基于對(duì)分課堂的高電壓技術(shù)課程教學(xué)研究

劉武揚(yáng)

（許昌學(xué)院 電氣與機(jī)械工程學(xué)院，河南許昌 461000）

高電壓技術(shù)是工科類高等院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是研究電氣設(shè)備絕緣及其問題的學(xué)科。高電壓技術(shù)內(nèi)容多且繁瑣，要求學(xué)生掌握電氣工程中不同電介質(zhì)的絕緣特性、絕緣試驗(yàn)、過電壓及其防護(hù)，與電路、電力系統(tǒng)分析、工程電磁場(chǎng)等電氣工程專業(yè)課程知識(shí)密切相關(guān)，尤其是電介質(zhì)的擊穿理論與物理學(xué)基本知識(shí)關(guān)聯(lián)緊密，課程內(nèi)容面較廣，理論性強(qiáng)，本科生在初學(xué)時(shí)易感到枯燥乏味，不容易理解，多數(shù)電氣工程專業(yè)學(xué)生認(rèn)為本課程的學(xué)習(xí)難度較大。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師以講授為主，學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情不高，課堂教學(xué)效果與預(yù)期目標(biāo)有差距，所以教學(xué)方式亟須改革。

慕課將視頻課程切割成微視頻，數(shù)據(jù)反饋呈現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。慕課缺失了集體聽課的現(xiàn)場(chǎng)感受，以及傳統(tǒng)課堂中可能出現(xiàn)的活躍氣氛，教學(xué)效果不佳。翻轉(zhuǎn)課堂是對(duì)傳統(tǒng)課堂授課模式的顛覆，在這種教學(xué)模式下，學(xué)生主要是通過觀看視頻來學(xué)習(xí)知識(shí)[1]，同時(shí)需要搜集查閱大量文獻(xiàn)，與同學(xué)進(jìn)行討論并總結(jié)，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)并答疑解惑。但其課堂視頻錄制時(shí)的要求較高，弱化了教師課堂講授的效果，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在不同課程的普及。近年來，對(duì)分課堂教學(xué)模式在相關(guān)教學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注，該教學(xué)模式最早是由復(fù)旦大學(xué)張學(xué)新教授提出，他將教學(xué)活動(dòng)分為三個(gè)環(huán)節(jié)，分別是講授（Presentation）、內(nèi)化吸收（Assilation）和討論（Discussion），因此對(duì)分課堂又稱為PAD 課堂[2]。其主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于討論，給予學(xué)生足夠的時(shí)間進(jìn)行內(nèi)化吸收，最開始被應(yīng)用于心理學(xué)研究方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課中[3]。高校課堂目前面臨的困境在于教學(xué)模式較為傳統(tǒng)，仍以講授式為主。教師作為課堂的主要角色，完成內(nèi)容的呈現(xiàn)，師生缺乏課堂上的交流和互動(dòng)。學(xué)生要配合教師，沒有真正作為主要角色，這種情況下學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。近年來對(duì)分課堂發(fā)展迅速，在全國(guó)中小學(xué)以及部分高校已開始推廣。

1 高電壓技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前大多數(shù)院校高電壓技術(shù)課程教學(xué)依舊以教師講授的傳統(tǒng)模式為主，存在學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)參與度不高，學(xué)習(xí)自覺性較差，課堂氣氛活躍性不足的現(xiàn)象[4]。另外高電壓技術(shù)課程部分知識(shí)內(nèi)容過于抽象，尤其是絕緣問題中的擊穿理論與物理過程聯(lián)系緊密，物理過程分析不夠直觀易懂，導(dǎo)致很多學(xué)生理解起來難度較大。

多數(shù)教師針對(duì)課堂內(nèi)容采用布置課后作業(yè)的形式，一般以課后習(xí)題為主，雖然能起到一定的強(qiáng)化作用，但形式單一，學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性未得到充分挖掘，學(xué)生課程學(xué)習(xí)達(dá)成度不高。這種傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式及作業(yè)形式影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不足，束縛了學(xué)生的想象力和創(chuàng)新力，不利于高校人才培養(yǎng)[5]。而翻轉(zhuǎn)課堂、慕課等新型教學(xué)模式優(yōu)缺點(diǎn)突出，局限性明顯，尤其是對(duì)于工科課程，不利于廣泛采用和普及。相對(duì)于其他教學(xué)模式，對(duì)分課堂優(yōu)勢(shì)更加突出，將課堂講授和討論時(shí)間錯(cuò)開，讓學(xué)生在內(nèi)化吸收環(huán)節(jié)有充足的時(shí)間進(jìn)行思考和理解[6]。既未完全放棄傳統(tǒng)課堂的教師講授，又在講授基礎(chǔ)上注重了學(xué)生之間的交流和師生互動(dòng)，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同時(shí)還可以減少教師授課中簡(jiǎn)單和重復(fù)的工作內(nèi)容，課堂教學(xué)質(zhì)量能得到有效提升，并能取得良好的教學(xué)效果。

