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摘 要:针对继电保护技术与运用课程建设,文章阐明了目前存在的问题和不足,从课程内容优化、教学案例整合、教学模式改进、考试形式改革等方面出发,提出了课程建设的具体实施方法。文章系统地总结了继电保护技术与运用课程建设中所取得的有益成果,展望了未来的课程改进方向,为新形势下面向硕士研究生的电力系统继电保护教学工作提供了参考。
关键词:继电保护技术与运用;教学案例;课程优化;专业人才
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2021)29-0131-05
Abstract: Aiming at the course construction of "Relay Protection Technologies and Applications", this paper states the current problems and deficiencies. From the aspects of course content optimization, teaching case integration, teaching mode improvement, and examination form innovation, the specific implementation methods of the course construction are proposed. Furthermore, this paper systematically summarizes the findings from the course construction of "Relay Protection Technologies and Applications", and the potential improving directions are obtained for the follow-up course construction. This study enables to provide a favorable reference for the teaching of Power System Relay Protection for master students under the new situation.
Keywords: Relay Protection Technologies and Applications; teaching case; course optimization; professionals
继电保护技术与运用课程是武汉大学电气与自动化学院研究生专业课程之一,其授课对象为学术型学位和专业型学位硕士研究生,旨在进一步培养研究生在电力系统保护与控制上的基础理念和专业知识,辅导其在未来的工作和就业上有更好的愿景。事实上,硕士研究生毕业后作为继电保护工作人员,通常在电力企业生产第一线从事运行、检修、调试和技术管理工作。这就要求从业人员既需具有扎实的专业理论知识,又要有较强的实际动手能力与严谨的工作作风。
随着电力系统继电保护领域的不断发展和企业、社会对专业人才需求的不断提升[1-3],针对研究生的培养,应持续探索和发现在当前社会形态下高层次专业人才培养的规律及相关特点,积极进行教学模式创新,找到有利于研究生综合素质提高、有助于科研创新能力塑造和独特个性发展的适用培养模式。一方面,需注重“工学”结合,开展不同短路故障工况下的保护算法案例教学,突出学生专业理论掌握和实际操作能力锻炼;另一方面,要注重对学生治学态度和集体协作精神方面的培养[4-6]。
本文阐述了继电保护技术与运用课程的基本情况,针对目前存在的主要问题和不足之处,提出了多方面的课程改革措施,并系统地总结了课程建设过程中所取得的有益成果,对未来的课程改进方向进行了展望。
一、课程基本情况
继电保护技术与运用课程教材为《微型机继电保护基础(第三版)》(杨奇逊、黄少峰编著,中国电力出版社),开课时间为每学年第二学期1~8周次,课程设置32学时,理论学时26学时,实验6学时,授课内容如表1所示。
