《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及測試》互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式研究

張嵩 丁廣乾

摘 要：《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及運(yùn)行》是發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化專業(yè)和供用電專業(yè)的一門職業(yè)能力形成領(lǐng)域課程，在形成學(xué)生專業(yè)能力方面起到了非常重要的作用。同時(shí)這門課程理論性太強(qiáng)，不太適應(yīng)高職高專的教育理念。根據(jù)高職高專的實(shí)際需要，我們開發(fā)了《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及測試》課程，并進(jìn)行了課程的互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式研究，以期達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)；互動(dòng)式學(xué)習(xí)；模式研究

中圖分類號：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要專業(yè)和課程方向，它是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，迅速而有選擇性地切除故障元件，從而保證電力系統(tǒng)其他非故障元件能夠安全可靠運(yùn)行。繼電保護(hù)一詞泛指繼電保護(hù)原理、繼電保護(hù)整定技術(shù)及各種繼電保護(hù)裝置與系統(tǒng)[1]。目前，發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及其自動(dòng)化專業(yè)和供用電專業(yè)一般會(huì)開設(shè)兩門相關(guān)課程，即 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及運(yùn)行》及《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)測試技術(shù)》，前者側(cè)重于原理，后者側(cè)重于應(yīng)用。根據(jù)高職高專的理念和對學(xué)生專業(yè)能力形成的要求，我們將這兩門課合并為《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及測試》課程。本文將對課程進(jìn)行互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式的討論。

一、課程采用的教學(xué)模式和存在的問題

《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及測試》課程目前在三個(gè)專業(yè)均有開設(shè)，根據(jù)在專業(yè)能力形成過程中所占的地位不同，所側(cè)重的內(nèi)容和課時(shí)不盡相同。在教學(xué)模式上，還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式：即利用板書或者多媒體課件形式，將繼電保護(hù)原理及其實(shí)現(xiàn)方法按照教材的章節(jié)和順序進(jìn)行課堂講授，這主要存在以下幾個(gè)問題。

（一）重理論，輕實(shí)踐，無法提高學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神

對教師而言，繼電保護(hù)原理單純靠板書或多媒體課件較難講透；對學(xué)生而言，繼電保護(hù)內(nèi)容比較抽象且實(shí)踐性強(qiáng)，知識(shí)描述更需要形象化演示去理解，配合學(xué)生自主實(shí)踐學(xué)習(xí)才會(huì)有好的效果。比如，“零序過電流保護(hù)原則上是按照躲開在下級線路出口處相間短路時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定”，若單純由教師口頭講授原理，學(xué)生難以理解；“微機(jī)繼電保護(hù)”課程主要分析現(xiàn)代數(shù)字式繼電保護(hù)軟硬件相關(guān)知識(shí)，內(nèi)容涉及原理、保護(hù)算法、硬軟件設(shè)計(jì)方法等。若單純講解微機(jī)繼電保護(hù)算法，則學(xué)生難以消化，從而會(huì)削弱其學(xué)習(xí)的積極性[2]。

（二）教學(xué)理念不夠強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容需要優(yōu)化

繼電保護(hù)課程與很多后續(xù)的專業(yè)課程和實(shí)習(xí)有很多聯(lián)系，但教學(xué)上往往孤立、脫節(jié)，缺乏全局梳理，使學(xué)生對繼電保護(hù)完整系統(tǒng)缺乏全面認(rèn)識(shí)。課堂上，教師若能將繼電保護(hù)教學(xué)作為一個(gè)整體，以實(shí)例聯(lián)系相關(guān)課程內(nèi)容，緊跟行業(yè)發(fā)展前沿并且結(jié)合實(shí)踐，教學(xué)效果會(huì)更好；此外，目前繼電保護(hù)教科書內(nèi)容繁多，與其他專業(yè)課程也有所重復(fù)，需要對課程內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化[3]。

（三）學(xué)生自主選擇力不強(qiáng)

