基于e—Learning《繼電保護》國家共享資源課程的建設

高汝武+劉學民

摘 要：共享資源課程建設是國家教育改革和適應現代教育發展需要，推進優秀教育資源共享的重要舉措，《繼電保護》國家共享資源課程是在國家精品課程建設的基礎上建立的。為提高課程建設的水平，改善教與學的效果，福建水利電力職業技術學院在共享資源建設過程中充分利用了實驗教學、仿真技術、多媒體課件、微課和網絡技術，從而建成了優質的國家共享資源。

關鍵詞：共享資源；e-Learning；愛課程；繼電保護；微課；教學手段

中圖分類號：G47 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）16-0046-04

一、引言

隨著互聯網和信息技術的發展，網絡與信息技術已經應用在教學的每一個環節，并且成為教師從事教學和研究的重要工具，這為學生學習和成長創造了豐富多彩的教育環境和學習方式[1]。網絡技術、多媒體設備、微課、慕課都為課堂教學和課外學習提供了更加完善方便的環境和條件。但是無論技術多么先進，手段多么靈活，在教學過程中，教師的主導作用永遠不會改變，大學永遠要存在，教師和學生永遠是教與學的一對主體。創新教育是教育教學改革的關鍵，而e-Learning是達到“共享”課程教學改革的重要途徑。在教學過程中，只有根據每門課程的特點選用合適的現代教育技術和教學手段，才能夠更有效的達到對課程內容的理解、接受和掌握，特別是職業教育類的課程教學，除去要使學生掌握課程的基本理論外，還必須培養學生對相關的設備、材料、工藝、圖紙、操作等知識與技能的掌握。多媒體課件、微視頻、微課等新型教學手段就很好的克服了傳統教學方式中存在的難題，愛課程網站就很好的解決了教學資源不夠豐富的問題。網絡服務可以使學習效率大為提高，有助于學生構建個性化的知識體系[2]。利用網絡與現代教育手段深入開發與使用各種課程資源，對改變學習者的學習條件、轉變學習方式、提升教學的有效性具有十分重要的意義[3]。福建水利電力職業技術學院的《繼電保護》課程是首批國家級精品課程和國家共享教學資源庫建設課程，該課程的建設充分利用現代化教學手段和先進的實驗教學條件，建成豐富的課程教學資源，形成了在全國同類院校的示范和資源共享的成果。

二、《繼電保護》課程的主要特點

《繼電保護》是高等職業院校電力系統自動化等強電類專業最核心的課程。該課程研究的是在對電力系統中的高壓輸電線路、發電、輸電、用電設備在運行中可能發生的各類故障進行分析的基礎上，利用最先進的技術手段實現對電力系統各種故障的分析、診斷、反應，并與電力系統的開關設備配合，從而對電網和各種一次電氣設備進行保護的二次裝置。因而《繼電保護》課程是基于對電力系統的故障進行深入物理分析和各種設備故障精確分析的基礎上，按照對電力系統安全要求形成各種保護理論，并且通過先進的技術手段而構成的自動裝置，比如從由機電元件、晶體管、集成電路、微處理器和集成微機系統與各種先進通訊技術共同構成的。

《繼電保護》課程具有明顯的特點：①具有特有的繼電保護理論體系，學科理論系統、原理嚴謹，由于電力系統的高度系統化和集約化，對承擔系統和設備安全的繼電保護提出了確保整個電力系統安全運行的最高要求；②與電氣類多數課程聯系緊密，它所保護的對象是電力系統的各種發、變、輸、供的設備，保護作用具有很強的針對性；③電力系統繼電保護是由機電元件、晶體管、集成電路、微處理器和集成微機系統與各種先進通訊技術共同構成的，一般都要采用當時先進技術手段和設備，因此與電子技術、遠動技術、通訊技術融為一體。這就決定了《繼電保護》課程是電力系統自動化專業課程中理論性最強、系統性最強，同時又是直接應用到電力生產上對可靠性要求最高的核心設備，是最典型的理論與實踐并重的核心專業課程，正因如此?！独^電保護》課程被確定為首批國家精品課程和首批國家共享資源課程建設項目。要做好理論與實踐并重的課程建設，必須要依托先進的實驗仿真系統和各種多樣化現代教學手段。

