“电力系统继电保护”工学结合特色课程的建设

高广玲,张沛云

(国家电网技术学院,山东济南 250012)

0 引言

现阶段工学结合是高职教育人才培养模式改革的重要切入点,强调注重教学过程的实践性、开放性和职业性,实验、实训、实习是三个关键环节。实现学生到员工、学校到企业的零距离对接,这主要通过专业改革、课程改革、师资建设、实验实训改革来实现。

“电力系统继电保护”课程是强电类专业的主干专业课程之一,其实践性、应用性及职业特征非常突出。近二十多年来,随着电子技术和计算机技术的飞速发展,继电保护技术也发生了巨大的变化。继电保护正在沿着微机化,网络化,保护、控制、信号、测量和数据通信一体化的方向不断发展。

“电力系统继电保护”长期以来是按照传统的学科体系进行教学,即:先按教材章节的顺序进行理论教学,然后考试,再进行课程设计及实习。教师在此基础上讲解其结构和性能,既费时又费力,还容易让学生觉得枯燥乏味,教学效果不理想。

基于以上的原因,“电力系统继电保护”课程需要进行改革。本文从教学内容、教学方法和手段、实验室建设、考核评价体系等几个方面探讨了基于工学结合模式的“电力系统继电保护”课程的教学改革,以期达到改善课堂教学效果、提高学生的能力和素质的目的。

1 课程教学的现状

1.1 教学大纲和教材内容不能适应生产实际需要

“继电保护”课程现有的教学大纲中的有些内容已经不能满足目前生产实际的要求。教材中涉及的装置所采用的元件多为80年代初的产品。近年来计算机和通信技术取得了突飞猛进的发展,其应用领域非常广泛,在电力行业的应用更是如此,特别是继电保护装置,现在已发展成为微机继电保护装置为主。显然现有教材的内容已远远落后于现实情况,理论知识严重脱离实际,不能适应生产实际需要。

1.2 教学过程中以教师为主体

目前,“继电保护”课程的教学方法仍然以传统教学方法为主,教学方法单调,以教师为主体,学生为客体。教师向学生单向地传授理论知识,学生的一切学习活动都围绕着教师的指挥棒进行,作为知识的接受者,被动地依存和接受来自教师的知识。由于缺乏学习主动性,对于知识的理解和掌握不够深入,久而久之导致学习兴趣降低。这种教学方法,影响了学生的积极性,制约了学生的创新思维,不能灵活运用理论知识,很难把课堂上讲授的理论与现场实际情况很好地结合起来去解决实际问题。

1.3 实验室建设滞后

继电保护是实践性很强的一门学科,不经过一定的实践,很难从根本上掌握其理论。但由于缺乏必要的实验设备,“微机继电保护装置”部分很长一段时期没有开设实验课程,这对学生掌握理论知识及动手能力、创新能力的培养都极其不利。

1.4 考核制度制约了学生的知识创新能力

考试制度仍然是应试教育下以分数作为衡量教育成果的惟一标准的制度。考试命题中的题型、题量、难度、涉及内容的比例缺乏统一标准,缺乏对学生创新能力检验的内容。学生实践和动手能力的考核比例偏低。这样,学生成绩的好坏并不能全面客观地反映学生对知识的掌握情况和对知识的运用情况。从往届毕业生反馈的信息中了解到,在校期间考试成绩高的学生,其实际动手能力并不一定强,不一定能胜任所在工作单位的本职工作,甚至出现高分低能的现象。

2 基于工学结合课程的建设

2.1 教学内容的改革与实践

1)课程教学内容的整合

通过广泛调研,以市场和企业对人才需求为指导,整理分析了电气专业所面向的职业岗位。结合岗位需求对“继电保护”教学内容进行整合,基于工作过程,以典型工作任务驱动模式进行课程开发,将整个教学环节整合为六个单元模块,即继电保护基础知识、输电线路阶段式保护、输电线路全线速动保护、线路微机保护装置及测试、元件(变压器、发电机、母线)保护技术与应用五个知识模块。把实践环节拆分穿插在各模块单元中。以工作任务为单元,建立相应的学习情境,实现理论与实践一体化教学,从而由表及里、由浅入深、由简到繁、由局部到整体地让学生感受到继电保护实实在在的应用,使学生在完成工作任务的过程中学习专业知识,得到职业能力的培养、协作意识和创新意识的培养。