2 高電壓技術(shù)對(duì)分課堂教學(xué)可行性分析

《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》指出，要推動(dòng)課堂教學(xué)革命，因課制宜選擇課堂教學(xué)方式方法，科學(xué)設(shè)計(jì)課程考核內(nèi)容和方式，不斷提高課堂教學(xué)質(zhì)量，積極引導(dǎo)學(xué)生自我管理、主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生求知欲，提高學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力[7]。2018年8月，教育部印發(fā)《關(guān)于狠抓新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神落實(shí)的通知》，提出要全面梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，淘汰“水課”、打造“金課”，合理提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、增加課程難度、拓展課程深度，切實(shí)提高課程教學(xué)質(zhì)量[8]。另外，學(xué)校非常重視課程質(zhì)量，支持教師教學(xué)改革，營(yíng)造良好的教學(xué)改革氛圍。

結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)課程實(shí)際，針對(duì)高電壓技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)模式改革，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。在教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系的研究與建立方面，加大平時(shí)成績(jī)占比，減少單純的作業(yè)和測(cè)試考核，建立符合高電壓技術(shù)課程特點(diǎn)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，突出對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，根據(jù)課堂作業(yè)、習(xí)題測(cè)試、對(duì)分課堂“亮、考、幫”以及課堂小組討論的情況，對(duì)平時(shí)成績(jī)進(jìn)行綜合考核，提高學(xué)生科學(xué)思維方法，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，改善課堂教學(xué)效果。

3 高電壓技術(shù)對(duì)分課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 整體安排

在固定課時(shí)的情況下，結(jié)合教學(xué)大綱，規(guī)劃在哪些章節(jié)內(nèi)容的授課中適合應(yīng)用對(duì)分課堂教學(xué)模式。高電壓技術(shù)課程總共可分為三大篇章，主要內(nèi)容分為絕緣問題、高電壓試驗(yàn)問題和過電壓防護(hù)問題。根據(jù)課程每個(gè)章節(jié)的內(nèi)容特點(diǎn)、難度層級(jí)以及學(xué)時(shí)安排等因素，充分結(jié)合學(xué)生的專業(yè)方向，針對(duì)總共10 個(gè)章節(jié)內(nèi)容，在每章開展一次以對(duì)分課堂教學(xué)模式為主的課堂教學(xué)。

3.2 教學(xué)準(zhǔn)備

由于對(duì)分課堂是一種新型課堂教學(xué)模式，部分高校學(xué)生對(duì)這種教學(xué)模式了解較少。所以在第一次運(yùn)用對(duì)分課堂模式之前，首先要對(duì)學(xué)生講解對(duì)分課堂的基本理念和操作模式，介紹對(duì)分課堂的各個(gè)階段，以及在各個(gè)階段需要完成的任務(wù)內(nèi)容。根據(jù)班級(jí)人數(shù)分成小組，每組4-6 人，每組組長(zhǎng)由學(xué)生小組成員推薦產(chǎn)生。對(duì)分課堂教學(xué)模式應(yīng)用的班級(jí)為2018 級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，班級(jí)人數(shù)為40 人。為使課堂教學(xué)效果更理想，先對(duì)教學(xué)班級(jí)整體學(xué)生進(jìn)行分組。根據(jù)對(duì)分課堂教學(xué)理念并結(jié)合班級(jí)具體實(shí)際，將班級(jí)分為8 組，每組5 位學(xué)生，教室座位以小組為單位安排。

3.3 課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

高電壓技術(shù)課程共32 個(gè)學(xué)時(shí)，每周進(jìn)行一次面對(duì)面課堂教學(xué)，每次兩小節(jié)，共計(jì)90min。依據(jù)對(duì)分課堂的基本原理，結(jié)合高電壓技術(shù)課程教學(xué)的特點(diǎn)，以當(dāng)堂對(duì)分為主，部分章節(jié)采用隔堂對(duì)分。根據(jù)對(duì)分課堂PAD 的核心理念，高電壓技術(shù)教學(xué)過程設(shè)計(jì)如圖1所示。

