王 艷，王 雪，戴志輝，徐 巖，焦彥軍

（華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003）

“碳達(dá)峰、碳中和”是我國“十四五”污染防治的主攻方向。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是加速“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)的關(guān)鍵。雙碳目標(biāo)下新型電力系統(tǒng)專業(yè)課程應(yīng)做到與時俱進(jìn)，調(diào)整更新課程相關(guān)內(nèi)容，開展課程思政體系建設(shè)。我們應(yīng)遵循人才成長規(guī)律，形成以學(xué)生為中心的教學(xué)模式；理論聯(lián)系實踐，不斷整合和優(yōu)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)新工科背景下多元化、創(chuàng)新型、應(yīng)用型的卓越工程人才。華北電力大學(xué)繼電保護(hù)教學(xué)團(tuán)隊以雙碳目標(biāo)下新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建為背景，積極開展雙碳目標(biāo)下新型“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程的教學(xué)改革與實踐探索。

一、優(yōu)化調(diào)整課程內(nèi)容，保持前沿性和先進(jìn)性

目前大多數(shù)高校的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程講授內(nèi)容均為交流電網(wǎng)所配置的傳統(tǒng)繼電保護(hù)原理，包括：階段式保護(hù)（電流保護(hù)、距離保護(hù)）、輸電線路縱聯(lián)保護(hù)、自動重合閘及主元件保護(hù)（變壓器、發(fā)電機(jī)、母線）。

隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，低碳電網(wǎng)呈現(xiàn)出“可再生能源發(fā)電”和“交直流混聯(lián)”兩大主要特征。風(fēng)電、光伏等波動性發(fā)電給電網(wǎng)調(diào)控和穩(wěn)定運行帶來挑戰(zhàn)。交直流混聯(lián)使得電網(wǎng)故障特征更加復(fù)雜，故障判斷更加困難。隨著新能源占比的提高，系統(tǒng)慣性下降，局部故障在連鎖反應(yīng)下可能影響電網(wǎng)全局，導(dǎo)致大面積停電的潛在風(fēng)險，傳統(tǒng)的安全防御體系受到挑戰(zhàn)。而“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”本科課程內(nèi)容更新速度較慢，并未涉及直流電網(wǎng)的保護(hù)內(nèi)容及交流混聯(lián)電網(wǎng)的系統(tǒng)保護(hù)內(nèi)容；但該部分內(nèi)容是現(xiàn)今電力系統(tǒng)面臨的主要問題之一，在電網(wǎng)發(fā)生故障時需要保護(hù)工作人員具備一定的故障分析能力和處理能力。為培養(yǎng)雙碳目標(biāo)下新型電力系統(tǒng)繼電保護(hù)多元化、創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才，“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程內(nèi)容需緊跟行業(yè)發(fā)展，凝練“雙碳”目標(biāo)下新型電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的重點和難點，適當(dāng)增加直流電網(wǎng)保護(hù)、特高壓電網(wǎng)保護(hù)及交直流混聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)等相關(guān)知識點，精心打磨課程內(nèi)容、整合教學(xué)資源，不斷調(diào)整、優(yōu)化和更新課程教學(xué)內(nèi)容和實踐教育方案，使得課程內(nèi)容不斷推陳出新，始終保持教學(xué)內(nèi)容的前沿性和先進(jìn)性。

二、提升教學(xué)理念，轉(zhuǎn)變教學(xué)范式，推進(jìn)課程思政建設(shè)

“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程的講授過程中，應(yīng)遵循教育教學(xué)和人才成長規(guī)律，積極推動課堂教學(xué)革命，探索課程教學(xué)范式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，從“以教為主”的教學(xué)范式，向“以學(xué)為主”的教學(xué)范式轉(zhuǎn)變，形成以人為本、以學(xué)生為中心，以應(yīng)用為導(dǎo)向的教學(xué)理念。

華北電力大學(xué)繼電保護(hù)課題組老師為實現(xiàn)全程育人、全方位育人，在教學(xué)過程中積極推進(jìn)課程的思政建設(shè)，深入分析和挖掘蘊含在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程中的思政教育資源，將保護(hù)課程相關(guān)專業(yè)知識點與思政案例有機(jī)融合，達(dá)到“潤物細(xì)無聲”的育人目標(biāo)。在知識傳授過程中融入價值引領(lǐng)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識的同時，提升創(chuàng)新思維與能力，培養(yǎng)辯證唯物主義世界觀、樂觀向上人生觀、愛國敬業(yè)價值觀，構(gòu)建“知識、能力、素質(zhì)”一體的課程目標(biāo)。下文給出了幾個保護(hù)專業(yè)知識點與思政元素結(jié)合的例子：在講授電力系統(tǒng)對繼電保護(hù)的“四性”要求時，引導(dǎo)學(xué)生用馬克思辯證唯物主義的理論和方法去理解和把握繼電保護(hù)系統(tǒng)的矛盾性和統(tǒng)一性；在講授電力系統(tǒng)三段式電流保護(hù)時，通過電流保護(hù)I段、II段和III段之間的配合關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)調(diào)能力和團(tuán)隊合作精神；在講授電力系統(tǒng)距離保護(hù)時，可引用中國微機(jī)繼電保護(hù)之父，我校楊奇遜院士艱苦奮斗、攻堅克難的例子，去激發(fā)學(xué)生的愛國敬業(yè)價值觀等。