二、课程问题和解决对策
(一)课程内容
近年来,电力系统继电保护技术的发展一直追随着电网革新的脚步。随着数据采集、信息通信、计算处理和现代控制技术的不断进步,原有的继电保护装置亦从单个电气元件构成的电磁型保护,发展到如今广泛使用的微机继电保护装置,乃至服务于我国坚强智能电网的智能化继电保护、网络化继电保护装置[7]。
为适应当下电力系统继电保护技术的发展,应调整优化课程教学内容,适当增加保护新技术、新原理的授课环节,尽可能淡化及避免过多过繁的公式推演,侧重从机制上讲清保护动作原理及其定值配合策略。除此之外,宜及时把数字化变电站、智能变电站现场的运行信息、管理方式引入到课堂中,使学生可以更真切地了解变电站现场的工作环境、运行职责及相关保护运维管理程序,从而提高学生的学习动力和自觉学习兴趣,促使整个学习过程由被动接受转变到主动参与。
在优化课程内容的过程中,可以适度将课程教学内容与电气行业资格认定标准有机地结合起来,一定意义上对实操和实践环节进行强化。在保留电力系統继电保护基础理论模型解析的同时,针对硕士研究生解决电气二次领域生产实际问题的能力进行培养。即:不仅要保证基础理论知识与应用技能培养相平衡,而且要彰显电气工程应用型专业人才的培养特点。
(二)教学案例
当前适用于继电保护技术与运用课程的教学案例还较为缺乏,案例模型的精确程度和覆盖广度都需要进一步完善。应吸收和借鉴国际继电保护领域的案例教学经验,建立以硕士研究生为中心、以教学案例为媒介、以解决保护运用问题为起点、以小组集体讨论为手段的综合教学体系,通过加强师生、生生之间的协同参与和交流对话,引导学生认知、发现和提出问题并找到攻坚克难的方法。 在教学案例整合中,应结合继电保护装置的应用要求,明确案例教学的设置内容、学时比例、授课顺序等具体安排,规范继电保护案例教学程序。充分利用教学资源库交互性强、共享性好的特点,满足学生自主学习需要。实际上,硕士研究生可以立足自己本科阶段对继电保护技术的理解、经验和心得体会,依托自身特定的科研研究方向,选用MATLAB、PSCAD/EMTDC、EMTP等仿真平台建设继电保护装置的多媒体案例教学资源库。
(三)教学模式
传统的教学模式通常是以教师为主导,按照设计好的课程课件进行章节顺序讲解,学生遵循老师的授课思路进行学习。尽管在授课过程中,老师会采取不时提问的方式来收紧学生的注意力,但是在原则上,这依旧属于一种被动式的知识获取,容易使得学生在上课时产生疲倦感和厌烦感。倘若继电保护的课时和内容上的安排锲合度较差,造成短时间内知识量过于集中,则会出现“满堂灌”的现象。这不仅是教学资源上的极大浪费,也将造成学生的知识吸收转化率偏低。
应使用“自我启发性”“积极讨论式”和“主动参与式”的教学方法,使得教学课堂更加生动活泼,提高学生的“抬头率”和“参与度”。在具体的教学手段上,宜充分发挥计算机、多媒体和手机移动互联网的优势,采取更具现代化和信息化的教学手段,为学生营造多维、丰富的学习环境。诸如使用自制教学课件和教学录像片,依托线上长视频播放平台,使得学生能够在教室投影屏幕、个人计算机、平板电腦甚至手机上观看继电保护装置现场录像片和电子课件,随时随地汲取继电保护知识。
(四)考试形式
原有的课程考试通常采用一卷定高低的试卷考查方式,注重于对电力系统继电保护算法、策略和应用配合方式等基础专业知识的考查。然而,硕士研究生教育毕竟不同于本科生教育。在掌握基本专业知识的前提下,更应鼓励学生探索未知科研领域,着手塑造其发散性思维,提高其寻求创新解决手段的能力。如何能让学生基于自身专业素养,发现继电保护装置应用中存在的问题,诸如具体动作场合中的保护灵敏性不足、适配性较弱、可靠性较差等缺陷,从而能够多层面思考并给出应对措施才是研究生课程考查的核心。
