打造“高電壓技術”課程“金課”的思考——以應用型本科院校為例＊

戶秀瓊

打造“高電壓技術”課程“金課”的思考——以應用型本科院校為例＊

戶秀瓊

（攀枝花學院 智能制造學院，四川 攀枝花 617000）

在闡述國家教育部對高校“金課”要求的基礎上，說明了“高電壓技術”課程在電氣工程及其自動化專業學習中的重要性，并以應用型本科院校攀枝花學院為例，說明了目前“高電壓技術”課程的教學所存在的問題。進而結合“金課”要求的標準，從理論教學、實踐教學以及課程考核方面闡述了如何在應用型本科院校中打造高電壓技術課程“金課”。

金課；“高電壓技術”課程；應用型本科；教學改革

2018-08，教育部印發了《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》，提出“各高校要全面梳理各門課程的教學內容，要提升大學生的學業挑戰度，合理增加課程難度，拓展課程深度，擴大課程的可選擇性，淘汰‘水課’，打造具有高階性、創新性和挑戰度（兩性一度）的‘金課’”[1]。

什么是“水課”？什么是“金課”？根據美國著名心理學家、教育家布魯姆所定義的認知過程的6個層次——記憶、理解、應用、分析、評價和創造，前三個屬于低階層次的認知，掌握的是低階知識，“水課”實際上就是停留在低階層次的認知學習過程[2]。后三個屬于高階層次的認知，就是“金課”應該達到的目標。

高電壓技術是20世紀初，為實現高壓輸電形成的一個電力工程分支學科，屬于電氣工程與自動化專業的專業核心課。“高電壓技術”課程以“大學物理”“電路分析”“工程電磁場”及“電力系統分析”等課程為基礎，研究在高電壓、強磁場下電力設備絕緣問題、高電壓實驗問題及過電壓防護問題。特別是近年來，超特高壓輸電得到了大力發展，高電壓技術知識在電力系統中的應用越來越廣泛。作為電氣工程及其自動化專業的學生，以后就業的大方向就是到電力系統中去。因此，必須要掌握好高電壓技術的相關知識，為以后從事相關工作奠定基礎。而要掌握好這門課程的知識，僅靠學生自己的學習是不夠的。授課教師必須要積極打造“高電壓技術”課程“金課”，讓學生能真正對這門課程感興趣，并學好這門課程。

目前，對于攀枝花學院而言，“高電壓技術”課程的教學存在如下問題：①理論教學上的問題。隨著轉型的需要，通識課程和實踐課程的學分不斷增多，而專業課程的學分不斷壓縮，這就導致了“高電壓技術”課程目前的理論學時由最初的56學時減少為32學時。而該門課程涵蓋的內容又較多，包含了各種電介質的極化、電導和損耗，氣體電介質的電氣特性，液體和固體電介質的電氣特性，絕緣特性實驗和耐壓實驗，線路和繞組中的波過程，輸電線路、發電廠和變電所的防雷保護，電力系統的內部過電壓以及絕緣配合等內容。要想響應教育部關于打造“金課”的呼聲，在僅有的32學時中把上述這些內容講完而且要講透講懂，依靠現在的傳統教學方法是遠遠不夠的。同時，隨著電力系統規模的擴大以及各種新型輸電技術的發展，高電壓技術在電力系統中的應用具有更多新穎的內容。而要打造“金課”，就必須讓學生了解更多的高電壓技術領域的知識并產生學習興趣，僅僅只講述教材上的陳舊的理論知識是不夠的。②實驗教學方面的問題。攀枝花學院沒有相應的高電壓技術實驗室，難以完成教學計劃中的16學時的高電壓技術實驗，這也是需要考慮的一個問題。

本文針對上述問題，就“高電壓技術”課程“金課”的打造做一些思考。

1 理論教學方面的改革思考

如前所述，要打造“高電壓技術”課程“金課”，理論教學方面必須做一些改革。主要包括兩個方面：教學模式的改革、教學內容的改革。

1.1 教學模式改革

目前，攀枝花學院“高電壓技術”課程的教學模式仍然以傳統的講授方式為主。傳統授課存在兩個弊端：①傳統授課是授課教師不停地在講，而知識內容又那么多，學時又比較少，這會使得老師講得很累但課程知識還可能講不完，講不透；②上課過程中，學習認真的學生可以具有較高的知識接受量，而對那些學習不夠自覺的學生，由于教學模式的陳舊，對該門課程沒有絲毫興趣，則可能在睡覺與看手機中度過上課時間。也就是說在上課過程中，學生即使得過且過，也不會影響期末的考核成績，學生絲毫沒有學習興趣與學習壓力，沒有任何挑戰性可言。因此，必須打破傳統教學模式，嘗試新的教學手段。

