高职电厂热能动力装置专业二年级《继电保护系统中“班长”的职责与素养：基于先进事迹的案例研习》教案

高职电厂热能动力装置专业二年级《继电保护系统中“班长”的职责与素养：基于先进事迹的案例研习》教案

  一、设计理念与依据

  本教学设计以职业教育“岗课赛证”融通综合育人理念为根本遵循，深度融合“课程思政”与专业教学，旨在构建一个以真实工作情境为背景、以典型工作任务为载体、以高阶能力培养为目标的教学范式。设计基于《国家职业教育改革实施方案》对培养复合型技术技能人才的要求，以及《继电保护系统运行与维护》课程标准，将行业先进人物所体现的“工匠精神”、“责任担当”与“系统思维”转化为可教学、可探究、可内化的核心教学要素。教学不再局限于继电保护装置的原理与操作等传统技能点，而是通过解构“热电继电班班长”这一关键岗位在真实事故处理、日常运维管理及团队协作中的“先进事迹”，引导学生从系统层面理解继电保护作为电力系统“安全卫士”的核心功能，以及保障这一功能得以可靠执行的“人的因素”。教学设计强调跨学科视野，有机整合了电气工程、热力系统、安全工程、管理学乃至心理学等相关领域的知识与思维方法，通过项目式、探究式、协作式学习，培养学生解决复杂工程问题的综合职业能力与可持续发展的职业素养。

  二、学情分析

  本次教学对象为高职院校电厂热能动力装置专业二年级学生。经过前序课程学习，学生已具备《电工电子技术》、《电机学》、《电厂热力设备及系统》等课程的基础知识，对电力系统构成、发电厂电气部分及热力过程有初步认知。本学期正在学习《继电保护系统运行与维护》，已掌握电流保护、距离保护等基本原理及常用继电器、保护装置的初步操作技能。然而，学生的知识与技能呈现碎片化状态，尚未形成完整的继电保护系统概念，对保护配置的逻辑性、选择性、速动性与可靠性“四性”要求在真实复杂系统中的权衡与实现缺乏深刻理解。在能力层面，学生具备基本的仪器使用和电路接线能力，但系统分析、故障判断、应急决策与团队协作等高阶能力明显不足。在素养层面，学生对未来岗位的认知多停留在操作工层面，对技术管理岗位（如班长）所需的综合素养认识模糊，安全意识、责任意识、质量意识有待通过真实情境加以淬炼。学生的学习动机以实践操作为驱动，对理论联系实际、富有挑战性的案例研习表现出较高兴趣，但自主探究与深度反思的习惯需在教师引导下逐步培养。

