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基于《繼電保護課程設(shè)計》教學(xué)改革
基于《繼電保護課程設(shè)計》教學(xué)改革
程海軍，陳曉英，孫麗穎
（遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，遼寧錦州121001）
摘要：課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力和工程思想的重要環(huán)節(jié)和途徑。本文對傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計中存在的問題進行了分析，針對這些問題提出了基于“卓越工程師”目標(biāo)的改革措施。通過教學(xué)實踐，提高了學(xué)生的工程應(yīng)用意識和實踐能力。本文對課程設(shè)計環(huán)節(jié)進行改革實踐，希望在“深化教學(xué)改革、強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)”背景下，探索出一條適合工程技術(shù)人才培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展之路。
關(guān)鍵詞：繼電保護；課程設(shè)計；教學(xué)改革
基金項目：本文系遼寧工業(yè)大學(xué)教改立項項目“電力系統(tǒng)繼電保護課程教學(xué)模式改革與實踐”（項目編號：2014032）的研究成果
作者簡介：程海軍（1978-），男，遼寧朝陽人，講師，碩士，研究方向為電力系統(tǒng)自動化；陳曉英（1966-），女，遼寧北票人，遼寧工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，教授，碩士，研究方向為電力系統(tǒng)自動化；孫麗穎（1972-），女，遼寧撫順人，教授，博士，研究方向為控制理論與控制工程。
國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中對高等教育提出要“深化教學(xué)改革、強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”的要求。教育部為貫徹落實這一要求，實施了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”重大改革項目[1]，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)，促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。目前，中國大多數(shù)高校在教育目標(biāo)、理念和方法上滯后，開設(shè)的一些工程類課程不能滿足實際工程需求，教學(xué)內(nèi)容陳舊，已經(jīng)滯后于現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展[2]。電力系統(tǒng)繼電保護課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的重要專業(yè)課程，在“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)下既要求把大量的理論知識掌握好，又要求有較強的實踐動手操作能力[3]。繼電保護課程設(shè)計是實現(xiàn)把繼電保護的理論知識和工程實際應(yīng)用結(jié)合起來的橋梁，是電氣工程及其自動化專業(yè)非常重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)[4]。在此背景下，基于“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)，我校對《電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計》的教學(xué)進行探索，從課程設(shè)計內(nèi)容、實施過程、考核評價等方面實施改革。幾年的教學(xué)實踐表明效果良好，鍛煉了學(xué)生的理論設(shè)計和實踐動手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新意識，提高了學(xué)生分析和解決實際工程問題的能力，得到學(xué)生及社會的認(rèn)可和好評。
一、傳統(tǒng)課程設(shè)計教學(xué)分析