不同專業(yè)的學(xué)生對繼電保護(hù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)重點(diǎn)各有不同，部分學(xué)生未來并不從事繼電保護(hù)工作。目前情況是，繼電保護(hù)課程教學(xué)課時(shí)相對較多，內(nèi)容覆蓋比較全面，對于不是繼電保護(hù)專業(yè)的學(xué)生來說內(nèi)容比較困難，學(xué)生根據(jù)自己情況自主選擇的能力不夠強(qiáng)。為此，以學(xué)生為本，可以在課程內(nèi)容的選擇上稍做一些調(diào)整。

（四）學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高

在傳統(tǒng)教學(xué)模式實(shí)施過程中，教師在課堂上占主體地位，學(xué)生在下面被動(dòng)的聽，參與課堂的積極性不高。學(xué)生沒有參與學(xué)習(xí)的欲望，也沒有被課堂吸引到。很多學(xué)生在課堂上玩手機(jī)、睡覺，課堂學(xué)習(xí)效果非常不好。

綜上所述，現(xiàn)有的課程教學(xué)模式是一貫沿用的傳統(tǒng)教學(xué)模式，已經(jīng)不適應(yīng)高職高專教育的發(fā)展需求，不能給學(xué)生帶來好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，急需改革。

二、課程內(nèi)容的改革

《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及測試》課程專業(yè)性非常強(qiáng)，目前開設(shè)的三個(gè)專業(yè)中，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化專業(yè)對課程內(nèi)容的要求最高，而供用電技術(shù)專業(yè)對課程內(nèi)容的要求最為弱化?，F(xiàn)以電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化專業(yè)（下文簡稱保護(hù)專業(yè)）為主介紹課程內(nèi)容的改革情況。

（一）以從事保護(hù)專業(yè)需要的業(yè)務(wù)能力為依據(jù)，將課程模塊化

職業(yè)教育的發(fā)展規(guī)劃與普通高等教育是不一樣的，要發(fā)展有特色的職業(yè)教育，做適合發(fā)展規(guī)劃的課程梳理，就要認(rèn)真領(lǐng)會(huì)相關(guān)教育文件的精神。梳理相關(guān)文件關(guān)于職業(yè)教育開展的要求，對應(yīng)課程尋找課程的支撐點(diǎn)和特色，整體把握課程并找到切入點(diǎn)[4]。

高職高專教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生專業(yè)和業(yè)務(wù)能力的形成。在課程內(nèi)容的改革上就要“反其道而行之”，看一下專業(yè)能力形成過程中需要課程提供什么樣的支撐。根據(jù)職業(yè)要求相關(guān)文件精神，對照繼電保護(hù)專業(yè)崗位標(biāo)準(zhǔn)對職業(yè)能力的要求，分解職業(yè)能力形成所對應(yīng)的課程知識(shí)點(diǎn)，整體把握課程，制定課程標(biāo)準(zhǔn)和整體教學(xué)設(shè)計(jì)。需要的東西就講，不需要的略去。經(jīng)過課程的分析整合，我們把《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及測試》課程分解為“線路保護(hù)原理及測試”、“變壓器保護(hù)原理及測試”和“母線保護(hù)原理及測試”三個(gè)模塊。

（二）在課程實(shí)施方面摒棄教師主講的過程，強(qiáng)調(diào)工作任務(wù)導(dǎo)向，以實(shí)操為主，理論知識(shí)為實(shí)操做鋪墊

結(jié)合學(xué)院優(yōu)質(zhì)的實(shí)訓(xùn)資源，課程完全可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)導(dǎo)向的教學(xué)方式。給出一個(gè)工作任務(wù)，為了完成工作任務(wù)要進(jìn)行理論知識(shí)的鋪墊，最終完成工作任務(wù)。比如工作任務(wù)為“220kV知安線線路保護(hù)定檢”。要完成這個(gè)工作任務(wù)，首先要指導(dǎo)這條線路上都配置了什么保護(hù)裝置，這就需要保護(hù)配置方面的知識(shí)；在確定了保護(hù)裝置之后，就知道了裝置配置的保護(hù)類型，這就涉及到了具體保護(hù)的原理和整定基本知識(shí)。在完成了這些理論知識(shí)鋪墊之后，就可以進(jìn)行保護(hù)裝置功能的測試了，在完成單體調(diào)試和整組傳動(dòng)之后，整個(gè)工作任務(wù)就完成了。在這個(gè)過程中，學(xué)生不但學(xué)習(xí)到了理論知識(shí)，還鍛煉了生產(chǎn)現(xiàn)場需要的時(shí)間技能。

