“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程作業(yè)教學(xué)模式探索

摘 要：為適應(yīng)工程教育培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的要求，描述了“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程作業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)，進(jìn)一步從教學(xué)目標(biāo)、對畢業(yè)要求的支撐和教學(xué)模式三個(gè)方面，給出了具體實(shí)施“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程作業(yè)的途徑，為工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下電氣工程類專業(yè)課程教學(xué)改革提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：工程教育；繼電保護(hù)；課程作業(yè)；教學(xué)模式

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際認(rèn)可的工程教育質(zhì)量保障體系，工程教育專業(yè)認(rèn)證要求確認(rèn)工科專業(yè)畢業(yè)生是否能夠符合行業(yè)公認(rèn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，工程教育專業(yè)認(rèn)證將學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成作為中心任務(wù)，并據(jù)此建立專業(yè)課程體系，配置教學(xué)人員，配置學(xué)校條件，它還強(qiáng)調(diào)建立專業(yè)的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，確保專業(yè)培養(yǎng)的質(zhì)量和專業(yè)培養(yǎng)的活力。[1-2]

本文工程教育認(rèn)證條件下電氣工程及其自動化專業(yè)課程教學(xué)改革為背景，對“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程作業(yè)的教學(xué)模式進(jìn)行探索，為培養(yǎng)“素質(zhì)高、能力強(qiáng)、應(yīng)用型”[3]的工程技術(shù)專業(yè)人才提供教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

一、課程作業(yè)及其特點(diǎn)

作為電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”具有理論與實(shí)踐并重的鮮明特點(diǎn)。課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)際教學(xué)中的兩部分內(nèi)容。其中，課堂教學(xué)以教師主導(dǎo)方式為主，講授繼電保護(hù)裝置的工作基本原理和配置整定原則等理論知識，實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生主導(dǎo)方式為主，學(xué)生按預(yù)定步驟對常見繼電器元件的工作特性進(jìn)行驗(yàn)證。主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)理論知識的傳授和實(shí)驗(yàn)方法的學(xué)習(xí)。

學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)的工程教育認(rèn)證于2016年開始啟動，為滿足工程教育培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的要求，“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程作業(yè)作為一個(gè)新的教學(xué)環(huán)節(jié)被納入課程體系，要求學(xué)生能夠主動完成具有相當(dāng)工作量的指定任務(wù)。課程作業(yè)與傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)不完全等同，是傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)面向工程教育的拓展。與傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)相比，課程作業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)擁有如下特點(diǎn)：（1）課程作業(yè)強(qiáng)調(diào)運(yùn)用多門課程知識完成，以提升學(xué)生基本理論的綜合運(yùn)用能力；（2）課程作業(yè)強(qiáng)調(diào)依托建模仿真軟件輔助完成，強(qiáng)化學(xué)生靈活運(yùn)用現(xiàn)代工程工具的能力；（3）課程作業(yè)強(qiáng)調(diào)綜合所學(xué)理論知識來分析問題和設(shè)計(jì)方案，培養(yǎng)具有解決復(fù)雜工程問題能力的學(xué)生。

二、課程作業(yè)的教學(xué)模式

（一）教學(xué)目標(biāo)

從支撐“高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”工程技術(shù)專業(yè)人才的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的視角出發(fā)，將“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程作業(yè)的課程目標(biāo)定位為：通過本課程對解決電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問題的鍛煉，使電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本原理、配置原則、整定原則和建模仿真方法為學(xué)生牢固掌握，該課程的目標(biāo)是使學(xué)生具備從事電氣工程設(shè)計(jì)和施工所需的工程意識、職業(yè)素養(yǎng)、職業(yè)道德和規(guī)范、環(huán)境和永續(xù)發(fā)展觀念，問題分析能力，設(shè)計(jì)能力，使用現(xiàn)代工具的能力，復(fù)雜工程問題解決能力以及工程制圖能力。

（二）對畢業(yè)要求的支撐

針對學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案制定的畢業(yè)要求指標(biāo)，“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程作業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果，需要體現(xiàn)和支撐以下畢業(yè)指標(biāo)。

（1）設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠進(jìn)行單元、系統(tǒng)或流程的設(shè)計(jì)/開發(fā)。

