張鵬寧，蔣小平，加越乾，王達(dá)

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），北京；2.商飛信息科技(上海)有限公司，上海）

一 引言

《高電壓技術(shù)》屬于電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的核心必修課，該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生正確處理電力系統(tǒng)中過(guò)電壓與絕緣這一對(duì)矛盾，掌握各種電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的電氣特性、電力系統(tǒng)過(guò)電壓及其防護(hù)措施、絕緣與高電壓試驗(yàn)方面的知識(shí)，在教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用本課程的理論知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)方案[1-3]。

《高電壓技術(shù)》這門(mén)課程在講授的過(guò)程中，具有以下挑戰(zhàn)：（1）本門(mén)課程屬于交叉學(xué)科，涉及到物理、電路、電磁場(chǎng)、電力系統(tǒng)和繼電保護(hù)等多門(mén)課程的相關(guān)知識(shí)，很多關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)非常抽象，學(xué)生理解起來(lái)比較困難；（2）《高電壓技術(shù)》屬于實(shí)驗(yàn)性的課程，書(shū)中的很多結(jié)論是由工程實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果得到的，因此，需要較高的動(dòng)手實(shí)踐能力；（3）大部分高校在《高電壓技術(shù)》這門(mén)課程投入32 個(gè)學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)短，需掌握的知識(shí)內(nèi)容多，教師難以詳細(xì)講解其各部分知識(shí)內(nèi)容，學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)也難以掌握關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)；（4）師生互動(dòng)較少，課堂氣氛不夠活躍，導(dǎo)致教學(xué)反饋較差，對(duì)教學(xué)的持續(xù)性改進(jìn)不利[4-6]。

針對(duì)《高電壓技術(shù)》這門(mén)課程存在的挑戰(zhàn)和困難，本文引入了線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)改革，重點(diǎn)解決學(xué)生理解困難、加強(qiáng)師生互動(dòng)、解決學(xué)時(shí)緊張等問(wèn)題，得到有效的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，最終提升《高電壓技術(shù)》這門(mén)課程的教學(xué)質(zhì)量[7-8]。

二 雨課堂

近年來(lái)，教育信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，使得我們有條件利用網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源來(lái)應(yīng)用基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)模式。學(xué)堂在線(xiàn)與清華大學(xué)在線(xiàn)教育辦公室共同研發(fā)的雨課堂就是一款線(xiàn)上智慧教學(xué)工具，它作為插件與Office 軟件中的PPT 相結(jié)合，利用微信公眾號(hào)綁定老師和學(xué)生的信息進(jìn)行教與學(xué)。雨課堂將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入到PowerPoint 和微信，使得學(xué)生在課下預(yù)習(xí)和課上聽(tīng)講之間建立聯(lián)系，講課的內(nèi)容能夠保存，使得課堂不受地域和時(shí)間限制。教師可以利用雨課堂，提前將MOOC 精品課視頻、作業(yè)和課件及時(shí)推送到學(xué)生手機(jī)上，學(xué)生也可以將自己的疑問(wèn)留言給教師，師生之間可以及時(shí)溝通反饋，提高了學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的效率；課堂上教師可通過(guò)實(shí)時(shí)答題掌握學(xué)生理解情況，學(xué)生可以通過(guò)彈幕與老師進(jìn)行互動(dòng)，為教師和學(xué)生互動(dòng)交流提供了很好的解決方案。雨課堂科學(xué)地覆蓋了課前- 課上- 課后的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，為教師和學(xué)生提供具有指導(dǎo)性意義的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中，個(gè)性化報(bào)表、自動(dòng)任務(wù)提醒，讓教師與學(xué)生的任務(wù)更簡(jiǎn)潔明了。

雨課堂自帶的大量?jī)?yōu)質(zhì)教學(xué)資源給教師的教學(xué)提供了參考和借鑒，同時(shí)，課上的教學(xué)視頻回放沒(méi)有時(shí)間和地點(diǎn)的限制，學(xué)生可以直接利用手機(jī)微信觀看回放，讓課堂上未能掌握知識(shí)的學(xué)生有重新學(xué)習(xí)、查漏補(bǔ)缺的機(jī)會(huì)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力在一定程度上有了提高。雨課堂的會(huì)員合班功能，學(xué)生上限是500 人。教師無(wú)需手動(dòng)輸入學(xué)生的姓名、學(xué)號(hào)，便可以把學(xué)生名單一鍵導(dǎo)入。雨課堂的承載工具可以是手機(jī)，也可以是電腦。利用手機(jī)微信掃碼就能上課，無(wú)需下載APP，這不僅為教師的教學(xué)提供了便利，也給學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了極大的便利。雨課堂具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，可統(tǒng)計(jì)分析在線(xiàn)人數(shù)、學(xué)生學(xué)習(xí)情況及完成作業(yè)情況。雨課堂的上述功能為《高電壓技術(shù)》的線(xiàn)上與線(xiàn)下混合式教學(xué)改革探索提供了基礎(chǔ)。

