“高電壓技術(shù)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐

楊友平+翁惠輝

摘 要： 針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)“高電壓技術(shù)”課程的內(nèi)容特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)際，通過總結(jié)多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，充分利用學(xué)?，F(xiàn)有教學(xué)資源，因地制宜地對(duì)該課程進(jìn)行一系列的教學(xué)改革與實(shí)踐，取得良好的教學(xué)效果，旨在為電氣工程類專業(yè)課程教學(xué)改革進(jìn)行有益的探索。

關(guān)鍵詞： 高電壓技術(shù) 教學(xué)改革 教學(xué)手段 考核方式

“高電壓技術(shù)”是我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科生的一門主要專業(yè)課程。該課程內(nèi)容涉及高電壓技術(shù)領(lǐng)域中的一些基礎(chǔ)理論知識(shí)、設(shè)計(jì)計(jì)算方法、高電壓試驗(yàn)、絕緣測試技術(shù)及電力系統(tǒng)過電壓等，內(nèi)容十分豐富，是電氣工程技術(shù)人員必備的專業(yè)技能，更是從事高電壓輸變電技術(shù)及高電壓在其他領(lǐng)域應(yīng)用的一門專業(yè)技術(shù)。

該課程總學(xué)時(shí)數(shù)為48學(xué)時(shí)。如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)獲得最好的教學(xué)效果，讓學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，并最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是一個(gè)急需解決的問題。為此，筆者針對(duì)“高電壓技術(shù)”課程的內(nèi)容特點(diǎn)和教學(xué)實(shí)際，總結(jié)多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)資源，對(duì)該課程的課堂教學(xué)模式、教學(xué)方式和方法等開展一系列探索與實(shí)踐，取得較好的教學(xué)效果。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出課程特點(diǎn)

“高電壓技術(shù)”課程由于其專業(yè)性較強(qiáng)，所涉及的學(xué)科門類較多，如：大學(xué)物理、電路分析、電力系統(tǒng)分析及電磁場等，同時(shí)所授專業(yè)內(nèi)容十分龐雜。因此，要求對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容必須加以優(yōu)化整合，突出專業(yè)特色，讓學(xué)生抓住主要矛盾，掌握課程的核心知識(shí)點(diǎn)。通過總結(jié)該課程多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真梳理，將“高電壓”作為該課程的主要特色，將“髙電壓”與“絕緣”作為該課程要解決的主要矛盾，圍繞“特點(diǎn)”和“矛盾”組織教學(xué)內(nèi)容[1]。比如：電力系統(tǒng)與高電壓、高電壓的產(chǎn)生與測試技術(shù)、電力系統(tǒng)過電壓與防護(hù)、絕緣特性與試驗(yàn)、絕緣配合及高電壓在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用等。通過課堂授課，尤其是第一次課，要向?qū)W生講明本課程的特色，和要解決的矛盾，理清課程主要內(nèi)容及各部分之間的脈絡(luò)聯(lián)系，了解該課程的基本知識(shí)體系，做到心中有數(shù)，讓學(xué)生樹立必須學(xué)好高電壓技術(shù)的堅(jiān)定信念。

在講授各章節(jié)具體內(nèi)容時(shí)，要注意結(jié)合生產(chǎn)和生活實(shí)際，舉例加以闡述。比如講氣體放電和電介質(zhì)極化時(shí)，告訴學(xué)生：家用廚房消毒柜就利用高電壓下空氣放電產(chǎn)生的臭氧滅菌消毒的；微波爐則是利用水分子在微波電場中的極化損耗加熱帶有水分的食物等，讓學(xué)生聽起來饒有興趣，感到“高電壓技術(shù)”并不遙遠(yuǎn)。

