《电力系统继电保护原理及测试》互动式学习模式研究

张嵩 丁广乾

摘 要：《电力系统继电保护原理及运行》是发电厂及电力系统专业、电力系统继电保护及其自动化专业和供用电专业的一门职业能力形成领域课程，在形成学生专业能力方面起到了非常重要的作用。同时这门课程理论性太强，不太适应高职高专的教育理念。根据高职高专的实际需要，我们开发了《电力系统继电保护原理及测试》课程，并进行了课程的互动式学习模式研究，以期达到预期的学习效果。

关键词：电力系统；继电保护；互动式学习；模式研究

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）02-0047-04

Abstract： "Power System Relay Protection Principle and Operation" is a professional competence formation course for power plant and power system professional， power system relay protection and automation specialty and power supply and professional. It has played a very important role in forming students' professional competence. At the same time， this course is too theoretical and not suitable for the educational philosophy of higher vocational colleges. According to the actual needs of higher vocational colleges， we developed the course "Power System Relay Protection Principles and Testing" and conducted an interactive learning model study to achieve the expected results.

Keywords： Power system； relay protection； interactive learning； model study

電力系统继电保护是电力系统中的一个重要专业和课程方向，它是在电力系统发生故障或不正常运行状态时，迅速而有选择性地切除故障元件，从而保证电力系统其他非故障元件能够安全可靠运行。继电保护一词泛指继电保护原理、继电保护整定技术及各种继电保护装置与系统[1]。目前，发电厂及电力系统专业、电力系统继电保护及其自动化专业和供用电专业一般会开设两门相关课程，即 《电力系统继电保护原理及运行》及《电力系统继电保护测试技术》，前者侧重于原理，后者侧重于应用。根据高职高专的理念和对学生专业能力形成的要求，我们将这两门课合并为《电力系统继电保护原理及测试》课程。本文将对课程进行互动式学习模式的讨论。

一、课程采用的教学模式和存在的问题

《电力系统继电保护原理及测试》课程目前在三个专业均有开设，根据在专业能力形成过程中所占的地位不同，所侧重的内容和课时不尽相同。在教学模式上，还是采用传统的教学模式：即利用板书或者多媒体课件形式，将继电保护原理及其实现方法按照教材的章节和顺序进行课堂讲授，这主要存在以下几个问题。

（一）重理论，轻实践，无法提高学生的实践能力与创新精神

对教师而言，继电保护原理单纯靠板书或多媒体课件较难讲透；对学生而言，继电保护内容比较抽象且实践性强，知识描述更需要形象化演示去理解，配合学生自主实践学习才会有好的效果。比如，“零序过电流保护原则上是按照躲开在下级线路出口处相间短路时出现的最大不平衡电流来整定”，若单纯由教师口头讲授原理，学生难以理解；“微机继电保护”课程主要分析现代数字式继电保护软硬件相关知识，内容涉及原理、保护算法、硬软件设计方法等。若单纯讲解微机继电保护算法，则学生难以消化，从而会削弱其学习的积极性[2]。

（二）教学理念不够强，教学内容需要优化

继电保护课程与很多后续的专业课程和实习有很多联系，但教学上往往孤立、脱节，缺乏全局梳理，使学生对继电保护完整系统缺乏全面认识。课堂上，教师若能将继电保护教学作为一个整体，以实例联系相关课程内容，紧跟行业发展前沿并且结合实践，教学效果会更好；此外，目前继电保护教科书内容繁多，与其他专业课程也有所重复，需要对课程内容进行整合优化[3]。

（三）学生自主选择力不强

不同专业的学生对继电保护内容的学习重点各有不同，部分学生未来并不从事继电保护工作。目前情况是，继电保护课程教学课时相对较多，内容覆盖比较全面，对于不是继电保护专业的学生来说内容比较困难，学生根据自己情况自主选择的能力不够强。为此，以学生为本，可以在课程内容的选择上稍做一些调整。

（四）学生的学习积极性不高

在传统教学模式实施过程中，教师在课堂上占主体地位，学生在下面被动的听，参与课堂的积极性不高。学生没有参与学习的欲望，也没有被课堂吸引到。很多学生在课堂上玩手机、睡觉，课堂学习效果非常不好。

综上所述，现有的课程教学模式是一贯沿用的传统教学模式，已经不适应高职高专教育的发展需求，不能给学生带来好的学习体验，急需改革。

二、课程内容的改革

《电力系统继电保护原理及测试》课程专业性非常强，目前开设的三个专业中，电力系统继电保护与自动化专业对课程内容的要求最高，而供用电技术专业对课程内容的要求最为弱化。现以电力系统继电保护与自动化专业（下文简称保护专业）为主介绍课程内容的改革情况。