好的課程內(nèi)容更需要好的教學(xué)模式作為支撐，才能做到課堂效果的最大化。所以如何提高學(xué)生的課堂參與度，如何把控大量的課下時(shí)間不被浪費(fèi)，這些問題都指向一個(gè)方向，那就是互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式的研究勢在必行。

三、互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式的研究

1986年葉瀾先生重新認(rèn)識(shí)了影響人發(fā)展的因素，提出了“二層次三因素論”。她認(rèn)為，以對人的發(fā)展的影響性質(zhì)為依據(jù)，可以把影響人的發(fā)展的因素分為二個(gè)層次，三大類因素：第一層次是對個(gè)體發(fā)展的潛在可能產(chǎn)生影響的因素，包括個(gè)體自身?xiàng)l件和環(huán)境條件兩大因素；第二層次是對個(gè)體發(fā)展從潛在可能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生影響的因素，指的是發(fā)展主體所進(jìn)行的各種類型的活動(dòng)。課題組還任務(wù)，有組織、有目的、有計(jì)劃的組織教育活動(dòng)，在人的發(fā)展中起著十分重要的作用。所以，開發(fā)互動(dòng)學(xué)習(xí)模式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和專業(yè)課學(xué)習(xí)的熱情，從而提高學(xué)生的專業(yè)技能，促進(jìn)其專業(yè)能力的形成。

互動(dòng)是指在一定社會(huì)背景和具體情景下，人與人之間發(fā)生的各種形式、各種性質(zhì)、各種程度的互相聯(lián)系、作用和影響?！盎?dòng)式”學(xué)習(xí)是師生共同參與的教學(xué)過程，是互相交流、互相碰撞、師生之間的情感交往、溝通的過程；并通過這一過程，產(chǎn)生教學(xué)共振、達(dá)到教學(xué)效果的一種教學(xué)形式?！盎?dòng)式”學(xué)習(xí)模式是以培養(yǎng)學(xué)生自主意識(shí)和創(chuàng)新能力，以“讓學(xué)生愛學(xué)、會(huì)學(xué)、善學(xué)”為目標(biāo)的教學(xué)結(jié)構(gòu)模式。

互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式基于“建構(gòu)主義理論”、“全面發(fā)展教育論”等教育學(xué)的理論，應(yīng)該在“科研目標(biāo)”、“育人目標(biāo)”和“工作目標(biāo)”上多下功夫?；?dòng)學(xué)習(xí)模式具體表現(xiàn)為教師的主導(dǎo)施教和學(xué)生的主體認(rèn)識(shí)相輔相成的活動(dòng)過程，即教和學(xué)之間相互聯(lián)系，相互促進(jìn)，有序發(fā)展的整體性活動(dòng)。通過調(diào)節(jié)生生關(guān)系及其相互作用，形成和諧的師生互動(dòng)，生生互動(dòng)、學(xué)習(xí)個(gè)體與教學(xué)中介的互動(dòng)，強(qiáng)化人與環(huán)境的影響，以產(chǎn)生教學(xué)共振，達(dá)到提高教學(xué)效果的一種教學(xué)法。在實(shí)現(xiàn)形式上，互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式不應(yīng)該只局限于課堂之上，還應(yīng)該延伸到課余的時(shí)間，鞏固課堂上的學(xué)習(xí)成果。

