繼電保護(hù)原理課程教學(xué)改革研究

時間:2022-05-16 15:20:02

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繼電保護(hù)原理課程教學(xué)改革研究

摘要:“繼電保護(hù)原理課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的核心課程。文章闡述了在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下,以專業(yè)認(rèn)證核心理念為導(dǎo)向,對“繼電保護(hù)原理”課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價體系、課程思政等各個方面系統(tǒng)性的改革思路,旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,促進(jìn)師生之間的互動,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)、追求科學(xué)的熱情和使命感。

關(guān)鍵詞:工程教育認(rèn)證;繼電保護(hù)原理;教學(xué)改革;課程思政

貴州大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)是國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn),也是貴州省首批重點(diǎn)學(xué)科,其目標(biāo)是培養(yǎng)從事現(xiàn)代電氣工程技術(shù)領(lǐng)域,適應(yīng)未來電氣工程技術(shù)及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的現(xiàn)代工程技術(shù)人才。自從中國正式成為《華盛頓協(xié)議》締約國后,貴州大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)對培養(yǎng)方案進(jìn)行了深入改革,并認(rèn)真貫徹于各項教學(xué)工作中?!袄^電保護(hù)原理”是貴州大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)的核心課程,主要向?qū)W生講授有關(guān)線路、變壓器、發(fā)電機(jī)等電力系統(tǒng)、元件設(shè)備的繼電保護(hù)的基本知識、基本原理和整定計算等方面的內(nèi)容。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下,“繼電保護(hù)原理”課程教學(xué)團(tuán)隊緊緊圍繞工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念,對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價體系、課程思政進(jìn)行了相應(yīng)的改革和創(chuàng)新,以適應(yīng)我國工程教育國際化的要求。

一、教學(xué)目標(biāo)的制定

貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院及時修訂了電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)方案,將“繼電保護(hù)原理”課程的整體教學(xué)目標(biāo)調(diào)整為使學(xué)生掌握繼電保護(hù)的基本概念、基本原理和基本分析方法,并在此基礎(chǔ)上了解電力系統(tǒng)各種繼電保護(hù)的構(gòu)成和實際應(yīng)用,同時在學(xué)習(xí)過程中使學(xué)生掌握一定繼電保護(hù)的工程設(shè)計方法,培養(yǎng)其解決繼電保護(hù)工程實際問題能力,為畢業(yè)后從事電力系統(tǒng)及相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計指導(dǎo)、運(yùn)行維護(hù)和科學(xué)研究工作打下理論及實踐基礎(chǔ)[1]。筆者根據(jù)認(rèn)證專業(yè)畢業(yè)要求指導(dǎo)規(guī)范和“繼電保護(hù)原理”課程期望學(xué)生獲得的知識和能力,制定了三個課程目標(biāo):(1)綜合應(yīng)用學(xué)科基礎(chǔ)知識和工程科學(xué)的基本原理,分析電氣工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題,并獲得有效結(jié)論,對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)2.2。(2)熟悉電力系統(tǒng)保護(hù)控制解決方案,能夠選取體現(xiàn)創(chuàng)新意識的技術(shù)路徑,具有實施復(fù)雜電氣工程保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計的能力,對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2。(3)能夠根據(jù)研究對象,采用有效的科學(xué)方法搭建研究問題的理論模型與仿真實驗系統(tǒng),并進(jìn)一步進(jìn)行理論推演和仿真實驗,對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.2。

