進步有力推動了繼電保護原理和應用的創新變革，部分傳統的保護原理、技術和裝置逐漸退出歷史舞臺，取而代之的是更先進、可靠性更高、體積更小、應用更加靈活的新型保護原理和技術。例如，貴州電網220kV及以上輸電網已完全退出了高頻載波保護，取而代之的是光纖縱聯差動保護，大大提高了繼電保護系統動作的正確性。然而，因一些客觀原因導致繼電保護原理教材知識結構的呈現與繼電保護原理和技術的發展之間存在較大的時間差，繼電保護教材仍包含很多已被淘汰的保護原理和技術[2]，例如高頻載波保護和導引線保護等，這導致教材和實際應用之間的嚴重不匹配，不利于教學質量和學生實際工程應用能力的提升。此種背景下，“繼電保護原理”課程教學團隊在授課過程中，有選擇性地摒棄部分教材內容的講授，如僅簡單介紹高頻載波保護的基本原理和構成，不再介紹導引線保護等。并在摒棄部分教材內容的同時，適當增加教材外的知識點，例如分布式電源接入對繼電保護的影響、人工智能在繼電保護中的應用等。教學內容的更新可以更好地反映繼電保護的應用現狀，拓展學生的知識面，讓他們了解繼電保護的發展趨勢，以便更好地適應實際工作的要求。

三、教學方法的改革

教學內容的有效講授以合理的教學方法為保障。“以學生為中心”的核心理念要求任課教師不斷創新教學方法，將傳統以“教”為主的教師主導式教學模式轉變為以“學”為主的學生參與式教學模式，最大程度激發學生的參與度和能動性。“繼電保護原理”課程教學團隊采取多項舉措助力教學方法的改革：（1）課堂講授：在課堂上從電力系統繼電保護原理在電力系統中的應用需求和場合出發，深入淺出地講述相關理論知識，強化基礎，增加互動，充分調動學生的主動性。（2）BOPPPS：利用BOPPPS教學模型設計有效的教學模式，解決教師講授與學生消化之間不一致、不同步的困境，體現“成果導向”的核心理念[3]。（3）翻轉課堂：針對部分重點和難點知識，制作系列微課程視頻，以學生為中心，通過課內翻轉和課后翻轉相結合的教學模式，最大程度激發學生的參與度和能動性。（4）作業：根據教學內容布置一定的作業，鞏固和加深學生知識吸收和消化的能力。（5）答疑：教師定期給學生答疑，解答學生在學習過程中遇到的問題，并了解教學中存在的問題，增加“持續改進”核心理念的反饋通道。（6）對分易：充分利用對分易教學平臺，快速實現課堂點名、作業布置、課堂分組、師生互動、作業批閱、教師反饋等各種教學功能，大幅提高教學效率。

四、評價體系的構建

教學改革成效的顯著性以學生真正理解和掌握課程知識點與否為事實依據，而學生成績的合理評價機制是保證這種事實依據的科學性準則。“以學生為中心”的核心理念強調學生的參與過程，因而其評價體系應該是一種過程型評價機制，而不是傳統過于注重期末考試成績的結果型評價機制。“繼電保護原理”課程教學團隊非常注重學生在整個教學過程中的參與互動程度，將課程總評成績的構成設定為：總評成績＝考勤（10%）+課堂表現（10%）+作業（20%）+期末考試成績（60%）。（1）考勤：評價學生按時上下課的積極性。（2）課堂表現：評價學生在課堂上與教師之間的互動以及實時成效，包括課堂提問、討論和課堂測試。（3）作業：由個人作業和小組作業共同構成。個人作業主要評價學生對知識點的掌握和整理、課外閱讀的深度和廣度以及學習意愿和學習態度。小組作業與翻轉課堂結合，通過翻轉課堂呈現的講授與課后題目的效果進行打分來評價學生的團隊協作能力、時間協調能力和人力資源處理調配等綜合能力。“以學生為中心”評價體系的合理構建一方面可以有效反饋學生的學習成效，體現“成果導向”核心理念；另一方面可以有效反映各個評價組成部分的得分情況，讓教師了解學生的薄弱環節以及當前教學模式存在的問題，并以此為依據不斷地改革創新教學模式，達到“持續改進”的目的，從而不斷提升課程的教學質量。

五、課程思政的挖掘與融入

“繼電保護原理”課程是一門涉及概念多、應用內容廣、理論與實際結合緊密的專業核心課程。教學團隊在教學過程中非常注重課程的育人功能，并充分挖掘了課程蘊含的思政元素與教育資源，通過多種方法積極向學生傳遞正能量，激發他們學習科學、追求科學的熱情和使命感。例如，通過典型案例介紹我國繼電保護科學家為了攻克某些難題而表現出來的鉆研奉獻精神，強化思想引領，堅持價值導向，激發學生的工程意識，樹立自我人生信念。另外，根據不同章節內容，結合日常生活中發生的事實現象和電力實際案例，通過現象闡述和案例分析引發思考，揭示其中蘊含的思政內涵。如在講授自動重合閘的作用章節內容時，一方面，引入日常生活中打雷下雨時偶爾發生的電燈熄滅后又立刻點亮的現象，激發學生的興趣，使他們帶著思考進入下一步課程的學習，并通過本節課程知識學習能正確解釋電燈的閃爍現象，培養其透過表象認清事實本質的唯物主義辯證觀；另一方面，在講授課程知識內容后，以2021年2月美國德州大停電事故為導出，介紹該事故的發生、發展過程及其后果，進一步拓展介紹自動重合閘裝置對保證電力系統安全穩定運行的重要性，讓學生意識到電力安全穩定運行是保障國計民生的重要支撐，教導學生端正學習和工作態度，增強其職業使命感和責任感。

六、結論

在工程教育專業認證背景下，貴州大學“繼電保護原理”課程教學團隊以“以學生為中心”“成果導向”和“持續改進”的核心理念為導向，對課程體系進行了全面創新改革，充分調動了學生學習的主觀能動性，提高了其繼電保護應用與分析的實踐素養，培養出能與世界接軌且具有正確理想信念的電氣工程師。

參考文獻：

[1]湯亞芳.基于微課的《繼電保護原理》課程翻轉課堂的建設與實施[J].教育教學論壇,2018(29).

[2]黃景光,葉元,翁漢琍,等.繼電保護課程教材教學內容改革與分析[J].高教學刊,2018(1).

[3]曹丹平,印興耀.加拿大BOPPPS教學模式及其對高等教育改革的啟示[J].實驗室研究與探索,2016(2).

作者：熊國江 湯亞芳 袁旭峰 單位：貴州大學