针对继电保护技术与运用课程,宜采用开放式的结课论文(研究报告)或大作业,探寻综合案例分析、随堂口试、结课论文答辩等多种多样的考试方式。在具体实践中,对学生成绩的评价机制和考核方式还要注重学习过程的评价。平时学习成绩可包括课堂提问、小组讨论、专题讲座、课后作业、研究报告等形式。在研究报告的考核设置中,可使学生根据自身的兴趣爱好选定相应的题目开展论述,诸如从保护算法改进、暂态特性分析、数据通信架构改良、二次系统设计等多角度引导学生从事报告撰写,而非给所有学生布置相同的报告题目。需要注意的是,应让学生明白报告考核之目的在于检验其对继电保护知识和应用技术的独有理解,并非以研究报告的页数和厚度为考核评价标准,禁止学术剽窃和同学之间的相互抄袭。
三、课程建设成果
(一)课程内容优化
在继电保护技术与运用课程中,补充了智能变电站、基于PMU相量测量单元的广域继电保护、交直流智能配电网等新技术、新原理的授课内容。图1为讲授的智能变电站分层示意图,图2为讲授的层次化保护信息流示意图。
通过及时把智能变电站现场的运行特性、维护方式、管理信息带到课堂中,加强了授课教师与学生的双向交流,引导学生在传统保护和现代保护之中综合思考,明确了继电保护技术的发展方向。
从强调电力系统继电保护基本理论与工程实践并重的角度出发,将教学案例同实际现场特性相结合,在对学生讲解保护算法、策略模型的基础上,使用相关电磁暂态/机电暂态仿真程序构建了实例电网的模型,进行了真实短路故障的反演和系统分析,模拟了继电保护的动作特性及电网暂态响应,使得学生更加直观地掌握了继电保护装置的动作全过程及其对电力系统运行的可能影响。
考虑到风机、光伏等新能源发电的快速发展,其短路电流特性与传统同步电机有着本质的差异,势必对继电保护装置带来影响。在课程内容优化中,适当讲解了双极式光伏发电、双馈风机和永磁同步风机的故障电流演变过程,和学生们简要讨论了新能源发电的规模化接入对电力系统继电保护动作特性的潜在影响,从故障快速检测、故障穿越运行和故障可靠隔离等角度出发,扩展性地探究了软硬件结合的保护改进措施和性能提升方法。
(二)教学案例整合
通过遴选继电保护装置的优秀案例,立足学生自身的创意、经验和科研方向需求,结合暂态仿真分析平台,建设了如表2所示的案例教学源。
(三)教学模式改进
对原有的灌输式教学模式进行了改进,鼓励学生根据继电保护技术与运用课程内容自制形式不限的教学课件,并进行自主授课。在学生自主授课的过程中,学生以小组为单位进行课程内容分解,个人讲课时间控制在20~25分钟,由老师、听课同学指出其授课中存在的不足之处,化被动为主动,从一个从属“聆听者”变成了课程“主讲者”。
除此之外,亦将继电保护课程教学延伸到了课堂以外。考虑到学生喜欢即时网络聊天和随时信息共享的特点,师生之间建立了QQ群和微信群。采取移动通信的方式与学生随时沟通互动,为学生答疑解惑和布置课程任务,并将继电保护技术的最新文献资料、现场规程规范和参考书目等上传到空间和微信群中实现共享学习。
(四)考试方式改革
根据继电保护课程内容设置和学生学习状况,采用了随堂测、口试、报告、程序建模仿真等综合多样的形式进行考核评估,绝大部分学生在结课时能够很好地达到课程预设目标。不仅提高了学生电力系统仿真软件的熟练水平,还加深了其对继电保护理论模型和实践知识的多层理解,培养了学生归纳总结的能力。此外,本课程组每学年对继电保护技术与运用课程考核结果进行认真分析和研究讨论,不断迭代改进教学工作。
四、课程建设讨论 (一)明确定位
经课程建设工作后,学生参与继电保护新原理、新方法的学习主动性得到了明显提升,但相比预期依然有改进空间。原因可能在于:手机和平板电脑等智能数码技术的普及一定程度上分散了学生的精力,同时其对自身学习的定位还存在模糊的地方,对继电保护专业的工作前景存在疑虑。
解决方法拟着手在:深入电力生产一线单位,了解电力企业及相关科研机构对继电保护专业人才培养的意见和需求,邀请行业内知名专家和企业技术骨干与学生面对面交流,使其更清楚地明白所学专业价值和发展前景。
(二)差异对待
在学生自主授课中,发现了个别学生准备不充分,存在对着讲义“念”课件的现象,且无法在规定的课时中完成内容讲授。通过课后交流,获悉这些学生对课件内容掌握较差,本科阶段基础不牢是其中的主要原因。事实上,研究生生源的多方出处需作为重要因素考虑在内。不同本科院校对电力继电保护课程的课时安排、教材选择和授课侧重点均有差异,学生的掌握程度和表达能力也有所不同。
