摘要:电力系统继电保护是电气工程专业的核心课程,本文以内蒙古地区为例结合少数民族地区特点对民族班电力系统继电保护课程学习现状进行了深入分析,提出了成果导向教学(outcome-based education,OBE)理念下整建制民族班电力系统继电保护课程教学改革的思路和长远规划,对内蒙古地区电力行业培养综合性高素质专业人才具有重要意义。
关键词:电力系统继电保护;民族班;OBE;教学改革
中图分类号:TM77 文献标识码:A
内蒙古地区作为全国能源大省,从能源战略角度在全国有着举足轻重的地位,然而能源的可持续发展需要相应的人才支撑。内蒙古地方高校电气工程及其自动化等专业为地方能源行业输送了大批人才,其中在输电、供配电领域对继电保护方向的人才需求较为突出。内蒙古自治区部分高校开设了整建制民族班,而民族班电气工程专业毕业生作为业务骨干在未来内蒙古地区能源行业起到支撑和纽带作用。因此,加强内蒙古地区各高校民族班继电保护课程教学模式的探索对人才培养起到重要的促进作用
[1-2]。
在工程教育专业认证“OBE”教育理念下,少数民族地区继电保护方向人才的培养也迎来了机遇和挑战
[3-6]。内蒙古地区电气工程专业民族班因为语言以及学业基础薄弱等原因,在电力系统继电保护课程的培养质量上与普通班相比存在一定差距。“OBE”教育理念以产出为向导,秉着持续改进的思想开展,对提升内蒙古地区高校整建制民族班电力系统继电保护课程培养质量有着重要意义,同时如何有效高质量地落实“OBE”教育理念也是一大难点。
一、内蒙古地区民族班电力系统继电保护课程学习现状电力系统继电保护是电气工程领域主要的专业方向之一,是电力系统安全稳定运行的保障,在现代电力系统的发展中占据着十分重要的地位。内蒙古自治区作为全国电力能源大省在全国能源战略中发挥着重要作用。而继电保护课程对于培养电力相关领域高素质专业人才有着重要作用,有利于自治区能源经济的可持续发展。
本文以内蒙古工业大学17级电气工程及其自动化专业民族班电力系统继电保护课程为例,对当前内蒙古地区民族班继电保护课程在“OBE”理念下的学习现状和问题进行分析。该课程共56学时,理论教学50学时,实验教学6学时,其中课程目标有3个分别为:
目标1:结合电力系统继电保护基本原理、应用范围、设计原则和方法,能够设计输电线路和电力元件过流、距离、纵联保护方案,对复杂电力系统综合保护方案进行初步设计。
目标2:能够对电力系统输电线路、电力元件和复杂电力系统保护方案进行实验,通过分析实验数据优化保护方案,能够判断保护方案的合理性和有效性。
目标3:能够在电气工程设计实践中选择配置微机保护装置,并能进行保护系统的整定计算。结合输电线路和电力元件可能发生的故障和不正常运行状态,模拟实际微机保护装置动作情况,分析设备的设计缺陷。
课程考核成绩由平时考核成绩和期末考核成绩组成,其中,平时考核成绩占40%,包括实验、作业、讨论三项,分别占总成绩的10%、15%、15%,笔试成绩占总成绩的60%,具体构成见表1所例。在工程教育专业认证背景下平时考核比重得到提升,体现出学生能力培养的层次不断提高。在同等考试难度下,民族班学生考试成绩往往比普通班要低,而且分数多集中在中等及中等偏下。除了最直观的考试成绩外,平时作业、课堂讨论以及实验等环节也呈现出不一样的特点。
表1 评价方式与课程目标对应关系
课程目标 评价方式 |
目标1 |
目标2 |
目标3 |
期末考试(闭卷) |
30% |
-- |
30% |
讨论 |
15% |
-- |
-- |
作业 |
-- |
-- |
15% |
实验 |
-- |
10% |
-- |
合计 |
45% |
10% |
45% |