（一）課堂上可以實(shí)現(xiàn)的互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式探討

課堂是學(xué)生和教師互動(dòng)的過程。在以往的課堂上，教師總是牢牢把控著課堂的節(jié)奏，學(xué)生在被動(dòng)的跟著老師走，總有掉隊(duì)的學(xué)生。仔細(xì)想來，學(xué)生才是課堂真正的主體，課堂質(zhì)量的評價(jià)是以學(xué)生對知識(shí)的掌握程度來衡量的，所以，作為老師應(yīng)該學(xué)會(huì)把課堂還給學(xué)生，從課堂的主體地位中退出來。德國的胡戈教授有一個(gè)非常好的描述：“過去教師是權(quán)威，他提出知識(shí)并解釋，試圖讓學(xué)生明白；現(xiàn)在教師是輔導(dǎo)人員，讓學(xué)生通過了解和思考學(xué)習(xí)；而未來教師將類似于教練，類似于陪伴者和咨詢者，學(xué)生是通過自己的體驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)”。我們應(yīng)該致力于去做陪伴者和咨詢者，在學(xué)生體驗(yàn)過程中給予答疑解惑，在學(xué)生體驗(yàn)過程中遇到困難時(shí)予以幫助。這個(gè)過程雖然漫長，但是作為教師要去努力達(dá)成這個(gè)過程。在課堂互動(dòng)式教學(xué)模式的探討上，主要考慮理論和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面。

1. 在理論學(xué)習(xí)方面的互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式探索

高職高專教育要求“做教學(xué)一體化”，但是在實(shí)踐之前肯定有很多理論知識(shí)需要進(jìn)行鋪墊。所以在理論知識(shí)方面研究互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式還是很有必要的。

我在七月底的時(shí)候參加了山東職業(yè)技術(shù)院組織的中德教育體系和教學(xué)方法培訓(xùn)。我認(rèn)為，在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)方面，德國胡戈教授的學(xué)習(xí)方法就非常有效。

每一個(gè)學(xué)生在進(jìn)入學(xué)校的時(shí)候基礎(chǔ)都是不一樣的，如果老師用同一個(gè)教學(xué)節(jié)奏去教的時(shí)候必然會(huì)引發(fā)學(xué)生的接受度不相同。所以胡戈教授強(qiáng)調(diào)，每一個(gè)學(xué)生的起點(diǎn)是不一樣的，老師應(yīng)該回到學(xué)生的起點(diǎn)，幫助學(xué)生成長。而每個(gè)學(xué)生都有自己的學(xué)習(xí)策略，老師該如何指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)呢？那就是以學(xué)生為中心，老師從課堂中退出來（如圖1）。

我們可以先來看幾種學(xué)習(xí)方法（如圖2，圖3，圖4）：

這是對于新知識(shí)的一種學(xué)習(xí)方法，從大家的個(gè)體思想逐步擴(kuò)大到整個(gè)學(xué)習(xí)大組的成果，最終大組的展示可以匯聚成整個(gè)班級的學(xué)習(xí)成果。在整個(gè)過程中，教師一直在觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和過程，適當(dāng)?shù)慕o予引導(dǎo)和點(diǎn)評。

“旋轉(zhuǎn)木馬學(xué)習(xí)法”分為多個(gè)階段。階段1：大約16個(gè)人相對坐/站在內(nèi)圈和外圈。首先，外圈向內(nèi)圈坐/站在自己對面的人報(bào)告自己所讀到的內(nèi)容。階段 2：負(fù)責(zé)人/教師發(fā)出信號后，外圈順時(shí)針移動(dòng)一個(gè)座位，內(nèi)圈逆時(shí)針移動(dòng)一個(gè)座位。

內(nèi)圈向外圈繼續(xù)敘述所讀過的和剛剛所聽過的信息。階段3：教師發(fā)出信號，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)交換信息。在交換的過程中，大家都學(xué)到了自己需要的東西。[4]

胡戈教授特別強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)成果的“可視化”。在我們完成一個(gè)工作過程的時(shí)候，要把學(xué)習(xí)的成果通過一張海報(bào)的形式展現(xiàn)出來。這張海報(bào)可以是思維導(dǎo)圖，也可以是其他展現(xiàn)形式，要有一定的邏輯，要展現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)的結(jié)果，同時(shí)方便同學(xué)的對比。

