高职继电保护课程信息化教学改革探讨

王海军 姚绍汉

南京铁道职业技术学院 江苏南京 210031

高等职业教育作为主要培养服务类技术技能人才的教育模式，在整个教育行业中举足轻重。2021年4月13日，习近平总书记对职业教育工作作出重要指示：在全面建设社会主义现代化国家新征程中，职业教育前途广阔、大有可为，要深化产教融合、校企合作，深入推进育人方式、办学模式、管理体制、保障机制改革，加快构建现代职业教育体系。因此，通过课程改革的方式办好职业教育非常重要。

随着科技的发展，中国高铁和特高压电网成为我国对外的科技名片，为了能够配合我国“一带一路”政策，与之相关的高等职业教育也需要进行育人方式的改革，继电保护课程作为铁道供电、电气工程相关专业的重要专业课程，需要逐渐从传统的教学方式向数字化、信息化教育教学方式进行过渡，因此，需要提前做好相关课程信息化改革，才能更加符合实际的发展。

一、现阶段继电保护课程授课现状分析

继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施，对于整个电力系统至关重要，是电网稳定、安全运行的保障。因此，继电保护技术是供用电技术、铁道供电等专业和核心课程之一。现阶段继电保护课程授课的主要问题有如下几个方面。

(一)理论教学时长较短，合理的专业教学体系安排难度大

高职教育一般只有三年，其中第五、六学期一般为实训、实习等环节，无法开设理论课程，而第一至第二学期一般安排基础课程，因此，只有第三至第四学期开设专业课程，专业知识学习较少。其次，体系也不太合理，以供用电技术、铁道供电技术等专业来说，一般在第一学期同时设置电工基础和高等数学。很多同学没有高等数学的基础，对于电路、电工中的动态电路的理解较难，给后期专业课程的学习增加了难度，尤其是专业核心课程之一的继电保护技术课程，该课程涉及前期课程电工基础、电力系统理论、电机学、变电所一次系统等众多课程知识，由于前期基础不足，教学和学习难度可想而知，给教师教学和学生学习的带来了极大的不便。

(二)授课内容偏重理论，学习的这部分理论与实际运行在继电保护装置的控制原理有差距

虽然课时不多，考虑到学生的入门知识的重要性，为了使学生理解继电保护的基本原理，教师授课过程中一般会偏重理论，选用的教材涵盖了继电保护的各种理论，但是所选知识大多比较陈旧，只是体现了大而全，很多理论在实际的继电保护中几乎淘汰，使用的原理与实际运行相脱节。学生在后期的实习实践中无法对接，学习技能的高职学生不能很好地掌握现场的设备运转特性。

(三)实训实践设备的可操作性与现场设备的高科技性相矛盾

为了使学生更好地理解继电保护的知识，开设了实训实践教学内容。考虑到学生基础知识较少，实践内容采用的设备主要以早期使用的继电器组合逻辑装置为主，该装置可以很好地让学生了解继电保护的原理，但是随着科技的发展，现场的继电保护装置采用的是微机保护，和继电器组合逻辑装置完全不在一个科技时代，且微机保护涉及的科目非常多，学生学习完全掌握不到实际运行设备的实作条件，所以高等职业技术的学生实践意义不大。

(四)上课过程中主要以传统讲解为主，信息化的手段和资源较少

现在教学过程中主要以课堂授课为主，虽然老师在备课、授课过程中使用了部分电子信息的手段，授课内容中也加入了丰富的实践案例，但是由于信息化的手段有限，信息化的资源较少，学生动手的机会较少，一旦课堂教学结束，学生很难复现上课的内容，使学生的理解难度加大。

二、继电保护课程教学改革建议与设计

根据以上的分析，继电保护课程现阶段存在一定的教学改革要求，在信息技术快速发展的今天，在实习实训期间开展一定时间的网络课程或者线上课程，既可以满足实习实训的要求，又可以通过信息化手段深入实作的过程，为学生考虑安全用电和培养学生的工作习惯奠定一定的基础。因此，对于继电保护课程教学改革建议主要如下。

(一)适当考虑课程的衔接，合理规划专业教学体系

现阶段的教学计划主要将第五、六学期设置为校内实训和校外实习，考虑职业教育实习的问题，学生外出实习阶段中，由于在校外实习，部分企业管理松懈，同时由于学生没有工伤保险、社保以及职业资格证明，因此继电保护相关的学生进入到单位后很少有动手操作的机会。鉴于此，可以在信息化背景下适当调整课程体系，缩短校外实习的规定实践，加大校企合作、双元育人的力度，充分结合行业标准进行实习，将实习时间在教学过程中体现。如第五学期整体在校内学习，将实训的内容分解到相关课程中，既保证了课程衔接，也考虑了学生的学习内容；第六学期根据学生获取职业资格的情况，可以设置部分时间在校内实训，部分时间在校外实习。