目前，通過借鑒各個高校“高電壓技術”課程的各種授課模式，結合攀枝花學院實際情況，認為“線上線下的混合式教學”和“研討式教學”比較適合。

1.1.1 線上線下的混合式教學

第一，線上教學。通過學校的“在線教育綜合平臺”，將“高電壓技術”的視頻（這個視頻可以是別的院校的授課教師錄制的視頻，當然，最好是本校授課教師根據本專業的教學大綱錄制的視頻）上傳上去。同時，將課程相關資料，包括授課教師的PPT、課前預習導學案、課后測試題等上傳到網絡平臺。每一次線下課程之后，都給學生把線上需要學習的內容布置好，讓學生在下次線下課程之前把相關內容的視頻和PPT進行課前預習，完成課前預習導學案并提交，同時在網絡上提出自己在預習過程中遇到的問題。每一次線下課程之后，要求學生在網絡上完成課后測試并提交。

這種線上教學方式有三個方面的好處：①可以將課程中比較簡單的內容留給學生自學，從而不需要占用本來就已經被壓縮的理論學時，有更多的時間進行線下教學消化較難的內容；②可以通過預習導學案的完成情況以及學生總結的問題，了解學生在學習過程中哪些是難點，線下教學中可以重點針對這些問題和難點進行講解；③可以提高學生的自學能力，實現“金課”要求中的高階性和挑戰度。

第二，線下教學。在線下教學中，主要針對課程內容中較難的部分以及學生在預習過程中存在疑難的部分進行講解。在講解的過程中，為避免少部分學生學習態度不認真，線下課程中提倡采用超星學習通APP或者雨課堂。講完某一部分知識，就適當通過這兩種方式給學生推送課堂上的測試題，考查學生線下學習的情況。這樣一來，每個學生都會參與到課堂教學中來，避免了打瞌睡和玩手機的情況。

1.1.2 研討式教學

如前所述，高電壓技術知識在電力系統中應用越來越廣泛，相應的新技術越來越多，特別是在特高壓輸電技術、交直流輸電技術中，更是有不同于傳統超高壓交流輸電中的高電壓技術知識。因此，為了讓學生畢業后能及時迎合科技發展的需要，必須要在課堂中讓學生了解這些新技術。而這些新技術還有很多存在可繼續深入挖掘的地方，因此，在學生已經學習了高電壓技術成熟的基礎知識的基礎上，結合新型輸電技術的要求，可以讓學生通過查閱資料并進行課堂討論的方式，提出自己的想法，從而達到“金課”要求中的“創新性”這個目標。

1.2 教學內容改革

教學內容要具有知識的“高階性”，而現有的高電壓技術的知識都是前人已經總結出來的比較陳舊的知識。這些知識一方面比較抽象，學生難以從根本上接受；另一方面，這些知識一般情況是可以對實際工程中出現的現象進行解釋的，但一些特殊的情況則可能不適用，當然，對于如今出現的新型輸電技術而言，這些知識的適用性更是受限。因此，在教學內容方面，在兼顧傳統知識的基礎上，要緊密聯系工程實際中高電壓技術的應用狀況，同時要關注科技前沿的知識。這樣一來，學生既可以通過工程實際來充分接受高電壓技術知識，也可以了解到這些理論適用的范圍，更可以對前沿的知識進行了解。

2 實驗教學方面的改革思考

由于轉型需要以及“高電壓技術”課程性質的需要，高電壓技術實驗是必須要開展的。但攀枝花學院目前沒有高電壓技術實驗室。針對這個問題，如實在無條件建立高電壓技術實驗室，可以采用如下兩種方式來解決實驗問題。

2.1 開發或者購置虛擬仿真實驗平臺

利用3D虛擬仿真技術實現逼真的虛擬仿真實驗，能夠很好地解決高電壓技術課程的實驗教學難題。虛擬仿真技術構建的虛擬教學場景能夠突破實際場景限制，有助于學生直觀理解抽象的教學內容。