三 線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)模式

針對(duì)上述已存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)方案，包括課前預(yù)習(xí)、課上互動(dòng)和課后答疑三部分。其中，重點(diǎn)突出課前資料推送、學(xué)生預(yù)習(xí)、課堂互動(dòng)和課后反饋環(huán)節(jié)，針對(duì)與學(xué)生的互動(dòng)和反饋，能夠及時(shí)地調(diào)整接下來(lái)的教學(xué)內(nèi)容，并重點(diǎn)講解難以理解的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行習(xí)題分析，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)效果，高質(zhì)量地完成短學(xué)時(shí)內(nèi)的《高電壓技術(shù)》課程教學(xué)[9]。

（一） 課前預(yù)習(xí)

對(duì)于之前學(xué)過(guò)的課程知識(shí)點(diǎn)和課中易掌握的內(nèi)容，提前準(zhǔn)備好PPT 和慕課中的精品課視頻，通過(guò)“雨課堂”提前一段時(shí)間發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生提前自主復(fù)習(xí)和掌握相關(guān)內(nèi)容，并使用“雨課堂”的習(xí)題考核功能，檢查學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握程度，以便教師接下來(lái)的課上授課內(nèi)容的確定。如果學(xué)生掌握效果較好，那教師在課上對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)正常快速講解，如果學(xué)生掌握效果較差，則對(duì)課前布置的知識(shí)內(nèi)容有針對(duì)性地詳細(xì)講解。

“導(dǎo)師制”是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）實(shí)施的一項(xiàng)創(chuàng)新性教學(xué)方法，為全體新入校本科生配備導(dǎo)師，一般每位老師全程指導(dǎo)4～6 名本科生，根據(jù)不同學(xué)習(xí)階段分別制定導(dǎo)師指導(dǎo)計(jì)劃。在學(xué)業(yè)規(guī)劃、專(zhuān)業(yè)輔導(dǎo)、科研探索以及品德培育等方面，實(shí)現(xiàn)本科生培養(yǎng)各階段、各環(huán)節(jié)的導(dǎo)師全程指導(dǎo)。對(duì)學(xué)生以“導(dǎo)師制”為單位進(jìn)行分組，每組有一位組長(zhǎng)，每組同學(xué)在組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下進(jìn)行交流討論，大家團(tuán)隊(duì)協(xié)作，更易掌握本門(mén)課程的重點(diǎn)內(nèi)容。

（二） 課上專(zhuān)題化教學(xué)

由于《高電壓技術(shù)》是一門(mén)包含交叉學(xué)科的課程，在學(xué)習(xí)此門(mén)課程之前需要掌握《大學(xué)物理》《電路原理》《電力系統(tǒng)分析》和《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》等基礎(chǔ)課程，因此在《高電壓技術(shù)》開(kāi)課之前，要以“導(dǎo)師制”為單位，讓每位導(dǎo)師對(duì)所帶學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果適當(dāng)調(diào)整課堂授課學(xué)時(shí)，僅將課程中大部分學(xué)生之前沒(méi)有接觸過(guò)的、至關(guān)重要的內(nèi)容放在課堂上進(jìn)行講授，例如氣體放電的基本物理過(guò)程、絕緣電阻與吸收比、泄漏電流和介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量、工頻高壓試驗(yàn)基本內(nèi)容等，注意理論聯(lián)系實(shí)際、突出關(guān)鍵內(nèi)容，并在講課過(guò)程中引入所講內(nèi)容的科技前沿，使學(xué)生了解所學(xué)內(nèi)容的實(shí)際用途，擴(kuò)展視野。講課過(guò)程中，結(jié)合板書(shū)、課件和動(dòng)畫(huà)等多種形式的教學(xué)方法，將抽象問(wèn)題生動(dòng)化、復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，通過(guò)上述各種形式的教學(xué)方法啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、微觀機(jī)理和實(shí)驗(yàn)方法的理解和掌握。

