時間:2023-07-18 17:24:01
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關鍵詞:繼電保護;課程;教學模式
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2013)01-0033-02
電力系統、計算機技術、電子技術與通信技術的飛速發展給電力系統繼電保護不斷注入了新的活力,提出新的要求。現代電力系統是高度數字化、信息化和自動化的超大區域網絡結構,電力系統繼電保護是對其安全穩定運行至關重要的一門技術[1]。21世紀繼電保護的未來發展趨勢是計算機化;網絡化;保護、控制、測量、數據通信一體化;智能化[2]。以新疆農業大學(以下簡稱“我校”)為例,在現有教學模式基礎上,本文探討繼電保護課程教學中提高學生實踐與創新能力的方法,為將學生培養成具有實踐能力、創新精神的人才而努力,為該課程的教學改革提供理論支持和智力保證。
一、電力系統繼電保護課程的特點
我校“電力系統繼電保護原理”課程理論教學36
學時,網絡教學6學時,總計42學時,作為電氣工程及自動化及農業電氣化與自動化的專業必修課,設置在大四上學期初;“微機繼電保護”課程共26學時,均為課堂理論教學學時,作為專業選修課安排在“電力系統繼電保護原理”結束后的大四上學期末開設,目的是順應現代電力系統高度數字化的趨勢,讓學生了解現代數字式繼電保護硬軟件的知識,內容涉及到原理、保護算法、硬軟件設計方法等;“繼電保護課程設計”為期一周,與“微機繼電保護”同時安排在大四上學期期末,目的是培養學生綜合運用所學的基礎理論知識分析與解決電力系統中的實際問題的能力[3]。
二、繼電保護課程教學存在的問題
為適應現代數字電力系統繼電保護技術的新發展,目前我校繼電保護的教學內容已加入“微機繼電保護”,作為少學時內容與“電力系統繼電保護”共同設置在大四上學期,同時開設的其它幾門專業課使得學生大四上學期課程較為集中,學習任務量較大。此時學生即將面臨畢業設計開題、復習考研或找工作,第一學期過高的學習任務和課程的相對集中對其學習效果有一定影響;在課程教學上,基本停留在傳統模式:即利用板書或者多媒體課件形式,將繼電保護原理及其實現方法按照教材的章節和順序進行課堂講授,這主要存在以下幾個問題。
(一)重理論,輕實踐,無法提高學生的實踐能力與創新精神
對教師而言,繼電保護原理單純靠板書或多媒體課件較難講透;對學生而言,繼電保護內容比較抽象且實踐性強,知識描述更需要形象化演示去理解,配合學生自主實踐學習才會有好的效果。比如,“零序過電流保護原則上是按照躲開在下級線路出口處相間短路時出現的最大不平衡電流來整定”,若單純由教師口頭講授原理,學生難以理解; “微機繼電保護”課程主要分析現代數字式繼電保護軟硬件相關知識,內容涉及原理、保護算法、硬軟件設計方法等。若單純講解微機繼電保護算法,使學生難以消化,從而會削弱其學習的積極性。
(二)教學理念不夠強,教學內容需要優化
繼電保護課程組與“單片機技術”、“數字信號處
理”、“電力系統自動化”、“高低壓電氣設備”等課程有很多聯系,但教學上往往孤立、脫節,缺乏全局梳理,使學生對繼電保護完整系統缺乏全面認識。課堂上,教師若能將繼電保護教學作為一個整體,以實例聯系相關課程內容,緊跟行業發展前沿并且結合實踐,教學效果會更好;此外,目前繼電保護教科書內容繁多,與其他專業課程也有所重復,需要對課程內容進行整合優化。
(三) 學生自主選擇力不強
學生對繼電保護內容的興趣點各有不同,部分學生未來并不從事繼電保護工作,或考研方向與此關系不大。目前情況是,繼電保護課程組教學課時相對較多,內容較為寬泛,對于上述內容部分學生顯得索然無味,學生根據自己情況自主選擇的能力不夠強。為此,以學生為本,可以在課程形式上稍做一些調整。
三、教學模式的探索及實踐
針對繼電保護課程教學存在的問題,本文探討了幾種改進模式和方法,且部分已開始具體實施,取得了一定的教學效果。
(一)優化專業培養計劃
將原本設置在大四上學期分開教學的“電力系統繼電保護原理”和“微機繼電保護”兩門課整合為一門,設置在大三下學期。“繼電保護課程設計”可設置在大四上半學期。這樣設置有兩方面考慮:內容上,減少學生學習任務量,突出重點,使教學有針對性。比如,可縮減“電力系統繼電保護原理”教材中電磁型繼電器、斷路器等與“高低壓電氣設備”教材有所重復的內容,減少或者刪除“微機繼電保護”教材中與“微機原理與應用”、“單片機技術”“數字信號處理”等相關課程的重復內容;時間上,我校電氣專業學生于大三至大四暑假期間設置了為期5周的發電廠生產實習,實習前對繼電保護內容的理論學習,為生產實習期間學生對繼電保護裝置、電力系統設備等內容建立感性認識打下基礎,從而提高學生的實踐與創新能力。
