基于新基建背景下的高電壓技術課程改革研究

李小偉 王曉紅 王知學 劉廣敏 解兆延

山東交通學院軌道交通學院 山東濟南 250357

2020年6月，國家發展和改革委員會明確“新基建”范圍，提出“以新發展理念為引領、以技術創新為驅動、以信息網絡為基礎，面向高質量發展的需要，打造產業的升級、融合、創新的基礎設施體系”的目標。至此，新基建有了明確的定義和范圍。新基建全稱為新型基礎設施建設，主要包括5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網七大領域，涉及諸多產業鏈。

而新經濟是新工科建設的基礎，互聯網發展、創新型企業涌現、新產業催生與壯大、制造業智能化以及“雙創”的新經濟發展趨勢，推動著高校在學科專業設置、人才培養價值取向和人才培養模式上逐步轉變發展思路，踐行實踐教育哲學，以更好地去匹配新經濟中新技術、新業態、新模式和新產業的人才需求。新基建是地方高校敏捷性新工科建設的著力點，為提升地方高校人才培養與經濟社會對創新人才需求的耦合度提供了抓手。

由此可見，尤其是對于高速發展的中國軌道交通來說，急需趁勢而上，軌道交通產業不僅產業鏈長、帶動效應強，自身也正迎接智能化、電氣化、輕型化等發展趨勢，抓住新基建對于現有應用型本科軌道交通電氣類專業開展相應人才培養體系建設，著力抓好相應課程體系改革以適應新基建發展的要求，以適應時代賦予高校的歷史使命。尤其是對于高電壓技術課程來說，課程內容主要研究高電壓、強電場下的各種電氣物理問題，是電工學科重要基礎課程。課程詳細介紹了各種電介質的絕緣特性和電氣強度、電力系統過電壓防護及其絕緣配合以及電氣絕緣與高電壓試驗的相關知識。通過本課程的學習對于新基建中特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車及充電樁等重大領域都有重要的學科支撐作用。本課程旨在培養學生用所學理論知識解決高壓電氣技術或工程項目方面實際問題的能力，結合創新型實驗方法和工程實踐培養學生的實踐能力和創新能力，促進全面素質的提高。

1 研究的主要問題

1.1 授課方式單一問題

高電壓技術課程在軌道交通電氣類專業中作為承接電氣工程基礎的課程，并為繼電保護、牽引供電及接觸網等課程提供支撐的專業核心課，具有重要的地位?？墒窃谡n堂授課方面，單純以書本知識授課方式局限性較大，學生學習興趣不高，課堂學習氣氛不夠，互動較少，通過與學生交流后也發現學生對于高電壓技術的理解僅僅通過上課單一知識講解無法學懂弄通，存在授課方法過于單一的問題。

再次，進一步完善“行業水權置換”的責、權、利問題，避免“基礎設施建設過程中存在的制度性障礙”[16]，以及“水權置換后”的農田水利工程建設與管理、養護維修相分割的狀態。只有通過交易平臺建設及運行機制的完善，才能使政府、用水戶協會、農民之間的水信息溝通渠道暢通，以保障水權交易在用水戶之間全面展開，才能促進節水型社會全面建成和實現生態文明。

③隨堂測試。根據課前預習情況，可以在課堂授課之前考查學生預習的成果，是否已經具備了參與課堂討論的水平?？梢愿鶕刻谜n的知識點發布選擇題，讓學生通過隨堂測試了解課堂學習的重點，加深對知識點的理解，教師通過查看學生隨堂測試選擇題的正確率，因材施教，給予重點傾斜，為學生講解預習存在普遍問題的知識點。避免“灌水式”施教，降低學生學習抵觸情緒。教師也可以合理安排教學內容，及時調整授課的進度，為存在普遍學習問題的學生解決疑惑。

1.2 理論課程缺乏試驗驗證的問題

②在小組討論環節中可以開啟“彈幕”，讓學生可以充分發言，說出自己對某個知識點的理解，并可以提出自己的疑問。學生積極參與課堂互動，使教師及時了解學生對知識點的掌握情況，及時調整側重點，鼓勵學生參加到課堂討論中。經過多次課堂學習，“彈幕”功能得到了學生的認可，并非常愿意發表自己的意見。當然這一切都需要在課前做好預習工作，可以通過雨課堂提前發布授課課件、相關學習視頻等資料，并對預習提出學習要求，讓學生帶著自己的理解和問題參與到課堂學習，這樣可以大大提高課堂授課的效率，并能夠提升學生知識掌握的程度。

