融合科学前沿的液体电介质击穿教学研究(3)

(2)科研平台的仪器设备先进，能够展示在常规条件下不能观测到的诸多现象，给学生提供直接的视觉冲击，比教师讲授要来得更加直接；

(3)科学研究平台各项安全措施完善，教师或助教可以辅助学生快速了解实验平台，顺利完成实验研究内容；

(4)科研平台能够进一步验证学生的深入思考与猜想，能够激发学生对未知理论或现象的探索兴趣，提供科教融合的桥梁。

基于以上优点，融合科学前沿的教学活动能充分践行“以学生为中心”的理念。基于先进、完善的科学研究平台，教师在教学上的主要任务是根据学生特点和学习要求设计教学过程，营造学习环境，成为学生学习过程中的设计者、引导者、支持者、辅导者和合作者，充分激发学生的自主学习能力。

基于布鲁姆目标分类学，融合液体放电的前沿研究，建立的液电电介质击穿课程教学矩阵如图7所示。课程总体目标是让学生掌握液体电介质击穿机理及影响因素，培养自主学习的能力。

教学环节分为三个部分。

第一部分为课前预习环节，教师提供参考文献与教学视频；学生自主阅读文献，观看视频，掌握高电压实验的安全知识；学生形成学习小组，团队自主分工，形成实验方案；各小组课前互评实验方案，占本次考核成绩的20%。

图7 融合科学前沿的课程教学矩阵设计

第二部分为实践教学环节，旨在根据实验方案规范完成实验，总结实验结果。教师负责介绍实验平台，并辅助学生完成实验。根据实验情况布置思考题，引导学生深入思考。学生需要团队协作完成实验内容，并进行数据分析归纳。教师根据实验环节团队与个人情况进行评价，占本次考核成绩的20%。

第三个部分为课堂教学环节，旨在帮助学生理解液体电介质击穿机理及影响因素，培养独立思考与表达能力。采用“三明治”教学方法，先小组讨论并形成一致结论。讨论环节后，各小组派代表展示本小组的讨论结果，并进行小组互评。教师点评讨论、展示环节的情况，针对不足，集中讲授课程的重点与讨论不完善之处。课堂教学环节的小组互评与教师评价，占本次考核成绩的40%，课后作业占20%。

4 教学效果评价及改进

融合科学前沿的教学模式，便于采用“三明治”、“微格”等教学方法，践行“以学生为中心”的教学理念。本课程主要在大三本科生中开展，学生已具备了较好的专业基础，能够顺利完成该次课程的教学任务。受到先进应用背景与技术手段的吸引，学生的投入热情非常高，团队能够充分协作，结合实验观测、课前预习与讨论，深入理解液体电介质的击穿机理及影响因素。图8所示为学生自主讨论后，结合实验现象与理论分析，建立的纯净液体击穿过程思维导图。较好地掌握了纯净液体的气泡击穿理论。在各组相互展示、讨论的基础上，学生都能准确阐述液体电介质的击穿机理及过程。(刘 毅等文)

课程考核方式灵活，充分调动了学生的自主性。既可培养学生客观评价的原则性，也可通过相互监督，激励学生形成良性竞争。讨论环节既有个人充分发表意见的时间，也有代表小组发表意见的机会，讨论非常热烈，学习效果明显提升。采用课后小测试的形式对教学效果进行反馈，发现80%以上的学生能够全部答对跟液体电介质击穿机理及影响因素相关的试题，明显优于往年的纯课堂教学讲解效果。

图8 学生总结的纯净液体气泡击穿过程示例

不足之处，本次教学地点分两处，对教师、学生的投入要求都非常高，课时比较紧张。可对第二部分内容进行视频录制，在教学过程中演示实验步骤、现象与数据记录，可以使教学过程更加完整、流畅。同时开放科研平台，供感兴趣的学生预约，开展课后实验与深入研究。

5 结语

从科教融合的角度，高速摄影系统捕捉了液体电介质击穿的动态过程，给学生直观形象的展示，能够加深视觉冲击，形成更好的教学效果。融合科学前沿，便于灵活选择更多的教学方法，考核方式更加全面、客观，便于践行“以学生为中心”的教学理念。本次探索取得了较好的教学效果，并根据教学执行情况，提出了改进意见。本次液体电介质击穿的教学可为其它类似知识点的高质量教学提供重要参考。

[1] 林福昌. 《高电压工程(第三版)》[M]. 北京：中国电力出版社，2016年3月.

[2] 吴淑群、欧阳帆、张朝海. 流注放电的科研反哺教学研究[J]. 南京：电气电子教学学报，2019，41(6): 92-96.

文章来源：《高电压技术》 网址: http://www.gdyjszzs.cn/qikandaodu/2021/0710/663.html