表2为工程教育专业认证“OBE”理念下17级民族班与普通班电力系统继电保护课程平时成绩对比情况。从表中对比数据可以看出,除了学业成绩与普通班有一定差距以外,平时成绩也出现较大落差。而造成这种现象与民族班学生汉语水平、数理化基础、学习生活习惯以及师资力量等多方面因素有关。
在工程教育专业认证体系下民族班电力系统继电保护课程学习同比普通班较弱的原因更容易体现出来。与普通班不同,针对民族班教学还要考虑到民族班学生自身的成长环境、生活习惯以及语言文化等要素。因此,如何深入了解民族班学生的成长背景,发现民族班学生学习中面临的困难是一项重要而又艰难的任务。而针对这些问题如何改善教学质量,又是摆在任课教师面前的另一道难题。
表2 平时成绩考核对比数据
二、民族班电力系统继电保护课程教学中存在的问题1.语言问题
该民族班学生大多来自牧区,在少数民族语言的大环境中成长。虽然从小也学习汉语,能够正常书写和汉语表达。但是由于缺少系统性高强度的汉语文字阅读理解和汉语逻辑思维的训练,涉及专业类词汇或是抽象的内容在理解上存在较大困难。具有蒙语交流能力的教师授课对提升民族班学生学习效率具有良好效果,但是目前具备汉语和蒙语同时授课能力的该专业教师占比极少。打造汉语和蒙语的双语课堂也较为困难。而继电保护课程中一些较为抽象的概念对于民族班学生来说用汉语的逻辑思维是很难让他们领悟透彻,因此,语言问题也是影响继电保护课程学习的一个重要因素。
2.学业基础和课程特点问题
整建制民族班学生相比非民族班学生录取分数线偏低。由于自身数理化基础相对薄弱导致在基础专业课的学习上存在困难,也因此形成整体专业基础薄弱的局面,为后面电力系统继电保护课程学习造成困难。而继电保护课程是一门综合性课程,前期涉及电路、电机学以及电力系统分析等基础课程。以上这些课程本身都较为抽象,难度也不小,对于民族班学生来说存在较大挑战。另一方面,继电保护课程中涉及的电流保护、距离保护以及纵联差动保护等原理相对较为抽象,平铺直叙的讲解很难让学生得到充分理解。
3.学习习惯问题
除了课程内容抽象、难度大,对学习造成较大挑战外,良好的学习习惯也是学好该课程的一个重要因素。做好提前预习课程、课上集中注意力理解相关重点知识,并在课下及时用做习题方式进行巩固等良好的习惯对学好该课程有着重要作用。民族班的学生很少有上课前进行课程预习的习惯,这使得本身就抽象的课程内容很难精准地进行直接消化吸收。对课后作业的重视也不够,课下布置的作业也很少独立地去思考,认真完成。除了学习习惯外,学习意志力也较为薄弱,尤其是遇到稍微难一点的课程时,很轻易地从主观上就放弃了。当遇到很难理解的知识时,缺少及时解决该问题或是找到解决该问题办法的意识。随着积累的难以掌握的知识点越来越多,自然而然就从内心放弃了继续深入学习的念头。
4.课堂教学模式问题
目前,课堂教学模式比较单一,还是主要以理论教学为主,直接通过PPT演示进行讲解。PPT虽然可以以多媒体的方式向学生充分展示课程内容,甚至用一些动画技术将一些抽象晦涩难懂的知识点很形象地展现给学生。但是快节奏的授课也使得很多学生无法跟上老师步伐进而出现“掉队”情况。目前的教学绝大多数都在课堂上进行,缺少通过实际的继电保护装置操作和实际运行实验的展示,让学生以更直观和形象的角度去理解课本上的内容。除此之外,在实际上课中遇到比较难懂的专业词汇,在缺少形象化的替代方案时,民族班学生很难听懂。因此,无法结合民族班学生的特点做到因材施教。
三、民族班电力系统继电保护课程教学改革的方向1.培养方案改进,结合民族班自身特点完善培养方案
