高壓輸配電線路電流保護(hù)的教學(xué)研究與實踐探索

吳娟娟，張廣怡，王文武

（鄭州電力高等?？茖W(xué)校電力工程學(xué)院，河南 鄭州 451460）

高壓輸配電線路的電流保護(hù)是《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)運行與維護(hù)》課程的重要內(nèi)容，該課程是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)專業(yè)的核心課程，主要培養(yǎng)德技并修、全面發(fā)展，適應(yīng)“新基建”建設(shè)需要，具有良好的職業(yè)道德、工匠精神和創(chuàng)新精神，具有較強(qiáng)的就業(yè)能力、一定的創(chuàng)業(yè)能力和支撐終身發(fā)展的能力，掌握電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)，面向發(fā)電廠、供電公司、電力二次設(shè)備生產(chǎn)廠家等單位，從事二次設(shè)備運行、維護(hù)、安裝、檢修、生產(chǎn)及技術(shù)管理等工作的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。

1 教學(xué)整體設(shè)計

1.1 學(xué)生學(xué)情分析

1.1.1知識基礎(chǔ)

學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《電力系統(tǒng)組成與分析》《電機(jī)運行與維護(hù)》《電氣設(shè)備運行與維護(hù)》等前續(xù)課程，已經(jīng)掌握了電力系統(tǒng)的組成和故障特點，熟悉了電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作過程。但是不了解電氣設(shè)備的保護(hù)配置和保護(hù)原理等知識。

1.1.2技能基礎(chǔ)

學(xué)生已完成《內(nèi)線安裝實訓(xùn)》《變電站設(shè)備維護(hù)實訓(xùn)》等相關(guān)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，能完成電氣回路接線，能開展電氣設(shè)備維護(hù)。已經(jīng)會使用VR仿真和變電站仿真軟件進(jìn)行電氣設(shè)備檢查和巡視工作，但不能進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的操作和維護(hù)工作。

1.1.3學(xué)習(xí)特點

繼保專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，學(xué)習(xí)態(tài)度端正。學(xué)習(xí)的過程中表現(xiàn)出了對學(xué)習(xí)的熱情，對動手操作更感興趣，且能夠熟練應(yīng)用教學(xué)平臺進(jìn)行混合式學(xué)習(xí)。

1.1.4職業(yè)向往

學(xué)生學(xué)完本專業(yè)更向往到大中型國有電力企業(yè)就業(yè)，繼電保護(hù)技術(shù)是各電力企業(yè)的核心技術(shù)，學(xué)好繼電保護(hù)是學(xué)生通往職場的一塊重要敲門磚，學(xué)生非常重視本課程的學(xué)習(xí)。

1.2 教學(xué)內(nèi)容分析

依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案和國家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)（繼電保護(hù)員）制定課程標(biāo)準(zhǔn)，選用“十三五”職業(yè)教育規(guī)劃教材《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》，并將《繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗規(guī)程》《繼電保護(hù)和安全自動裝置運行管理規(guī)程》《電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運行整定規(guī)程》等行業(yè)企業(yè)規(guī)程規(guī)范以及思政教育、勞動教育融入課程內(nèi)容。

圖1 教學(xué)內(nèi)容與崗位能力要求相對應(yīng)

高壓輸配電線路的電流保護(hù)，按照繼電保護(hù)員工作任務(wù)和工作要求，設(shè)計了“配置高壓輸配電線路保護(hù)裝置”等8個教學(xué)任務(wù)，共16學(xué)時。

圖2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

1.3 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

基于對課程定位和學(xué)生學(xué)情的分析，本課程的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)達(dá)到或略高于繼電保護(hù)員中級工等級水平。

圖3

教學(xué)重點：高壓輸配電線路電流保護(hù)的基本原理；線路微機(jī)繼電保護(hù)裝置的操作和維護(hù)。

(3)橡膠的硬度對推力桿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度有一定的影響，通過多方案分析比較，在設(shè)計橡膠配方時，橡膠的硬度50°附近為宜。

教學(xué)難點：高壓輸配電線路電流保護(hù)的調(diào)試。

1.4 教學(xué)策略研究

本項目根據(jù)工作崗位的具體工作任務(wù)安排教學(xué)內(nèi)容，采用解決問題、完成任務(wù)的多維互動式教學(xué)理念，線上線下混合式教學(xué)，保證教學(xué)效果。

采用分組教學(xué)方式，疫情期間學(xué)生返校后，將1個班32名學(xué)生，按每16人分為1組，這樣既有利于疫情防控，又保證了教學(xué)效果。

運用歸納教學(xué)法，通過課前預(yù)習(xí)、課上討論、視頻引導(dǎo)、資料查閱等，歸納總結(jié)知識點。采用案例分析、小組討論、教師演示、實戰(zhàn)演練等教學(xué)方法使學(xué)生掌握微機(jī)保護(hù)裝置調(diào)試技能，突破教學(xué)重難點。

