高電壓技術(shù)課程實踐環(huán)節(jié)的理實一體化改革探索

［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，從授課計劃和考核方式兩方面入手，提出了針對實踐環(huán)節(jié)的理實一體化改革思路。通過改革，增加了實踐環(huán)節(jié)的比重，優(yōu)化了考核方式，實現(xiàn)了課程的理實一體化教學(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］實踐教學(xué)；教學(xué)改革；理實一體化；科教融合；高電壓技術(shù)課程

［中圖分類號］G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］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化專業(yè)的一門重要課程，理論性與實踐性強(qiáng)，且內(nèi)容知識點多、主體對象抽象，因此授課難度較大[2]。目前這門課程處于教學(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)或工作實踐中才能真正理解和掌握高電壓技術(shù)的相關(guān)知識點[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)等多門學(xué)科的交叉融合，學(xué)習(xí)的內(nèi)容新穎抽象，如放電、過電壓波、絕緣劣化等。高電壓技術(shù)課程的實踐環(huán)節(jié)通常安排在學(xué)期中后期，這種理論與實踐分開的方式不利于學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的直觀理解和知識點的掌握。此外，由于實踐環(huán)節(jié)未能穿插于理論課程中，導(dǎo)致理論課與實驗課難以有效銜接，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，探索理論課與實驗課融合的教學(xué)模式，提出有針對性的改革方法，包括增加實踐環(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、理實一體化的基本思路

理實一體化教學(xué)強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)和實踐教學(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)行基本演示性實驗的能力，在大學(xué)課堂上也常能看到教師一邊演示實驗現(xiàn)象一邊授課。與這些課程不同的是，電力專業(yè)課程實驗需要專用場地、電源及設(shè)備，無法在普通教室開展，因此需要配置專門實驗室（如電路原理實驗室、繼電保護(hù)實驗室等）和實驗員[4]。此外，電路原理實驗和繼電保護(hù)實驗注重實物接線、電氣測量、方法驗證，實驗設(shè)備多且復(fù)雜，實驗員必須對各個實驗設(shè)備及其接線方式都了如指掌。

高電壓技術(shù)課程實驗的目的是觀察現(xiàn)象、尋找規(guī)律、驗證機(jī)理，強(qiáng)調(diào)對抽象事物的認(rèn)知，是一種開放性質(zhì)的實驗，接線相對簡單、實操性較弱，主要以演示、觀察、對比為主[5-6]。任課教師應(yīng)具備開展高壓實驗的能力，將課堂移至實驗室，構(gòu)建講授、演示、講解、實操的教學(xué)鏈，在優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)的同時精簡人員分工（見圖1）。

任課教師通過開展實驗、介紹實驗現(xiàn)象、講解課程知識點，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，引導(dǎo)學(xué)生深入思考和分析各種實驗現(xiàn)象與結(jié)果，從而聯(lián)系理論知識，實現(xiàn)融會貫通[7-8]。理論課堂以發(fā)現(xiàn)工程問題和掌握背景知識為驅(qū)動，通過前序知識回顧、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]。實驗課堂以現(xiàn)場實操和感官體驗為驅(qū)動，通過復(fù)述工程問題、驗證課程知識以及探索科學(xué)問題完成實驗?zāi)康?。兩者獨立并行，難以實現(xiàn)理實一體化。為此，通過交叉融合的方式，將理論教學(xué)引入實驗室，把觀摩實操融入課堂，才能實現(xiàn)理論與實踐的同步呈現(xiàn)、問題與現(xiàn)象的同步印證、摸索與實測的同步深入，真正實現(xiàn)理實一體化。

二、課程教學(xué)改革方案

（一）優(yōu)化授課計劃

高電壓技術(shù)課程改革前，授課計劃涉及實驗教學(xué)的課程包含8個理論課時和8個實驗課時（見表1），兩者在教學(xué)上相互獨立，時間跨度大，而且實驗項目的內(nèi)容較為單一。

針對上述實踐環(huán)節(jié)現(xiàn)狀，本文提出“N+1”的理論課與實驗課融合的教學(xué)模式（見表2），即將某一章節(jié)內(nèi)容由原先獨立的理論課課時和實驗課課時，融合為N個理論課課時加1個實驗課課時，采取理論教學(xué)和實驗教學(xué)相結(jié)合的方式，將實驗原理融入課堂，從而增強(qiáng)教學(xué)效果。同時，充分利用實驗室中的多種設(shè)備，如雷電沖擊測試系統(tǒng)、串級交流試驗電壓發(fā)生器、局部放電檢測儀等，優(yōu)化授課計劃，幫助學(xué)生更好地掌握理論知識。