解决方法拟着手在:在学生小组分解课程任务时,尽可能照顾到个体的独特性,量体裁衣地安排授课章节,而非粗暴地均分课程。最大程度地缓解学生畏难情绪,让其能全身心地投入课件制作和课程讲述,做到真正的有所思与有所得。
(三)丰富案例
案例教学资源库有待进一步扩充,关于保护算法类的案例还较为欠缺。后期拟增添更多数字式继电保护的算例程序。预建教学案例源如表3所示。
(四)紧跟前沿
当前智能电网技术的迅速发展对继电保护有了更高的要求,而数字化、智能化、网络化、集成化等不同的发展形式亦有了更多的述求[8]。图3所示,为考虑功能判断、自主巡检、辅助决策及数据统计分析的继电保护运维新平台设计架构[9],这无疑对继电保护发展做出了更深层次的探索。
总体而言,当前使用的继电保护教材依然较为滞后,专业知识的及时更新无疑是个非常重要的现实问题,单纯依靠教师在课堂上的点滴启发式讲解,还是不能系统地解决教材落后问题。
解决方法拟着手在:定期在课堂上组织硕士研究生对于最新专业学术文献的学习,拟重点从IEEE、Elsevier、Springer、中国知网等数据库遴选高水平SCI、EI和中文卓越期刊论文,按照理论分析、应用研究、设计开发、工程应用、文章综述等进行分类研讨,使得学生对于继电保护最新理论知识和发展现状有进一步的了解,为其今后从事电力相关科研工作打下坚实的基础。
(五)推广普及
教学案例课程的网络化和普及化尚有待进一步加强。受技术手段和环境资源所限,目前还未实现本课程教学案例与校外网的知识互联互通,尚缺乏足够数量的反馈意见对教学案例库进行修正,未能形成有效的教学案例评价体系。
解决方法拟着手在:充分调动师资和学生力量,通过在百度文库、电力研学论坛、电气与自动化学院官方网站等层面上实现教学案例课程同外网的互通互联。鼓励本校和外校学生以留言板、E-mail等方式对现有案例资源及使用情况提出反馈意见与建议,以便老师们及时查漏补缺,还可以通过统计课程资源的点击率,掌握案例课程的辐射效应和应用效果。
五、结束语
新形势下继电保护技术的不断发展,社会企业对电力领域专业人才要求的不断提高,继电保护课程教学工作需相应革新,适应时代进步。本课程组对继电保护技术与运用课程的改革进行了积极探索,从课程内容优化、教学案例整合、教学模式改进、考試形式改革等方面出发,提出了课程建设的具体实施方法,获得了较好的成效。结果表明:学生的专业兴趣和知识掌握程度得到了较大的提升,亲身参与课程案例建设的经历给予其更多的主动感和使命感。大多数学生做到了学和用的结合,在理论模型和案例实践方面有了更深的理解。
诚然,教学改革并非一蹴而就,尚需更多的时间和更强的师资力量去完成。后续将围绕继电保护技术与运用课程抓好课程组教师队伍建设,加大提高中青年骨干教师业务素质的力度,吸纳更多有新活力、新思想的年轻教师加入到继电保护课程建设队伍中来,实现新老有序交替、合理搭配,实现继电保护课程教学改革的持续接力。
参考文献:
[1]邓丰,唐欣.依托现代教育技术《电力系统继电保护原理》课程教学方法改革与实践[J].教育现代化,2018(50):346-349.
[2]刘飞,查晓明,徐箭.电力电子技术实验教学在新工科培养模式下改革与探索[J].高教学刊,2019(12):129-131.
[3]罗继东,刘润泽,刘文亮,等.基于电力行业标准的电力系统继电保护课程人才培养创新型教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2020(5):68-70.
[4]莫峻,蔡义明.关于“电力系统继电保护”课程教学改革探讨[J].教育教学论坛,2018(46):118-119.
[5]朱瑞金,张涛,龚雪娇.“微机继电保护原理”课程建设与改革研究[J].黑龙江科学,2019(5):21-22+25.
[6]侯娟,刘星洁,吴娟娟,等.电力系统继电保护实践课程混合式教学改革与探索[J].山东工业技术,2019(4):238.
[7]陈飞建,吕元双,樊国盛,等.基于信息融合的智能变电站继电保护设备自动测试系统[J].电力系统保护与控制,2020,48(5):158-163.
[8]任罡,李世倩,季宁,等.智能电网层次化广域保护系统的关键技术研究[J].电测与仪表,2020,57(17):93-98.
