電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程教學(xué)改革探索

張 濤

(西藏農(nóng)牧學(xué)院電氣工程學(xué)院，西藏 林芝 860000)

1 引言

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理是電氣工程專業(yè)重要的專業(yè)核心課程之一。繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中占有重要的地位，是保證電力系統(tǒng)安全可靠、穩(wěn)定、高效運(yùn)行必不可少的重要組成。本課程設(shè)置的目標(biāo)是培養(yǎng)具有一定專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐能力較強(qiáng)的高素質(zhì)技能型電力人才。本課程涉及前期學(xué)習(xí)的課程較多，要求學(xué)生具備電力系統(tǒng)短路計(jì)算、電工、電機(jī)學(xué)等多門課程的相關(guān)知識(shí)。課程內(nèi)容抽象、涉及其他課程知識(shí)點(diǎn)較多、概念較難理解，要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)講透徹，具有一定的難度。另外，由于民族區(qū)域語言表達(dá)意思的差異性，想讓學(xué)生學(xué)懂具有一定的難度，學(xué)習(xí)壓力較大。依靠傳統(tǒng)教學(xué)方法與教學(xué)手段，很難達(dá)到現(xiàn)代電力行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。結(jié)合本課程特點(diǎn)、我院教學(xué)現(xiàn)狀、課程講授過程中存在的問題以及民族地區(qū)學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)繼電保護(hù)課程進(jìn)行改革探索研究。

2 課程特點(diǎn)

本課程理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)，理論內(nèi)容抽象復(fù)雜，涉及的基礎(chǔ)知識(shí)廣泛，技術(shù)更新快，對(duì)于理論問題分析能力和數(shù)學(xué)計(jì)算要求較高，如果沒有學(xué)好之前的基礎(chǔ)內(nèi)容，將造成后期課程的難學(xué)、難教，對(duì)于電氣知識(shí)難理解的現(xiàn)象。我院繼電保護(hù)課程設(shè)置為64學(xué)時(shí)，理論學(xué)時(shí)54學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。若要補(bǔ)充現(xiàn)代繼電保護(hù)技術(shù)，如RCS-915系列母差保護(hù)、RCS-985微機(jī)發(fā)變組保護(hù)等，再加上民族地區(qū)語言表達(dá)的差異性，學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生有效地掌握和了解較多的知識(shí)點(diǎn)比較困難。學(xué)生學(xué)習(xí)過程中會(huì)感到晦澀難懂?；谏鲜鲆蛩?，為了讓學(xué)生更好地理解、掌握本課程及繼電保護(hù)技術(shù)的前沿發(fā)展?fàn)顩r，需要進(jìn)行課程改革。

3 課程教學(xué)存在的問題

3.1 教學(xué)大綱和教材無法適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需要

我院采用的是賀家李等編著的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理(第四版)作為主講教材，教材中涉及較多落后的保護(hù)裝置原理，如功率方向死區(qū)及消除死區(qū)的方法、電流保護(hù)接線方式及原理展開圖等，這些保護(hù)技術(shù)早已淘汰。目前，已發(fā)展為微機(jī)保護(hù)，而教材內(nèi)容嚴(yán)重落后于實(shí)際生產(chǎn)，這對(duì)學(xué)生掌握現(xiàn)代技術(shù)、提高學(xué)生專業(yè)能力和綜合素質(zhì)非常不利。

此外，還有一些保護(hù)原理因技術(shù)落后、元件可靠性差正逐漸被淘汰，如導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)原理，由于其構(gòu)成復(fù)雜、可靠性低，難以適應(yīng)復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行要求，已逐步被光纖差動(dòng)保護(hù)取代，該內(nèi)容在授課中占有大量學(xué)時(shí)。目前，光纖差動(dòng)保護(hù)已廣泛應(yīng)用于超高壓系統(tǒng)、高壓及配網(wǎng)系統(tǒng)。顯然，目前的教材內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

3.2 教學(xué)方法過于單一

授課過程中大多以傳統(tǒng)教學(xué)方法為主，以教師為主體，學(xué)生順著教師的思路學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)都圍繞著教師進(jìn)行，被動(dòng)地接受知識(shí)，知識(shí)量大，對(duì)于知識(shí)的理解掌握不夠深入。教師只注重理論的講授，沒有實(shí)物予以展示，講述過程枯燥無味，且學(xué)生沒有做筆記的習(xí)慣，隨著時(shí)間的推移，逐漸遺忘，導(dǎo)致跟不上后期的學(xué)習(xí)，逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣，嚴(yán)重影響了學(xué)生的積極性和創(chuàng)新思維，難以在實(shí)際中活用所學(xué)知識(shí)。學(xué)生一旦碰到問題就縮手縮腳，很難運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題。

