基于微課的《繼電保護(hù)原理》課程翻轉(zhuǎn)課堂的建設(shè)與實(shí)施

湯亞芳

摘要：為解決《繼電保護(hù)原理》課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合該門(mén)課程綜合性強(qiáng)、邏輯性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，開(kāi)展基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂的建設(shè)與實(shí)施。建設(shè)了適合于學(xué)生自學(xué)的系列微課程視頻，利用該微課視頻開(kāi)展以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式，學(xué)生以項(xiàng)目組為單位自主完成《繼電保護(hù)原理》課程中重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。實(shí)踐教學(xué)證明了這種教學(xué)方式有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的靈活掌握。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)原理；微課；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）29-0143-02

翻轉(zhuǎn)課堂旨在促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)獲得，目前其建設(shè)和實(shí)施成為我國(guó)高校教育改革的熱點(diǎn)。《繼電保護(hù)原理》作為理論性、系統(tǒng)性和工程性都較強(qiáng)的一門(mén)專業(yè)課，利用翻轉(zhuǎn)課堂來(lái)開(kāi)展理論教學(xué)，可以幫助學(xué)生更好地理解理論難點(diǎn)，梳理課程的系統(tǒng)知識(shí)及接觸工程實(shí)際問(wèn)題。本教改項(xiàng)目結(jié)合《繼電保護(hù)原理》課程的特點(diǎn)，對(duì)微課的系統(tǒng)性建設(shè)和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討和實(shí)踐。

一、《繼電保護(hù)原理》課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀分析

《繼電保護(hù)原理》主要面對(duì)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)的本科生，是一門(mén)重要的專業(yè)必修課程。本課程的教學(xué)目的在于通過(guò)課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)課程使學(xué)生掌握繼電保護(hù)的基本概念、基本原理和基本分析方法，在此基礎(chǔ)上了解電力系統(tǒng)的各種繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成和實(shí)際應(yīng)用。要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握一定的繼電保護(hù)的工程設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)他們解決繼電保護(hù)工程實(shí)際問(wèn)題能力。

《繼電保護(hù)原理》課程具有顯著特點(diǎn)：（1）綜合性強(qiáng)：《繼電保護(hù)原理》涉及到電力系統(tǒng)的所有元件，初學(xué)者必須掌握電氣元件的結(jié)構(gòu)、原理和分析計(jì)算才能開(kāi)展相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)；（2）系統(tǒng)性強(qiáng)：《繼電保護(hù)原理》的理論體系具有嚴(yán)密邏輯性，整個(gè)課程均是介紹該套理論體現(xiàn)在不同對(duì)象上的應(yīng)用；（3）工程實(shí)踐性強(qiáng)：《繼電保護(hù)原理》課程中介紹的方法和理論直接應(yīng)用到電力生產(chǎn)的實(shí)際設(shè)備中，與實(shí)踐結(jié)合緊密。

該課程長(zhǎng)期采用傳統(tǒng)的“先教后學(xué)”方式開(kāi)展教學(xué)，即教師課堂講授，學(xué)生課后復(fù)習(xí)及完成作業(yè)。由于該門(mén)課程與實(shí)際工程聯(lián)系緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較高，課堂氣氛活躍、作業(yè)的完成質(zhì)量也較好。然而從最終的學(xué)習(xí)效果來(lái)看，學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握并不深入，也不能靈活應(yīng)用，主要體現(xiàn)在學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)應(yīng)用能力較差，如實(shí)驗(yàn)課程上很多學(xué)生不能利用繼電保護(hù)原理解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)；課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)無(wú)法根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際案例開(kāi)展計(jì)算工作；實(shí)習(xí)過(guò)程中，不能正確解釋現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的基本工作原理。主要原因是“先教后學(xué)”的教學(xué)方式使得學(xué)生長(zhǎng)期處于“被動(dòng)學(xué)習(xí)”狀態(tài)，缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用能力，翻轉(zhuǎn)課堂是解決該問(wèn)題的一個(gè)有效教學(xué)手段。