就虛擬仿真實驗項目的開發而言，北京潤尼爾網絡科技有限公司擁有豐富的電氣類虛擬仿真實驗項目建設經驗，合作的院校主要包括清華大學、浙江大學、南京大學、天津大學、南京理工大學、北京理工大學、北京交通大學等。目前，該公司與各大高校開發出的高電壓技術虛擬仿真實驗項目主要是“空氣間隙放電虛擬仿真實驗”和“局部放電測量虛擬仿真實驗”。因此，可以通過購買這些虛擬仿真實驗平臺的形式解決高電壓技術實驗問題。當然，更好的方式是尋求與該公司的合作，可以針對高電壓技術的絕緣預防性實驗和耐壓實驗開發出相應的虛擬仿真實驗項目。

2.2 通過軟件進行仿真實驗

文獻[3]就提出采用EMTP軟件實現直流耐壓實驗中倍壓整流回路的仿真。文獻[4]提出在MATLAB/SIMULINK環境下，對局部放電實驗以及切除空載長線路實驗進行建模和仿真。文獻[5]則提出利用MATLAB/SIMULINK的公共模塊庫和電力系統專業模塊庫，根據單氣隙局部放電仿真物理模型，構造氣隙局部放電仿真計算的電路。文獻[6]通過PSCAD/EMTDC仿真雷擊過程中絕緣子串電壓的仿真波形。

因此，通過上述仿真軟件進行仿真是完全可以實現高電壓技術實驗的。這樣一來，不但可以實現實踐環節的教學，同時還可以讓學生在仿真實驗過程中更為形象地接受理論教學中較為抽象的理論知識。

3 課程考核方式的改革

要達到“金課”的要求，在該門課程的考核環節中，規定期末卷面成績占40%，實驗成績占30%，平時成績占30%，目的是讓學生在平時的理論教學中和實驗過程中積極參與到課程中來，讓學生意識到必須要通過長期的努力才能獲得相應的學分。其中，平時成績的考核方式主要包含如下幾個方面：線下教學的出勤、線下教學過程中課堂測試結果、線下課堂討論情況、線上教學中視頻和PPT的學習情況、線上教學中預習導學案以及課后測試的完成情況。而實驗成績的考核則主要包含實驗課程的出勤、實驗過程中每個人的實驗操作情況以及最后的實驗報告整理情況。

4 結論

目前，攀枝花學院電氣工程及其自動化專業的“高電壓技術”課程已經被立項為“四川省首批地方普通本科高校應用型示范課程建設項目”。課程建設團隊已經根據國際工程教育專業認證以及“金課”的要求，將課程的教學大綱進行了修訂，并形成了授課教師自己的講義、PPT以及試題庫。后續的課程建設過程中，要進一步根據“金課”的要求，按照前述的幾點思考，在理論教學、實踐教學以及課程考核方面進行改革，并不斷完善，力求讓學生真正能學好這門課程，為以后從事相關實際工作奠定堅實的基礎。

［1］吳巖.建設中國“金課”［J］.中國大學教學，2018（12）：4-9.

［2］馬知辰.打造思政“金課”的路徑探究——以民辦高校《概論》課程為例［J］.中小企業管理與科技，2019（4）：114-115.

［3］徐志鈕.EMTP和C++Builder在高電壓試驗技術課程教學中的應用［J］.學園，2015（7）：5-7.

［4］劉會家，胡漢梅，黃景光.Matlab/simulink在高電壓技術課程教學中的應用［J］.中國電力教育，2007（9）：53-54.

［5］任成燕，成永紅，陳小林，等.基于SIMULINK的氣隙局部放電仿真技術研究［J］.西安交通大學學報，2004，38（8）：824-827.

［6］王小川，曾嶸，何金良，等.短尾波下空氣間隙的放電特性實驗及仿真［J］.高電壓技術，2008，34（5）：925-929.

G712

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.13.029

2095－6835（2020）13－0077－03

四川省首批地方普通本科高校應用型示范課程建設項目（高電壓技術）（編號：Syykc1904）

戶秀瓊（1980—），女，2013-06畢業于重慶大學電氣工程專業（博士），副教授。

〔編輯：王霞〕