工程教育認證背景下電力系統(tǒng)繼電保護教學(xué)改革探索

湖北民族大學(xué)信息工程學(xué)院 湖北 恩施 445000

一、引言

以“學(xué)生為中心”、“產(chǎn)出為導(dǎo)向”以及“持續(xù)改進”是工程教育認證的核心理念,解決復(fù)雜工程問題的能力是工程認證中強調(diào)的最根本能力[1-2]。《工程教育認證標準》中給出12條畢業(yè)要求,其中有8條與解決復(fù)雜工程問題有關(guān),這足以體現(xiàn)工科專業(yè)對這一能力的重視[3]。培養(yǎng)具備解決復(fù)雜工程問題能力的人才,需要加大課程整合力度,實施案例教學(xué),強調(diào)實踐實訓(xùn)。傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方法、考核體系以及實驗?zāi)Ｊ蕉疾荒苓m應(yīng)工程教育認證的基本要求。

繼電保護課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的核心課程,在專業(yè)認證中有著非常重要的地位,該課程的學(xué)習(xí)對學(xué)生在電力領(lǐng)域的能力有著非常重要的影響[4]。然而,按照工程教育認證的標準,繼電保護課程現(xiàn)有的教學(xué)方法還不滿足要求[5]。現(xiàn)有教學(xué)方法主要三個方面問題:(1)理論與實踐結(jié)合不緊密,學(xué)生難以將理論與實踐相結(jié)合;(2)驗證性實驗不能培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力;(3)考核方式較為單一,不能反映學(xué)生解決工程問題能力是否達成,并且沒有形成反饋改進機制。因此,本文圍繞工程認證的基本理念,以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題為基本目標,探討了繼電保護理論教學(xué)、實踐教學(xué)、考核機制以及持續(xù)改進等方面的問題。提出了一套適合于工程教育認證理念的繼電保護理論和實踐教學(xué)的改革措施。

二、理論教學(xué)改革

工程教育認證的核心理念是以“學(xué)生為中心”,以“產(chǎn)出為導(dǎo)向”,其關(guān)鍵在于學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的達成。這就要求教學(xué)的焦點要從“教”轉(zhuǎn)移到“學(xué)”,考核的關(guān)注點要從“理論知識是否掌握”轉(zhuǎn)向“能力是否形成”。因此,理論教學(xué)內(nèi)容應(yīng)重新梳理,予以精簡,避免繁重的理論講解任務(wù)占用過多的時間;理論的應(yīng)用要加強引導(dǎo)、加強練習(xí)。本文的主要思想是以案例講解的形式引導(dǎo)工程思維的形成,以案例作業(yè)的形式強化工程問題分析能力。

(1)授課內(nèi)容的梳理與重組。解決問題的能力是建立在對理論知識熟練掌握基礎(chǔ)上的,單純的講解并不能很好的掌握知識。授課內(nèi)容應(yīng)結(jié)合實際電力企業(yè)的需求進行重新梳理、合理組織。只應(yīng)保留適用的內(nèi)容,摒棄過時的內(nèi)容。

另外,復(fù)雜工程問題一般都不是單學(xué)科知識能夠完全解決的,例如,繼電保護中用到的故障分析方法,是在《電力系統(tǒng)分析》中進行的講解;繼電保護中談到的斷路器、互感器等元器件,是在《發(fā)電廠電氣部分》中進行的講解。因此,就引導(dǎo)學(xué)生工程思維而言,需要建立本課程與相關(guān)課程知識的強聯(lián)系,授課時應(yīng)對前續(xù)知識加以回顧并拓展,只有將相關(guān)學(xué)科知識融會貫通才能真正達成解決復(fù)雜工程問題的能力。

(2)講解工程案例,促進理論與實踐結(jié)合。解決復(fù)雜工程問題能力的達成,關(guān)鍵在于理論與實踐的結(jié)合。然而,這正是初學(xué)者的困難之所在。結(jié)合工程案例講解理論知識的應(yīng)用,從思維方式、理論應(yīng)用方法及解決問題的步驟等方面加以引導(dǎo),能夠克服理論與實踐結(jié)合困難的問題。

工程案例的選擇非常關(guān)鍵。案例必須具有較強的工程背景,而且必須與講解的知識非常吻合。這就需要與電力企業(yè)建立合作關(guān)系,獲取一些實際中關(guān)于保護的配置、故障動作情況等案例,結(jié)合授課內(nèi)容合理編排。