[9]李祖明,孙仲民,顾乔根,等.基于继电保护装置态势感知及辅助决策的智能运维系统[J].电力系统保护与控制,2020,48(19):142-150.
关键词:继电保护技术与运用;教学案例;课程优化;专业人才
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2021)29-0131-05
Abstract: Aiming at the course construction of "Relay Protection Technologies and Applications", this paper states the current problems and deficiencies. From the aspects of course content optimization, teaching case integration, teaching mode improvement, and examination form innovation, the specific implementation methods of the course construction are proposed. Furthermore, this paper systematically summarizes the findings from the course construction of "Relay Protection Technologies and Applications", and the potential improving directions are obtained for the follow-up course construction. This study enables to provide a favorable reference for the teaching of Power System Relay Protection for master students under the new situation.
Keywords: Relay Protection Technologies and Applications; teaching case; course optimization; professionals
继电保护技术与运用课程是武汉大学电气与自动化学院研究生专业课程之一,其授课对象为学术型学位和专业型学位硕士研究生,旨在进一步培养研究生在电力系统保护与控制上的基础理念和专业知识,辅导其在未来的工作和就业上有更好的愿景。事实上,硕士研究生毕业后作为继电保护工作人员,通常在电力企业生产第一线从事运行、检修、调试和技术管理工作。这就要求从业人员既需具有扎实的专业理论知识,又要有较强的实际动手能力与严谨的工作作风。
随着电力系统继电保护领域的不断发展和企业、社会对专业人才需求的不断提升[1-3],针对研究生的培养,应持续探索和发现在当前社会形态下高层次专业人才培养的规律及相关特点,积极进行教学模式创新,找到有利于研究生综合素质提高、有助于科研创新能力塑造和独特个性发展的适用培养模式。一方面,需注重“工学”结合,开展不同短路故障工况下的保护算法案例教学,突出学生专业理论掌握和实际操作能力锻炼;另一方面,要注重对学生治学态度和集体协作精神方面的培养[4-6]。
本文阐述了继电保护技术与运用课程的基本情况,针对目前存在的主要问题和不足之处,提出了多方面的课程改革措施,并系统地总结了课程建设过程中所取得的有益成果,对未来的课程改进方向进行了展望。
一、课程基本情况
继电保护技术与运用课程教材为《微型机继电保护基础(第三版)》(杨奇逊、黄少峰编著,中国电力出版社),开课时间为每学年第二学期1~8周次,课程设置32学时,理论学时26学时,实验6学时,授课内容如表1所示。
二、课程问题和解决对策
(一)课程内容