本課程教學(xué)改革方案采用了“N+1”理論課與實驗課融合的教學(xué)模式，雖然實驗教學(xué)課程的總學(xué)時數(shù)不變，但新增了工頻交流耐壓試驗、直流耐壓試驗等5個演示實驗，有利于學(xué)生更深入地理解和掌握專業(yè)知識。此外，針對液體與固體放電的授課內(nèi)容，對原來的章節(jié)順序進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，將2個理論課課時細(xì)化為1個理論課課時和1個實驗課課時。

在實施教學(xué)改革前，高電壓技術(shù)課程共計40個理論課課時和8個實驗課課時。改革后，課時調(diào)整為34個理論課課時和14個實驗課課時。實驗課課時增加了6個，實踐環(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驗，積極走進(jìn)實驗室。

（二）優(yōu)化考核方式

高電壓技術(shù)課程實踐環(huán)節(jié)的考核主要依據(jù)3份實驗報告（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）。課題組經(jīng)過多年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，實驗報告的評閱工作繁重，且實驗報告雷同、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)度問題，也反映了以往課程與實驗安排的不合理以及實驗報告不夠精簡的問題。為了減輕教師的評閱負(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)改革方案對授課計劃進(jìn)行了調(diào)整，增加了新的實驗內(nèi)容，并考慮采取相應(yīng)措施來簡化實驗報告的要求。

在理論課與實驗課融合后，實驗部分主要包括實操實測和演示觀摩，將原來的實操實測部分精簡化，增加演示環(huán)節(jié)。針對原先實驗報告內(nèi)容刻板、過度依賴講義的問題，可以優(yōu)化考核方式（見表3），簡化報告形式，將原有的3份報告合并為2個主要部分：

一是實操實測部分。實操實測部分依舊以實驗?zāi)康呐c意義、實驗設(shè)備、實驗對象及方法、實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)分析作為主要框架，將氣體、固體、液體的擊穿放電實驗內(nèi)容進(jìn)行整合，使這三個實驗可以在同一套實驗平臺上進(jìn)行操作，不僅提高了實驗設(shè)備的使用率，還使得實驗報告內(nèi)容更加簡潔。

二是演示觀摩部分。本次課程教學(xué)改革中，課題組引入了豐富的演示實驗，包括絕緣電阻測試、泄漏電流測試、介損測試、局部放電測試、直流耐壓試驗、沖擊耐壓試驗等，旨在鼓勵學(xué)生動手實踐。然而，由于演示實驗的數(shù)據(jù)數(shù)量有限，難以形成實測性質(zhì)的數(shù)據(jù)分析。為此，可以考慮在演示實驗中增加開放性內(nèi)容，如實驗?zāi)康呐c意義、實驗設(shè)備原理、實驗接線圖、實驗感悟等，不僅能提升學(xué)生的實踐操作能力，還能深化他們對實驗原理的理解，并激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。

三、實施建議

開展理實一體化課程教學(xué)對實驗室的配置和任課教師的專業(yè)素養(yǎng)有著明確要求。實驗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驗介紹（見圖2）。同時，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)行實驗。為了更穩(wěn)妥地推行這一教學(xué)方法，建議先從1～2個班級開始試點。

在考核方面，優(yōu)化后的報告新增了“實驗感悟”這一開放性內(nèi)容。為了確保考核效果，任課教師應(yīng)重點關(guān)注開放性內(nèi)容的質(zhì)量，從學(xué)生的主觀感受出發(fā)，深入分析理實一體化課程的實際效果，并據(jù)此提出改進(jìn)措施。本文針對高電壓技術(shù)課程提出了理實一體化教學(xué)改革思路，并精心設(shè)計了相應(yīng)的改革方案。值得注意的是，由于不同高校對高電壓技術(shù)課程的課時分配存在差異，其他高?？梢詤⒄毡疚奶岢龅慕M合模式，靈活調(diào)整并開展理實一體化教學(xué)，以提升教學(xué)效果。此外，其他專業(yè)課程也可借鑒本文的“N+1”理論課與實驗課融合的教學(xué)模式，推進(jìn)理實一體化課程改革。

四、結(jié)語

針對高電壓技術(shù)課程的特殊性，本文探討了理論課與實驗課融合的理實一體化改革模式，進(jìn)一步優(yōu)化了人才培養(yǎng)方式。本文提出的實踐環(huán)節(jié)授課計劃改革方案，在保持總課時不變的前提下，增加了6個實驗課課時，使得實踐環(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，本文還針對課程實踐環(huán)節(jié)的考核進(jìn)行了改革，通過簡化實驗報告形式、合并實驗內(nèi)容以及增加主觀性感悟等策略，旨在減輕教師的評閱負(fù)擔(dān)，確保學(xué)生的學(xué)習(xí)達(dá)成度考核得到有效實施。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：梁金鳳］