基于CDIO的电力系统继电保护课程课堂教学改革

王洪梅 郑晓丹 彭学虎 陈莉丽

摘要：CDIO工程教育模式正成为我国高校工科教育改革的热点，是培养高质量应用型专业人才的最新方法。本文在电力系统继电保护课程中引入CDIO工程教育理念，以项目驱动为导向，进行了以“教师引导、学生主体、CDIO过程、专业综合能力培养”为基本特征的新型教学方法完成教学目标的尝试，将该课程的教学效果达到最大化，为工程教学改革的课堂教学模式提供参考。

关键词：CDIO；工程教育；电力系统继电保护课程；课堂教学

“电力系统继电保护”是发电厂及电力系统专业的主干课程，是从事继电保护相关工作所必须具备的基础知识，课程理论性强，与实际工程联系密切，对动手能力要求高。由于课程特点和传统教学模式存在的弊端【1】直接影响了教学效果。因此我们总结传承以往教学改革和实践的经验成果，引入CDIO工程教育理念，将教学过程与工程实践相结合，确定本课程的教学目标与培养方法，构建相应的知识能力体系，制定教学方案，构建以工程项目为牵引的课程教学方法。

一、改革的基础条件

我校发电厂及电力系统专业为学校CDIO工程教育模式的试点改革专业，而电力系统继电保护课程是该专业的核心课程，被立为课堂教学改革重点项目。本课程是传统专业课程，拥有多年教学实践经验，具备课堂教改的硬件和软件基础条件。如专业的教学团队，为在教学项目的构建、一体化学习经验、 运用主动和经验学习方法以及学生考核等方面，提供有力保障；拥有多个省重点财政资助实验室支持学生动手和直接经验的学习；与电监办合作开设 “进网电工——继电保护特种类电工培训考证”为学生提供进入相关企业工作的上岗平台；自由开放的多媒体教学和图书馆为学生提供了自主学习的场所和工具；CDIO工程教育理念的深化促成课程改革行动的一致性。本课程在现有基础上进行了基于CDIO的继电保护课程项目制教学实践。

二、CDIO课堂教学实践

基于CDIO的项目制教学实践，我们突出项目的可操作性，主要从如下4个方面进行改进探索：

2.1教学内容上实践

电力系统继电保护是保证电力系统安全运行的自动装置，其主要任务是当系统（或设备）发生故障时自动、迅速、有选择的将故障元件从系统中切除，使故障设备免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分继续运行；当发生不正常运行状态时，发信号、减负荷或跳闸。电力系统继电保护在保障电力系统安全稳定运行方面发挥了如此重要的作用。是电力系统安全稳定运行的有力保证，由于国内一次电网薄弱，保护就相对发达完备，所以国内的继电保护专业水平不比国外的低，该课程在构建教学内容上首先要满足这种发达的继电保护行业性要求，再加上继电保护具有国际通用性的特点，我们也要借鉴国外一些如麻省理工学院和瑞典皇家工学院等名牌大学的教学内容以丰富和弥补不足。形成一套既能与世界接轨又能立足于本国行业需求的内容体系。所以在教学内容上可以做如下分解实施：

首先，继电保护是保护一次系统的安全稳定运行，抓住系统运行和故障的特性，设定保护方案。所以对一次系统正常运行与故障特性的全面分析与掌握至关重要，是学生理解继电保护的根本。也就是如何让系统出现问题，引导学生发现问题主动构思（conceive）。其次， “继电保护方法”是思考和解决保护问题的知识储备，学生只有在懂得基本方法的基础上，才能在出现问题时，系统的分析问题，组织出相应的对策来解决问题，完成设计（design）和实现（implement）过程。再次，“典型完备的保护方案”来自企业中配置成熟的保护为学生提供不同方法的系统应用实例，启发学生在配置保护时形成系统的概念，完成运作（operate）过程。上述教学内容围绕CDIO四个过程进行设置，打破了常规的继电保护课程偏重于基本原理的介绍，不注重应用的特点。

2.2教学方法上的变换

从以教师为主体逐步转向以学生为主体，以课堂教学转向以具体项目的构思-设计-实现-运作过程为引导，从以学会专业知识为目标转向以培养学生的系统工程能力为目标。 打破传统的学期制集中教学的教学形式，采用阶段式教学模式，即围绕教学项目分阶段进行教学，逐个完成项目的CDIO过程。 由教师根据教学内容要求构建项目后，以学生为主体来组织讨论分解项目，提出问题（包括系统方面的问题和保护方法问题），再由教师根据学生的需求提供一些系统的专业知识的帮助（基础知识传授）。学生完成项目的设计和实现过程。最后教师提供完备典型企业配置方案（系统知识的传授），学生完成运作过程。也就是以项目为载体将教师和学生穿插到CDIO过程中，让学生由传统的课堂被动接受知识（客体），变成主动追求知识（主体）。