  三、教学目标

  基于上述分析，确立本单元教学的立体化目标体系：

  1.知识与技能目标：

   （1）能系统阐述火力发电厂继电保护系统的层级架构（元件保护、线路保护、母线保护等）及其与热力系统、厂用电系统的关联。

   （2）能准确复述并解释“四性”要求（可靠性、选择性、速动性、灵敏性）在具体保护配置方案中的体现及其相互制约关系。

   （3）能基于提供的简化系统图与故障现象，初步分析保护动作逻辑，判断可能误动或拒动的保护环节。

   （4）能规范模拟执行继电保护定值核对、保护压板投退、简单信号复归等日常巡视与操作流程。

  2.过程与方法目标：

   （1）通过小组协作，深入剖析“班长先进事迹”案例中隐含的技术问题与管理决策点，提升信息提取、问题界定与逻辑推理能力。

   （2）运用“系统思维”工具（如因果回路图、故障树分析简易模型），对案例中涉及的复杂故障进行结构化分析，区分直接原因、间接原因与根本原因。

   （3）通过角色扮演（扮演班长、值班员、检修工等），模拟事故应急处理会议，体验多角色协作、沟通与决策的过程，提升解决实际工程问题的综合能力。

  3.情感、态度与价值观目标：

   （1）深刻感悟继电保护工作“百分之百正确”的极端重要性，树立“安全第一、生命至上”和“精益求精”的职业使命感与责任感。

   （2）领略“班长”岗位所代表的基层技术管理者所需的专业权威、担当精神、协调艺术与人文关怀，初步形成岗位认同与职业发展愿景。

   （3）培养严谨细致、团结协作、勇于探索、善于反思的科学态度与职业习惯。

  四、教学重难点

  1.教学重点：

   （1）继电保护“四性”原则在复杂真实系统中的应用与权衡分析。

   （2）从技术执行者到技术管理者的角色认知转变，理解“班长”职责中技术决策与团队管理的双重内涵。

   （3）基于系统思维的故障分析方法在案例分析中的具体应用。

  2.教学难点：

   （1）如何引导学生超越单一设备故障分析，从全厂乃至电网系统稳定运行的高度理解保护配置与动作的深远影响。

   （2）如何将先进事迹中蕴含的隐性知识、默会经验（如直觉判断、风险权衡）显性化、结构化，成为学生可学习、可迁移的能力。

   （3）如何在技术教学中自然、深刻地融入工匠精神、责任担当等思政元素，避免说教，实现“润物无声”。

  五、教学资源与环境

  1.硬件环境：理实一体化智慧教室，配备多屏互动系统、分组讨论圆桌、可书写墙面；校内实训基地“继电保护仿真实训室”，配备真实保护屏柜（线路保护、发变组保护）、故障录波器、继电保护测试仪及模拟断路器。

  2.数字化资源：

   （1）自研“虚拟热电继电保护系统”仿真软件，可模拟不同运行方式、故障类型下的保护动作行为及系统潮流、电压变化。

   （2）“班长先进事迹”案例库（已做教学化处理）：包含文本材料（事件经过、值班日志、会议纪要）、音频片段（模拟调度通话）、简化图纸（一次系统图、保护配置图）。

   （3）微课视频：《保护“四性”深度解读》、《定值管理“铁律”》、《典型事故处理流程动画演示》。

   （4）在线协作平台（如学习通或智慧职教云课堂），用于课前预习、资料分发、小组讨论记录、成果提交与互评。

  3.其他材料：角色扮演任务卡、系统分析思维导图模板、小组汇报评价量表、安全规程手册（节选）。

  六、教学实施过程（总计90分钟）

  本教学过程遵循“情境导入-探究建构-迁移深化-升华内化-总结拓展”的逻辑主线，分为课前准备、课中实施、课后延伸三个阶段。

  （一）课前准备阶段（线上，约60分钟）

  教师通过在线平台发布学习任务包：

  1.“预热思考”：观看一段某电厂因保护误动导致机组非停的简要新闻视频，思考“如果我是当班负责人，我最关心什么问题？”

  2.“案例初探”：阅读一份经过简化的“某热电厂继电班班长成功避免一次全厂停电事故”事迹材料（第一幕：异常发现），要求学生用荧光笔标注出涉及的技术术语、关键操作和人物决策。

  3.“知识回顾”：自主观看《继电保护“四性”要求》微课视频，并完成一份在线小测验，重点考察对选择性、可靠性概念的理解。

  4.“分组预告”：告知课堂将进行分组角色扮演，学生可初步浏览“班长”、“主值班员”、“副值班员”、“检修专责”四个角色的大致职责描述。

  设计意图：利用在线平台激活学生已有认知，引发对“责任”与“故障”的初步思考。通过提供脚手架（简化案例、微课），降低学习焦虑，为课堂深度研讨做好知识、心理与材料准备。分组预告激发参与兴趣。

  （二）课中实施阶段（线下，90分钟）

  第一环节：情境导入——聚焦“班长”的抉择（10分钟）

  1.直观呈现：教师在大屏幕同步播放虚拟仿真软件界面，展示一个典型热电厂电气主接线及继电保护配置总览图。动态高亮厂用电源切换路径、重要辅机保护位置。

  2.案例设疑：教师声情并茂地讲述课前事迹材料的第二幕——“深夜，监盘发现6kV厂用某段母线绝缘监察装置报警，同时一台重要循环水泵电机电流轻微摆动。作为当班班长，你第一时间会想到哪些可能性？你的首要动作是什么？”引导学生快速进入情境。

  3.互动投票：利用课堂互动工具，让学生匿名选择“A.立即汇报值长”、“B.派人去现场检查”、“C.首先调取相关保护信息、录波图进行分析”、“D.启动备用设备”。呈现投票结果，制造认知冲突。

  4.揭示课题：教师总结：“不同的选择，源于对系统风险的不同判断，也体现了不同的责任担当与专业功底。今天，我们就化身这位‘班长’，深入剖析这个案例，学习如何像一位优秀的继电保护系统‘守护者’一样思考与行动。”自然引出优化后的课题。