二、運(yùn)用各種教學(xué)手段和方法，做到優(yōu)勢互補(bǔ)，提高課堂教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)實(shí)踐表明，運(yùn)用各種教學(xué)手段和方法，可以做到優(yōu)勢互補(bǔ)，是提高課堂教學(xué)質(zhì)量的有效途徑?，F(xiàn)代多媒體教學(xué)具有生動(dòng)、形象、直觀、靈活、信息量大的突出優(yōu)點(diǎn)，但多媒體具有畫面瞬息多變、一晃而過、翻頁太快、往往來不及思考、概念印象模糊、記憶膚淺等弊端[2]。筆者的體會(huì)是，采用多媒體教學(xué)和板書教學(xué)結(jié)合的方法。對(duì)于一些重要的公式推導(dǎo)及原理性內(nèi)容等采用板書教學(xué)，以強(qiáng)化學(xué)生的記憶。而對(duì)于高電壓技術(shù)課程中有大量的電路圖或接線圖、設(shè)備實(shí)物及內(nèi)部結(jié)構(gòu)照片及電壓波形等，如果在黑板上畫圖要花費(fèi)較多的時(shí)間且效果不好，則采用多媒體教學(xué)。例如在講到雷電放電時(shí)，插播十幾秒鐘的典型自然雷電放電視頻錄像，把平日里大家都熟悉的自然現(xiàn)象搬到課堂上，既把雷電放電過程展示清楚，又激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。又如在講到電子崩的形成時(shí)，老師通過一步一步地推導(dǎo)計(jì)算，讓學(xué)生充分享受到“微分”與“積分”的樂趣。如此綜合運(yùn)用不同的教學(xué)手段和方法，使授課變得精彩，讓學(xué)生始終緊扣教學(xué)內(nèi)容，輕松愉快地步步跟進(jìn)，對(duì)知識(shí)理解透徹，記憶牢固。

在教學(xué)過程中，可將Matlab仿真軟件和高電壓技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，既降低課程中一些內(nèi)容的抽象性，增強(qiáng)直觀性，又讓學(xué)生在課堂教學(xué)中輕松學(xué)會(huì)使用先進(jìn)的編程工具。采用相對(duì)易用的軟件Matlab/Simulink中SimPowerSystem工具包，其中有各種器件、電源、變壓器、電抗、電容及示波器等測量和波形顯示元件等，可以搭建教材中的一些電路，輸出仿真結(jié)果，在課堂上給學(xué)生演示；還可以方便地修改電路的參數(shù)，對(duì)一些問題進(jìn)行分析。

三、在教學(xué)過程中，應(yīng)以學(xué)為主，以教為輔

高等教育應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力。筆者認(rèn)為在高等教學(xué)中，老師的作用應(yīng)該只是輔助性的，重要的是通過一些教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)自學(xué)思考，讓學(xué)生在探究性學(xué)習(xí)中產(chǎn)生思維的火花。老師應(yīng)盡可能地給學(xué)生創(chuàng)造更大的學(xué)習(xí)上的自由空間，讓學(xué)生體會(huì)到自主學(xué)習(xí)的樂趣，而老師的輔助作用，我認(rèn)為應(yīng)體現(xiàn)在這樣幾個(gè)方面：①注重對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)；②適時(shí)的解答學(xué)生的疑惑；③提綱挈領(lǐng)歸納總結(jié)。在這個(gè)過程中，老師的輔助手段可以多樣化，輔助方式要有針對(duì)性，既可結(jié)合課本加強(qiáng)理論指導(dǎo)，又可在實(shí)踐中加以點(diǎn)撥，如組織各種學(xué)習(xí)興趣小組，通過這些形式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固所學(xué)專業(yè)知識(shí)，達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的目的。

四、根據(jù)課程的特點(diǎn)，做到課前集中練習(xí)，加強(qiáng)與學(xué)生間的“互動(dòng)”