根據(jù)圖1，以雷電過電壓及其防護(hù)這一章節(jié)為教學(xué)實(shí)例，進(jìn)行對(duì)分課堂教學(xué)模式的設(shè)計(jì)。將本章節(jié)教學(xué)計(jì)劃可分為三個(gè)階段：

圖1 對(duì)分課堂教學(xué)過程設(shè)計(jì)

（1）課堂講授。教師對(duì)雷電過電壓及其防護(hù)這一章節(jié)重要知識(shí)框架及脈絡(luò)進(jìn)行串聯(lián)，針對(duì)雷電參數(shù)和防雷保護(hù)的基本措施內(nèi)容進(jìn)行精講，對(duì)于伸展較廣和集中兩種場(chǎng)所下架空輸電線路、發(fā)電廠和變電站的雷電過電壓及其防護(hù)中的重難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解并留白。同時(shí)對(duì)學(xué)生內(nèi)化吸收和當(dāng)堂討論要求進(jìn)行任務(wù)布置。

（2）課內(nèi)學(xué)生內(nèi)化吸收。學(xué)生在內(nèi)化吸收時(shí)間內(nèi)認(rèn)真完成學(xué)習(xí)內(nèi)容，將自己認(rèn)為的重點(diǎn)難點(diǎn)以及有問題的內(nèi)容進(jìn)行記錄。

（3）當(dāng)堂討論。每組學(xué)生結(jié)合本節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行組內(nèi)討論，每位小組代表進(jìn)行總結(jié)發(fā)言。最后教師針對(duì)學(xué)生提出的重要問題進(jìn)行解答，并總體概括章節(jié)的主要知識(shí)內(nèi)容，確保學(xué)生學(xué)習(xí)的系統(tǒng)性。

4 高電壓技術(shù)對(duì)分課堂教學(xué)實(shí)施方案

本研究以雷電過電壓及其防護(hù)為教學(xué)實(shí)例，對(duì)高電壓技術(shù)對(duì)分課堂新教學(xué)模式的實(shí)施方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括內(nèi)容講授、內(nèi)化吸收和課堂討論三部分。

4.1 內(nèi)容講授

針對(duì)雷電過電壓及其防護(hù)這一章節(jié)內(nèi)容，重點(diǎn)針對(duì)防雷保護(hù)的基本原理和基本措施進(jìn)行精講，首先對(duì)避雷針和避雷線的異同點(diǎn)進(jìn)行剖析，然后結(jié)合避雷器的發(fā)展歷程著重講述其類型和滅弧特點(diǎn)，并比較四種接地裝置的分類，以此向?qū)W生引申輸電線路、發(fā)電廠和變電站的防雷保護(hù)措施與區(qū)別。對(duì)分課堂模式下整個(gè)章節(jié)的內(nèi)容講授時(shí)間只占課堂時(shí)間的一半，要求教師在講授時(shí)要做到高度凝練，講授時(shí)側(cè)重引導(dǎo)性和框架性，內(nèi)容銜接緊湊有致，在保證關(guān)鍵部分講得清晰透徹的情況下，適當(dāng)保留擴(kuò)展部分，讓學(xué)生有一定的探索空間。

圖2為本章節(jié)內(nèi)容講授設(shè)計(jì)的思維導(dǎo)圖，學(xué)生可更直觀清晰地理解整個(gè)章節(jié)的框架和重點(diǎn)，教師在主講時(shí)可進(jìn)行充分引導(dǎo)并設(shè)置留白部分拓展學(xué)生思維能力。當(dāng)堂對(duì)分中教師講授45min，教師先進(jìn)行課堂內(nèi)容的引入，時(shí)間約為5min，然后進(jìn)入章節(jié)內(nèi)容的精講。

圖2 對(duì)分課堂內(nèi)容講授設(shè)計(jì)

4.2 內(nèi)化吸收

內(nèi)化吸收是對(duì)分課堂的第二個(gè)重要環(huán)節(jié)，其效率直接影響到下一階段小組討論的效果。結(jié)合2018 級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)班級(jí)實(shí)際，整個(gè)教學(xué)班分為8 組，每組5 人。學(xué)生根據(jù)教師講授的重難點(diǎn)內(nèi)容以及布置的任務(wù)要求，在有限時(shí)間內(nèi)完成獨(dú)立思考和知識(shí)點(diǎn)消化吸收。同時(shí)完成“亮考幫”，將學(xué)習(xí)結(jié)果即本章節(jié)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(dá)到規(guī)定的數(shù)量，學(xué)生內(nèi)化吸收15min。