3.3 學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)參差不齊，學(xué)習(xí)成績差異較大

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程，具有理論水平高、實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣、知識(shí)更新快的特點(diǎn)。不但要求學(xué)生學(xué)好前期課程，還要及時(shí)關(guān)注最新技術(shù)，以此，要很好掌握這門課程具有一定的難度。同時(shí)，本課程還需掌握數(shù)學(xué)、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣部分等課程。由于我院生源差異性較大，大多數(shù)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，加上語言表達(dá)理解存在差異，對(duì)專業(yè)課程的概念理解模糊不清，更難將各學(xué)科知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)弄明白，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大。此外，一些區(qū)外生源基礎(chǔ)較好，他們認(rèn)為所講的知識(shí)比較簡單，缺乏挑戰(zhàn)性，授課時(shí)不愿意去聽，這導(dǎo)致考試成績兩極分化，學(xué)生失去學(xué)習(xí)信心，也不愿學(xué)習(xí)，感到枯燥難學(xué)。

3.4 實(shí)踐學(xué)習(xí)少，缺少工程實(shí)踐

本課程設(shè)置了10學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)儀器較少，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)進(jìn)行單獨(dú)操作，大多數(shù)只是旁觀，只有一兩個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，難以真正掌握知識(shí)點(diǎn)。此外，缺少工程實(shí)踐，例如，課程結(jié)束后帶學(xué)生參觀學(xué)習(xí)電站，了解實(shí)際電站的保護(hù)原理、結(jié)構(gòu)；調(diào)試環(huán)節(jié)按照安全規(guī)程，讓學(xué)生自己實(shí)踐操作。缺少實(shí)踐工程操作條件，難以增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)。

4 結(jié)合民族地區(qū)高校實(shí)際的教學(xué)改革

4.1 摒棄落后章節(jié)內(nèi)容，緊密結(jié)合工程實(shí)例

為了提高教學(xué)效果、更好地讓學(xué)生跟上技術(shù)更新的腳步，了解最前沿技術(shù)發(fā)展，在理論教學(xué)部分，應(yīng)逐漸摒棄一部分落后技術(shù)的章節(jié)內(nèi)容。對(duì)本地廣泛調(diào)研，根據(jù)市場和企業(yè)對(duì)人才的要求，及時(shí)調(diào)整課程內(nèi)容，適當(dāng)增加工程實(shí)際案例，例如，線路差動(dòng)保護(hù)中介紹RCS-931系列光纖差動(dòng)保護(hù)裝置的構(gòu)成及原理，讓學(xué)生獨(dú)立分析，將教、學(xué)、做融為一體，提高學(xué)生分析問題和獨(dú)立解決問題的能力，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和能力。

4.2 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用能力

實(shí)踐教學(xué)是高校教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，高校對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)要求也越來越高，本課程更是與實(shí)踐聯(lián)系緊密。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，增加一些綜合性內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)室每周在固定時(shí)間開放，爭取讓每位學(xué)生都能獨(dú)立做一遍。課程設(shè)計(jì)應(yīng)編寫多樣性的設(shè)計(jì)題目，將課程中抽象的理論內(nèi)容融入實(shí)踐中，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解深度，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。引入MATLAB/SIMULINK計(jì)算機(jī)仿真環(huán)節(jié)，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的工程實(shí)例進(jìn)行仿真計(jì)算，讓學(xué)生更為直觀地認(rèn)識(shí)這門課程。引入電力系統(tǒng)分析綜合程序(PSASP)軟件，將電力系統(tǒng)分析與繼電保護(hù)整合為一門綜合設(shè)計(jì)，把前期所學(xué)知識(shí)很好地貫穿起來，讓學(xué)生建立一個(gè)更清晰的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，將抽象化為具體。

安排為期一周的電廠參觀實(shí)習(xí)，讓學(xué)生從發(fā)電、變電、輸電、配電、用電各個(gè)環(huán)節(jié)來認(rèn)識(shí)電力系統(tǒng)，了解繼電保護(hù)裝置的發(fā)展?fàn)顩r，學(xué)習(xí)保護(hù)裝置的的實(shí)際操作，以及系統(tǒng)故障的波形變化和故障原因分析。

