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基于翻转课堂的继电保护实验教学模式设计
发布时间:2020-01-13 点击: 发布:《教育教学论坛》杂志社
基于翻转课堂的继电保护实验教学模式设计
    陈海涛,杨军,丁涛   
武汉大学电气与自动化学院, 湖北省 武汉市 430072
摘要:为解决当前继电保护实验课程教学模式中存在的被动式教学的问题,并结合保护实验课程综合性、系统性强的特点,提出了基于翻转课堂的继电保护综合实验教学模式。通过录制工程实践中保护人员操作的视频并上传视频库,学生可以先通过观看视频加深对继电保护实验的了解,然后通过课堂教学与老师形成良好的互动,解决老师提出的问题,在学院的继电保护实验室实践操作完成保护实验并撰写实验报告。通过翻转课堂的教学模式可以调动学生学习的积极性和主动性,使学生掌握的知识更加灵活,培养应用型人才。
关键词:翻转课堂;保护实验;应用型人才        教育教学论坛
Design of Integrated Experimental Teaching Mode of Relay Protection Based on Flipping Classroom
 CHEN Haitao, YANG Jun, DING Tao
School of Electrical Engineering and Automation, Wuhan University, Wuhan 430072, China
Abstract: In order to solve the problem of passive teaching existing in the teaching mode of relay protection experiment course, combined with the characteristics of comprehensive and systematic protection of experimental courses, a comprehensive experimental teaching mode of relay protection and automation based on flipping classroom is proposed. By recording the real video of the protection operation, students can first deepen the understanding of the relay protection experiment by watching the video, then form a good interaction with the teacher through the classroom teaching, personally practiced the protection experiment and wrote an experimental report. By flipping the teaching mode of the classroom, the enthusiasm and initiative of the students can be mobilized, the knowledge acquired by the students can be more flexible, the applied talents can be cultivated. 
Key words: Flipping classroom; Protection experiment; Applied Talents

0 引言
电力系统继电保护实验是电气工程学科中的一门非常重要而且又比较难学的课程,原因在于继电保护涉及到电力系统的运行、稳定以及电力系统一、二次设备之间的技术细节问题,同时其本身也是一门包含高深理论和最新科技的技术学科[1]。继电保护实验教学工作必须与继电保护工程实践紧密结合起来,是“电力系统继电保护”课程与“安全自动装置”课程教学工作中的重要组成[2]。以往的教学模式一般会存在学生被动式的学习知识,理论教学与实践教学效果相差很多,学生对继电保护知识的学习效果往往差强人意。
 
