“電力系統(tǒng)繼電保護”課程思政的構(gòu)建與實踐

曹靖 徐繼寧 苑國鋒 賴錫煌

摘? 要：課程思政是一種全新的教育理念，是實現(xiàn)教育結(jié)構(gòu)多元統(tǒng)一的重要途徑。為全面貫徹課程思政理念，實現(xiàn)全程和全方位育人，文章以“電力系統(tǒng)繼電保護”課程為例，深入剖析了課程特點，挖掘了專業(yè)知識中所蘊含的思政元素，將“馬克思主義哲學(xué)思想”“責(zé)任精神”“工匠精神”等思政元素充分融合在教學(xué)設(shè)計、組織內(nèi)容等環(huán)節(jié)中，進(jìn)一步提升了課堂的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)，最后，本文利用教學(xué)反思總結(jié)了教學(xué)實踐經(jīng)驗，以期為后續(xù)課程系統(tǒng)化思政建設(shè)提供一定的參考思路。

關(guān)鍵詞：課程思政；工程教育；教學(xué)改革；繼電保護

中圖分類號：G642.0? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2023）15-0149-04

課程思政的主旨是將思想政治教育貫穿于人才的培養(yǎng)體系中，從而充分提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，達(dá)到教育結(jié)構(gòu)多元統(tǒng)一的目標(biāo)，是一種全新的教育理念。隨著國家能源戰(zhàn)略的調(diào)整，電力行業(yè)對于專業(yè)技術(shù)人才的需求不斷增加，相關(guān)領(lǐng)域的課程思政探索和研究必然對落實立德樹人的根本任務(wù)大有裨益。根據(jù)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》綱要，“工學(xué)類專業(yè)課程，要注重強化學(xué)生工程倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)?！币虼?，工學(xué)類專業(yè)課程首先需要明確素質(zhì)培養(yǎng)和精神傳承，并將這些要素進(jìn)一步細(xì)化，形成具有明確意義的育人目標(biāo)以及基于目標(biāo)的改革措施。

本研究以“電力系統(tǒng)繼電保護”為例，深入分析了“電力系統(tǒng)繼電保護”課程的特點及專業(yè)知識中所蘊含的思政元素，圍繞家國情懷、職業(yè)精神等思想政治教育對教學(xué)內(nèi)容、實施方案進(jìn)行了重新設(shè)計，為后續(xù)課程系統(tǒng)化思政建設(shè)提供一定的參考思路。

一、“電力系統(tǒng)繼電保護”課程思政的必要性

專業(yè)課程是課程思政建設(shè)的基本載體［1］?！半娏ο到y(tǒng)繼電保護”是電力系統(tǒng)專業(yè)入門的基本理論課程之一，具有很強的理論性和實踐性，在工程能力應(yīng)用及職業(yè)素養(yǎng)教育過程中擔(dān)負(fù)著不可或缺的角色。這門課程匯集了輸電線路的電流保護、距離保護、縱聯(lián)保護、變壓器的保護、母線的保護等用電設(shè)備的保護設(shè)計和基本運行理論，是理論與實踐緊密結(jié)合的課程，具有系統(tǒng)性、綜合性、融合創(chuàng)新、與時偕行的特點。

與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)不同的是，電力系統(tǒng)繼電保護課程的內(nèi)容具有很強的生命力，繼電保護的技術(shù)緊跟著電力系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展而發(fā)展，不斷融合其他學(xué)科的新成就來開拓自己的新技術(shù)，這些特點都需要從業(yè)者不斷地精進(jìn)自己的技能，充實自己的知識儲備，并將自身的發(fā)展與國家民族的復(fù)興時刻保持一致，擔(dān)負(fù)起時代賦予的使命。

