高電壓技術(shù)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的理實(shí)一體化改革探索

［摘 要］文章基于科教融合的新型育人模式，以高電壓技術(shù)課程為例，從授課計(jì)劃和考核方式兩方面入手，提出了針對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的理實(shí)一體化改革思路。通過(guò)改革，增加了實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重，優(yōu)化了考核方式，實(shí)現(xiàn)了課程的理實(shí)一體化教學(xué)，體現(xiàn)了科教融合的教學(xué)理念，顯著提升了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

［關(guān)鍵詞］實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)改革；理實(shí)一體化；科教融合；高電壓技術(shù)課程

［中圖分類(lèi)號(hào)］G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］2095-3437（2024）12-0016-04

科教融合，即科學(xué)研究與教育教學(xué)的深度融合，是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效途徑[1]。高電壓技術(shù)課程是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要課程，理論性與實(shí)踐性強(qiáng)，且內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多、主體對(duì)象抽象，因此授課難度較大[2]。目前這門(mén)課程處于教學(xué)與科研分離的狀態(tài)，這種培養(yǎng)模式不符合社會(huì)發(fā)展需求，學(xué)生普遍需要在后續(xù)的研究生學(xué)習(xí)或工作實(shí)踐中才能真正理解和掌握高電壓技術(shù)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)[3]。

教學(xué)與科研分離的很大原因在于授課方式的不足，特別是課程實(shí)踐與理論教學(xué)的脫節(jié)。在眾多電氣工程課程中，高電壓技術(shù)課程具有特殊性，涉及材料、物理、化學(xué)、電工學(xué)等多門(mén)學(xué)科的交叉融合，學(xué)習(xí)的內(nèi)容新穎抽象，如放電、過(guò)電壓波、絕緣劣化等。高電壓技術(shù)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)通常安排在學(xué)期中后期，這種理論與實(shí)踐分開(kāi)的方式不利于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的直觀(guān)理解和知識(shí)點(diǎn)的掌握。此外，由于實(shí)踐環(huán)節(jié)未能穿插于理論課程中，導(dǎo)致理論課與實(shí)驗(yàn)課難以有效銜接，從而影響了整體的教學(xué)效果。

本文基于科教融合的新型育人模式，以高電壓技術(shù)課程為例，探索理論課與實(shí)驗(yàn)課融合的教學(xué)模式，提出有針對(duì)性的改革方法，包括增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的比重和優(yōu)化考核方式，旨在提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

一、理實(shí)一體化的基本思路

理實(shí)一體化教學(xué)強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。眾所周知，中學(xué)物理、化學(xué)教師都具備進(jìn)行基本演示性實(shí)驗(yàn)的能力，在大學(xué)課堂上也常能看到教師一邊演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一邊授課。與這些課程不同的是，電力專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)需要專(zhuān)用場(chǎng)地、電源及設(shè)備，無(wú)法在普通教室開(kāi)展，因此需要配置專(zhuān)門(mén)實(shí)驗(yàn)室（如電路原理實(shí)驗(yàn)室、繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)室等）和實(shí)驗(yàn)員[4]。此外，電路原理實(shí)驗(yàn)和繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)注重實(shí)物接線(xiàn)、電氣測(cè)量、方法驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)設(shè)備多且復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)員必須對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其接線(xiàn)方式都了如指掌。

高電壓技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)的目的是觀(guān)察現(xiàn)象、尋找規(guī)律、驗(yàn)證機(jī)理，強(qiáng)調(diào)對(duì)抽象事物的認(rèn)知，是一種開(kāi)放性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，接線(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單、實(shí)操性較弱，主要以演示、觀(guān)察、對(duì)比為主[5-6]。任課教師應(yīng)具備開(kāi)展高壓實(shí)驗(yàn)的能力，將課堂移至實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建講授、演示、講解、實(shí)操的教學(xué)鏈，在優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)的同時(shí)精簡(jiǎn)人員分工（見(jiàn)圖1）。

任課教師通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、介紹實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、講解課程知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀(guān)能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生深入思考和分析各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果，從而聯(lián)系理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通[7-8]。理論課堂以發(fā)現(xiàn)工程問(wèn)題和掌握背景知識(shí)為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)前序知識(shí)回顧、媒體資料播放以及理論機(jī)制講解達(dá)到教學(xué)目的[9-10]。實(shí)驗(yàn)課堂以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操和感官體驗(yàn)為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)復(fù)述工程問(wèn)題、驗(yàn)證課程知識(shí)以及探索科學(xué)問(wèn)題完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹烧擢?dú)立并行，難以實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化。為此，通過(guò)交叉融合的方式，將理論教學(xué)引入實(shí)驗(yàn)室，把觀(guān)摩實(shí)操融入課堂，才能實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的同步呈現(xiàn)、問(wèn)題與現(xiàn)象的同步印證、摸索與實(shí)測(cè)的同步深入，真正實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化。