在整個(gè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，根據(jù)知識(shí)的性質(zhì)選用相關(guān)的學(xué)習(xí)方法，以學(xué)生為主體，提升整個(gè)課堂的學(xué)習(xí)效果。

2. 在實(shí)踐操作方面的互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式探索

高職高專的學(xué)生最終要學(xué)會(huì)“做”。在這一點(diǎn)上，《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及測試》這門課把實(shí)踐目標(biāo)定位在能夠獨(dú)立完成保護(hù)裝置的單體調(diào)試上。這項(xiàng)工作是繼電保護(hù)工應(yīng)該完成的中級工作，也恰好是高職高專的學(xué)生應(yīng)該達(dá)到的能力水平。

學(xué)校有著實(shí)訓(xùn)條件的先天優(yōu)勢，專業(yè)以校企合作、院校一體化辦學(xué)為契機(jī)，對校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行了改擴(kuò)建，投入資金進(jìn)行實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，精心搭建了基本實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、綜合仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、綜合場景實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)平臺(tái)相結(jié)合的“四位一體”的教學(xué)平臺(tái)體系，較好地解決了理論知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合問題，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)教育和崗位工作的相互對接如圖5。

在整個(gè)實(shí)踐操作過程中，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)實(shí)訓(xùn)安全，嚴(yán)格工作過程，真實(shí)再現(xiàn)工作場景，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的安全意識(shí)，規(guī)范學(xué)生的工作秩序，鍛煉學(xué)生的專業(yè)能力。

（二）在課余可以實(shí)現(xiàn)的互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式探討

課堂上的時(shí)間畢竟是有限的，要想學(xué)好一門職業(yè)能力學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程，僅僅靠課上的時(shí)間是不夠的，大量的課余時(shí)間正好可以利用。利用課余的時(shí)間存在兩個(gè)問題，第一個(gè)是怎么讓學(xué)生有興趣在課余學(xué)習(xí)部分專業(yè)內(nèi)容，第二個(gè)是課程專業(yè)性很強(qiáng)，很多學(xué)習(xí)內(nèi)容都與實(shí)訓(xùn)設(shè)備有關(guān)，在課下實(shí)訓(xùn)室不開放的情況下，學(xué)生怎么進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)。

成立課程興趣小組，以小組的力量帶動(dòng)整個(gè)班級學(xué)習(xí)氛圍。在老師的指導(dǎo)下，班級根據(jù)平時(shí)上課的討論小組，選拔骨干組成課程興趣小組，在課下組織跟專業(yè)有關(guān)的活動(dòng)，比如專業(yè)大講堂或者辯論賽等等。

《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及測試技術(shù)》是一門實(shí)踐性特別強(qiáng)的職業(yè)能力領(lǐng)域課程，課程里面涉及到的保護(hù)裝置的測試一般是在繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)室或者繼電保護(hù)仿真室內(nèi)完成。在課程中可能涉及工位的問題，學(xué)生的訓(xùn)練時(shí)間有限。在課余時(shí)間實(shí)訓(xùn)室關(guān)閉或者短時(shí)間開放，無法滿足學(xué)生訓(xùn)練的要求。根據(jù)高職高專學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，探索繼電保護(hù)測試針對高職高專學(xué)生的實(shí)訓(xùn)仿真可行性。如果計(jì)劃可行，學(xué)生可以在課下根據(jù)自己的時(shí)間安排進(jìn)行保護(hù)實(shí)訓(xùn)的訓(xùn)練，對提高自身的實(shí)踐動(dòng)手能力有非常大的幫助。

四、結(jié)束語

通過對課程互動(dòng)式學(xué)習(xí)模式的研究，基本上形成了一套課堂+課余的完整學(xué)習(xí)模式。在后續(xù)的課程學(xué)習(xí)過程中，會(huì)推廣使用這種學(xué)習(xí)模式，爭取學(xué)習(xí)成果的最大化。

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