結合線上線下產教融合資源，推進三性實驗建設＊
——淺談《中壓開關技術》課程的教學改革

邵振華 林立霖 卞康君 張 才

（1.閩江學院，福建 福州 350100；2.南京研旭電氣科技有限公司，江蘇 南京 210000；3.浙江求是科教設備有限公司，浙江 杭州 310011）

應用型本科培養目標是學生重新構建“解決問題能力”“自主學習能力”相融合的創新模式[1]。“中壓開關技術”是閩江學院電氣工程及其自動化專業開設的特色課程課。該課程不但緊密結合市區電力電器產業鏈的應用對象，更重要的是可以通過線上線下混合教學形式融合創新意識，通過案例教學和線上資源來探索復雜工程問題和行業發展趨勢，這與閩江學院應用型本科的培養目標不謀而合[2]。

目前國內對應用型本科的三性實驗在課程內的推廣研究很多，羅杰在“應用型本科院校課堂過程教學改革探討”中通過文在調查分析了問題的基礎上，提出來相應的過程教學改革的建議。主動應與隨機抽查相結合、作業的完成要過程化考核等改革方法，在優化和完善應用型本科院校課堂過程教學管理模式起到了有意義的探索[3]。韓星星等在“一體兩課三合作教學改革與實踐中通過“主講教師負責制”，加強教學全過程管理，形成了“一體兩課三合作”的教改特色[4]。唐勝達在“基于OBE教學模式的本科生應用隨機過程教學改革”中，探討基于OBE教學模式的本科生應用隨機過程的教學改革，在以學生為主體，以學生產出為核心過程中做出了有意的探索[5]。綜上所述，應用本科教學在新工科模式和產教融合迫切需求的今天，如何基于線上線下混合資源的教學模式對高校的實踐過程進行落地就非常有意義，中壓開關技術課程過程教學與線上線下混合教學模式具有較好互補性：通過線上資源的引入和線下資源的融合是值得思考實踐之路。因此，以提高應用型本科的三性實驗在課程的教學質量，進而提高學生解決實際問題的能力，基于線上線下混合資源的教學模式對本科生的中壓開關技術教學進行改革值得研究。

作為校企合作的特色課程，《中壓開關技術》課程的教材由學校和合作企業廈門明翰電氣有限公司共同編撰，提出把實踐環節的設計、 討論、 調試通過虛實結合的形式來實現。從工程實際著眼，現在運行的技改項目需要先做原理性動畫分析，再做研究性的實驗進行；有的環節其實就是通過修訂智能裝配與智能控制課程的實踐模塊來實現，而有的實訓環節則需要通過項目組合和團隊協作的方式來實現，虛擬仿真平臺和實訓云空間恰恰為這種工程交互提供了載體。這些做法不僅可以加深學生對工業過程的深刻理解，而且可以培養學生的工程實踐作風，是培養學生綜合能力、實踐能力及創新能力的重要方式。本文在理解和界定“三性”實驗內涵和特征的基礎上，試圖構建起一套針對中壓開關實訓的綜合性、設計性和研究探索性實驗體系，以期為《中壓開關技術》實驗課程及其相關課程《電氣綜合實訓》的教學改革提供參考和借鑒。本文介紹了基于學習效果的多環節的線上線下混合教學的思考與實踐，深入研究學習效果與混合教學的因果關系。

一、線上線下混合教學融合化的內涵

不同的學習理論，在不同的學習階段、不同的學習環境下是一種相互補充的關系，它反應對知識以及學習本質的認識不斷深入發展的歷程，混合式學習實踐就充分體現了這種融合的趨勢。而《中壓開關技術》的課程目標要求掌握中壓開關電器在電力系統中工作時所發生的各種暫態過程及其對開關電器的影響、掌握分析斷路器開斷能力試驗的基本問題。這對于沒有實際工作經驗的本科生具有較大的難度。課題組通過借助虛擬仿真資源和綜合實訓課題，建構主義學習在真實的問題情景中，借助線上輔導視頻與周圍環境的交互，理解真實工況需求，習得實操技能，學生自我控制學習進程，自我建構學習目標。它能夠最大限度地發揮學生的積極性、創造力和主動性，混合式學習實踐就充分體現了這種融合的趨勢。

