以学生为中心的高电压实验教学探讨(2)

图1 优化后的高电压实验教学内容

以气体、液体和固体电介质电击穿的知识点为例，设置有气体击穿特性实验，实验难度保证学生团队可独立完成，重点让学生理解电场均匀程度等对击穿电压的影响规律，深入分析极不均匀电场下的极性效应。同时设置有击穿特性的科教融合演示实验，通过高速摄像机等捕捉流柱的起始、发展等动态过程，为所学理论提供佐证。

在绝缘试验部分，涵盖绝缘性能试验与耐压试验，包括工频、直流、冲击电压与冲击电流的产生方式。通过实验深入了解结缘性能试验与耐压试验的配合关系，具备工程应用能力。绝缘配合部分重点设置2个实操实验，包括导线的波过程、变压器绕组的波过程，加深学生对波过程这一重要概念的理解。并且可以与理论计算进行对比分析，加强学生的思维训练强度。

为拓宽学生视野，实验教学环节不应再拘泥于传统领域，结合本系雄厚的科研实力，设置了脉冲功率电源、电磁发射技术2个科教融合演示实验，能够促进学生了解国防，投身国防的热情。

2.2 立体化的高电压实验教学资源

教师在高电压实验教学中更多扮演设计者、引导者和安全员的角色，提供丰富的实验教学资源供学生自主学习。教学团队针对图1所示的教学内容，对每个实操实验均编制了实验指导书和安全操作规范。

在实验教学过程中，教师可以录制标准操作视频，特别强调操作规范与安全措施，供学生提前预习。同时设置一系列思考题，引导学生思考实验步骤设置的依据和安全措施的原理。针对科教融合演示实验，提供参考文献、研究背景、实验平台介绍等资料，供学生讨论与自学。提供一线电力设备运维、试验的视频与相关资料，供学生了解实际工程应用。整理收集往届学生的优秀实验案例，供学生课下参考。立体化的教学素材为开展以学生为中心的实验教学奠定了资源基础。

3 以学生为中心的实验教学方法

3.1 归纳思维教学模式

通过实验教学培养学生主动和自主学习能力，要鼓励学生在实验过程中提出问题、大胆猜想、抽象概括、运用已学知识解释现象、思考可能的应用场景[7]。实验教学过程中，应充分考虑学生对需运用知识点的掌握情况，合理选择教学模式，实施以提升学生能力为目标的教学过程。如图2所示，采用以学生为中心的归纳思维教学模式。强调教师布置学习任务并引导基本过程，促进学生团队协作，自主记录实验数据并讨论、整理，结合已学知识点和即将学习的内容开展团队合作探究，转化为一般规律或概念，并最终学会处理或运用该概念。该模式可实现学生是真正的学习实体。

图2 基于归纳思维模式的实验教学过程

实验过程中会获得诸多的试验现象与数据，宜通过小组讨论、组间展示等方式开展教学活动，类似“三明治”教学方法的部分环节，以求将多个小组的认识点拓展到认识面，实现对知识点的深入了解。实验现象与理论相互佐证，归纳从特殊到一般，分析共同特征，从而得出结论或规律。比如在掌握气体电介质击穿理论的基础上，通过观摩液体电介质击穿的放电实验，引导学生将“纯净液体等效为高压缩的气体”，进而结合观测到的液体电击穿过程图像，得出纯净液体电击穿的机理及过程，归纳出液体电介质击穿场强高等规律。在观察与思考过程中，不断提高学生的自主学习能力。

教师引导学生在实验过程中自主获取知识，运用所学知识解决实验中的问题，并拓展学生思考概念或知识点在实际电力设备中的应用或潜在的应用方向。在实验教学上真正实现从“带实验”到“指导实验”的转变，从而提高学生的工程实践能力和创新能力。

3.2 优化实验教学与课堂授课的衔接关系

“高电压与绝缘技术”课程讲授过程中，实验教学与课堂授课合理衔接，能够更灵活地选择教学方法，使得实验教学对学生来说，难度适中。实验教学应该穿插于课堂授课，其作用是促进学生自主学习，加强对知识点的掌握。

以气体电介质的击穿为例，学生接触到大量新而难以理解的概念。气体电介质的击穿过程受诸多因素影响，较为复杂。此时，宜先完成课堂授课，待完成课后作业后再开展实验教学。通过实验过程中的视觉冲击和研讨，能够促进学生对知识点的理解，并能灵活运用，解释实验现象。

而对于液体电介质击穿的教学，有了气体电介质的击穿理论作为基础，可以先开展实验教学。如图3所示，引导学生根据实验现象自主讨论、归纳，通过充分的思维活动，自主掌握液体电介质击穿的机理及影响因素。教学反馈表明，学生能更好地掌握知识点，教学氛围更活跃。

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