  设计意图：通过可视化系统图建立全局观，利用悬念式案例和互动投票快速吸引学生注意力，激活其前期准备的知识与经验，明确本课核心问题——在不确定性中做出专业决策，为后续探究奠定基调。

  第二环节：探究建构——解构“四性”与职责（35分钟）

  本环节采用“小组协作探究+教师引导建构”模式。

  1.分组与角色分配：学生按课前异质分组（考虑知识基础、性格特点）就座，每组4人。抽取角色卡（班长、主值班员、副值班员、检修专责），明确各角色在后续讨论中的视角侧重（如“班长”侧重全局决策与协调，“检修专责”侧重设备原理与历史缺陷）。

  2.任务驱动探究：教师发布核心探究任务单。

   任务一（技术分析）：基于提供的更详细技术资料（包括该段母线的负荷清单、相关保护的定值单、近期的缺陷记录），分析“绝缘下降伴有机组电流摆动”可能指向的故障类型（如母线接地、电机绕组匝间短路发展初期）。讨论：哪些保护应该动作？为何目前未跳闸？这反映了保护“四性”中哪些特性的设计考量？

   任务二（决策推演）：如果你是班长，在初步分析后，你将制定怎样的处理步骤？请按时间线和优先级排序（例如：1.确认报警信号可靠性；2.评估对机组真空、凝汽器温度的影响；3.判断是否需紧急倒换厂用电；4.联系检修检查等）。并说明每一步决策背后的技术依据和安全考量。

   任务三（素养提炼）：从案例材料中，提炼出这位优秀班长在处理过程中展现出的关键职业素养（至少三点），并举例说明。

  3.小组协作与教师巡导：各组展开讨论，使用思维导图模板记录分析过程。教师巡回指导，观察各组讨论情况，提供针对性点拨：如提醒“选择性”要考虑上下级保护的配合；“可靠性”包括不误动和不拒动，此时未跳闸是否属于“正确不动作”？决策时要考虑热力系统对厂用电源连续性的苛刻要求等。鼓励角色之间进行模拟对话。

  4.成果展示与集体建构：每组选派代表（由“班长”角色或指定发言人）进行限时汇报。教师利用多屏系统同步展示各组的思维导图。汇报聚焦：

   （1）技术分析结论：可能故障点、保护动作逻辑分析。

   （2）决策步骤与理由。

   （3）提炼的职业素养关键词。

  5.教师精讲与升华：教师结合各组汇报，进行系统化梳理与深化：

   （1）技术层面：总结此类“隐性故障”或“发展性故障”的特点，强调继电保护不仅要应对“显性”短路，更要关注系统状态的细微变化。深入讲解“灵敏性”与“可靠性”在此类场景下的矛盾与统一，介绍“预警式”维护的概念。

   （2）决策层面：归纳形成“故障分析-风险评估-预案启动-协同执行”的应急决策模型。强调班长作为“现场第一指挥官”，信息整合、快速判断、果断下令和沟通协调的核心作用。

   （3）素养层面：将学生提炼的“责任心”、“细心”、“冷静”等词语，升华为“系统安全观的践行者”、“风险的前哨侦察兵”、“团队的技术主心骨”等更富专业内涵的表述，并与“工匠精神”、“劳模精神”的具体表现相连接。

  设计意图：通过角色扮演和结构化任务，将学生置于真实问题情境中，驱动其主动应用知识、协作解决问题。教师的巡导和后续精讲，确保探究方向不偏离，并将学生的感性认知和零散结论升华为结构化的专业知识、可迁移的决策模型和高阶的职业素养概念。

  第三环节：迁移深化——模拟演练与反思（30分钟）

  1.情境升级：教师宣布：“根据进一步检查，确认为循环水泵电机绕组初期匝间短路。检修建议尽快处理。但当前机组负荷高，且备用泵检修未回装。班长面临新决策：是申请机组降负荷停运该电机，还是采取临时监测措施带‘病’运行至低谷时段？”引入更复杂的工程伦理与风险权衡问题。

  2.模拟会议：各组以“班长”为主持，召开一次简短的“现场应急处置会”。各角色需从自身立场出发发表意见（如“主值班员”关注机组参数稳定，“检修专责”评估故障发展速度，“副值班员”提出操作风险）。要求形成会议决议（处理方案）及主要风险评估。