（一）以从事保护专业需要的业务能力为依据，将课程模块化

职业教育的发展规划与普通高等教育是不一样的，要发展有特色的职业教育，做适合发展规划的课程梳理，就要认真领会相关教育文件的精神。梳理相关文件关于职业教育开展的要求，对应课程寻找课程的支撑点和特色，整体把握课程并找到切入点[4]。

高职高专教育强调学生专业和业务能力的形成。在课程内容的改革上就要“反其道而行之”，看一下专业能力形成过程中需要课程提供什么样的支撑。根据职业要求相关文件精神，对照继电保护专业岗位标准对职业能力的要求，分解职业能力形成所对应的课程知识点，整体把握课程，制定课程标准和整体教学设计。需要的东西就讲，不需要的略去。经过课程的分析整合，我们把《电力系统继电保护原理及测试》课程分解为“线路保护原理及测试”、“变压器保护原理及测试”和“母线保护原理及测试”三个模块。

（二）在课程实施方面摒弃教师主讲的过程，强调工作任务导向，以实操为主，理论知识为实操做铺垫

结合学院优质的实训资源，课程完全可以实现任务导向的教学方式。给出一个工作任务，为了完成工作任务要进行理论知识的铺垫，最终完成工作任务。比如工作任务为“220kV知安线线路保护定检”。要完成这个工作任务，首先要指导这条线路上都配置了什么保护装置，这就需要保护配置方面的知识；在确定了保護装置之后，就知道了装置配置的保护类型，这就涉及到了具体保护的原理和整定基本知识。在完成了这些理论知识铺垫之后，就可以进行保护装置功能的测试了，在完成单体调试和整组传动之后，整个工作任务就完成了。在这个过程中，学生不但学习到了理论知识，还锻炼了生产现场需要的时间技能。

好的课程内容更需要好的教学模式作为支撑，才能做到课堂效果的最大化。所以如何提高学生的课堂参与度，如何把控大量的课下时间不被浪费，这些问题都指向一个方向，那就是互动式学习模式的研究势在必行。

三、互动式学习模式的研究

1986年叶澜先生重新认识了影响人发展的因素，提出了“二层次三因素论”。她认为，以对人的发展的影响性质为依据，可以把影响人的发展的因素分为二个层次，三大类因素：第一层次是对个体发展的潜在可能产生影响的因素，包括个体自身条件和环境条件两大因素；第二层次是对个体发展从潜在可能转化为现实产生影响的因素，指的是发展主体所进行的各种类型的活动。课题组还任务，有组织、有目的、有计划的组织教育活动，在人的发展中起着十分重要的作用。所以，开发互动学习模式可以提高学生的学习积极性和专业课学习的热情，从而提高学生的专业技能，促进其专业能力的形成。

互动是指在一定社会背景和具体情景下，人与人之间发生的各种形式、各种性质、各种程度的互相联系、作用和影响。“互动式”学习是师生共同参与的教学过程，是互相交流、互相碰撞、师生之间的情感交往、沟通的过程；并通过这一过程，产生教学共振、达到教学效果的一种教学形式。“互动式”学习模式是以培养学生自主意识和创新能力，以“让学生爱学、会学、善学”为目标的教学结构模式。

互动式学习模式基于“建构主义理论”、“全面发展教育论”等教育学的理论，应该在“科研目标”、“育人目标”和“工作目标”上多下功夫。互动学习模式具体表现为教师的主导施教和学生的主体认识相辅相成的活动过程，即教和学之间相互联系，相互促进，有序发展的整体性活动。通过调节生生关系及其相互作用，形成和谐的师生互动，生生互动、学习个体与教学中介的互动，强化人与环境的影响，以产生教学共振，达到提高教学效果的一种教学法。在实现形式上，互动式学习模式不应该只局限于课堂之上，还应该延伸到课余的时间，巩固课堂上的学习成果。

（一）课堂上可以实现的互动式学习模式探讨

课堂是学生和教师互动的过程。在以往的课堂上，教师总是牢牢把控着课堂的节奏，学生在被动的跟着老师走，总有掉队的学生。仔细想来，学生才是课堂真正的主体，课堂质量的评价是以学生对知识的掌握程度来衡量的，所以，作为老师应该学会把课堂还给学生，从课堂的主体地位中退出来。德国的胡戈教授有一个非常好的描述：“过去教师是权威，他提出知识并解释，试图让学生明白；现在教师是辅导人员，让学生通过了解和思考学习；而未来教师将类似于教练，类似于陪伴者和咨询者，学生是通过自己的体验进行学习”。我们应该致力于去做陪伴者和咨询者，在学生体验过程中给予答疑解惑，在学生体验过程中遇到困难时予以帮助。这个过程虽然漫长，但是作为教师要去努力达成这个过程。在课堂互动式教学模式的探讨上，主要考虑理论和实践教学两个方面。

