基于對分課堂的高電壓技術課程教學研究

劉武揚

（許昌學院 電氣與機械工程學院，河南許昌 461000）

高電壓技術是工科類高等院校電氣工程及其自動化專業本科生的專業基礎課程，是研究電氣設備絕緣及其問題的學科。高電壓技術內容多且繁瑣，要求學生掌握電氣工程中不同電介質的絕緣特性、絕緣試驗、過電壓及其防護，與電路、電力系統分析、工程電磁場等電氣工程專業課程知識密切相關，尤其是電介質的擊穿理論與物理學基本知識關聯緊密，課程內容面較廣，理論性強，本科生在初學時易感到枯燥乏味，不容易理解，多數電氣工程專業學生認為本課程的學習難度較大。在傳統教學模式中，教師以講授為主，學生學習的熱情不高，課堂教學效果與預期目標有差距，所以教學方式亟須改革。

慕課將視頻課程切割成微視頻，數據反饋呈現學生的學習效果。慕課缺失了集體聽課的現場感受，以及傳統課堂中可能出現的活躍氣氛，教學效果不佳。翻轉課堂是對傳統課堂授課模式的顛覆，在這種教學模式下，學生主要是通過觀看視頻來學習知識[1]，同時需要搜集查閱大量文獻，與同學進行討論并總結，教師對學生進行輔導并答疑解惑。但其課堂視頻錄制時的要求較高，弱化了教師課堂講授的效果，無法實現在不同課程的普及。近年來，對分課堂教學模式在相關教學領域獲得廣泛關注，該教學模式最早是由復旦大學張學新教授提出，他將教學活動分為三個環節，分別是講授（Presentation）、內化吸收（Assilation）和討論（Discussion），因此對分課堂又稱為PAD 課堂[2]。其主要創新之處在于討論，給予學生足夠的時間進行內化吸收，最開始被應用于心理學研究方法與實驗設計課中[3]。高校課堂目前面臨的困境在于教學模式較為傳統，仍以講授式為主。教師作為課堂的主要角色，完成內容的呈現，師生缺乏課堂上的交流和互動。學生要配合教師，沒有真正作為主要角色，這種情況下學生缺乏學習的主動性和積極性。近年來對分課堂發展迅速，在全國中小學以及部分高校已開始推廣。

1 高電壓技術課程教學現狀分析

目前大多數院校高電壓技術課程教學依舊以教師講授的傳統模式為主，存在學生對課程學習參與度不高，學習自覺性較差，課堂氣氛活躍性不足的現象[4]。另外高電壓技術課程部分知識內容過于抽象，尤其是絕緣問題中的擊穿理論與物理過程聯系緊密，物理過程分析不夠直觀易懂，導致很多學生理解起來難度較大。

多數教師針對課堂內容采用布置課后作業的形式，一般以課后習題為主，雖然能起到一定的強化作用，但形式單一，學生學習主動性未得到充分挖掘，學生課程學習達成度不高。這種傳統的課堂教學模式及作業形式影響了學生學習的主動性，學生的學習興趣不足，束縛了學生的想象力和創新力，不利于高校人才培養[5]。而翻轉課堂、慕課等新型教學模式優缺點突出，局限性明顯，尤其是對于工科課程，不利于廣泛采用和普及。相對于其他教學模式，對分課堂優勢更加突出，將課堂講授和討論時間錯開，讓學生在內化吸收環節有充足的時間進行思考和理解[6]。既未完全放棄傳統課堂的教師講授，又在講授基礎上注重了學生之間的交流和師生互動，能夠調動學生學習的主動性，同時還可以減少教師授課中簡單和重復的工作內容，課堂教學質量能得到有效提升，并能取得良好的教學效果。

2 高電壓技術對分課堂教學可行性分析

《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》指出，要推動課堂教學革命，因課制宜選擇課堂教學方式方法，科學設計課程考核內容和方式，不斷提高課堂教學質量，積極引導學生自我管理、主動學習，激發學生求知欲，提高學習效率，提升學生自主學習能力[7]。2018年8月，教育部印發《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》，提出要全面梳理各門課程的教學內容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學業挑戰度、增加課程難度、拓展課程深度，切實提高課程教學質量[8]。另外，學校非常重視課程質量，支持教師教學改革，營造良好的教學改革氛圍。

