基于CDIO的電力系統繼電保護課程課堂教學改革

王洪梅 鄭曉丹 彭學虎 陳莉麗

摘要：CDIO工程教育模式正成為我國高校工科教育改革的熱點，是培養高質量應用型專業人才的最新方法。本文在電力系統繼電保護課程中引入CDIO工程教育理念，以項目驅動為導向，進行了以“教師引導、學生主體、CDIO過程、專業綜合能力培養”為基本特征的新型教學方法完成教學目標的嘗試，將該課程的教學效果達到最大化，為工程教學改革的課堂教學模式提供參考。

關鍵詞：CDIO；工程教育；電力系統繼電保護課程；課堂教學

“電力系統繼電保護”是發電廠及電力系統專業的主干課程，是從事繼電保護相關工作所必須具備的基礎知識，課程理論性強，與實際工程聯系密切，對動手能力要求高。由于課程特點和傳統教學模式存在的弊端【1】直接影響了教學效果。因此我們總結傳承以往教學改革和實踐的經驗成果，引入CDIO工程教育理念，將教學過程與工程實踐相結合，確定本課程的教學目標與培養方法，構建相應的知識能力體系，制定教學方案，構建以工程項目為牽引的課程教學方法。

一、改革的基礎條件

我校發電廠及電力系統專業為學校CDIO工程教育模式的試點改革專業，而電力系統繼電保護課程是該專業的核心課程，被立為課堂教學改革重點項目。本課程是傳統專業課程，擁有多年教學實踐經驗，具備課堂教改的硬件和軟件基礎條件。如專業的教學團隊，為在教學項目的構建、一體化學習經驗、 運用主動和經驗學習方法以及學生考核等方面，提供有力保障；擁有多個省重點財政資助實驗室支持學生動手和直接經驗的學習；與電監辦合作開設 “進網電工——繼電保護特種類電工培訓考證”為學生提供進入相關企業工作的上崗平臺；自由開放的多媒體教學和圖書館為學生提供了自主學習的場所和工具；CDIO工程教育理念的深化促成課程改革行動的一致性。本課程在現有基礎上進行了基于CDIO的繼電保護課程項目制教學實踐。

二、CDIO課堂教學實踐

基于CDIO的項目制教學實踐，我們突出項目的可操作性，主要從如下4個方面進行改進探索：

2.1教學內容上實踐

電力系統繼電保護是保證電力系統安全運行的自動裝置，其主要任務是當系統（或設備）發生故障時自動、迅速、有選擇的將故障元件從系統中切除，使故障設備免于繼續遭到破壞，保證其他無故障部分繼續運行；當發生不正常運行狀態時，發信號、減負荷或跳閘。電力系統繼電保護在保障電力系統安全穩定運行方面發揮了如此重要的作用。是電力系統安全穩定運行的有力保證，由于國內一次電網薄弱，保護就相對發達完備，所以國內的繼電保護專業水平不比國外的低，該課程在構建教學內容上首先要滿足這種發達的繼電保護行業性要求，再加上繼電保護具有國際通用性的特點，我們也要借鑒國外一些如麻省理工學院和瑞典皇家工學院等名牌大學的教學內容以豐富和彌補不足。形成一套既能與世界接軌又能立足于本國行業需求的內容體系。所以在教學內容上可以做如下分解實施：

首先，繼電保護是保護一次系統的安全穩定運行，抓住系統運行和故障的特性，設定保護方案。所以對一次系統正常運行與故障特性的全面分析與掌握至關重要，是學生理解繼電保護的根本。也就是如何讓系統出現問題，引導學生發現問題主動構思（conceive）。其次， “繼電保護方法”是思考和解決保護問題的知識儲備，學生只有在懂得基本方法的基礎上，才能在出現問題時，系統的分析問題，組織出相應的對策來解決問題，完成設計（design）和實現（implement）過程。再次，“典型完備的保護方案”來自企業中配置成熟的保護為學生提供不同方法的系統應用實例，啟發學生在配置保護時形成系統的概念，完成運作（operate）過程。上述教學內容圍繞CDIO四個過程進行設置，打破了常規的繼電保護課程偏重于基本原理的介紹，不注重應用的特點。

2.2教學方法上的變換

從以教師為主體逐步轉向以學生為主體，以課堂教學轉向以具體項目的構思-設計-實現-運作過程為引導，從以學會專業知識為目標轉向以培養學生的系統工程能力為目標。 打破傳統的學期制集中教學的教學形式，采用階段式教學模式，即圍繞教學項目分階段進行教學，逐個完成項目的CDIO過程。 由教師根據教學內容要求構建項目后，以學生為主體來組織討論分解項目，提出問題（包括系統方面的問題和保護方法問題），再由教師根據學生的需求提供一些系統的專業知識的幫助（基礎知識傳授）。學生完成項目的設計和實現過程。最后教師提供完備典型企業配置方案（系統知識的傳授），學生完成運作過程。也就是以項目為載體將教師和學生穿插到CDIO過程中，讓學生由傳統的課堂被動接受知識（客體），變成主動追求知識（主體）。