三、整合教學(xué)資源，豐富教學(xué)手段，形成以學(xué)生為中心的立體化教學(xué)模式

以“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程為主要載體，打磨形成知識、素質(zhì)、能力多元目標(biāo)一體化的課程教學(xué)內(nèi)容。采用案例分析法、問題啟發(fā)式、互動教學(xué)法、類比教學(xué)法等多種教學(xué)方法，系統(tǒng)地梳理已學(xué)章節(jié)內(nèi)容及后續(xù)知識如何有效銜接。同時結(jié)合動畫與動態(tài)電路的演示，不斷激發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生知道“如何學(xué)”“如何做”“如何思維”。通過課內(nèi)課外、線上線下相結(jié)合的新型教學(xué)模式，拓展學(xué)生培養(yǎng)渠道，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的立體化教學(xué)。

以知識點、技能點為出發(fā)點，以知識框架為脈絡(luò)，以素質(zhì)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，借助課堂派，打造全過程“學(xué)習(xí)”平臺（如圖1所示）。通過課前資源共享，課上積極互動，課下仿真實踐環(huán)節(jié)，全過程、全方位調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在使學(xué)生牢固掌握知識點的同時，培養(yǎng)學(xué)生對知識點的靈活運用能力，增強(qiáng)學(xué)生解決復(fù)雜電氣工程問題的能力。

圖1 打造全過程“學(xué)習(xí)”平臺

教學(xué)過程中的具體環(huán)節(jié)和相關(guān)模塊包括：（1）課前資源模塊。教師指導(dǎo)學(xué)生提前做準(zhǔn)備，通過課堂派，提前發(fā)布教學(xué)課件與本節(jié)課將要學(xué)習(xí)內(nèi)容的相關(guān)微資源。提醒學(xué)生預(yù)習(xí)，同時收集學(xué)生對預(yù)習(xí)材料的相關(guān)反饋意見。（2）課中互動模塊。根據(jù)學(xué)生的“問題發(fā)現(xiàn)”和相應(yīng)的內(nèi)容體系，在課堂上組織學(xué)生對知識點、難點進(jìn)行研討，在教師的組織引導(dǎo)下完成教學(xué)大綱的目標(biāo)要求，并深化對教材內(nèi)容的理解和掌握。以電流速斷保護(hù)整定計算為例，進(jìn)行課堂時間分段的教學(xué)設(shè)計。一環(huán)節(jié)從緒論部分主后備保護(hù)定義著手，引導(dǎo)學(xué)生思考電流速斷保護(hù)所屬類型，引出電流速斷保護(hù)基本概念。二環(huán)節(jié)通過繼電保護(hù)“四性”的辯證統(tǒng)一關(guān)系及影響短路電流大小的因素著手，組織學(xué)生研討電流速斷保護(hù)整定計算中短路電流取值大小問題，分析取值依據(jù)。三環(huán)節(jié)教師總結(jié)，給出電流速斷保護(hù)整定計算原則，并分析其優(yōu)缺點。四環(huán)節(jié)從知識點的實際應(yīng)用、理論與實際的聯(lián)系著手，對比分析電流速斷保護(hù)在不同線路應(yīng)用中所表現(xiàn)出的靈敏性差異，以拓展知識的深度和廣度。在實際工程案例基礎(chǔ)上，讓學(xué)生對比分析短線路和線路-變壓器組二者電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍，以達(dá)到學(xué)以致用。（3）課后補(bǔ)充資源模塊。結(jié)合課堂知識點主題，尋找能夠幫助理解和有利于深化認(rèn)識的工程實際案例及相關(guān)資源材料，整理后展示，同時對課后作業(yè)進(jìn)行分類。作業(yè)1為基本知識，針對少數(shù)基礎(chǔ)較差的同學(xué)，使他們通過認(rèn)真聽講就能夠完成作業(yè)，從而獲得自信，完成后續(xù)課程的學(xué)習(xí)；作業(yè)2為簡單電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的整定計算，面向電氣工程學(xué)科大多數(shù)學(xué)生，通過作業(yè)鞏固所學(xué)知識點，并具備一定的分析計算能力；作業(yè)3為復(fù)雜工程案例的整定計算，針對學(xué)有余力的同學(xué)，使其能夠靈活運用所學(xué)知識來解決復(fù)雜電氣工程問題。通過作業(yè)分類環(huán)節(jié)的實施，使不同層次的同學(xué)都得到鍛煉。