近年来,电力系统继电保护技术的发展一直追随着电网革新的脚步。随着数据采集、信息通信、计算处理和现代控制技术的不断进步,原有的继电保护装置亦从单个电气元件构成的电磁型保护,发展到如今广泛使用的微机继电保护装置,乃至服务于我国坚强智能电网的智能化继电保护、网络化继电保护装置[7]。
为适应当下电力系统继电保护技术的发展,应调整优化课程教学内容,适当增加保护新技术、新原理的授课环节,尽可能淡化及避免过多过繁的公式推演,侧重从机制上讲清保护动作原理及其定值配合策略。除此之外,宜及时把数字化变电站、智能变电站现场的运行信息、管理方式引入到课堂中,使学生可以更真切地了解变电站现场的工作环境、运行职责及相关保护运维管理程序,从而提高学生的学习动力和自觉学习兴趣,促使整个学习过程由被动接受转变到主动参与。
在优化课程内容的过程中,可以适度将课程教学内容与电气行业资格认定标准有机地结合起来,一定意义上对实操和实践环节进行强化。在保留电力系統继电保护基础理论模型解析的同时,针对硕士研究生解决电气二次领域生产实际问题的能力进行培养。即:不仅要保证基础理论知识与应用技能培养相平衡,而且要彰显电气工程应用型专业人才的培养特点。
(二)教学案例
当前适用于继电保护技术与运用课程的教学案例还较为缺乏,案例模型的精确程度和覆盖广度都需要进一步完善。应吸收和借鉴国际继电保护领域的案例教学经验,建立以硕士研究生为中心、以教学案例为媒介、以解决保护运用问题为起点、以小组集体讨论为手段的综合教学体系,通过加强师生、生生之间的协同参与和交流对话,引导学生认知、发现和提出问题并找到攻坚克难的方法。 在教学案例整合中,应结合继电保护装置的应用要求,明确案例教学的设置内容、学时比例、授课顺序等具体安排,规范继电保护案例教学程序。充分利用教学资源库交互性强、共享性好的特点,满足学生自主学习需要。实际上,硕士研究生可以立足自己本科阶段对继电保护技术的理解、经验和心得体会,依托自身特定的科研研究方向,选用MATLAB、PSCAD/EMTDC、EMTP等仿真平台建设继电保护装置的多媒体案例教学资源库。
(三)教学模式
传统的教学模式通常是以教师为主导,按照设计好的课程课件进行章节顺序讲解,学生遵循老师的授课思路进行学习。尽管在授课过程中,老师会采取不时提问的方式来收紧学生的注意力,但是在原则上,这依旧属于一种被动式的知识获取,容易使得学生在上课时产生疲倦感和厌烦感。倘若继电保护的课时和内容上的安排锲合度较差,造成短时间内知识量过于集中,则会出现“满堂灌”的现象。这不仅是教学资源上的极大浪费,也将造成学生的知识吸收转化率偏低。
应使用“自我启发性”“积极讨论式”和“主动参与式”的教学方法,使得教学课堂更加生动活泼,提高学生的“抬头率”和“参与度”。在具体的教学手段上,宜充分发挥计算机、多媒体和手机移动互联网的优势,采取更具现代化和信息化的教学手段,为学生营造多维、丰富的学习环境。诸如使用自制教学课件和教学录像片,依托线上长视频播放平台,使得学生能够在教室投影屏幕、个人计算机、平板电腦甚至手机上观看继电保护装置现场录像片和电子课件,随时随地汲取继电保护知识。
(四)考试形式
原有的课程考试通常采用一卷定高低的试卷考查方式,注重于对电力系统继电保护算法、策略和应用配合方式等基础专业知识的考查。然而,硕士研究生教育毕竟不同于本科生教育。在掌握基本专业知识的前提下,更应鼓励学生探索未知科研领域,着手塑造其发散性思维,提高其寻求创新解决手段的能力。如何能让学生基于自身专业素养,发现继电保护装置应用中存在的问题,诸如具体动作场合中的保护灵敏性不足、适配性较弱、可靠性较差等缺陷,从而能够多层面思考并给出应对措施才是研究生课程考查的核心。
针对继电保护技术与运用课程,宜采用开放式的结课论文(研究报告)或大作业,探寻综合案例分析、随堂口试、结课论文答辩等多种多样的考试方式。在具体实践中,对学生成绩的评价机制和考核方式还要注重学习过程的评价。平时学习成绩可包括课堂提问、小组讨论、专题讲座、课后作业、研究报告等形式。在研究报告的考核设置中,可使学生根据自身的兴趣爱好选定相应的题目开展论述,诸如从保护算法改进、暂态特性分析、数据通信架构改良、二次系统设计等多角度引导学生从事报告撰写,而非给所有学生布置相同的报告题目。需要注意的是,应让学生明白报告考核之目的在于检验其对继电保护知识和应用技术的独有理解,并非以研究报告的页数和厚度为考核评价标准,禁止学术剽窃和同学之间的相互抄袭。