1.3 本科學生創新意識培育無法滿足社會需求的問題

在新基建中，軌道交通行業發展面臨著諸如無人駕駛、智能管控一體化等新技術的應用，智能化、綠色化、自主化引領軌道交通發展新方向，而在新基建下，高電壓技術課程內容已經無法滿足現有軌道交通、特高壓等領域未來新技術的發展方向，在現有課程內容下，知識的迭代無法滿足社會的需求，學生創新性思維的培養遠遠無法得到發揮，課程內容當下顯得部分內容跟新基建結合度不夠，學生無法充分理解人工智能等新技術對高電壓課程內容的影響，導致學生培養的成果有限，對高電壓技術的應用技術理解有限，無法滿足社會對軌道交通電氣類專業學生的綜合應用型人才的要求。

另外，結合軌道交通專業的特色，針對牽引變電所、接觸網等高電壓場所，如何做好絕緣配合，對操作過電壓等過電壓類型結合虛擬仿真環境進行浸入式學習，通過虛擬環境下的實操，更加理解現有高電壓故障導致各類事故發生的原因及整改措施。

2 高電壓課程改革的研究探討

陸游常常自覺不自覺地以一個越人之眼，比較著、衡量著梁益地區的各個方面，而他的比較與衡量中總帶著一些政治、經濟、文化各方面的優越感。這種與生俱來的優越感，讓陸游在遠離政治文化中心的梁益地區生活以及書寫時，時常具有一種有意無意地居高臨下式的審視與判斷，將原本可以更加客觀的比較衡量，變成帶有明顯偏愛色彩的俯視性考量。

2.1 基于雨課堂+虛擬仿真的混合式教學改革

(1)基于高電壓課程特點及課堂教學過程中發現的問題，需要采用新的教學手段以及更新的教學內容對課程進行改革。一方面充分考慮學生學習高電壓技術課程中的學習特點，另一方面結合新基建對高電壓技術課程內容的要求，從課程教學內容、教學方法設計等方面對課程進行改革。教學方式的改革主要是基于學生學習的效果來說的，當前課堂授課可以改變之前單一理論知識傳授的方式，結合雨課堂豐富的功能設計教學環節，通過小組討論、啟發式教學等方式增加學生對高電壓技術的學習興趣，并通過雨課堂的隨機測驗隨時掌握學生的理解程度；對于學生理論知識無法對應現場現象的問題，可以通過增加VR虛擬仿真的環境，讓學生在授課過程中及時插入某一知識點的虛擬環境，可以讓學生掌握現象的本質。比如雷電放電現象，可以通過虛擬仿真方式構建放電的整體過程，充分理解雷電放電現象的本質，深化學生對氣體放電類型的理解。另外，高電壓試驗章節內容對于高電壓課程來說是非常重要的，基于試驗條件的缺乏，如果不能讓學生有動手做試驗的機會，那么更加有必要通過基于VR的虛擬仿真試驗來讓學生進行虛擬操作，能夠深入了解每個試驗過程和試驗的效果，并結合現有網上現場試驗視頻進行一一對應，充分理解為什么要做高電壓試驗。

(2)產教融合和課程改革開始用新基建技術，但遠未普及。初期用在課程網站和資源庫上，主要技術是大數據和工業物聯網。改革深入后，隨校企雙方人員頻繁流動，行業、園區和政府積極參與職教，新基建使用范圍和規模擴大了很多。以“學習通”大量應用為標志，新基建大范圍走入課堂。利用雨課堂的線上教學平臺，通過產教融合，與企業進行結合，將高電壓應用場所與雨課堂進行結合，構建視頻庫資源，通過雨課堂加入視頻，并通過啟發式方式先介紹現場所發生的現象，再讓學生分析現象產生的原因，并通過雨課堂及時推送預習課件，使學生提前對課堂知識點進行了解，準備上課的素材，結合小組討論方式讓學生能夠最終掌握該現場發生現象引導出的知識點。