  3.演练与观察：各组进行约10分钟的模拟会议。教师与未参与角色的学生（可安排为“安全监察”或“上级领导”观察员）旁听，使用评价量表记录各组讨论的规范性、技术合理性、沟通有效性。

  4.反思与互评：每组简要汇报决议及形成过程。观察员发表评论。教师引导全体学生反思：

   （1）技术层面：带“病”运行的风险量化评估依据是什么？（如温升曲线、历史数据）

   （2）管理层面：决议形成过程中，如何平衡不同意见？班长的决断力如何体现？

   （3）伦理层面：在“保证供电”与“设备安全”之间如何取舍？安全红线和经济性之间的边界在哪里？

  5.专家视角（资源引入）：播放一段预先录制的真实电厂资深班长访谈音频，分享其处理类似两难问题的实际经历与心路历程，强调“规矩硬、心中软”（规程必须坚守，但对设备状态、人员状态要心中有数、灵活应对）的智慧。

  设计意图：通过升级任务难度，引导学生面对真实工作中常见的复杂矛盾，促进知识、技能和素养的综合运用与深度迁移。模拟会议的形式强化了沟通协作与临场应变能力。反思环节与专家视角的引入，促进学生批判性思维和职业认同感的形成，将教学推向高潮。

  第四环节：升华内化与总结拓展（15分钟）

  1.回归系统：教师再次打开虚拟仿真软件，动态演示如果处理不当，故障可能如何发展（如短路扩大导致厂用母线失压，引发机组RB甚至跳机），反之，正确的预警和处理如何保全系统。视觉化地强化“班长”每一个微小决策与全厂大系统安全的紧密关联。

  2.梳理脉络：师生共同总结本节课形成的核心认知图谱：

   （1）知识链：异常现象->故障假说->保护动作分析（“四性”检验）->系统影响评估。

   （2）技能链：信息筛查->风险研判->决策制定->协同指挥->沟通汇报。

   （3）素养链：敬畏系统（安全观）->明察秋毫（质量观）->敢于担当（责任观）->善于协同（团队观）。

  3.布置课后延伸任务（三选一）：

   （1）拓展阅读：查找并阅读一篇关于“电力系统韧性”或“人为因素与安全生产”的文献，撰写300字心得。

   （2）实践调研：利用实训室或仿真软件，自设一个简单故障场景，编写一份简明的“班长应急处置卡”（含现象、初步判断、处理步骤、汇报要点）。

   （3）生涯访谈：尝试联系一位在电厂工作的学长或通过资料了解一位劳模班长的成长经历，思考技术技能与职业发展路径的关系。

  4.结束语：教师以激励性语言总结：“今天，我们在课堂上体验了‘班长’的重量。这重量，是技术的重量，是责任的重量，更是守护光明的重量。希望未来的某一天，当你们真正走上岗位，无论是成为一名优秀的操作员，还是一位卓越的‘班长’，都能记得今天这份重量背后的专业、严谨与担当。”

  设计意图：通过可视化回溯和系统化梳理，将零散的学习体验整合为稳固的认知结构。分层可选的课后任务满足不同学生兴趣与发展需求，将学习从课堂延伸到课外和未来。富有感染力的结束语强化情感共鸣，实现价值引领的收官。

  七、教学评价设计

  本教学采用“过程性评价与发展性评价相结合、多元主体参与”的评价体系。

  1.评价维度：

   （1）知识理解：通过课前测验、课中问答、技术分析汇报评价。

   （2）技能应用：通过小组协作中的问题解决过程、模拟会议中的决策合理性、课后实践任务完成度评价。

   （3）素养表现：通过角色扮演中的投入程度、团队贡献、沟通协调表现、反思深度，以及职业素养关键词提炼的准确性进行评价。

  2.评价方式与工具：

   （1）在线平台数据：课前测验成绩、预习任务完成度。

   （2）课堂观察记录表：教师巡导时记录各组讨论质量、学生参与度。

   （3）小组汇报评价量表（师生共用）：从技术准确性、逻辑清晰度、表达效果、团队协作等方面评分。

   （4）模拟会议观察员评价表：侧重评价沟通有效性、角色代入感、决议合理性。

   （5）学生自评与互评表：课后就个人贡献、收获、不足进行反思，并对小组成员进行评价。

   （6）课后延伸任务成果评价：根据任务类型，采用教师评价或展示互评。

  3.评价反馈：评价结果及时通过在线平台或面对面