工程教育認證背景下電力系統(tǒng)繼電保護教學改革探索

湖北民族大學信息工程學院 湖北 恩施 445000

一、引言

以“學生為中心”、“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]?！豆こ探逃J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,強調(diào)實踐實訓。傳統(tǒng)的講授式教學方法、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,該課程的學習對學生在電力領(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)有的教學方法還不滿足要求[5]。現(xiàn)有教學方法主要三個方面問題:(1)理論與實踐結(jié)合不緊密,學生難以將理論與實踐相結(jié)合;(2)驗證性實驗不能培養(yǎng)學生解決工程問題的能力;(3)考核方式較為單一,不能反映學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、實踐教學、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的改革措施。

二、理論教學改革

工程教育認證的核心理念是以“學生為中心”,以“產(chǎn)出為導(dǎo)向”,其關(guān)鍵在于學生解決復(fù)雜工程問題能力的達成。這就要求教學的焦點要從“教”轉(zhuǎn)移到“學”,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。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)的課后練習無法綜合訓練學生的能力,也無法檢驗學生應(yīng)用知識的能力。將工程案例作為大型作業(yè)布置給學生,學生通過查閱資料、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)了學生思考和解決問題的能力,也培養(yǎng)了學生團隊意識;另外,以學生答辯的方式代替作業(yè)的批改,可以達到訓練表達和交流能力的目的,同時,也可以通過答辯實現(xiàn)學生學習的過程監(jiān)控。

三、實踐教學改革

(1)實踐教學內(nèi)容的改革。為培養(yǎng)學生解決復(fù)雜工程問題的能力,實踐教學應(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。學生通過解讀案例、查閱資料形成解決方案。為了避免學生設(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)介入學生的小組討論環(huán)節(jié),記錄實踐過程中學生的參與情況,切實保障學習效果。

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目標的達成度,才能合理調(diào)整教學方法和手段。本文設(shè)計從四個方面對教學效果進行觀測:一是,課程結(jié)束后就學生的知識理解、掌握以及應(yīng)用等方面進行問卷調(diào)查;二是,通過學生平時案例討論的參與度、完成情況觀測學生學習過程;三是,通過實踐環(huán)節(jié)中的匯報環(huán)節(jié)觀測學生的解決問題能力達成情況;四是,通過總評成績分析學生總體學習情況。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進行了探討。本文提出了教學內(nèi)容的梳理和組織方法,探索了基于工程案例的理論教學方法,并提出了基于案例的實踐教學思路。對于教學效果的監(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的持續(xù)改進提供了依據(jù)。