與此同時，合理的教學設計對數學課程質量的提高有著重要的作用，直接影響著教師授課的質量，決定著課堂的成敗，這同時也是不斷優化的過程，教學質量也在與時俱進地改變。

新基建下高電壓技術結合時代的發展要求，新的研究成果已經迅速在高電壓應用的領域進行了實施。這個時候可以結合新基建下中國特高壓技術的發展充分理解新時代中國發展的偉大成就。特高壓交流輸電技術、成套設備及工程應用“榮獲國家科技進步獎特等獎”，中國擁有完全自主知識產權，同時也是世界上唯一掌握這項技術的國家。國際電工委員會認為，中國建成世界上電壓等級最高、輸電能力最強的交流輸電工程，是電力工業發展史上的一個重要里程碑。中國特高壓輸電工程的成功，開啟了特高壓為最高電壓等級電網建設的新紀元，在電網科技領域完成了從追趕到超越的歷史性轉變。這些知識的介紹可以讓學生對高電壓的認知更加直觀，理解高電壓技術這門課是與中國取得成就相關的，也會對專業充滿自信。

通過生產數據庫的構建，可以有效將基礎地理信息數據和地理國情數據融為一體，使得生產對象由基礎地理信息數據或地理國情數據轉變為生產數據庫，從而實現一體化融合生產。這種融合生產的方法與常規各自生產的方法在實現的技術手段方面基本相同，而兩者最本質的區別是生產對象的不同；在實現效果方面，兩者各有利弊。具體對比分析情況見表5。

“高電壓技術”課程的改革需要以新基建為背景，要突出實踐型、應用型等特點。在研究探索中，將三全育人融入教學全過程，要以學生為中心，以培養理論知識與實踐應用能力相結合的綜合應用型人才為教學目標。在課程改革探索中，堅持理論與實踐相結合，以線上線下實驗教學與工程實踐相結合為措施，從而為新基建背景下的課程改革建立完整的體系?；谝陨犀F有人才培養過程中遇到的三個問題，需要深刻反思當前人才培養方案是否能夠滿足新基建下軌道交通電氣類行業的人才技術需求，對于高電壓技術的課程內容及授課方式進行改革，本文就如何迎接新基建下對于高校軌道交通電氣類專業高電壓技術課程改革的挑戰，提出以下幾點思路進行探討：

(3)建立以學生為中心的課堂。通過雨課堂的隨機點名及隨堂小測驗可及時引導學生進行高效學習及了解學生掌握知識的程度，并能夠根據雨課堂對回答錯誤學生進行及時的指導。在課堂授課中，杜絕“填鴨式”學習方式，適當采用班級分組、研討式討論式學習方式，教師授課過程中，通過將課堂內容分解為多個知識點，采用引導式學習。

①在雨課堂授課過程中，圍繞知識點，通過分組功能將班級分成以2～3人的小組，讓學生開展分組研討，每個小組選派一人進行討論匯報，授課教師進行點評，并最后給予總結，使學生參與到課堂授課過程，提高學生學習積極性，雨課堂可以將學生分組討論情況進行公布。

目前高電壓課程授課知識點的理解只是依靠課上任課教師的講解，但是由于內容大部分學生之前都沒有接觸過，對相關知識點對應的現象或者現場無法在腦中一一對應，導致理論知識難以融會貫通。

此外，激素性骨壞死組MSCs活性氧水平升高，線粒體膜電位水平顯著低于正常對照組，10 μmol/L GSK126能在一定程度上恢復細胞內線粒體膜電位及活性氧水平。這表明GSK126能恢復細胞內的氧化應激損傷狀態促進細胞增殖。有證據表明，氧化應激參與了骨壞死的病理過程，在激素作用后不久，骨壞死發生前骨組織內氧化應激損傷就已經發生［10，11］。結合以上數據，作者認為GSK126通過降低MSCs細胞內H3K27me3蛋白含量，恢復與氧化應激有關基因的甲基化狀態，從而降低細胞內氧化應激水平，促進其增殖。