三、课程建设成果
(一)课程内容优化
在继电保护技术与运用课程中,补充了智能变电站、基于PMU相量测量单元的广域继电保护、交直流智能配电网等新技术、新原理的授课内容。图1为讲授的智能变电站分层示意图,图2为讲授的层次化保护信息流示意图。
通过及时把智能变电站现场的运行特性、维护方式、管理信息带到课堂中,加强了授课教师与学生的双向交流,引导学生在传统保护和现代保护之中综合思考,明确了继电保护技术的发展方向。
从强调电力系统继电保护基本理论与工程实践并重的角度出发,将教学案例同实际现场特性相结合,在对学生讲解保护算法、策略模型的基础上,使用相关电磁暂态/机电暂态仿真程序构建了实例电网的模型,进行了真实短路故障的反演和系统分析,模拟了继电保护的动作特性及电网暂态响应,使得学生更加直观地掌握了继电保护装置的动作全过程及其对电力系统运行的可能影响。
考虑到风机、光伏等新能源发电的快速发展,其短路电流特性与传统同步电机有着本质的差异,势必对继电保护装置带来影响。在课程内容优化中,适当讲解了双极式光伏发电、双馈风机和永磁同步风机的故障电流演变过程,和学生们简要讨论了新能源发电的规模化接入对电力系统继电保护动作特性的潜在影响,从故障快速检测、故障穿越运行和故障可靠隔离等角度出发,扩展性地探究了软硬件结合的保护改进措施和性能提升方法。
(二)教学案例整合
通过遴选继电保护装置的优秀案例,立足学生自身的创意、经验和科研方向需求,结合暂态仿真分析平台,建设了如表2所示的案例教学源。
(三)教学模式改进
对原有的灌输式教学模式进行了改进,鼓励学生根据继电保护技术与运用课程内容自制形式不限的教学课件,并进行自主授课。在学生自主授课的过程中,学生以小组为单位进行课程内容分解,个人讲课时间控制在20~25分钟,由老师、听课同学指出其授课中存在的不足之处,化被动为主动,从一个从属“聆听者”变成了课程“主讲者”。
除此之外,亦将继电保护课程教学延伸到了课堂以外。考虑到学生喜欢即时网络聊天和随时信息共享的特点,师生之间建立了QQ群和微信群。采取移动通信的方式与学生随时沟通互动,为学生答疑解惑和布置课程任务,并将继电保护技术的最新文献资料、现场规程规范和参考书目等上传到空间和微信群中实现共享学习。
(四)考试方式改革
根据继电保护课程内容设置和学生学习状况,采用了随堂测、口试、报告、程序建模仿真等综合多样的形式进行考核评估,绝大部分学生在结课时能够很好地达到课程预设目标。不仅提高了学生电力系统仿真软件的熟练水平,还加深了其对继电保护理论模型和实践知识的多层理解,培养了学生归纳总结的能力。此外,本课程组每学年对继电保护技术与运用课程考核结果进行认真分析和研究讨论,不断迭代改进教学工作。
四、课程建设讨论 (一)明确定位
经课程建设工作后,学生参与继电保护新原理、新方法的学习主动性得到了明显提升,但相比预期依然有改进空间。原因可能在于:手机和平板电脑等智能数码技术的普及一定程度上分散了学生的精力,同时其对自身学习的定位还存在模糊的地方,对继电保护专业的工作前景存在疑虑。
解决方法拟着手在:深入电力生产一线单位,了解电力企业及相关科研机构对继电保护专业人才培养的意见和需求,邀请行业内知名专家和企业技术骨干与学生面对面交流,使其更清楚地明白所学专业价值和发展前景。
(二)差异对待
在学生自主授课中,发现了个别学生准备不充分,存在对着讲义“念”课件的现象,且无法在规定的课时中完成内容讲授。通过课后交流,获悉这些学生对课件内容掌握较差,本科阶段基础不牢是其中的主要原因。事实上,研究生生源的多方出处需作为重要因素考虑在内。不同本科院校对电力继电保护课程的课时安排、教材选择和授课侧重点均有差异,学生的掌握程度和表达能力也有所不同。
解决方法拟着手在:在学生小组分解课程任务时,尽可能照顾到个体的独特性,量体裁衣地安排授课章节,而非粗暴地均分课程。最大程度地缓解学生畏难情绪,让其能全身心地投入课件制作和课程讲述,做到真正的有所思与有所得。
(三)丰富案例
