以学生为中心的高电压实验教学探讨

0 引言

“新工科”建设、“卓越计划”的陆续推出，旨在培养创新性强、具有国际视野的高素质专业人才与领军人才。高电压与绝缘技术是电气工程的重要二级学科之一，已成为高端电气装备、国防安全与战略能源安全等重要领域发展的基础[1]。高电压工程往往伴随着高电压、大电流及强电磁，对人员的专业素养要求极高。相对于传统的专业人才培养，卓越工程师应具有大工程观、多学科交叉意识与自主学习能力；应该具有强烈的使命感，如家国情怀、创新、服务社会等，能够灵活运用专业知识解决复杂工程问题；具备团队协作与工程管理能力。

为适应新工科建设的需要，对高电压实验的教学内容、教学资源、教学模式及教学评价等进行改革探索。实验教学应该坚持以学生为中心的原则，让学生成为教学活动的主体，以过程考核与学生能力提升作为教学评价的核心，打造一种以学生为中心、特色鲜明的高电压实验教学新模式。

1 高电压实验教学存在问题

学科特点决定实践教学是高电压与绝缘技术专业人才培养的一个非常重要环节。而实验教学是其中的重中之重，其教学内容、教学形式、评价机制等直接关系到人才培养的质量。高电压实验教学必须立足于学科前沿，着重培养学生具备从事强电工作的基本素养，鼓励学生运用高电压知识解决工程实际问题。加强学生对基本概念和基本原理的理解，尤其注重对科学研究方法和工程设计思路的训练。高电压学科已与国家重大需求有机融合，实验教学时要体现国家需求、科学前沿，培养学生家国情怀与职业规划能力。

目前，高电压实验教学主要存在以下问题：①教学模式单一，采用教师“带实验”的教学模式，内容、形式僵化，学生只需根据既定方案严格执行操作步骤，缺乏学习兴趣和创新动力；②过于强调高电压技术在传统电力系统的应用，缺少学科前沿与国防领域拓展，无法适应宽口径、创新能力突出、具有国际视野的人才培养目标；③重复验证性实验多，创新性研究实验缺乏，教学过程理论分析、知识交叉与思维活动训练不足，难以促进学生主动学习；④实验教学与课堂授课分离，甚至在不同学期开设，造成学习环节脱节，无法实现二者的有机结合；⑤缺乏职业规划、爱国主义教育。高电压技术在特高压输电、新概念武器、聚变新能源等国家安全领域具有广泛的应用，融合职业规划、爱国主义教育具有明显优势。

高电压实验教学与其它实验课程类似，存在传统实验教学的一些通病，但又存在其特殊性。高电压学科的诸多知识点，比如电介质的放电机理，仍在不断研究完善当中，难以通过软件实现动态过程的精确模拟；高电压的人身、设备安全防范措施，需要在实际实验中锻炼才能真正给学生留下深刻印象，难以通过虚拟仿真实现。因此，对于高电压实验教学仍需坚持“能实则实”、“虚实结合”的原则。其改革的目标是激发学生的学习兴趣，促进学生自主学习，丰富学生视野，培养学生工程实践能力与职业规划能力。必须坚持“学生为学习的主体”。

2 以学生为中心的高电压实验教学

“以学生为中心”的教学理念主要包含三个方面的内涵：①以学生发展为中心：以学生当前状态为基础，以促进其发展为目的，帮助学生发展其心智和大脑。②以学生学习为中心：培养主动学习和自主学习能力，学生是学习的主体，教师是学习活动的设计者、学习环境的营造者、学习过程的辅导者。③以学习效果为中心：把学习效果作为判断教学成效的主要依据，重视测量与反馈在学习中的作用，建立有效的、及时的反馈机制，帮助学生调整学习和教师改进教学[4～6]。

坚持“以学生为中心”的教学理念对高电压实验教学进行改革，教学内容、模式与效果评价等均必须以落实三个内涵为目标，并分解到教学的各个环节，通过多个途径和方法来达成目标，并使得该目标达成度可评价。基于“以学生为中心”的理念，对高电压实验教学课程改革进行了探索。

2.1 优化与拓展高电压实验教学的项目

“高电压与绝缘技术”课程的主要教学内容包括三大部分，分别为电介质的电气特性、电气设备绝缘试验及电力系统过电压与绝缘配合。课程的概念新且多，如电子崩、流柱、先导、雷电、波阻抗、波过程等。流柱、雷电等涉及微观、宏观多空间尺度和纳秒到秒级多时间尺度，是教学过程中的难点与重点[1～3]。与课堂讲授相比，学生对自主实验获得视觉冲击的印象更深刻，能够加深对概念的理解。但是电介质放电过程对于观测技术手段要求较高，普通实验教学平台只能获取宏观特性，无法反映击穿的动态过程。此时结合本院先进的电介质放电研究平台，开展科教融合演示实验教学，前沿的研究方向可以激发学生的学习兴趣，先进的观测手段和丰富的实验现象可以引起学生的好奇心，同时可以鼓励学生自主探索。因此，在教学项目上，可以实现实操实验项目和科教融合演示项目的结合。如图1所示，针对高电压课程的特点与重要知识点，按照促进学生自主学习的原则，一共设置8个实操实验项目与4个科教融合演示项目。

文章来源：《高电压技术》 网址: http://www.gdyjszzs.cn/qikandaodu/2021/0707/646.html