二、課程教學(xué)改革方案

（一）優(yōu)化授課計(jì)劃

高電壓技術(shù)課程改革前，授課計(jì)劃涉及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程包含8個(gè)理論課時(shí)和8個(gè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)（見(jiàn)表1），兩者在教學(xué)上相互獨(dú)立，時(shí)間跨度大，而且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容較為單一。

針對(duì)上述實(shí)踐環(huán)節(jié)現(xiàn)狀，本文提出“N+1”的理論課與實(shí)驗(yàn)課融合的教學(xué)模式（見(jiàn)表2），即將某一章節(jié)內(nèi)容由原先獨(dú)立的理論課課時(shí)和實(shí)驗(yàn)課課時(shí)，融合為N個(gè)理論課課時(shí)加1個(gè)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)，采取理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方式，將實(shí)驗(yàn)原理融入課堂，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。同時(shí)，充分利用實(shí)驗(yàn)室中的多種設(shè)備，如雷電沖擊測(cè)試系統(tǒng)、串級(jí)交流試驗(yàn)電壓發(fā)生器、局部放電檢測(cè)儀等，優(yōu)化授課計(jì)劃，幫助學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)。

本課程教學(xué)改革方案采用了“N+1”理論課與實(shí)驗(yàn)課融合的教學(xué)模式，雖然實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的總學(xué)時(shí)數(shù)不變，但新增了工頻交流耐壓試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)等5個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生更深入地理解和掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)。此外，針對(duì)液體與固體放電的授課內(nèi)容，對(duì)原來(lái)的章節(jié)順序進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，將2個(gè)理論課課時(shí)細(xì)化為1個(gè)理論課課時(shí)和1個(gè)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)。

在實(shí)施教學(xué)改革前，高電壓技術(shù)課程共計(jì)40個(gè)理論課課時(shí)和8個(gè)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)。改革后，課時(shí)調(diào)整為34個(gè)理論課課時(shí)和14個(gè)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)。實(shí)驗(yàn)課課時(shí)增加了6個(gè)，實(shí)踐環(huán)節(jié)所占比重增加了約13%。為了達(dá)成教學(xué)改革的目的、提升教學(xué)質(zhì)量，教師需充分掌握和熟悉課程實(shí)驗(yàn)，積極走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。

（二）優(yōu)化考核方式

高電壓技術(shù)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核主要依據(jù)3份實(shí)驗(yàn)報(bào)告（氣體電介質(zhì)擊穿、液體固體電介質(zhì)擊穿和絕緣預(yù)防性試驗(yàn)）。課題組經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)閱工作繁重，且實(shí)驗(yàn)報(bào)告雷同、抄錄講義現(xiàn)象較為普遍，這既反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度問(wèn)題，也反映了以往課程與實(shí)驗(yàn)安排的不合理以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告不夠精簡(jiǎn)的問(wèn)題。為了減輕教師的評(píng)閱負(fù)擔(dān)并更準(zhǔn)確地體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，本文提出的課程教學(xué)改革方案對(duì)授課計(jì)劃進(jìn)行了調(diào)整，增加了新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并考慮采取相應(yīng)措施來(lái)簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求。

在理論課與實(shí)驗(yàn)課融合后，實(shí)驗(yàn)部分主要包括實(shí)操實(shí)測(cè)和演示觀(guān)摩，將原來(lái)的實(shí)操實(shí)測(cè)部分精簡(jiǎn)化，增加演示環(huán)節(jié)。針對(duì)原先實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容刻板、過(guò)度依賴(lài)講義的問(wèn)題，可以?xún)?yōu)化考核方式（見(jiàn)表3），簡(jiǎn)化報(bào)告形式，將原有的3份報(bào)告合并為2個(gè)主要部分：

一是實(shí)操實(shí)測(cè)部分。實(shí)操實(shí)測(cè)部分依舊以實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象及方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)分析作為主要框架，將氣體、固體、液體的擊穿放電實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合，使這三個(gè)實(shí)驗(yàn)可以在同一套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行操作，不僅提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用率，還使得實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容更加簡(jiǎn)潔。

二是演示觀(guān)摩部分。本次課程教學(xué)改革中，課題組引入了豐富的演示實(shí)驗(yàn)，包括絕緣電阻測(cè)試、泄漏電流測(cè)試、介損測(cè)試、局部放電測(cè)試、直流耐壓試驗(yàn)、沖擊耐壓試驗(yàn)等，旨在鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。然而，由于演示實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)數(shù)量有限，難以形成實(shí)測(cè)性質(zhì)的數(shù)據(jù)分析。為此，可以考慮在演示實(shí)驗(yàn)中增加開(kāi)放性?xún)?nèi)容，如實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義、實(shí)驗(yàn)設(shè)備原理、實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖、實(shí)驗(yàn)感悟等，不僅能提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力，還能深化他們對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，并激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。