近幾年，各高校都開始注重對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，加強了電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計的教學(xué)工作，較以往有很大改善，但仍然存在一些問題。在我校主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1.學(xué)生的積極性不高，投入的精力不足。根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)計劃，電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計安排在大四上學(xué)期進行，一般是在學(xué)期的后幾周實施。在此階段，好多同學(xué)要忙于研究生入學(xué)考試、國家電網(wǎng)考試、各公司企業(yè)的招聘以及期末考試。隨著近些年高校的不斷擴招，本科生的就業(yè)壓力越來越大，在考研和就業(yè)多重作用下，好多學(xué)生不能把精力全部投入到課程設(shè)計中。學(xué)生對待課程設(shè)計的積極性普遍不高，很多學(xué)生沒有認(rèn)識到課程設(shè)計的重要作用，以應(yīng)付的心態(tài)被動的對待，甚至認(rèn)為從網(wǎng)絡(luò)上或往屆同學(xué)那里找些資料拼湊拼湊就能完成。
2.只有理論設(shè)計，缺乏實驗或仿真驗證。在課程設(shè)計開始之前，指導(dǎo)教師根據(jù)電力系統(tǒng)繼電保護課程的主要內(nèi)容，結(jié)合一些工程項目的實際情況，給出各種保護的設(shè)計題目和參考資料。在我校，該課程設(shè)計時間為兩周，為了確保學(xué)生都能夠完成設(shè)計，在課程設(shè)計指導(dǎo)書中會比較詳細(xì)給出設(shè)計方案、設(shè)計步驟、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計要求以及設(shè)計報告的格式等。在課程設(shè)計實施過程中，給學(xué)生分時提供固定設(shè)計教室或者與互聯(lián)網(wǎng)連接的機房，學(xué)生通過查閱網(wǎng)絡(luò)、設(shè)計手冊、設(shè)備手冊等，參考類似習(xí)題、以往學(xué)生課程設(shè)計報告等進行模仿設(shè)計。在此期間，不同的指導(dǎo)教師去設(shè)計室指導(dǎo)，解答學(xué)生的問題。(www.panasonaic.com)由于學(xué)生對待課程設(shè)計的積極性不高，大部分同學(xué)都不主動問問題，這樣教師很難全面了解學(xué)生都設(shè)計得如何，都出現(xiàn)哪些問題和錯誤，最終造成上交的報告存在一些錯誤。在這樣的設(shè)計過程中，學(xué)生通過上交設(shè)計報告，完成理論設(shè)計。由于缺少對理論設(shè)計結(jié)果和結(jié)論的實驗或仿真驗證，致使學(xué)生既不清楚設(shè)計計算結(jié)果是不是正確，也不知道設(shè)計結(jié)論是不是合理。這種只鍛煉理論設(shè)計而沒提高動手能力的設(shè)計過程，大大降低了課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)的重要意義。
3.設(shè)計題目數(shù)量少且變化小，抄襲現(xiàn)象存在。以往的課程設(shè)計題目一般是給定一些電力系統(tǒng)的局部接線及運行方式，通過不同系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定值，完成某些線路或者變壓器的繼電保護方案、整定值計算、靈敏度分析、繼電器選擇等設(shè)計工作。這些設(shè)計題目由于許多參數(shù)需要具體給定，同時系統(tǒng)的接線比較簡單，運行方式很少變化，使得學(xué)生發(fā)揮的空間比較小，不能很好實現(xiàn)設(shè)計與工程實踐相結(jié)合的目的，更像是做作業(yè)。這樣學(xué)生就不能對電力系統(tǒng)的正常、最大、最小運行方式下做出全面分析，就不能建立電力系統(tǒng)的整體概念。學(xué)生在設(shè)計時僅僅參考一些相仿的習(xí)題、教師給定的設(shè)計指導(dǎo)書來完成設(shè)計計算，不可避免的會出現(xiàn)互相抄襲的現(xiàn)象。以往的這種課程設(shè)計方式對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)作用有限，沒有達到培養(yǎng)目標(biāo)。
4.考核評價不科學(xué)，缺乏動手能力的考核。以往的課程設(shè)計成績評定方法是考慮學(xué)生在平時的出勤率、對待課程設(shè)計的態(tài)度以及主動性等，根據(jù)學(xué)生最后提交的設(shè)計報告的質(zhì)量，包括方案的合理性、整定計算的正確性、設(shè)計的完整性、格式的規(guī)范性等情況，按照一定的分值比例，最終給出優(yōu)、良、中、及格或不及格的評定。在這種考核評價方式下，會出現(xiàn)同組同學(xué)中差別不大的情況，甚至有可能會出現(xiàn)主要設(shè)計人員由于報告書寫較差而成績低、設(shè)計較少的同學(xué)由于報告書寫規(guī)范而成績較高的不合理現(xiàn)象，課設(shè)成績沒能很好體現(xiàn)學(xué)生的真實能力。同時，由于這種只有理論設(shè)計而沒有實驗或仿真驗證的課設(shè)形式，沒有考核到學(xué)生的實際動手能力和操作技能。
二、“卓越工程師”目標(biāo)下的教學(xué)改革