(二)开拓校企合作，高质量完善教学教材

积极探索校企混编教学团队的建设，引进企业的力量，根据企业实际生产过程中的运行设备，总结新设备的理论和操作方法，开发适用于专业发展的高质量教材，同时依据设备运行原理安排相关的基础理论，这样将极大提高高职学生在后期实习实践中对现场设备的适应能力，达到培养“技能大师”的目的。

建设新教材时，可以充分发挥信息化手段，建设基于电子信息技术的活页式教材，这将为后期专业的信息化建设提供有力的支撑。尤其在信息技术发达的现在，学生教材如果不能通过信息化体现，那么学生就很难接触部分继电保护的最新知识，同时采用信息化电子版教材和在线手段，让学生更加及时地学习相关内容。

同时可以充分借鉴“1+X”证书、企业或行业职业体系鉴定有关的材料，或者与企业专家共建，让学生更加及时地学习当前的最新知识、最新操作规程，为其后期与企业的对接奠定基础。

(三)信息化实训设备的开发

由于继电保护设备专业性比较强，学生理论学习和实际运行设备差距较大，因此为了更好地培养学生理解专业知识，对继电保护原理和设备采用基于信息化的实训设备开发，利用虚拟仿真技术、VR、AR等信息化手段，改善学生实训的条件，吸引学生的学习兴趣。

由于继电保护技术实训过程中面对的实际电压较高、电流较大，因此除了在实训设备本身设置各种安全保护装置外，还需要教师的参与、指导。而虚拟仿真技术具有可重复性和安全性，学生学习后可以自行加以训练，不仅极大地调动了学生学习继电保护专业的主动性，而且也给学生学习信息化技术提供了环境。同时也可以设置简单的问题，让学生采用自己的想法进行钻研，提高学生的科研思考能力和解决问题的能力。

如图1为开发的基于Matlab的线路保护，通过信息化的知识，学生可以快速掌握相关的知识。

图1 Matlab仿真线路三段保护

如图1，通过Matlab开发的仿真线路三段保护在教学系统中得到了应用。系统正常运行时，第一段线路末端在0.3秒后三相短路，系统延迟0.5秒后保护动作，得到的系统三相电流的运行图如下图2。

图2 在运行0.3s后发生短路的电流图

该图形象直观地反应了电力系统各相电流的变化，同时可以观察保护动作的时间、电压的变化等参数，由于可以不在实验室实验，不涉及高电压和大电流，学生可以在自行训练过程中，根据不同的电压等级、故障电阻的大小进行多次训练，形象生动，方便理解电流电压的关系。同时通过以上的联系增强相关课程的理解，起到相互促进的作用，在实作训练前大大提高了学生的认知程度，起到了良好的课程先导作用。

(四)加大信息化资源库建设

在正常上课时，学生收获的知识是教师在课堂授课完成的，一旦下课后想继续了解相关知识，只能通过回忆教师课堂的讲课、自学、同学相互研究或者请教教师完成，学习的途径非常单一。

通过建设信息化资源库以及微课、在线开放课程、优质课等各种视频资源教程，引入各类信息化的助学资源，极大方便了学生的学习。一旦信息化资源库建成并完善，学生不仅可以在课堂中获取新知识，而且可以通过资源库反复学习，对于不太清楚的、难度加大的内容反复学习，直到弄通弄懂为止，极大挖掘学习效率，充分利用了学习时间，为学生对于整个专业的理解奠定基础。

在信息化的背景下，教师通过互联网手段进行授课，为了最大限度地将最新的知识传递给学生，同时也便于学生实时资讯问题，信息化资源库的建设就非常重要。

三、总结

继电保护是铁道供电、供用电技术等专业的核心专业课，随着科技的发展，原先的传统教学已经不足以满足专业发展的要求，因此信息化引入后的课程改革势在必行，可以通过对教学大纲、课程体系等的试探性改革，对教材、实训设备和信息化资源的建设，尤其是在信息化快速发展的背景下，基于信息化的课程改革，形成以学生为主导的教学模式，让学生从课程改革的浪潮中学到一技之长，对于学生的学习和专业综合能力的提高有很大的意义。