“高電壓技術(shù)”課程的特點(diǎn)是“三新三多”，即新概念多、新名詞多和新物理現(xiàn)象多。不少概念是學(xué)生前所未聞的所謂“反?！备拍睿诟唠妷杭夹g(shù)領(lǐng)域中卻是經(jīng)常運(yùn)用的基本概念[3]。新概念、新名詞在一定程度上可激起學(xué)生探究的好奇心，但容易讓部分學(xué)生因概念冷僻、難懂、難記而產(chǎn)生聽覺疲勞并漸漸失去學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)習(xí)過程中，掌握一系列的新概念、新名詞已成為學(xué)生在學(xué)習(xí)新課程時(shí)必須邁過去的一道坎。如何幫助學(xué)生邁過這道坎？筆者采用課前集中練習(xí)，所謂課前集中練習(xí)，其具體做法是每次上課，老師提前到達(dá)課堂，利用開課前幾分鐘的時(shí)間將前一次課所講的基本概念、重要名詞、定義和公式等整理成4至6個(gè)小題目，以最簡潔的形式書寫到黑板上，然后請(qǐng)同學(xué)上臺(tái)作答，一人一題。做完后由學(xué)生自己請(qǐng)其他同學(xué)上臺(tái)批改、補(bǔ)充、完善，最后由老師講評(píng)，前后過程大約花費(fèi)5至8分鐘。通過這個(gè)環(huán)節(jié)的師生互動(dòng)及學(xué)生間的互動(dòng)，讓每個(gè)人的注意力都集中在做題、批改和聽講評(píng)上，不經(jīng)意間將上一次課的核心內(nèi)容，在互動(dòng)中被牢牢掌握。以這種方式堅(jiān)持一個(gè)學(xué)期，就會(huì)收到意想不到的效果。

五、有計(jì)劃地安排學(xué)生進(jìn)行配電網(wǎng)仿真實(shí)操訓(xùn)練，現(xiàn)場做課程總結(jié)

針對(duì)“高電壓技術(shù)”課程專業(yè)性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室條件，為該課程專門安排3D配電網(wǎng)仿真實(shí)操訓(xùn)練，利用3D虛擬仿真實(shí)操系統(tǒng)可以彌補(bǔ)實(shí)際現(xiàn)實(shí)的不足，并利用配電網(wǎng)仿真實(shí)操訓(xùn)練中的考核平臺(tái)對(duì)學(xué)生的實(shí)際操作進(jìn)行考核，同時(shí)每做完一次仿真實(shí)操訓(xùn)練，都要作一次課堂教學(xué)總結(jié)。

六、采用多種形式的考核方式

考核的目的是檢查學(xué)生對(duì)該門課的掌握情況，它可以督促學(xué)生學(xué)習(xí)，鞏固這門課的有關(guān)知識(shí)，根據(jù)該課程的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為可以采用以下幾種形式進(jìn)行考核。第一，文獻(xiàn)查閱。設(shè)有多個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，先對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)小組成員分任務(wù)查閱大量的相關(guān)資料，并且制定項(xiàng)目的可行性方案，成績占20%。第二，學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)態(tài)度的考核，成績占20%。平時(shí)成績包括是否按時(shí)上課、是否按要求完成課外作業(yè)、實(shí)驗(yàn)態(tài)度是否嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。第三，課前集中練習(xí)和小組答辯。在每一個(gè)項(xiàng)目完成后，教師隨機(jī)點(diǎn)派小組成員運(yùn)用多媒體技術(shù)對(duì)項(xiàng)目完成情況進(jìn)行匯報(bào)，匯報(bào)結(jié)束后，其他小組成員和教師可以對(duì)該項(xiàng)目組成員提出一些問題，可以點(diǎn)名讓某個(gè)學(xué)生回答，也可以由小組成員派代表回答，成績占25%。第四，項(xiàng)目文檔及試驗(yàn)報(bào)告的制作。對(duì)每一個(gè)完成的項(xiàng)目及試驗(yàn)，要求制作成文本文檔，書寫規(guī)范，以便于存檔，成績占25%。第五，其他。對(duì)于積極參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、工程實(shí)踐、專題報(bào)告、調(diào)研的學(xué)生，進(jìn)行適當(dāng)加分，成績占10%。采用這樣的考核方式，可以極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，是課程考核方式改革的有益探索。

七、結(jié)語

針對(duì)“高電壓技術(shù)”課程特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校的具體教學(xué)情況和實(shí)驗(yàn)室條件，因地制宜地開展該課程教學(xué)方式和方法的改革與實(shí)踐，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)出自信和成效，讓老師和學(xué)生共同分享到教學(xué)改革的樂趣和收獲，為電氣工程類專業(yè)課程的教學(xué)改革進(jìn)行有益的探索。

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