二、教學(xué)內(nèi)容的更新

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步有力推動了繼電保護(hù)原理和應(yīng)用的創(chuàng)新變革,部分傳統(tǒng)的保護(hù)原理、技術(shù)和裝置逐漸退出歷史舞臺,取而代之的是更先進(jìn)、可靠性更高、體積更小、應(yīng)用更加靈活的新型保護(hù)原理和技術(shù)。例如,貴州電網(wǎng)220kV及以上輸電網(wǎng)已完全退出了高頻載波保護(hù),取而代之的是光纖縱聯(lián)差動保護(hù),大大提高了繼電保護(hù)系統(tǒng)動作的正確性。然而,因一些客觀原因?qū)е吕^電保護(hù)原理教材知識結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)與繼電保護(hù)原理和技術(shù)的發(fā)展之間存在較大的時間差,繼電保護(hù)教材仍包含很多已被淘汰的保護(hù)原理和技術(shù)[2],例如高頻載波保護(hù)和導(dǎo)引線保護(hù)等,這導(dǎo)致教材和實際應(yīng)用之間的嚴(yán)重不匹配,不利于教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生實際工程應(yīng)用能力的提升。此種背景下,“繼電保護(hù)原理”課程教學(xué)團(tuán)隊在授課過程中,有選擇性地摒棄部分教材內(nèi)容的講授,如僅簡單介紹高頻載波保護(hù)的基本原理和構(gòu)成,不再介紹導(dǎo)引線保護(hù)等。并在摒棄部分教材內(nèi)容的同時,適當(dāng)增加教材外的知識點(diǎn),例如分布式電源接入對繼電保護(hù)的影響、人工智能在繼電保護(hù)中的應(yīng)用等。教學(xué)內(nèi)容的更新可以更好地反映繼電保護(hù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,拓展學(xué)生的知識面,讓他們了解繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢,以便更好地適應(yīng)實際工作的要求。

三、教學(xué)方法的改革

教學(xué)內(nèi)容的有效講授以合理的教學(xué)方法為保障?!耙詫W(xué)生為中心”的核心理念要求任課教師不斷創(chuàng)新教學(xué)方法,將傳統(tǒng)以“教”為主的教師主導(dǎo)式教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為主的學(xué)生參與式教學(xué)模式,最大程度激發(fā)學(xué)生的參與度和能動性。“繼電保護(hù)原理”課程教學(xué)團(tuán)隊采取多項舉措助力教學(xué)方法的改革:(1)課堂講授:在課堂上從電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用需求和場合出發(fā),深入淺出地講述相關(guān)理論知識,強(qiáng)化基礎(chǔ),增加互動,充分調(diào)動學(xué)生的主動性。(2)BOPPPS:利用BOPPPS教學(xué)模型設(shè)計有效的教學(xué)模式,解決教師講授與學(xué)生消化之間不一致、不同步的困境,體現(xiàn)“成果導(dǎo)向”的核心理念[3]。(3)翻轉(zhuǎn)課堂:針對部分重點(diǎn)和難點(diǎn)知識,制作系列微課程視頻,以學(xué)生為中心,通過課內(nèi)翻轉(zhuǎn)和課后翻轉(zhuǎn)相結(jié)合的教學(xué)模式,最大程度激發(fā)學(xué)生的參與度和能動性。(4)作業(yè):根據(jù)教學(xué)內(nèi)容布置一定的作業(yè),鞏固和加深學(xué)生知識吸收和消化的能力。(5)答疑:教師定期給學(xué)生答疑,解答學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題,并了解教學(xué)中存在的問題,增加“持續(xù)改進(jìn)”核心理念的反饋通道。(6)對分易:充分利用對分易教學(xué)平臺,快速實現(xiàn)課堂點(diǎn)名、作業(yè)布置、課堂分組、師生互動、作業(yè)批閱、教師反饋等各種教學(xué)功能,大幅提高教學(xué)效率。