民族班学生作为蒙汉兼通的生源在民族区域内的岗位上将发挥重要作用。从宏观层面上来看,培养方案应该以良好的职业道德、扎实的专业功底和熟练的职业技能为培养目标,立足于培养学生全面发展的综合素质。针对民族班学生整体学习继电保护课程兴趣不高、认识不强等情况,培养方案可结合民族区域能源发展现状,按照实际岗位需求,建立校企联合培养以及工学相结合等培养模式。以继电保护运行维护能力、继电保护调试能力、继电保护安装能力以及电气运行能力等需求为导向,提升学生对继电保护专业认识以及学习兴趣,同时有利于提升民族班学生学习的效率。
针对基础薄弱问题,可以适当地增加实验环节和设计类环节,通过实践环节来提升学生对理论知识的理解和运用。同时,加强基础学科专业词汇的学习,重视专业基础词汇的理解。随着国家关于少数民族九年义务教学汉语教学体系的推进,语言问题将会得到逐步解决。
2.师资力量的建设
建议配备具有蒙语交流能力的教师授课,提升交流和授课效率。可以将民族班电力系统继电保护课程打造成汉语和蒙语的双语课堂。在进行汉语授课的同时,懂得蒙语有利于辅助教学,转换理解思路。同时,在汉语授课的同时,辅助以蒙语沟通可以进一步提升授课效率。
目前,电气工程及其自动化专业配备的教师队伍中具有蒙语授课能力的教师占比仍比较小,建立汉语和蒙语的双语课堂比较难。因此,加大该专业领域具备蒙语授课能力的高素质教师人才建设显得极为重要。
在“OBE”的教学理念下,教学过程中存在的各方面问题得到充分体现。除了授课语言方面的完善,教师如何用心地设计一堂高质量的课堂教学,如何真正有效的去落实改进课程中的不足,是实现真正的持续改进最为关键的一环。
3.课堂教学生动化、形象化
对于基础较为薄弱的民族班,建议在电力系统继电保护课堂上多采用动画和演示的手段,以形象生动的方式讲授课程,让学生更好地理解课堂内容。理论课程除了讲授知识外,还可以抛出问题,让学生在课堂上以小组为单位进行充分讨论。积极调动学生上课的兴趣,激发学生对上课内容的思考,引导学生提前预习即将学习的新内容,让其明白课后作业的重要性,养成良好的学习习惯。除了在课堂上,老师们用丰富的教学手段和媒介向学生充分展示继电保护课程的内容,并提升学生的学习效率,还可以向学生推荐或是提供网络多媒体等课外学习渠道。比如,“哔哩哔哩”网站上分享的很多关于继电保护课程及课程计的视频内容,以及像“知乎”等一类用于技术讨论的网络社区进行学习。从课外的角度以互联网为媒介,结合年轻学生喜欢关注网络等特点,充分引导学生利用新媒体媒介丰富自身的学习手段和途径。
4.做好实验环节的设计
提前录制实验操作的视频,让学生提前结合实验视频撰写预习报告,甚至可以在课堂上提前对实验操作的视频做充分讲解,在做实验前让民族班学生充分熟悉实验思路,进而在实验过程中提升实验效果,强化对继电保护原理的理解。在实验的过程中,可以采用民族班和普通版混合分组的形式开展,在实验过程中加强不同民族学生间的交流,有利于互补提升不足。建设开放性的仿真实验室,让学生在课堂之余可以通过仿真软件的方式进行实验模拟,更深层次地掌握知识点。俗话说,“纸上得来终觉浅,欲知此事须躬行”。除了校园内现有的实验场地和实验设备,还可以加强校企合作。立足继电保护运行维护、安装调试等技能岗位,以实际需求为导向,鼓励学生通过顶岗实习或是实训等方式进行技能提升。与此同时,在实际岗位训练的过程中学以致用,进一步提升学生的综合素养。
结语我校电气工程专业是国家首批一流建设点,在内蒙古地区专业建设领域有着代表性。在专业建设的同时,需要结合少数民族地区特色和民族生的特点,综合考虑均衡发展。随着少数民族学生九年义务教育中汉语水平不断提升,语言问题将慢慢得到解决。找准民族班在电力系统继电保护课程中的问题是一个方面,最重要的是如何结合民族班特色提出有效的解决办法,并真正地做到持续改进,不断提升教学质量。在“OBE”理念下的民族班电力系统继电保护课程教学模式探索,是少数民族地区整建制民族班专业培养的一个方面,需要从整体角度出发不断进行摸索和推进。