基于新基建背景下的高电压技术课程改革研究

李小伟 王晓红 王知学 刘广敏 解兆延

山东交通学院轨道交通学院 山东济南 250357

2020年6月，国家发展和改革委员会明确“新基建”范围，提出“以新发展理念为引领、以技术创新为驱动、以信息网络为基础，面向高质量发展的需要，打造产业的升级、融合、创新的基础设施体系”的目标。至此，新基建有了明确的定义和范围。新基建全称为新型基础设施建设，主要包括5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七大领域，涉及诸多产业链。

而新经济是新工科建设的基础，互联网发展、创新型企业涌现、新产业催生与壮大、制造业智能化以及“双创”的新经济发展趋势，推动着高校在学科专业设置、人才培养价值取向和人才培养模式上逐步转变发展思路，践行实践教育哲学，以更好地去匹配新经济中新技术、新业态、新模式和新产业的人才需求。新基建是地方高校敏捷性新工科建设的着力点，为提升地方高校人才培养与经济社会对创新人才需求的耦合度提供了抓手。

由此可见，尤其是对于高速发展的中国轨道交通来说，急需趁势而上，轨道交通产业不仅产业链长、带动效应强，自身也正迎接智能化、电气化、轻型化等发展趋势，抓住新基建对于现有应用型本科轨道交通电气类专业开展相应人才培养体系建设，着力抓好相应课程体系改革以适应新基建发展的要求，以适应时代赋予高校的历史使命。尤其是对于高电压技术课程来说，课程内容主要研究高电压、强电场下的各种电气物理问题，是电工学科重要基础课程。课程详细介绍了各种电介质的绝缘特性和电气强度、电力系统过电压防护及其绝缘配合以及电气绝缘与高电压试验的相关知识。通过本课程的学习对于新基建中特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车及充电桩等重大领域都有重要的学科支撑作用。本课程旨在培养学生用所学理论知识解决高压电气技术或工程项目方面实际问题的能力，结合创新型实验方法和工程实践培养学生的实践能力和创新能力，促进全面素质的提高。

1 研究的主要问题

1.1 授课方式单一问题

高电压技术课程在轨道交通电气类专业中作为承接电气工程基础的课程，并为继电保护、牵引供电及接触网等课程提供支撑的专业核心课，具有重要的地位。可是在课堂授课方面，单纯以书本知识授课方式局限性较大，学生学习兴趣不高，课堂学习气氛不够，互动较少，通过与学生交流后也发现学生对于高电压技术的理解仅仅通过上课单一知识讲解无法学懂弄通，存在授课方法过于单一的问题。

再次，进一步完善“行业水权置换”的责、权、利问题，避免“基础设施建设过程中存在的制度性障碍”[16]，以及“水权置换后”的农田水利工程建设与管理、养护维修相分割的状态。只有通过交易平台建设及运行机制的完善，才能使政府、用水户协会、农民之间的水信息沟通渠道畅通，以保障水权交易在用水户之间全面展开，才能促进节水型社会全面建成和实现生态文明。

③随堂测试。根据课前预习情况，可以在课堂授课之前考查学生预习的成果，是否已经具备了参与课堂讨论的水平。可以根据每堂课的知识点发布选择题，让学生通过随堂测试了解课堂学习的重点，加深对知识点的理解，教师通过查看学生随堂测试选择题的正确率，因材施教，给予重点倾斜，为学生讲解预习存在普遍问题的知识点。避免“灌水式”施教，降低学生学习抵触情绪。教师也可以合理安排教学内容，及时调整授课的进度，为存在普遍学习问题的学生解决疑惑。

1.2 理论课程缺乏试验验证的问题

②在小组讨论环节中可以开启“弹幕”，让学生可以充分发言，说出自己对某个知识点的理解，并可以提出自己的疑问。学生积极参与课堂互动，使教师及时了解学生对知识点的掌握情况，及时调整侧重点，鼓励学生参加到课堂讨论中。经过多次课堂学习，“弹幕”功能得到了学生的认可，并非常愿意发表自己的意见。当然这一切都需要在课前做好预习工作，可以通过雨课堂提前发布授课课件、相关学习视频等资料，并对预习提出学习要求，让学生带着自己的理解和问题参与到课堂学习，这样可以大大提高课堂授课的效率，并能够提升学生知识掌握的程度。