二、《繼電保護(hù)原理》微課程體系的建設(shè)

微課程是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程中最為重要的一個(gè)教學(xué)工具。微課程，即對(duì)常規(guī)課程的微縮，是基于“微學(xué)習(xí)”而建立的“微內(nèi)容”。具體地，就是用10～20分鐘的教學(xué)設(shè)計(jì)，將一個(gè)知識(shí)點(diǎn)講解通透，并以網(wǎng)絡(luò)媒體作為平臺(tái)展示給學(xué)習(xí)者。優(yōu)質(zhì)的微課能幫助學(xué)生高效完成知識(shí)的學(xué)習(xí)、啟發(fā)學(xué)生思考，對(duì)后續(xù)課堂中知識(shí)的內(nèi)化起著至關(guān)重要的作用。因此，如何設(shè)計(jì)高質(zhì)量的微課，深入淺出地把知識(shí)點(diǎn)講透，是實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)鍵。

《繼電保護(hù)原理》課程知識(shí)點(diǎn)繁多，不可能針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)均建設(shè)微課程，需要結(jié)合其特點(diǎn)選擇微課程建設(shè)的內(nèi)容和體系：

1.結(jié)合《繼電保護(hù)原理》綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)微課程闡述與《繼電保護(hù)原理》相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。在實(shí)踐教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生對(duì)《繼電保護(hù)原理》知識(shí)不能正確理解是因?yàn)槠鋵I(yè)基礎(chǔ)知識(shí)掌握得不牢靠。為幫助學(xué)生更好地將專業(yè)基礎(chǔ)課與本課程銜接起來(lái)，可以設(shè)計(jì)微課程來(lái)講述與《繼電保護(hù)原理》相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。例如：《電力系統(tǒng)分析》中的三相短路計(jì)算是《繼電保護(hù)原理》課程學(xué)習(xí)中必備的重要的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)微課程簡(jiǎn)單闡述三相短路計(jì)算基本流程、注意事項(xiàng)及在繼電保護(hù)中的應(yīng)用場(chǎng)合。

2.結(jié)合《繼電保護(hù)原理》系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)微課程闡述基本概念、原理及在典型保護(hù)上的應(yīng)用。《繼電保護(hù)原理》介紹和分析了多種電力主設(shè)備的保護(hù)原理和構(gòu)成。各種設(shè)備保護(hù)的基本原理均是遵循從故障分析到甄別故障，其計(jì)算分析及構(gòu)成均按照四個(gè)基本要求來(lái)開(kāi)展。因此在微視頻課程建設(shè)中可用3—4個(gè)微課程完成繼電保護(hù)最基本的概念和原理的介紹，包括繼電保護(hù)基本作用、繼電保護(hù)原理、繼電保護(hù)基本要求，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)這三個(gè)微課程可以建立起《繼電保護(hù)原理》總體學(xué)習(xí)思路；以階段式電流保護(hù)為例，建設(shè)2—3個(gè)微課程說(shuō)明基本原理在典型的繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用。

3.結(jié)合《繼電保護(hù)原理》實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)兩節(jié)微課程闡述保護(hù)原理與工程實(shí)踐的結(jié)合。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，以階段式電流保護(hù)或變壓器縱差動(dòng)保護(hù)實(shí)際裝置為例錄制視頻，展現(xiàn)保護(hù)參數(shù)配置過(guò)程、演示在各種故障時(shí)裝置保護(hù)作用的實(shí)現(xiàn)。使學(xué)生將學(xué)到的理論知識(shí)與工程實(shí)踐結(jié)合，提升了學(xué)習(xí)興趣和探知欲。本教改項(xiàng)目按照上述微課程建立方法，錄制了10節(jié)微課程視頻，并將其上傳至網(wǎng)盤(pán)，與學(xué)生共享。

