互联网教育背景下基于技术翻转课堂的高电压技(2)

图1 实施方案

2 Web 3D+翻转课堂教学案例分析

2.1 抽象理论案例

高电压技术课程涉及较多抽象理论，以气体放电理论部分为例来论述针对抽象理论的教学实施方法。气体放电理论包括：汤森德放电理论、流注放电理论、先导理论等；这些理论不论是课外自主学习还是课堂讲授，从反馈情况来看，大部分学生未真正理解和掌握，原因在于放电过程极为抽象复杂。传统的教学视频仍停留在概念讲解方面，图片也以静态为主，不够生动形象，导致课外学习效果不佳，达不到翻转课堂期望的目标。根据本文提出的教学模式，可做如下改进：

（1）在课外学习视频中，增加放电过程动画，如图2所示。将放电理论讲解与视频动画结合起来，通过视频及图片，对电子崩、电晕起始、流注放电（正流注和负流注）等理论进行介绍，让学生在课外学习过程对气体放电的宏观过程有所认识，加深对相关理论知识点的理解；同时可设置相关问题引导学生去思考，比如放电为什么会出现分支？放电为什么不是均匀连续发展？等。

图2 放电过程

（2）利用Web3D技术制作三维动画，从微观层面解释气体放电现象。在了解气体放电基本理论后，利用Web3D技术构建三维立体彩色模型，从电子和离子产生、运动形成电子崩开始，到空间电离、光电离形成流注，以及长间隙热电离形成先导通道等过程，生动形象地描述气体间隙放电理论。学生可从微观层面（电子、离子运动等）清晰地看出各放电理论之间的差异，使抽象的理论立体、直观、多维度呈现。同时，可将微观三维模型与宏观放电动画进行深度结合，引导学生对相关放电现象从微观层面进行解释，激发学生的学习热情，增强创新能力。

2.2 工程实际案例

高电压技术课程具有较强的工程实践性，下面以高压绝缘试验为例，来论述针对工程实际的教学实施方法。高压绝缘试验涉及高压电气设备（调压器、试验变压器、分压器等）、高压产生原理、高压测量以及试验接线等过程；虽然针对高压绝缘试验部分既有理论讲解，也有现场试验操作，但学习效果一般，主要原因在于：（1）学生对高压电气设备结构缺乏认识，特别是内部结构，几乎仅靠图片了解，导致对变压器等复杂电气设备工作原理及应注意的问题无法真正理解；（2）高压实验室现场开设的一些实验课，虽然能一定程度上弥补理论教学的不足，但学生仅能对设备的外观进行观察，仍无法观测内部结构；同时，出于安全问题考虑和实验室容量有限，许多高压试验（如工频、冲击耐压试验等）学生只能远距离观看，并不能动手操作（如试验接线、测量等），对试验流程、具体操作步骤、注意事项、试验现象等停留在表象认识，并未真正理解，导致理论与实践仍存在脱节情况，达不到预期目标。为此，可进行如下改进：

根据高压实验室设备及布局，利用Web 3D技术制作电气设备真型三维模型及实验室虚拟现实场景。3D模型可对设备的内部结构进行细致呈现，如变压器的铁心结构、绕组缠绕方式、高低压绕组排列等，学生可通过局部放大、旋转等方式，对设备内部结构有清晰的认识，加深对相关理论的理解。同时，虚拟现实场景可让学生有置身于实际实验室的感受，达到身临其境的效果，既有很强的交互性，也有沉浸感和趣味性。[4]学生可在虚拟现实场景中开展试验操作，如接线、电压调整、电压测量等，还可对各类试验现象进行观测，并对错误操作引发的后果及原因进行说明和展示，弥补现有试验教学的不足，激发学生对高电压工程实践的兴趣。

3 结语

本文针对传统教学视频、图片和动画不能完全满足高电压技术课程教学需要的问题，基于“Web3D技术+翻转课堂”构建新的教学模式。通过将现有翻转课堂教学模式与3D虚拟现实场景相结合，使抽象理论与工程实际知识点立体化、直观化和形象化，提升学生对抽象知识的理解能力，激发学习兴趣，完美解决教学与实践脱节、部分内容抽象难以理解等难题。该教学模式将为其他电气工程专业课程提供改革方向，但其有效性有待进一步验证，同时也对教师的专业技能提出了新的要求。

[1]徐翰鹏,吴金成,张海丽,等.Web3D技术在护理解剖学翻转课堂教学中的应用探讨[J].解剖学研究,2017.,39(06):491-493.

[2]邸志宏.Web3D技术在高职院校教学中的应用[J].咸宁学院学报,2011,31(08):174-175.

文章来源：《高电压技术》 网址: http://www.gdyjszzs.cn/qikandaodu/2021/0707/647.html