為達到國家“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)的要求，結(jié)合我校應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的定位，針對以往電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計在教學(xué)過程中存在的問題，我們實施了基于“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)下的電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計教學(xué)改革，修改教學(xué)大綱及教學(xué)計劃，完善教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，改革考核評價方式。具體改革內(nèi)容包括：
1.修改大綱及教學(xué)計劃，規(guī)避考研就業(yè)等對專業(yè)課程學(xué)習(xí)的影響。按照“卓越工程師”的培養(yǎng)目標(biāo)，以前的培養(yǎng)方案和課程大綱已不再適用，不能滿足培養(yǎng)要求�！白吭焦こ處煛蹦繕�(biāo)下的培養(yǎng)方案突出對學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，我們對電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)培養(yǎng)方案和課程大綱進行了修訂，強調(diào)對學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力的培養(yǎng)。關(guān)于培養(yǎng)方案中實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)，就是突出工程思想和能力培養(yǎng)，達到學(xué)生都具備自主設(shè)計實驗的能力，具有接受新技術(shù)和新知識的能力，以及一定的技術(shù)開發(fā)能力。根據(jù)新的培養(yǎng)方案，我們對電力系統(tǒng)繼電保護課程的教學(xué)大綱和教學(xué)計劃進行了相應(yīng)的調(diào)整，將該課程從大四上學(xué)期調(diào)整到大三下學(xué)期，盡可能規(guī)避學(xué)生由于考研及就業(yè)等對專業(yè)課程學(xué)習(xí)的影響。
2.更新課程設(shè)計題目，滿足“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)的要求。在“卓越工程師”目標(biāo)下，課程設(shè)計與實驗項目設(shè)計的核心思想就是鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)實踐動手能力及工程素養(yǎng)。課程設(shè)計題目的設(shè)置是否合理，對于學(xué)生的鍛煉價值至關(guān)重要。好的課設(shè)題目對于學(xué)生掌握專業(yè)理論知識的理解、對工程設(shè)計規(guī)范的熟悉、對設(shè)計步驟和設(shè)計方法的掌握都非常重要。在設(shè)置課設(shè)題目時，既要考慮專業(yè)理論知識的涵蓋程度，又要考慮與工程實際緊密結(jié)合的密切程度，盡可能給出實際運行的電力系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)資料，這對于提高學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)知程度、明確專業(yè)發(fā)展方向大有裨益，有利于培養(yǎng)工程意識，提高理論聯(lián)系實際的應(yīng)用能力。基于“卓越工程師”目標(biāo)的思考，我們對課設(shè)題目進行完善和更新，做了如下工作：①利用教師下企業(yè)實踐、帶學(xué)生去企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)、建立實習(xí)基地、到電力行業(yè)調(diào)研等機會，搜集整理實際運行電力系統(tǒng)的真實資料，然后加工完善成訓(xùn)練課題；②考慮到電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的應(yīng)用實際，微機型保護裝置已完全取代電磁型保護裝置，再針對電磁型繼電保護技術(shù)進行設(shè)計就嚴(yán)重與工程實際相脫節(jié)。為此，我們給定一些電力系統(tǒng)的局部接線及運行方式，通過不同系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定值，除了完成某些線路或者變壓器的繼電保護方案、整定值計算、靈敏度分析之外，增加了微機型保護裝置的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計；③根據(jù)不同的設(shè)計題目和現(xiàn)有實驗室的條件，增加實驗驗證或仿真驗證環(huán)節(jié)。我校與浙江求是教儀合作建立了電力系統(tǒng)繼電保護、供配電、實踐創(chuàng)新實驗室，與北京電科院和清大高科合作建立了電力系統(tǒng)仿真實驗室，實驗室的軟硬件條件為學(xué)生搭建了很好的動手操作平臺。第一周學(xué)生完成課設(shè)的理論設(shè)計，第二周進入實驗室進行相應(yīng)的安裝調(diào)試及驗證。通過動手操作，激發(fā)了學(xué)生的興趣，提高了積極性，如果驗證結(jié)論正確時，極大的滿足學(xué)生的成就感，從而增強創(chuàng)新的自信心。另外，在設(shè)計的驗證過程中，可能會出現(xiàn)許多實際的問題，通過指導(dǎo)老師的點撥，同學(xué)們相互討論探究，最終找到問題的原因并解決，這對于學(xué)生的鍛煉和培養(yǎng)具有極大的幫助。