2.3教學手段上的探索

圍繞項目的CDIO過程，綜合運用多媒體、實驗、現場、網絡等多種渠道，采用“教學做”一體化過程，引導學生自主獲得間接經驗和直接經驗。徹底改變以往以多媒體教學為主，學生被動接受知識灌輸的情況。多媒體主要用來圍繞學生提出的問題進行分析引導，同時將本項目所需的基本專業知識融入其中，給學生提供一個接收知識的媒介。同時利用省財政資助實驗室的配套資源，進行模擬實現，以使學生獲得感性的直接經驗，用在項目的實現和運作過程中，檢驗成果。與企業合作的現場教學方式，讓學生把所做的項目與企業的具體運行環境聯系起來，這個過程主要是用于運作階段，讓學生能把所學知識與實際應用接軌用，從而更加激發其學習的動力。利用網絡教學引導學生在完成項目的過程中能主動借助因特網這個全球信息資源總匯，來獲得解決問題的方法。

2. 4評價機制上變革

為了對每位學生的實際學習效果和工程能力進行綜合性客觀合理的評估，我們采用過程與成果相結合，突出過程性評價所占比例，弱化成果性評價，關注利益相關者的社會性評價。根據利益相關者的社會性評價反饋給教學，做到以社會需求為導向進行評價。

學生成績評估由四個部分組成，分別是理論考試部分（30%）、項目實施過程（40%）、社會評價（20%）和平時表現（10%）。通過這四個部分的打分，項目實施為主、理論考核為輔、兼顧社會需求與平時成績，主觀成績與客觀成績相結合，可以較為全面地評估學生的能力。

3. 教學效果

目前本課程在我校發電廠及電力系統、供用電技術、風力發電等專業開設，一個課程周期下來，學生、教師和社會三方面均反映良好，實踐證明可以進行推廣普及。將CDIO理念應用于工程教學過程中取得如下成效：

一是將CDIO工程教育模式落實到《電力系統繼電保護》教學實踐中，探索出一條項目化教學方法。

二是學生的個人能力包括硬能力和軟能力都有所提高；教師在構建項目過程中不斷加強與企業的聯系，提升了教師的基本個人能力和人際能力以及產品、 過程和系統構建能力；企業對我們畢業生滿意度有所增加。

三是項目制教學模式加強了專業課學生與工企業界的聯系，在學生畢業前，參與這些項目就為他們在就業市場上建立了良好的聯系，從而提高畢業生選擇專業相關崗位概率。

4. 實踐過程中發現的主要問題

在筆者進行CDIO課堂教學實踐過程中發現主要存在如下一些問題：

一是在將教學內容項目化的項目構建上與實際工程應用不可避免的存在一定的差異性，因為項目構建要兼顧知識傳授與項目實踐兩方面，而不是單純的做一個具體的工程。所以在一個項目實踐過程中往往要經過幾次反反復復的教、學、做過程才能完成，比較費時費力。

二是不同學生個體之間的參與程度有很大的不同，基礎好、興趣濃的部分學生會特別積極參與整個CDIO過程中，獲得很好的培養。相反總有部分基礎比較差的學生有思想松懈、渾水摸魚的現象，所以受益也會較少一些。

三是評價體系上難以獲得短期的、直接的、廣泛的社會性評價等。

三、總結

本文介紹了筆者引入基于CDIO的項目制教學方法到《電力系統繼電保護》課程課堂教學中的實踐，將教學內容項目化，注重培養學生系統工程技術能力，以及自學創新能力、團隊協作精神和社會責任感。讓學生以主動的、 實踐的、 課程之間有機聯系的方式學習工程。從而使該課程由偏重理論性逐步轉變為理實并重、突出工程應用，切實滿足電力相關行業對該領域專業人才的迫切需求。

參考文獻

[1]顧佩華等：《從CDIO 到EIP-CDIO》，《高等工程教育研究》2008第1期。

[2]

胡志剛等：《工程型本科人才培養方案及其優化》，《高等工程教育研究》2010第6期。

[3]姜大志 孫浩軍《基于CDIO的主動式項目驅動學習方法研究》，《高等工程教育研究》2012第4期。

[4]汪英姿 《基于CDIO 理念的高職文檢教學課程改革》，《職教論壇》2012第5期。

（作者單位：浙江水利水電專科學校）