三、利用微課程開(kāi)展《繼電保護(hù)原理》翻轉(zhuǎn)課堂

由于《繼電保護(hù)原理》課程內(nèi)容多，學(xué)時(shí)少，為在有限的時(shí)間內(nèi)盡可能多的傳授教學(xué)知識(shí)，傳統(tǒng)教學(xué)仍然是不能缺少的教學(xué)方式，而翻轉(zhuǎn)課堂主要是針對(duì)課程當(dāng)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)知識(shí)來(lái)開(kāi)展。翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)選擇《繼電保護(hù)原理中》涉及的基礎(chǔ)知識(shí)較多、理論分析有一定難度、同時(shí)對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)起連貫作用的章節(jié)來(lái)開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)。如繼電保護(hù)的基本要求、階段式電流保護(hù)的原理、阻抗繼電器的構(gòu)成、距離保護(hù)的振蕩閉鎖、縱差動(dòng)保護(hù)的原理及自動(dòng)重合閘裝置等。

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，可采用課后翻轉(zhuǎn)和課內(nèi)翻轉(zhuǎn)兩種形式。課后翻轉(zhuǎn)要求學(xué)生在課后通過(guò)觀看微視頻和學(xué)習(xí)相關(guān)資料，完成知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容的完全自學(xué)，而課堂上主要完成師生互動(dòng)、反饋答疑；課內(nèi)翻轉(zhuǎn)即在一個(gè)課時(shí)內(nèi)，前半課時(shí)學(xué)生觀看視頻、觀看實(shí)驗(yàn)或聽(tīng)老師簡(jiǎn)單講解，后半課時(shí)則是協(xié)作討論、展示交流。為有效開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，應(yīng)將學(xué)生分成學(xué)習(xí)小組，每組5人左右，開(kāi)展課后的自主學(xué)習(xí)，通過(guò)集體協(xié)作和討論的方式，完成老師教給的學(xué)習(xí)任務(wù)；開(kāi)拓學(xué)生思路，培養(yǎng)團(tuán)體合作能力。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式的實(shí)施流程是：①教師提出問(wèn)題、布置任務(wù)；②學(xué)生課后觀看微課視頻及參考資料；③學(xué)生課后分組討論及準(zhǔn)備匯報(bào)PPT；④學(xué)生課堂PPT匯報(bào)；⑤教師點(diǎn)評(píng)，師生互動(dòng)；⑥教師課堂提問(wèn)和習(xí)題；⑦學(xué)生課堂分組討論；⑧學(xué)生反饋，教師答疑。

四、教學(xué)效果分析

基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式已連續(xù)在我校2013級(jí)及2014級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)《繼電保護(hù)原理》的課程教學(xué)環(huán)節(jié)上使用，應(yīng)用效果顯著，主要體現(xiàn)在：學(xué)生通過(guò)觀看微課視頻，在學(xué)習(xí)課程之前就能建立起《繼電保護(hù)原理》課程的總體理論體系框架，在學(xué)習(xí)課程時(shí)能一直保持正確的學(xué)習(xí)方法和思路；學(xué)生通過(guò)觀看微課視頻，可以對(duì)《繼電保護(hù)原理》課程中的難點(diǎn)知識(shí)能盡快的梳理；通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的方式，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性：由于在課堂上老師不再系統(tǒng)講解相關(guān)知識(shí)，學(xué)生必須依靠課后的自學(xué)來(lái)完成老師教給的任務(wù)，這種模式極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性。同時(shí)學(xué)生翻轉(zhuǎn)課堂的表現(xiàn)將計(jì)入最終的學(xué)習(xí)成績(jī)，學(xué)生在準(zhǔn)備匯報(bào)和回答問(wèn)題的環(huán)節(jié)也表現(xiàn)非常積極；通過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂的方式，學(xué)生對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)掌握得更為深入：無(wú)論是課堂上難點(diǎn)知識(shí)的解答，還是課后工程計(jì)算題的求解，以及平時(shí)的測(cè)試和期末測(cè)試，學(xué)生的總體表現(xiàn)都不錯(cuò)。橫向來(lái)看實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的班級(jí)的最終期末考試的卷面平均成績(jī)高于同屆未實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的班級(jí)。

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