基于应用型人才培养的多模式实验教学方法研究

汤三

摘要：地方高校是应用型人才培养的主力军，实验教学在应用型人才培养中起着重要的作用，教师在实验课堂中要以学生为主体，以应用型人才培养为出发点，不断改进教学方法和提升教学手段。本文以电力系统继电保护实验课程为例，探讨了仿真教学、案例教学、项目驱动教学等多模式实验教学方法。教学实践证明，能显著提高学生的实践操作能力、工程素养和创新意识，为应用型技术人才培养奠定良好的基础。

关键词：应用型人才；实验教学；继电保护实验

0引言

目前，地方高等学校在人才培养模式改革正进行的如火如荼，特别是应用型人才培养得到了极大的关注和重视。许昌学院也紧紧围绕社会需求，以着力提高应用型人才培养质量为目标，走以内涵提升为核心的转型发展之路，努力建设特色鲜明的高水平应用技术大学。实验教学在应用型人才培养中起着非常重要的作用，能够将理论知识转换为实践能力，沟通课堂教学与生产实际。实验教学在培养学生的创新意识，动手能力以及专业技能等方面发挥着不可替代的作用翻。如何合理安排实验教学内容、改变实验教学方式、促进学生在实验课堂的学习、思考、实践和创新能力，是实验教师应该认真对待和探索的课题。本文以电力系统继电保护实验为例，探讨多模式的实验教学方法在应用型人才培养中的促进作用。

《电力系统继电保护》是电气工程及其自动化专业的重要专业课程，主要讲述电力系统继电保护的基本原理、基本概念、构成及运行分析方法，是一门实践性非常强的专业课。许昌学院电力系统继电保护实验单独开设，拥有多台微机变压器保护测控实验装置及综合自动化监控主站的多功能实验室。笔者从事多年的电力系统继电保护实验教学工作，在教学过程中要以学生为主体，以应用型人才培养为出发点，培养学生的观察能力、分析能力、动手实践能力和创新能力，不断改革和探索，逐步形成以仿真教学、案例教学、项目驱动教学等多模式实验教学方法。

1仿真教学在实验教学中的具体应用

许昌学院电力系统继电保护实验室采用的是微机型保护测控实验装置，它的优点是能够实现复杂的运算功能和强大的通信功能，可以嵌入不同的软件实现不同的智能化功能，但也有其十分明显的缺点，学生在微机型实验平台上完成实验，缺少对具体继电保护器件的直观认识，无法感受能量在电力系统中的传递和保护动作的发生，使得学生难以充分理解微机继电保护各组成部分的作用以及各环节的数据变化情况，仿真实验可以解决这方面的不足。

仿真教学的电网仿真模型和微机继电保护仿真模块由Matlab软件构建并进行测试验证，经由多媒体系统演示。Matlab软件仿真如图1所示，由Matlab中的电力系统元件库和Simulink工具箱搭建电网中的变压器、线路等电气设备，根据实验室微机继电保护试验台设置参数模型以便与其保持相对一致性，根据实验室所设实验项目来构建仿真模块的保护类型。

输电线路、变压器、电机等电网元件都可在该在Matlab仿真平台进行继电保护仿真实验。通过生动形象的图像界面，可以方便地展示电力系统中电流、电压和能量在保护动作发生过程的变化情况，为学生提供一种直观的视觉感受，把抽象的知识现实化，有利于学生对继电保护整个过程进行清晰的认识和分析。

2案例教学在实验教学中的具体应用

实验课堂上的实验项目都是在特定条件下通过调节电流、电压的变化以达到继电保护动作发生的条件而动作的，与电力系统中实际发生的继电保护还是有很大的区别，真实的继电保护动作可能是由各种因素引起的，不单单是电流和电压的变化情况。如何在生产实际和实验教学间建立起一种联系，既能促进学生对工业现场的认识，又能通过实验来达到认知的目的，在实验课堂中考虑引入案例教学法。

案例教学法是一种理论联系实际、启发式的行之有效的教学方法。实验课堂本身就是一种典型应用的案例教学，通过精选与实验项目相关的继电保护真实案例（事故），让学生对生产现场有直观的了解和认识，对案例进行分析，找到保护发生的原因并分析其在保护中的作用，从而解剖影响保护事件的其他因素，总结继电保护的特性，最后用继电保护实验的方式重现保护动作的发生，通过这样“果-因-果”的教学方式，调动学生的学习积极性，培养学生的工程分析能力和解决实际问题的能力。

例如，变压器的比率差动保护能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，是变压器的主保护，是电力系统继电保护中一个十分重要的实验内容，在实验课堂中引入真实的继电保护案例。

案例引入（端子排螺丝松动导致差动保护动作）：2004年10月17日0时48分某电厂发电机主变压器A相CT低压侧转接端子排绝缘击穿，造成CT二次侧短路，差动保护动作，机组跳闸。检查发现主变压器辅助电源箱内x2端子排的01、02、03号端子烧焦；端子排上方二次电缆芯外绝缘不同程度烧脱，铜线裸露：其中少部分电缆芯外绝缘烧熔粘结在一起。经过更换x2端子排的01、02、03号端子，测量低压电阻正常。9时00分，发电机并网。

案例评析：通过该案例使学生明白，接线端子短接片的螺丝松动也可以造成变压器差动保护动作。在实际操作过程中，要重视每一个环节，认真检查每一个步骤，一时疏忽，就可能酿成大错，造成重大损失。

3项目驱动教学在实验教学中的具体应用

传统的实验教学多为教师讲解，学生接线，进行验证性实验，在整个实验过程中学生缺少独立性，不能从实验的基本意义出发去理解分析，也无法发现在实验中可能出现的问题并寻求解决的办法，不利于培养学生的思维能力和自主学习能力，更何谈创新能力的培养。

项目驱动教学法是教师和学生在实验室通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。这种教学模式的特点是以学生为中心，教师在教学过程中起引导和促进的作用。在教学过程中需要根据课程的特点和实验室的具体情况来设置实验项目，并要求学生提前理解和储备与该项目相关的基础专业知识。

例如，将输电线路三相自动重合闸实验作为电力系统继电保护实验课程的项目让学生进行项目驱动分析实验。自动重合闸装置是将因故跳开后的断路器按需要自动再投入的一种自动装置。电力系统运行经验表明，架空线路大多数的故障都是瞬时性故障（如雷擊、风害等），永久性故障一般不到10%，因此，在继电保护动作切除故障之后，电弧将自动熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。因此，自动将断路器重合，不仅提高了供电的可靠性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送点容量。让学生根据实验平台的条件来设计分析重合闸与电流保护的配合过程以及重合闸与继电保护的配合问题。

学生在进行项目的过程会遇到各种疑难问题，要学会分析和描述出现的问题，并与实验教师沟通交流，找出解决问题的方案，最后进行项目的验证和实验分析。

4结语

实验实践教学工作在应用型人才培养中具有十分重要的作用，是培养学生实践操作能力、工程意识、创新思维的主要的教学方式和方法。在电力系统继电保护实验课程的教学实践过程中，教师不断进行探索和改革，并结合学生特点的变化，逐步引入了仿真教学、案例教学、项目驱动教学等多模式的实验教学方法，通过在课堂中的实践和检验，不断改进教学方法和手段，以学生为主体，强化实验实践教学在应用型人才培养中的作用，教学实践证明，教学研究改革能显著提高学生的分析和解决实际问题的能力、动手实践能力和创新能力，为应用型技术人才培养奠定良好的基础。在以后的教学过程中，将进一步探索各种新的教学模式在实验教学中的应用。endprint