以學(xué)生為中心，運用探究式學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生處于積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)生根據(jù)自己對當(dāng)前問題的理解，運用相關(guān)基礎(chǔ)知識和個人經(jīng)驗提出方案、解決問題。

充分運用信息技術(shù)、3D動畫仿真、變電站仿真系統(tǒng)、VR虛擬現(xiàn)實操作系統(tǒng)等教學(xué)資源，解決保護(hù)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)看不見、帶電設(shè)備摸不得和工作過程難考核、難再現(xiàn)、難共享等教學(xué)難題。

2 教學(xué)實施過程設(shè)計

2.1 教學(xué)過程設(shè)計

圖4 教學(xué)過程與工作過程對接

2.2 任務(wù)實施設(shè)計

課前教師在平臺發(fā)布任務(wù)“看一看”“測一測”“放一放”，學(xué)生學(xué)習(xí)平臺資源，完成測試及闖關(guān)游戲。教師依據(jù)平臺數(shù)據(jù)，掌握學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生困惑點，改進(jìn)教學(xué)設(shè)計，并對學(xué)生進(jìn)行分組。

課中通過播放微機(jī)保護(hù)裝置故障定位視頻—電網(wǎng)監(jiān)控“最強(qiáng)大腦”引入課程內(nèi)容，了解任務(wù)背景。接著對課前任務(wù)進(jìn)行點評總結(jié)，解決共性問題，完成知識遷移?，F(xiàn)場設(shè)置輸配電線路微機(jī)保護(hù)裝置故障，引出任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生查找處理故障。首先，利用VR仿真系統(tǒng)檢查高壓配電柜，初步鎖定故障范圍。然后，利用3D動畫細(xì)節(jié)探究，明確具體故障。運用所學(xué)知識，分析解決故障，完成任務(wù)要求。最后，對任務(wù)過程進(jìn)行總結(jié)，提煉知識點和技能點，培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)、反思能力。

發(fā)布課后任務(wù)，學(xué)生可通過在線課程繼續(xù)學(xué)習(xí)，鞏固知識。在仿真系統(tǒng)反復(fù)進(jìn)行操作練習(xí)，提高技能水平。

2.3 考核評價設(shè)計

表1

圖5 教學(xué)實施過程

3 特色創(chuàng)新

3.1 堅持虛實結(jié)合，營造職場情境

針對電力系統(tǒng)帶電作業(yè)危險性高，電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴、不適合頻繁操作等特點，充分運用信息技術(shù)，借助視頻、動畫以及虛擬仿真等學(xué)習(xí)資源，有效解決“看不見、進(jìn)不去、難在現(xiàn)”等教學(xué)難題。

按照企業(yè)現(xiàn)場建設(shè)生產(chǎn)性實訓(xùn)基地，為學(xué)生營造職場情境，練就實用技能，切實體會工作的意義和工作的過程，樹立職業(yè)自信，熱愛本職工作，樹立積極的勞動觀念。

3.2 設(shè)定角色分工，強(qiáng)化責(zé)任意識

為配合教學(xué)實施、達(dá)到良好的教學(xué)效果，營造仿真的工作場景，對學(xué)生進(jìn)行了適當(dāng)分組。角色扮演的分組形式具有學(xué)習(xí)、勞動融合一體的特點，增強(qiáng)了學(xué)生的責(zé)任感，對提高教學(xué)效果也起到了很大的促進(jìn)作用。每次工作任務(wù)結(jié)束都要求學(xué)生整理好工作器具，維護(hù)好工作環(huán)境，實行個人責(zé)任、小組責(zé)任、班級責(zé)任劃分，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)打分，作為過程性考核的一部分計入總成績。這些措施使學(xué)生的責(zé)任意識、勞動意識明顯提高。

此外，根據(jù)課前預(yù)習(xí)測試結(jié)果及先修課程中學(xué)生的表現(xiàn)，針對程度不同的學(xué)生進(jìn)行合理分組，程度較弱的分成一組，教師提供更多的支持；程度較強(qiáng)的分成一組，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性。這樣做體現(xiàn)了因材施教的思想，達(dá)到了讓弱者變強(qiáng)、強(qiáng)者更強(qiáng)的目的。

3.3 嚴(yán)守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，弘揚工匠精神

引入與企業(yè)工作現(xiàn)場一致的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、工器具、工作流程等，縮短了學(xué)習(xí)與真實工作的距離，起到了學(xué)以致用的作用以及培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度的目的?，F(xiàn)場的演練增強(qiáng)了學(xué)生對真實工作的理解，加深了對勞動即工作、工作即勞動的感受，獲得了勞動幸福感。

3.4 全過程信息采集，教學(xué)效果可評可測

采用多種手段實現(xiàn)教學(xué)過程的全過程信息采集，采集信息結(jié)果用于學(xué)生成績評定、教學(xué)效果評價及改進(jìn)，實現(xiàn)了使用先進(jìn)適用的手段全面考核學(xué)生的目的，促進(jìn)了教學(xué)水平的提高。

圖6 全過程信息采集