“电力系统继电保护”课程作业教学模式探索

摘 要：为适应工程教育培养学生解决复杂工程问题能力的要求，描述了“电力系统继电保护”课程作业的教学特点，进一步从教学目标、对毕业要求的支撑和教学模式三个方面，给出了具体实施“电力系统继电保护原理”课程作业的途径，为工程教育专业认证背景下电气工程类专业课程教学改革提供经验。

关键词：工程教育；继电保护；课程作业；教学模式

工程教育专业认证是国际认可的工程教育质量保障体系，工程教育专业认证要求确认工科专业毕业生是否能够符合行业公认的质量标准要求，工程教育专业认证将学生毕业能力达成作为中心任务，并据此建立专业课程体系，配置教学人员，配置学校条件，它还强调建立专业的持续改进机制，确保专业培养的质量和专业培养的活力。[1-2]

本文工程教育认证条件下电气工程及其自动化专业课程教学改革为背景，对“电力系统继电保护”课程作业的教学模式进行探索，为培养“素质高、能力强、应用型”[3]的工程技术专业人才提供教学实践经验。

一、课程作业及其特点

作为电气工程及其自动化专业的一门专业核心课程，“电力系统继电保护”具有理论与实践并重的鲜明特点。课堂教学和实验教学是实际教学中的两部分内容。其中，課堂教学以教师主导方式为主，讲授继电保护装置的工作基本原理和配置整定原则等理论知识，实验教学以学生主导方式为主，学生按预定步骤对常见继电器元件的工作特性进行验证。主要任务是实现理论知识的传授和实验方法的学习。

学校电气工程及其自动化专业的工程教育认证于2016年开始启动，为满足工程教育培养学生解决复杂工程问题能力的要求，“电力系统继电保护”课程作业作为一个新的教学环节被纳入课程体系，要求学生能够主动完成具有相当工作量的指定任务。课程作业与传统课程设计不完全等同，是传统课程设计面向工程教育的拓展。与传统课程设计相比，课程作业教学环节拥有如下特点：（1）课程作业强调运用多门课程知识完成，以提升学生基本理论的综合运用能力；（2）课程作业强调依托建模仿真软件辅助完成，强化学生灵活运用现代工程工具的能力；（3）课程作业强调综合所学理论知识来分析问题和设计方案，培养具有解决复杂工程问题能力的学生。

二、课程作业的教学模式

（一）教学目标

从支撑“高素质、强能力、应用型”工程技术专业人才的专业培养目标的视角出发，将“电力系统继电保护”课程作业的课程目标定位为：通过本课程对解决电力系统复杂工程问题的锻炼，使电力系统继电保护的基本原理、配置原则、整定原则和建模仿真方法为学生牢固掌握，该课程的目标是使学生具备从事电气工程设计和施工所需的工程意识、职业素养、职业道德和规范、环境和永续发展观念，问题分析能力，设计能力，使用现代工具的能力，复杂工程问题解决能力以及工程制图能力。

（二）对毕业要求的支撑

针对学院电气工程及其自动化专业本科人才培养方案制定的毕业要求指标，“电力系统继电保护”课程作业的教学内容和教学效果，需要体现和支撑以下毕业指标。

（1）设计/开发解决方案：能够进行单元、系统或流程的设计/开发。

（2）使用现代工具：选择或开发合适的软件工具，利用计算机仿真方法，对电力系统复杂工程问题进行分析、预测与仿真研究，并理解其局限性。

（3）工程与社会：理解电力系统复杂工程问题与社会、健康、安全、法律以及文化等方面关系的复杂性。理解自己在电力行业实践和解决电力系统复杂工程问题中的角色，以及应承担的责任。

（4）职业规范：理解并遵守电力行业相关的政策、法律、法规、职业道德等。

（5）沟通和表达：具有较强的书面表达能力，能够独立撰写设计文稿、专业报告和科技论文等。

（三）课程作业的实施方法

教师基于某个实际工程问题制定设计任务，以任务书的形式对课程作业进行公布。依据任务书和指导教师要求，设计任务需要以学生分工协作方式完成。。课程作业实施主要包括以下步骤。

（1）原始资料分析：任务书给定电网一次系统接线、设备铭牌参数、系统运行方式等。学生据此对各电力设备的等值序阻抗进行计算，完成与电网各序阻抗相对应的正序网络、负序网络和零序网络的绘制。

（2）设计任务分解：根据设计任务工作量，将任务分解为几个不同部分，每个部分均指定专人负责完成。指定一名同学为课程作业小组负责人，对组内部协调和工作进度进行负责。

（3）课程作业内容：电网元件的继电保护配置方案的设计、电网短路故障电流的计算、继电保护整定计算书的形成。

（4）建模仿真分析：依托学院实验室拥有的电力系统仿真软件，对电网一次系统和继电保护的仿真模型进行构建，实现继电保护在区内外故障下的动作特性的仿真分析，针对故障位置、故障类型、过渡电阻及其他因素对继电保护动作特性影响进行讨论和给出结论。

（5）教学方法：不同于教师为主导的课堂理论教学，课程作业教学采用学生为主导的教学方法，教师主要采用交互式的沟通方式，对设计中出现难点问题进行启发、引导和组织讨论，督促学生自主完成课程设计任务和撰写设计报告。

三、教学效果

通过实施“电力系统继电保护”课程作业教学项目，引导学生综合所学电气工程专业理论知识，依托电力系统仿真工具软件，对简单电网中电力设备继电保护实施初步设计和性能分析，进而掌握电力工程设计中所遵循的基本步骤、方法和规范。使学生学习兴趣和自主探索精神得到激发，理论联系实际解决复杂工程问题的能力得到提升。

参考文献：

[1]唐明.CDIO工程教育模式下应用技术型软件人才培养模式研究[J].科技风，2016（07）：48.

[2]杨毅刚，孟斌，王伟楠.如何破解工程教育中有关“复杂工程问题”的难点——基于企业技术创新视角[J].高等工程教育研究，2017（02）：72-78.

[3]王严淞.论我国一流大学本科人才培养目标[J].中国高教研究，2016（08）：13-19+41.

作者简介：杨文辉（1967-），男，云南曲靖人，博士，高级工程师，研究方向为电力系统继电保护与控制技术。