三、實(shí)施建議

開(kāi)展理實(shí)一體化課程教學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的配置和任課教師的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)有著明確要求。實(shí)驗(yàn)室需配備足夠的教學(xué)空間和必要的硬件設(shè)施，尤其是黑板和基本的實(shí)驗(yàn)介紹（見(jiàn)圖2）。同時(shí)，任課教師應(yīng)提前接受培訓(xùn)，確保能夠熟練操作儀器設(shè)備，并配備助教協(xié)助進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了更穩(wěn)妥地推行這一教學(xué)方法，建議先從1～2個(gè)班級(jí)開(kāi)始試點(diǎn)。

在考核方面，優(yōu)化后的報(bào)告新增了“實(shí)驗(yàn)感悟”這一開(kāi)放性?xún)?nèi)容。為了確保考核效果，任課教師應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注開(kāi)放性?xún)?nèi)容的質(zhì)量，從學(xué)生的主觀(guān)感受出發(fā)，深入分析理實(shí)一體化課程的實(shí)際效果，并據(jù)此提出改進(jìn)措施。本文針對(duì)高電壓技術(shù)課程提出了理實(shí)一體化教學(xué)改革思路，并精心設(shè)計(jì)了相應(yīng)的改革方案。值得注意的是，由于不同高校對(duì)高電壓技術(shù)課程的課時(shí)分配存在差異，其他高校可以參照本文提出的組合模式，靈活調(diào)整并開(kāi)展理實(shí)一體化教學(xué)，以提升教學(xué)效果。此外，其他專(zhuān)業(yè)課程也可借鑒本文的“N+1”理論課與實(shí)驗(yàn)課融合的教學(xué)模式，推進(jìn)理實(shí)一體化課程改革。

四、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)高電壓技術(shù)課程的特殊性，本文探討了理論課與實(shí)驗(yàn)課融合的理實(shí)一體化改革模式，進(jìn)一步優(yōu)化了人才培養(yǎng)方式。本文提出的實(shí)踐環(huán)節(jié)授課計(jì)劃改革方案，在保持總課時(shí)不變的前提下，增加了6個(gè)實(shí)驗(yàn)課課時(shí)，使得實(shí)踐環(huán)節(jié)所占比重增加約13%，這有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，本文還針對(duì)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核進(jìn)行了改革，通過(guò)簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)報(bào)告形式、合并實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及增加主觀(guān)性感悟等策略，旨在減輕教師的評(píng)閱負(fù)擔(dān)，確保學(xué)生的學(xué)習(xí)達(dá)成度考核得到有效實(shí)施。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 顧明遠(yuǎn). 學(xué)習(xí)和解讀《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》[J].高等教育研究， 2010，31（7）：1-6.

[2] 李平，張宏亮，顧軍，等.面向新工科人才培養(yǎng)的“高電壓技術(shù)”課程教改與實(shí)踐[J].喀什大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，43（3）：99-102.

[3] 高旭冉.高校科研育人現(xiàn)實(shí)困境及優(yōu)化路徑研究[J].河北青年管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2023，35（6）：93-96.

[4] 劉洪順，劉路遙，張啟昭，等.面向新工科的高電壓試驗(yàn)教學(xué)體系與實(shí)踐平臺(tái)構(gòu)建[J].中國(guó)多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報(bào)（上旬刊），2022（2）：200-203.

[5] 李原，周凱，孟鵬飛，等.《高電壓技術(shù)實(shí)驗(yàn)》課程案例式教學(xué)模式分析探討[J].中國(guó)電力教育，2021（10）：61-62.

[6] 劉毅，賀恒鑫，李化，等.以學(xué)生為中心的高電壓實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2021，43（2）：135-138.

[7] 戶(hù)秀瓊.打造“高電壓技術(shù)”課程“金課”的思考：以應(yīng)用型本科院校為例[J].科技與創(chuàng)新，2020（13）：77-79.

[8] 江軍，王凱，張潮海，等.新工科背景下電氣專(zhuān)業(yè)“高電壓技術(shù)+”課程群體系建設(shè)與探索[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2020（11）：61-63.

[9] 馬琛.理論與實(shí)驗(yàn)高度融合的教學(xué)模式改革探索：以“材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)”課程為例[J].教育教學(xué)論壇，2022（19）：45-48.

[10] 石巖，魏鋼，張海燕，等.案例式教學(xué)在高電壓技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技資訊，2020，18（6）：153-154.

［責(zé)任編輯：梁金鳳］