整合現(xiàn)有的教學(xué)資源，有效應(yīng)用課堂派等交流平臺實現(xiàn)資源共享，進(jìn)而不斷豐富教學(xué)手段，不斷進(jìn)行智慧教學(xué)探索。通過課內(nèi)課外、線上線下相結(jié)合的新型教學(xué)模式，拓展學(xué)生的培養(yǎng)渠道，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的多元化、立體化教學(xué)。

四、加強(qiáng)校企聯(lián)合，深化產(chǎn)教融合，打造校企、師生學(xué)習(xí)共同體

加強(qiáng)校企聯(lián)合，深化產(chǎn)教融合，在以工程實踐推動創(chuàng)新能力培養(yǎng)，以工程創(chuàng)新促進(jìn)研究性教學(xué)的目標(biāo)指引下，深入探索新工科背景下的校企實踐合作方式，形成實質(zhì)化的校企合作實踐模式，建立專業(yè)教師與企業(yè)定期交流培訓(xùn)制度，打造校企“雙師型”教學(xué)隊伍，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合的長效合作機(jī)制。

通過“走出去、請進(jìn)來”的模式發(fā)揮校內(nèi)外資源優(yōu)勢，組織教師和學(xué)生到相關(guān)繼電保護(hù)生產(chǎn)廠家及供電企業(yè)進(jìn)行實地參觀考察，認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)實際工程中存在的問題；邀請繼電保護(hù)生產(chǎn)廠家及供電企業(yè)人員參與校內(nèi)實踐基地建設(shè)和教學(xué)指導(dǎo)，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富、更加貼近實際。為了培養(yǎng)學(xué)生獨立分析、解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)繼電保護(hù)課程的特點，結(jié)合工程需求及生產(chǎn)實際，在“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程的教學(xué)實驗環(huán)節(jié)中，依托教學(xué)團(tuán)隊自主研發(fā)的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)通用實驗平臺”，開展了“基礎(chǔ)性+創(chuàng)新性”實驗教學(xué)。學(xué)生可以根據(jù)興趣自行進(jìn)行實驗設(shè)計、自行進(jìn)行實驗操作，引導(dǎo)學(xué)生的科研實驗思維，強(qiáng)化學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生用理論知識分析和解決實際問題的能力，從而實現(xiàn)繼電保護(hù)專業(yè)的多層次、多維度、全方位的實踐教學(xué)，全面增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力+動手實踐能力，注重工程教育，做到人才培養(yǎng)與生產(chǎn)實際的無縫連接。

通過校企聯(lián)合，深化產(chǎn)教融合，打造校企、師生學(xué)習(xí)共同體，探討雙碳目標(biāo)下職業(yè)能力與素養(yǎng)相融合的繼電保護(hù)實踐教學(xué)方法，構(gòu)建“厚基礎(chǔ)、重實踐、突特色”的繼電保護(hù)專業(yè)實踐教學(xué)體系；打造能力強(qiáng)、素質(zhì)硬、產(chǎn)教融合的“雙師型”優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊；構(gòu)建科研與教學(xué)相結(jié)合、“產(chǎn)學(xué)研”有效銜接的人才培養(yǎng)模式；培養(yǎng)新工科背景下多元化、創(chuàng)新型、應(yīng)用型的保護(hù)專業(yè)卓越工程人才；促進(jìn)校企的共生共贏，為師生搭建成長平臺，實現(xiàn)師生的共同成長。

隨著雙碳目標(biāo)下新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，系統(tǒng)發(fā)生故障后其故障特征更為復(fù)雜，繼電保護(hù)需要與電力電子控制、系統(tǒng)穩(wěn)定、多種能源優(yōu)化控制相協(xié)調(diào)，共同提升系統(tǒng)的安全防御能力和韌性，因此對新工科背景下多元化、創(chuàng)新型、應(yīng)用型繼電保護(hù)專業(yè)工程人才的需求更加迫切。本教學(xué)團(tuán)隊通過不斷調(diào)整、優(yōu)化和更新課程相關(guān)內(nèi)容，以保持教學(xué)內(nèi)容的前沿性和先進(jìn)性；通過提升教學(xué)理念、轉(zhuǎn)變教學(xué)范式，推進(jìn)繼電保護(hù)原理課程的思想政治建設(shè)；通過整合教學(xué)資源、豐富教學(xué)手段，形成了以學(xué)生為中心的立體化教學(xué)模式；加強(qiáng)校企聯(lián)合，深化產(chǎn)教融合，打造校企、師生學(xué)習(xí)共同體，促進(jìn)校企共生共贏，實現(xiàn)師生共同成長；以培養(yǎng)新工科背景下多元化、創(chuàng)新型、應(yīng)用型的繼電保護(hù)專業(yè)卓越工程人才。