1.3 本科学生创新意识培育无法满足社会需求的问题

在新基建中，轨道交通行业发展面临着诸如无人驾驶、智能管控一体化等新技术的应用，智能化、绿色化、自主化引领轨道交通发展新方向，而在新基建下，高电压技术课程内容已经无法满足现有轨道交通、特高压等领域未来新技术的发展方向，在现有课程内容下，知识的迭代无法满足社会的需求，学生创新性思维的培养远远无法得到发挥，课程内容当下显得部分内容跟新基建结合度不够，学生无法充分理解人工智能等新技术对高电压课程内容的影响，导致学生培养的成果有限，对高电压技术的应用技术理解有限，无法满足社会对轨道交通电气类专业学生的综合应用型人才的要求。

另外，结合轨道交通专业的特色，针对牵引变电所、接触网等高电压场所，如何做好绝缘配合，对操作过电压等过电压类型结合虚拟仿真环境进行浸入式学习，通过虚拟环境下的实操，更加理解现有高电压故障导致各类事故发生的原因及整改措施。

2 高电压课程改革的研究探讨

陆游常常自觉不自觉地以一个越人之眼，比较着、衡量着梁益地区的各个方面，而他的比较与衡量中总带着一些政治、经济、文化各方面的优越感。这种与生俱来的优越感，让陆游在远离政治文化中心的梁益地区生活以及书写时，时常具有一种有意无意地居高临下式的审视与判断，将原本可以更加客观的比较衡量，变成带有明显偏爱色彩的俯视性考量。

2.1 基于雨课堂+虚拟仿真的混合式教学改革

(1)基于高电压课程特点及课堂教学过程中发现的问题，需要采用新的教学手段以及更新的教学内容对课程进行改革。一方面充分考虑学生学习高电压技术课程中的学习特点，另一方面结合新基建对高电压技术课程内容的要求，从课程教学内容、教学方法设计等方面对课程进行改革。教学方式的改革主要是基于学生学习的效果来说的，当前课堂授课可以改变之前单一理论知识传授的方式，结合雨课堂丰富的功能设计教学环节，通过小组讨论、启发式教学等方式增加学生对高电压技术的学习兴趣，并通过雨课堂的随机测验随时掌握学生的理解程度；对于学生理论知识无法对应现场现象的问题，可以通过增加VR虚拟仿真的环境，让学生在授课过程中及时插入某一知识点的虚拟环境，可以让学生掌握现象的本质。比如雷电放电现象，可以通过虚拟仿真方式构建放电的整体过程，充分理解雷电放电现象的本质，深化学生对气体放电类型的理解。另外，高电压试验章节内容对于高电压课程来说是非常重要的，基于试验条件的缺乏，如果不能让学生有动手做试验的机会，那么更加有必要通过基于VR的虚拟仿真试验来让学生进行虚拟操作，能够深入了解每个试验过程和试验的效果，并结合现有网上现场试验视频进行一一对应，充分理解为什么要做高电压试验。

(2)产教融合和课程改革开始用新基建技术，但远未普及。初期用在课程网站和资源库上，主要技术是大数据和工业物联网。改革深入后，随校企双方人员频繁流动，行业、园区和政府积极参与职教，新基建使用范围和规模扩大了很多。以“学习通”大量应用为标志，新基建大范围走入课堂。利用雨课堂的线上教学平台，通过产教融合，与企业进行结合，将高电压应用场所与雨课堂进行结合，构建视频库资源，通过雨课堂加入视频，并通过启发式方式先介绍现场所发生的现象，再让学生分析现象产生的原因，并通过雨课堂及时推送预习课件，使学生提前对课堂知识点进行了解，准备上课的素材，结合小组讨论方式让学生能够最终掌握该现场发生现象引导出的知识点。