这种边授课边进行实践的教学方式,经过实践证明:学生学习质量得到了提高。通过继电保护课程的教学,使学生重点掌握电力系统继电保护基本工作原理,同时了解一些电气设计的基本概念。针对运行、检修、设计岗位的用人需求,课程适当弱化了一些理论推导。

2)教学过程强化实践能力培养

继电保护课程的五个知识模块中,删减大部分理论公式推导和繁琐的数值计算,而更加注重理论公式的工程实用性,同时增加了能够进行实践操作、提高动手能力和解决工程实际应用问题能力的教学模块。通过实践教学,可以使学生在生产实习中能够更好地掌握所学知识,了解电力企业的生产、运行过程及管理,积累了一定的实践经验,为学生实现零距离就业创造有利条件。

例如,在学习阶段式电流保护这部分内容时,结合典型工作任务—阶段式电流保护的整定与调试,将教学过程分为三个阶段:分组探讨、设计接线;实践操作、整定测试保护;教师总结、理论教学。

(1)分组探讨

目的:阶段式电流保护接线设计。根据各段电流保护原理接线图及保护的接线方式,分组设计三段式电流保护原理接线图。

实施:分组讨论后,各组互相评价,最后由教师总结。

(2)实践操作

目的:阶段式电流保护的整定与测试

实施:根据各段电流保护的动作电流和动作时间,分组进行电流继电器、时间继电器的整定,并进行三段式电流保护的测试接线。

(3)教师总结、理论教学

目的:进一步讲解阶段式电流保护的相关知识,主要是实验中观察不到的方面。

实施:教师、现场工程师讲课。

通过情景式的学习使得同学们掌握阶段式电流保护各段的保护范围及动作时间的配合情况。

3)教学内容紧密结合工程实际

继电保护技术较过去发生了革命性的变化。保护装置现在已从以分离元件为主的保护装置发展成为微机继电保护装置为主,并且有全面取代分离元件保护装置的趋势。课程组对继电保护课程的课堂教学内容也进行了改革,把传统的继电器等内容尽量减少,大量增加工程实践中广泛应用的先进技术和微机保护装置。例如,在线路全线速动保护中就介绍了LFP-900系列光纤电流纵差动保护装置构成及原理;在发电机变压器保护中介绍了RCS-985微机发变组成套保护装置。这么做可以保证课堂教学内容和工程实践紧密结合,充分体现了课堂教学内容的先进性和时效性。

2.2 改变教学方法和手段

教育活动是“教”与“学”的活动的结合。老师和学生都应该是教学活动的主体,而不应该只强调教师这一主体的作用和地位。作为教师应发挥好主导作用,突出好学生的主体地位,要从传统的教学方法转变到启发式、研究式、反问讨论式的教学方法上来,要设计问题启发引导学生进行思考。教学过程中要在强调教师的主导作用的同时,充分调动学生的学习积极性,达到双向互动。

“继电保护”课程涉及的内容多,具体运用非常复杂,要调动学生的积极性达到双向互动,必须根据具体内容,积极进行教学方法和教学手段的改革。

(1)采用现代化的教学手段:结合教学内容实行多媒体教学。多媒体教学优点是可以使学生以多种感官接受知识,易于理解,印象深刻,同时传递的信息量大,极大地提高了课时利用率。

多媒体具有多种媒体、超文本、超媒体的功能,它集文字、声音、图像、静与动于一身,代表着未来教育发展的方向。因此,课题组开发了适用于本课程教学要求的多媒体教学课件。此外,由于本课程的许多教学内容与生产实际背景密切相关,通过录制与生产实际背景相关内容的教学视频,可以让学生直观地了解到生产实际中继电保护装置的实际安装、调试过程的各个环节,使他们在集声、像于一体的多媒体环境中,轻松愉快地接受和理解复杂、枯燥的安装调试过程,深化知识的理解和掌握。