同時(shí)，在線(xiàn)上教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以利用“雨課堂”APP 進(jìn)行簽到或請(qǐng)假功能，替代了之前課上教師點(diǎn)名，整個(gè)網(wǎng)上簽到過(guò)程用時(shí)不超過(guò)一分鐘，同時(shí)還能掌握學(xué)生在課堂上的聽(tīng)課時(shí)間，隨時(shí)可在APP中查看學(xué)生每節(jié)課的出勤與上課時(shí)間，簡(jiǎn)便快捷。

本次教學(xué)改革將《高電壓技術(shù)》課程共分為四個(gè)專(zhuān)題，專(zhuān)題分別為：氣、液、固體放電機(jī)理，破壞與非破壞性實(shí)驗(yàn)，波在導(dǎo)線(xiàn)和設(shè)備中的傳播過(guò)程，雷擊過(guò)電壓與防雷措施。每講完一個(gè)專(zhuān)題的章節(jié)的知識(shí)后，均會(huì)布置適量的作業(yè)，作業(yè)內(nèi)容包含基礎(chǔ)知識(shí)和前沿?zé)狳c(diǎn)，目的是為了加深學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容的理解，提高分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。比如，在講到介質(zhì)損耗這一部分內(nèi)容時(shí)，可讓學(xué)生利用Ansys 或Comsol 多物理場(chǎng)仿真軟件對(duì)多層介質(zhì)中的電場(chǎng)分布和損耗進(jìn)行分析，并與利用公式簡(jiǎn)化模型后的計(jì)算結(jié)果相對(duì)比，驗(yàn)證仿真和計(jì)算的正確性，在這個(gè)閉環(huán)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅掌握了課本的知識(shí)內(nèi)容，也達(dá)到了科研訓(xùn)練的目的。

最后，為了提高實(shí)驗(yàn)室的利用效率，如果實(shí)驗(yàn)室無(wú)課的情況下，學(xué)生可申請(qǐng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自主學(xué)習(xí)，使得實(shí)驗(yàn)室中的各類(lèi)資源得到充分的利用。鼓勵(lì)以“導(dǎo)師制”項(xiàng)目組為單位參加省級(jí)或全國(guó)電子競(jìng)賽，如果某隊(duì)獲獎(jiǎng)，則按照獲獎(jiǎng)等級(jí)對(duì)其期末考試進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)性加分，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)微機(jī)原理的積極性。同時(shí)，在除了實(shí)驗(yàn)箱等基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備之外，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)多樣化，在保證安全的前提下，可以讓學(xué)生對(duì)各類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行任意組合以實(shí)現(xiàn)某些功能，給予學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐探索的機(jī)會(huì)，更能發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（三） 課后答疑與持續(xù)性改進(jìn)

在教師上課結(jié)束后，教師會(huì)在當(dāng)天將作業(yè)通過(guò)“雨課堂”APP 發(fā)布，學(xué)生會(huì)在手機(jī)上收到作業(yè)提醒，隨時(shí)能夠看到具體作業(yè)內(nèi)容，防止遺忘作業(yè)內(nèi)容，提高課后作業(yè)效率。在統(tǒng)一上收作業(yè)的過(guò)程中，學(xué)生可通過(guò)“雨課堂”上交作業(yè)電子版或掃描件，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的無(wú)紙化，既為學(xué)生保留了作業(yè)的紙質(zhì)版以供考試復(fù)習(xí)所用，也節(jié)省了紙張。教師可通過(guò)APP隨時(shí)下載學(xué)生的作業(yè)，并在系統(tǒng)中直接輸入作業(yè)分?jǐn)?shù)和批注。學(xué)生可以通過(guò)“雨課堂”隨時(shí)查看自己的作業(yè)分?jǐn)?shù)和存在的問(wèn)題，與傳統(tǒng)的布置作業(yè)和交作業(yè)相比，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，也使得教師隨時(shí)批改作業(yè)，并保留和隨時(shí)查看作業(yè)批改記錄。