④建立師生互動的課堂。當前普遍存在著課堂學生參與度低，尤其是對于高電壓技術這門理論性知識較難理解的課程，如何打動學生，讓更多的學生愿意學習，能夠參與到課堂中來，就要求授課教師要講究授課方法，做好課堂設計，尤其是對于當前線上教學來說，如何更好地進行線上互動授課，保障線上教學質量，這個也是當前對于高電壓技術課程來說非常重要的一點。授課教師要結合學生特點，通過雨課堂+騰訊會議相結合的方式，及時了解學生學習狀態，通過設計提問、隨機回答問題、小組討論等方式抓住學生的眼球，避免線上授課時學生不認真聽講的現象，通過隨堂測試、討論等結果進行評比最佳課堂學習優秀學生的方式，加強與學生的課堂溝通交流。

另一方面，在“兩微一端”下，新聞內容的傳播力和影響力大大增強，隨之而來的問題是報業機構極易陷入輿論漩渦。例如，在2017年“紅黃藍幼兒園事件”中，某主流媒體在其微信公眾號發布了一篇文章，短短幾百字，引起了群情激奮。因此，報業機構在新聞事件中應該保持理性，從業人員需要提高的職業素養和道德素養，不因社會輿情而動搖，也不應為了關注度而發布三觀不正的內容。

⑤加強課堂評價及反饋。針對高電壓授課過程中，基于雨課堂混合式授課方式學生學習效果，要加強學生課后的評價，并及時進行反饋修改，達到最佳學習效果。

2.2 加強產教融合，課堂教學改革的深入

2017年12月19日，國務院辦公廳印發《關于深化產教融合的若干意見》(國發〔2017〕95號)中，提到“深化產教融合，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈有機銜接，是當前推進人力資源供給側結構性改革的迫切要求，對新形勢下全面提高教育質量、擴大就業創業、推進經濟轉型升級、培育經濟發展新動能具有重要意義”。在新基建發展的背景下，更多技術的應用已不僅僅是理論知識的研究，而是需要結合工程現場進行實踐應用。教師在指導學生學習時，需要與企業結合，加強自身實踐能力培養，通過到工程應用現場與工程師接觸，深入理解理論知識如何在工程現場發生作用的。比如，雷電過電壓防護及防雷保護設備知識內容，課堂授課僅僅是講解相應的產生原因及作用機理，實際現場還需要考慮哪些因素、避雷裝置現場安裝注意事項、歷年以來發生的安全事故等都是課堂無法直接講授的，這些都需要高電壓技術課程與產業結合，通過雨課堂線上線下的學習，聯合企業進行現場嵌入式授課，借助雨課堂的資源，打造產教融合的高電壓技術多元融合的教學改革設計。通過校企聯合方式，校內導師傳授知識理論同時，企業導師結合實踐結合現場應用對課堂理論進行升華，提高學生對高電壓技術實際應用的理解。

2.3 建設課程案例庫，開展理論與實踐的結合

高電壓技術課程具有較強的工程實踐性，面向軌道交通電氣類專業來說，高電壓技術需要面向新基建下軌道交通的建設提供高水平應用型人才，這就要求學生不僅專業知識掌握扎實，實踐技術應用能力也需要達到一定的水平；要求高電壓技術授課教師針對軌道交通行業的特定應用背景，加強課程案例庫建設。針對氣體放電基本物理過程內容來說，學生學習了氣體放電的理論知識，單從知識理論來說，內容有些不容易理解，并無法讓學生產生濃厚的學習興趣，如果授課教師可以針對工程應用領域講解到底哪些屬于氣體放電現象，并基于課程理論知識進行解釋，繼而分析工程應用領域發生的事故，那么學生的學習興趣將得到進一步的提升。

結語

本文主要介紹新基建背景下高電壓技術課程改革的研究，以培養具備創新性思維理念及掌握一定新技術能力的綜合應用型人才為目標，通過構建基于雨課堂的線上線下混合式教學方式，結合基于VR的虛擬仿真，建設課程案例庫，不斷加強校企融合的課程內容改革，探索適合新基建發展要求，可實現新時代高電壓技術課程的高質量學習，將軌道交通電氣類專業學生培養成為適應新基建發展要求的綜合型應用人才。