基于上述原因，本研究在“電力系統(tǒng)繼電保護”這門課程中貫穿思政元素，促進(jìn)專業(yè)教育與思想政治教育同步提升是非常有意義且必要的。

二、“電力系統(tǒng)繼電保護”課程中蘊含的思政元素分析

電力系統(tǒng)繼電保護是保證電力系統(tǒng)安全運行、提高經(jīng)濟效益的有效手段。隨著科技發(fā)展的不斷進(jìn)步，智能化逐漸成為電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，與此同時智能化也必將成為繼電保護行業(yè)重要發(fā)展方向之一。本研究以電力系統(tǒng)繼電保護的經(jīng)典知識內(nèi)容“三段式過流保護的原理與設(shè)計”為例，通過研究本專業(yè)的知識背景挖掘其中蘊含的思政元素。首先時代精神的傳承。通過講授三段式保護設(shè)計過程的發(fā)展歷程，介紹經(jīng)典線路保護的設(shè)計思考過程，激發(fā)學(xué)生對工程問題的興趣與探索，體會精益求精的工匠精神；其次選擇智慧的滲透。以電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)計的四個基本要求為切入點，注重引導(dǎo)學(xué)生辯證統(tǒng)一的哲學(xué)思想［2］，并聯(lián)系自己的生活經(jīng)驗，拓展面對選擇的智慧。最后，安全責(zé)任意識的培養(yǎng)。在分析各種繼電保護故障排除的過程中，充分感受安全責(zé)任意識，不斷增強安全用電的觀念，并引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)素養(yǎng)和精神。

這段課程內(nèi)容在知識傳授方面，可以使學(xué)生了解線路保護概念、二次接線、具體裝置、保護整定等知識點；在能力培養(yǎng)方面，教學(xué)內(nèi)容注重批判創(chuàng)新、工程能力、協(xié)同合作素質(zhì)的引領(lǐng)；在價值塑造方面，教學(xué)過程將蘊含的“矛盾對立統(tǒng)一”的哲學(xué)思想、“責(zé)任重于山”的職業(yè)素養(yǎng)以及安全用電的意識貫徹始終。

三、三段式電流保護的思政教學(xué)案例

（一）教學(xué)設(shè)計

1. 教學(xué)內(nèi)容及思路

針對“三段式電流保護”的認(rèn)知規(guī)律，本研究對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了設(shè)計，首先講述電網(wǎng)線路故障的特點，提出繼電保護設(shè)計的基本要求，進(jìn)而講述三段式電流保護的整定原則、三段式保護特性及行為分析，讓學(xué)生掌握相關(guān)理論知識和基本方法，并結(jié)合三段式電流保護的概念、意義將所蘊含的工程思想和理念融入其中。

在理論知識的講述過程中，結(jié)合經(jīng)典的工程案例、制作案例習(xí)題，教學(xué)方法上靈活運用翻轉(zhuǎn)課堂、討論式教學(xué)，讓學(xué)生深入掌握繼電保護的基本要求、整定設(shè)計的基本技能，以及面對工程實際如何進(jìn)行統(tǒng)籌決策的能力。在知識能力傳授的基礎(chǔ)上，引入電網(wǎng)故障危害視頻，國家電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃視頻，通過兩個視頻的介紹，配合課堂討論和發(fā)言，以及協(xié)作習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生理解并樹立統(tǒng)籌規(guī)劃的科學(xué)發(fā)展理念，認(rèn)識到“安全責(zé)任重于山”，領(lǐng)悟安全用電和環(huán)保意識。思政元素與知識點結(jié)合的教學(xué)思路如圖1所示。

2. 教學(xué)方法

傳統(tǒng)思政課教學(xué)在授課過程中，過分強調(diào)教師的主體地位，偏重于“教”，而忽視了學(xué)生“學(xué)”的自主性［3］，因此，本案例旨在以學(xué)生為中心，多種教學(xué)方式融合。在教學(xué)方法上融合了情景式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)和問題式教學(xué)三種形式引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注工程問題。案例采取了翻轉(zhuǎn)課堂形式進(jìn)行課前設(shè)計，設(shè)置思政教育討論習(xí)題，調(diào)查思政效果及反饋意見，同時將各種工程能力目標(biāo)融入每一個知識點的講解中，積極開展實踐的改革探索活動，充分鼓勵學(xué)生在動手實踐過程中進(jìn)行評價與自我評價，使之成為學(xué)習(xí)的主體。

（二）教學(xué)實踐

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，在教學(xué)實踐的過程中，依次展示“電網(wǎng)故障特點分析”“繼電保護設(shè)計基本要求”“三段式保護原理及設(shè)計”三個環(huán)節(jié)的教學(xué)，并將教學(xué)思政的內(nèi)容融入其中，過程如下：