（2）使用現(xiàn)代工具：選擇或開發(fā)合適的軟件工具，利用計(jì)算機(jī)仿真方法，對電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、預(yù)測與仿真研究，并理解其局限性。

（3）工程與社會：理解電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問題與社會、健康、安全、法律以及文化等方面關(guān)系的復(fù)雜性。理解自己在電力行業(yè)實(shí)踐和解決電力系統(tǒng)復(fù)雜工程問題中的角色，以及應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。

（4）職業(yè)規(guī)范：理解并遵守電力行業(yè)相關(guān)的政策、法律、法規(guī)、職業(yè)道德等。

（5）溝通和表達(dá)：具有較強(qiáng)的書面表達(dá)能力，能夠獨(dú)立撰寫設(shè)計(jì)文稿、專業(yè)報(bào)告和科技論文等。

（三）課程作業(yè)的實(shí)施方法

教師基于某個(gè)實(shí)際工程問題制定設(shè)計(jì)任務(wù)，以任務(wù)書的形式對課程作業(yè)進(jìn)行公布。依據(jù)任務(wù)書和指導(dǎo)教師要求，設(shè)計(jì)任務(wù)需要以學(xué)生分工協(xié)作方式完成。。課程作業(yè)實(shí)施主要包括以下步驟。

（1）原始資料分析：任務(wù)書給定電網(wǎng)一次系統(tǒng)接線、設(shè)備銘牌參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行方式等。學(xué)生據(jù)此對各電力設(shè)備的等值序阻抗進(jìn)行計(jì)算，完成與電網(wǎng)各序阻抗相對應(yīng)的正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)和零序網(wǎng)絡(luò)的繪制。

（2）設(shè)計(jì)任務(wù)分解：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)工作量，將任務(wù)分解為幾個(gè)不同部分，每個(gè)部分均指定專人負(fù)責(zé)完成。指定一名同學(xué)為課程作業(yè)小組負(fù)責(zé)人，對組內(nèi)部協(xié)調(diào)和工作進(jìn)度進(jìn)行負(fù)責(zé)。

（3）課程作業(yè)內(nèi)容：電網(wǎng)元件的繼電保護(hù)配置方案的設(shè)計(jì)、電網(wǎng)短路故障電流的計(jì)算、繼電保護(hù)整定計(jì)算書的形成。

（4）建模仿真分析：依托學(xué)院實(shí)驗(yàn)室擁有的電力系統(tǒng)仿真軟件，對電網(wǎng)一次系統(tǒng)和繼電保護(hù)的仿真模型進(jìn)行構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)在區(qū)內(nèi)外故障下的動作特性的仿真分析，針對故障位置、故障類型、過渡電阻及其他因素對繼電保護(hù)動作特性影響進(jìn)行討論和給出結(jié)論。

（5）教學(xué)方法：不同于教師為主導(dǎo)的課堂理論教學(xué)，課程作業(yè)教學(xué)采用學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)方法，教師主要采用交互式的溝通方式，對設(shè)計(jì)中出現(xiàn)難點(diǎn)問題進(jìn)行啟發(fā)、引導(dǎo)和組織討論，督促學(xué)生自主完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)和撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。

三、教學(xué)效果

通過實(shí)施“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程作業(yè)教學(xué)項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生綜合所學(xué)電氣工程專業(yè)理論知識，依托電力系統(tǒng)仿真工具軟件，對簡單電網(wǎng)中電力設(shè)備繼電保護(hù)實(shí)施初步設(shè)計(jì)和性能分析，進(jìn)而掌握電力工程設(shè)計(jì)中所遵循的基本步驟、方法和規(guī)范。使學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自主探索精神得到激發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際解決復(fù)雜工程問題的能力得到提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐明.CDIO工程教育模式下應(yīng)用技術(shù)型軟件人才培養(yǎng)模式研究[J].科技風(fēng)，2016（07）：48.

[2]楊毅剛，孟斌，王偉楠.如何破解工程教育中有關(guān)“復(fù)雜工程問題”的難點(diǎn)——基于企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新視角[J].高等工程教育研究，2017（02）：72-78.

[3]王嚴(yán)淞.論我國一流大學(xué)本科人才培養(yǎng)目標(biāo)[J].中國高教研究，2016（08）：13-19+41.

作者簡介：楊文輝（1967-），男，云南曲靖人，博士，高級工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)與控制技術(shù)。