1. 在理论学习方面的互动式学习模式探索

高职高专教育要求“做教学一体化”，但是在实践之前肯定有很多理论知识需要进行铺垫。所以在理论知识方面研究互动式学习模式还是很有必要的。

我在七月底的时候参加了山东职业技术院组织的中德教育体系和教学方法培训。我认为，在理论知识的学习方面，德国胡戈教授的学习方法就非常有效。

每一个学生在进入学校的时候基础都是不一样的，如果老师用同一个教学节奏去教的时候必然会引发学生的接受度不相同。所以胡戈教授强调，每一个学生的起点是不一样的，老师应该回到学生的起点，帮助学生成长。而每个学生都有自己的学习策略，老师该如何指导学生学习呢？那就是以学生为中心，老师从课堂中退出来（如图1）。

我们可以先来看几种学习方法（如图2，图3，图4）：

这是对于新知识的一种学习方法，从大家的个体思想逐步扩大到整个学习大组的成果，最终大组的展示可以汇聚成整个班级的学习成果。在整个过程中，教师一直在观察学生的学习状态和过程，适当的给予引导和点评。

“旋转木马学习法”分为多个阶段。阶段1：大约16个人相对坐/站在内圈和外圈。首先，外圈向内圈坐/站在自己对面的人报告自己所读到的内容。阶段 2：负责人/教师发出信号后，外圈顺时针移动一个座位，内圈逆时针移动一个座位。

内圈向外圈继续叙述所读过的和刚刚所听过的信息。阶段3：教师发出信号，继续旋转交换信息。在交换的过程中，大家都学到了自己需要的东西。[4]

胡戈教授特别强调学习成果的“可视化”。在我们完成一个工作过程的时候，要把学习的成果通过一张海报的形式展现出来。这张海报可以是思维导图，也可以是其他展现形式，要有一定的逻辑，要展现学生的学习过程和学习的结果，同时方便同学的对比。

在整个理论知识的学习过程中，根据知识的性质选用相关的学习方法，以学生为主体，提升整个课堂的学习效果。

2. 在实践操作方面的互动式学习模式探索

高职高专的学生最终要学会“做”。在这一点上，《电力系统继电保护原理及测试》这门课把实践目标定位在能够独立完成保護装置的单体调试上。这项工作是继电保护工应该完成的中级工作，也恰好是高职高专的学生应该达到的能力水平。

学校有着实训条件的先天优势，专业以校企合作、院校一体化办学为契机，对校内实训基地进行了改扩建，投入资金进行实训室的建设，精心搭建了基本实训平台、综合仿真实训平台、综合场景实训平台、生产现场实训平台相结合的“四位一体”的教学平台体系，较好地解决了理论知识传授与能力培养的有机结合问题，实现了专业教育和岗位工作的相互对接如图5。

在整个实践操作过程中，以任务驱动为导向，强调实训安全，严格工作过程，真实再现工作场景，强调学生的安全意识，规范学生的工作秩序，锻炼学生的专业能力。

（二）在课余可以实现的互动式学习模式探讨

课堂上的时间毕竟是有限的，要想学好一门职业能力学习领域课程，仅仅靠课上的时间是不够的，大量的课余时间正好可以利用。利用课余的时间存在两个问题，第一个是怎么让学生有兴趣在课余学习部分专业内容，第二个是课程专业性很强，很多学习内容都与实训设备有关，在课下实训室不开放的情况下，学生怎么进行有效的学习。

成立课程兴趣小组，以小组的力量带动整个班级学习氛围。在老师的指导下，班级根据平时上课的讨论小组，选拔骨干组成课程兴趣小组，在课下组织跟专业有关的活动，比如专业大讲堂或者辩论赛等等。

《电力系统继电保护及测试技术》是一门实践性特别强的职业能力领域课程，课程里面涉及到的保护装置的测试一般是在继电保护实训室或者继电保护仿真室内完成。在课程中可能涉及工位的问题，学生的训练时间有限。在课余时间实训室关闭或者短时间开放，无法满足学生训练的要求。根据高职高专学生的学习特点，探索继电保护测试针对高职高专学生的实训仿真可行性。如果计划可行，学生可以在课下根据自己的时间安排进行保护实训的训练，对提高自身的实践动手能力有非常大的帮助。

四、结束语

通过对课程互动式学习模式的研究，基本上形成了一套课堂+课余的完整学习模式。在后续的课程学习过程中，会推广使用这种学习模式，争取学习成果的最大化。

参考文献：

[1]黄永红，杨泽斌.电力系统保护与控制课程改革与实践[J].中国电力教育，2009（6）.

[2]何瑞文，陈少华.现代电力系统的继电保护课程教学改革与建设[J].电气电子教学学报，2004（3）.

[3]李文武，袁兆强.继电保护课程组教学改革的探索[J].中国电力教育，2010（12）.

[4]山东职业技术学院中德教学方法培训的相关笔记[Z].