1. 電網(wǎng)故障特點分析教學(xué)設(shè)計

電網(wǎng)的故障特點分析是本節(jié)課程的背景知識，繼電保護的根本任務(wù)就是要避免電網(wǎng)發(fā)生大規(guī)模故障，進(jìn)而避免由于操作不當(dāng)引起的重大供電事故。因此，在課程之初，首先采用視頻播放的方式進(jìn)行工業(yè)發(fā)展史的展示和安全警示教育。一方面說明了我國繼電保護發(fā)展的艱難歷程，另一方面也展示了電網(wǎng)故障的特點、電網(wǎng)故障損害的范圍以及國家電網(wǎng)的重要性。視頻結(jié)束后，通過課堂討論、啟發(fā)式教學(xué)方式，讓學(xué)生深入認(rèn)識到電網(wǎng)故障的嚴(yán)重危害，獲得電網(wǎng)可靠性和安全性的重要啟示，為我國科技發(fā)展的速度感到驚嘆，讓學(xué)生更加堅定中國特色社會主義的理想信念，增強家國情懷和民族自信。

2. 繼電保護設(shè)計的基本要求的教學(xué)設(shè)計

不同于其他工程科技設(shè)計，為了保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，繼電保護裝置在設(shè)計之初就需要特殊強調(diào)設(shè)計所滿足的基本四個要求，簡稱“四性”，即快速性、靈敏性、選擇性和可靠性［4］。其中，選擇性和靈敏性是課程教學(xué)的難點。這是繼電保護的核心要素，也是每個繼保從業(yè)者必須遵循的設(shè)計原則。作為電網(wǎng)的重要保護機制，繼電保護于電網(wǎng)相當(dāng)于軍隊于國家的作用，不可或缺。四性之間相互緊密聯(lián)系，又各有不同，蘊含著矛盾統(tǒng)一的馬克思主義哲學(xué)辯證思維［5］。

在講授的過程中，本案例采用舉例對比的方式，使學(xué)生在體會矛盾統(tǒng)一的辯證思維基礎(chǔ)上，教會學(xué)生“選擇的智慧”。首先，四性中選擇性和快速性是一對矛盾，選擇性體現(xiàn)當(dāng)電力系統(tǒng)某部分發(fā)生故障時，保護裝置應(yīng)能夠使距離故障點最近的斷路器首先斷開，切除發(fā)生故障的設(shè)備或線路，從而縮小因事故造成的停電范圍?？焖傩允侵盖谐收系臅r間盡可能地縮短，然而，當(dāng)出現(xiàn)兩個故障無法判斷其準(zhǔn)確位置時，單純地滿足快速性就會造成故障的蔓延，甚至形成事故。于是，加入一個時間維度用以保障系統(tǒng)設(shè)計的選擇性，犧牲掉部分的快速性，甄別出兩個故障的發(fā)生位置，這是繼電保護的設(shè)計者帶給后人的設(shè)計智慧。

可靠性和靈敏性又是一對矛盾。靈敏性是指保護裝置對被保護電氣設(shè)備可能發(fā)生的故障和不正常運行情況的反應(yīng)能力。可靠性主要指電網(wǎng)的安全性和可信賴性。其類比人體醫(yī)學(xué)常見病例，如“過敏現(xiàn)象”，討論如果人體某個器官過于敏感對于人體保護機制的利弊，進(jìn)一步解釋可靠性和靈敏性的矛盾統(tǒng)一。

通過講解四性的要求，讓學(xué)生了解到有時候滿足其中一種要求就必須犧牲另外一種要求，進(jìn)一步讓學(xué)生體會到了凡事都存在兩面性，遇到問題要全面分析，權(quán)衡利弊。從工程問題角度分析，這種思維對于工程師的職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)具有重要的作用；從生活中角度思考，列舉生活中常見的實例，引導(dǎo)學(xué)生從大局觀出發(fā)正確做出選擇。

3. 三段式電流保護原理及設(shè)計原則教學(xué)

通過概念的講解和四性要求的分析，接下來就要具體講解三段式電流保護設(shè)計的原理及步驟，這是本節(jié)課程的核心知識。所謂“三段”，分別代表著電流速斷保護（第一段）、限時電流速斷保護（第二段）、定時限過電流保護（第三段），相互配合構(gòu)成的一套過電流保護機制。基于前述的故障特性分析，距離電源越近故障電流越大，那么繼電保護整定的電流值在線路上就有一定的對應(yīng)關(guān)系。如圖2所示，A、B、C、D分別代表不同的變電站，1、2、3、4對應(yīng)為每個變電站的斷路器，也是對應(yīng)的保護安裝處，I代表根據(jù)短路電流曲線所進(jìn)行的本段線路的保護整定電流值，下標(biāo)的“op”代表的工作整定，上標(biāo)代表每一“段”的標(biāo)識。