2.3教学手段上的探索

围绕项目的CDIO过程，综合运用多媒体、实验、现场、网络等多种渠道，采用“教学做”一体化过程，引导学生自主获得间接经验和直接经验。彻底改变以往以多媒体教学为主，学生被动接受知识灌输的情况。多媒体主要用来围绕学生提出的问题进行分析引导，同时将本项目所需的基本专业知识融入其中，给学生提供一个接收知识的媒介。同时利用省财政资助实验室的配套资源，进行模拟实现，以使学生获得感性的直接经验，用在项目的实现和运作过程中，检验成果。与企业合作的现场教学方式，让学生把所做的项目与企业的具体运行环境联系起来，这个过程主要是用于运作阶段，让学生能把所学知识与实际应用接轨用，从而更加激发其学习的动力。利用网络教学引导学生在完成项目的过程中能主动借助因特网这个全球信息资源总汇，来获得解决问题的方法。

2. 4评价机制上变革

为了对每位学生的实际学习效果和工程能力进行综合性客观合理的评估，我们采用过程与成果相结合，突出过程性评价所占比例，弱化成果性评价，关注利益相关者的社会性评价。根据利益相关者的社会性评价反馈给教学，做到以社会需求为导向进行评价。

学生成绩评估由四个部分组成，分别是理论考试部分（30%）、项目实施过程（40%）、社会评价（20%）和平时表现（10%）。通过这四个部分的打分，项目实施为主、理论考核为辅、兼顾社会需求与平时成绩，主观成绩与客观成绩相结合，可以较为全面地评估学生的能力。

3. 教学效果

目前本课程在我校发电厂及电力系统、供用电技术、风力发电等专业开设，一个课程周期下来，学生、教师和社会三方面均反映良好，实践证明可以进行推广普及。将CDIO理念应用于工程教学过程中取得如下成效：

一是将CDIO工程教育模式落实到《电力系统继电保护》教学实践中，探索出一条项目化教学方法。

二是学生的个人能力包括硬能力和软能力都有所提高；教师在构建项目过程中不断加强与企业的联系，提升了教师的基本个人能力和人际能力以及产品、 过程和系统构建能力；企业对我们毕业生满意度有所增加。

三是项目制教学模式加强了专业课学生与工企业界的联系，在学生毕业前，参与这些项目就为他们在就业市场上建立了良好的联系，从而提高毕业生选择专业相关岗位概率。

4. 实践过程中发现的主要问题

在笔者进行CDIO课堂教学实践过程中发现主要存在如下一些问题：

一是在将教学内容项目化的项目构建上与实际工程应用不可避免的存在一定的差异性，因为项目构建要兼顾知识传授与项目实践两方面，而不是单纯的做一个具体的工程。所以在一个项目实践过程中往往要经过几次反反复复的教、学、做过程才能完成，比较费时费力。

二是不同学生个体之间的参与程度有很大的不同，基础好、兴趣浓的部分学生会特别积极参与整个CDIO过程中，获得很好的培养。相反总有部分基础比较差的学生有思想松懈、浑水摸鱼的现象，所以受益也会较少一些。

三是评价体系上难以获得短期的、直接的、广泛的社会性评价等。

三、总结

本文介绍了笔者引入基于CDIO的项目制教学方法到《电力系统继电保护》课程课堂教学中的实践，将教学内容项目化，注重培养学生系统工程技术能力，以及自学创新能力、团队协作精神和社会责任感。让学生以主动的、 实践的、 课程之间有机联系的方式学习工程。从而使该课程由偏重理论性逐步转变为理实并重、突出工程应用，切实满足电力相关行业对该领域专业人才的迫切需求。

参考文献

[1]顾佩华等：《从CDIO 到EIP-CDIO》，《高等工程教育研究》2008第1期。

[2]

胡志刚等：《工程型本科人才培养方案及其优化》，《高等工程教育研究》2010第6期。

[3]姜大志 孙浩军《基于CDIO的主动式项目驱动学习方法研究》，《高等工程教育研究》2012第4期。

[4]汪英姿 《基于CDIO 理念的高职文检教学课程改革》，《职教论坛》2012第5期。

（作者单位：浙江水利水电专科学校）