三、《繼電保護》課程e-Learning模式構建

現代互聯網和影像技術的高度發達，徹底改變了傳統的教育理念、教育途徑和教學方法。一個教室、一本書、一面黑板和一支粉筆的課堂教學，一個方案、一組設備、一套步驟和一組數據的實驗教學，都已經無法滿足信息化時代對知識學習、對事物認識的要求。由于課堂教學改革的不斷深入，傳統的教學形式和方法已越來越引起廣大教育工作者的理性反思和批評[4]。采用聲、光、音、像、色的多媒體視頻技術，對增大課堂信息容量、擴大知識面、吸引學生注意力和激勵學生學習興趣都有著重要的作用，同時也豐富了教學形式，學習過程的生動性、直觀性和多樣性有了巨大的改進，學習的效果得到明顯的提升，發達的網絡和互聯網技術也完全縮小了時間和空間上的距離，學習過程的教室空間性和課堂時間性概念也發生了顛覆性的變化。因此國家資源共享課程的建設不能局限在傳統的教學模式下，而是要大力應用現代教育技術，努力成為使用現代化教育技術和教學手段開發優質共享資源課程的引領和示范者?！独^電保護》國家共享資源課程建設中，注重將現代化教育技術和教學手段有機的應用在課程建設和教學實踐中，并取得了顯著成效。

1.建設體現課程特色的e-Learning模式

《繼電保護》是理論性、專業性、實踐性都很強的專業課程，努力體現課程的教學特色，就應該創新教學理念，把最深奧、最抽象的專業課程變成深入淺出、層次遞進、引人入勝、學以致用的職業教育課程體系。因此在教學組織實施中，重點設計針對各個知識點、技能要素的現場教學方案，通過直觀設備認知、裝置聯動的現場教學，使理論問題形象化、抽象問題具體化，為彌補設備和教學儀器的有限性，搜集選擇有代表性裝置圖像、現場視頻、事故分析資料豐富直觀教學的表現形式，大量使用混合式教學和引導個性自主學習，真正建成適合高等職業教學和在職人員在線學習的教學體系。課程建設要努力做到：內容正確科學、文字表達準確、條理清晰直接、形式生動活潑、要素重點突出，確保課程內容的科學性、資源的實用性和學習的有效性。

2.愛課程基礎材料庫網站的建立

在資源和共享兩方面，《繼電保護》課程網站主要體現基本資源和拓展資源?；举Y源主要包括反映繼電保護課程教學目標、教學內容、教學方法和教學過程的核心資源：如課程介紹、教學大綱、教學日歷、教案或演示文稿，以及重點難點指導、練習與作業、參考資料目錄和全課程錄像等反映教學活動必需的課程教學資源。拓展資源是指應用于教學與學習環節中，能夠體現本課程教學特點，相對完善的多樣性、交互性教學輔助資源。例如典型的教學案例、針對性的專題講座、適量的作業和完整的試題等資源庫，課程的專業知識檢索、裝置的演示仿真實訓、實時在線自測和學習效果考核系統，以及綜合利用多媒體技術建設的網絡課程等，紙質教材加數字課程，紙質教材為核心，數字資源配合的綜合知識體系。材料要牢牢把握以學習者為中心的理念，努力實現能學易學、服務教學，以知識點、技能點為基本顆粒，采用虛擬項目、3D仿真教學、三維模型庫、生產實景錄像等構成龐大的課程共享資源庫。

3.資料碎片化與組合多樣化

《繼電保護》課程是電力類專業群大部分專業都需要開設的重要專業課程，不同專業對課程的深度、難度和廣度差別很大。為了適應各個專業的不同需求，建立碎片化的資料庫，在教學使用過程中依據專業對課程的要求、課時、難度和學習對象等基本情況，組合出適應不同要求的難、中、易，深、中、廣不同組合教學與學習資源組合，使共享資源課程充分滿足不同學校、不同專業、不同學習對象和不同教學目的多樣化教與學的需要。適合多層次學習人群，滿足“瀏覽了解、系統學習、深入研究和解決問題”等多種需求，充分體現共享資源的特點和發揮資源的共享作用。

4.教學錄像的制作與選擇

聽課、讀書、交流、上網、參觀等都是學習途徑和方法，但是最直接有效的學習方法還是課堂教學，教師授課不單單是對課程內容的講解，而是深耕細作多年對專業、課程和內容深入研究的獨特見解的體現，也是授課者知識、閱歷、人格的綜合展示。因此教師授課錄像，特別是名師授課錄像庫是寶貴的教學財富。