(二)改進教學手段與教學方法
教師可采用多樣化的教學手段和方法進行教學。以傳統教學手段為輔,以現代化網絡媒體、實驗教學等方式為主。以提高學生學習的積極性及其實踐創新能力為目的,建立學生對電力系統繼電保護的整體概念,使學科前沿知識與教材內容相結合,課堂教學與實踐教學相結合。
1.網絡課程建設。利用學校現有網絡平臺,上傳電子教案、視頻,演示動畫等資源,并建立一套自測系統,使學生可以主動借助網絡課程平臺觀看和使用這些資源。教案、課件既可以作為學生的預習資源以及彌補疏漏的課后復習資料,也可以作為教師選擇的教學資源庫;視頻資源以聲、像集合的形式使學生直觀了解繼電保護的動作過程及原理;具有交互性的演示動畫可以提高學生學習的趣味性,比如,利用FLASH將繼電保護動作過程制作成SWF動畫,或用Visual C++開發保護動作演示模塊[4];自測系統可以使學生在正式考試前自我檢測,彌補疏漏的知識點。利用網絡交互平臺有助于增強課后教師與學生之間的互動性,使教師及時了解學生遇到的問題并展開網上討論,以提高學生對課程學習的主動性。因此,網絡資源的建設需要教師有針對性地選擇教學內容,或利用專業軟件開發演示模塊,并及時更新資源。目前,我校網絡課程建設已取得初步成果。
2.實驗平臺建設。微機保護已成為當前繼電保護的主要形式。華北電力大學、湖南大學等高校先后自主開發了微機型線路保護教學仿真實驗裝置。實驗平臺建設思路為面向實踐平臺的建設,使學生能夠對本專業內容形成完整的知識鏈[5]。我校可采用引進設備或者利用現有教師隊伍和資源對微機繼電保護實驗設備進行開發。目前,我校基于TMS320F28335+PC機的繼電保護教學實驗平臺的研制正在進行。
實驗平臺可作為本專業教學科研平臺,不僅方便用于學生實驗、課程設計和畢業設計,也可以作為教師的科研平臺。該平臺能夠使學生直觀了解微機繼電保護硬件結構,并且通過配置不同的軟件模塊實現不同原理、不同對象的繼電保護功能;開設綜合性實驗和設計性選做實驗,有利于提高學生的積極性及實驗、設計能力,有助于開闊學生的視野、發揮創新能力。
3.課程設計內容優化,加強畢業論文設計。課程設計是培養學生的實踐能力、創新能力和綜合能力的重要環節[6],在傳統設計內容基礎上可以充分利用實驗平臺,先進行整定計算,后在平臺上模擬故障時繼電保護動作;建立以任務驅動,由教師引導、學生進行自主探究學習的框架。根據繼電保護原理建立主題,比如,電流保護、距離保護、縱差保護等;也可以根據繼電保護對象形成“主題”,比如,電力變壓器保護、輸電線路保護等。
課程設計可以在大三下學期上課期間布置下去,使學生帶著問題學習,并結合大三暑假為期五周的“發電廠生產實習”,使課程設計更具針對性、實踐性,從而激發學生的創新意識。此外,通過畢業論文的設計強化為工作打下基礎。
4.完善評價體系。適應新的教學方法與手段,改進傳統課程考核評價方式。繼電保護理論課成績應綜合考勤、課堂表現、小組討論、平時作業、網絡自測、綜合實驗等教學環節進行考評。將平時成績比例增大,有利于激發學生平時學習的積極性;課程設計可以對每個學生進行公開答辯及嚴格書面考核;畢業論文(設計)成績評定標準應以提高學生的實踐與創新能力為目的,綜合文獻綜述、論文質量、創新能力、實驗態度等因素進行考評。
本文以新疆農業大學電氣工程專業、農業電氣化專業為例,對繼電保護課程的教學模式進行探索與實踐,重點激發學生平時學習的主動性,使其能夠掌握必要的工程技術、測試方法以及先進設備的研究方法。若能將每個環節都做好做實,師生就能在一整套良好有序的教學體系中受益,從而培養出適應智能電網時代、具有實踐能力、創新精神的人才。
參考文獻:
[1]何瑞文,陳少華.現代電力系統的繼電保護課程教學改革與建設[J].電氣電子教學學報,2004,(3).
[2]付喬.繼電保護發展現狀綜述[J].攀枝花學院學報,2006,(2).
[3]李文武,袁兆強.繼電保護課程組教學改革的探索[J].中國電力教育,2010,(12).
[4]曾煜曉.繼電保護教學培訓輔助軟件系統的開發與設計[D].濟南:山東大學,2008.