(2)启发式教学法:改变以教师“教”为中心的灌输式的传统教学模式,采用启发式教学方式,使学生成为课堂的主体,教师们在授课中注重与学生交流,经常提出问题,引导学生的思路。

(3)理论实践一体教学法:把理论和实践有机的结合起来,达到学以致用的学习目的,提高学生分析问题,解决问题的能力,并加深对理论知识的理解。

例如在教学过程中增加了线路微机保护装置测试的内容,安排学生学习利用北京博电公司生产的继电保护PW测试仪对WXH-802线路微机保护装置进行线路微机保护的检验工作。

(4)分组讨论教学法:课程的某些内容可以采用分组讨论的教学方法进行,这种方法促进了学生积极思考,积极行动,学生的积极性非常高,教学效果良好。

(5)案例分析法:课程教学中我们还采用案例教学法例举来自电力生产现场的实际事故案例,引导学生进行事故原因分析,电力作业的危险点分析,提出危险点控制措施,使学生深刻领会到电力系统继电保护原理及运行过程中安全措施及重要性,增强了安全意识,同时提升了学生的分析问题,解决问题的能力。

2.3 加强实验室建设

传统的继电保护实验室进行的实验项目主要是传授继电保护基本知识,同时消化、巩固学过的理论,使学生掌握基本的实验规范和方法,培养基本的实验操作能力。这类实验主要包括以下几个实验:电磁型电流、电压和时间继电器电气特性试验;阶段式电流保护实验;功率方向继电器试验。

2009年,我院新增加了微机保护试验台,每一个实验台均可以完成各种电压等级的线路和元件的微机保护,方便学生做各种微机保护功能实验。并能够通过投退不同的保护功能组建不同的对象保护装置。学生通过保护功能单元的学习,不但可根据相应的保护功能实验熟悉各种具体的保护装置,还可以对不同对象保护功能的选择有所了解,为以后从事工程设计或程序设计提供便利。

由以上两部分组成的继电保护实验室不仅能够完成常见继电器特性实验、常见继电保护原理实验、微机线路保护实验、微机变压器保护实验和微机发电机保护实验,还可以由学生自行设计完成相关的综合实验,还能够为学生的毕业实习、毕业设计提供一个实验条件完善、技术先进的实验平台。总之,良好的实验实习条件才是提高学生实践、创新能力及就业竞争能力的保障。

2.4 改革考核评价体系

考核评价体系的改革要立足于正确引导学生在打好坚实理论基础的基础上,培养和提高分析问题与解决问题的能力。鼓励学生发挥创新思维和创新能力。从基础理论知识的掌握、专业技能的运用、设计性实验及综合性实验的实施等多方面进行综合考核,加大实验环节的考评比例,从制度上鼓励学生进行发散思维、求异思维。

教学方式改变以后,相应的考试方式也进行了改变。过去是靠期末一张理论卷来定成绩,只注重工作结果考核的这种做法与职业技术教育的培养目标是不相符合的。为此,将考试方法改革为:学生本学期本课程的成绩=工作过程考核成绩×20%+阶段作业考核成绩×20%+工作结果考核成绩×35%+(方法能力考核成绩+社会能力评价成绩+知识目标考核成绩)×25%。

3 教改效果

通过多媒体、视频资料、丰富的实验等教学手段让学生在情境中去认识各种继电保护的构成、工作原理、运行特点和整定计算等内容。在教学过程中明确工程概念,树立工程意识,让发电厂、变电站情境贯穿于学生整个学习过程,强化实践操作和解决工程实际问题能力的培养。

继电保护课程教学改革不仅仅是单纯的课程改革,而是一项实实在在的教学质量系统工程。最终的成果应体现在学生学习质量、学生的就业率和学生为社会所能创造的价值上。

[1]李德仁.试论高等学校的素质教育[J].学位与研究生教育,2000(2):5-8

[2]张保会、尹项根.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.6

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