結合電氣工程及其自動化專業課程實際，針對高電壓技術課程進行教學模式改革，提高課堂教學質量，激發學生學習積極性和主動性。在教學考核評價體系的研究與建立方面，加大平時成績占比，減少單純的作業和測試考核，建立符合高電壓技術課程特點的評估標準，突出對學生學習能力的培養，根據課堂作業、習題測試、對分課堂“亮、考、幫”以及課堂小組討論的情況，對平時成績進行綜合考核，提高學生科學思維方法，激發學生創新思維能力，改善課堂教學效果。

3 高電壓技術對分課堂教學設計

3.1 整體安排

在固定課時的情況下，結合教學大綱，規劃在哪些章節內容的授課中適合應用對分課堂教學模式。高電壓技術課程總共可分為三大篇章，主要內容分為絕緣問題、高電壓試驗問題和過電壓防護問題。根據課程每個章節的內容特點、難度層級以及學時安排等因素，充分結合學生的專業方向，針對總共10 個章節內容，在每章開展一次以對分課堂教學模式為主的課堂教學。

3.2 教學準備

由于對分課堂是一種新型課堂教學模式，部分高校學生對這種教學模式了解較少。所以在第一次運用對分課堂模式之前，首先要對學生講解對分課堂的基本理念和操作模式，介紹對分課堂的各個階段，以及在各個階段需要完成的任務內容。根據班級人數分成小組，每組4-6 人，每組組長由學生小組成員推薦產生。對分課堂教學模式應用的班級為2018 級電氣工程及其自動化專業，班級人數為40 人。為使課堂教學效果更理想，先對教學班級整體學生進行分組。根據對分課堂教學理念并結合班級具體實際，將班級分為8 組，每組5 位學生，教室座位以小組為單位安排。

3.3 課堂教學內容設計

高電壓技術課程共32 個學時，每周進行一次面對面課堂教學，每次兩小節，共計90min。依據對分課堂的基本原理，結合高電壓技術課程教學的特點，以當堂對分為主，部分章節采用隔堂對分。根據對分課堂PAD 的核心理念，高電壓技術教學過程設計如圖1所示。

根據圖1，以雷電過電壓及其防護這一章節為教學實例，進行對分課堂教學模式的設計。將本章節教學計劃可分為三個階段：

圖1 對分課堂教學過程設計

（1）課堂講授。教師對雷電過電壓及其防護這一章節重要知識框架及脈絡進行串聯，針對雷電參數和防雷保護的基本措施內容進行精講，對于伸展較廣和集中兩種場所下架空輸電線路、發電廠和變電站的雷電過電壓及其防護中的重難點內容進行講解并留白。同時對學生內化吸收和當堂討論要求進行任務布置。

（2）課內學生內化吸收。學生在內化吸收時間內認真完成學習內容，將自己認為的重點難點以及有問題的內容進行記錄。

（3）當堂討論。每組學生結合本節重點難點內容進行組內討論，每位小組代表進行總結發言。最后教師針對學生提出的重要問題進行解答，并總體概括章節的主要知識內容，確保學生學習的系統性。

4 高電壓技術對分課堂教學實施方案

本研究以雷電過電壓及其防護為教學實例，對高電壓技術對分課堂新教學模式的實施方案進行設計，主要包括內容講授、內化吸收和課堂討論三部分。

4.1 內容講授

針對雷電過電壓及其防護這一章節內容，重點針對防雷保護的基本原理和基本措施進行精講，首先對避雷針和避雷線的異同點進行剖析，然后結合避雷器的發展歷程著重講述其類型和滅弧特點，并比較四種接地裝置的分類，以此向學生引申輸電線路、發電廠和變電站的防雷保護措施與區別。對分課堂模式下整個章節的內容講授時間只占課堂時間的一半，要求教師在講授時要做到高度凝練，講授時側重引導性和框架性，內容銜接緊湊有致，在保證關鍵部分講得清晰透徹的情況下，適當保留擴展部分，讓學生有一定的探索空間。