案例教学资源库有待进一步扩充,关于保护算法类的案例还较为欠缺。后期拟增添更多数字式继电保护的算例程序。预建教学案例源如表3所示。
(四)紧跟前沿
当前智能电网技术的迅速发展对继电保护有了更高的要求,而数字化、智能化、网络化、集成化等不同的发展形式亦有了更多的述求[8]。图3所示,为考虑功能判断、自主巡检、辅助决策及数据统计分析的继电保护运维新平台设计架构[9],这无疑对继电保护发展做出了更深层次的探索。
总体而言,当前使用的继电保护教材依然较为滞后,专业知识的及时更新无疑是个非常重要的现实问题,单纯依靠教师在课堂上的点滴启发式讲解,还是不能系统地解决教材落后问题。
解决方法拟着手在:定期在课堂上组织硕士研究生对于最新专业学术文献的学习,拟重点从IEEE、Elsevier、Springer、中国知网等数据库遴选高水平SCI、EI和中文卓越期刊论文,按照理论分析、应用研究、设计开发、工程应用、文章综述等进行分类研讨,使得学生对于继电保护最新理论知识和发展现状有进一步的了解,为其今后从事电力相关科研工作打下坚实的基础。
(五)推广普及
教学案例课程的网络化和普及化尚有待进一步加强。受技术手段和环境资源所限,目前还未实现本课程教学案例与校外网的知识互联互通,尚缺乏足够数量的反馈意见对教学案例库进行修正,未能形成有效的教学案例评价体系。
解决方法拟着手在:充分调动师资和学生力量,通过在百度文库、电力研学论坛、电气与自动化学院官方网站等层面上实现教学案例课程同外网的互通互联。鼓励本校和外校学生以留言板、E-mail等方式对现有案例资源及使用情况提出反馈意见与建议,以便老师们及时查漏补缺,还可以通过统计课程资源的点击率,掌握案例课程的辐射效应和应用效果。
五、结束语
新形势下继电保护技术的不断发展,社会企业对电力领域专业人才要求的不断提高,继电保护课程教学工作需相应革新,适应时代进步。本课程组对继电保护技术与运用课程的改革进行了积极探索,从课程内容优化、教学案例整合、教学模式改进、考試形式改革等方面出发,提出了课程建设的具体实施方法,获得了较好的成效。结果表明:学生的专业兴趣和知识掌握程度得到了较大的提升,亲身参与课程案例建设的经历给予其更多的主动感和使命感。大多数学生做到了学和用的结合,在理论模型和案例实践方面有了更深的理解。
诚然,教学改革并非一蹴而就,尚需更多的时间和更强的师资力量去完成。后续将围绕继电保护技术与运用课程抓好课程组教师队伍建设,加大提高中青年骨干教师业务素质的力度,吸纳更多有新活力、新思想的年轻教师加入到继电保护课程建设队伍中来,实现新老有序交替、合理搭配,实现继电保护课程教学改革的持续接力。
参考文献:
[1]邓丰,唐欣.依托现代教育技术《电力系统继电保护原理》课程教学方法改革与实践[J].教育现代化,2018(50):346-349.
[2]刘飞,查晓明,徐箭.电力电子技术实验教学在新工科培养模式下改革与探索[J].高教学刊,2019(12):129-131.
[3]罗继东,刘润泽,刘文亮,等.基于电力行业标准的电力系统继电保护课程人才培养创新型教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2020(5):68-70.
[4]莫峻,蔡义明.关于“电力系统继电保护”课程教学改革探讨[J].教育教学论坛,2018(46):118-119.
[5]朱瑞金,张涛,龚雪娇.“微机继电保护原理”课程建设与改革研究[J].黑龙江科学,2019(5):21-22+25.
[6]侯娟,刘星洁,吴娟娟,等.电力系统继电保护实践课程混合式教学改革与探索[J].山东工业技术,2019(4):238.
[7]陈飞建,吕元双,樊国盛,等.基于信息融合的智能变电站继电保护设备自动测试系统[J].电力系统保护与控制,2020,48(5):158-163.
[8]任罡,李世倩,季宁,等.智能电网层次化广域保护系统的关键技术研究[J].电测与仪表,2020,57(17):93-98.
[9]李祖明,孙仲民,顾乔根,等.基于继电保护装置态势感知及辅助决策的智能运维系统[J].电力系统保护与控制,2020,48(19):142-150.