每節(jié)課都分為線(xiàn)上和線(xiàn)下同步進(jìn)行，線(xiàn)上的課程不僅可供因?yàn)楦鞣N特殊原因不能到校的同學(xué)學(xué)習(xí)，同時(shí)也能保持回放功能，能夠使在課上未理解的學(xué)生在課下反復(fù)觀看講課視頻，使得學(xué)生更易掌握重點(diǎn)內(nèi)容。同時(shí)在課后每周設(shè)定具體時(shí)間地點(diǎn)的線(xiàn)下答疑，也提供學(xué)生在雨課堂上留言，教師隨時(shí)回復(fù)答疑，這使得學(xué)生無(wú)論何時(shí)何地都能學(xué)習(xí)《高電壓技術(shù)》課程內(nèi)容，也能在復(fù)習(xí)過(guò)程中隨時(shí)遇到問(wèn)題、隨時(shí)向教師咨詢(xún)答疑，顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

在每個(gè)專(zhuān)題授課結(jié)束之后，都會(huì)在“雨課堂”上給學(xué)生發(fā)布調(diào)查問(wèn)卷，主要問(wèn)卷內(nèi)容為：各知識(shí)點(diǎn)的掌握情況、教師的授課方式是否合理、授課的進(jìn)度能否跟上、所發(fā)教學(xué)資料是否齊全、哪個(gè)知識(shí)內(nèi)容最難掌握、習(xí)題課上希望講解的習(xí)題等，根據(jù)學(xué)生的反饋情況，及時(shí)對(duì)接下來(lái)講授的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)生理解和掌握本門(mén)課程的目的。

合理的考核方式是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的最直接有效的途徑，通過(guò)考核能使得學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)，優(yōu)化學(xué)習(xí)方法，并提高學(xué)習(xí)效率?！陡唠妷杭夹g(shù)》這門(mén)課程的考核方式如下：第一部分是理論掌握考核，考核方式主要是閉卷考試，但閉卷考試的分?jǐn)?shù)只占80%，平時(shí)的出勤和作業(yè)各占10%，此種考核方法不僅能夠考查學(xué)生對(duì)所講內(nèi)容的掌握情況，同時(shí)也對(duì)學(xué)生的出勤以及對(duì)課程內(nèi)容復(fù)習(xí)情況起到督促作用。

另一部分是實(shí)驗(yàn)考核與參賽獎(jiǎng)勵(lì)，實(shí)驗(yàn)考核中，實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)占70%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)占10%，另有多物理場(chǎng)仿真報(bào)告成績(jī)占20%。實(shí)驗(yàn)操作以“導(dǎo)師制”項(xiàng)目組為單位，實(shí)驗(yàn)操作有多題，每組抽簽獲得需操作的實(shí)驗(yàn)題目，大家共同在規(guī)定的時(shí)間測(cè)量出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)后，老師會(huì)問(wèn)各個(gè)組員一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的問(wèn)題，避免項(xiàng)目組成員中有不參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生得到相同分?jǐn)?shù)的情況。如果有同學(xué)參加競(jìng)賽，利用了平時(shí)課程中所講的內(nèi)容并獲獎(jiǎng)，根據(jù)獲獎(jiǎng)等級(jí)不同會(huì)有相應(yīng)的加分，以此促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的積極性。最終學(xué)生所得成績(jī)就為理論考核和實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)相加再乘上50%。

四 結(jié)語(yǔ)

《高電壓技術(shù)》作為一門(mén)電氣工程專(zhuān)業(yè)的必修課，探索其線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)改革具有重要意義。本文針對(duì)《高電壓技術(shù)》在實(shí)際教學(xué)中的挑戰(zhàn)和困難，結(jié)合線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)方案，探索了解決：（1）關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)非常抽象，學(xué)生理解起來(lái)比較困難；（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)量難以實(shí)現(xiàn)；（3）學(xué)時(shí)很短，學(xué)生難以掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)；（4）師生互動(dòng)較少，持續(xù)性改進(jìn)教學(xué)緩慢。一方面，通過(guò)線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)的課前、課上和課后教學(xué)方案的改革后，促進(jìn)了學(xué)生短時(shí)間內(nèi)對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，也使得教師能快速了解學(xué)生的掌握情況，能及時(shí)在后續(xù)教學(xué)內(nèi)容里做持續(xù)性改進(jìn)，全面提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和教師的教學(xué)效果；另一方面，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和考核方式，令學(xué)生更易理解課本知識(shí)的前提下，也促進(jìn)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。因此，《高電壓技術(shù)》線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)改革方法是一次有益探索。