圖2為本章節內容講授設計的思維導圖，學生可更直觀清晰地理解整個章節的框架和重點，教師在主講時可進行充分引導并設置留白部分拓展學生思維能力。當堂對分中教師講授45min，教師先進行課堂內容的引入，時間約為5min，然后進入章節內容的精講。

圖2 對分課堂內容講授設計

4.2 內化吸收

內化吸收是對分課堂的第二個重要環節，其效率直接影響到下一階段小組討論的效果。結合2018 級電氣工程及其自動化專業班級實際，整個教學班分為8 組，每組5 人。學生根據教師講授的重難點內容以及布置的任務要求，在有限時間內完成獨立思考和知識點消化吸收。同時完成“亮考幫”，將學習結果即本章節獲益最大、已自主掌握和仍存有疑問部分以問題的形式表述出來，并達到規定的數量，學生內化吸收15min。

4.3 課堂討論

課堂討論包括小組討論和師生對話，課堂小組討論圍繞“亮考幫”進行，時間15min，師生對話15min。全班學生以組為單位，針對各自在學習中的收獲、困惑以及疑難進行切磋討論，并總結記錄尚未解決的問題。時間約為15min。小組討論結束后進入全班師生對話環節，先是全班交流，教師隨機抽3～4 個小組，在每組成員中再隨機挑選一人作為小組代表分享小組討論的精華，小組代表表達的是小組的觀點而不是個人的看法。抽查具有隨機性，所有學生都有可能被抽到，避免了部分學生存在懈怠心理，時間約為10min。然后教師對交流中體現出的共性問題進行答疑解惑，總結本章節內容收獲，并點評課堂整體表現，時間約為5min。

小組討論讓每一位學生參與討論，歸納總結本章節內容知識點的重難點、易錯點，培養學生的系統性思維。對分課堂最關鍵的地方在于小組討論階段，學生在討論的過程中潛移默化實現了相互學習和交流，以及在自我總結的基礎上給他人講授知識內容。全班交流在小組討論的基礎上拓寬范圍，有效調動了學生學習的主觀能動性，發揚了團結協作精神，有助于推動課堂教學質量的提高。高電壓技術對分課堂教學模式方案設計如圖3所示。

圖3 對分課堂教學方案設計

5 高電壓技術對分課堂教學實施效果

在教師層面，對分課堂壓縮了一半授課時間，只講授章節內容的重難點，避免了授課方式的簡單枯燥。同時要求教師高度凝練把握課程內容的精華部分，進一步提升了教師的專業能力。在學生層面，對分課堂打破了傳統課堂教師規定的標準答案，學生不用去模仿教師的思維，也不用機械地完成教師規定的任務，而是掌握了學習主動性，用自己的方式去表達學習后的觀點和想法，課堂變得更開放、自由和豐富。學生學習方式轉為過程化、問題化和合作化式學習，真正呈現了自主學習、探究學習和合作學習的特點，學生的發散思維能力和判別交流能力不斷提升，課堂教學取得了明顯效果。相比上一屆教學班，高電壓技術對分課堂模式下學生發言率大大提高，學生平均總成績提高9 分，尤其是中高檔分數段學生的人數比例顯著增加。另外問卷調查顯示，83%的學生表示喜歡對分課堂教學模式，80%的學生認為對分課堂教學模式能夠有效提高自己對高電壓技術課程的學習積極性，78%的學生認為對分課堂能夠提高自己對知識內容的掌握能力。實踐結果表明，對分課堂教學模式有效提升了課堂教學效果，適合在高電壓技術課程中應用，應在電氣工程及其自動化專業課程中進一步推廣。

6 結語

在高電壓技術課程中應用對分課堂模式，能夠有效打破傳統課程的局限，讓教師更多地傾聽學生、走近學生，課堂文化更加開放、平等，課堂氛圍更加寬松和諧、生機盎然。對分課堂更加注重聚焦重點，在課堂上創設了更廣的探索空間，學生能夠針對電氣工程專業知識內容，以問題化的思考形式、個性化的解決方法激發創造性思維，提升了批判性思維能力，同時在專業課程上鍛煉了聽說讀寫能力，最終有效提升了課堂教學效果，促進了學生的全面發展。