課程教學錄像的錄制和制作是一件極為繁重的工作，為做好國家精品資源課程的建設，學校投資250萬元建設設施先進、環境優良的錄播系統，配備了具有專業水平的音像制作編輯人員?！独^電保護》課程教學團隊進行精心分工，形成以3位教授（省高校教學名師和全國水利職教名師各一人）、2位副教授、1位講師（全國水利職教新星）組成的授課團隊，認真對每一節課進行集體備課、反復試講試鏡、認真編輯制作。為了提高《繼電保護》共享資源課程的教學效果，25%左右的內容采用現場講授、實驗演示等現場教學方式，45%左右的內容穿插課堂互動教學，對互動內容依據課堂教學內容精心選擇、設計，以加深對內容的理解和掌握，也用來克服單純由教師講授的枯燥性，很好地改善教學效果。

5.多媒體課件、微課與小視頻的制作和在課堂教學中的應用

多媒體課件是現代課程建設的重要組成部分，是多媒體教學的主要載體，特別對技術與職業性強的理工科課程而言，精心制作適合課程特點的多媒體課件，使其成為教學不可或缺的部分[5]?，F代科技進步，立體的照相機、攝像機、顯示器和電視機的出現和普及，極大地改善了多媒體教學課件的表現形式和教學效果 [6]。制作覆蓋課程全部內容的《繼電保護》多媒體課件，是教師授課的必備教學資料?！独^電保護》是一門理論性和實踐性并重的專業核心課程，在處理課程理論性比較強的內容部分，除去精心制作推理步驟齊全，授課直觀明確的課件外，對部分內容要建議使用傳統板書授課方式，以提高授課效果。多媒體課件要充分利用幻燈、投影、電視等影像技術，要充分采用動畫、音效、閃耀、鏈接等多種手段，制作出內容正確、形象生動、極富感染的教學課件。課件的制作和使用，將繼電保護中的一些抽象的、危險的、宏大的、微觀的等問題形象化和具體化，這對于啟發學生思維，增進學生理解知識，突出教學重點和突破教學難點，都有非常積極的作用；新課的引入，課后的復習鞏固，對教師的教學也是十分方便的。

微課和小視頻是活躍教學氣氛，增強教學效果的有效手段。在平淡的教學過程中，數分鐘的微課小品使講授過程中抽象的知識點和技能要素得以形象生動展示與表現，既活躍了課堂氣氛，又使難于理解的問題得到快速有效掌握。因此制作精美、簡潔、具體、短小、寄情的形象化人格化的微課和小視頻，可以深刻的、出其不意的使學習者得到記憶難忘的收獲和形象的理解。認真篩選制作50個左右的知識點和技能要素，制作精美活潑的微課和小視頻可對學習起到畫龍點睛的奇效。

6.網絡在線學習、輔導互動和學習測試系統的建立

每位學習者都有自己學習的目的和目標，只有明確了自己的學習目標，學習者才能知道自己需要學習什么知識，通過學習應達到什么樣的程度和要求，以及如何才能達到學習目標[7]。內容豐富、碎片化、形象生動的教學資源為學習者提供了良好的學習平臺，但是單方面的學習很難深入，很難抓住重點，有時會被一兩個節點卡住，很難正確理解問題的內涵，建立完善暢通的在線輔導系統，形成學習者與教授者之間的有效互動，可以很好的改進學習，提高共享資源的利用效率，充分發揮國家共享資源課程作用?，F代先進的網絡技術使得在線互動已經不是難題，使教與學突破了時間空間的隔離，搭建了便捷順暢的學習與輔導的立交橋?！独^電保護》課程除去已有的教學團隊以外，聘請全國同類院校資深專業教師形成微信輔導團隊，及時進行學習輔導，并把每個輔導老師的輔導情況記錄在冊，根據一段時間輔導的次數與成效給予表彰和付給報酬，能起到極好的輔導效果。

教與學的效果都需要通過一定的測試系統來檢驗，共享資源課程是開放性的公共學習平臺，整個系統除了要為自學者提供全面的學習內容，方便不同人群不同工作需求外，還要盡可能的為學習者提供一個隨時檢驗學習效果的系統。在《繼電保護》共享資源中設計一套系統的學習檢測軟件，學習者通過考試和自測系統，自主選擇整個課程、部分章節和學習層次進行網上考試和測試。使學習者便利的在自學每章內容后馬上對課程某章節的主要知識點和主要概念等進行測試評分，整個課程學習結束后可以對基本知識掌握情況進行測評，也可用自動生成考卷考試，對照標準卷改卷測試學習情況。利用大數據的收集和分析功能，建立學習者的行為跟蹤和評價體系，不斷對資源平臺進行改進、完善和豐富，使共享資源平臺真正成為能學、易學、助學的優質教學資源平臺。