基于電流升高而采用的繼電保護裝置的整定原則在面對多段線路下存在一個相互配合的復(fù)雜工程問題。對第一段的速斷保護來說，依據(jù)線路末端最大短路電流來整定，即可保護線路的全長，但同時存在線路末端與下一個線路出口端故障界限不清晰的現(xiàn)象，于是引入一個時間維度就出現(xiàn)了電流保護第二段。電流第二段是基于第一段的基礎(chǔ)上，用于區(qū)分線路末端故障的重要過流保護，在保護基本要求上，如果同時滿足兩段的快速性，勢必會引起保護的沖突，于是保護第二段采用了犧牲快速性，保留選擇性的措施與保護一段進(jìn)行配合保護。為了保障電網(wǎng)的安全性，又設(shè)計了保護第三段作為后備保護，這就是三段式過電流保護的由來。

在講述這段設(shè)計思想的同時，為了讓學(xué)生更深刻地理解工程師的思維，教師可采用情境式教學(xué)、討論式教學(xué)，讓學(xué)生扮演工程師的角色，利用學(xué)習(xí)的知識解決線路保護的工程問題，再通過扮演的不同角色做相應(yīng)的課堂練習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步體會三段式電流保護的思想，以及保護四性要求的矛盾統(tǒng)一，對科研工作的艱辛有了更深刻的認(rèn)知，從而進(jìn)一步堅定了腳踏實地的敬業(yè)精神。具體教學(xué)安排實施過程，如表1所示。

（三）教學(xué)成果

通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在知識、能力和價值塑造三個方面達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。課程貫穿了“以學(xué)生發(fā)展為中心”的核心教學(xué)理念，深入挖掘與專業(yè)知識相通的思政元素，促進(jìn)了思政教育和專業(yè)教育的有效融合。首先，課程通過各種教學(xué)手段，提高學(xué)生對本專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣和對課程的宏觀認(rèn)識。其次，通過討論、展示等活動，培育學(xué)生批判創(chuàng)新、團隊協(xié)作、愛國主義、工匠精神等。最后，課程教學(xué)內(nèi)容高度關(guān)聯(lián)電力行業(yè)一線技術(shù)發(fā)展，講解過程中使用工程專業(yè)分析軟件，培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、愛崗敬業(yè)、追求卓越等優(yōu)秀品質(zhì)，成長為新時代擔(dān)當(dāng)?shù)膶I(yè)技術(shù)人才，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的同時，了解工程與社會、樹立時代使命感，培養(yǎng)艱苦創(chuàng)業(yè)精神，實現(xiàn)專業(yè)知識、技術(shù)、技能、素養(yǎng)與正確的價值觀同步落實的教學(xué)目標(biāo)。

四、結(jié)語

將課程思政理念融入課程教學(xué)已成為一種勢不可擋的教育趨勢［6］?！半娏ο到y(tǒng)繼電保護”是電力行業(yè)一門經(jīng)典的理論與實踐并重的課程，課程內(nèi)容悠久又富有活力，蘊含著科技工作者的工程智慧，馬克思辯證思維和大國工匠精神。深入挖掘并融合這些內(nèi)容，采用適合當(dāng)代大學(xué)生思維方式和行為習(xí)慣的教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷地進(jìn)行思想政治教育，對于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識、提升學(xué)生科技報國情懷具有一定的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉亞輝，仇斌，季學(xué)武. 兩線一格：課程思政在工科課程中的探索［J］. 北京教育（德育），2021（02）：42-45.

［2］ 羅繼東，劉媛杰，鄒夢麗，等. “電力系統(tǒng)繼電保護”課程融入思政元素的探索［J］. 科技視界，2020（07）：128-131.

［3］ 賀家李，宋從矩，等. 電力系統(tǒng)繼電保護原理：第三版［M］. 北京：水利電力出版社，1994.

［4］ 張宏亮，金海. 基于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念的“高電壓技術(shù)”課程思政建設(shè)探討［J］. 課程教育研究：學(xué)法教法研究，2019（21）：1.

［5］ 魯敏，蔡新紅，岑紅蕾，等. 課程思政背景下的電力系統(tǒng)分析課程改革［J］. 中國教育技術(shù)裝備，2019（21）：97-98.

［6］ 宋佳寧. “高速鐵路橋涵施工與仿真”課程思政研究與應(yīng)用［J］. 大學(xué)，2022（03）：100-103.

（責(zé)任編輯：鄒宇銘）