二、虛擬仿真資源與線下三性實驗的環境搭建

一方面，課題組目前主持省級的“多種高壓氣體放電的虛擬仿真”平臺，能較好的融合高電壓技術、中壓開關技術、電磁場、電機學、電力電子等學科資源，并且比較詳實地羅列了開關設備在固體絕緣、氣體放電等方面常遇到的古有缺陷，通過云上實操和視頻學習，能夠較好較快的把握中壓開關技術的發展趨勢。另一方面，課下的三性實驗是以校企共建教材《中高壓開關設備實訓技術》為載體，開展的電氣強弱電的控制與逆向實訓過程。這個過程中充分利用了閩江學院機電實訓中心現有的三維成型技術、伺服控制技術、電力電子技術和邏輯可編程技術等綜合運用。

三、課程教學體系模塊化多層次的構建

1.線上線下混合式教學，突出應用實踐訓練

線上資源豐富、線下實訓詳實、課程載體為校企合作教材，三位一體的混合教學資源，為《中壓開關技術》的推進與案例落地打下了堅實可靠的基礎。圖1為虛擬仿真課程的使用數據，圖2和圖3為課內實訓環節所用到的軟件和人工智能技術。按照應用型本科生應具備的能力和素質要求，建立和加強學生對物理學與實際應用關系的認知。

圖1 虛擬仿真實訓數據

圖3 利用人工智能算法實現的配電網優化

（1）注重實訓效果，通過虛擬仿真資源彌補理論講述的不足，著重講解技術的應用背景和工程化思想，部分開關設備和電壓電流型號都規定在同一個尺度下開展工作，具有較強的對比性和實操性。

（2）加強應用能力的培養力度，啟發學生思考。以多學科融合的實際案例為契機，建立理論知識與工程應用相對應的關系，課內實驗中的負荷計算與設備選型、中壓開關的繪制與實操、短路故障的仿真與器件選型、新能源發電系統短路故障的分析等案例，不但脫胎于實際案例，還留給學生團隊發揮的空間。在簡化前提限制的和用戶多樣化需求的條件下，增加學生的獲得感與成就感；

（3）引入校外企業工程師資源協助學生進步，通過目標引領、企業介入、產教融合活動的模式，部分三性實驗都需要學生進行資料查閱和實際指導，課題答辯時段展示學生的探究結果。

2.三性實訓的討論與管理，分段全方位考核

除了傳統考試外，加強階段三性實驗的探究性測試。大約4周進行一次課堂討論，討論時間30-45分鐘；不定期進行測試，測試放在課后輔導課時間，考試時間1個小時。過程性測驗成績進入期末成績比例，過程性評價作為學生考核主要方式，把學習和考試壓力分解到各個階段，激發學生學習和實踐的熱情。

四、產教融合的三性實驗改革成效

1.教學效果逐步提升，學生成績不斷提高

基于產教融合的三性實訓工作自2020年秋季開展，目前已經開展了四個學期。期望的成效是優秀學生能開展畢業設計的綜合能力，后進學生提高學習和獲得感。三年平均分逐年升高，成績基本成正態分布，80-89分的比例最高，學生的獲得感增強。

圖4 2020-2022年中壓開關課程的成績分布

2.企業導師指導三性實驗后，學生動手能力和創新能力得到提升

企業導師的外部資源引入，彌補了傳統高校授課的不足。學生自制的操作機構演示機和配網斷路器演示儀已經用于實驗教學和中壓開關課程的隨堂演示實驗。依托興趣小組對部分優秀學生進行課外的、持續的創新能力培養，為后續參加省市的創新創業大賽并獲獎。

圖5 企業導師進課堂，學生的能力提升

3.教師和實驗老師的實踐教學水平得到提高

結合教師自身優勢及融合度好的企業資源共生，建立了引領產業技術的教學梯隊，在傳幫帶與現代教學模式和方式下潛移默化地豐富了實踐資源，并促進了教師的成長。

結語

線上線下混合教學更適合閩江學院實踐教學的落地，特別是對于應用型本科院校合理引入企業資源，積極關注三性實驗和實訓環節的資源共享和落地方式，可以把傳統教學的優勢和數字化教學的優勢結合起來，二者優勢互補，特別是在某些特色校企共建課程上有其自身的優勢，值得深入探索。