 
目前我院对继电保护实验课程进行改革,实验室拥有继电保护测试仪6台、保护装置12套。以独立微机保护屏为硬件平台,用数字式和模拟式继电保护测试仪作为信号源,进行过流保护、距离保护等实验,这些实验与工程实际中保护装置的运行情况基本一致,还包括有电子式互感器和相应的网络通讯内容。结合学院的继电保护装置,本文设计了基于翻转课堂[3]的电力系统继电保护综合实验教学模式,在实验课程授课模式方面进行相应改革和探索,以激发学生的学习热情,将培养工程实践人才作为培养目标,满足泛在电力物联网背景下电力系统继电保护专业人才培养的需要[4]
1泛在电力物联网背景下继电保护课程特点及现状分析
泛在电力物联网是围绕电力系统各个环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,应用更加便捷灵活特征的智慧服务系统,为用户、电网和政府社会服务。继电保护作为保护电网安全运行的第一道防线[5],重要性不言而喻,如何通过课堂教学的方式让学生对保护知识有更加深入的了解,学习好基础知识、掌握基本操作技能尤为重要,为泛在电力物联网的建设打下坚实的基础。
继电保护课程特点:1)系统性较强,章节之间逻辑性紧密,理论知识比较抽象;2)工程实践性,课程中理论和方法与生产实践联系紧密;3)综合性较强,课程中涉及的元器件范围较广理论知识较多。继电保护课程现状分析:目前课程大多是采用先教后学的方式,学生被动地接受知识,很少与老师形成互动,教学效果不理想,操作实践能力较差。
2继电保护实验课程体系的构建
2.1继电保护实验硬件基础
学院继电保护实验室设备包括PPC222B-22线路智能组件柜和PPC222B-22主变智能组件柜、PCC78T2-21变压器保护测控柜。可实现光纤电流差动保护、距离保护、工频变化量阻抗保护、零序保护等试验过程,PCS978变压器保护装置可实现差动平衡、二次谐波闭锁比率差动等试验过程。为学生提供线路保护和变压器保护试验的场所。
手持数字测试仪是基于数字化变电站标准开发的,支持SV、GOOSE发送测试及接收监测,广泛应用于合并单元、保护、测控、计量、智能终端等IED设备的快速简捷测试,适用于智能变电站系统联调、安装调试、故障检修。
台式数字继电保护综合测试仪基于标准通信及建模标准研制,首创实现了基于SCD文件的图形化IED设备测试配置,可实现SV、GOOSE发送与接收的自动配置,广泛适用于智能变电站系统联调、安装调试、运行维护、故障检修、技能培训等场合。
2.2继电保护与自动化实验理论教学
继电保护实验课主要介绍数字式继电保护装置的原理、硬件、算法。主要介绍以下几方面:
(1)基本理论研究:重点介绍智能变电站结构,分析保护装置的配置情况、电子互感器、合并单元、智能终端等电气量开关量信号传输模型。
(2)数字仿真实验:利用PSCAD进行继电保护模块输电线路模块等的搭建,完成仿真实验平台。
(3)现场实验视频展示:到变电站现场录制保护实验操作视频,加深对实验的理解。
(4)虚拟现实三维仿真实验:利用虚拟技术构建三维仿真平台,解析实验步骤,提高教学水平。
3基于翻转课堂的实验教学模式
基于翻转课堂的保护实验教学模式,开拓了基于翻转课堂理念,融合视频展示、三维虚拟现实仿真、数字仿真、课堂互动、实验操作等多种方式于一体的综合实验教学新思路。学生在上课之前通过登录视频库下载并观看继电保护实验教学视频,在课堂上可以很好地与老师形成互动,加深对继电保护实验课的理解。并动手完成实验内容要求,完成实验后向课堂老师展示实验效果,并撰写实验报告。
4课程考核方法
考核方法与教学模式相互补充,以往的考核方式比较单一,学生积极性不强,教学效果也不是特别理想。通过对继电保护课程考核方式进行改革,将成绩分为四部分:1)上课出勤情况(20%);2)课程实验完成情况(30%);3)基于翻转课堂的视频观看与老师的互动情况(20%);4)期末考试成绩采取闭卷方式(30%)。
5结束语
本次教学改革围绕基于翻转课堂的继电保护综合实验教学模式展开,以学生为中心,目标是实现学生课下自学、老师由授课转为进行引导这种主动学习的教学模式,整合电力系统继电保护相关实验教学环节,为学生整体把握电网二次系统相关课程体系奠定良好的基础。调动了学生学习的积极性,提高教学质量,增强学生的操作实践能力。
参考文献格式
[1]  汤亚芳. 基于微课的《继电保护原理》课程翻转课堂的建设与实施[J]. 教育教学论坛, 2018, No.371(29):152-153. 
[2] 李秋, 张琰, 魏晓艳. 《继电保护及微机保护》课程建设探讨[J]. 科技资讯, 2016(30):105-106.
[3] 张金磊, 王颖, 张宝辉. 翻转课堂教学模式研究[J]. 远程教育杂志, 2012, 30(4):46-51.
[4] 佚名. 以培养应用型人才为目标的电力系统继电保护教学改革[J]. 江西电力职业技术学院学报, 2018, 31(06):27-28.
[5] 王钢, 丁茂生, 李晓华,等. 数字继电保护装置可靠性研究[J]. 中国电机工程学报, 2004, 24(7):47-52.
 
2018年湖北省高等学校省级教学研究项目和2018年武汉大学教学研究项目资助
 
作者简介: 
陈海涛(1993 -),男,硕士,研究方向为智能变电站状态检修;杨军(1977 -),男,博士,教授,研究方向为电力系统运行与控制,
收稿日期:2019-4-28