4.3 采用多樣化教學(xué)手段，提高教學(xué)效果

第一，將現(xiàn)代化的教學(xué)手段與板書相結(jié)合。多媒體能夠生動(dòng)進(jìn)行文字、聲音、圖像動(dòng)態(tài)的演示和播放，將抽象內(nèi)容形象化，內(nèi)容豐富，信息量大，節(jié)約時(shí)間，大大地提高了課時(shí)利用率?？蛇\(yùn)用多媒體創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)，更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生思考問題的積極性和主動(dòng)性，加深學(xué)生認(rèn)知。教學(xué)過程中，結(jié)合板書，讓學(xué)生做好筆記，學(xué)生可以從板書中捋出本節(jié)課所講的重難點(diǎn)內(nèi)容，便于課后查閱資料進(jìn)一步理解消化。

第二，對(duì)比式教學(xué)法。講解電流、電壓、差動(dòng)保護(hù)時(shí)，與電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的特征進(jìn)行對(duì)比，講授各自的保護(hù)原理；講解變壓器保護(hù)學(xué)習(xí)時(shí)，與發(fā)電機(jī)的保護(hù)講解學(xué)習(xí)方法對(duì)比；講解系統(tǒng)振蕩時(shí)，與短路時(shí)的特征進(jìn)行對(duì)比。通過對(duì)比教學(xué)，找出它們之間的共性和個(gè)性，聯(lián)系與區(qū)別，從而充分展示各元件的保護(hù)原理。

第三，啟發(fā)-引導(dǎo)式課堂教學(xué)。該方法主要是從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題、思考問題，引導(dǎo)學(xué)生解決問題入手，讓學(xué)生輕松愉快地掌握知識(shí)。這樣學(xué)生不僅不會(huì)覺得理論知識(shí)枯燥無味，還會(huì)變得熱愛這門課程，從而改變教師灌輸式、填鴨式教學(xué)模式，使學(xué)生變?yōu)檎n堂的主體，加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)。

第四，討論式教學(xué)法。授課過程中，可以提出某一問題或知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生進(jìn)行討論。教師應(yīng)及時(shí)鼓勵(lì)積極發(fā)言的學(xué)生，要給予不善表達(dá)或性格內(nèi)向的學(xué)生發(fā)言的機(jī)會(huì)，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)腦思考。講授新的內(nèi)容時(shí)，教師應(yīng)和學(xué)生討論新知識(shí)點(diǎn)與前面學(xué)過的內(nèi)容有什么樣的聯(lián)系與區(qū)別，一方面加深對(duì)舊知識(shí)點(diǎn)的理解，另一方面使學(xué)生對(duì)新知識(shí)點(diǎn)有一定的初步了解，使學(xué)生加深印象，溫故而知新。

第五，項(xiàng)目式教學(xué)方法。結(jié)合項(xiàng)目式教學(xué)方法，充分利用該方法的特點(diǎn)，積極探索適合我院生源差異性的教學(xué)方法，用項(xiàng)目對(duì)能力進(jìn)行反復(fù)實(shí)訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)一體化設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)變，即以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，以課本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂?xiàng)目為中心，以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨ぷ鬟^程為中心。通過該方法的實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。這樣不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以讓學(xué)生牢固掌握本課程的核心內(nèi)容。

5 結(jié)語

繼電保護(hù)原理不斷更新發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容與方法也應(yīng)逐步改革與探索。我院對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理課程改革進(jìn)行了積極的探索，經(jīng)過三年的教學(xué)實(shí)踐，逐漸改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段和教學(xué)設(shè)備，較好地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)看出，大多數(shù)學(xué)生較好地掌握了本課程的理論要求，能夠做到學(xué)與用的結(jié)合。

教學(xué)改革是一項(xiàng)實(shí)實(shí)在在的教學(xué)質(zhì)量系統(tǒng)工程，需要不斷探索嘗試。我院將不斷進(jìn)行教學(xué)探索，建立適合民族地區(qū)的人才培養(yǎng)模式，推動(dòng)教育水平提升，提高教學(xué)效果和學(xué)生的綜合素質(zhì)，滿足民族地區(qū)電類及其他領(lǐng)域的人才需要，真正使學(xué)生做到學(xué)以致用。