4.3 課堂討論

課堂討論包括小組討論和師生對(duì)話，課堂小組討論圍繞“亮考幫”進(jìn)行，時(shí)間15min，師生對(duì)話15min。全班學(xué)生以組為單位，針對(duì)各自在學(xué)習(xí)中的收獲、困惑以及疑難進(jìn)行切磋討論，并總結(jié)記錄尚未解決的問題。時(shí)間約為15min。小組討論結(jié)束后進(jìn)入全班師生對(duì)話環(huán)節(jié)，先是全班交流，教師隨機(jī)抽3～4 個(gè)小組，在每組成員中再隨機(jī)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(dá)的是小組的觀點(diǎn)而不是個(gè)人的看法。抽查具有隨機(jī)性，所有學(xué)生都有可能被抽到，避免了部分學(xué)生存在懈怠心理，時(shí)間約為10min。然后教師對(duì)交流中體現(xiàn)出的共性問題進(jìn)行答疑解惑，總結(jié)本章節(jié)內(nèi)容收獲，并點(diǎn)評(píng)課堂整體表現(xiàn)，時(shí)間約為5min。

小組討論讓每一位學(xué)生參與討論，歸納總結(jié)本章節(jié)內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)的重難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性思維。對(duì)分課堂最關(guān)鍵的地方在于小組討論階段，學(xué)生在討論的過程中潛移默化實(shí)現(xiàn)了相互學(xué)習(xí)和交流，以及在自我總結(jié)的基礎(chǔ)上給他人講授知識(shí)內(nèi)容。全班交流在小組討論的基礎(chǔ)上拓寬范圍，有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，發(fā)揚(yáng)了團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，有助于推動(dòng)課堂教學(xué)質(zhì)量的提高。高電壓技術(shù)對(duì)分課堂教學(xué)模式方案設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 對(duì)分課堂教學(xué)方案設(shè)計(jì)

5 高電壓技術(shù)對(duì)分課堂教學(xué)實(shí)施效果

在教師層面，對(duì)分課堂壓縮了一半授課時(shí)間，只講授章節(jié)內(nèi)容的重難點(diǎn)，避免了授課方式的簡(jiǎn)單枯燥。同時(shí)要求教師高度凝練把握課程內(nèi)容的精華部分，進(jìn)一步提升了教師的專業(yè)能力。在學(xué)生層面，對(duì)分課堂打破了傳統(tǒng)課堂教師規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)答案，學(xué)生不用去模仿教師的思維，也不用機(jī)械地完成教師規(guī)定的任務(wù)，而是掌握了學(xué)習(xí)主動(dòng)性，用自己的方式去表達(dá)學(xué)習(xí)后的觀點(diǎn)和想法，課堂變得更開放、自由和豐富。學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)為過程化、問題化和合作化式學(xué)習(xí)，真正呈現(xiàn)了自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，學(xué)生的發(fā)散思維能力和判別交流能力不斷提升，課堂教學(xué)取得了明顯效果。相比上一屆教學(xué)班，高電壓技術(shù)對(duì)分課堂模式下學(xué)生發(fā)言率大大提高，學(xué)生平均總成績(jī)提高9 分，尤其是中高檔分?jǐn)?shù)段學(xué)生的人數(shù)比例顯著增加。另外問卷調(diào)查顯示，83%的學(xué)生表示喜歡對(duì)分課堂教學(xué)模式，80%的學(xué)生認(rèn)為對(duì)分課堂教學(xué)模式能夠有效提高自己對(duì)高電壓技術(shù)課程的學(xué)習(xí)積極性，78%的學(xué)生認(rèn)為對(duì)分課堂能夠提高自己對(duì)知識(shí)內(nèi)容的掌握能力。實(shí)踐結(jié)果表明，對(duì)分課堂教學(xué)模式有效提升了課堂教學(xué)效果，適合在高電壓技術(shù)課程中應(yīng)用，應(yīng)在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)課程中進(jìn)一步推廣。

6 結(jié)語(yǔ)

在高電壓技術(shù)課程中應(yīng)用對(duì)分課堂模式，能夠有效打破傳統(tǒng)課程的局限，讓教師更多地傾聽學(xué)生、走近學(xué)生，課堂文化更加開放、平等，課堂氛圍更加寬松和諧、生機(jī)盎然。對(duì)分課堂更加注重聚焦重點(diǎn)，在課堂上創(chuàng)設(shè)了更廣的探索空間，學(xué)生能夠針對(duì)電氣工程專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，以問題化的思考形式、個(gè)性化的解決方法激發(fā)創(chuàng)造性思維，提升了批判性思維能力，同時(shí)在專業(yè)課程上鍛煉了聽說讀寫能力，最終有效提升了課堂教學(xué)效果，促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。