四、評價體系的構(gòu)建

教學(xué)改革成效的顯著性以學(xué)生真正理解和掌握課程知識點(diǎn)與否為事實依據(jù),而學(xué)生成績的合理評價機(jī)制是保證這種事實依據(jù)的科學(xué)性準(zhǔn)則?!耙詫W(xué)生為中心”的核心理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與過程,因而其評價體系應(yīng)該是一種過程型評價機(jī)制,而不是傳統(tǒng)過于注重期末考試成績的結(jié)果型評價機(jī)制?!袄^電保護(hù)原理”課程教學(xué)團(tuán)隊非常注重學(xué)生在整個教學(xué)過程中的參與互動程度,將課程總評成績的構(gòu)成設(shè)定為:總評成績=考勤(10%)+課堂表現(xiàn)(10%)+作業(yè)(20%)+期末考試成績(60%)。(1)考勤:評價學(xué)生按時上下課的積極性。(2)課堂表現(xiàn):評價學(xué)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(yè):由個人作業(yè)和小組作業(yè)共同構(gòu)成。個人作業(yè)主要評價學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握和整理、課外閱讀的深度和廣度以及學(xué)習(xí)意愿和學(xué)習(xí)態(tài)度。小組作業(yè)與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合,通過翻轉(zhuǎn)課堂呈現(xiàn)的講授與課后題目的效果進(jìn)行打分來評價學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、時間協(xié)調(diào)能力和人力資源處理調(diào)配等綜合能力?!耙詫W(xué)生為中心”評價體系的合理構(gòu)建一方面可以有效反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)成效,體現(xiàn)“成果導(dǎo)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(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)以及當(dāng)前教學(xué)模式存在的問題,并以此為依據(jù)不斷地改革創(chuàng)新教學(xué)模式,達(dá)到“持續(xù)改進(jìn)”的目的,從而不斷提升課程的教學(xué)質(zhì)量。

五、課程思政的挖掘與融入

“繼電保護(hù)原理”課程是一門涉及概念多、應(yīng)用內(nèi)容廣、理論與實際結(jié)合緊密的專業(yè)核心課程。教學(xué)團(tuán)隊在教學(xué)過程中非常注重課程的育人功能,并充分挖掘了課程蘊(yùn)含的思政元素與教育資源,通過多種方法積極向?qū)W生傳遞正能量,激發(fā)他們學(xué)習(xí)科學(xué)、追求科學(xué)的熱情和使命感。例如,通過典型案例介紹我國繼電保護(hù)科學(xué)家為了攻克某些難題而表現(xiàn)出來的鉆研奉獻(xiàn)精神,強(qiáng)化思想引領(lǐng),堅持價值導(dǎo)向,激發(fā)學(xué)生的工程意識,樹立自我人生信念。另外,根據(jù)不同章節(jié)內(nèi)容,結(jié)合日常生活中發(fā)生的事實現(xiàn)象和電力實際案例,通過現(xiàn)象闡述和案例分析引發(fā)思考,揭示其中蘊(yùn)含的思政內(nèi)涵。如在講授自動重合閘的作用章節(jié)內(nèi)容時,一方面,引入日常生活中打雷下雨時偶爾發(fā)生的電燈熄滅后又立刻點(diǎn)亮的現(xiàn)象,激發(fā)學(xué)生的興趣,使他們帶著思考進(jìn)入下一步課程的學(xué)習(xí),并通過本節(jié)課程知識學(xué)習(xí)能正確解釋電燈的閃爍現(xiàn)象,培養(yǎng)其透過表象認(rèn)清事實本質(zhì)的唯物主義辯證觀;另一方面,在講授課程知識內(nèi)容后,以2021年2月美國德州大停電事故為導(dǎo)出,介紹該事故的發(fā)生、發(fā)展過程及其后果,進(jìn)一步拓展介紹自動重合閘裝置對保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要性,讓學(xué)生意識到電力安全穩(wěn)定運(yùn)行是保障國計民生的重要支撐,教導(dǎo)學(xué)生端正學(xué)習(xí)和工作態(tài)度,增強(qiáng)其職業(yè)使命感和責(zé)任感。

六、結(jié)論

在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下,貴州大學(xué)“繼電保護(hù)原理”課程教學(xué)團(tuán)隊以“以學(xué)生為中心”“成果導(dǎo)向”和“持續(xù)改進(jìn)”的核心理念為導(dǎo)向,對課程體系進(jìn)行了全面創(chuàng)新改革,充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,提高了其繼電保護(hù)應(yīng)用與分析的實踐素養(yǎng),培養(yǎng)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(xiàn):

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

[2]黃景光,葉元,翁漢琍,等.繼電保護(hù)課程教材教學(xué)內(nèi)容改革與分析[J].高教學(xué)刊,2018(1).

[3]曹丹平,印興耀.加拿大BOPPPS教學(xué)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(xué)