四、建設先進的實驗和仿真條件支持課程建設

每一部分教學內容應該采用適合的教學方式，只有這樣才能使教學實踐達到預定的目標[8]。對理論與實踐并重的《繼電保護》課程來說，與生產實際相融合的教學，才能使學習者掌握從事實際工作的知識和技能。因此《繼電保護》的教學共享資源也必須根據各部分教學內容的實際選擇實踐教學方式，主要有下面三種類型。

1.傳統實驗手段的教學與演示

任何專業課程的發展都是由技術理論形成的，隨著行業和專業的發展，理論得到不斷的完善，技術得到不斷進步，設備得到不斷更新。繼電保護技術一樣也經歷了理論形成與完善，設備與技術隨著電力系統的快速發展和數據處理技術和通訊技術的發展不斷進步與更新，當今最先進的繼電保護技術也傳承著最原始保護的因素，因此傳統實驗室的教學依然是大家學習過程中必不可少的學習內容。例如三段式電流保護的原理和保護裝置，線路距離保護和高頻保護，發電機和變壓器等元件保護的理論與裝置都是要繼續認識、學習的重要內容，因此合理選擇、設計常規繼電保護的實驗教學依然十分重要。

2.輸電線路靜態模擬系統的理論與仿真

繼電保護按照被保護的對象可以分為電網保護和元件保護，即高壓輸電線路的保護和各種電氣設備的保護，其中高壓輸電線路將各個發電廠、變電站和用戶連成一體構成了整個電力系統即電力網。高壓輸電線路大多供電距離長、經過的地形復雜，運行過程中也容易發生相間、接地和斷線等多種類型的故障和復合故障，因此輸電線路的安全就直接關系到整個電網的安全。由于線路的特殊性和故障的復雜性，輸電線路的保護就是原理多樣、概念抽象、設備復雜的問題，要深入的研究線路的故障特點和保護的配合情況，超高壓輸電線路的靜態模擬和保護系統就成為研究高端繼電保護技術的重要實驗系統。該靜態物理模擬系統利用數十組微小電感和電容模擬輸電線路的分布電感、各相對地的分布電容，電感和電容組通過微機控制實現柔性切換，線路兩側通過兩獨立的同步電源模擬兩個并列運行的大型電力系統，在線路兩側斷路器上均裝設最先進的通訊、遠動和智能微機繼電保護裝置，通過靜態模擬系統可以實現對輸電線路的各種單體和復合故障進行物理模擬、參數記錄分析、保護反應、故障切除和動作分析。靜態模擬系統是《繼電保護》課程學習和保護理論研究的重要實驗設備，也是高級繼電保護人才掌握繼電保護系統理論和實踐技能的重要手段。

3.現代先進微機繼電保護試驗系統

傳統的機電型保護設備一般功能單一，直觀性強，現在廣泛使用微機保護裝置是將參數測量、參數轉化、數據傳輸、保護功能和綜合功能為一體，形成了數字化、智能化、集約化的保護、控制與測量綜合裝置。華中科技大學研制的WLZB-Ⅱ微機線路保護實驗臺是專為《繼電保護》實驗教學設計的裝置，該實驗系統主要特點是：①裝置根據需要可選擇進行高壓輸電線路電流保護或距離保護的實驗演示，繼電保護裝置的整定值可自由修改和顯示；②可以實現手動對輸電線路進行跳閘、合閘操作和狀態變化演示；③采用加強型單元機箱封閉結構，能靈活的在開關柜或實驗臺上進行分散或集中安裝，實驗過程極為方便；④試驗系統采用高性能的80C196為主體，具有較高的穩定性和可靠性，具有良好的自我診斷功能；⑤實驗系統具有完善的事故分析功能，例如繼電保護動作情況記錄、動作順序記憶和保護工作狀況切換記錄。從而很好的實現了對發電機、變壓器、輸電線路的基本故障的模擬、保護的整定、保護的動作的系統驗證，還可以實現自動重合閘、自動無功調節和系統同期并列的演示與試驗。

五、結束語

基于e-Learning國家共享資源課程的建設，在完善愛課程做好共享資源平臺的同時，還要集中承建學校的教學資源，加強組織領導和資金保障，組建優秀的共享資源課程建設團隊，以培養學習者的學習興趣、提升研究能力和實踐創新能力，突出課程資源的共享能力，積極擴大課程建設的影響和輻射效應，努力提升了課程建設質量，發揮了課程的示范價值[9]。充分借鑒與吸收其他院校課程建設的經驗和成果，真正建設成為反應專業發展方向、體現先進教學理念和代表國家水平的優質共享資源。共享資源課程建設多樣化現代教學手段的使用，極大的豐富了《繼電保護》課程內容，改善了學習方式和方法，提高了課程的學習成效。

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（編輯：魯利瑞）