与此同时，合理的教学设计对数学课程质量的提高有着重要的作用，直接影响着教师授课的质量，决定着课堂的成败，这同时也是不断优化的过程，教学质量也在与时俱进地改变。

新基建下高电压技术结合时代的发展要求，新的研究成果已经迅速在高电压应用的领域进行了实施。这个时候可以结合新基建下中国特高压技术的发展充分理解新时代中国发展的伟大成就。特高压交流输电技术、成套设备及工程应用“荣获国家科技进步奖特等奖”，中国拥有完全自主知识产权，同时也是世界上唯一掌握这项技术的国家。国际电工委员会认为，中国建成世界上电压等级最高、输电能力最强的交流输电工程，是电力工业发展史上的一个重要里程碑。中国特高压输电工程的成功，开启了特高压为最高电压等级电网建设的新纪元，在电网科技领域完成了从追赶到超越的历史性转变。这些知识的介绍可以让学生对高电压的认知更加直观，理解高电压技术这门课是与中国取得成就相关的，也会对专业充满自信。

通过生产数据库的构建，可以有效将基础地理信息数据和地理国情数据融为一体，使得生产对象由基础地理信息数据或地理国情数据转变为生产数据库，从而实现一体化融合生产。这种融合生产的方法与常规各自生产的方法在实现的技术手段方面基本相同，而两者最本质的区别是生产对象的不同；在实现效果方面，两者各有利弊。具体对比分析情况见表5。

“高电压技术”课程的改革需要以新基建为背景，要突出实践型、应用型等特点。在研究探索中，将三全育人融入教学全过程，要以学生为中心，以培养理论知识与实践应用能力相结合的综合应用型人才为教学目标。在课程改革探索中，坚持理论与实践相结合，以线上线下实验教学与工程实践相结合为措施，从而为新基建背景下的课程改革建立完整的体系。基于以上现有人才培养过程中遇到的三个问题，需要深刻反思当前人才培养方案是否能够满足新基建下轨道交通电气类行业的人才技术需求，对于高电压技术的课程内容及授课方式进行改革，本文就如何迎接新基建下对于高校轨道交通电气类专业高电压技术课程改革的挑战，提出以下几点思路进行探讨：

(3)建立以学生为中心的课堂。通过雨课堂的随机点名及随堂小测验可及时引导学生进行高效学习及了解学生掌握知识的程度，并能够根据雨课堂对回答错误学生进行及时的指导。在课堂授课中，杜绝“填鸭式”学习方式，适当采用班级分组、研讨式讨论式学习方式，教师授课过程中，通过将课堂内容分解为多个知识点，采用引导式学习。

①在雨课堂授课过程中，围绕知识点，通过分组功能将班级分成以2～3人的小组，让学生开展分组研讨，每个小组选派一人进行讨论汇报，授课教师进行点评，并最后给予总结，使学生参与到课堂授课过程，提高学生学习积极性，雨课堂可以将学生分组讨论情况进行公布。

目前高电压课程授课知识点的理解只是依靠课上任课教师的讲解，但是由于内容大部分学生之前都没有接触过，对相关知识点对应的现象或者现场无法在脑中一一对应，导致理论知识难以融会贯通。

此外，激素性骨坏死组MSCs活性氧水平升高，线粒体膜电位水平显著低于正常对照组，10 μmol/L GSK126能在一定程度上恢复细胞内线粒体膜电位及活性氧水平。这表明GSK126能恢复细胞内的氧化应激损伤状态促进细胞增殖。有证据表明，氧化应激参与了骨坏死的病理过程，在激素作用后不久，骨坏死发生前骨组织内氧化应激损伤就已经发生［10，11］。结合以上数据，作者认为GSK126通过降低MSCs细胞内H3K27me3蛋白含量，恢复与氧化应激有关基因的甲基化状态，从而降低细胞内氧化应激水平，促进其增殖。