3.加強對課程設(shè)計的指導(dǎo)和管理，提高課程設(shè)計質(zhì)量。教師的態(tài)度和付出對于課設(shè)質(zhì)量的好壞是最直接的，因此，要想提高課程設(shè)計的質(zhì)量，需要指導(dǎo)教師更多的投入。針對有的學(xué)生消極應(yīng)付、得過且過，甚至出現(xiàn)相互抄襲的情況，就要求指導(dǎo)教師投入更多的時間和精力用在平時的指導(dǎo)中，避免學(xué)生上交東拼西湊、粗制濫造的設(shè)計報告。在設(shè)計過程中，確保做到對設(shè)計方案的合理性進行嚴(yán)格審核，對設(shè)計步驟和計算結(jié)果進行及時監(jiān)控，對學(xué)生的困難和問題進行耐心的答疑解惑，對典型共性的錯誤進行詳細(xì)的討論分析。對于指導(dǎo)教師而言，個人的精力和時間也是有限的，在這個時段要同時面對理論教學(xué)、課設(shè)實習(xí)指導(dǎo)、監(jiān)考判卷考核、科研任務(wù)完成等一系列工作，常常感到分身乏術(shù)。為此，我們采取了團隊指導(dǎo)措施，打破一個老師對固定學(xué)生的指導(dǎo)模式。根據(jù)指導(dǎo)教師的值班安排，每時每刻都有老師在設(shè)計室指導(dǎo)，隨時隨地解決學(xué)生的問題，提高指導(dǎo)效率，從而提高課程設(shè)計的質(zhì)量。
4.完善考核評價體系，適應(yīng)“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)。以往的課程設(shè)計成績評定方法只注重對學(xué)生的理論設(shè)計進行考評，而沒有考核到學(xué)生的實際動手能力和操作技能。這樣，在考核成績這個“指揮棒”的引導(dǎo)下，學(xué)生根本不關(guān)注動手操作，學(xué)生成績的高低并不能全面、準(zhǔn)確、客觀地反映其綜合能力。這種評價方式與“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)明顯存在差距�？己朔椒ㄅc設(shè)計內(nèi)容相輔相成，課程設(shè)計內(nèi)容的多樣性必然要求考核方法的全面性，需要建立科學(xué)的考核評價體系。拓展評價方式不是玩花樣，不是巧立名目，而是要根據(jù)社會對人才的需求和學(xué)生的特點，對考核評價方法進行調(diào)整，使之能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。
基于這種考慮，我們完善了課程設(shè)計的考核評價方式，既注重對理論設(shè)計的考核，也注重對動手能力的評判，同時兼顧對平時表現(xiàn)及綜合素質(zhì)的評價，具體考核項目情況如表1所示。
三、結(jié)束語
本文在“深化教學(xué)改革、強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”背景下，基于“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合我校教學(xué)實際，對電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計進行改革探索與實踐。針對傳統(tǒng)課程設(shè)計環(huán)節(jié)存在的問題和不足，修改教學(xué)大綱及教學(xué)計劃，完善教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，改革考核評價方式。通過課程設(shè)計的教學(xué)改革與實踐，強化了學(xué)生的工程意識，提高分析和解決工程問題的能力，在激發(fā)學(xué)生的主動性和積極性的同時，也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。我校該專業(yè)近兩年的畢業(yè)生大部分都進入電力部門和工礦企業(yè)等對口單位就業(yè)，獲得社會各界的好評。本文對電力系統(tǒng)繼電保護課程設(shè)計進行改革，希望探索出一條適合工程技術(shù)人才培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展之路，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。
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