(3)案例分析代替作業(yè),強化分析能力。傳統(tǒng)的課后練習(xí)無法綜合訓(xùn)練學(xué)生的能力,也無法檢驗學(xué)生應(yīng)用知識的能力。將工程案例作為大型作業(yè)布置給學(xué)生,學(xué)生通過查閱資料、理論分析等過程形成解決方案,并以課題組的形式在班級進行匯報和討論。這種模式既培養(yǎng)了學(xué)生思考和解決問題的能力,也培養(yǎng)了學(xué)生團隊意識;另外,以學(xué)生答辯的方式代替作業(yè)的批改,可以達到訓(xùn)練表達和交流能力的目的,同時,也可以通過答辯實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程監(jiān)控。

三、實踐教學(xué)改革

(1)實踐教學(xué)內(nèi)容的改革。為培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力,實踐教學(xué)應(yīng)由傳統(tǒng)的“驗證性實驗”轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ虇栴}解決方案的設(shè)計和驗證。實踐包括四個階段:工程問題解讀、解決方案制定、仿真驗證以及試驗臺驗證。實踐教學(xué)采用的工程問題從實際工程案例中提取,具有一定的工程意義。學(xué)生通過解讀案例、查閱資料形成解決方案。為了避免學(xué)生設(shè)計方案的缺陷造成試驗設(shè)備損壞,引入PSCAD/EMTDC仿真軟件對方案進行仿真分析,驗證其可行性。最后,根據(jù)仿真結(jié)果設(shè)計試驗方案,在實驗臺上進行物理實驗。與以往驗證性實驗相比,這種實踐方式更具靈活性、工程性、綜合性,對學(xué)生達成解決復(fù)雜工程問題能力有非常大的幫助。

(2)實踐教學(xué)組織模式的改革。根據(jù)工程認證要求,實踐環(huán)節(jié)也應(yīng)以學(xué)生為中心,教師應(yīng)處于引導(dǎo)和輔助的地位。實驗要求的理解、方案的設(shè)計、仿真模型的建立以及實驗的設(shè)計應(yīng)由學(xué)生在課前完成,課上主要任務(wù)主要是試驗的執(zhí)行、結(jié)果的匯報等。老師應(yīng)做好實驗要求的引導(dǎo)、答疑、課前設(shè)計的驗收、試驗過程的考核、實驗報告的考核等。同時,實驗前教師應(yīng)介入學(xué)生的小組討論環(huán)節(jié),記錄實踐過程中學(xué)生的參與情況,切實保障學(xué)習(xí)效果。

四、課程考核方式及反饋機制

(1)考核內(nèi)容以考察能力為導(dǎo)向。達成度評價分為平時考核、實驗考核和期末成績?nèi)糠?。平時考核主要以案例作業(yè)完成情況、課題討論情況為依據(jù);實驗考核以實驗方案設(shè)計、實驗執(zhí)行過程以及實驗報告撰寫為依據(jù);期末成績以理論考試分數(shù)為依據(jù),考試試題以分析計算題為主。三部分加權(quán)平均后為課程總成績。

(2)建立教學(xué)效果反饋機制?！俺掷m(xù)改進”是工程認證中一個非常重要的理念。持續(xù)改進的依據(jù)來源于教學(xué)效果的準確反饋。因此,必須建立合理的課程反饋機制才能更好的把握教學(xué)目標的達成度,才能合理調(diào)整教學(xué)方法和手段。本文設(shè)計從四個方面對教學(xué)效果進行觀測:一是,課程結(jié)束后就學(xué)生的知識理解、掌握以及應(yīng)用等方面進行問卷調(diào)查;二是,通過學(xué)生平時案例討論的參與度、完成情況觀測學(xué)生學(xué)習(xí)過程;三是,通過實踐環(huán)節(jié)中的匯報環(huán)節(jié)觀測學(xué)生的解決問題能力達成情況;四是,通過總評成績分析學(xué)生總體學(xué)習(xí)情況。這種反饋方式既包括了過程監(jiān)控,又包括了結(jié)果反饋,能夠有效地為改進教學(xué)提供依據(jù)。

五、結(jié)束語

針對工程教育專業(yè)認證的基本理念,就繼電保護理論和實踐教學(xué)進行了探討。本文提出了教學(xué)內(nèi)容的梳理和組織方法,探索了基于工程案例的理論教學(xué)方法,并提出了基于案例的實踐教學(xué)思路。對于教學(xué)效果的監(jiān)控采取過程監(jiān)控和結(jié)果反饋兩類方法,為繼電保護課程教學(xué)的持續(xù)改進提供了依據(jù)。