④建立师生互动的课堂。当前普遍存在着课堂学生参与度低，尤其是对于高电压技术这门理论性知识较难理解的课程，如何打动学生，让更多的学生愿意学习，能够参与到课堂中来，就要求授课教师要讲究授课方法，做好课堂设计，尤其是对于当前线上教学来说，如何更好地进行线上互动授课，保障线上教学质量，这个也是当前对于高电压技术课程来说非常重要的一点。授课教师要结合学生特点，通过雨课堂+腾讯会议相结合的方式，及时了解学生学习状态，通过设计提问、随机回答问题、小组讨论等方式抓住学生的眼球，避免线上授课时学生不认真听讲的现象，通过随堂测试、讨论等结果进行评比最佳课堂学习优秀学生的方式，加强与学生的课堂沟通交流。

另一方面，在“两微一端”下，新闻内容的传播力和影响力大大增强，随之而来的问题是报业机构极易陷入舆论漩涡。例如，在2017年“红黄蓝幼儿园事件”中，某主流媒体在其微信公众号发布了一篇文章，短短几百字，引起了群情激奋。因此，报业机构在新闻事件中应该保持理性，从业人员需要提高的职业素养和道德素养，不因社会舆情而动摇，也不应为了关注度而发布三观不正的内容。

⑤加强课堂评价及反馈。针对高电压授课过程中，基于雨课堂混合式授课方式学生学习效果，要加强学生课后的评价，并及时进行反馈修改，达到最佳学习效果。

2.2 加强产教融合，课堂教学改革的深入

2017年12月19日，国务院办公厅印发《关于深化产教融合的若干意见》(国发〔2017〕95号)中，提到“深化产教融合，促进教育链、人才链与产业链、创新链有机衔接，是当前推进人力资源供给侧结构性改革的迫切要求，对新形势下全面提高教育质量、扩大就业创业、推进经济转型升级、培育经济发展新动能具有重要意义”。在新基建发展的背景下，更多技术的应用已不仅仅是理论知识的研究，而是需要结合工程现场进行实践应用。教师在指导学生学习时，需要与企业结合，加强自身实践能力培养，通过到工程应用现场与工程师接触，深入理解理论知识如何在工程现场发生作用的。比如，雷电过电压防护及防雷保护设备知识内容，课堂授课仅仅是讲解相应的产生原因及作用机理，实际现场还需要考虑哪些因素、避雷装置现场安装注意事项、历年以来发生的安全事故等都是课堂无法直接讲授的，这些都需要高电压技术课程与产业结合，通过雨课堂线上线下的学习，联合企业进行现场嵌入式授课，借助雨课堂的资源，打造产教融合的高电压技术多元融合的教学改革设计。通过校企联合方式，校内导师传授知识理论同时，企业导师结合实践结合现场应用对课堂理论进行升华，提高学生对高电压技术实际应用的理解。

2.3 建设课程案例库，开展理论与实践的结合

高电压技术课程具有较强的工程实践性，面向轨道交通电气类专业来说，高电压技术需要面向新基建下轨道交通的建设提供高水平应用型人才，这就要求学生不仅专业知识掌握扎实，实践技术应用能力也需要达到一定的水平；要求高电压技术授课教师针对轨道交通行业的特定应用背景，加强课程案例库建设。针对气体放电基本物理过程内容来说，学生学习了气体放电的理论知识，单从知识理论来说，内容有些不容易理解，并无法让学生产生浓厚的学习兴趣，如果授课教师可以针对工程应用领域讲解到底哪些属于气体放电现象，并基于课程理论知识进行解释，继而分析工程应用领域发生的事故，那么学生的学习兴趣将得到进一步的提升。

结语

本文主要介绍新基建背景下高电压技术课程改革的研究，以培养具备创新性思维理念及掌握一定新技术能力的综合应用型人才为目标，通过构建基于雨课堂的线上线下混合式教学方式，结合基于VR的虚拟仿真，建设课程案例库，不断加强校企融合的课程内容改革，探索适合新基建发展要求，可实现新时代高电压技术课程的高质量学习，将轨道交通电气类专业学生培养成为适应新基建发展要求的综合型应用人才。